WO2006001283A1 - 脱硝触媒の試験方法 - Google Patents

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Tsuyoshi Chiyonobu
Hiroshi Shimada
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The Chugoku Electric Power Co., Inc.
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    • Y10T436/177692—Oxides of nitrogen
    • Y10T436/179228—Both nitrogen oxide and dioxide

Definitions

  • the present invention relates to a denitration catalyst test method performed to grasp the performance of a denitration catalyst of a flue gas denitration apparatus such as a thermal power plant.
  • a denitration catalyst As a denitration catalyst, a force that uses a Hercam type or a plate type is used. If the catalyst is used continuously, a substance that degrades the catalyst performance (hereinafter referred to as a deteriorated substance) adheres to or dissolves on the catalyst surface and inside. As a result, there is a problem that the catalyst performance decreases.
  • the performance of a denitration catalyst is measured by measuring NO concentration at the inlet and outlet and unreacted NH concentration.
  • Patent Document 2 A method for grasping near-field performance has been proposed (see Patent Document 2).
  • a denitration catalytic force test piece that is not used in an actual machine is cut out, and the evaluation method as described above is reproduced by a test apparatus to evaluate the performance.
  • the SV value based on the amount of catalyst and the amount of reaction gas and the AV value based on the surface area of the catalyst and the amount of reaction gas can be mentioned.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Publication No. 7-47108 (Pages 2 and 3, Fig. 1)
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-066228 (Claims)
  • the present invention has an object to provide a test method for a denitration catalyst that can grasp the actual catalyst performance in consideration of the gas flow in the gas flow path of the denitration catalyst. To do.
  • a first aspect of the present invention that solves the above-described problems includes a gas flow path that is used in a flue gas denitration apparatus and that sends exhaust gas from the inlet side to the outlet side, and on the side of the gas flow path.
  • a test method for a honeycomb type denitration catalyst that performs denitration on a wall, including all turbulent flow regions in which the flow of the gas to be treated sent from the inlet side of the denitration catalyst into the gas flow path is disturbed Prepare a test piece with a length that includes at least a part of the laminar flow region that has been rectified into a laminar flow and conducted the first denitration test on the test piece, and then only the turbulent flow region.
  • a second denitration test was performed with the length cut out, and the catalyst performance of the denitration catalyst was determined by grasping the catalyst performance of the turbulent flow region and the catalyst performance of the laminar flow region from these test results. There is a test method for a denitration catalyst.
  • the performance is evaluated in consideration of the fact that the gas flow in the gas flow path of the denitration catalyst differs depending on the region, so that the performance in line with the actual performance can be grasped.
  • a second aspect of the present invention is the first aspect according to the first aspect, wherein the turbulent region length Lb (mm) force inflow velocity is Uin (mZs), and an arbitrary Hercam diameter is Ly (mm)
  • the denitration catalyst test method is characterized in that the length is specified by the following formula (A) when the constant Lys of the Her-cam diameter is 6 mm.
  • the length of the turbulent flow region can be reliably grasped, and more accurate catalyst performance can be grasped.
  • the denitration test introduces a gas simulating the composition of a gas to be processed in an actual apparatus at an inflow velocity in the actual apparatus.
  • the test method of the denitration catalyst is characterized in that the catalyst performance is judged.
  • the denitration test introduces a gas simulating the composition of the gas to be processed in an actual apparatus at an inflow velocity different from that of the actual apparatus.
  • this is a denitration catalyst test method characterized in that the catalyst performance is judged in consideration of the relationship between the inflow velocity and the reaction NO.
  • the NO concentration and NH concentration at the entrance and exit of each denitration catalyst are measured.
  • the denitration rate 7? Is measured in consideration of the inlet molar ratio, so that the denitration rate that improves as the molar ratio increases can be evaluated absolutely and reliably.
  • a sixth aspect of the present invention is the method according to the fifth aspect, wherein the denitration rate ⁇ is based on a soot concentration.
  • a seventh aspect of the present invention is the denitration catalyst test method according to the sixth aspect, wherein the denitration rate is measured according to the following formula: 7 to 1S. [0026] [Equation 2]
  • the catalyst performance is evaluated in consideration of the turbulent flow region on the inlet side of the denitration catalyst and the subsequent laminar flow region, so that the actual catalyst performance can be accurately grasped.
  • FIG. 1 is a diagram showing the results of preliminary test 1.
  • FIG. 2 is a diagram showing the results of preliminary test 2.
  • FIG. 3 is a diagram showing the results of preliminary test 3.
  • FIG. 4 is a diagram showing the results of preliminary test 3.
  • FIG. 5 is a diagram showing the results of test examples of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing the results of a test example of the present invention.
  • FIG. 7 shows the results of Example 1 of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing the results of Example 2 of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram showing the results of Example 3 of the present invention.
  • the present invention can be applied to a dust-through type denitration catalyst typified by a hard cam that has also been used in the past.
  • the Herkam or dust-through type catalyst has a gas flow path having a polygonal cross section such as a square, hexagon or triangle, and causes a catalytic reaction on the wall surface of the gas flow path.
  • the cross section is hexagonal and the whole is a cylindrical shape, or the whole having gas flow passages defined in a lattice shape having a quadrangular cross section is a quadrangular prism shape, but is not limited thereto. .
  • the gas flow path is 7mm pitch (nozzle cam diameter is about 6mm) and the length is about 700mm to 1000mm, but the mainstream
  • the deterioration state of each part in the longitudinal direction after use it deteriorated as the entrance side
  • the deterioration at the outlet side is less, and the deterioration state is almost the same after a predetermined length, that is, at the site where the inlet force is 300 mm and after, especially in the range of 300 mm at the outlet side, the contribution to the denitration reaction is significant.
  • the present invention was completed.
  • the exhaust gas introduced into the denitration catalyst enters each gas flow path in a turbulent state and contacts with the side wall, and the denitration reaction proceeds.
  • the exhaust gas is gradually rectified, and in the rectified laminar flow state, Since the contact cannot be effectively contributed to the denitration reaction, it is known that the accurate catalyst performance cannot be grasped without considering the reaction state between the turbulent flow region and the laminar flow region. Completed the invention.
  • the space ratio is changed from 1 to 0.6 to 0.7, for example.
  • the exhaust gas passes through the gas channel wall (catalyst surface) in contact with the wall (catalyst surface) of the gas flow path, the waste gas is gradually rectified as it passes through the gas flow path. Therefore, it is expected that only the movement of the material due to diffusion will occur, and NO or NH that collides with the wall surface in the laminar basin after rectification
  • the catalyst is cut out from each part of each catalyst layer to 50 mm x 50 mm x 100 mm (length) and set in a performance test apparatus, and the parts of 100 mm, 450 mm, and 800 mm are obtained.
  • the molar ratio inlet NH
  • the NOx removal rate 7? was measured based on the NH concentration as shown in the above formula, assuming that 3 Z inlet NO) was 0.82 and AV value (treatment amount per catalyst unit surface area) was 6.5.
  • the overall size is 600mm X 6mm X 6mm, and the Her-Cam diameter is 6mm (7mm pitch).
  • the temperature condition is 350 ° C
  • the fluid inflow rate Uin is 4, 6, and 1
  • a simulation (numerical analysis method) was performed with Om / s.
  • the turbulent continuous distance Lts the distance until the turbulent force becomes the turbulent force when transitioning to the turbulent force laminar flow.
  • the turbulent duration Lts when the inflow velocity Uin was 4, 6, and lOmZs were determined to be 50, 80, and 180 mm, respectively.
  • turbulence is presumed to be sustained for the turbulent duration Lt obtained from the simulation, due to factors such as uneven inflow velocity and the development of fluid turbulence.
  • the predetermined length until rectification by an actual device that is, the length of the turbulent flow area
  • the actual catalyst turbulence zone length Lb is specified by the following equation (3).
  • the constant a is a constant selected from the range of 3 to 6 when the Hercam diameter is 6 mm (7 mm pitch) and the inflow speed is 6 mZs.
  • the length Lb of the turbulent flow region is in the range of about 240 to 480 mm, and the actual denitration catalyst deteriorates severely.
  • About 300mn, which is the expected length of the turbulent flow area in the gas flow path! Approximate with ⁇ 450mm. Therefore, the length Lb of the turbulent flow region may be in the range of 240 to 480 mm corresponding to a 3 to 6.
  • the turbulent flow region of the honeycomb type denitration catalyst can be expressed by the following equation.
  • the method of the present invention performs the first denitration test using a test piece having a length longer than the length of the turbulent flow region, that is, including a turbulent flow region and at least a part of the laminar flow region downstream thereof. (Evaluate the performance of the L-flow basin and laminar basin), then cut out only the turbulent flow area and conduct the second denitration test V, and evaluate the performance of the L-flow basin). do it.
  • the second denitration test force can also grasp the performance of the turbulent flow region
  • the first denitration test result can grasp the catalyst performance of a part of the laminar flow region, which is the actual length. If it is outside, you can understand the catalyst performance in the laminar basin.
  • test piece only in the turbulent flow region is preferably cut out from the test piece subjected to the first denitration test, but may be cut out anew.
  • first denitration test may be performed with a length including a part of the laminar basin, but may be performed with a length including all of them, and in this case, it is not necessary to extrapolate.
  • a denitration test in carrying out the method of the present invention is not particularly limited, and a conventionally known method can be appropriately employed.
  • the gas composition and the inflow velocity are preferably the same as those in the actual machine, but the inflow velocity is As will be described later in detail as the machine and different conditions, it is possible to grasp the actual catalytic performance in consideration of the relationship between the inlet flow rate and reaction vo chi amount.
  • Adsorption to the catalyst is the rate-limiting reaction of the denitration reaction itself, so it is necessary to understand and consider the NH concentration on the inlet side and outlet side of the denitration catalyst in order to manage the performance of the denitration catalyst.
  • the NOx removal rate 7? Can be calculated based on NO or NH, but it can be calculated based on NH. Is more accurate
  • the denitration rate can be managed.
  • the evaluation molar ratio is a molar ratio set to evaluate the denitration catalyst, and is a force that can set an arbitrary molar ratio. Set to 8.
  • New Ha - denitration catalyst cam type the length is varied from 100mm at 100mm increments until 500 mm, the honeycomb internal flow rate 6MZs, SV value (for 100mm specimens) to 59600m 3 NZm 3 h, AV value 13.9 m 3 N / m 2 h, reaction gas temperature 360 ° C, and the molar ratio is set to 1.0 so that the NH and NO balances in each are equal.
  • Fig. 6 shows the results of a similar test using a used denitration catalyst.
  • a 600mm test piece was cut out from the used denitration catalyst (original length: 770mm) and subjected to the denitration test (first denitration test), and then the same denitration test was performed after cutting it into 300mm.
  • a 500 mm test piece was cut out from a new denitration catalyst and subjected to a denitration test (first denitration test), and then the same denitration test was carried out after cutting it into 300 mm.
  • the denitration rates of the 770 mm length and 800 mm length denitration catalysts were obtained.
  • the catalyst performance can be obtained by converting into the reaction NO amount of the inflow velocity of the actual machine using the following formula.
  • the present invention can be suitably used for grasping the performance of a denitration catalyst for various boiler facilities as well as a denitration catalyst for a flue gas denitration device such as a thermal power plant.

Abstract

　本発明は、脱硝触媒のガス流路内のガスの流れを考慮して実際の触媒性能を把握することができる脱硝触媒の試験方法を提供するものであり、排煙脱硝装置に用いられ且つ入口側から出口側へ亘って排ガスを送通するガス流路を有すると共に当該ガス流路の側壁で脱硝を行うハニカムタイプの脱硝触媒の試験方法であって、前記脱硝触媒の入口側から前記ガス流路内に送通された被処理ガスの流れが乱れた乱流域を全て含むと共に当該乱流が整流されて層流となった層流域の少なくとも一部を含む長さの試験片を用意して当該試験片について第１の脱硝試験を実施し、次いで、前記乱流域のみの長さを切り出して第２の脱硝試験を行い、これらの試験結果から前記乱流域の触媒性能を把握すると共に前記層流域の触媒性能を把握することにより、前記脱硝触媒の触媒性能を把握するものである。

Description

明 細 書
脱硝触媒の試験方法
技術分野
[0001] 本発明は、火力発電所などの排煙脱硝装置の脱硝触媒の性能を把握するために 行う脱硝触媒の試験方法に関する。
背景技術
[0002] 従来、石油、石炭、ガスなどを燃料とした火力発電所のボイラ及び各種大型ボイラ、 その他の廃棄物焼却装置などには排煙脱硝装置が設けられており、排煙脱硝装置 には、複数層の脱硝触媒が内蔵されている。
[0003] 脱硝触媒としては、ハ-カムタイプや板状タイプが使用されている力 使用を続けて いくと、触媒表面及び内部に触媒性能を劣化させる物質 (以下、劣化物質という）が 付着又は溶解することにより、触媒性能が低下して行くという問題がある。
[0004] また、従来、脱硝触媒の性能は、入口と出口の NO濃度及び未反応 NH濃度を測
3 定することにより管理し、全体の性能が低下した場合には、使用年数の古いものから 順次、新しいものや再生品と交換する作業が定期的に行われていた。
[0005] さらに、脱硝触媒は非常に高価であるため、各脱硝触媒毎に性能を評価してできる だけ耐用年数を向上させようという提案がされている (例えば、特許文献 1参照)。
[0006] また、上述したように触媒性能を NO濃度に基づいて算出した負担率力も判断した 場合、本当に性能の劣化した触媒層を把握できないということから、入口側及び出口 側の NH濃度を測定して、入口モル比 =入口 NH Z入口 NOを考慮し、実際により
3 3
近 ヽ性能を把握する方法が提案されて ヽる (特許文献 2参照)。
[0007] さらに、実機ではなぐ脱硝触媒力 試験片を切り出して上述したような評価方法を 試験装置で再現して性能を評価することも行われている。例えば、触媒の量と反応ガ ス量を基準とした SV値や触媒の表面積と反応ガス量を基準とした AV値などを挙げ ることがでさる。
[0008] し力しながら、上述した従来の性能評価では、ガス流路内でのガスの流れを全く考 慮しておらず、脱硝触媒の長さによっては全体の性能評価が十分に行われて 、な!/、 ことがわかった。
[0009] 特許文献 1 :特公平 7— 47108号公報 (第 2〜3頁、第 1図）
特許文献 2：特開 2004— 066228号公報 (特許請求の範囲等）
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0010] 本発明はこのような事情に鑑み、脱硝触媒のガス流路内のガスの流れを考慮して 実際の触媒性能を把握することができる脱硝触媒の試験方法を提供することを課題 とする。
課題を解決するための手段
[0011] 前記課題を解決する本発明の第 1の態様は、排煙脱硝装置に用いられ且つ入口 側から出口側へ亘つて排ガスを送通するガス流路を有すると共に当該ガス流路の側 壁で脱硝を行うハニカムタイプの脱硝触媒の試験方法であって、前記脱硝触媒の入 口側から前記ガス流路内に送通された被処理ガスの流れが乱れた乱流域を全て含 むと共に当該乱流が整流されて層流となった層流域の少なくとも一部を含む長さの 試験片を用意して当該試験片について第 1の脱硝試験を実施し、次いで、前記乱流 域のみの長さを切り出して第 2の脱硝試験を行 、、これらの試験結果から前記乱流 域の触媒性能を把握すると共に前記層流域の触媒性能を把握することにより、前記 脱硝触媒の触媒性能を把握することを特徴とする脱硝触媒の試験方法にある。
[0012] かかる第 1の態様では、脱硝触媒のガス流路内のガスの流れが領域によって異なる ことを考慮して性能を評価するので、実際に即した性能を把握することができる。
[0013] 本発明の第 2の態様は、第 1の態様において、前記乱流域の長さ Lb (mm)力 流 入速度を Uin (mZs)とし、任意のハ-カム径を Ly (mm)とし、ハ-カム径の定数 Lys を 6mmとした場合に下記式 (A)で特定される長さであることを特徴とする脱硝触媒の 試験方法にある。
[0014] [数 1]
L b = a ( L y / L y s · 2 2 e。■ ° 3 5 ( L y ' Ui n )) (A )
[0015] (aは、ハ-カム径が 6mmのハ-カム触媒で流入速度が 6mZsの場合には、 3〜6 の範囲力 選択される定数である。 )
[0016] かかる第 2の態様では、乱流域の長さを確実に把握して、より正確な触媒性能を把 握することができる。
[0017] 本発明の第 3の態様は、第 1又は 2の態様において、前記脱硝試験が、実際の装 置で処理するガスの組成を模したガスを実際の装置での流入流速で導入して触媒 性能を判断するものであること特徴とする脱硝触媒の試験方法にある。
[0018] かかる第 3の態様では、実機を模した試験条件により、正確な触媒性能を把握する ことができる。
[0019] 本発明の第 4の態様は、第 1又は 2の態様において、前記脱硝試験が、実際の装 置で処理するガスの組成を模したガスを実際の装置とは異なる流入流速で導入し、 流入流速と反応 NOとの関係を考慮して触媒性能を判断するものであること特徴と する脱硝触媒の試験方法にある。
[0020] かかる第 4の態様では、流入流速と反応 NOとの関係を考慮することにより、実機の 流入流速と異なる流速で試験しても、正確な触媒性能を把握することができる。
[0021] 本発明の第 5の態様は、第 1〜4の何れかの態様において、前記脱硝試験が、各 試験片の入口側及び出口側の NO濃度を測定すると共に各試験片の入口側及び 出口側の NH濃度を測定し、入口モル比 =入口 NH
3 3 Z入口 NOを考慮して脱硝率
7?を測定するものであること特徴とする脱硝触媒の試験方法にある。
[0022] かかる第 5の態様では、各脱硝触媒の出入口での NO濃度及び NH濃度を測定
3
して入口モル比を考慮して脱硝率 7?を測定するので、モル比が上がるほど向上する 脱硝率を絶対的で且つ確実に評価することができる。
[0023] 本発明の第 6の態様は、第 5の態様において、前記脱硝率 ηが、 ΝΗ濃度に基づ
3
いて測定されることを特徴とする脱硝触媒の試験方法にある。
[0024] かかる第 6の態様では、各脱硝触媒毎の脱硝率 7?を NO濃度に基づ!/、てではなく NH濃度に基づいて測定するので、さらに安定して触媒性能を把握することができる
3
[0025] 本発明の第 7の態様は、第 6の態様において、前記脱硝率 7? 1S 下記式に従って 測定されることを特徴とする脱硝触媒の試験方法にある。 [0026] [数 2]
= (入口 N H 3—_出口 NH 3) χ 1 0 0 評価モル比
(入口 NH 3—出口 NH 3十出口 N O x) 入口モル比
[0027] かかる第 7の態様では、各脱硝触媒毎の脱硝率を安定して且つ確実に把握するこ とがでさる。
発明の効果
[0028] 本発明によれば、脱硝触媒の入口側の乱流域とその後の層流域とを考慮して触媒 性能を評価するので、実際の触媒性能を正確に把握することができる。
図面の簡単な説明
[0029] [図 1]予備試験 1の結果を示す図である。
[図 2]予備試験 2の結果を示す図である。
[図 3]予備試験 3の結果を示す図である。
[図 4]予備試験 3の結果を示す図である。
[図 5]本発明の試験例の結果を示す図である。
[図 6]本発明の試験例の結果を示す図である。
[図 7]本発明の実施例 1の結果を示す図である。
[図 8]本発明の実施例 2の結果を示す図である。
[図 9]本発明の実施例 3の結果を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
[0030] 本発明は、従来力も使用されているハ-カムに代表されるダストスルータイプの脱 硝触媒に適用可能である。ここで、ハ-カムあるいはダストスルータイプ触媒とは、四 角形や六角形ある 、は三角形などの断面多角形状のガス流路を有し、ガス流路壁 面で触媒反応を生じさせるものであり、代表的には断面六角形で全体は円筒形状の もの、あるいは断面四角形の格子状に画成されたガス流路を有する全体が四角柱状 のものであるが、これらに限定されるものではない。
[0031] 従来力 使用されているハ-カムタイプの脱硝触媒としては、ガス流路が 7mmピッ チ (ノヽ二カム径は 6mm程度)で長さが約 700mm〜1000mmのものが主流であるが、 使用後の長手方向に亘つた各部位の劣化状態を調べた結果、入口側ほど劣化して おり、出口側ほど劣化が少ないことは当然として、所定の長さ以降、すなわち、入口 力も 300mm以降の部位では劣化状態がほとんど同じであり、特に出口側 300mm の範囲では脱硝反応に対する寄与が入口側に比べ低いということを知見し、本発明 を完成させた。すなわち、脱硝触媒に導入される排ガスは乱流状態で各ガス流路に 入り、側壁と接触して脱硝反応が進行するが、排ガスは徐々に整流され、整流された 層流状態では側壁との接触が最低限となって有効に脱硝反応に寄与できないので、 乱流域と層流域との反応状態を考慮しな 、と、正確な触媒性能が把握できな 、と 、う ことを知見し、本発明を完成させた。
[0032] さらに詳言すると、脱硝触媒の上流側の排ガスの流路の広い空間から脱硝触媒内 の各ガス流路に入ると、空間率は、例えば、 1から 0. 6〜0. 7に減少し、排ガスはか なりの乱れをもってほ L流域)ガス流路の壁面 (触媒表面）と接触して通過して 、くが、 ガス流路を通過していくうちに徐々に整流化されてしまい拡散による物質の移動だけ になると予想され、整流化された後の層流域に壁面に衝突する NOあるいは NHが
3 極端に減少すると推測されるので、ガスが乱れをもって乱流となっている乱流持続距 離を考慮して触媒性能を評価する必要がある。
[0033] (予備試験 1)
実際の排煙脱硝装置で 50, 000時間使用した脱硝触媒の長手方向の各部位 (入 口から 20mmの部位から 850mmの部位）の触媒をサンプリングし、各触媒について 、 TiO及び表面に付着した劣化物質である CaO、 SOの表面濃度を測定した。
2 3
[0034] また、触媒は、各触媒層の各部位から、 50mm X 50mm X 100mm (長さ）に切り出 し、性能試験装置にセットし、 100mmの部位、 450mmの部位、 800mmの部位のも のについて、ガス条件をモル比（入口モル比 =入口 NH
3 Z入口 NO )で 0. 82、 AV 値 (触媒単位表面積あたりの処理量)を 6. 5として脱硝率 7?を上述した式に示すよう に NH濃度に基づいて測定した。
3
[0035] これらの結果を図 1に示す。なお、比較対照品として、新品のものについても同様 に脱硝率 7?を測定した。
[0036] この結果、劣化状態が激 、のは入口から 300mm程度までで、特に 450mm以降 は新品に近い脱硝率を示すことがわ力つた。 [0037] (予備試験 2)
実際の排煙脱硝装置で使用した脱硝触媒力 ガスの流れ方向に対して入口側か ら 600mm切り出した脱硝触媒を性能試験装置に設置し、モル比 (入口モル比 =入 口 NH /人口 NO )を 0. 6、 0. 8、 1. 0、 1. 2とし、温度を 360°Cとし、流体の流人
3 X
流速を 6mZsとして 100mm刻みにそれぞれの脱硝率 r?を測定した。その結果を表 1及び図 2に示す。
[0038] この結果、脱硝触媒の長さに比例して脱硝率が増加する傾向が認められるが、ある 程度を経過した以降は脱硝率の増加が落ち着く傾向にあると認められる。この原因 は、排ガスが徐々に整流化されることに関係すると推測できる。
[0039] [表 1]
Figure imgf000008_0001
[0040] (予備試験 3)
全体の大きさが 600mm X 6mm X 6mm、ハ-カム径が 6mm (7mmピッチ）である ハ-カム触媒を用いて、温度条件を 350°Cとし、流体の流入速度 Uinを 4、 6、及び 1
Om/sとし、シミュレーション (数値解析手法）を行った。
[0041] その結果、ハ-カム触媒にぉ 、て、乱流力 層流へ遷移する際の乱流エネルギー 力 くなるまでの距離 (以下、乱流持続距離 Ltsという）との間に、図 3に示すような結 果が得られた。すなわち、流入流速 Uinを 4、 6、及び lOmZsとした場合の乱流持続 距離 Ltsは、それぞれ 50、 80、 180mmと求められた。
[0042] また、通常、計算上における流体の状態は、流入速度 Uinとハ-カム径 Lyを用い たパラメータであるレイノルズ数 Re (Re = Uin' Ly/ v v = 5. 67 X 10"5m2/S ; 定数）によって決定される。
[0043] したがって、ノ、二カム径 6mmのハ-カム触媒では、流入速度 Uins (m/s)とハ-カ ム径 Lys (mm)の積によって、乱流持続距離 Lts (mm)が決定することから、図 3に示 すような流入速度 Uins (Uin)及びノヽ-カム径 Lys (Ly)の積と乱流持続距離 Ltsとの 関係が求められる。この結果、最小自乗法から求めた概略式から、ハ-カム径 Lysが 6mmの場合の乱流持続距離 Ltsが下記式（1)で特定されると推測できる。
[0044] [数 3]
L t s = 2 2 e。■ 。35 (L y , -U i n s ) ）
[0045] ここで、ハ-カム径 Lys = 6mmを定数とし、ハ-カム径 Ly (mm)を任意とした場合 、流入速度を Uinとしたときの乱流持続距離 Ltは下記式（2)で特定することができ、 これが一般式となる。
[0046] [数 4]
L t =L y/L y s - 2 2 e。. 。 35 (L y ' Ui n) (2)
[0047] ここで、このシミュレーション結果と実際の装置で使用する触媒のガス流路内で排ガ スが整流化される程度の所定長さ (最適長さ）とを対比するために、乱流持続距離 Lt と実際の装置で使用する触媒の乱流持続距離、すなわち、排ガスの整流化の要因 である汚れ範囲の寸法 (汚れ距離)との間の関係を求めたところ、図 4に示すような結 果が得られた。すなわち、実際の装置では、流入速度の不均一や流体乱れの発達 などの要因から、シミュレーションから求められる乱流持続距離 Ltに対して乱流が長 く持続していると推測される。
[0048] したがって、実際の装置で整流化されるまでの所定長さ、すなわち、乱流域の長さ は、汚れ範囲に余裕分のプラス exを考慮して特定する必要があり、式（2)に定数 aを 乗算することが必要となり、実際の触媒の乱流域の長さ Lbは下記式 (3)で特定され ると推定される。なお、定数 aは、ハ-カム径が 6mm (7mmピッチ）のハ-カム触媒で 流入速度が 6mZsの場合には、 3〜6の範囲から選択される定数である。
[0049] [数 5]
L b = a · L t (3)
[0050] ここで、上述した試験例 1では、ハ-カム径 6mm (7mmピッチ）のハ-カム触媒を 6 mZsで使用しているので、 Lt=80mmとなり、 a=3. 8とすると、実際の劣化状態が 激しい範囲である約 300mmに一致し、 a = 5. 6とすると実際に新品同様となるまで の長さ 450mmとなる。
[0051] また、同様のハ-カム触媒において、 a = 3〜6の場合には、乱流域の長さ Lbは、 約 240〜480mmの範囲にあり、実際の脱硝触媒で劣化が激しぐガス流路内で排 ガスの乱流域と予想される長さである約 300mn！〜 450mmとほぼ一致する。したが つて、乱流域の長さ Lbは、 a= 3〜6に対応する 240〜480mmの範囲とすればよい
[0052] (予備試験まとめ）
以上の結果より、ハニカムタイプの脱硝触媒の乱流域は、下記式で表すことができ る。
[0053] [数 6]
L b - a ( L y / L y s · 2 2 e。■ ° 3 5 (L一 n )) (A)
[0054] (aは、ハ-カム径が 6mmのハ-カム触媒で流入速度が 6mZsの場合には、 3〜6 の範囲力 選択される定数である。 )
[0055] そして、本発明方法は、乱流域の長さより長い、すなわち、乱流域とその下流側の 層流域の少なくとも一部とを含む長さの試験片を用いて第 1の脱硝試験を行いほ L流 域及び層流域の性能評価）、次いで、乱流域のみを切り出して第 2の脱硝試験を行 V、ほ L流域の性能評価)、これらの結果から実際の脱硝触媒の触媒性能を把握すれ ばよい。具体的には、第 2の脱硝試験力も乱流域の性能を把握でき、また、第 1の脱 硝試験結果から、層流域の一部の長さの触媒性能を把握でき、これを実際の長さま で外揷すれば層流域の触媒性能を把握することができる。なお、乱流域のみの試験 片は第 1の脱硝試験を行った試験片から切り出すのが好ましいが、新たに切り出した ものでもよい。また、第 1の脱硝試験は、層流域の一部を含む長さで行えばよいが、 全てを含む長さで行ってもよぐこの場合には外挿する必要はない。
[0056] (脱硝試験）
本発明方法を実施する際の脱硝試験は特に限定されず、従来から知られている方 法を適宜採用するができる。
ここで、ガスの組成や流入流速は実機と同一にするのが好ましいが、流入流速を実 機と異なる条件としても具体的には後述するように、流入流速と反応 ΝΟχ量との関係 を考慮すれば実機の触媒性能を把握することができる。
[0057] 触媒性能を測定する方法としては、例えば、入口側及び出口側の ΝΟχ濃度を測定 し、下記式に基づいて脱硝率 r?及び負担率を求めることができる。なお、この手法は 、特公平 7— 47108号公報に開示された方法に基づくものである。
[0058] [数 7]
(入口 Ν Ο χ 出口 Ν Ο χ) ] ΛΛ
η = ― X 100
人口 Ν Ο χ
[0059] また、触媒性能を測定する他の方法は、入口側及び出口側の NO濃度及び NH
3 濃度を測定し、場合によっては入口側 o濃度をさらに測定し、これらの測定結果から
2
脱硝率 7?及び脱硝負担率を算出するものである。脱硝率 ηの算出方法は、脱硝触 媒の入口モル比 =入口 NH
3 Ζ入口 NOを考慮して算出する。このように入口モル比 を考慮するのは、 NHは脱硝触媒直前でガス量に比例して注入され、また、 NHが
3 3 触媒へ吸着することが脱硝反応自体の律速反応であるから、脱硝触媒の入口側及 び出口側のそれぞれの NH濃度を把握して考慮することが脱硝触媒の性能を管理
3
する上で最も重要となるからである。
[0060] 入口モル比を考慮して算出するのであれば、脱硝率 7?は、 NOを基準にして求め ても、 NHを基準にして求めてもよいが、 NHを基準にして求めた方がより精度よく
3 3
脱硝率を管理することができる。
[0061] ここで、脱硝率 r?を求める手順の例を示す。下記式は NO濃度に基づいた脱硝率
Vを求める式である。
[0062] [数 8]
—(入口 N O 出口 N O J 評価モル比
人口 N O x 入口モル比
[0063] ここで、評価モル比とは、脱硝触媒を評価するために設定するモル比であり、任意 のモル比を設定することができる力 例えば、発電所の運用モル比程度、例えば、 0 . 8に設定すればよい。
[0064] 力かる式力 求められる脱硝率 7?は NO濃度に基づいて算出されたものである力 入口モル比を考慮してあるので、実際に即した脱硝率に基づ 、た触媒評価が可能と なる。なお、一般的には、脱硝率 r?は、 NH /NOが高いほど上昇するので、このよ
3
うなモル比を考慮して脱硝率 ηを評価しなければ実際に即した評価はできない。
[0065] また、下記式は ΝΗ濃度に基づ!/、た脱硝率 7?を求める式である。
3
[0066] [数 9]
(入口 Ν Η —出口 1 0 0 評価モル比
(入口 NH 3 出口 NH 3十出口 N O x) 人口モル比
[0067] 力かる式から求められる脱硝率 7?は NH濃度に基づいて求められるもので、 NO
3
に基づいた脱硝率より安定した数値が得られるという利点があり、触媒評価をより安 定して行うことができるという利点がある。
[0068] (試験例）
新品のハ-カムタイプの脱硝触媒で、長さを 100mmから 100mm刻みで 500mm まで変化させて、ハニカム内部の流速を 6mZs、 SV値（100mmの試験片の場合） を 59600m3NZm3h、 AV値を 139. 7m3N/m2h,反応ガス温度 360°Cとし、モル 比を 1. 0に定めることでそれぞれにおける NHと NOバランスを等しくして、それぞ
3
れの脱硝率を測定した。この結果を図 5に示す。
この結果より、 300mn！〜 400mmの間の乱流持続距離を過ぎた辺りから脱硝性能が 低下することがわ力つた。
[0069] また、使用済みの脱硝触媒を用いて同様な試験を行った結果を図 6に示す。
[0070] この結果より、使用済みの脱硝触媒についてもほぼ同様な結果が得られることがわ かった。
[0071] (実施例 1)
使用済みの脱硝触媒（元の長さ 770mm)から、 600mmの試験片を切り出して脱 硝試験を行い（第 1の脱硝試験）、次いで、これを 300mmに切って同様な脱硝試験 を行った。
[0072] この結果を表 2及び図 7に示す。この結果より、図 7に示すように、 300mmの位置 及び 600mmの位置での反応 NO濃度と NH濃度とを外挿して 770mmの位置での
3
それぞれの濃度を求め、これから脱硝率を求めることにより、 770mmの長さの脱硝 触媒の脱硝率を求めた。
[0073] [表 2]
Figure imgf000013_0001
[0074] (実施例 2)
新品の脱硝触媒から、 500mmの試験片を切り出して脱硝試験を行い (第 1の脱硝 試験）、次いで、これを 300mmに切って同様な脱硝試験を行った。
この結果を表 3及び図 8に示す。この結果より、図 8に示すように、 300mmの位置及 び 500mmの位置での反応 NO濃度と NH濃度とを外挿して 770mm及び 800mm
3
の位置でのそれぞれの濃度を求め、これ力 脱硝率を求めることにより、 770mmの 長さ及び 800mmの長さの脱硝触媒の脱硝率を求めた。
[0075] 検証のため、 770mm及び 800mmの長さで脱硝率を実測した結果を表 3に実測 値として記載した。
[0076] この結果、本発明方法による外挿値と実測値とはほぼ同等であることが確認された [0077] [表 3]
Figure imgf000013_0002
[0078] (実施例 3)
300mm及び 500mmの試験片を用い、モル比（入口モル比 =入口 NH /入口 N
3
O；)を 0. 6、 0. 8、 1. 0、 1. 2とし、温度を 360°Cとして、流体の流人流速を 6m/s及 び 9mZsに変化させて、それぞれの反応 ΝΟχ量を測定した。
[0079] この結果を表 4及び図 9に示す。この結果より、流入流速 vl及び ν2のときの反応 Ν O量である反応 NO 及び反応 NO との間には以下の関係があることがわか
(v2)
つた。したがって、実機と異なる流入流速を用いて測定した場合には、下記式を用い て実機の流入流速の反応 NO量に換算して触媒性能を求めることができる。
[0080] [数 10]
触媒 100mm当たりの反応 ΝΟχ (ν 1) χν 1°· 5=触媒 100mm当たりの反応 Ν()χ (ν2) χν 2。· 5
[0081] [表 4]
Figure imgf000014_0001
産業上の利用可能性
本発明は、火力発電所などの排煙脱硝装置の脱硝触媒の他、各種ボイラ設備など の脱硝触媒の性能を把握するために好適に用いることができる。

Claims

請求の範囲
[1] 排煙脱硝装置に用いられ且つ入口側から出口側へ亘つて排ガスを送通するガス流 路を有すると共に当該ガス流路の側壁で脱硝を行うハニカムタイプの脱硝触媒の試 験方法であって、
前記脱硝触媒の入口側力 前記ガス流路内に送通された被処理ガスの流れが乱れ た乱流域を全て含むと共に当該乱流が整流されて層流となった層流域の少なくとも 一部を含む長さの試験片を用意して当該試験片について第 1の脱硝試験を実施し、 次いで、前記乱流域のみの長さを切り出して第 2の脱硝試験を行い、これらの試験結 果から前記乱流域の触媒性能を把握すると共に前記層流域の触媒性能を把握する ことにより、前記脱硝触媒の触媒性能を把握することを特徴とする脱硝触媒の試験方 法。
[2] 請求項 1にお 、て、前記乱流域の長さ Lb (mm) 1S 流入速度を Uin (m/s)とし、任 意のハ-カム径を Ly (mm)とし、ハ-カム径の定数 Lysを 6mmとした場合に下記式（ A)で特定される長さであることを特徴とする脱硝触媒の試験方法。
[数 1]
L b = a ( L y / L y s · 2 2 e。■ ° 3 5 (し y · Ui n〕） (A)
(aは、ハ-カム径が 6mmのハ-カム触媒で流入速度が 6mZsの場合には、 3〜6 の範囲力 選択される定数である。 )
[3] 請求項 1又は 2にお 、て、前記脱硝試験が、実際の装置で処理するガスの組成を模 したガスを実際の装置での流入流速で導入して触媒性能を判断するものであること 特徴とする脱硝触媒の試験方法。
[4] 請求項 1又は 2にお 、て、前記脱硝試験が、実際の装置で処理するガスの組成を模 したガスを実際の装置とは異なる流入流速で導入し、流入流速と反応 NOとの関係 を考慮して触媒性能を判断するものであること特徴とする脱硝触媒の試験方法。
[5] 請求項 1〜4の何れかにお 、て、前記脱硝試験が、各試験片の入口側及び出口側 の NO濃度を測定すると共に各試験片の入口側及び出口側の NH濃度を測定し、
3
入口モル比 =入口 NH Z入口 NOを考慮して脱硝率 r?を測定するものであること特
3
徴とする脱硝触媒の試験方法。
[6] 請求項 5において、前記脱硝率 η力 ΝΗ濃度に基づいて測定されることを特徴と
3
する脱硝触媒の試験方法。
[7] 請求項 6において、前記脱硝率 7?力 下記式に従って測定されることを特徴とする脱 硝触媒の試験方法。
[数 2]
(入口 ΝΗ —出口 NH 1 0 Q 評価モル比
(入口 NH3 出口 NH3十出口 NO..) 人口モル比
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