WO2017179402A1 - 排ガス処理装置の製造方法 - Google Patents

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WO2017179402A1
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exhaust gas
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catalyst support
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博仲 田中
重樹 岡崎
晴允 中口
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日立造船株式会社
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    • F01N2450/22—Methods or apparatus for fitting, inserting or repairing different elements by welding or brazing

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing an exhaust gas treatment apparatus including a catalyst unit for treating exhaust gas discharged from a ship or the like.
  • a general exhaust gas treatment apparatus (for example, Patent Document 1) includes a container body through which exhaust gas flows, a catalyst support mechanism provided inside the container body, a hole through which the exhaust gas can pass, and a container body. And a cap welded to.
  • the catalyst support mechanism is capable of supporting the catalyst unit and is welded to the inside of the container body so as to seal the flow path that does not pass through the catalyst so that the exhaust gas always passes through the catalyst.
  • the material of the container body and the cap is, for example, chromium molybdenum steel. Chromium molybdenum steel needs to be annealed to remove internal stresses that occur during molding and welding.
  • the catalyst support mechanism is formed inside the container body, and then sequentially welded to the inside of the container body. After the cap is welded to the container body, the entire exhaust gas treatment apparatus is batched. It was manufactured by annealing.
  • a manufacturing method has a problem that the catalyst support mechanism is deformed due to the influence of annealing, and the gas sealing performance of the catalyst support mechanism is deteriorated.
  • An object of this invention is to improve the gas-seal property of the catalyst support mechanism which comprises an exhaust gas processing apparatus.
  • the method for manufacturing an exhaust gas treatment apparatus of the present invention includes a step of forming a catalyst support mechanism for supporting a catalyst unit for treating exhaust gas outside a container body through which exhaust gas flows, and an annealing process in which a welding member is provided on the inside.
  • a step of incorporating the catalyst support mechanism inside the container main body, a step of welding the welding member and the catalyst support mechanism, welding the annealed cap and the container main body, and further, the cap and the container And a step of partially annealing the welded portion with the main body.
  • the container main body and the cap provided with the welding member on the inner side are pre-annealed, and after the container main body and the cap are welded, those welded portions are partially annealed. It was decided. Further, when welding the catalyst support mechanism, the welding member and the catalyst support mechanism are welded. Therefore, the catalyst support mechanism is not affected by the annealing, and the catalyst support mechanism can be prevented from being deformed due to the annealing. Therefore, it is possible to improve the gas sealing performance of the catalyst support mechanism as compared with the conventional method for manufacturing an exhaust gas treatment apparatus that collectively anneals the exhaust gas treatment apparatus including the catalyst support mechanism.
  • FIG. 1 is a cross-sectional plan view of an exhaust gas treatment apparatus according to an embodiment of the present invention, and is a view taken along arrow V1 in FIG.
  • FIG. 2 is a cross-sectional plan view of the exhaust gas treatment apparatus, and is a view taken in the direction of arrow V2 in FIG. 1A.
  • FIG. 1 is a cross-sectional plan view of an exhaust gas treatment apparatus according to an embodiment of the present invention, and is a view taken along arrow V1 in FIG.
  • FIG. 2 is a cross-sectional plan view of the exhaust gas treatment apparatus, and is a view taken in the direction of arrow V2 in FIG. 1A.
  • 2 is a cross-sectional plan view of the exhaust gas treatment apparatus, and is a view taken along arrow V3 in FIG. 1A. It is a side enlarged view of the angle material of the exhaust gas treatment apparatus. It is a side view of the 2nd pillar of the exhaust gas processing apparatus. It is a front view of the 2nd pillar of the exhaust gas processing apparatus. It is a side view of the other 2nd pillar body of the exhaust gas processing apparatus. It is a front view of the other 2nd pillar body of the exhaust gas processing apparatus. It is a top view of the other 2nd pillar body of the exhaust gas processing apparatus. It is a cross-sectional top view of the exhaust gas treatment apparatus, and is a view taken in the direction of arrow V4 in FIG. 1A.
  • the exhaust gas treatment apparatus 1 includes a container body 10 through which exhaust gas flows, a welding member 20 attached to the inside of the container body 10, and a catalyst support mechanism that is held inside the container body 10 by the welding member 20. 30, a catalyst unit 40 supported by the catalyst support mechanism 30, a second grid 60 provided on the catalyst unit 40, and a grid presser 70 that fixes the second grid 60.
  • R in FIG. 1A shows the gas flow path through which exhaust gas flows.
  • the container body 10 has, for example, a cylindrical shape as shown in FIGS. 1A and 4, and a welding member 20 is provided on the inside thereof.
  • the container body 10 is a material that needs to be annealed in order to remove internal stress generated during molding or welding, and is made of, for example, chromium molybdenum steel.
  • the container body 10 may be half molybdenum. In the case of half molybdenum, annealing is required when the plate thickness is 16 mm or more.
  • the welding member 20 is composed of a ring 21 and buttering beads 22 and 23 (see FIG. 1B), both of which are welded to the inside of the container body 10 over the entire circumference.
  • These rings 21 and buttering beads 22 and 23 are materials that do not require annealing even after molding or after welding.
  • a metal material is used for the ring 21, and a general welding material is used for the buttering beads 22 and 23.
  • the contact plates 22a and 23a shown in FIG. 1C may be provided instead of the buttering beads 22 and 23, as the welding member that does not require annealing.
  • the backing plates 22a and 23a are, for example, carbon steel having a thickness of about 6 mm. Carbon steel does not require annealing when its thickness is 30 mm or less.
  • a cap 10a is provided above the container body 10 so that the lower end of the container body 10 has the same diameter as the container body 10 and the diameter decreases toward the upstream side.
  • the material of the cap 10a is, for example, chrome molybdenum steel, similar to the material of the container body 10.
  • the cap 10a is provided with a manhole 10b that can be opened and closed.
  • the catalyst unit 40 includes a plurality of quadrangular cylindrical cases 41 and a catalyst 42 filled in the cylindrical case 41.
  • the catalyst 42 denitrates by reacting with NOx discharged from a ship or the like, for example, using ammonia as a reducing agent.
  • the catalyst 42 has a so-called corrugated cardboard structure in which a horizontal cross section includes a plurality of flat plates parallel to each other and corrugated plates provided between the flat plates.
  • the cylindrical case 41 has a protruding portion 41 a, and the protruding portion 41 a is fitted into the first grid 31 or the second grid 60 as shown in FIG. 3.
  • a plurality of cylindrical cases 41 are arranged between the first grid 31 and the second grid 60, and the cylindrical cases 41 are stacked up and down via the attachment 43 to form a two-stage configuration.
  • the attachment 43 has a main body 43a having the same outer dimensions as the cylindrical case 41 and two protrusions 43b and 43c smaller than the outer dimensions.
  • the protruding portion 43b is formed to protrude upward from the main body portion 43a
  • the protruding portion 43c is formed to protrude downward from the main body portion 43a.
  • These projecting portions 43 b and 43 c are configured to fit inside the cylindrical case 41.
  • the cylindrical case 41 has a two-stage configuration via the attachment 43.
  • the catalyst 42 is not filled in the attachment 43.
  • the cylinder thickness T1 of the cylindrical case 41 is smaller than the cylinder thickness T2 of the main body 43a of the attachment 43. This is because when the cylindrical case 41 is placed on the catalyst support mechanism 30, the weight of the cylindrical case 41 filled with the catalyst 42 is reduced and handled so that the cylindrical case 41 can be easily carried by hand. This is to make it easier.
  • the catalyst support mechanism 30 supports the catalyst unit 40 inside the container body 10 and seals a flow path that does not pass through the catalyst so that exhaust gas always passes through the catalyst.
  • the material of the catalyst support mechanism 30 is, for example, carbon steel.
  • the catalyst support mechanism 30 includes the first grid 31, the first seal plate 32, the plurality of first column bodies 33, the second seal plate 34, the plurality of second column bodies 35, and the angle member 36. Is provided.
  • the first grid 31 is provided laterally at the lower part of the container body 10 and has an upward main surface S1.
  • a placement region 31a in which the catalyst unit 40 can be placed is formed at the center of the main surface S1.
  • the first grid 31 is formed in a lattice shape by combining a plurality of bars 31 b vertically and horizontally. These bars 31b form a placement area 31a, and some of the bars 31b are formed so as to protrude from the placement area 31a.
  • the tip of the bar 31b that protrudes from the placement region 31a is welded to the ring 21 while being placed on the ring 21 provided inside the container body 10.
  • the first seal plate 32 is provided in a state of being placed on the first grid 31 at 10 inner peripheral portions, and is a circular shape that is hollowed out in the same planar shape as the placement region 31 a.
  • the outer diameter of the plate member is substantially equal to the inner diameter of the container body 10 and is provided at a position protruding from the main surface S1 of the first grid 31.
  • the outer periphery of the first seal plate 32 is welded to the buttering bead 22.
  • Reference numeral 22b in FIG. 1B denotes the welded portion.
  • the 1st seal plate 32 is arrange
  • the plurality of first column bodies 33 are arranged in a state of being raised on the first seal plate 32, and the bottom portion is welded to the first seal plate 32 in this state.
  • the first pillar 33 is a rod-shaped member having a circular cross section, and is arranged in a state of being distributed along the inner periphery of the container body 10.
  • a second seal plate 34 is placed on the upper end of the first column 33, and the second seal plate 34 is attached to the first column 33 in this state. Welded.
  • a recess having the same shape as the cross section of the first pillar body 33 is provided in the first seal plate 32 and the second seal plate 34, and the first pillar body 33 is provided in this recess. You may make it fit.
  • the second seal plate 34 has the same shape as the first seal plate 32 as shown in FIGS. 1A and 6.
  • the outer periphery of the second seal plate 34 is also welded to the buttering bead 23.
  • a plurality of angle members 36 are fixed on the second seal plate 34, as shown in FIGS. 6 and 7, a plurality of angle members 36 are fixed.
  • the plurality of angle members 36 includes a bottom plate 36a and side plates 36b.
  • the bottom plate 36 a is welded to the second seal plate 34.
  • the side plate 36b is a portion formed perpendicular to the bottom plate 36a, and is provided with a through hole for passing the horizontal bolt B1.
  • the attachment 43 of the catalyst unit 40 can be pressed from the outer peripheral side of the catalyst unit 40 via the angle member 36 by tightening the bolt B1 and the nut N1 so that the attachment 43 is pressed from the outer peripheral side with the bolt B1.
  • the catalyst unit 40 is fixed in the horizontal direction.
  • the horizontal direction means a direction perpendicular to the vertical direction in which the components of the catalyst support mechanism 30 are stacked.
  • the plurality of second column bodies 35 are arranged in a standing state on the second seal plate 34, and the bottom portion is welded to the second seal plate 34 in this state.
  • two types of the second column body 35 are used, that is, the second column body 35a and the second column body 35b.
  • the second columnar body 35a includes a plate-like main body portion 35aa and a plate-like support 35ab. In order to prevent the main body portion 35aa from falling down, the support 35ab is vertically attached to the main body portion 35aa.
  • FIGS. 8A and 8B the second columnar body 35a includes a plate-like main body portion 35aa and a plate-like support 35ab. In order to prevent the main body portion 35aa from falling down, the support 35ab is vertically attached to the main body portion 35aa.
  • the second column 35b has a plate-like support 35bb that is vertically attached to the plate-like main body portion 35ba.
  • a plate 35bc is attached to the upper end of the main body portion 35ba of the second column 35b in a horizontal direction perpendicular to the upper end of the main body portion 35ba.
  • the second grid 60 is provided on the catalyst unit 40. As shown in FIG. 10, the second grid 60 is formed by combining a plurality of bars 60 a vertically and horizontally.
  • the second grid 60 includes a plurality of horizontal plates 61, and each plate 61 is provided on the bar 60a or a portion where the bars 60a intersect.
  • a grid presser 70 is further provided on the second grid 60.
  • the grid retainer 70 includes two main bars 71 that intersect perpendicularly at the center of the container body 10 and a branch 72 that branches from the two main bars 71.
  • the main bar 71 is supported in a state where one end and the other end of the main bar 71 are sandwiched between the pair of second column bodies 35a.
  • the end portion of the main bar 71 and the main body portions 35aa of the pair of second column bodies 35a are fastened by bolts B4 and nuts N4.
  • the end of the branch 72 is supported by the second pillar 35b.
  • the main bar 71 of the grid retainer 70 is provided with a plurality of internal screws in the vertical direction, and the bolt B2 passes through these internal screws and the second grid 60 shown in FIGS. 8B and 10.
  • the plate 61 is pressed from above.
  • the plate 35bc of the second column 35b is also provided with an internal screw in the vertical direction, and the bolt B3 passes through the internal screw and moves the plate 61 of the second grid 60 shown in FIGS. 9A and 10 upward. Hold from. Thereby, the catalyst unit 40 is fixed in the vertical direction.
  • the second grid 60 and the grid retainer 70 are not welded to the container body 10 and the catalyst support mechanism 30. This is because the used catalyst unit 40 can be detached from the catalyst support mechanism 30 in order to replace the used catalyst unit 40 with a new catalyst unit 40.
  • the method for manufacturing the exhaust gas treatment apparatus 1 according to the present embodiment includes a step of forming the catalyst support mechanism 30 outside the container body 10, a step of incorporating the catalyst support mechanism 30 inside the annealed container body 10, and a ring. 21, the process of welding the buttering beads 22, 23 and the catalyst support mechanism 30, the cap 10a and the container body 10 which have been annealed are welded, and further, the welded portion between the cap 10a and the container body 10 is partially annealed. A process.
  • the dummy catalyst 80 is placed on the placement area 31 a of the first grid 31.
  • the dummy catalyst 80 positions the first seal plate 32, the first column body 33, the second seal plate 34, and the second column body 35 with respect to the first grid 31.
  • the dummy catalyst 80 has the same shape as the catalyst unit 40 shown in FIG. 2, and a plurality of cylindrical cases 41 are arranged in two upper and lower stages via attachments 43. It is different from the catalyst unit 40 in that the catalyst is not filled.
  • the first seal plate 32 is placed on the main surface S1 of the first grid 31 in a lying state. .
  • the first columnar body 33 is placed on the first seal plate 32 in an upright state, and the first seal plate 32 and the first columnar body 33 are welded. At this time, the first pillar 33 is disposed so as to surround the periphery of the dummy catalyst 80.
  • the second seal plate 34 is placed on the first column 33 and the first column 33 and the second seal plate 34 are welded. Then, as shown in FIG. 12E, the angle member 36 is attached to the second seal plate 34.
  • the angle member 36 may be attached to the second seal plate 34 in advance when the second seal plate 34 is disposed on the first column 33.
  • the second column body 35 is disposed in an upright state on the second seal plate 34, and the second seal plate 34 and the second column body 35 are welded. Thereby, the catalyst support mechanism 30 is completed. Thereafter, as shown in FIG. 12G, the second grid 60 is placed on the dummy catalyst 80.
  • FIG. 12H after the grid retainer 70 is attached to the second column 35 with the bolts B4 and B5 (see FIGS. 8A and 9B), the dummy catalyst 80 is pressed from the outer peripheral side with the bolt B1 in the lateral direction. The dummy catalyst 80 is pressed from above with bolts B2 and B3 (see FIG. 11) and fixed in the vertical direction.
  • FIGS. 12H after the grid retainer 70 is attached to the second column 35 with the bolts B4 and B5 (see FIGS. 8A and 9B), the dummy catalyst 80 is pressed from the outer peripheral side with the bolt B1 in the lateral direction. The dummy catalyst 80 is pressed from above with bolts B2 and B3 (see FIG
  • 12G and 12H are for checking whether the catalyst unit is properly fixed by fixing the dummy catalyst 80 instead of the catalyst unit. Absent. After the catalyst support mechanism 30 is completed, the second grid 60 and the grid retainer 70 are removed, and the dummy catalyst 80 is removed from above.
  • the catalyst support mechanism 30 is installed on the ring 21 provided inside the container body 10 whose upper end is open.
  • the container body 10 the container body 10 that has already been annealed with the ring 21 and the buttering beads 22 and 23 welded to each other is used.
  • Catalyst support mechanism welding process Thereafter, the catalyst support mechanism 30 is put into the container body 10, the first grid 31 and the ring 21 are welded, the first seal plate 32 and the second seal plate 34 of the catalyst support mechanism 30, and the buttering bead. 22 and 23 are welded to each other. Since the catalyst support mechanism 30, the ring 21, and the buttering beads 22, 23 are materials that do not require annealing as described above, it is not necessary to perform annealing after this welding process.
  • the cap 10a is welded to the container body 10 as shown in FIG. 12J.
  • the cap 10a one that has been previously annealed is used. Therefore, it is not necessary to anneal the entire cap 10a.
  • this welding location is partially annealed locally.
  • an electric heater is wound around a welding location and heated locally.
  • the annealing temperature is about 500 ° C. in the case of chromium molybdenum steel.
  • each of the cylindrical cases 41 constituting the catalyst unit 40 is carried from the manhole 10b to the inside of the container body 10 and is fitted to the first grid 31 as shown in FIG.
  • the first stage is completed, and then the attachment 43 is stacked on the cylindrical case 41, and the second stage cylindrical case 41 is further stacked on the attachment 43.
  • the container body 10 and the cap 10a provided with the welding members (rings 21, buttering beads 22, 23) on the inside are pre-annealed, After the container body 10 and the cap 10a were welded, the welded portions were partially annealed. Further, when the catalyst support mechanism 30 is welded, the welding member and the catalyst support mechanism 30 are welded. Therefore, the catalyst support mechanism 30 is not affected by the annealing, and the catalyst support mechanism 30 can be prevented from being deformed due to the annealing. Therefore, it is possible to improve the gas sealing performance of the catalyst support mechanism 30 as compared with the conventional method of manufacturing an exhaust gas treatment apparatus that collectively anneals the exhaust gas treatment apparatus 1 including the catalyst support mechanism 30.
  • the first grid 31, the first seal plate 32, the first column body 33, the second seal plate 34, and the second column body 35 are welded outside the container body 10.
  • the catalyst support mechanism 30 was completed. Therefore, compared with the prior art which completes the catalyst support mechanism 30 inside the container main body 10, the working environment is improved, and the manufacturing accuracy of the catalyst support mechanism 30 can be improved. Thereby, the catalyst support mechanism 30 can support the catalyst unit 40 without a gap, and the gas sealing performance of the exhaust gas treatment apparatus 1 can be improved.
  • the present invention is not limited to this, and the dummy catalyst 80 is used.
  • the catalyst support mechanism 30 may be formed without positioning using the catalyst unit 40.
  • the manufacturing accuracy of the catalyst support mechanism 30 can be further improved.
  • the mode in which the catalyst unit 40 is formed by the cylindrical case 41 having a two-stage configuration is described, but the present invention is not limited thereto.
  • the catalyst unit 40 may have a one-stage configuration or a three-stage or more configuration.
  • the same number of seal plates and column bodies as the number of stages of the catalyst unit 40 are alternately arranged, the attachments 43 are provided between the cylindrical cases 41, and the attachments 43 are arranged on the outer periphery.
  • the number of seal plates is not necessarily required to match the number of stages of the catalyst unit 40, and at least one seal plate is sufficient.
  • the catalyst unit 40 can be fixed in the lateral direction by interposing an urging member such as a spring between the angle member 36 and the attachment 43.
  • an urging member such as a spring between the angle member 36 and the attachment 43.
  • the catalyst unit 40 can be fixed in the vertical direction.
  • FIG. 1A and the like an aspect of a so-called vertical exhaust gas treatment apparatus in which the gas flow path R through which the exhaust gas flows is vertical is drawn, but the present invention is not limited to this aspect. . That is, the present invention includes an aspect of a so-called horizontal exhaust gas treatment device in which the exhaust gas treatment device 1 is laid down and the gas flow path R is in the horizontal direction.
  • exhaust gas treatment apparatus 1 has been described as being used for exhaust gas treatment in ships, it is not limited thereto. It can be used not only for ships but also for transport equipment and facilities in general that require treatment of exhaust gas.

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Abstract

排ガスを処理するための触媒ユニット（４０）を支持する触媒支持機構（３０）を、排ガスが流れる容器本体（１０）の外部で形成する工程と、内側に溶接部材が設けられた焼鈍済みの容器本体（１０）の内部に、触媒支持機構（３０）を組み込む工程と、溶接部材（２１、２２、２３）と、触媒支持機構（３０）とを溶接する工程と、焼鈍済みのキャップ（１０ａ）と容器本体（１０）とを溶接し、さらに、このキャップ（１０ａ）と容器本体（１０）との溶接個所を部分焼鈍する工程と、を備える。

Description

排ガス処理装置の製造方法
　本発明は、船舶等において排出される排ガスを処理するための触媒ユニットを備える排ガス処理装置の製造方法に関する。
　ここで、一般的な排ガス処理装置（例えば、特許文献１）は、排ガスが流れる容器本体と、容器本体の内部に設けられた触媒支持機構と、排ガスが通過可能な孔部を有するとともに容器本体に溶接されるキャップと、を備える。触媒支持機構は、触媒ユニットを支持可能であるとともに、排ガスが必ず触媒を通過するように、触媒を通過しない流路をシールするために容器本体の内側と溶接される。ここで、容器本体やキャップの材料は、例えばクロムモリブデン鋼である。クロムモリブデン鋼は、成形時や溶接時に発生する内部応力を除去するために焼鈍が必要となる。
日本国特許第５２９５４０３号明細書
　このような従来の排ガス処理装置は、まず、容器本体の内部で触媒支持機構を形成しながら容器本体の内側に順次溶接していき、キャップを容器本体に溶接した後に、排ガス処理装置全体を一括焼鈍することによって製造されていた。しかしながら、このような製造方法においては、焼鈍の影響によって、触媒支持機構が変形してしまい、触媒支持機構のガスシール性が低下してしまうという問題があった。
　本発明は、排ガス処理装置を構成する触媒支持機構のガスシール性を向上させることを目的とする。
　本発明の排ガス処理装置の製造方法は、排ガスを処理するための触媒ユニットを支持する触媒支持機構を、排ガスが流れる容器本体の外部で形成する工程と、内側に溶接部材が設けられた焼鈍済みの容器本体の内部に、前記触媒支持機構を組み込む工程と、前記溶接部材と前記触媒支持機構とを溶接する工程と、焼鈍済みのキャップと前記容器本体とを溶接し、さらに、このキャップと容器本体との溶接個所を部分焼鈍する工程と、を備えることを特徴とする。
　本発明の排ガス処理装置の製造方法によれば、内側に溶接部材が設けられた容器本体とキャップを予め焼鈍することとし、容器本体とキャップを溶接した後は、それらの溶接個所を部分焼鈍することとした。また、触媒支持機構を溶接する際は、前記溶接部材と触媒支持機構とを溶接することとした。そのため、触媒支持機構は焼鈍による影響を受けることがなく、焼鈍に起因して触媒支持機構が変形することを防止できる。そのため、触媒支持機構を含む排ガス処理装置を一括焼鈍する従来の排ガス処理装置の製造方法と比較して、触媒支持機構のガスシール性を向上させることが可能となる。
本発明の実施の形態に係る排ガス処理装置の側面断面図である。 同排ガス処理装置のバタリングビードを示す側面断面図である。 同排ガス処理装置の当て板を示す側面断面図である。 本発明の実施の形態に係る触媒ユニットの平面図である。 本発明の実施の形態に係る触媒ユニットの筒状ケースの分解側面図である。 本発明の実施の形態に係る排ガス処理装置の断面平面図であって、図１ＡにおけるＶ１矢視図である。 同排ガス処理装置の断面平面図であって、図１ＡにおけるＶ２矢視図である。 同排ガス処理装置の断面平面図であって、図１ＡにおけるＶ３矢視図である。 同排ガス処理装置のアングル材の側面拡大図である。 同排ガス処理装置の第２柱体の側面図である。 同排ガス処理装置の第２柱体の正面図である。 同排ガス処理装置の他の第２柱体の側面図である。 同排ガス処理装置の他の第２柱体の正面図である。 同排ガス処理装置の他の第２柱体の平面図である。 同排ガス処理装置の断面平面図であって、図１ＡにおけるＶ４矢視図である。 同排ガス処理装置の断面平面図であって、図１ＡにおけるＶ５矢視図である。 同排ガス処理装置の製造方法を示す図である。 同排ガス処理装置の製造方法を示す図である。 同排ガス処理装置の製造方法を示す図である。 同排ガス処理装置の製造方法を示す図である。 同排ガス処理装置の製造方法を示す図である。 同排ガス処理装置の製造方法を示す図である。 同排ガス処理装置の製造方法を示す図である。 同排ガス処理装置の製造方法を示す図である。 同排ガス処理装置の製造方法を示す図である。 同排ガス処理装置の製造方法を示す図である。 同排ガス処理装置の製造方法を示す図である。 同排ガス処理装置の製造方法を示す図である。
　まず、本発明の実施の形態に係る排ガス処理装置の構成について、図１Ａ～図１１を参照しながら説明する。排ガス処理装置１は、図１Ａに示すように、排ガスが流れる容器本体１０と、容器本体１０の内側に取り付けられる溶接部材２０と、溶接部材２０によって容器本体１０の内部で保持される触媒支持機構３０と、触媒支持機構３０によって支持される触媒ユニット４０と、触媒ユニット４０上に設けられる第２グリッド６０と、第２グリッド６０を固定するグリッド押え７０とを備える。なお、図１ＡにおけるＲは、排ガスが流れるガス流路を示す。
　容器本体１０は、図１Ａ及び図４に示すように、例えば円筒形状であって、その内側には溶接部材２０が設けられている。容器本体１０は、成形時や溶接時に発生する内部応力を除去するために焼鈍が必要な材料であって、例えば、クロムモリブデン鋼にて構成される。容器本体１０は、ハーフモリブデンでも良い。ハーフモリブデンの場合は板厚が１６ｍｍ以上の場合に焼鈍が必要となる。溶接部材２０は、リング２１や、バタリングビード２２、２３（図１Ｂ参照）で構成されており、いずれも全周に渡って容器本体１０の内側に溶接されている。これらリング２１、バタリングビード２２、２３は、成形後や溶接後においても焼鈍不要な材料である。リング２１としては金属材料が用いられ、バタリングビード２２、２３としては一般的な溶接材料が用いられる。なお、バタリングビード２２、２３の代わりに、焼鈍不要な溶接部材として、図１Ｃに示す当て板２２ａ、２３ａが設けられてもよい。当て板２２ａ、２３ａは、例えば厚さが６ｍｍ程度の炭素鋼である。炭素鋼は、その厚さが３０ｍｍ以下の場合、焼鈍不要である。また、容器本体１０の上方には、その下端部が容器本体１０の径と同じ径であって、上流側にいくほど径が小さくなるキャップ１０ａが設けられている。キャップ１０ａの材料は、容器本体１０の材料と同様に、例えばクロムモリブデン鋼である。また、キャップ１０ａには、開閉可能なマンホール１０ｂが設けられている。
　触媒ユニット４０は、図２及び３に示すように、四角柱形状の複数の筒状ケース４１と、筒状ケース４１の内部に充填される触媒４２とを有する。触媒４２は、例えばアンモニアを還元剤として、船舶等から排出されるＮＯｘと反応させて脱硝するものである。触媒４２は、水平方向の断面が、互いに平行な複数の平板と、その平板の間に設けられた波板とで構成されている、いわば、段ボールのような構造である。筒状ケース４１は、突出部４１ａを有しており、図３に示すように、突出部４１ａは第１グリッド３１又は第２グリッド６０に嵌め込まれる。複数の筒状ケース４１が第１グリッド３１と第２グリッド６０との間で並べられ、筒状ケース４１がアタッチメント４３を介して上下に積み重ねられることによって２段構成になっている。
　アタッチメント４３は、図３に示すように、筒状ケース４１と同じ外寸の本体部４３ａと、その外寸よりも小さい２個の突出部４３ｂ、４３ｃとを有する。突出部４３ｂは、本体部４３ａから上方に突出して形成され、突出部４３ｃは、本体部４３ａから下方に突出して形成される。これらの突出部４３ｂ、４３ｃは、筒状ケース４１の内側と嵌合するように構成されている。これにより、筒状ケース４１は、アタッチメント４３を介して２段構成となる。なお、アタッチメント４３の内部には、触媒４２は充填されていない。筒状ケース４１の筒の厚さＴ１は、アタッチメント４３の本体部４３ａの筒の厚さＴ２よりも小さい。これは、筒状ケース４１を触媒支持機構３０に載置するときに、人手で筒状ケース４１を運びやすいように、内部に触媒４２が充填される筒状ケース４１の重量を抑制してハンドリングを容易にするためである。
　触媒支持機構３０は、図１Ａに示すように、触媒ユニット４０を容器本体１０の内部で支持するとともに、排ガスが必ず触媒を通過するように、触媒を通過しない流路をシールするものである。触媒支持機構３０の材料は、例えば、炭素鋼である。触媒支持機構３０は、上述の第１グリッド３１と、第１シールプレート３２と、複数の第１柱体３３と、第２シールプレート３４と、複数の第２柱体３５と、アングル材３６とを備える。
　第１グリッド３１は、図１Ａに示すように、容器本体１０の下部において横向きに設けられ、上向きの主面Ｓ１を有する。主面Ｓ１の中央部には、触媒ユニット４０を載置可能な載置領域３１ａが形成されている。具体的には、第１グリッド３１は、図４に示すように、複数のバー３１ｂが縦横斜めに組み合わされて、格子状に形成されている。これらのバー３１ｂは、載置領域３１ａを形成するとともに、バー３１ｂのうちのいくつかは、載置領域３１ａからはみ出すように形成されている。載置領域３１ａからはみ出したバー３１ｂの先端は、容器本体１０の内側に設けられたリング２１に載せられた状態でこのリング２１と溶接されている。
　第１シールプレート３２は、図１Ａ及び５に示すように、１０の内周部分において第１グリッド３１に載せられた状態で設けられており、載置領域３１ａと同じ平面形状にくり抜かれた円形の板状部材であって、その外径は容器本体１０の内径と略等しく、第１グリッド３１の主面Ｓ１からはみ出した位置に設けられている。そして、第１シールプレート３２の外周は、バタリングビード２２と溶接されている。図１Ｂにおける符号２２ｂは、その溶接部である。バタリングビード２２の代わりに当て板２２ａが用いられる図１Ｃの場合においても、溶接部２２ｂが示されている。また、第１シールプレート３２は、上述のように、第１グリッド３１の載置領域３１ａを除く主面Ｓ１上に寝かされた状態で配置され、その状態で第１グリッド３１と溶接されている。
　複数の第１柱体３３は、図１Ａに示すように、第１シールプレート３２上に起立させられた状態で配置され、その状態で底部が第１シールプレート３２に溶接されている。第１柱体３３は、例えば、図１Ａ及び図５に示すように、断面が円形状の棒状部材であり、容器本体１０の内周に沿って分散した状態で配置されている。第１柱体３３の上端には、図１Ａに示すように、第２シールプレート３４が寝かされた状態で載置されており、第２シールプレート３４はその状態で第１柱体３３と溶接されている。ここで、第１柱体３３が倒れないように、第１シールプレート３２及び第２シールプレート３４に第１柱体３３の断面と同じ形状の窪みを設けて、この窪みに第１柱体３３をはめ込むようにしても良い。
　第２シールプレート３４は、図１Ａ及び６に示すように、第１シールプレート３２と同一形状である。第２シールプレート３４の外周もバタリングビード２３と溶接されている。第２シールプレート３４上には、図６及び７に示すように、複数のアングル材３６が固定されている。複数のアングル材３６は、底板３６ａと側板３６ｂとで構成されている。底板３６ａは、第２シールプレート３４に溶接されている。側板３６ｂは、底板３６ａと垂直に形成される部分であって、水平方向のボルトＢ１を通すための貫通孔が設けられる。ボルトＢ１でアタッチメント４３を外周側から押圧するように、ボルトＢ１とナットＮ１とを締めることによって、アングル材３６を介して触媒ユニット４０のアタッチメント４３を触媒ユニット４０の外周側から押えることができる。これにより、触媒ユニット４０は、横方向に固定される。ここで、横方向とは、触媒支持機構３０の各構成が積み重ねられてゆく縦方向に垂直な方向を意味するものとする。
　複数の第２柱体３５は、図１Ａに示すように、第２シールプレート３４上に起立した状態で配置され、その状態で底部が第２シールプレート３４と溶接されている。第２柱体３５は、図６に示すように、第２柱体３５ａと、第２柱体３５ｂの２種類が使用されている。第２柱体３５ａは、図８Ａ及び８Ｂに示すように、板状の本体部３５ａａと、板状のサポート３５ａｂとで構成されている。本体部３５ａａが倒れないようにするために、サポート３５ａｂは、本体部３５ａａに垂直に取り付けられる。同様に、第２柱体３５ｂは、図９Ａ、９Ｂ及び９Ｃに示すように、板状のサポート３５ｂｂが、板状の本体部３５ｂａに垂直に取り付けられている。また、第２柱体３５ｂの本体部３５ｂａの上端には、プレート３５ｂｃが本体部３５ｂａの上端に対して垂直な水平方向に取り付けられる。
　また、図１Ａに示すように、第２グリッド６０が触媒ユニット４０上に設けられる。第２グリッド６０は、図１０に示すように、複数のバー６０ａが縦横斜めに組み合わされることによって形成される。また、第２グリッド６０は、複数の水平方向のプレート６１を有しており、各プレート６１は、バー６０ａ上、又はバー６０ａが交差する部分上に設けられる。
　図１Ａに示すように、第２グリッド６０上には、さらにグリッド押え７０が設けられる。グリッド押え７０は、図１１に示すように、容器本体１０の中央で垂直に交差する２本のメインバー７１と、２本のメインバー７１から枝分かれしたブランチ７２とで構成される。メインバー７１は、その一方及び他方の端部が一対の第２柱体３５ａによって挟み込まれた状態で支持されている。具体的には、図８Ａ及び８Ｂに示すように、メインバー７１の端部と、一対の第２柱体３５ａの本体部３５ａａとが、ボルトＢ４及びナットＮ４で締結されている。一方、ブランチ７２は、その端部が第２柱体３５ｂによって支持される。具体的には、図９Ａ、９Ｂ及び９Ｃに示すように、ブランチ７２の端部付近が、第２柱体３５ｂにおける水平方向のプレート３５ｂｃ上に載置され、ブランチ７２とプレート３５ｂｃとがボルトＢ５及びナットＮ５で締結される。これにより、グリッド押え７０は、複数の第２柱体３５ａ、３５ｂによって固定されることとなる。
　また、グリッド押え７０のメインバー７１には、それぞれ上下方向の複数の内ネジが設けられており、ボルトＢ２は、これらの内ネジを通って、図８Ｂ及び図１０に示す第２グリッド６０のプレート６１を上方から押える。さらに、第２柱体３５ｂのプレート３５ｂｃにも上下方向の内ネジが設けられており、ボルトＢ３は、この内ネジを通って、図９Ａ及び図１０に示す第２グリッド６０のプレート６１を上方から押さえる。これにより、触媒ユニット４０は、縦方向に固定されることとなる。なお、第２グリッド６０及びグリッド押え７０は容器本体１０や触媒支持機構３０と溶接されていない。これは、使用済みの触媒ユニット４０を新しい触媒ユニット４０と交換するために、触媒支持機構３０から取り外し可能とするためである。
　次に、本実施の形態に係る排ガス処理装置１の製造方法について図１２Ａ～図１２Ｌを参照しながら説明する。本実施の形態に係る排ガス処理装置１の製造方法は、容器本体１０の外部で触媒支持機構３０を形成する工程と、焼鈍済みの容器本体１０の内部に触媒支持機構３０を組み込む工程と、リング２１、バタリングビード２２、２３と触媒支持機構３０とを溶接する工程と、焼鈍済みのキャップ１０ａと容器本体１０とを溶接し、さらに、このキャップ１０ａと容器本体１０との溶接個所を部分焼鈍する工程と、を備える。
　（触媒支持機構の形成工程）
　触媒支持機構３０を容器本体１０の外部で形成する工程について説明する。まず、図１２Ａに示すように、第１グリッド３１の載置領域３１ａ上に、ダミー触媒８０を載置する。ダミー触媒８０は、第１グリッド３１に対する第１シールプレート３２、第１柱体３３、第２シールプレート３４及び第２柱体３５の位置決めを行うものである。ダミー触媒８０は、図２に示す触媒ユニット４０と同じ形状であって、アタッチメント４３を介して、複数の筒状ケース４１がそれぞれ上下２段構成になっているが、筒状ケース４１の内部に触媒が充填されていない点で触媒ユニット４０と異なる。
　ダミー触媒８０を第１グリッド３１の載置領域３１ａに載置した後は、図１２Ｂに示すように、第１グリッド３１の主面Ｓ１上に、第１シールプレート３２を寝かせた状態で配置する。なお、ダミー触媒８０を載置領域３１ａに載置させる前に第１シールプレート３２を配置してもよい。第１シールプレート３２を第１グリッド３１の主面Ｓ１上に配置した後は、第１グリッド３１と第１シールプレート３２とを溶接する。
　次に、図１２Ｃに示すように、第１シールプレート３２上に第１柱体３３を起立させた状態で配置し、第１シールプレート３２と第１柱体３３とを溶接する。この時、第１柱体３３は、ダミー触媒８０の周囲を囲むように配置される。
　その後、図１２Ｄに示すように、第１柱体３３上に第２シールプレート３４を寝かせた状態で配置し、第１柱体３３と第２シールプレート３４とを溶接する。そして、図１２Ｅに示すように、アングル材３６を第２シールプレート３４に取り付ける。なお、アングル材３６は、第２シールプレート３４を第１柱体３３上に配置するときに、予め第２シールプレート３４に取り付けられていてもよい。
　そして、図１２Ｆに示すように、第２シールプレート３４上に第２柱体３５を起立させた状態で配置し、第２シールプレート３４と第２柱体３５とを溶接する。これにより、触媒支持機構３０が完成する。その後は、図１２Ｇに示すように、ダミー触媒８０上に第２グリッド６０を載置する。最後に、図１２Ｈに示すように、ボルトＢ４及びＢ５（図８Ａ及び９Ｂ参照）でグリッド押え７０を第２柱体３５に取り付けた後、ボルトＢ１でダミー触媒８０を外周側から押えて横方向に固定し、ボルトＢ２及びＢ３（図１１参照）でダミー触媒８０を上方から押さえて縦方向に固定する。ただし、図１２Ｇ及び図１２Ｈに示す工程は、触媒ユニットの代わりにダミー触媒８０を固定することによって、触媒ユニットが適切に固定されるか否かを点検するものであって、必ずしも必要な工程ではない。触媒支持機構３０が完成した後は、第２グリッド６０及びグリッド押え７０を取り外し、ダミー触媒８０を上方から取り除く。
　（触媒支持機構の組み込み工程）
　次に、焼鈍済みであるが未だキャップ１０ａが取り付けられていない状態の容器本体１０の内部に触媒支持機構３０を組み込む工程について説明する。具体的には、図１２Ｉに示すように、上端が開口した容器本体１０の内側に設けられるリング２１上に、触媒支持機構３０を設置する。ここで、容器本体１０は、その内側にリング２１及びバタリングビード２２、２３が溶接された状態で、既に焼鈍が完了したものが用いられる。
　（触媒支持機構の溶接工程）
　その後、触媒支持機構３０を容器本体１０の中へ入れて、その第１グリッド３１とリング２１とを溶接するとともに、触媒支持機構３０の第１シールプレート３２及び第２シールプレート３４と、バタリングビード２２、２３とをそれぞれ溶接する。触媒支持機構３０、リング２１及びバタリングビード２２、２３は、前述したように焼鈍不要な材料であるため、この溶接工程の後に焼鈍を行う必要はない。
　（容器本体及びキャップの溶接及び部分焼鈍工程）
　そして、図１２Ｊに示すように、キャップ１０ａを容器本体１０に溶接する。キャップ１０ａとしては、予め焼鈍が完了したものが用いられる。そのため、キャップ１０ａ全体を焼鈍する必要はない。一方で、キャップ１０ａと容器本体１０との溶接個所については焼鈍する必要があるため、この溶接個所を局所的に部分焼鈍する。部分焼鈍の具体的な方法としては、例えば、溶接個所に電熱ヒータを巻いて局所的に加熱することが挙げられる。焼鈍の温度は、クロムモリブデン鋼の場合、５００℃程度である。
　その後、図１２Ｋに示すように、第１グリッド３１の載置領域３１ａ上に触媒ユニット４０を載置する。触媒ユニット４０を載置するときは、触媒ユニット４０を構成する筒状ケース４１の一つ一つを、マンホール１０ｂから容器本体１０の内部に運び、図３に示すように第１グリッド３１に嵌め込んでいって１段目を完成させ、その後アタッチメント４３を筒状ケース４１上に積み重ね、さらにアタッチメント４３上に２段目の筒状ケース４１を積み重ねる。
　最後に、図１２Ｌに示すように、第２グリッド６０を触媒ユニット４０上に配置し、グリッド押え７０を第２柱体３５に取り付けた後、触媒ユニット４０を縦方向に固定するとともに、横方向にも固定する。グリッド押え７０を第２柱体３５に取り付ける具体的な方法、及び触媒ユニット４０を縦方向及び横方向に固定する具体的な方法は、図１２Ｇ及び１２Ｈを用いて述べた方法と同様であるため省略する。
　本発明の実施の形態に係る排ガス処理装置１の製造方法によれば、内側に溶接部材（リング２１、バタリングビード２２、２３）が設けられた容器本体１０とキャップ１０ａを予め焼鈍することとし、容器本体１０とキャップ１０ａを溶接した後は、それらの溶接個所を部分焼鈍することとした。また、触媒支持機構３０を溶接する際は、前記溶接部材と触媒支持機構３０とを溶接することとした。そのため、触媒支持機構３０は焼鈍による影響を受けることがなく、焼鈍に起因して触媒支持機構３０が変形することを防止できる。そのため、触媒支持機構３０を含む排ガス処理装置１を一括焼鈍する従来の排ガス処理装置の製造方法と比較して、触媒支持機構３０のガスシール性を向上させることが可能となる。
　さらに、本実施の形態に係る製造方法では、第１グリッド３１、第１シールプレート３２、第１柱体３３、第２シールプレート３４、及び第２柱体３５を、容器本体１０の外部で溶接することによって、触媒支持機構３０を完成させることとした。そのため、容器本体１０の内部で触媒支持機構３０を完成させる従来技術と比較して、作業環境が良くなり、触媒支持機構３０の製造精度を向上させることができる。これにより、触媒支持機構３０は隙間なく触媒ユニット４０を支持することが可能となり、排ガス処理装置１のガスシール性を向上させることができる。
　なお、本実施の形態に係る排ガス処理装置１の製造方法では、触媒支持機構３０を形成する工程において、ダミー触媒８０を使用する態様を述べたが、本発明はこれに限られず、ダミー触媒８０の代わりに触媒ユニット４０を用いて位置決めしてもよく、若しくは位置決めせずに触媒支持機構３０を形成してもよい。ただし、ダミー触媒８０又は触媒ユニット４０を用いて位置決めしながら触媒支持機構３０を形成することによって、触媒支持機構３０の製造精度をより向上させることが可能となる。
　また、本実施の形態に係る排ガス処理装置１では、触媒ユニット４０が２段構成の筒状ケース４１で形成される態様を述べたが、これに限られない。例えば、触媒ユニット４０が１段構成であってもよく、３段以上の構成であってもよい。触媒ユニット４０が複数段の構成である場合は、触媒ユニット４０の段数と同じ数だけシールプレート及び柱体を互い違いに配置し、筒状ケース４１同士の間にアタッチメント４３を設け、アタッチメント４３を外周側から押えることが好ましいが、シールプレートの数は必ずしも触媒ユニット４０の段数に合わせる必要はなく、少なくとも１つのシールプレートがあればよい。
　また、本実施の形態に係る排ガス処理装置１では、ボルトＢ１、Ｂ２、Ｂ３によって触媒ユニット４０を押えて固定する態様を述べたが、これに限られない。例えば、アングル材３６とアタッチメント４３との間にバネ等の付勢部材を介在させることによっても触媒ユニット４０を横方向に固定することが可能である。同様に、グリッド押え７０と第２グリッド６０との間に付勢部材を介在させることによって、触媒ユニット４０を縦方向に固定することが可能となる。
　なお、図１Ａ等においては、排ガスが流れるガス流路Ｒが鉛直方向である、いわゆる縦置きの排ガス処理装置の態様が描かれているが、勿論本発明は、この態様に限られるものではない。すなわち、本発明は、排ガス処理装置１を寝かせて使用し、ガス流路Ｒを水平方向とした、いわゆる横置きの排ガス処理装置の態様を含む。
　さらに、本実施の形態に係る排ガス処理装置１は、船舶における排ガス処理に使用されることを述べたがこれに限られない。船舶に限られず、排ガスの処理が必要な輸送機器や施設全般に使用され得る。

Claims (3)

  1. 　排ガスを処理するための触媒ユニットを支持する触媒支持機構を、排ガスが流れる容器本体の外部で形成する工程と、
    　内側に溶接部材が設けられた焼鈍済みの容器本体の内部に、前記触媒支持機構を組み込む工程と、
    　前記溶接部材と前記触媒支持機構とを溶接する工程と、
    　焼鈍済みのキャップと前記容器本体とを溶接し、さらに、このキャップと容器本体との溶接個所を部分焼鈍する工程と、を備える
    　ことを特徴とする排ガス処理装置の製造方法。
  2. 　前記触媒支持機構は、
    　　前記触媒ユニットを載置可能な載置領域が主面に設けられた第１グリッドと、
    　　前記載置領域を除いた前記主面に、前記主面からはみ出すように溶接される少なくとも１つのシールプレートと、
    　　前記シールプレート上に起立させた状態で溶接される複数の柱体と、を含み、
    　前記溶接部材と前記触媒支持機構とを溶接する工程において、前記第１グリッド及び前記シールプレートを前記溶接部材と溶接する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理装置の製造方法。
  3. 　前記触媒支持機構の形成を、前記触媒ユニット、又は前記触媒ユニットと同じ形状のダミー触媒を用いて位置合わせしながら行う
    　ことを特徴とする請求項１又は２に記載の排ガス処理装置の製造方法。
     
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