TW202039056A - 脫硝裝置 - Google Patents

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占部祐
戶高心平
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日商三菱日立電力系統股份有限公司
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Abstract

脫硝裝置具有脫硝劑供給系統及反應器導管，反應器導管具有：讓來自鍋爐的廢氣流過之流路，在反應器導管內，沿著廢氣的流動依序具有篩板及觸媒固定床，篩板是由設置在反應器導管內的入口側之複數根梁及複數個篩板單元所構成，且篩板單元嵌在梁與梁之間。

Description

脫硝裝置
本發明是關於脫硝裝置。
用於除去燃燒廢氣所含的氮氧化物之裝置有各種被提出。 例如，專利文獻1揭示之具有整流裝置的廢氣處理裝置，是將供廢氣流入之入口導管和配置有廢氣淨化觸媒之觸媒導管利用彎曲部連接而構成，且在觸媒導管入口之剖面方向配置有高度A之整流格柵，其特徵在於，係具備：用於支承整流格柵且配置成與整流格柵上表面處於同一位置之高度B的整流格柵外框、及用於支承該整流格柵外框且設置成與該整流格柵平行之整流格柵支承梁，前述高度A比前述高度B小。
專利文獻2揭示一種脫硝設備，其特徵在於，係具有：供廢氣流動之廢氣通路、設置於前述廢氣通路之整流兼脫硝觸媒層、及配置在前述廢氣通路的比前述整流兼脫硝觸媒層更靠廢氣的流動方向下游側之至少1層的脫硝觸媒層，前述整流兼脫硝觸媒層在前述廢氣的流動方向上的長度，是比前述脫硝觸媒層在前述廢氣的流動方向上的長度更短。又在專利文獻2記載，該整流兼脫硝觸媒層係具有：板狀觸媒、及將板狀觸媒固定於垂直煙道部之支承機構。
專利文獻3揭示一種觸媒摩耗防止裝置，其特徵在於，在脫硝裝置中，於觸媒層的上游側沿氣體流動方向設置複數個鐵絲網。在該裝置，是將鐵絲網安裝用支承角鋼設置於廢氣導管，並在其上方載置鐵絲網。當廢氣通過鐵絲網時，將偏流、渦流等進行整流。
專利文獻4揭示一種觸媒反應裝置，是在設置於鍋爐廢氣導管內之所要數量的填充盒(packing box)內，將在上下方向具有多數個氣體通路之柱狀的觸媒以彼此的側部鄰接的方式一體地填充而構成，其特徵在於，在前述填充盒之底面配設細長板狀的支承梁，該支承梁之上部形成為凹凸狀，利用該支承梁的凸部來支承前述觸媒。
專利文獻5揭示一種排煙脫硝反應裝置，是在圍繞觸媒籠(catalyst basket)之側壁的適宜處設置導引構件，並透過該導引構件讓觸媒籠嵌合而固定住。該裝置係具備：載置氣體整流裝置之上游側受梁及載置觸媒籠之下游側受梁，氣體整流裝置是以讓廢氣均一流動的方式進行整流。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2002-48329號公報 [專利文獻2]日本特開2015-222163號公報 [專利文獻3]日本特開昭61-129029號公報 [專利文獻4]日本實開昭58-146526號公報 [專利文獻5]日本實開昭62-79528號公報
[發明所欲解決之問題]
本發明是為了提供創新的脫硝裝置。 [解決問題之技術手段]
本發明包含以下的態樣。
[1]一種脫硝裝置，係具有脫硝劑供給系統及反應器導管， 反應器導管具有：讓來自鍋爐的廢氣流過之流路， 在反應器導管內，沿著廢氣的流動依序具有篩板(screen plate)及觸媒固定床， 篩板是由設置在反應器導管內的入口側之複數根梁及複數個篩板單元所構成，且篩板單元嵌在梁與梁之間。
[2]一種脫硝裝置，係具有脫硝劑供給系統、入口導管、接頭導管及反應器導管， 入口導管具有：讓來自鍋爐的廢氣朝橫向流過的流路， 接頭導管具有：將廢氣的流動從橫向往縱向改變之流路， 反應器導管具有：讓廢氣朝縱向流過之流路， 在反應器導管內，沿著廢氣的流動依序具有篩板及觸媒固定床， 篩板是由設置在反應器導管內的入口側之複數根梁及複數個篩板單元所構成，且篩板單元嵌在梁與梁之間。
[3]如[1]或[2]所述之脫硝裝置，其中， 篩板單元具有由複數個矩形板片構件及交叉構件所構成之狹縫格柵構造，複數個矩形板片構件是以主面相互平行的方式隔著既定的間隔排列，交叉構件是以與各板片構件的主面成為直角的方式接合於各板片構件之長邊。 [4]如[3]所述之脫硝裝置，其中， 篩板單元進一步具有：以與各板片構件的主面成為直角的方式接合於各板片構件之短邊之端構件。 [5]如[4]所述之脫硝裝置，其中， 端構件的剖面呈L字形。 [6]如[1]~[5]中任一者所述之脫硝裝置，其中， 篩板單元，是在外緣之一部分或全部具有凸緣。
[7]如[1]~[6]中任一者所述之脫硝裝置，其中， 各梁之剖面呈四角形、H字形、T字形或倒T字形。 [8]如[1]~[3]中任一者所述之脫硝裝置，其中， 各梁是使用由寬翼板、窄翼板及腹板所構成之變形H型鋼，篩板單元是藉由寬翼板支承。 [9]如[1]~[3]中任一者所述之脫硝裝置，其中， 各梁，是在其下部設置在寬度方向上比翼板更長地突出之承受材，篩板單元是藉由承受材支承。 [發明之效果]
本發明的脫硝裝置，能將廢氣和脫硝劑均一地混合，且被導入固定床之廢氣的流動不易發生偏移，因此脫硝效率極高。本發明的脫硝裝置，不易發生固定床的阻塞及固定床的偏摩耗，可長期間穩定的運用。 本發明的脫硝裝置，比起先前技術所記載的脫硝裝置，因為壓力損失小，可降低風扇驅動力，而能抑制運轉成本。此外，由於脫硝效率高，可減少觸媒量，而能降低初始成本。進而，因為梁和篩板單元成為一體化，可將篩板和觸媒層之間的距離縮短，能使脫硝裝置變緊緻(compact)，亦即能降低初始成本。
針對本發明的實施形態，根據圖式具體地說明。又，並不是藉由以下的實施形態來限制本發明的範圍。
圖1係顯示本發明的脫硝裝置之第一實施形態。第一實施形態的脫硝裝置係具有脫硝劑供給系統及反應器導管6，反應器導管6具有讓來自鍋爐的廢氣G流過之流路。脫硝劑供給系統(未圖示)，是將利用於氮氧化物的還原反應之脫硝劑供應給脫硝裝置。作為脫硝劑，較佳為使用氨。脫硝劑供給系統，只要脫硝劑被注入的位置是在觸媒固定床4的上游即可，其設置場所沒有限制，例如可在篩板3的上游，亦可在篩板3的下游。
在反應器導管內，沿著廢氣的流動依序具有篩板3及固定床4，固定床4包含用於除去廢氣所含的氮氧化物之觸媒。而且，篩板是由設置於反應器導管內的入口側之複數根梁(beams)11及複數個篩板單元12所構成，且篩板單元12嵌在梁與梁之間。
圖2係顯示本發明的脫硝裝置之第二實施形態。圖3係顯示本發明的脫硝裝置之第三實施形態。圖4係顯示本發明的脫硝裝置之第四實施形態。圖21係顯示本發明的脫硝裝置之第五實施形態。該等實施形態的脫硝裝置係具有入口導管1、接頭導管2、反應器導管6及出口導管5。來自鍋爐的廢氣G依序流過入口導管1、接頭導管2、反應器導管6、出口導管5。
在前述實施形態的脫硝裝置中，入口導管1具有：讓來自鍋爐的廢氣朝橫向流過之流路。在圖2中，將劃分入口導管1的流路之上側的面和劃分下側的面用直線畫出。從氣體流動方向觀察之入口導管的流路之剖面形狀可為矩形、梯形、圓形、橢圓形等。其中，基於加工容易的觀點以矩形為佳。
在前述實施形態之脫硝裝置中，接頭導管2具有：將廢氣的流動從橫向往縱向改變的流路。圖2所示的接頭導管雖是向下將流動改變，但亦可像圖3所示之第三實施形態的脫硝裝置那樣向上將流動改變。接頭導管的方向，可考慮脫硝裝置的設置空間、布局而適宜地選擇。在圖2中，將劃分接頭導管2之流路的上側之面和劃分下側之面用直線畫出。劃分接頭導管2之流路的上側之面和劃分下側之面，在從與圖2相同的視點觀察的情況，亦可為曲線狀。
可像圖4所示之第四實施形態的脫硝裝置那樣，使劃分入口導管1之流路的下側之面和劃分反應導管6之流路的入口導管1近位側之面直接接合，而將劃分接頭導管2之流路的下側的面(用斜線表示的面)省略。從氣體流動方向觀察之接頭導管1之流路的剖面形狀可為矩形、梯形、圓形、橢圓形等。其中，基於加工容易的觀點以矩形為佳。
在前述實施形態之脫硝裝置中，反應器導管6具有：讓廢氣朝縱向流過之流路。劃分反應器導管6的流路之入口導管近位側的面6p和劃分入口導管遠位側的面6d是用直線畫出。從氣體流動方向觀察之反應器導管之流路的剖面形狀可為矩形、梯形、圓形、橢圓形等。其中，基於加工容易的觀點以矩形為佳。反應器導管之流路剖面的大小較佳為，從反應器導管的入口經過觸媒固定床的出口到反應器導管的出口為止大致相同。反應器導管的出口，通常是連接於出口導管5的入口。
在反應器導管內設置篩板3及觸媒固定床4。篩板3設置於反應器導管的入口側。觸媒固定床4設置於反應器導管的出口側。
篩板3是由設置於反應器導管內的入口側之複數根梁11及複數個篩板單元12所構成。 篩板單元12較佳為，具有由複數個矩形板片構件9及交叉構件10所構成之狹縫格柵構造。複數個矩形板片構件9是以主面相互平行的方式隔著既定的間隔排列，交叉構件10是以與各板片構件之主面成為直角的方式接合於各板片構件的長邊。如圖11所示般，可進一步具有：以與各板片構件9之主面成為直角的方式接合於各板片構件的短邊之端構件8。又在此的直角，不限定於90度，是包含實用上發揮與直角同等的作用之角度。
較佳為，在篩板中，以板片構件9的主面與入口導管1中的氣體流動方向實質上直角相交且與反應器導管6中的氣體流動方向實質上平行的方式設置篩板單元12(參照圖14)。
如圖12所示般，在反應器導管6之流路的入口處，在相對向的2個內壁之間，例如相對於入口導管1中的氣體流動方向呈平行或直角或呈格柵狀架設梁11。
各梁之剖面呈箱形、H字形、T字形或倒T字形。剖面箱形的梁，可使用如圖20(g)所示般的四面箱形柱、如圖20(h)所示般之用平板補強後的H型鋼等。剖面H字形的梁，可使用如圖20(a)所示般由相同寬度的2片翼板及1片腹板所構成之一般H型鋼、如圖20(e)所示般由相同寬度之2片翼板及2片腹板所構成之剖面呈羅馬數字2的形狀之變形H型鋼等。剖面T字形或倒T字形的梁，可使用如圖20(c)或(d)所示般之T型鋼等。梁可使用：如圖20(b)所示般之由1片寬翼板、1片窄翼板及1片腹板所構成之變形H型鋼、如圖20(f)所示般之由1片寬翼板、1片窄翼板及2片腹板所構成之變形H型鋼等。此外，梁可構成為，如圖20(i)及(j)所示般在前述型鋼之翼板設置在寬度方向上比翼板更長地突出之承受材r，篩板單元可由承受材支承。
再者，可在各梁的下方設置渦流防止構件13。藉此能使氣體流動更加均一化。渦流防止構件13，只要具有可防止渦流的形狀即可，其大小、設置方向等沒有特別的限制。在圖9及圖10中，是將剖面倒三角形的帶狀構件像簾幕(curtain)那樣設置於梁的下方。剖面倒三角形的帶狀構件，可以是如圖24般將平板彎折成V字形者。
梁的高度，可以是與篩板單元的厚度相同，也可以如圖16~19所示般，設定為與篩板單元的厚度不同的高度。梁的寬度，只要在將篩板單元12嵌合時不致造成脫落的程度即可，沒有特別的限定。在格柵的縱橫，梁的種類可以是相同的；在格柵的縱橫，梁的種類也可以是不同的。例如在圖18及圖19所示的態樣，一方是使用圖20(b)所示的剖面之變形H型鋼，另一方是使用圖20(a)所示的剖面之H型鋼。
在本發明中，是在梁與梁之間嵌合篩板單元12。篩板單元12可在外緣的全部或一部分具有凸緣8b。將篩板單元12之外緣或凸緣8b掛在梁11的突出部，藉此支承篩板單元12。在圖11所示之篩板單元12中，凸緣8b是藉由使用剖面L字形的端構件來設置，但在板片構件或端構件藉由熔接來設置凸緣構件亦可。如果梁側之突出夠大的話，因為利用篩板單元12的外緣就能進行支承，在此情況不設置凸緣8b亦可(參照圖15、圖18)。凸緣8b，可如圖5所示般設置在篩板單元的上側，亦可如圖6或7所示般設置在篩板單元的下側。此外，如圖15所示般，在梁側設置篩板單元的承受材亦可。
與板片構件之主面平行的方向之梁，因為發揮與板片構件同等的整流效果，如圖6、圖8、圖10、圖17或圖19所示般，可在其與篩板單元之間形成若干的間隙。與板片構件之主面垂直的方向之梁，因為有朝板片構件之主面的左右逃逸的流動產生的疑慮，如圖5、圖7、圖9、圖16或圖18所示般，較佳為讓篩板單元之緣或凸緣抵接而將其與篩板單元間的間隙減少，更佳為使該間隙成為與板片構件之主面間的間隔相同或更窄。
第五實施形態的脫硝裝置，設置在最靠近入口導管側的篩板單元上之板片構件的高度是從靠近入口導管側朝向遠離入口導管側逐漸變高，除此以外是與第四實施形態相同。如圖22及圖23所示般，在最靠近入口導管側之篩板單元，比起前列的板片構件之上端，下一列的板片構件之上端部更突出，沒有碰到前列的板片構件而擦過上端之氣體會碰到下一列的板片構件之上端部。比起第四實施形態，碰到下一列的板片構件的氣體增加，而容易讓更均一的流動產生。
在本發明的脫硝裝置中，由於氮氧化物是和脫硝劑一起與觸媒固定床均一地接觸，可將在觸媒固定床的反應率提高。此外，由於燃燒廢氣所含的粉塵與觸媒固定床均一地接觸，可防止觸媒固定床的局部摩耗或觸媒固定床上之粉塵的局部堆積，能夠抑制觸媒的局部劣化。
1:入口導管 2:接頭導管 3:篩板 4:觸媒固定床 5:出口導管 6:反應器導管 6d:反應器導管的流路之入口導管近位側的面 6p:反應器導管的流路之入口導管遠位側的面 7:脫硝劑(NH3)供給系統 8:端構件 9:板片構件 10:交叉構件 11:梁 12:篩板單元 13:渦流防止構件 G:廢氣 fl:翼板 w:腹板 r:承受材 V:視點
[圖1]係顯示本發明的脫硝裝置之第一實施形態。 [圖2]係顯示本發明的脫硝裝置之第二實施形態。 [圖3係顯示本發明的脫硝裝置之第三實施形態。 [圖4]係顯示本發明的脫硝裝置之第四實施形態。 [圖5]顯示，將在由2片翼板及1片腹板所構成之一般H型鋼構成的剖面H字狀的梁之間讓篩板單元嵌合後的狀態，從圖4的視點V沿著紙面觀察的一例。 [圖6]顯示將圖5之嵌合後的狀態與圖4同樣地從與紙面垂直的方向觀察之一例。 [圖7]顯示，將在T型鋼構成之剖面倒T字狀的梁之間讓篩板單元嵌合後的狀態，從圖4的視點V沿著紙面觀察的一例。 [圖8]顯示將圖7之嵌合後的狀態與圖4同樣地從與紙面垂直的方向觀察之一例。 [圖9]顯示，將在由2片翼板及2片腹板所構成之變形H型鋼構成的剖面呈羅馬數字2的形狀之梁之間讓篩板單元嵌合後的狀態，從圖4的視點V沿著紙面觀察的一例。 [圖10]顯示，將圖9之嵌合後的狀態與圖4同樣地從與紙面垂直的方向觀察之一例。 [圖11]係顯示篩板單元的一例。 [圖12]係顯示設置於反應器導管內之梁的一例。 [圖13]係顯示篩板的一例。 [圖14]係顯示將篩板設置於反應器導管入口側的狀態的一例之透視圖。 [圖15]顯示，將在由H型鋼及安裝於其下部翼板的承受材所構成之梁之間讓篩板單元嵌合後的狀態，從圖4的視點V沿著紙面觀察的一例之部分圖。 [圖16]顯示，將在由2片翼板及1片腹板所構成之一般H型鋼構成的剖面H字狀的梁之間讓篩板單元嵌合後的狀態，從圖4的視點V沿著紙面觀察的一例。 [圖17]顯示將圖16之嵌合後的狀態與圖4同樣地從與紙面垂直的方向觀察之一例。 [圖18]顯示，將在由1片寬翼板、1片窄翼板及1片腹板所構成之變形H型鋼構成之呈大致倒T字狀的梁之間讓篩板單元嵌合後的狀態，從圖4的視點V沿著紙面觀察的一例。 [圖19]顯示將圖18之嵌合後的狀態與圖4同樣地從與紙面垂直的方向觀察之一例。 [圖20(a)~(j)]係顯示各種梁的剖面形狀的例子。 [圖21]係顯示本發明的脫硝裝置之第五實施形態。 [圖22]顯示，將在由1片寬翼板、1片窄翼板及1片腹板所構成之變形H型鋼構成的呈大致倒T字狀的梁之間讓篩板單元嵌合後的狀態，從圖21的視點V沿著紙面觀察的一例。 [圖23]係顯示將圖22之嵌合後的狀態與圖21同樣地從與紙面垂直的方向觀察之一例。 [圖24]係顯示渦流防止構件的剖面構造之一例。
1:入口導管
2:接頭導管
3:篩板
4:觸媒固定床
5:出口導管
6:反應器導管
6d:反應器導管的流路之入口導管近位側的面
6p:反應器導管的流路之入口導管遠位側的面
G:廢氣
V:視點

Claims (9)

  1. 一種脫硝裝置，係具有脫硝劑供給系統及反應器導管，反應器導管具有：讓來自鍋爐的廢氣流過之流路， 在反應器導管內，沿著廢氣的流動依序具有篩板及觸媒固定床， 篩板是由設置在反應器導管內的入口側之複數根梁及複數個篩板單元所構成，且篩板單元嵌在梁與梁之間。
  2. 一種脫硝裝置，係具有脫硝劑供給系統、入口導管、接頭導管及反應器導管， 入口導管具有：讓來自鍋爐的廢氣朝橫向流過的流路， 接頭導管具有：將廢氣的流動從橫向往縱向改變之流路， 反應器導管具有：讓廢氣朝縱向流過之流路， 在反應器導管內，沿著廢氣的流動依序具有篩板及觸媒固定床， 篩板是由設置在反應器導管內的入口側之複數根梁及複數個篩板單元所構成，且篩板單元嵌在梁與梁之間。
  3. 如請求項1或2所述之脫硝裝置，其中， 篩板單元具有由複數個矩形板片構件及交叉構件所構成之狹縫格柵構造，複數個矩形板片構件是以主面相互平行的方式隔著既定的間隔排列，交叉構件是以與各板片構件的主面成為直角的方式接合於各板片構件之長邊。
  4. 如請求項3所述之脫硝裝置，其中， 篩板單元進一步具有：以與各板片構件的主面成為直角的方式接合於各板片構件之短邊之端構件。
  5. 如請求項4所述之脫硝裝置，其中， 端構件之剖面呈L字形。
  6. 如請求項1或2所述之脫硝裝置，其中， 篩板單元，是在外緣的全部或一部分具有凸緣。
  7. 如請求項1或2所述之脫硝裝置，其中， 各梁之剖面呈四角形、H字形、T字形或倒T字形。
  8. 如請求項1或2所述之脫硝裝置，其中， 各梁是使用由寬翼板、窄翼板及腹板所構成之變形H型鋼，篩板單元是藉由寬翼板支承。
  9. 如請求項1或2所述之脫硝裝置，其中， 在各梁設置在寬度方向上比翼板更長地突出之承受材，篩板單元是藉由承受材支承。
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