JPH09141055A - 排ガス処理用触媒装置およびその組立方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 急激な温度変化のある場合でもシールプレー
トと内部矩体の熱伸びが充分追従するシール構造を有す
る排ガス処理用触媒装置を提供する。 【解決手段】 内周面を断熱性部材９で被覆し、この断
熱性部材で囲まれた内部を高温排ガス１０の通路とする
外部矩体１と、このガス流路内に設置され排ガス流れに
対する前後面にそれぞれ開口を有する内部矩体２と、内
部矩体内に充填された多数の触媒プロック３と、外部矩
体と内部矩体の間、内部矩体と触媒ブロックの間に設け
られ両者間のガス通過をシールする金属シールプレート
４とを備えた排ガス処理用触媒装置において、予め内部
矩体２にボルト固定ナット６で取付けられた固定用ボル
ト５に、シールプレート４に設けた長孔部を挿入し、シ
ールプレート固定ナット７によりシールプレートを取り
付ける。この際、シールプレートが内部矩体２のシール
面に接するシール端を折り曲げ、折り曲げ部の長さ４ａ
よりもナット７によるシールプレートの取付け位置と内
部矩体２のシール面との距離Ｈを小さくすることによ
り、シールプレート先端のシール能力を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排ガス処理用触媒
装置およびその組立方法に係り、特に装置内の触媒部を
通らずバイパスする排ガスに対するシール部に対し、温
度による伸縮時にも過大な応力の発生を防止するととも
にシール性能を高く維持し、かつ触媒装置の組立操作を
容易にした排ガス処理用触媒装置およびその組立方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】多数のガス通路を有するハニカム状触媒
ブロックや、縦横が所定寸法の薄板状の板状触媒を所定
間隔で積層または並べて作った板状触媒ブロックなど
を、前後にそれぞれガス通路開口を有する金属枠体内に
充填して触媒構造体としたものを、処理すべき排ガスが
流れる煙道内に設置して、排ガス中の有害成分、例えば
窒素酸化物を除去する触媒装置としたものを図４に示
す。

【０００３】図４（ａ）は排ガス通路に対しての横断面
図を示し、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ断面視図、
（ｃ）は同じく（ａ）におけるＣ−Ｃ断面視図を示す。
図４において、高温ガスは中空箱状の外部矩体１内を流
れるが、この外部矩体１の内面には断熱材９を設け、直
接高温のガスには接することはなく外部矩体１の熱伸び
はほとんど生じない。

【０００４】しかし、断熱材９で囲まれたガス通路内に
設けた内部矩体２で支持した触媒ブロック３は排ガス中
の窒素酸化物を還元するため、内部矩体２および触媒ブ
ロック３は高温ガス流中に設置される。このため内部矩
体２と外部矩体１には大きな熱伸び差が生じる。また、
触媒ブロック３と内部矩体２は両者とも高温ガス中にさ
らされるため高温となるが、触媒ブロック３の使用材料
は板厚が内部矩体２の使用材料より薄いため各々の昇温
速度が異なり、内部矩体２と触媒ブロック３の間には昇
温・降温時に一時的な熱伸び差が生じる。ここで触媒ブ
ロック３は、例えば金属製薄板よりなる多孔板基材表面
に触媒成分を担持させた板状触媒を、所定間隔をもって
所定枚数積み重ねたものを、金属製枠体内に収納して処
理ガスの流通可能にブロック化したものである。このブ
ロック３を内部矩体２内に多数充填して触媒構造体が構
成されている。

【０００５】図４の触媒装置において、外部矩体１と内
部矩体２の間、内部矩体２と触媒ブロック３の間には熱
伸び差が出るため、各々の熱伸びにより干渉することの
ないよう隙間を設けている。そのため、高温の未処理ガ
スが上記の隙間を通り抜け（以降、ガスパスと称す）な
いよう、図５に示すように外部矩体１と内部矩体２およ
び内部矩体２と触媒ブロック３の間にシールプレート
４、４′を設けガスパスを防止している。

【０００６】このときのシールプレート４の固定方法
は、内部矩体２と外部矩体１および内部矩体２と触媒ブ
ロック３のシールプレート４ともガスの流れ方向側の１
方向（例えば触媒構造体の上流側）からしか取付けでき
ないことやシール性の向上のために、内部矩体２に溶接
にて固定されていた。このため、温度変化が穏やかな場
合には内部矩体２もシールプレート４も全体が均一に熱
伸びするので相互の熱伸びは無理なく追従していたが、
触媒で処理する排ガスがガスタービンの排ガスのように
ガス温度が２０〜３０℃／ｍｉｎもの急激な温度変化の
ある場合は、板厚の薄いシールプレート４が先に昇温す
るため、上記従来のものでは熱伸びに対する考慮が充分
でなかった。

【０００７】この現象は図６に示すようにユニットの起
動停止時（昇温降温速度の大きいとき）にシールプレー
ト４と内部矩体２の間にシールプレート４の継ぎ目部の
溶接部に熱応力による過大な応力が発生し、長年の運転
において繰返し作用するため疲労亀裂を発生させる問題
があった。なお、図５の（ｂ）は同図（ａ）のＩ−Ｉ視
図である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術では、
溶接により板厚の異なる部材を固着させるため、急激な
温度変化のある場合のシールプレートと内部矩体の両者
に熱伸び差が生じることについて配慮がされておらず、
急激な温度変化による熱伸びに追従できない問題があっ
た。

【０００９】また、シールプレートの取付けが一方向か
らしかできない袋小路のような場所であることより、ボ
ルト構造とする場合には袋小路側からのボルトの挿入が
できず、またナットを先に取付ける方法もあるが、この
場合にはナットを先に溶接するため、ボルト位置の微調
整ができなくなる問題があった。本発明の目的は、上記
従来技術の問題点を解決し、片側からしか取付けできな
い袋小路のような場所にシールプレートを片側からボル
トにて取付けることを可能とし、かつ急激な温度変化の
ある場合でもシールプレートと内部矩体の熱伸びが充分
追従するシール構造を有する排ガス処理用触媒装置およ
びその組立方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本願で特許請求される発明は以下のとおりである。 （１）内周面を断熱性部材で被覆し、この断熱性部材で
囲まれた内部を高温排ガス通路とする外部矩体と、該高
温排ガス通路内に設置され排ガス流れに対する前後面に
それぞれ開口を有する内部矩体と、内部矩体内に収容さ
れた触媒ブロックと、外部矩体と内部矩体の間および／
または内部矩体と触媒ブロックの間に設けられ両者間の
ガスパスをシールするための金属製シールプレートとを
備えた排ガス処理用触媒装置において、前記金属製シー
ルプレートのシール面に接する先端を折り曲げ、この折
り曲げ長さよりも金属製シールプレートをシール面に接
近させた位置で固定手段により固定するシール部を備え
たことを特徴とする排ガス処理用触媒装置。

【００１１】（２）（１）において、シール面に接する
金属製シールプレートの先端の折り曲げを１個以上の鉤
状曲げ返し構造としたことを特徴とする排ガス処理用触
媒装置。 （３）内部を排ガス通路とする外部矩体と、該排ガス通
路内に設置され排ガス流れに対する前後面にそれぞれ開
口部を有する内部矩体と、内部矩体内に収容される触媒
ブロックと、外部矩体と内部矩体の間および内部矩体と
触媒ブロックの間に設けられ両者間のガス通過をシール
するための金属製シールプレートとを有する排ガス処理
用触媒装置の組立方法において、あらかじめ内部矩体の
所定個所にシールプレート取付用固定ボルトを取付け手
段により取付け、取付け後のこの内部矩体を前記外部矩
体の排ガス通路内所定個所に据付け、その後内部矩体内
に触媒ブロックを収容するとともに外部矩体に外部矩体
付きシールプレートを取付け、次いで外部矩体シールプ
レートと内部矩体間、内部矩体と触媒ブロック間のシー
ルプレートをあらかじめ内部矩体に取付けておいた取付
用固定ボルトに挿入し、固定ナットにて取付けることを
特徴とする排ガス処理用触媒装置の組立方法。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図を用いて説明
する。図１は図４の（ｃ）にて示すシールプレート４取
付部に本発明を適用したものの拡大図である。図１に示
すように、本発明による高温ガスシール構造は、外部矩
体１と内部矩体２と触媒ブロック３と、外部矩体１と内
部矩体２の間に設置するシールプレート４と、内部矩体
２と触媒ブロック３の間に設置するシールプレート４
と、固定用ボルト５とボルト固定用ナット６とシールプ
レート固定用ナット７を備えている。

【００１３】外部矩体１は中空箱形の構造物を構成し、
内部に高温の排ガス１０が流れる。内部矩体２は外部矩
体１の内部に周囲が接しないよう設置されている。これ
は内部矩体２が高温排ガス中にさらされるため外部矩体
１より大きい熱伸び量があるためである。また、触媒ブ
ロック３は量産品であることより小型のブロック構造と
なっており、内部矩体２はこれを収容するケースの役目
も果たしている。

【００１４】シールプレート４は上記の外部矩体１と内
部矩体２との隙間をシールするために設置するものであ
り、排ガスを効率的に触媒ブロック３に接触させるよう
ガスパスを防止している。この構造体の内部に高温の排
ガスが流れてきた場合、外部矩体１と内部矩体２とシー
ルプレート４と固定用ボルト５は各々の熱容量と吸熱量
に応じ、熱膨脹する。このときの熱膨脹速度は個々の熱
容量に反比例する。つまり、シールプレート４の板厚は
通常２〜３mm程度の薄鋼板を使用するのに対し、内部矩
体２は触媒ブロック３を支持することから構造強度を確
保するため板厚９〜１６mm程度の鋼材を使用する。この
ことからシールプレート４と内部矩体２の熱容量は、必
然的に内部矩体２が大きく、両者の吸熱面積や熱伝達率
および比熱が全く同じ場合でも、シールプレート４は内
部矩体２に対し３〜８倍の速さで昇温することになるた
め相互に熱伸び差が生じる。

【００１５】そこで本実施例では、シールプレート４自
体の熱伸びは、シールプレート４の固定用ボルト５との
取り合い部の穴を長穴にて吸収し、内部矩体２とは固定
用ボルト５を介して接合することにより両者間の熱伸び
に追従できる。図２は、本実施例のシールプレート４の
取付け後の変形状態を示す。シールプレート４は先端の
折り曲げ部４ａの長さをボルト固定用ナット６の厚さＨ
よりａだけ長くしておき、シールプレート固定用ナット
７を締め込むことによりａ分の強制変形をシールプレー
ト４に与え、先端を内部矩体２に常時押し付けるよう作
用する。これによりシールプレート４と内部矩体とのシ
ールを確実にする。

【００１６】図３（ａ）、（ｂ）は、別の実施例であ
る。本実施例では、前述の第１の発明に対しシールプレ
ート４の先端の折り曲げを１個以上鉤状に固定用ボルト
側に曲げ返し、シールプレート４と内部矩体２と接触面
の馴染みをよくしたものである。これはシール長さが全
周にわたるため接触面である内部矩体２の表面に多少の
凹凸があり、接触面に隙間が生ずることがあるため鉤状
にシールプレートを折り曲げることにより接触率を向上
させたものである。

【００１７】固定用ボルト５はボルト固定用ナット６で
あらかじめ内部矩体２に取付けておき、内部矩体と一緒
に外部矩体１内に据え付ける。その後触媒ブロック３や
外部矩体付きシシールプレート８を取付け、最後に外部
矩体と内部矩体、内部矩体と触媒ブロック間のシールプ
レート４を挿入し、シールプレート固定用ナット７を締
め込みシールプレートをセットする。これにより袋小路
側からボルトを挿入することなくシールプレートを設置
することができる。

【００１８】シールプレート４と固定用ボルト５との取
り合い部には長穴を設けることによりシールプレート４
と内部矩体２の熱伸び差を吸収するため熱伸びに追従で
きる。すでに述べたように、シールプレートの先端４ａ
は固定用ナット６の厚さに多少の余分を持たせた長さに
折り曲げられている。これをボルト固定用ナット６とシ
ールプレート固定用ナット７で挟み込み、シールプレー
ト固定用ナットを締め付けるとシールプレートの先端が
内部矩体２の鋼材と先に接触し、その後各ナットとシー
ルプレートが密着する。これによりシールプレートの先
端は強制的に内部矩体により抑えつけられ、シールプレ
ートと内部矩体が密着される。このときの圧着力はシー
ルプレートの弾性曲げ抵抗分の力で常時作用することに
なる。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、排ガス処理用触媒装置
の組立時において、袋小路のような片側からしかシール
プレートの取付けが不可能な場所にもボルト接合にてシ
ールプレートの取付け可能となり、また前記装置の使用
時に排ガスの急激な温度変化のある場合でもシールプレ
ートとこれを取付けた、例えば内部矩体の間に発生する
熱伸び差を好適に吸収することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る排ガス処理用触媒装置の
シールプレートの取付け状況を示す図。

【図２】本発明の実施例に係る排ガス処理用触媒装置の
シールプレートのシール部拡大図。

【図３】本発明の別の実施例に係る排ガス処理用触媒装
置のシール部拡大図。

【図４】従来技術に係る脱硝装置構成図。

【図５】従来技術に係る排ガス処理用触媒装置のシール
プレートの取付け状況説明図。

【図６】従来技術におけるシールプレートの問題点発生
のメカニズムを示す図。

【符号の説明】

１…外部矩体、２…内部矩体、３…触媒ブロック、４…
シールプレート、５…固定用ボルト、６…ボルト固定用
ナット、７…シールプレート固定用ナット、８…外部矩
体付きシールプレート、９…断熱材、１０…排ガス。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内周面を断熱性部材で被覆し、断熱性部
   材で囲まれた内部を高温排ガス通路とする外部矩体と、
   該高温排ガス通路内に設置され排ガス流れに対する前後
   面にそれぞれ開口を有する内部矩体と、内部矩体内に収
   容された触媒ブロックと、外部矩体と内部矩体の間およ
   び／または内部矩体と触媒ブロックの間に設けられ両者
   間のガスパスをシールするための金属製シールプレート
   とを備えた排ガス処理用触媒装置において、前記金属製
   シールプレートのシール面に接する先端を折り曲げ、こ
   の折り曲げ長さよりも金属製シールプレートをシール面
   に接近させた位置で固定手段により固定するシール部を
   備えたことを特徴とする排ガス処理用触媒装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、シール面に接する金
   属製シールプレートの先端の折り曲げを１個以上の鉤状
   曲げ返し構造としたことを特徴とする排ガス処理用触媒
   装置。
3. 【請求項３】 内部を排ガス通路とする外部矩体と、該
   排ガス通路内に設置され排ガス流れに対する前後面にそ
   れぞれ開口部を有する内部矩体と、内部矩体内に収容さ
   れる触媒ブロックと、外部矩体と内部矩体の間および内
   部矩体と触媒ブロックの間に設けられ両者間のガス通過
   をシールするための金属製シールプレートとを有する排
   ガス処理用触媒装置の組立方法において、あらかじめ内
   部矩体の所定個所にシールプレート取付用固定ボルトを
   取付け手段により取付け、取付け後のこの内部矩体を前
   記外部矩体の排ガス通路内所定個所に据付け、その後内
   部矩体内に触媒ブロックを収容するとともに外部矩体に
   外部矩体付きシールプレートを取付け、次いで外部矩体
   シールプレートと内部矩体間、内部矩体と触媒ブロック
   間のシールプレートをあらかじめ内部矩体に取付けてお
   いた取付用固定ボルトに挿入し、固定ナットにて取付け
   ることを特徴とする排ガス処理用触媒装置の組立方法。