废气净化用催化剂结构体的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种废气净化用催化剂结构体。更详细而言，本发明涉及一种适合在 用于去除锅炉废气中的氮氧化物的脱硝装置中使用，且通过将平板状催化剂元件以能够确 保气体流路的方式重叠而成的废气净化用催化剂结构体。
【背景技术】
[0002] 从火力发电厂、各种工场、汽车等排出的气体中的氮氧化物（NOx)是引起光化学烟 雾和酸性雨的物质。作为去除氮氧化物的技术，已知有一种以氨（NH 3)为还元剂进行选择 性接触还元反应的烟气脱硝法，以火力发电厂等为中心广泛采用该技术。由于以煤炭和重 油为燃料的火力发电厂的废气中含有大量煤尘，因此造成脱硝催化剂的堵塞，担心引起随 时间的压力损失的上升和脱硝效率的下降。作为高煤尘废气用的脱硝催化剂，已知有平行 流式催化剂。作为平行流式催化剂，可以举出将板状催化剂元件重叠多个而成的催化剂、及 将催化剂成型为蜂窝状而成的催化剂。其中，将板状催化剂元件重叠多个而成的催化剂中， 由于板状催化剂元件由金属制基材等进行加强，因此与成型为蜂窝状而成的催化剂相比， 机械强度优异。
[0003] 为了提高由板状催化剂元件构成的平行流式催化剂中的脱硝效率，尝试了在板状 催化剂元件上设置如使废气流动产生紊乱的突起和贯穿孔。例如，在专利文献1中公开有 一种单元板状催化剂，其特征为，在表面上载持有具有催化剂活性的成分的板状催化剂中 形成多个堤坝状突起和呈与该突起大致互补形状的多个贯穿孔。并且，在专利文献2中公 开有一种为了使流路内的气体紊乱而以带状的突条部交替成为直角的方式层叠多片而成 的结构体。另外，在专利文献3中公开有一种如下催化剂结构体，其隔开规定的间隔在气体 流动方向上设置多级将板状催化剂元件层叠而成的催化剂结构体，且配置成存在于催化剂 结构体中的板状催化剂元件上的突条部的朝向与存在于其后级的催化剂结构体中的板状 催化剂元件上的突条部的朝向成90度。
[0004] 以往技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1 :日本专利公开平9-10599号公报
[0007] 专利文献2 :日本专利公开昭55-152552号公报
[0008] 专利文献3 :日本专利公开2010-253366号公报
[0009] 专利文献4 :日本专利公开平3-065243号公报
[0010] 发明要解决的技术课题
[0011] 在如专利文献1的堤坝状突起中，为了使气体流动充分紊乱，需要加大堤坝状突 起或者增加堤坝状突起的设置数量。其结果，有时催化剂结构体的压力损失增高而脱硝效 率下降。另一方面，如专利文献2和3那样，使成为流路确保用的分隔件的凸条部正交而进 行层叠很费时费力，会使催化剂结构体的生产率下降。
【发明内容】
[0012] 本发明的目的在于提供一种不会使催化剂结构体的生产率下降，并且压力损失较 低且具有较高的脱硝效率的催化剂结构体。
[0013] 用于解决技术课题的手段
[0014] 本发明人等为了实现上述目的而进行了深入研宄，结果以至于完成如下方式的本 发明。
[0015] 即，本发明包含以下方式。
[0016] 〔1〕一种废气净化用催化剂结构体，其通过将平板状催化剂元件以沿着分隔部的 长边方向能够确保气体流路的方式重叠而成，所述平板状催化剂元件由作为主构成部的平 坦部和线状的分隔部构成，所述线状的分隔部由凸条及凹条构成，其中，
[0017] 所述平坦部具有至少一个由支座板和顶板构成的挡板（折流板）部，所述支座板 立设于平坦部且其高度低于以平坦部为基准的分隔部的高度，所述顶板从该支座板的上边 以与平坦部大致平行的方式设置，
[0018] 利用所述挡板部能够使流过所述气体流路的气体紊乱。
[0019] 〔2〕根据〔1〕所述的催化剂结构体，其中，从平坦部法线方向观察时，存在于任一个 板状催化剂元件上的挡板部与存在于重叠的相邻的板状催化剂元件上的挡板部配置于相 同位置。
[0020] 〔3〕根据〔1〕或〔2〕所述的催化剂结构体，其中，存在于任一个板状催化剂元件上 的挡板部的朝向与存在于重叠的相邻的板状催化剂元件上的挡板部的朝向相同。
[0021] 〔4〕根据〔1〕或〔2〕所述的催化剂结构体，其中，存在于任一个板状催化剂元件上 的挡板部的朝向与存在于重叠的相邻的板状催化剂元件上的挡板部的朝向相反。
[0022] 〔5〕根据〔1〕~⑷中任一项所述的催化剂结构体，其中，平坦部在挡板部所在的 部分具有从前表面贯穿至背面的孔。
[0023] 〔6〕根据〔1〕~〔5〕中任一项所述的催化剂结构体，其中，以平坦部为基准的顶板 的高度是以平坦部为基准的分隔部的高度的2/5~3/5。
[0024] 发明效果
[0025] 本发明所涉及的催化剂结构体，其能够以较低的压力损失且有效地使气体流动紊 乱，其结果，催化剂单位重量的脱硝效率较高。在本发明所涉及的催化剂结构体中，若从平 坦部法线方向观察时，存在于任一个板状催化剂元件上的挡板部与存在于重叠的相邻的板 状催化剂元件上的挡板部配置于相同位置，则能够以较低的压力损失且更有效地使气体流 动紊乱，并且能够大幅减少不与催化剂接触就在催化剂结构体中直接通过的废气的量。
[0026] 当在挡板部所在的部分具有从前表面贯穿至背面的孔时，与挡板部冲撞的气体中 的一部分会通过贯穿孔，因此能够大幅减少压力损失。
[0027] 根据本发明，由于能够提高同一催化剂量下的脱硝性能，因此能够大幅减少催化 剂的使用量。并且，根据实际设备的废气条件，能够自由设定挡板部的设置条件，因此能够 应对广范围的废气。
【附图说明】
[0028] 图1是表示设置于本发明中的板状催化剂元件的挡板部的一例的示意图。
[0029] 图2是表示本发明的实施例中的催化剂元件的层叠结构的图。
[0030] 图3是表示本发明的一实施例的催化剂结构体内的气体流动的示意图。
[0031]图4是表示设置于本发明中的板状催化剂元件的挡板部的形状例的图。
[0032] 图5是表示板状催化剂元件的形状和尺寸的图（未图示挡板部）。
[0033] 图6是表示将板状催化剂元件层叠而构成的催化剂结构体的一例的图。
[0034] 图7是表示在气体流动方向上设有多级层叠有短尺寸的板状催化剂的催化剂结 构体的现有催化剂结构体的配置例的图。
【具体实施方式】
[0035] 〔废气净化用催化剂元件〕
[0036] 本发明的一实施方式所涉及的废气净化用催化剂结构体通过将平板状催化剂元 件以能够确保气体流路的方式重叠而成。
[0037] 作为板状催化剂元件1，例如可以举出由作为主构成部的平坦部3和线状的分隔 部2构成的催化剂元件，所述线状的分隔部2由凸条及凹条构成。分隔部2发挥在叠置多 片板状催化剂元件时用于确保能够使空气在元件之间穿过的空间的分隔件的作用。凸条和 凹条的截面形状没有特别限制。例如，可以举出如日本专利公开昭56-33136号公报中所记 载的形状。如图6所示，在层叠板状催化剂元件时，由一个凸条和一个凹条构成的波形截面 的分隔部2成为利用两个波形截面的分隔部夹持相邻的板状催化剂元件的平坦部3的配 置，因此重叠方向上的刚性较高，即使假设减少波形部的宽度和数量，也能够将催化剂结构 体的保形性维持得较高，因此优选。分隔部2能够通过对平板基材进行模具弯曲加工而形 成。另外，模具弯曲加工是一种通过冲压而使材料弯曲的操作。波形凹凸条部之间的间隔 优选为20~200mm。
[0038] 实施方式所涉及的板状催化剂元件在平坦部3具有至少一个挡板部4。挡板部4 由支座板4b和顶板4a构成。
[0039] 支座板4b立设于平坦部3。支座板的板面朝向设为不与分隔部的长边方向平行的 朝向，优选设为正交的朝向。支座板的板面可以相对于平坦部垂直竖立（参考图4(a))，也 可以相对于平坦部倾斜竖立（参考图4(b))。从低压力损失的观点考虑，优选如图4(b)所 示，相对于平坦部倾斜立设。支座板可以从平坦部朝上或朝下立设。支座板也可以朝上及 朝下交替而立设。
[0040] 支座板的高度h'为低于以平坦部为基准的分隔部的高度的高度，优选为以平坦部 为基准的分隔部的高度的2/5~3/5的高度，更优选为以平坦部为基准的分隔部的高度的 1/2的高度。根据分隔部的高度，大致决定叠置板状催化剂元件时所形成的气体流路的宽度 即平坦部之间的距离h。并且，根据支座板的高度，大致决定顶板与平坦部之间的距离。在 本发明中，优选在重叠的催化剂元件的平坦部与平坦部之间形成的流路的正中央（h/2的 高度）附近配置顶板4a。
[0041] 顶板4a从所述支座板4b的上边以与平坦部3大致平行的方式设置。顶板优选以 向与流动相对的方向突出的方式设置。从支座板突出的长度d没有特别限制，但优选为支 座板高度的1~10倍，更优选为支座板高度的1. 5~5倍。具体而言，长度d为1~3cm。 若长度d过短，则如同专利文献1，气体搅拌效果较小，但压力损失增高。若长度d过长，则 能够设置于一流路内的挡板部的数量减少，因此无法得到较高的性能提高效果。
[0042] 支座板与顶板的接口及支座板与平坦部的接口可以如图4(a)和（b)那样成角，也 可以成为如图4(c)的平滑的曲面。从低压力损失的观点考虑，优选成为如图4(c)的曲面。
[0043] 顶板及支座板的与分隔部的长边方向正交的方向的长度（宽度）相对于存在于分 隔部之间的平坦部3的宽度L优选为10~95%，更优选为30~80%。在图1中，以与平 坦部3的宽度L大致相等的宽度设有一个挡板部，但也可以在宽度方向的中央，将挡板部分 为两个而隔开间隔设置。在叠置板状催化剂元件时，能够在该隔开间隔的部分容纳相邻的 板状催化剂元件的分隔部。在图1所示的板状催化剂元件中，顶板的宽度和支座板的宽度 相同，但可以将顶板的宽度设为大于支座板的宽度，相反，也可以将顶板的宽度设为小于支 座板的宽度。
[0044] 挡板部优选在分隔部的长边方向上隔开3~IOcm的间隔设置于平坦部。
[0045] 并且，平坦部优选在挡板部所在的部分具有从前表面贯穿至背面的孔。在图1所 示的元件中，在挡板部设有相辅的贯穿孔。若设有挡板部和贯穿孔，则可以推断气体如图3 那样流动。
[0046] 从平坦部法线方向观察时，优选存在于任一个板状催化剂元件上的挡板部与存在 于重叠的相邻的板状催化剂元件上的挡板部配置于相同位置。并且，可以如图2(b)所示， 配置成存在于任一个板状催化剂元件上的挡板部的朝向与存在于重叠的相邻的板状催化 剂元件上的挡板部的朝向相同，也可以如图2(c)所示，配置成存在于任一个板状催化剂元 件上的挡板部的朝向与存在于重叠的相邻的板状催化剂元件上的挡板部的朝向相