JPH0717330U - 脱硝反応器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガスタービン単独プラントにおけるようにタ
ービン排ガスが脱硝装置に直接導入される場合、排ガス
温度が急変した時に、脱硝反応器フレームの温度が追従
できずに熱応力が生じるのを防ぐこと。 【構成】 ガスタービンに単独で接続される脱硝反応器
の本体ケーシング（１３）を保持もしくは支持する上
部，側部，下部のフレーム（８），（７），（９）同士
が取り合う全コーナ部II，II′を溶接による接合とせず
ピンによる接合とする。また内部のガイドフレーム（１
０）と取り合う上部フレーム（８）については、溶接に
よる接合に代えて上下方向にスライドするスライド方式
接合とする。上記２種の接合方式をとることにより、熱
応力を大幅に低減することができ、脱硝反応器の耐久性
向上すなわち長寿命化を図るものである。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ガスタービンの排ガスが直接導入される脱硝反応器のように、入口 温度が急変することがある脱硝反応器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図６は従来の複合プラントの配置構成の一例を示す図である。ガスタービン（ １）から出た５００〜６００℃の排ガス（２）の廃熱を利用するために、ガスタ ービン（１）出口に排ガスボイラ（４），（５）を設けて廃熱を回収する。そし て脱硝反応に最も適した温度域である排ガスボイラ（４）出口の３００〜４００ ℃の温度域にＮＯ_x 低減装置である脱硝反応器（３）を設置する。（６）は煙突 である。このような複合プラントの場合には、ガスタービン（１）の特徴である 急速起動（通常，スタートから３０分程度でフルロードに達する）に伴う急激な 温度上昇の影響が、排ガスボイラ（４）内の伝熱管の熱吸収作用によって緩和さ れるから、脱硝反応器（３）付近の温度はガスタービン（１）の急速起動にもか かわらず非常にゆるやかに上昇する。したがって熱応力の局部的な集中による熱 疲労破壊の恐れはなく、設計的には通常のボイラ用脱硝反応器とほぼ同一条件と なって、熱応力対策は不要である。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

前述したように複合プラント向けの脱硝反応器については従来の技術で充分対 応できるが、図７に示すようなガスタービン単独プラントでは、ガスタービン（ １）から出た急激な温度上昇を伴なう排ガス（２）が直接脱硝反応器（３）に接 触するから、排ガス（２）と脱硝反応器（３）との間に温度差が生じて、脱硝反 応器側に熱応力が発生する。更にガスタービンではそのような急速起動停止が繰 返し行なわれるので、脱硝反応器の熱疲労破壊を招くに至る可能性が大きい。

【０００４】 図８は横軸に時間（分）、縦軸に温度（℃）を取り、従来の複合プラントおよ びガスタービン単独プラントにそれぞれ脱硝反応器を設置した場合、ガスタービ ン排ガスの温度上昇に対して脱硝反応器フレームの温度がどのように追従してゆ くかを表わした図である。複合プラントの場合は、脱硝反応器付近の排ガス温度 は徐々に上昇する傾向があるので、脱硝反応器フレームの温度もこれに追従して 行くことができ、フレーム側に熱応力がほとんど発生しないことが一般的に知ら れている。ところが、ガスタービン単独プラントの場合は、脱硝反応器付近の排 ガス温度が急激に上昇する傾向があるので、脱硝反応器フレームの温度上昇がそ れについて行けず温度差ΔＴが最大２００℃程度になり、この温度差によりフレ ームが変形して熱応力が発生する。

【０００５】 これを図面を用いて詳述すれば、図９は従来の脱硝反応器の一例を示す全体斜 視図、図１０は同じく側部フレームとケーシングの一部を拡大して示す斜視図で ある。まず図１０において、ケーシング（１３）を境に反応器内部と外部に分け ると、外部の側部フレーム（７）においては、排ガスに接触するケーシング（１ ３）側の温度が最高となり、ケーシングから遠ざかるほど温度が低くなって温度 勾配が生じ、熱伸び差によりフレームが変形する。これを反応器全体で見ると、 図９に示すような熱伸び差による変形が反応器全体に生じ、コーナー部に熱応力 集中が起こる。そしてガスタービンにおいては、その急速起動特性を有効に活用 するため起動停止が頻繁に行なわれるので、脱硝反応器は熱応力集中を繰り返し 、遂には熱疲労破壊に至る可能性がある。

【０００６】 本考案の目的は、この熱応力を回避し、脱硝反応器の寿命を従来の複合プラン トや通常のボイラ用脱硝反応器なみに改善することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は前記従来の課題を解決するために、ガスタービンの排出ガス出口部に 直結される脱硝反応器において、触媒パックの本体エレメントを保持もしくは支 持するケーシングフレームワークの側部フレームと上部フレームとの接合部およ び側部フレームと下部フレームとの接合部をピン接合とするとともに、上記ケー シングフレームワークの内部に直立するガイドフレームと上記上部フレームとの 接合部を上下方向に滑動可能なスライド接合としたことを特徴とする脱硝反応器 を提案するものである。

【０００８】

【作用】

本考案においては、側部フレームと下部フレームが取り合う下部コーナ部およ び側部フレームと上部フレームが取合う上部コーナ部を、ともに従来のような溶 接接合の代りに回転可能なピン接合としたので、コーナ部の角変位が可能となり 熱応力が軽減される。

【０００９】 またケーシング内部に直立するガイドフレームと上部フレームとの取合部につ いても、従来の溶接構造に代えて、上下方向に相互に滑動可能なスライド接合と したので、相互の変位を吸収させることができ、熱応力を大幅に低減できる。

【００１０】

【実施例】

図１は本考案の脱硝反応器の一実施例を示す全体斜視図，図２は図１中のピン 接合部IIを拡大して示す縦断側面図（図３のII−II断面），図３は図２の III− III 水平断面図，図４は図１中のスライド接合部IVを拡大して示す縦断側面図（ 図５のIV−IV断面），図５は図４のＶ−Ｖ水平断面図（上向き）である。

【００１１】 まず図１において、脱硝反応器の構造配置は、脱硝のための触媒パック（１４ ）を４列８段２層に内蔵した角型ダクト状の本体のケーシング（１３）と、その ケーシング（１３）を保持、支持する側部フレーム（７），上部フレーム（８） ，下部フレーム（９）および反応器の内部の中央に立っているガイドフレーム（ １０）等よりなる。

【００１２】 このような構造の脱硝反応器がガスタービンの排気口に単独で接触された場合 において、フレーム同士が取合う各コーナ部、すなわち側部フレーム（７）と下 部フレーム（９）との取合い部IIおよび側部フレーム（７）と上部フレーム（８ ）との取合い部II′を、いずれも溶接接合とせずピン接合とする。例えば側部フ レーム（７）と下部フレーム（９）との取合い部IIの場合、図２および図３に示 されるように、ピン穴を有する固定板（１６）を下部フレーム（９）に固着し、 側部フレーム（７）のリブ部に明けられたピン穴と上記固定板（１６）のピン穴 とにピン（１１）を通して接合する。側部フレーム（７）と上部フレーム（８） との取合い部II′も同様である。また脱硝反応器内部中央に立てられたガイドフ レーム（１０）と上部フレーム（８）との取合い部IVも、従来のような溶接接合 とせずスライド接合とする。すなわち図４および図５に示されるように、上部フ レーム（８）に固着したＴ字形断面のスライド金具（１２）をガイドフレーム（ １０）のフランジ部に固着した保持板（１７）で挟んで、互いに上下方向に自由 に滑動できるようになっている。

【００１３】 上記のとおり本実施例では、熱応力集中の大きいコーナ部フレームを固定板（ １６）によるピン接合としたので、従来の溶接による剛接合に比し角変位がフリ ーである分、熱応力を大幅に軽減できる。また反応器内部にあるガイドフレーム （１０）と上部フレーム（８）の接合も、スライド金具（１２）と保持板（１７ ）を用いたスライド接合としたので、ガイドフレーム（１０）の上方向への伸び と上部フレーム（８）の下方への位置移動、すなわち両者の変位差をすべて吸収 でき、従来の溶接の場合に比し熱応力を大幅に低減できる。こうして、脱硝反応 器の耐久性の向上すなわち長寿命化を達成できる。

【００１４】

【考案の効果】

ガスタービン単独プラントの起動時におけるタービン排ガス温度すなわち脱硝 反応器入口ガス温度の上昇率は、中間に排ガスボイラのような熱吸収を行なうも のがないので、非常に高い値となる。そして、反応器を保持支持するフレームワ ークは内部からの熱伝導により昇温していくが、ガス温度の上昇に追いつかず、 一時的には温度差が２００℃に達する時がある。しかもガスタービン単独プラン トはもともと電力のピークロード対策としての性格を持っていて頻繁な発停を行 なうから、従来の脱硝反応器構造では熱応力集中が繰り返されることとなり、や がては疲労破壊を起こす可能性があった。

【００１５】 本考案では、熱応力集中の大きいコーナ部フレームをピン接合としたので、従 来の溶接による剛接合に比べて、角変位がフリーになる分、熱応力を大幅に軽減 できる。また反応器内部にあるガイドフレームと上部フレームの接合もスライド 接合としたので、ガイドフレームの上方向への伸びと上部フレームの下方への位 置移動、すなわち両者の変位差をすべて吸収でき、従来の溶接の場合に比し熱応 力を大幅に低減できる。こうして、脱硝反応器の耐久性の向上すなわち長寿命化 を達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本考案の脱硝反応器の一実施例を示す全
体斜視図である。

【図２】図２は図１中のピン接合部IIを拡大して示す縦
断側面図（図３のII−II断面）である。

【図３】図３は図２の III−III 水平断面図である。

【図４】図４は図１中のスライド接合部IVを拡大して示
す縦断側面図（図５のIV−IV断面）である。

【図５】図５は図４のＶ−Ｖ水平断面図（上向き）であ
る。

【図６】図６は従来の複合プラントの一例を示す配置構
成図である。

【図７】図７は従来のガスタービン単独プラントの一例
を示す配置構成図である。

【図８】図８は従来の複合プラントおよびガスタービン
単独プラントにおける起動時の温度変化を示す図であ
る。

【図９】図９は従来の脱硝反応器の一例を示す全体斜視
図である。

【図１０】図１０は図９中の側部フレームとケーシング
の一部を拡大して示す斜視図である。

【符号の説明】

（１） ガスタービン（本体） （２） 排ガス （３） 脱硝反応器 （４） 排ガスボイラ（高温部） （５） 排ガスボイラ（低温部） （６） 煙突 （７） 反応器の側部フレーム （８） 反応器の上部フレーム （９） 反応器の下部フレーム （１０） 反応器のガイドフレーム （１１） ピン （１２） スライド金具 （１３） ケーシング （１４） 触媒パック （１６） 固定板 （１７） 保持板

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスタービンの排出ガス出口部に直結さ
   れる脱硝反応器において、触媒パックの本体エレメント
   を保持もしくは支持するケーシングフレームワークの側
   部フレームと上部フレームとの接合部および側部フレー
   ムと下部フレームとの接合部をピン接合とするととも
   に、上記ケーシングフレームワークの内部に直立するガ
   イドフレームと上記上部フレームとの接合部を上下方向
   に滑動可能なスライド接合としたことを特徴とする脱硝
   反応器。