JPH01127029A - 脱硝反応装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は脱硝反応装置に係り、特に脱硝触媒に流入する
排ガスの流れを良好に整流するように構成した脱硝反応
装置に関する。

〔従来の技術〕

ボイラ等の燃焼装置から排出される排ガス中の窒素酸化
物（ＮＯｘ）を除去する装置の一つとして、排ガス流中
に脱硝触媒層を配置する装置が主として火力発電所用の
大型ボイラ等に設置されている。

第７図はこの脱硝装置の構成を示す。

ボイラ等の燃焼装置を出た排ガスＧは入口ダクト１を経
て、排ガスダクトの途中に形成した脱硝部のベンド部２
に至り、その流れを９０度変更して下降し、触媒層４に
流入して脱硝されたのち出口ダクト５に至る。

この構成の脱硝装置においては、排ガスＧの流れが次の
ようになることが望ましい。

即ち、 （１）触媒層４に対してできるだけ均一に排ガスが流入
すること。

（２）触媒層４に流入する排ガスの流れが、触媒層内で
の排ガス流れとできるだけ一致すること。

つまり触媒層４に形成された排ガス流路と、触媒層に入
る直前の排ガスの流れが一致していること。

第７図に示すように触媒層４の上流に何らの整流手段も
施さないと、ベンド部２でガス流が渦を巻き、上述の技
術的要求を満足させることができない。

まず（１）の触媒層４に対してできるだけ均一に排ガス
が流入することが要求されるのは次の理由による。即ち
、触媒層４の排ガス接触面積をを効に利用するためであ
り、排ガスの流入が不均一であると、触媒層のうち特定
の部分が大量の排ガスと接触することになり、触媒全体
としては脱硝性能が低くなる。且つこの排ガス接触部分
の劣化が著しく、触媒の寿命が短くなるいう問題がある
。

次に（２）の触媒層４に流入する排ガスの流れが、触媒
層内の排ガス流れとできるだけ一致する必要があるのは
次の理由による。

例えば排ガス流中にフライアッシュ、未燃分等のダスト
を含有る場−合には、第８図のように触媒９の間に形成
された排ガス流路に対して所定の角度αを以て排ガスＧ
が斜めに流入する。これにより触媒９にこのダストが衝
突して触媒を摩耗させ、また先端部にこのダスト８が付
着堆積して排ガスＧの流入を阻害することになる。これ
を放置しておくと第９図のように体積層が増大し、甚だ
しい場合には排ガス流入口を閉塞してしまうこととなる
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第６図は従来の排ガス整流構造の一例を示す。

この構造は触媒層４の上流に整流板６を複数枚配置し、
これにより触媒層４に流入する排ガスＧを整流するよう
にしたものである。この整流板６を配置することにより
第７図に示す構成に比較して排ガスの整流効果を格段に
向上させることが可能となっている。然しなから、整流
板６の後流において、排ガスＧが一部剥離する現象がみ
られ、ガスが滞留する部分が生じる。この結果、整流板
６の下流に渦Ｇ１が生じる。この渦の影響は触媒層４の
ガス入口部にまで及び、排ガスの一部はやはり触媒層に
対して一定の角度をもって流入し、問題を完全に解決す
ることはできなかった。

第５図は第６図に示した構成の改良案として提案された
ものである。

この構成では、整流ｖｉ、６の下流に整流格子３を配置
し、これにより前記渦Ｇ１を解消するようにしている。

この整流格子の配置により渦りｌ自体はほぼ完全に解消
し、排ガス流れを良好に整流することが可能となったが
、この渦の影響は、触媒層入口における排ガスの流速分
布の不均一となって現れてしまうという問題がある。

第４図は更に別の改良構造を示し、この構成では整流板
を廃し、整流格子３のみを配置した構造となっている。

この構造では整流板下流で生じる剥離現象に起因する渦
の発生は防止できたが、整流格子３を出た排ガスの流れ
が触媒層に対して一定の角度をもってしまう。また特に
ベンド部２の内側部分で排ガスの流れが極端に少なくな
る事態を生じ、流速もこの部分で大幅に低下し、流速分
布の不均一を解消することはできていない。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上述した問題点に鑑み構成したものであり、ベ
ンド部の屈曲角度を所定の角度とし、具体的にはその角
度θを、 θ’；　ｔａｎ’　−（Ａは入口ダクト幅、Ｂは触媒層
入口幅）となるよう構成し、更に整流格子の配置位置を
入口ダクト床面とほぼ同一とするように構成したことを
特徴とする脱硝反応装置である。

（作用〕 ベンド部の設定角度を上述の角度とすることにより、排
ガス流れはこのベンド部の傾斜に沿ってほぼ平行に流れ
る。整流格子はその排ガス流入面が入口ダクト床面とほ
ぼ同一とするように配置しであるので、排ガスはこの平
行流状態を崩さないうちに整流格子に流入する。整流格
子に流入する排ガスが平行流であるため、各格子に流入
する排ガス量はほぼ等しくなり、かつ各格子により排ガ
ス流は流れ方向を調節されて、触媒層に至る排ガス流は
触媒層の排ガス流路と一致し、かつ流速分布も均一化さ
れ、高い脱硝効率を長期間にわたって保持する。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面を参考に具体的に説明する。

第１図において、入口ダクト１に対して触媒層４を配置
した触媒層ダクト１０は直交するように位置し、かつこ
の両ダクトをベンド部２により接続した構成となってい
る。ベンド部２の外側ケーシング２ａは次に示す角度と
なっている。即ち、ベンド部出口ダクト２′と入口ダク
ト１の床面１ａの延長線との交点Ｘと、ベンド部出口ダ
クト２゛の延長線と入口ダクト１の天井部１ｂとの交点
Ｙとを直線で結ぶようにベンド部外側ケーシング２ａを
配置する。次にこの外側ケーシング２ａの角度について
説明する。この角度θ（入口ケーシング１の天井部１ｂ
とベンド部２の外側ケーシング２ａとの成す角、以下こ
の角θをベンド部の屈曲角度とする）は、次の式により
表すことができる。

θ＃ｊａｎ’□・・・・・　（１） ここでＡは入口ダクト１の幅、Ｂは触媒層４の入口幅を
各々示す。

次に３は整流格子であるが、この整流格子３は排ガスＧ
の流入面が、入口ダクト１の床面１ａとほぼ同一の高さ
となるよう触媒層ダクト１０の入口部に配置しである。

第１０図は整流格子の一例を示し、この構成では格子３
の仕切り板３ａが各々平行にのみ配置しである。第１１
図は仕切り板３ａと３ｂが直交するように配置すること
より所謂格子状に形成しである。整流効果は第１１図に
示す構成の方が高いが、第１０図の構成は簡略であり、
製造費用が安いという経済的な利点がある。

以下第１１図の構成を例に説明する。

第３図は整流格子の構成例を示す。発明者等は変電なる
排ガス流動試験の結果、整流格子の構成を次のようにす
ると、整流効果が非常に高い事を確認した。即ち、整流
格子の高さＨと格子の目開きＰとの間に次のような関係
が成立していること。

Ｈ≧Ｐ　ｔａｎ　θ・・・・　（２） 更に好ましくは以下の関係であること。

Ｈ≧３Ｐ また整流格子の目開Ｐの実長は６ｗｍ以上、好ましくは
３０〜２００龍の均一な目開きとする。

第２図は以上の構成に於ける装置の排ガス流れの状態を
示している。即ち、以上に示した構成の装置に対して排
ガスを流して排ガス流れの挙動を観察したところ、入口
ダクト１からベンド部２に流入した排ガスＧはベンド部
２の外側ケーシング２ａの傾斜角度をθとすることによ
りベンド部２を平行流として流れ、この状態を維持した
侭整流格子３に流入した。また各格子が均一に構成しで
あることとあいまって整流格子３を出た排ガスＧは触媒
Ｎ４の排ガス流路と一致するよう方向修正された下降流
となり、かつ触媒層４の入口平面方向に対する流速分布
は均一化されることが確認できた。

次にこのような良好な試験結果が出た理由について考察
する。

先ず、ベンド部２の外部ケーシングの傾斜角θを（１）
式に示すようにしたことにより、入口ダクト１１内を平
行流として流れて来た排ガスＧの流れに大きな外乱を加
えることなく流れ方向を転換できること。また整流格子
３の排ガス流入面を人口ダクトの床面１ａと等しくした
ことにより、床面１ａと整流格子３との間に段差が無く
なり、段差部に生じていた滞留や渦の発生を防止できた
こと。整流格子を均一に形成したので平行流を各格子に
平均して流入させることが可能となり、各格子の単位時
間当たりの流量を平均化することができ、触媒層入口に
於ける排ガスの流速分布を均一化できること。また整流
格子の高さＨを式（２）の如くすることにより、角度θ
をもって整流格子３に流入した排ガス平行流は、流れ方
向を変えるのに充分な、図中りで示す流路長さよりも長
い流路Ｈを持った整流格子を通過すること等によるもの
と考えられる。

次に本発明装置と従来構成の装置との比較試験結果を示
す。第１４図は本発明係る装置の構成を、第１２図及び
１３図は従来構成を示す。

各図中に示すｖ４〜■６は排ガスの流動状態を測定する
測定平面を示し、Ｖ／Ｖは排ガスの変動状態を示し、こ
の値が１に収斂するほど排ガス流れの挙動は均一であり
、所期の目的に対応するこ“とを示す。

第１２図に示す従来構成は、整流板６を配置しかつ入ロ
ダク）ｌａの床面よりも下方に整流格子３を配置した構
造であり、整流格子入口部に於ける排ガスＧの流れは非
常に不均一であることが分かる。この状態は整流格子３
によっては完全には解消されず第１Ｎ目の触媒層４の入
口においてもかなりの不均一がある。

次に第１３図の従来構成は整流板６を廃し、整流格子の
みを第１２図に示す構成とほぼ同様の位置に配置したも
のである。この構成ではベンド部２のコーナ部に於ける
排ガス流速が極端に低くなり、かつ整流格子３を出た排
ガス流は全体的にその流れ方向が変位した状態で第１層
目の触媒Ｎ４に流入する。

これに対して第１４図に示す本発明に係る装置の場合に
は排ガスＧは整流格子３を出た状態で流速分布はほぼ完
全に均一化され、しかもその流れ方向も触媒層４の排ガ
ス流路に対応した下降流となり理想的な排ガス流れの挙
動を得ることができた。

次表は各図に示す構成の試験結果を示す。

図中試験番号１は第１２図に示す従来構成〔入ロ整流板
６枚十整流格子（中段配置）〕を、２は従来構成〔整流
格子（中段配置）のみ〕を、３は本発明の構成を各々示
す。また変動係数（各測定面に於ける標準偏差）ξの算
出は次の式による。

ξ＝Ｖ／ＶＸ　１００ 〔効果〕 本発明は以上にその構成を具体的に説明した如くベンド
部の屈曲角度を所定の角度とし、具体的にはその角度θ
を、 θ＃ｔａｎ’　−（Ａは入口ダクト幅、Ｂは触媒層人口
幅）となるよう構成し、更に整流格子の配置位置を入口
ダクト床面とほぼ同一とするように構成したので、触媒
層に至る排ガス流れの挙動をはぼ理想的に制御すること
が可能となり、高い脱硝効率を長期間保持することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す脱硝反応装置の断面図、第
２図は第１図に示す装置に於ける排ガスの流動状態を示
すダクト断面図、第３図は本発明装置に用いる整流格子
の側面部分図、第４図、第５図、第６図は従来の脱硝反
応装置の各構成及び排ガスの流動状態を各々示す装置断
面図、第７図は排ガスの整流手段を全く設けていない従
来装置概略図、第１２図及び第１３図は排ガス流速分布
を示す従来構成の脱硝反応装置の断面図、第１４図は排
ガス流速分布を示す本発明の脱硝反応装置の断面図であ
る。 １・・・入口ダクト　　２・・・ベンド部３・・・整流
格子　　４・・・触媒層 ５・・・出口ダクト　　１０・・・触媒層ダクトＧ・・
・排ガス 第１図 第２図 第３図 第５図　　　　第６図 第７図 第９図 第１０図 第１１図 第１４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）排ガスが流入する入口ダクトと脱硝触媒を配置し
   た触媒ダクトとをベンド部で接続することによりこの入
   口ダクトと触媒ダクトとが直交するように構成した装置
   において、ベンド部外側ケーシングを、ベンド部出口ダ
   クトと入口ダクトの床面の延長線の交点と、ベンド部出
   口ダクトの延長線と入口ダクトの天井部との交点の間に
   差し渡すように配置し、かつ触媒ダクト内の整流格子の
   配置位置を、その排ガス流入面が入口ダクト床面とほぼ
   同一となるように構成したことを特徴とする脱硝反応装
   置。
2. （２）前記整流格子を、格子高さＨと格子ピッチＰとの
   関係が次式 Ｈ≧Ｐｔａｎθ で特定されるように構成したことを特徴とする特許請求
   の範囲第（１）項記載の脱硝反応装置。