JP5283327B2 - 脱硝触媒性能試験装置用冷却器 - Google Patents

Description

本発明は、ボイラや焼却炉等の排ガス中の窒素酸化物を脱硝する際に用いられる触媒の性能を評価する脱硝触媒性能試験装置の排出側に設けられる脱硝触媒性能試験装置用冷却器に関する。

従来から、ボイラや燃焼炉等の排ガス中から窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）を脱硝するために、排ガス中にアンモニアガスを注入して排ガスとアンモニアガスとを混合し、その混合ガスを脱硝触媒に接触させて窒素ガスと水蒸気とに還元する脱硝装置が用いられてきた（特許文献１参照）。そして、さらなる脱硝能力の向上を目的として、この脱硝装置に用いられる脱硝触媒の開発が現在も続けられている。

この脱硝触媒の性能を試験するために、脱硝触媒性能試験装置が用いられている。脱硝触媒性能試験装置とは、ボイラや燃焼炉等の排ガスと同じ成分のガスを生成し、そのガスをボイラや燃焼炉等の排ガスとほぼ同じ温度まで昇温させた後、アンモニアガスと混合させ、その混合ガスを試験用の脱硝触媒に通して試験を行い、その脱硝触媒の性能を把握するという装置である。そして、このような脱硝触媒性能試験装置では、試験後の処理ガスは、脱硝触媒性能試験装置用冷却器（脱硝触媒性能試験装置用ガスクーラー）によって常温まで冷却された後、大気に放出されるようになっている。

このような脱硝触媒性能試験装置用冷却器としては図６〜図８に示すような構造をしているものが用いられている。図６は従来の脱硝触媒性能試験装置用冷却器の概略正面図であり、図７は従来の脱硝触媒性能試験装置用冷却器を示す左側概略側面図であり、図８は従来の脱硝触媒性能試験装置用冷却器を示す右側概略側面図である。

図６〜図８に示すように、従来の脱硝触媒性能試験装置用冷却器５００は密閉された箱体５１０を有しており、その内部上側には複数の配管５２０が設けられている。そして、その配管５２０の外側は冷却水で満たされており、配管５２０内を流れる処理ガスを冷却することができるようになっている。また、脱硝触媒性能試験装置用冷却器５００の内部下側には、処理ガスが冷却された際に結露により生ずる水を一時的に貯蔵するドレンタンク５３０が設けられている。そして、脱硝触媒性能試験装置用冷却器５００の側面には、ドレンタンク５３０の水位を視認するための水位計５４０と、ドレンタンク５３０に貯蔵された水を排出するための排水弁５５０が取り付けられている。

しかしながら、上述したような脱硝触媒性能試験装置用冷却器５００を用いて、配管５２０内を流れる処理ガスを冷却すると、処理ガス中に含まれるアンモニアと酸化硫黄（ＳＯ_３など）とが反応して配管５２０内に酸性硫安（硫化アンモニウム）が生成する。そして、生成された酸性硫安が配管５２０の内壁面に付着してスケールとなり、配管５２０の内径を狭めて配管５２０内を流れる処理ガスの流れを阻害したり、処理ガスの冷却効率を低下させてしまうという問題があった。

また、上述したような脱硝触媒性能試験装置用冷却器５００は密閉構造をしていることから、配管５２０を脱硝触媒性能試験装置用冷却器５００から取出して、配管５２０内に付着した酸性硫安を除去することができないという問題があった。

さらに、脱硝触媒性能試験装置用冷却器５００の側面に設けられた水位計５４０では、ドレンタンク５３０内の水位を正確に視認することができないことや、脱硝触媒性能試験装置用冷却器５００の側面下部に取り付けられた排水弁５５０の口径が小さいためにドレンタンク５３０の排水性が悪いという問題があった。

特開平５−１６３９３３号公報

本発明は、上述した事情に鑑み、処理ガスを冷却した際に生成される酸性硫安を容易に除去することができる脱硝触媒性能試験装置用冷却器を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、窒素酸化物を含有する排ガスとアンモニアガスからなる還元ガスとを混合した混合ガスを加熱条件下で接触させて、該排ガス中に含まれる窒素酸化物を分解させる触媒の性能を試験する脱硝触媒性能試験装置の排出側に設けられ、処理ガスを冷却する脱硝触媒性能試験装置用冷却器であって、開閉可能な箱体内に、冷却水が内部を流れる配管を配置して、該配管の外側に前記処理ガスを流す処理ガス流路を設け、前記箱体は、一方の端部に、冷却水を取り入れる冷却水取入口が設けられた冷却水取入部と前記冷却水を排出する冷却水排出口が設けられた冷却水排出部とを有する第１の冷却水貯留槽を設け、他方の端部に、前記冷却水取入部及び前記冷却水排出部に複数の前記配管を介してそれぞれ接続された第２の冷却水貯留槽を設け、前記第１の冷却水貯留槽と前記第２の冷却水貯留槽との間の上部に前記処理ガスを取り入れる処理ガス取入口と前記処理ガスを排出する処理ガス排出口とを設け、前記第１の冷却水貯留槽と前記第２の冷却水貯留槽との間に、前記処理ガス取入口と前記処理ガス排出口との間の上部から下側垂直方向に延設される整流板を有する前記処理ガス流路を形成した上側箱体と、
前記処理ガスの結露により生じた水を貯蔵する貯蔵部が設けられた下側箱体とを有し、
前記上側箱体の前記配管の外側の前記処理ガスを流す流路は、前記下側箱体内の空間を介して連続しており、前記上側箱体と前記下側箱体とを分離・結合することで前記箱体を開閉することを特徴とする脱硝触媒性能試験装置用冷却器にある。

かかる第１の態様では、処理ガスを冷却した際に生成される酸性硫安を容易に除去することができる。また、箱体を容易に開閉することができると共に、処理ガスの結露により生じた水を容易に貯蔵することができる。

本発明の第２の態様は、窒素酸化物を含有する排ガスとアンモニアガスからなる還元ガスとを混合した混合ガスを加熱条件下で接触させて、該排ガス中に含まれる窒素酸化物を分解させる触媒の性能を試験する脱硝触媒性能試験装置の排出側に設けられ、処理ガスを冷却する脱硝触媒性能試験装置用冷却器であって、
開閉可能な箱体内に、冷却水が内部を流れる配管を配置して、該配管の外側に前記処理ガスを流す処理ガス流路を設け、前記箱体は、一方の端部に、冷却水を取り入れる冷却水取入口が設けられた冷却水取入部と前記冷却水を排出する冷却水排出口が設けられた冷却水排出部とを有し、Ｕ字型に形成された複数の前記配管を介して前記冷却水取入部と前記冷却排出部とが接続された冷却水貯留槽を設け、該冷却水貯留槽と他方の端部との間の上部に、前記処理ガスを取り入れる処理ガス取入口と前記処理ガスを排出する処理ガス排出口とを設け、前記冷却水貯留槽と前記他方の端部との間に、前記処理ガス取入口と前記処理ガス排出口との間の上部から下側垂直方向に延設される整流板を有する前記処理ガス流路を形成した上側箱体と、前記処理ガスの結露により生じた水を貯蔵する貯蔵部が設けられた下側箱体とを有し、前記上側箱体の前記配管の外側の前記処理ガスを流す流路は、前記下側箱体内の空間を介して連続しており、前記上側箱体と前記下側箱体とを分離・結合することで前記箱体を開閉することを特徴とする脱硝触媒性能試験装置用冷却器にある。

かかる第２の態様では、処理ガスを冷却した際に生成される酸性硫安を容易に除去することができる。また、箱体を容易に開閉することができると共に、処理ガスの結露により生じた水を容易に貯蔵することができる。

本発明の第３の態様は、前記下側箱体の側面の一部が透明部材で構成されていることを特徴とする第１又は第２の態様に記載の脱硝触媒性能試験装置用冷却器にある。

かかる第３の態様では、貯蔵部に貯蔵された水の水位を容易に視認することができる。

本発明の第４の態様は、第１〜３の何れか一つの態様に記載の脱硝触媒性能試験装置用冷却器を有する脱硝触媒性能試験装置にある。

かかる第４の態様では、処理ガスを冷却した際に生成される酸性硫安を容易に除去することができる脱硝触媒性能試験装置用冷却器を有するので、長時間使用することができる脱硝触媒性能試験装置を提供することができる。

本発明に係る脱硝触媒性能試験装置用冷却器によれば、処理ガスを冷却した際に生成される酸性硫安を容易に除去することができるので、結果的に長期間使用することができる脱硝触媒性能試験装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、本実施形態の説明は例示であり、本発明は以下の説明に限定されない。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る脱硝触媒性能試験装置の概略系統図である。図１に示すように、本実施形態に係る脱硝触媒性能試験装置１は、ボイラなどの燃焼装置の排ガスと同じ成分のガスを製造することができるガス製造部１０を有している。ガス製造部１０としては、ボイラなどの燃焼装置の排ガスと同じ成分のガスを製造することができるものであれば特に限定されず、例えばＮＯ_Ｘ、ＳＯ_Ｘ、ＣＯ、ＣＯ_２、Ｏ_２などの各成分ガスを貯蔵したタンクを備え、それらのタンクから所定の量の成分ガスを抽出し、混合して排出する装置などが挙げられる。

ガス製造部１０は試験部２０に接続されており、ガス製造部１０によって製造されたガスが試験部２０に送られる。試験部２０には、図示しないが、ガスを加熱する加熱装置と、アンモニア注入装置と、脱硝性能を試験する触媒とを有しており、ガス製造部１０から送られたガスをボイラなどの燃焼装置とほぼ同じ温度（約３６０℃）まで昇温させた後、還元ガスであるアンモニアガスと混合させ、その混合ガスを触媒に接触させて、混合ガス中のＮＯ_Ｘを脱硝させる試験を行ない、試験後の処理ガスを排出することができるようになっている。

試験部２０は分析部３０に接続されており、試験部２０中の処理ガスを採取して脱硝性能を分析することができるようになっている。分析部３０としては、試験部２０中の処理ガスを採取して脱硝性能を分析することができるものであれば特に限定されないが、例えば触媒に接触させる前の混合ガス中のＮＯ_Ｘの量と、触媒に接触させた後の処理ガス中のＮＯ_Ｘの量とから触媒の脱硝性能を分析する装置などが挙げられる。

また、試験部２０は冷却部４０に接続されている。冷却部４０は、詳細は後述するが、試験部２０から排出された処理ガスを冷却する脱硝触媒性能試験装置用冷却器と、その脱硝触媒性能試験装置用冷却器に使用される冷却水を供給する冷却水供給装置とを有しており、試験部２０から排出された処理ガスを冷却して大気に放出することができるようになっている。

このような脱硝触媒性能試験装置１を用いることにより、ボイラなどの燃焼装置の排ガスと同じ成分のガスを作製し、そのガスを燃焼装置とほぼ同じ温度（約３６０℃）まで昇温させた後、アンモニアガスと混合させ、その混合ガスを触媒に接触させて、その触媒の脱硝性能を試験し、その結果を分析することができると共に、試験後に排出される処理ガスを冷却して大気に放出することができる。

次に、本実施形態に係る冷却部４０を構成する脱硝触媒性能試験装置用冷却器について図２〜図４を参照して詳細に説明する。図２は本実施形態に係る脱硝触媒性能試験装置用冷却器を示す概略断面図であり、図３は本実施形態に係る脱硝触媒性能試験装置用冷却器を示す左側概略側面図であり、図４は本実施形態に係る脱硝触媒性能試験装置用冷却器を示す右側概略側面図である。

図２〜図４に示すように、本実施形態に係る脱硝触媒性能試験装置用冷却器１００は、上側箱体２００と下側箱体３００とからなる箱体１１０を有している。上側箱体２００と下側箱体３００とは複数のボルト１２０によって固定されており、ボルト１２０を緩めて上側箱体２００と下側箱体３００とに分離することで箱体１１０を開けることができると共に、ボルト１２０を締めて上側箱体２００と下側箱体３００とを固定することで箱体１１０を閉じることができるようになっている。すなわち、上側箱体２００と下側箱体３００とを分離・結合することにより、箱体１１０を開閉することができるようになっている。

ここで、まず上側箱体２００について説明する。上側箱体２００の上部には、図示しない試験部２０から送られた処理ガスを取り入れる処理ガス取入口２１１と冷却した処理ガスを排出する処理ガス排出口２１２とが設けられている。また、上側箱体２００の右側部２０１には、図示しない冷却水供給装置から供給される冷却水を取り入れる冷却水取入口２１３と、冷却水供給装置へ冷却水を排出する冷却水排出口２１４とが設けられており、冷却水供給装置との間で冷却水を循環することができるようになっている。ここで、冷却水供給装置は冷却水を供給することができるものであれば特に限定されず、市販されている冷却水供給装置であってもよい。

そして、上側箱体２００の内部の両端部側には、冷却水が一時的に貯留される冷却水貯留槽２２１、２２２が設けられており、冷却水貯留槽２２１と冷却水貯留槽２２２との間には処理ガスが流れる処理ガス流路２３０が設けられている。

そして、冷却水貯留槽２２１と冷却水貯留槽２２２との間には、処理ガス流路２３０内を横切るように水平方向に配置された配管２４０が複数設けられており、冷却水貯留槽２２１から冷却水貯留槽２２２へ又は冷却水貯留槽２２２から冷却水貯留槽２２１へ冷却水を送ることができるようになっている。すなわち、各配管２４０の内部は冷却水が流れるようになっており、各配管２４０の外側を流れる処理ガスを冷却することができるようになっている。ここで、配管２４０の断面形状及びその数は特に限定されず、処理ガス流路２３０での圧力損失と冷却能力とに応じて、適宜設定することができる。

さらに、処理ガス流路２３０には、上側箱体２００を垂直方向に二分し、かつ各配管２４０を支持することができるように、整流板２３１が垂直方向に設けられている。この整流板２３１を設けることにより、自重による配管２４０の湾曲を防止することができると共に、処理ガス取入口２１１から取り入れられた処理ガスが下方向に向かって流れた後、整流板２３１を越えて上方向に向かって流れ、処理ガス排出口２１２から排出されるように整流することができる。

また、冷却水貯留槽２２１から冷却水貯留槽２２２にかけて、処理ガス流路２３０を貫通して冷却水貯留槽２２１を水平方向に二分すると共に冷却水貯留槽２２２の内部に一部が張り出すように、仕切り板２３２が水平方向に設けられている。すなわち、この仕切り板２３２が冷却水貯留槽２２１を二分することによって、冷却水取入部２２１Ａと冷却水排出部２２１Ｂとが形成されることになる。この仕切り板２３２を設けることにより、冷却水取入口２１３から取り入れられた冷却水は、冷却水貯留槽２２１の冷却水取入部２２１Ａから冷却水貯留槽２２２に向かって流れた後、冷却水貯留槽２２２内部に張り出している仕切り板２３２を越えて冷却水貯留槽２２１の冷却水排出部２２１Ｂに向かって流れ、冷却水排出口２１４から排出されるように整流することができる。

以上説明したように上側箱体２００を構成することにより、処理ガスを冷却した際に発生する酸性硫安は各配管２４０の外壁に付着することになり、各配管２４０の内壁に酸性硫安が付着することがないので、配管２４０の内壁面に形成されるスケールによって配管２４０の内径が狭まることを防止することができる。

また、上述したように、本実施形態に係る脱硝触媒性能試験装置用冷却器１００の箱体１１０は、ボルト１２０を緩めることによって上側箱体２００と下側箱体３００とに分離することができるので、各配管２４０の外壁に形成されたスケールをブラシなどの通常の清掃手段を用いて除去することができる。

さらに、配管２４０の内部を冷却水が流れ、外側を処理ガスが流れることから、処理ガスの結露により生ずる水を処理ガスから分離する分離手段を用いることなく、後述するドレンタンクに処理ガスの結露により生ずる水を集めることができるという効果を奏する。

次に、下側箱体３００について説明する。図２〜図４に示すように、下側箱体３００には、上方が開放されたドレンタンク３１０が形成されており、処理ガスの結露により生ずる水を収集して貯蔵することができるようになっている。

そして、ドレンタンク３１０を形成する下側箱体３００の左側面の一部は透明部材で形成されており、図３に示すように液面計３４０として作用し、外部からドレンタンク３１０内に貯蔵されている水の液面の高さを視認することができるようになっている。

また、下側箱体３００の左側面の下部には、従来と比較して口径が大きい排水弁３５０が取り付けられており、従来と比較してドレンタンク３１０の排水性を向上させることができ、結果として脱硝触媒性能試験装置用冷却器１００のメンテナンス作業の作業時間を短縮することができるという効果を奏する。排水弁３５０としては特に限定されないが、ボール弁式のものが好ましい。

以上説明したように脱硝触媒性能試験装置用冷却器１００を構成することにより、処理ガスを冷却した際に生成される酸性硫安を容易に除去することができる脱硝触媒性能試験装置用冷却器を提供することができる。

（他の実施形態）
実施形態１では、上述したように、上側箱体２００の内部の両端部側に、冷却水貯留槽２２１、２２２が設けられ、冷却水貯留槽２２１と冷却水貯留槽２２２との間には、処理ガス流路２３０内を横切るように水平方向に配置された配管２４０が複数設けられていたが、本発明に係る脱硝触媒性能試験装置用冷却器の構成はこれに限定されない。

例えば、図５に示すような脱硝触媒性能試験装置用冷却器を構成してもよい。具体的には、本実施形態に係る脱硝触媒性能試験装置用冷却器１００Ａは、上側箱体２００の右側端部に冷却水貯留槽２２１のみが設けられ、Ｕ字型に形成された配管２４０Ａを介して冷却水取入部２２１Ａと冷却水排出部２２１Ｂとが接続されるように構成されている。すなわち、本実施形態に係る脱硝触媒性能試験装置用冷却器１００Ａでは、冷却水取入部２２１Ａから送られた冷却水は、処理ガス流路２３０Ａ内に配置されたＵ字型の配管２４０Ａを通って冷却水排出部２２１Ｂに流れるように構成されている。なお、実施形態１に係る脱硝触媒性能試験装置用冷却器１００と同様の構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。

このように本実施形態に係る脱硝触媒性能試験装置用冷却器１００Ａを構成しても、実施形態１に係る本実施形態に係る脱硝触媒性能試験装置用冷却器１００と同様の効果が得られる。

実施形態１に係る脱硝触媒性能試験装置の概略系統図である。 実施形態１に係る脱硝触媒性能試験装置用冷却器の概略断面図である。 実施形態１に係る脱硝触媒性能試験装置用冷却器の左側概略側面図である。 実施形態１に係る脱硝触媒性能試験装置用冷却器の右側概略側面図である。 他の実施形態に係る脱硝触媒性能試験装置用冷却器の概略断面図である。 従来の脱硝触媒性能試験装置用冷却器の概略断面図である。 従来の脱硝触媒性能試験装置用冷却器の左側概略側面図である。 従来の脱硝触媒性能試験装置用冷却器の右側概略側面図である。

符号の説明

１ 脱硝触媒性能試験装置
１０ ガス製造部
２０ 試験部
３０ 分析部
４０ 冷却部
１００、１００Ａ 脱硝触媒性能試験装置用冷却器
１１０ 箱体
１２０ ボルト
２００ 上側箱体
２０１ 右側部
２１１ 処理ガス取入口
２１２ 処理ガス排出口
２１３ 冷却水取入口
２１４ 冷却水排出口
２２１、２２２ 冷却水貯留槽
２２１Ａ 冷却水取入部
２２１Ｂ 冷却水排出部
２３０、２３０Ａ 処理ガス流路
２３１ 整流板
２３２ 仕切り板
２４０、２４０Ａ 配管
３００ 下側箱体
３１０ ドレンタンク
３４０ 液面計
３５０ 排水弁

Claims (4)

1. 窒素酸化物を含有する排ガスとアンモニアガスからなる還元ガスとを混合した混合ガスを加熱条件下で接触させて、該排ガス中に含まれる窒素酸化物を分解させる触媒の性能を試験する脱硝触媒性能試験装置の排出側に設けられ、処理ガスを冷却する脱硝触媒性能試験装置用冷却器であって、
   開閉可能な箱体内に、冷却水が内部を流れる配管を配置して、該配管の外側に前記処理ガスを流す処理ガス流路を設け、
   前記箱体は、
   一方の端部に、冷却水を取り入れる冷却水取入口が設けられた冷却水取入部と前記冷却水を排出する冷却水排出口が設けられた冷却水排出部とを有する第１の冷却水貯留槽を設け、他方の端部に、前記冷却水取入部及び前記冷却水排出部に複数の前記配管を介してそれぞれ接続された第２の冷却水貯留槽を設け、前記第１の冷却水貯留槽と前記第２の冷却水貯留槽との間の上部に前記処理ガスを取り入れる処理ガス取入口と前記処理ガスを排出する処理ガス排出口とを設け、前記第１の冷却水貯留槽と前記第２の冷却水貯留槽との間に、前記処理ガス取入口と前記処理ガス排出口との間の上部から下側垂直方向に延設される整流板を有する前記処理ガス流路を形成した上側箱体と、
   前記処理ガスの結露により生じた水を貯蔵する貯蔵部が設けられた下側箱体とを有し、
   前記上側箱体の前記配管の外側の前記処理ガスを流す流路は、前記下側箱体内の空間を介して連続しており、
   前記上側箱体と前記下側箱体とを分離・結合することで前記箱体を開閉することを特徴とする脱硝触媒性能試験装置用冷却器。
2. 窒素酸化物を含有する排ガスとアンモニアガスからなる還元ガスとを混合した混合ガスを加熱条件下で接触させて、該排ガス中に含まれる窒素酸化物を分解させる触媒の性能を試験する脱硝触媒性能試験装置の排出側に設けられ、処理ガスを冷却する脱硝触媒性能試験装置用冷却器であって、
   開閉可能な箱体内に、冷却水が内部を流れる配管を配置して、該配管の外側に前記処理ガスを流す処理ガス流路を設け、
   前記箱体は、
   一方の端部に、冷却水を取り入れる冷却水取入口が設けられた冷却水取入部と前記冷却水を排出する冷却水排出口が設けられた冷却水排出部とを有し、Ｕ字型に形成された複数の前記配管を介して前記冷却水取入部と前記冷却排出部とが接続された冷却水貯留槽を設け、該冷却水貯留槽と他方の端部との間の上部に、前記処理ガスを取り入れる処理ガス取入口と前記処理ガスを排出する処理ガス排出口とを設け、前記冷却水貯留槽と前記他方の端部との間に、前記処理ガス取入口と前記処理ガス排出口との間の上部から下側垂直方向に延設される整流板を有する前記処理ガス流路を形成した上側箱体と、
   前記処理ガスの結露により生じた水を貯蔵する貯蔵部が設けられた下側箱体とを有し、
   前記上側箱体の前記配管の外側の前記処理ガスを流す流路は、前記下側箱体内の空間を介して連続しており、
   前記上側箱体と前記下側箱体とを分離・結合することで前記箱体を開閉することを特徴とする脱硝触媒性能試験装置用冷却器。
3. 前記下側箱体の側面の一部が透明部材で構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の脱硝触媒性能試験装置用冷却器。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の脱硝触媒性能試験装置用冷却器を有する脱硝触媒性能試験装置。

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