脱硝设备的制作方法

脱硝设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供能够在更长期间内高效地去除氮氧化物的脱硝设备。所述脱硝设备具有：供废气流动的废气通路(40f)；设置于废气通路(40f)的整流兼脱硝催化剂层(80)；以及配置在废气通路(40f)的比整流兼脱硝催化剂层(80)靠废气的流动方向下游侧的位置处的至少一层的脱硝催化剂层(82、84、86)，整流兼脱硝催化剂层(80)的废气的流动方向上的长度比脱硝催化剂层(82、84、86)的废气的流动方向上的长度短。
【专利说明】脱硝设备

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及去除废气所含的氮氧化物的脱硝设备。

【背景技术】
[0002]作为以煤炭为燃料而使其燃烧的燃烧器，有将燃料粉碎并作为粉煤进行燃烧的锅炉。在现有的粉煤焚烧炉中，供给将煤炭粉碎而成的粉煤(燃料)与搬运用空气(一次空气)的混合气，并且供给高温的二次空气，将该混合气与二次空气吹入火炉内，从而形成火焰，能够生成燃烧气体。并且，该火炉在上部连结有烟道，在该烟道中设有用于回收废气的热量的过热器、再热器、节煤器等，能够利用因燃烧而产生的废气来加热水并生成蒸汽。另夕卜，该烟道与废气通路连结，在该废气通路中设有脱硝设备、电集尘机、脱硫装置等，并在下游端部设有烟筒。
[0003]在脱硝设备中层叠配置有促进氮氧化物的还原反应的脱硝催化剂(参照专利文献I)。作为脱硝催化剂，有将板沿着与废气通过的方向正交的方向层叠而成的板状催化剂、以及呈蜂窝状开孔而成的蜂窝型催化剂。另外，作为在脱硝设备中使用的脱硝催化剂，在催化剂气体流入的一侧的端面上设有涂层(参照专利文献2)。
[0004]在先技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2008-126148号公报
[0007]专利文献2:日本特开2000-237600号公报
[0008]实用新型要解决的课题
[0009]在此，在以煤炭作为燃料进行燃烧的情况下，向废气中混入燃灰、未燃成分，还混入燃灰、未燃成分粘结而成的爆裂灰分(块状灰)。若爆裂灰分以包含于废气的状态到达脱硝设备，有时会堆积在脱硝设备的脱硝催化剂之上。若爆裂灰分向脱硝催化剂之上堆积，则在该部分流动的废气减少或者不存在，氮氧化物的去除性能降低，需要进行更换等维护。
[0010]另外，若废气中含有灰尘等各种固形物，有时会使脱硝催化剂磨损。与此相对地，能够如专利文献2那样通过保护流入侧的一部分来提高耐磨损性，但脱硝性能降低。
实用新型内容
[0011]本实用新型解决了上述的课题，其目的在于提供能够在更长期间内高效地去除氮氧化物的脱硝设备。
[0012]解决方案
[0013]为了实现所述目的，本实用新型的脱硝设备的特征在于，所述脱硝设备具有:废气通路，其供废气流动；整流兼脱硝催化剂层，其设置于所述废气通路；以及至少一层的脱硝催化剂层，其配置于所述废气通路的比所述整流兼脱硝催化剂层靠废气的流动方向下游侧的位置，所述整流兼脱硝催化剂层的所述废气的流动方向上的长度比所述脱硝催化剂层的所述废气的流动方向上的长度短。
[0014]优选构成为，所述整流兼脱硝催化剂层的催化剂开口部的水力直径比所述脱硝催化剂层的催化剂开口部的水力直径大。
[0015]另外，优选构成为，所述整流兼脱硝催化剂层的催化剂开口部的水力直径为8mm以上。
[0016]另外，优选构成为，所述整流兼脱硝催化剂层是板状催化剂，所述脱硝催化剂层是蜂窝状催化剂。
[0017]为了实现所述目的，本实用新型的脱硝设备的特征在于，所属脱硝设备具有:废气通路，其供废气流动；整流层，其设置于所述废气通路；以及至少两层的脱硝催化剂层，其设置于所述废气通路的比所述整流层靠废气的流动方向下游侧的位置，所述至少两层的脱硝催化剂层的所述废气的流动方向的最靠上游侧的脱硝催化剂层是板状催化剂，所述废气的流动方向的最靠下游侧的脱硝催化剂层是蜂窝状催化剂，所有所述板状催化剂的脱硝催化剂层配置在比所述蜂窝状催化剂的脱硝催化剂层靠所述废气的流动方向的上游侧的位置。
[0018]为了实现所述目的，本实用新型的脱硝装置的特征在于，所述脱硝设备具有:废气通路，其供废气流动；整流层，其设置于所述废气通路；以及至少一层的脱硝催化剂层，其配置于所述废气通路的比所述整流层靠废气的流动方向下游侧的位置，在与流动于所述脱硝催化剂层的废气的平均流速相比流速相对慢的区域配置有板状催化剂，在与所述平均流速相比流速相对快的区域配置有蜂窝状催化剂。
[0019]另外，从抑制催化剂磨损以及异物所导致的压力损失的增加的观点出发，优选构成为，所述废气通路使所述废气从铅垂方向上侧朝向下侧流动。
[0020]实用新型效果
[0021]根据本实用新型的脱硝设备，能够在更长期间内高效地去除氮氧化物。

【专利附图】

【附图说明】
[0022]图1是表示应用了第一实施方式的脱硝设备的粉煤焚烧炉的简要结构图。
[0023]图2是示出第一实施方式的脱硝设备的简要结构图。
[0024]图3是整流兼脱硝催化剂层的俯视图。
[0025]图4是放大示出整流兼脱硝催化剂层的板状催化剂的放大俯视图。
[0026]图5是放大示出脱硝催化剂层的蜂窝状催化剂的放大俯视图。
[0027]图6是示出运转时间与脱硝性能的转换的一例的曲线图。
[0028]图7是示出催化剂长度与转换系数之间的关系的曲线图。
[0029]图8是示出脱硝设备的催化剂的更换方法的一例的流程图。
[0030]图9是示出第二实施方式的脱硝设备的简要结构图。
[0031]图10是示出脱硝设备的催化剂的更换方法的一例的流程图。
[0032]图11是示出第三实施方式的脱硝设备的简要结构图。
[0033]图12是脱硝催化剂层的俯视图。
[0034]图13是示出脱硝催化剂与压力损失之间的关系的曲线图。
[0035]图14是示出脱硝设备的催化剂的更换方法的一例的流程图。
[0036]图15是示出第四实施方式的脱硝催化剂的其他例的俯视图。
[0037]附图标记说明如下:
[0038]10:粉煤焚烧炉
[0039]11:火炉
[0040]21:燃烧器
[0041]40:烟道(废气通路)
[0042]41,42:过热器(热回收部)
[0043]43,44:再热器(热回收部)
[0044]45、46、47:节煤器(热回收部)
[0045]50,50a,50b:脱硝设备
[0046]61、62:料斗
[0047]70:还原剂供给装置
[0048]80:整流兼脱硝催化剂层
[0049]82、82a、182:第一脱硝催化剂层
[0050]84、184:第二脱硝催化剂层
[0051]86、186:第三脱硝催化剂层
[0052]100、110a、250、260、270、310:板状催化剂
[0053]102、112、112a、122、132、162、212、222、232:支承机构
[0054]110、120、130、252、262、272、312:蜂窝状催化剂
[0055]150:控制装置
[0056]152:报告部
[0057]160:整流层

【具体实施方式】
[0058]以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。需要说明的是，并不由该实施方式来限定本发明，另外，在存在多个实施方式的情况下，组合各实施方式而构成的方案也包含于本发明。
[0059][第一实施方式]
[0060]图1是表示应用了第一实施方式的脱硝设备的粉煤焚烧炉的简要结构图。应用了第一实施方式的脱硝设备的粉煤焚烧炉能够使用将煤炭粉碎而成的粉煤作为固体燃料，利用燃烧器使该粉煤燃烧，并回收因该燃烧而产生的热量。需要说明的是，在此，虽应用粉煤焚烧炉而进行说明，但本发明不限定于此形式的锅炉。脱硝设备能够用作从使含有煤炭的燃料燃烧而生成的废气中去除氮氧化物的设备。因此，使燃料燃烧的燃烧器不限定于锅炉。另外，也不限定仅使燃料为粉碎后的煤炭燃烧。脱硝设备也能够用作从混烧型的燃烧器排出的废气的处理设备，混烧型的燃烧器将煤炭与液体燃料、气体燃料作为燃料而混合并使其燃烧。
[0061]如图1所示，该第一实施方式的粉煤焚烧炉10是常规炉，具有火炉11与燃烧装置12。火炉11呈方筒的中空形状而沿着铅垂方向设置，在构成该火炉11的火炉壁的下部设有燃烧装置12。
[0062]燃烧装置12具有多个装配于火炉壁的燃烧器21。在本实施方式中，以沿着周向以均等间隔配设的该燃烧器21作为一组，沿着铅垂方向配置五组，换句话说，配置有五层。
[0063]并且，各燃烧器21与粉煤供给装置30连结。粉煤供给装置30具有粉煤供给管、粉煤机(磨粉机)，从粉煤机经由粉煤供给管而向燃烧器21供给粉煤。粉煤供给装置30利用搬运空气(一次空气)进行筛分，并将筛分出的粉煤与搬运空气向燃烧器21供给。
[0064]另外，火炉11在各燃烧器21的装配位置设有风箱36，在该风箱36上连结有空气管37的一端部，在该空气管37的另一端部装配有送风机38。因此，能够将利用送风机38输送的燃烧用空气(二次空气、三次空气)从空气管37向风箱36供给，并从该风箱36向各燃烧器21供给。
[0065]因此，各燃烧器21能够利用燃烧装置12将粉煤与一次空气混合而成的细粉燃料混合气(燃料气体)向火炉11内吹入，并且能够将二次空气向火炉11内吹入，通过利用未图示的点火器对细粉燃料混合气进行点火，由此能够形成火焰。需要说明的是，一般在锅炉的起动时，各燃烧器21将油燃料向火炉11内喷射而形成火焰。
[0066]在火炉11的上部连结有烟道40，作为对流导热部(热回收部)而在该烟道40中设有回收废气的热量的过热器(super heater) 41、42、再热器(reheater) 43、44、以及节煤器(economizer) 45、46、47，在因火炉11中的燃烧而产生的废气与在对流导热部(热回收部)中流动的水或者蒸汽之间进行热交换。
[0067]在烟道40的下游侧连结有供进行热交换后的废气排出的废气管(废气通路)48。在该废气管48与空气管37之间设置空气预热器49，在流过空气管37的空气与流过废气管48的废气之间进行热交换，能够使供给至燃烧器21的燃烧用空气升温。
[0068]另外，在废气管48中，在空气预热器49的上游侧的位置设有脱硝设备50，在空气预热器49的下游侧的位置设有煤尘处理装置(电集尘机、脱硫装置)51、引导送风机52，并在下游端部设有烟筒53。脱硝设备50以及煤尘处理装置51作为有害物质去除部而发挥功能。关于脱硝设备50，在后面进行说明。
[0069]通过烟道40的节煤器45、46、47后的废气G在废气管48中利用脱硝设备50去除NOx等有害物质，利用煤尘处理装置51去除颗粒状物质并且去除硫磺成分，之后从烟筒53向大气中排出。
[0070]在如此构成的粉煤焚烧炉10中，火炉11的下游侧(烟道40)的部分作为第一实施方式的排气管而发挥功能。并且，该烟道40通过连续设置第一水平烟道部40a、第一垂直烟道部40b、第二水平烟道部40c、第二垂直烟道部40d、第三水平烟道部40e、第三垂直烟道部40f以及第四水平烟道部40g而构成。第三水平烟道部40e成为连结铅垂方向上的流动方向不同的第二垂直烟道部40d与第三垂直烟道部40f的折回部分。另外，第二垂直烟道部40d使废气G朝向铅垂方向上侧流动。第三垂直烟道部40f使废气G朝向铅垂方向下侧流动。
[0071]并且，在烟道40的第一水平烟道部40a以及第一垂直烟道部40b配置有过热器41、42、再热器43、44以及节煤器45、46、47。另外，在烟道40中，在供具有朝下的速度成分的废气G流动的第一垂直烟道部40b的下端部设有料斗61，在供具有朝上的速度成分的废气G流动的第二垂直烟道部40d的下端部设有料斗62。料斗61、62回收并存积从第一垂直烟道部40b、第二垂直烟道部40d等落下的废气G中的PA(固体颗粒)。此外，在烟道40的供废气G向下流动的第三垂直烟道部40f设有脱硝设备50的一部分。在烟道40的第二垂直烟道部40d配置有脱硝设备50的一部分。
[0072]接下来，在图1的基础上，使用图2?图5对脱硝设备50进行说明。图2是示出第一实施方式的脱硝设备的简要结构图。图3是整流兼脱硝催化剂层的俯视图。图4是放大示出整流兼脱硝催化剂层的板状催化剂的放大俯视图。图5是放大示出脱硝催化剂层的蜂窝状催化剂的放大俯视图。
[0073]脱硝设备50将氨、尿素水等具有对氮氧化物进行还原的作用的还原剂向烟道40内供给，使供给还原剂后的废气G通过促进氮氧化物与还原剂的反应的选择还原型催化剂，由此去除、减少废气G中的氮氧化物。如图1以及图2所示，脱硝设备50具有还原剂供给装置70、整流兼脱硝催化剂层80、第一脱硝催化剂层82、第二脱硝催化剂层84、第三脱硝催化剂层86、压力计140、146、氮氧化物浓度计148、控制装置150、氨浓度计149以及报告部 152。
[0074]还原剂供给装置70是向烟道40内供给还原剂的装置。还原剂能够使用氨水、氨气、尿素水等。在还原剂供给装置70中，将还原剂供给到烟道40的内部的供给口配置于烟道40的第二垂直烟道部40d，通过从供给口排出(喷出)还原剂而向第二垂直烟道部40d内供给还原剂。从还原剂供给装置70供给的还原剂一边与废气G —起移动，一边在供废气G流动的路径内扩散。
[0075]整流兼脱硝催化剂层80配置于烟道40的第三垂直烟道部40f。整流兼脱硝催化剂层80对从第三水平烟道部40e向第三垂直烟道部40f流入而流动方向改变的废气G流进行整流，并且促进氮氧化物与还原剂的反应。整流兼脱硝催化剂层80具有板状催化剂100、以及将板状催化剂100固定于第三垂直烟道部40f的支承机构102。支承机构102只要是能够支承板状催化剂100的机构即可，构造并没有特别地限定。
[0076]如图3所示，板状催化剂100的多个催化剂组件106配置成行列状。板状催化剂100以多个催化剂组件106封堵第三垂直烟道部40f的水平面整面的方式配置。由此，在第三垂直烟道部40f中流动的废气G通过催化剂组件106。在板状催化剂100的催化剂组件106中，如图4所示，具有催化剂功能的多个板(例如金属板)108沿着废气的方向(与废气的流动方向正交的方向成为板的厚度方向的朝向)配置。催化剂组件106的多个板108并列配置。另外，催化剂组件106中，平行配置的板108与板108之间的催化剂开口部107的水力直径为8mm以上。板状催化剂100的催化剂开口部107的水力直径能够由(4XA)/L表示。A是开口部的截面面积，L是周长长度(截面长度)。另外，多个板108为了保持与邻接的板108之间的间隔而在局部形成有凸部109，凸部109与邻接的板108接触。废气G通过催化剂组件106的板108与板108之间。另外，如图4所示，当粉煤焚烧炉10运转时，板状催化剂100的催化剂组件106在表面堆积爆裂灰分等异物90。
[0077]第一脱硝催化剂层82在废气G的流动方向上配置在整流兼脱硝催化剂层80的下游侧。第一脱硝催化剂层82具有蜂窝状催化剂110、以及将蜂窝状催化剂110固定于第三垂直烟道部40f的支承机构112。支承机构112只要是能够支承蜂窝状催化剂110的机构即可，构造并没有特别地限定。
[0078]蜂窝状催化剂110与板状催化剂100同样地具有多个催化剂组件。蜂窝状催化剂110也以多个催化剂组件封堵第三垂直烟道部40f的水平面整面的方式配置。由此，在第三垂直烟道部40f中流动的废气G通过蜂窝状催化剂110的催化剂组件。如图5所示，蜂窝状催化剂I1的具有催化剂功能的部分配置成格子状。废气G通过蜂窝状催化剂110的具有催化剂功能的格子的开口。在此，蜂窝状催化剂I1的供废气G通过的开口(催化剂开口部)117的水力直径(4XA)/L不足8mm。
[0079]在此，第一脱硝催化剂层82的蜂窝状催化剂110比板状催化剂100厚。换句话说，若将板状催化剂100的废气G的流动方向的长度设为W1、将蜂窝状催化剂110的废气的流动方向的长度设为W2，则Wl < W2。
[0080]第二脱硝催化剂层84在废气G的流动方向上配置在第一脱硝催化剂层82的下游侦U。第二脱硝催化剂层84具有蜂窝状催化剂120、以及将蜂窝状催化剂120固定于第三垂直烟道部40f的支承机构122。第二脱硝催化剂层84除了配置位置不同以外，其余与第一脱硝催化剂层82相同。第三脱硝催化剂层86在废气G的流动方向上配置在第二脱硝催化剂层84的下游侧。第三脱硝催化剂层86具有蜂窝状催化剂130、以及将蜂窝状催化剂130固定于第三垂直烟道部40f的支承机构132。第三脱硝催化剂层86除了配置位置不同以夕卜，其余与第一脱硝催化剂层82、第二脱硝催化剂层84相同。换句话说，脱硝设备50在整流兼脱硝催化剂层80的下游侧层叠有三个脱硝催化剂层。
[0081]压力计140配置在第三垂直烟道部40f的整流兼脱硝催化剂层80的上游侧。压力计140测量向整流兼脱硝催化剂层80流入前的废气G的压力。压力计140将测量的结果发送至控制装置150。
[0082]压力计146配置在第三垂直烟道部40f的第三脱硝催化剂层86的下游侧。压力计146测量通过第三脱硝催化剂层86后的废气G的压力。压力计146将测量的结果发送至控制装置150。
[0083]氮氧化物浓度计148配置在第三垂直烟道部40f的第三脱硝催化剂层86的下游侦U。氮氧化物浓度计148测量通过第三脱硝催化剂层86后的废气G的氮氧化物浓度。氮氧化物浓度计148能够使用如下所述的各种方法:照射吸收波长的激光并测量其吸收量从而测量浓度的方法；从废气G获取样本气体并通过化学发光方式、红外线吸收方式等的连续分析仪、化学分析对成分进行分析从而测量浓度的方法等。氮氧化物浓度计148将测量的结果发送至控制装置150。
[0084]氨浓度计149配置在第三垂直烟道部40f的第三脱硝催化剂层86的下游侧。氨浓度计149测量通过第三脱硝催化剂层86后的废气G的氮氧化物浓度。氨浓度计149能够使用如下所述的各种方法:照射吸收波长的激光并测量其吸收量从而测量浓度的方法；从废气G获取样本气体并利用基于傅立叶转换红外分光法的连续分析仪、化学分析对成分进行分析从而测量浓度的方法等。氨浓度计149将测量的结果发送至控制装置150。
[0085]控制装置150是个人计算机等运算装置，通过执行各种控制程序来执行各种处理。控制装置150根据利用压力计140、146测量到的结果来判断脱硝设备50的异常。另夕卜，控制装置150根据利用氮氧化物浓度计148、氨浓度计149测量到的结果来判断脱硝设备50的状态，判断是否进行包括更换催化剂在内的维护。
[0086]报告部152向操作人员等脱硝设备50的管理者报告信息。报告部152能够使用输出信息的各种设备，例如，能够使用显示图像的显示器、输出声音的扬声器、通过通信进行输出的通信设备等。
[0087]脱硝设备50通过将具备整流功能与脱硝功能的整流兼脱硝催化剂层80配置在第一脱硝催化剂层82的上游侧，由此能够对流入第一脱硝催化剂层82的废气G进行整流，并且进行氮氧化物的去除。由此，能够提高脱硝设备50的脱硝性能(去除氮氧化物的性能)。另外，通过设置具备整流功能与脱硝功能的整流兼脱硝催化剂层80，不需要配置仅具备整流功能的整流层，从而能够使装置小型化。
[0088]图6是示出运转时间与脱硝性能的变化的一例的曲线图。图6的纵轴是脱硝性能特性，横轴是运转时间。在图6中，作为比较例而示出在本实施方式的脱硝设备的结果的基础上代替整流兼脱硝催化剂层80而设有不具备催化剂功能的整流层的情况的结果。如图6所示，通过设置整流兼脱硝催化剂层80，能够提高脱硝性能特性，能够进一步延长满足必要性能的运转时间。
[0089]另外，对于脱硝设备50而言，整流兼脱硝催化剂层80使用板状催化剂100，由此能够提高用作整流层的情况的耐老化性。具体而言，在对流动紊乱的废气G流进行整流时，虽然很可能与灰尘等异物接触，但能够减少因该接触等而导致的磨损的产生，能够长期维持脱硝性能。另外，对于脱硝设备50而言，整流兼脱硝催化剂层80使用板状催化剂100，由此能够减少在爆裂灰分等异物层叠的情况下产生的压力损失的增加，能够在更长时间内维持I^f生會K O
[0090]本实施方式的整流兼脱硝催化剂层80虽然配置有板状催化剂100，但并不限于此。只要整流兼脱硝催化剂层80的供废气G流动的区域、换句话说催化剂开口部的水力直径比配置在下游侧的脱硝催化剂层的蜂窝状催化剂的催化剂开口部的水力直径大即可。另夕卜，优选整流兼脱硝催化剂层80的催化剂开口部的水力直径在8mm以上。如上所述，催化剂开口部的水力直径能够由(4XA)/L表示。催化剂开口部的形状因催化剂的种类而形成不同的形状。整流兼脱硝催化剂层80例如也能够使用催化剂开口部的水力直径在8_以上的配置间隔大的蜂窝状催化剂(大间距蜂窝状催化剂)。
[0091]在此，优选板状催化剂100的废气G的流动方向上的长度Wl设为50mmL以上且300mmL以下。图7是示出催化剂长度与物质转换系数之间的关系的曲线图。如图7所示，通过将废气G的流动方向上的长度设为50mmL，能够降低物质的转换系数。换句话说，能够调整废气G流。另外，通过将废气G的流动方向上的长度设为300mmL，能够抑制整流兼脱硝催化剂层80过度增长。
[0092]另外，本实施方式的脱硝设备50在整流兼脱硝催化剂层80的下游侧配置有第一脱硝催化剂层82、第二脱硝催化剂层84以及第三脱硝催化剂层86这三个脱硝催化剂层，但脱硝催化剂层的数量并不限定为三个。脱硝催化剂层配置一个以上即可，也可以配置两个脱硝催化剂层，也可以配置四个以上脱硝催化剂层。
[0093]另外，对于脱硝设备50而言，优选废气在废气通路中如本实施方式那样从铅垂方向上侧朝向下侧流动。换句话说，优选配置有脱硝催化剂层的区域的烟道沿着铅垂方向延伸，废气在该烟道中从铅垂方向上侧朝向下侧流动。由此，异物容易落下，能够抑制异物层叠在脱硝催化剂层上。由此，能够抑制催化剂磨损，能够抑制异物所导致的压力损失的增加。由于脱硝设备50能够获得上述效果，因此优选采用废气从铅垂方向上侧朝向下侧流动的废气通路，但并不限定于此。脱硝设备50也可以采用废气沿着相对于铅垂方向倾斜的方向流动的废气通路。换句话说，配置有脱硝催化剂层的区域的废气的烟道也可以相对于铅垂方向倾斜。
[0094]接下来，使用图8对脱硝设备50的催化剂的更换方法的一例进行说明。图8是示出脱硝设备的催化剂的更换方法的一例的流程图。能够利用图8所示的处理控制装置150进行是否需要维护的判断。另外，催化剂的更换由作业人员执行。另外，脱硝设备50的整流兼脱硝催化剂层80即便在不具备催化剂功能的整流层的状态下也能够执行图8所示的处理。
[0095]控制装置150测量氨浓度以及氮氧化物浓度(步骤S12)。控制装置150根据氮氧化物浓度计148的检测结果来检测通过第三脱硝催化剂层86后的废气G的氮氧化物浓度。另外，控制装置150根据氨浓度计149的检测结果来检测通过第三脱硝催化剂层86后的废气G的氨浓度。
[0096]控制装置150根据检测到的氨浓度以及氮氧化物浓度来判断是否需要维护(步骤S14)。控制装置150根据氨浓度以及氮氧化物的浓度来判断具备脱硝功能的层的整体的脱硝性能。另外，也可以由控制装置150将判断结果向报告部输出，作业者根据信息取出各催化剂层的一部分进行检查，获取其结果，并判断是否需要维护。
[0097]在控制装置150判断为不需要维护(步骤S14为否)的情况下，返回步骤S12，进行步骤S12的处理。在控制装置14判断为需要维护(步骤S14为是)的情况下，判断是否能够更换整流层(步骤S16)。控制装置150在整流层不具有脱硝功能的情况下、脱硝功能降低的情况下，判断为能够更换。
[0098]控制装置150在判断为能够更换整流层(步骤S16为是)的情况下，将整流层更换为整流兼脱硝催化剂层(步骤S18)。控制装置150在判断为无法更换整流层(步骤S16为否)的情况下，更换脱硝催化剂层(第一脱硝催化剂层82、第二脱硝催化剂层84、第三脱硝催化剂层86)(步骤S20)。在本实施方式中虽是更换脱硝催化剂层，但也可以添加新的脱硝催化剂层。
[0099]如图8所示，通过将整流层更换为整流兼脱硝催化剂层，能够抑制装置的大型化，并且能够提高脱硝性能。另外，如上所述，将整流兼脱硝催化剂层的供废气G通过的开口的水力直径设为8mm以上，优选采用板状催化剂，从而能够提高耐老化性。
[0100]在图8所示的处理中，虽根据氨浓度、氮氧化物浓度判断是否进行维护，但并不限定于此。控制装置150也可以根据运转时间、使用期间来判断是否进行维护。
[0101][第二实施方式]
[0102]图9是示出第二实施方式的脱硝设备的简要结构图。需要说明的是，对具有与上述实施方式相同功能的构件标注相同的附图标记并省略详细说明。
[0103]图9所示的脱硝设备50a具有还原剂供给装置70、整流层160、第一脱硝催化剂层82a、第二脱硝催化剂层84、第三脱硝催化剂层86、压力计140、146、氮氧化物浓度计148、氨浓度计149、控制装置150、报告部152。由于脱硝设备50a的还原剂供给装置70、第二脱硝催化剂层84、第三脱硝催化剂层86、压力计140、146、氮氧化物浓度计148、控制装置150、氨浓度计149、报告部152的功能与脱硝设备50相同，因此省略说明。
[0104]整流层160配置于烟道40的第三垂直烟道部40f。整流层160配置在与整流兼脱硝催化剂层80相同的位置。整流层160对从第三水平烟道部40e向第三垂直烟道部40f流入而流动方向改变的废气G流进行整流。在整流层160中，沿着第三垂直烟道部40f的延伸方向伸长的板在与延伸方向正交的方向上配置成列状。
[0105]第一脱硝催化剂层82a具有板状催化剂110a、以及将板状催化剂I 1a固定于第三垂直烟道部40f的支承机构112a。支承机构112a只要是能够支承板状催化剂IlOa的机构即可，构造并没有特别地限定。板状催化剂IlOa是与板状催化剂100相同的构造。废气G的流动方向上的板状催化剂IlOa的长度与第二脱硝催化剂层84、脱硝催化剂层86的蜂窝状催化剂120、130相同。
[0106]脱硝设备50a将废气G的流动方向的最靠上游侧的脱硝催化剂、即第一脱硝催化剂层82a设为板状催化剂110a，由此能够抑制脱硝性能的降低，并且能够抑制多个脱硝催化剂层处的压力损失。具体而言，通过采用板状催化剂110a，与配置蜂窝状催化剂的情况相比，在相同的异物(爆裂灰分等)飞来的情况下也能够抑制脱硝催化剂层处的压力损失的增加。脱硝设备50a将废气G的流动方向的下游侧的脱硝催化剂设为蜂窝状催化剂，由此能够进一步增大催化剂的表面积，从而能够提高脱硝性能。
[0107]所述实施方式的脱硝设备50a并不限定于将第一脱硝催化剂层82a设为板状催化剂、将第二脱硝催化剂层84和第三脱硝催化剂层86设为蜂窝状催化剂。脱硝设备50a只要具备蜂窝状催化剂的脱硝催化剂层与板状催化剂的脱硝催化剂层这两者，且板状催化剂的脱硝催化剂层在废气G的流动方向上配置在蜂窝状催化剂的脱硝催化剂层的上游侧即可。换句话说，脱硝设备50a只要不在板状催化剂的上游侧配置蜂窝状催化剂即可，换言之，在板状催化剂的上游侧仅配置板状催化剂即可。
[0108]接下来，使用图10对脱硝设备50a的催化剂的更换方法的一例进行说明。图10是示出脱硝设备的催化剂的更换方法的一例的流程图。能够利用图10所示的处理控制装置150进行是否需要维护的判断。另外，催化剂的更换由作业人员执行。另外，图10所示的处理在脱硝设备50a的第一脱硝催化剂层82a为蜂窝状催化剂的情况下也能够执行。
[0109]控制装置150测量氨浓度以及氮氧化物浓度(步骤S12)。控制装置150根据检测到的氨浓度以及氮氧化物浓度来判断是否需要维护(步骤S14)。
[0110]在控制装置150判断为不需要维护(步骤S14为否)的情况下，返回步骤S12，进行步骤S12的处理。在控制装置150判断为需要维护(步骤S14为是)的情况下，作业人员进行各催化剂层的检查，查明要更换的催化剂层(步骤S30)。具体而言，判断第一脱硝催化剂层82a、第二脱硝催化剂层84、第三脱硝催化剂层86中的要更换的层。需要说明的是，要更换的催化剂层可以是一个也可以是多个。另外，也可以不进行检查等就确定要更换的催化剂层。
[0111]在查明要更换的催化剂层之后，判断下游侧的催化剂是否均是蜂窝型催化剂(步骤S32)。在控制装置150判断为下游侧的催化剂均是蜂窝型催化剂(步骤S32为是)的情况下，将要更换的催化剂层更换为板状催化剂(步骤S34)。在控制装置150判断为下游侧的催化剂不全是蜂窝型催化剂(步骤S32为否)的情况下，将要更换的催化剂层更换为蜂窝型催化剂(步骤S36)。
[0112]如图10所示，通过进行脱硝设备的脱硝催化剂层的更换，成为废气在通过板状催化剂之后通过蜂窝状催化剂的构造。例如，在所有脱硝催化剂层均是蜂窝状催化剂的情况下，将上游侧的脱硝催化剂层更换为板状催化剂。另外，在所有脱硝催化剂层均是板状催化剂的情况下，将下游侧的脱硝催化剂层更换为蜂窝状催化剂。由此，能够抑制因异物的附着而产生压力损失，能够维持高脱硝性能。由此，能够维持高脱硝性能，并且能够长期运转。需要说明的是，在所述处理中说明了更换脱硝催化剂层时的处理，但也可以在制造时配备蜂窝状催化剂与板状催化剂这两者，并以上述布局配置。
[0113][第三实施方式]
[0114]图11是示出第三实施方式的脱硝设备的简要结构图。图12是脱硝催化剂层的俯视图。此外，对具有与上述实施方式相同功能的构件标注相同的附图标记并省略详细说明。
[0115]图11所示的脱硝设备50b具有还原剂供给装置70、整流层160、第一脱硝催化剂层182、第二脱硝催化剂层184、第三脱硝催化剂层186、压力计140、146、氮氧化物浓度计148、氨浓度计149、控制装置150以及报告部152。由于脱硝设备50b的还原剂供给装置70、压力计140、146、氮氧化物浓度计148、控制装置150、氨浓度计149、报告部152的功能与脱硝设备50相同，因此省略说明。
[0116]整流层160配置于烟道40的第三垂直烟道部40f。整流层160配置在与整流兼脱硝催化剂层80相同的位置。整流层160对从第三水平烟道部40e向第三垂直烟道部40f流入而流动方向改变的废气G流进行整流。在整流层160中，沿着第三垂直烟道部40f的延伸方向伸长的板在与延伸方向正交的方向上配置成列状。
[0117]第一脱硝催化剂层182具有催化剂单元210、以及将催化剂单元210固定于第三垂直烟道部40f的支承机构212。支承机构212只要是能够支承催化剂单元210的机构即可，构造并没有特别地限定。
[0118]催化剂单元210具有板状催化剂250和蜂窝状催化剂252。板状催化剂250具有多个催化剂组件250a。蜂窝状催化剂252具有多个催化剂组件252a。在催化剂单元210中，如图12所示，板状催化剂250的催化剂组件250a与蜂窝状催化剂252的催化剂组件252a分别配置成行列状。催化剂单元210以多个催化剂组件250a、252a封堵第三垂直烟道部40f的水平面整面的方式配置。由此，在第三垂直烟道部40f中流动的废气G通过板状催化剂250或者蜂窝状催化剂252。
[0119]在此，催化剂单元210在废气通路40的配置有脱硝催化剂层的区域即第三垂直烟道部40f的上游侧且是作为上游区域的配置有第二垂直烟道部40d以及第三水平烟道部40e 一侧的区域中配置有板状催化剂250，在与配置有上游区域的一侧相反的一侧的区域中配置有蜂窝状催化剂252。本实施方式的催化剂单元210在废气通路40的配置有脱硝催化剂层的区域即第三垂直烟道部40f的上游侧的位置且是相对于铅垂方向倾斜(在本实施方式中是水平)的上游区域、即配置有第三水平烟道部40e的一侧的区域中配置有板状催化剂250，在与配置有上游区域的一侧相反的一侧的区域中配置有蜂窝状催化剂252。在此，配置有上游区域的一侧是上游侧的废气流动的一侧。本实施方式的配置有上游区域的一侧是上游区域(第三水平烟道部40e)相对于配置有脱硝催化剂层的区域(第三垂直烟道部40f)倾斜的一侧。
[0120]对于废气G流而言，在烟道40的构造方面，配置有上游区域的一侧的区域的流速比与配置有上游区域的一侧相反的一侧的区域的流速慢。另外，配置有上游区域的一侧的区域是对于在脱硝催化剂层中流动的废气的平均流速而言流速相对较慢的区域。也可以认为，与配置有上游区域的一侧相反的一侧的区域是对于所述平均流速而言流速相对较快的区域。
[0121]对于催化剂单元210而言，在从废气G的流动方向观察的情况下，板状催化剂250与蜂窝状催化剂252以相同的面积配置。需要说明的是，板状催化剂250与蜂窝状催化剂252的面积比并不限定为1:1。对于催化剂单元210，从流速的平均化效果方面来看，优选板状催化剂250配置为整体的I %以上且50 %以下、或蜂窝状252配置为整体的I %以上且50%以下。
[0122]另外，优选催化剂单元210以催化剂组件为单位来调整配置板状催化剂250还是配置蜂窝状催化剂252。由此，能够使催化剂组件的更换变得容易。
[0123]第二脱硝催化剂层184具有催化剂单元220、以及将催化剂单元220固定于第三垂直烟道部40f的支承机构222。支承机构222只要是能够支承催化剂单元220的机构即可，构造并没有特别地限定。催化剂单元220具有板状催化剂260和蜂窝状催化剂262。第二脱硝催化剂层184除了配置位置不同以外，其余均与第一脱硝催化剂层182相同。
[0124]第三脱硝催化剂层186具有催化剂单元230、以及将催化剂单元230固定于第三垂直烟道部40f的支承机构232。支承机构232只要是能够支承催化剂单元230的机构即可，构造并没有特别地限定。催化剂单元230具有板状催化剂270和蜂窝状催化剂272。第三脱硝催化剂层186除了配置位置不同以外，其余均与第一脱硝催化剂层182相同。
[0125]脱硝设备50b在配置有上游区域的一侧的区域配置板状催化剂250、260、270，在与配置有上游区域的一侧相反的一侧的区域配置蜂窝状催化剂252、262、272，由此能够在废气G的流速快的区域配置蜂窝状催化剂252、262、272，在废气G的流速慢的区域配置板状催化剂250、260、270。由此，能够在异物容易堆积的废气G的速度慢的区域配置板状催化剂250、260、270。与蜂窝状催化剂252、262、272相比，异物不易堆积在板状催化剂250、260、270上，并且，在堆积有异物的情况下压力损失的上升也较少。由此，通过在流速慢的区域配置板状催化剂250、260、270，能够抑制异物的堆积，能够减少压力损失的上升，因此能够长期维持脱硝性能。另外，通过在异物不易堆积的流速快的区域配置蜂窝状催化剂252、262、272，能够提高脱硝性能。
[0126]图13是示出脱硝催化剂与压力损失之间的关系的曲线图。如图13所示，对于蜂窝状催化剂与板状催化剂而言，蜂窝状催化剂的压力损失比板状催化剂的压力损失大。换句话说，与板状催化剂相比，废气不易在蜂窝状催化剂中流动。脱硝设备50b通过在废气G的流速快的区域配置蜂窝状催化剂，在废气G的流速慢的区域配置板状催化剂，由此能够使流速变得均匀。另外，由于与板状催化剂相比，废气G不易在蜂窝状催化剂中流动，因此能够减缓废气G的流速，能够抑制催化剂的磨损。另外，由于板状催化剂的压力损失少，因此能够抑制流速的降低，能够抑制异物的堆积。
[0127]另外，在从废气G的流动方向观察脱硝设备50b的情况下，优选多个脱硝催化剂层的板状催化剂的区域与蜂窝状催化剂的区域处于相同的区域。由此，能够抑制异物大量堆积在下游侧的蜂窝状催化剂上。
[0128]接下来，使用图14对脱硝设备50b的催化剂的更换方法的一例进行说明。图14是示出脱硝设备的催化剂的更换方法的一例的流程图。能够利用图14所示的处理控制装置150进行是否需要维护的判断。另外，催化剂的更换由作业人员执行。另外，图14所示的处理在脱硝设备50b的脱硝催化剂层的各层仅由蜂窝状催化剂构成或者仅由板状催化剂构成的情况下也能够执行。
[0129]控制装置150测量氨浓度以及氮氧化物浓度(步骤S12)。控制装置150根据检测到的氨浓度以及氮氧化物浓度判断是否需要维护(步骤S14)。在控制装置150判断为不需要维护(步骤S14为否)的情况下，返回步骤S12，进行步骤S12的处理。
[0130]在控制装置150判断为需要维护(步骤S14为是)的情况下，作业人员进行各催化剂层的检查，查明要更换的催化剂层(步骤S40)。具体而言，判断第一脱硝催化剂层82a、第二脱硝催化剂层84、第三脱硝催化剂层86中的要更换的层。需要说明的是，要更换的催化剂层既可以是一个也可以是多个。另外，也可以不进行检查等就确定要更换的催化剂层。
[0131]在查明要更换的催化剂层之后，确定板状催化剂与蜂窝状催化剂的配置(步骤S42)。控制装置150以在流速相对慢的区域配置板状催化剂且在流速相对快的区域配置蜂窝状催化剂的方式确定配置。接下来，在确定板状催化剂与蜂窝状催化剂的配置之后，根据所进行的确定将配置有板状催化剂与蜂窝状催化剂的催化剂层更换为查明的催化剂层(步骤S44) ο
[0132]如图14所示，通过使一个脱硝催化剂层具有蜂窝状催化剂与板状催化剂这两者，并且在流速相对慢的区域配置板状催化剂，在流速相对快的区域配置蜂窝状催化剂，由此能够使流速变均匀，提高耐老化性，并且提高脱硝性能。换句话说，通过在流速慢的部分配置板状催化剂，由此异物不易堆积，并且，即便异物堆积也能够使压力损失不易增加。另外，通过在流速快的部分配置蜂窝状催化剂来增大压力损失并减小流速，此外还增大催化剂的表面积，从而能够提高脱硝性能。需要说明的是，在所述处理中，说明了更换脱硝催化剂层时的处理，但也可以在制造时配备蜂窝状催化剂与板状催化剂这两者，并以上述布局配置。
[0133][第四实施方式]
[0134]图15是示出第四实施方式的脱硝催化剂的其他例的俯视图。需要说明的是，对具有与上述实施方式相同功能的构件标注相同的附图标记并省略详细说明。第四实施方式仅示出脱硝设备的脱硝催化剂。优选本实施方式的脱硝催化剂代替上述蜂窝状催化剂而配置。
[0135]图15所示的脱硝催化剂302具有板状催化剂310、以及配置在板状催化剂310的废气G的流动方向的下游侧的蜂窝状催化剂312。对于脱硝催化剂302而言，板状催化剂310的废气G的流动方向下游侧的面与蜂窝状催化剂312的废气的流动方向上游侧的面接近。也可以使板状催化剂310与蜂窝状催化剂312的至少一部分接触。废气G在通过板状催化剂310后通过蜂窝状催化剂312。
[0136]脱硝催化剂302以在蜂窝状催化剂312的废气G的流动方向上游侧与板状催化剂310接近的状态配置，由此，能够使利用板状催化剂310进行整流后的废气G向蜂窝状催化剂312流入。由此，无需增强蜂窝状催化剂312的废气G的流动方向的上游侧的端面，就能够提高脱硝催化剂302的废气G的流动方向上游侧的耐磨损性。另外，板状催化剂310因不进行表面的涂层等而能够维持较高的催化剂的性能。另外，通过配置板状催化剂310，在异物堆积的情况下也能够抑制压力损失增加。
[0137]在此，优选板状催化剂310的废气G的流动方向上的长度在50mmL以上且300mmL以下。如上述的图7所示，通过将废气G的流动方向上的长度设为50mmL，能够降低物质的转换系数。换句话说，能够对废气G流进行整流。另外，通过将废气G的流动方向上的长度设为300mmL，能够抑制板状催化剂310过度增长。
【权利要求】
1.一种脱硝设备，其特征在于， 所述脱硝设备具有: 废气通路，其供废气流动； 整流兼脱硝催化剂层，其设置于所述废气通路；以及 至少一层的脱硝催化剂层，其配置于所述废气通路的比所述整流兼脱硝催化剂层靠废气的流动方向下游侧的位置， 所述整流兼脱硝催化剂层的所述废气的流动方向上的长度比所述脱硝催化剂层的所述废气的流动方向上的长度短。
2.根据权利要求1所述的脱硝设备，其特征在于， 所述整流兼脱硝催化剂层的催化剂开口部的水力直径比所述脱硝催化剂层的催化剂开口部的水力直径大。
3.根据权利要求1所述的脱硝设备，其特征在于， 所述整流兼脱硝催化剂层的催化剂开口部的水力直径为8_以上。
4.根据权利要求1所述的脱硝设备，其特征在于， 所述整流兼脱硝催化剂层是板状催化剂， 所述脱硝催化剂层是蜂窝状催化剂。
5.根据权利要求1所述的脱硝设备，其特征在于， 所述废气通路以使所述废气从铅垂方向上侧朝向下侧流动的方式配置。
6.一种脱硝设备，其特征在于， 所述脱硝设备具有: 废气通路，其供废气流动； 整流层，其设置于所述废气通路；以及 至少两层的脱硝催化剂层，其配置于所述废气通路的比所述整流层靠废气的流动方向下游侧的位置， 所述至少两层的脱硝催化剂层包括: 板状催化剂，其是所述废气的流动方向的最靠上游侧的脱硝催化剂层；以及 蜂窝状催化剂，其是所述废气的流动方向的最靠下游侧的脱硝催化剂层， 所有的所述板状催化剂的脱硝催化剂层配置在比所述蜂窝状催化剂的脱硝催化剂层靠所述废气的流动方向的上游侧的位置。
7.根据权利要求6所述的脱硝设备，其特征在于， 所述废气通路以使所述废气从铅垂方向上侧朝向下侧流动的方式配置。
8.一种脱硝设备，其特征在于， 所述脱硝设备具有: 废气通路，其供废气流动； 整流层，其设置于所述废气通路；以及 至少一层的脱硝催化剂层，其配置于所述废气通路的比所述整流层靠废气的流动方向下游侧的位置， 在与流动于所述脱硝催化剂层的废气的平均流速相比流速相对慢的区域配置有板状催化剂，在与所述平均流速相比流速相对快的区域配置有蜂窝状催化剂。
9.根据权利要求8所述的脱硝设备，其特征在于，所述废气通路以使所述废气从铅垂方向上侧朝向下侧流动的方式配置。
【文档编号】B01D53/86GK204208457SQ201420602898
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年10月17日 优先权日:2014年5月23日
【发明者】增田具承, 小笠原彻, 清泽正志, 石崎昌典 申请人:三菱日立电力系统株式会社