JPH0714461B2

JPH0714461B2 - 脱硝装置

Info

Publication number: JPH0714461B2
Application number: JP61029895A
Authority: JP
Inventors: 洸渡辺; 春男荒川
Original assignee: バブコツク日立株式会社
Priority date: 1986-02-15
Filing date: 1986-02-15
Publication date: 1995-02-22
Anticipated expiration: 2010-02-22
Also published as: JPS62191026A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は複合発電プラントの廃熱回収装置等から排出さ
れる燃焼排ガス中の窒素酸化物（NOx）を除去する脱硝
装置に係り、特に排ガスが水平流に流れる内部保温型脱
硝装置に関するものである。

〔従来の技術〕

急増する電力需要に応えるために大容量の火力発電所が
建設されているが、これらのボイラは部分負荷時におい
ても高い発電効率を得るために変圧運転を行なうことが
要求されている。

これは最近の電力需要の特徴として、原子力発電の伸び
と共に、負荷の最大と最小の差も増大し、火力発電はベ
ースロード用から負荷調整用へと移行する傾向にある。

つまり、火力発電ボイラはボイラ負荷を常に全負荷で運
転されるものは少なく、負荷を75％負荷、50％負荷、25
％負荷へと負荷を上げ、下げして運転したり、ボイラの
運転を停止するなど、いわゆる毎日起動停止（Daily St
art Stop以下単にDSSという）や、週末起動停止（Weekl
y Start Stop以下単にWSSという）運転を行なつて中間
負荷を担い、発電効率を向上させることが行なわれてい
る。

例えば高効率発電の一環として、最近複合発電プラント
が注目されている。この複合発電プラントはまず、ガス
タービンによる発電を行なうと共に、ガスタービンから
排出される排ガス中の熱を廃熱回収装置（廃熱回収ボイ
ラ）によつて回収し、この廃熱回収ボイラで発生した蒸
気により蒸気タービンを駆動させて発電するものであ
る。

この複合発電プラントはガスタービンによる発電と、蒸
気タービンによる発電を行なうために発電効率が高いう
えにガスタービンは負荷応答性に優れ、このために急激
な電力需要の上昇にも十分対応し得る負荷追従性に優れ
た利点もあり、特にDSS運転やWSS運転には有効である。

ところが、この複合発電プラントにおいては、LNG、灯
油などのクリーンな燃料を使用するので、SOx量やダス
ト量は少なくなるが、ガスタービンの燃焼においては酸
素量が多く、高温燃焼を行なうために、排ガス中のNOx
量が増加するので、脱硝装置を内蔵した廃熱回収ボイラ
が開発されている。

第６図は内部保温型脱硝装置が配置された複合発電プラ
ントの概略系統図である。第６図において、１はガスタ
ービン、２はガスタービン１からの排ガスＧを導入する
排ガス通路、３は過熱器、４は第１の蒸発器、５は脱硝
装置、６は第２の蒸発器、７は節炭器である。過熱器
３、第１および第２の蒸発器4,6、脱硝装置５、節炭器
７は排ガス通路２内に配置されている。８は蒸気を発生
するドラム、９はドラム８で発生した蒸気により駆動さ
れる蒸気タービン、10は蒸気を凝縮して水に戻す復水
器、11は復水器10の水をドラム８に給水する復水ポン
プ、12は給水管路である。

復水器10の水は復水ポンプ11により給水Ｗとなつて給水
管路12を経て節炭器６で排ガスＧにより予熱されてドラ
ム８内に供給される。ドラム８内の水は下降管13を通つ
て下降し、管路14a、14bを経て蒸発器4,6へ導入され管
路15a、15bを経てドラム８内に戻る。このようにして、
循環流動する間に、蒸発器4,6において排ガスＧとの熱
交換により生じた蒸気は飽和蒸気管16により過熱器３に
導入され、ここで排ガスＧにより過熱され、過熱蒸気と
して主蒸気管17を経て蒸気タービン９へ供給される。18
は主蒸気管に接続され、蒸気タービン９をバイパスして
蒸気を直接復水器10に導くタービンバイパス管である。
又、19は蒸気タービン９への蒸気の流量を調節する蒸気
タービン加減弁、20は蒸気タービン９への蒸気の供給量
により蒸気のバイパス量を調節するタービンバイパス
弁、21は排ガスダクト２のダンパである。

以上の説明は複合発電プラントの概要であるが一般に、
排熱回収ボイラ内には、過熱器３、蒸発器4,6および節
炭器７が組み込まれ排ガス中の熱を回収すると共に排ガ
スの脱硝を行なう脱硝装置５が配置されている。

第７図は従来の内部保温型脱硝装置の横断面図、第８図
は、第７図のＡ部を拡大した支持装置のVII−VII線断面
拡大図である。排ガスＧが通過する排ガス通路２のケー
シング22の内側には保温材23が内張され、その内部に脱
硝装置５が受台24上に載置されている。また、脱硝装置
５は第９図に示す様に触媒ユニツト25を数ユニツトに総
めて触媒ブロツク26を形成し、さらにこの触媒ブロック
26を第７図に示す様に積み重ねて脱硝装置５が形成さ
れ、この脱硝装置５の中を排ガスＧが通過することによ
つて脱硝反応が行なわれる。

ところが、前述した様にこれらの複合発電プラントにお
いては、DSS運転やWSS運転によつて頻繁に起動、停止を
繰り返すために、特に起動時においては触媒ブロツク26
がガスタービン１からの排ガスＧによつて一方的に加熱
されるために、第８図に示す実線の位置に位置する触媒
ブロツク26が破線や一点鎖線で示すように伸び、運転停
止時には逆に実線の位置に戻る、いわゆる積み重ねられ
た触媒ブロツク26が伸縮を繰り返す。

この様に従来の脱硝装置５は内部保温型であるためガス
タービン１からの熱を受ける触媒ブロツク26は熱伸縮す
るが、排ガス通路２のケーシング22は断熱材で保護され
ているので熱伸縮はほとんど無く、触媒ブロツク26をケ
ーシング22に直接固定して支持することができない。

従つて、地震等の振動に対しては、第８図に示す構造の
複雑な油圧防振器27等を用いてケーシング22の外部より
触媒ブロツク26を支持する支持装置28が採用されてい
た。

この支持装置28は油圧防振器27と支持棒29から成り油圧
防振器27は排ガスＧによる温度上昇を防ぐため排ガス通
路２の外側に配置する。したがつて、サポート部材20と
触媒ブロツク26を連結する支持棒29は排ガス通路２のケ
ーシング22及び保温材23を貫通する構造となり支持棒29
は触媒ブロツク26の熱伸縮に追従して動くためシール構
造や断熱構造は第８図に示す様に複雑になる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この様に従来の内部保温型脱硝装置においてはDSS運
転、WSS運転を行なつて起動、運転を繰り返すために触
媒ブロツクの支持構造が追従できず、しかも積み重ねた
触媒ブロツクは地震等の振動に対しては非常に弱い支持
構造であつた。

また従来、特開昭54−71766号に記載されているような
脱硝装置の提案があった。この装置は、触媒を充填した
枠体の両側に垂直な支持部材を設けた立方形の触媒支持
装置を形成する。一方、反応器本体内にＨ型鋼からなる
案内フレームを所定の間隔をおいて立設し、各案内フレ
ームの間に前記触媒支持装置を順次挿入して、案内フレ
ームの各触媒支持装置と対向する位置に設けられたピン
の先端をハンドルで触媒支持装置の側面に押圧すること
により、各触媒支持装置の側端を案内フレームに密着す
る構造になっている。

ところがこの脱硝装置では、反応器本体に固定された案
内フレームが各触媒支持装置と一体となるから、各触媒
支持装置が縦方向ならびに横方向に熱伸縮を繰り返す度
毎に案内フレームに応力が作用し、案内フレームならび
にそれを取り付けている反応器本体に疲労による損傷を
生じる。

またこのようなことが起こらないようにするために、前
記ピンによる押圧力を緩めると、案内フレームと触媒支
持装置の間に隙間が生じて、そこから未反応の排ガスが
リークして、脱硝効率が低下するなどの欠点を有してい
る。

本発明はかかる従来の欠点を解消しようとするもので、
その目的とするところは、触媒ブロツクの熱伸縮に追従
でき、しかも地震等の振動に対しても強固に支持するこ
とができる内部保温型脱硝装置を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は前述の問題点を解消するとともに、排ガス温度
が低い場合でも高い脱硝効率が得られ、さらにケーシン
グの熱による変形などが有効に防止するために、ケーシングの内側を保温材で内張りして形成した排ガス
通路に触媒ブロックの集合体を配置して、その排ガス通
路を通過する排ガスを脱硝するものにおいて、前記触媒ブロック集合体の外周を囲む枠形部材と、この
枠形部材を連結する梁部材によって形成した箱形支持部
材の内面全体を板部材で内張りして、その箱形支持部材を触媒ブロック集合体の外周との間に
隙間を設けて配置し、前記箱形支持部材と触媒ブロック集合体との間の隙間の
排ガス流れ方向上流側と下流側とを第１のシールプレー
トでそれぞれシールして、触媒ブロック集合体の外周を
囲む第１の空間部を形成し、前記箱形支持部材を保温材の内側に隙間を設けて配置し
て、その箱形支持部材と保温材との間の隙間を第２のシ
ールプレートでシールして、前記第１の空間部の外周を
囲む第２の空間部を形成して、保温材の内側を二重の空間部構造にしたことを特徴とす
るものである。

〔作用〕

このように本発明では、．箱形支持部材の内側に隙間を介して触媒ブロック集
合体が配置されているから、触媒ブロック集合体の熱伸
縮は箱形支持部材によって拘束されず、またその箱形支
持部材は隙間を介して保温材の内側に配置されているか
ら、箱形支持部材の熱伸縮は保温材によって拘束されず
に自由に伸縮可能であり、伸縮による箱形支持部材なら
びに保温材の損傷は起こらない。

．箱形支持部材の内面全体を板部材で内張りして、箱
形支持部材と触媒ブロツク集合体との間の隙間の排ガス
流れ方向上流側と下流側とを第１のシールプレートでそ
れぞれシールしているから、排ガスが箱形支持部材と触
媒ブロック集合体の間をリークしたり、触媒ブロック集
合体の中の一部を通過して他の部分でリークするような
ことがない。

さらに箱形支持部材と保温材の間の隙間は第２のシール
プレートでシールしているため、箱形支持部材と保温材
の隙間からガスリークするようなことがない。

このようなことから排ガスは必ず触媒ブロック集合体の
中を通過し、高い脱硝効率が得られる。

．保温材の内側が、箱形支持部材と触媒ブロック集合
体と第１のシールプレートで囲まれた第１の空間部と、
箱形支持部材と保温材と第２のシールプレートで囲まれ
た第２の空間部との二重構造になっているから、ボイラ
の負荷変動などによって排ガス温度が低くなった場合で
も触媒ブロック集合体の周囲の温度は脱硝反応に適した
温度が維持され、高い脱硝効率が保持できる。特に前記
第１の空間部はほぼ密室状体になっており、それで触媒
ブロック集合体が囲まれているから、保温効率が高く、
脱硝反応に適した温度が長時間維持される。

またこの二重の空間部構造と保温材とによってケーシン
グへの熱伝達が有効に防止でき、ケーシングの熱による
変形ならびに装置外部への熱の放散などが有効に防止で
きる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る縦断面図、第２図は第１
図の正面断面図、第３図は第１図の横断面図、第４図は
第３図のＢ部を拡大した詳細図、第５図は箱型支持部材
の斜視図である。

第１図から第５図において、２は排ガス通路、５は脱硝
装置、22はケーシング、23は保温材、24は受台、26は触
媒ブロツクで従来のものと同一のものを示すが、説明の
都合上、26aを上流側触媒ブロツク、26bを下流側触媒ブ
ロツクと呼ぶ。

31a、31b、31cは触媒ブロツク26a、26bの外周を囲む枠
形部材、32a、32bは枠形部材31a、31b、31cを連結する
梁部材、33は枠形部材31a、31b、31cと梁部材32a、32b
によつて形成された箱形支持部材、34は箱形支持部材33
の内側に配置した上流側、下流側触媒ブロック26a、26b
を支持するストッパー部材、35は箱形支持部材33の内側
に排ガス流れ方向に内張された薄板部材、36は排ガス通
路２と箱形支持部材33の隙間50の排ガス流れ方向上流側
を箱形支持部材33が伸縮可能なようにシールする断面形
状がほぼＬ字型の第２のシールプレート、37は箱形支持
部材33と上流側、下流側触媒ブロツク26a、26bの隙間51
をシールする第１のシールプレート、38は積み増し触媒
ブロツク、39は積み増し触媒ブロツク38の積み増し触媒
ブロツク用枠形部材、40は積み増し触媒ブロツク用梁部
材である。

この様な構造において、枠形部材31a、31b、31cは第１
図に示す如く上流側触媒ブロツク26a、下流側触媒ブロ
ツク26bの外周を囲む枠形に形成され、この枠形部材31a
は第１図および第３図に示す様に上流側触媒ブロツク26
aの上流側に、枠形部材31bは上流側触媒ブロツク26aと
下流側触媒ブロツク26bの間に、枠形部材31cは下流側触
媒ブロツク26bの下流側にそれぞれ配置されている。

そして、この枠形部材31aと枠形部材31b、枠形部材31b
と枠形部材31cは梁部材32a、32bによつて連結され、第
５図の斜視図に最もよく示されているように箱形支持部
材33を構成し、この箱形支持部材33によつて第１図、第
２図および第３図に示すように銃流側触媒ブロツク26
a、下流側触媒ブロツク26bを排ガス通路２内で支持して
いる。

なお、箱形支持部材33の内側における排ガスＧの流れ方
向には第４図および第５図に示す様に薄板部材35が内張
され、枠形部材31a、31b、31Cと上流側触媒ブロツク26
a、下流側触媒ブロツク26bの間にはストツパー部材34が
介在されている。

この様に本発明においては、第１図から第３図に示す様
に上流側、下流側触媒ブロツク26a,26bの外周を取巻く
形で隙間51を介して箱形支持部材33内に配置されている
から、触媒ブロツク26a,26bの熱伸縮は拘束されない。
また箱形支持部材33の外周を取巻く形で隙間50を介して
保温材23内に配置されているから、箱形支持部材33の熱
伸縮は拘束されない。また上流側、下流側触媒ブロツク
26a、26bは箱形支持部材33によりストツパー部材34を介
して一体化されているため、触媒ブロツク26a、26b毎の
転倒は無く脱硝装置５の底部のみで触媒ブロツク26a、2
6b全体を支持すれば強度上の問題はなくなる。

さらに、箱形支持部材33の内面周囲には薄板部材35が内
張りされ、また第３図に示すように隙間51の排ガス流れ
方向上流側と下流側と第１のシールプレート37でそれぞ
れシールしているから、排ガスが箱形支持部材33と触媒
ブロック26a、26bの間をリークしたり、例えば上流側触
媒ブロック26aを通過して下流側触媒ブロック26bでリー
クするようなことがなく、この空間部での空気の移動は
ほとんどない。

前記隙間51の所には、箱形支持部材33と触媒ブロック26
a、26bと前後の第１のシールプレート37で囲まれた、ほ
ぼ密室状の第１の空間部が形成される。また、前記隙間
50の所には、箱形支持部材33と保温材23と第２のシール
プレート36で囲まれた第２の空間部が形成される。そし
て前記第１の空間部の外周が第２の空間部で覆われ、さ
らにその第２の空間部が保温材23で覆われ、結局、保温
材23の内側が、第１の空間部と第２の空間部との二重空
間部構造になっている。

そのため、ボイラの負荷変動などによって排ガス温度が
低くなった場合でも触媒ブロック26a、26bの温度は脱硝
反応に適した温度が維持され、高い脱硝効率が保持でき
る。

またこの二重の空間部構造と保温材23とによってケーシ
ング22への熱伝達が有効に防止でき、薄板からなるケー
シング22の熱による変形ならびに装置外部への熱の放散
などが有効に防止できる。

また、脱硝装置５を箱形支持部材33によつて支持するこ
とによつて、工場で脱硝装置５全体をブロツク化して建
設現場へ輸送し、ブロツク工法によつて短時間に建設す
ることもできる。

なお、第１図および第３図における積み増し触媒ブロツ
ク38は銃流側触媒ブロツク26a、下流側触媒ブロツク26b
の触媒が劣化した場合に、下流側触媒ブロツク26bの下
流側に積み増し触媒ブロツク38を第１図および第３図の
破線で示す様に積み増しして同一の脱硝効率を得る場合
に用いる。

この様に枠形部材31cの下流に積み増し触媒ブロツク用
の枠形部材39と梁部材40を箱形支持部材33と一体にして
おけば、積み増し触媒ブロツク38を迅速に積み増しする
ことができ、他の上流側、下流側触媒ブロツク26a、26b
と同様に支持することもできる。

以上本発明の実施例においては複合発電プラントの脱硝
装置について説明したが、本発明は複合発電プラントの
脱硝装置に限定されるものではなく、火力発電用ボイ
ラ、他の燃焼炉等の脱硝装置へも応用することができ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、箱形支持部材の内側に隙間を介して触
媒ブロツクが配置されているから、触媒ブロツクの熱伸
縮は箱形支持部材によって拘束されず、またその箱形支
持部材は隙間を介して保温財の内側に配置されているか
ら、箱形支持部材の熱伸縮は保温材によって拘束されず
に自由に伸縮可能であるから、伸縮による箱形支持部材
ならびに保温材の損傷は起こらない。

また箱形支持部材の内面全体を板部材で内張りして、箱
形支持部材と触媒ブロツクの外周との間の隙間を第１の
シールプレートでシールしているから、箱形支持部材と
触媒ブロツクの間ならびに箱形支持部材を通してのガス
リークが防止できる。さらに箱形支持部材と保温材の隙
間の排ガス流れ方向上流側が第２のシールプレートでシ
ールしているから、箱形支持部材と保温材の隙間からの
ガスリークが防止でき、高い脱硝効率が維持できる。

さらに地震などの振動に対して、触媒ブロツクは箱形支
持部材との間で隙間分だけしか揺れず、また箱形支持部
材は保温材との間で隙間分だけしか揺れず、大きな揺れ
は生じない。

【図面の簡単な説明】

第１図から第５図は本発明の実施例に係る脱硝装置を示
すもので、第１図は脱硝装置の縦断面図、第２図は第１
図の正面断面図、第３図は横断面図、第４図は第３図の
Ｂ部を拡大した詳細図、第５図は箱形支持部材の斜視
図、第６図は複合発電プラントの概略構成図、第７図は
従来の脱硝装置の正面断面図、第８図は第７図のＡ部を
拡大した詳細図、第９図は触媒ブロツクの斜視図であ
る。２……排ガス通路、20……ケーシング、23……保温材、
26a、26b、38……触媒ブロツク、31a、311b、31c、39…
…枠形部材、32a、32b、40……梁部材、33……箱形支持
部材、35……薄板部材、36……第２のシールプレート、
37……第１のシールプレート、50、51……隙間。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケーシングの内側を保温材で内張りして形
成した排ガス通路に触媒ブロックの集合体を配置して、
その排ガス通路を通過する排ガスを脱硝するものにおい
て、前記触媒ブロック集合体の外周を囲む枠形部材と、この
枠形部材を連結する梁部材によって形成した箱形支持部
材の内面全体を板部材で内張りして、その箱形支持部材を触媒ブロック集合体の外周との間に
隙間を設けて配置し、前記箱形支持部材と触媒ブロック集合体との間の隙間の
排ガス流れ方向上流側と下流側とを第１のシールプレー
トでそれぞれシールして、触媒ブロック集合体の外周を
囲む第１の空間部を形成し、前記箱形支持部材を保温材の内側に隙間を設けて配置し
て、その箱形支持部材と保温材との間の隙間を第２のシ
ールプレートでシールして、前記第１の空間部の外周を
囲む第２の空間部を形成して、保温材の内側を二重の空間部構造にしたことを特徴とす
る脱硝装置。