特許 6513341 脱硝設備及び触媒の交換方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6513341

(24)【登録日】2019年4月19日

(45)【発行日】2019年5月15日

(54)【発明の名称】脱硝設備及び触媒の交換方法

(51)【国際特許分類】

   F23J 15/00 20060101AFI20190425BHJP

   B01D 53/86 20060101ALI20190425BHJP

   B01D 53/90 20060101ALI20190425BHJP

【ＦＩ】

   F23J15/00 A

   B01D53/86 222

   B01D53/90

【請求項の数】6

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2014-107470(P2014-107470)

(22)【出願日】2014年5月23日

(65)【公開番号】特開2015-222163(P2015-222163A)

(43)【公開日】2015年12月10日

【審査請求日】2017年5月17日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】514030104

【氏名又は名称】三菱日立パワーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】増田 具承

(72)【発明者】

【氏名】小笠原 徹

(72)【発明者】

【氏名】清澤 正志

(72)【発明者】

【氏名】石崎 昌典

【審査官】 大谷 光司

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５４−０９９７７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６１−１１１５２６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０５−３０９２３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１２６１４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０６３３５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−１２７０２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０８８５５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２４７２２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１２９４１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２３Ｊ１５／００

Ｂ０１Ｄ５３／７３，５３／８６−５３／９０，５３／９４−５３／９６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

排ガスが流動する排ガス通路と、
前記排ガス通路に設置された整流兼脱硝触媒層と、
前記排ガス通路の前記整流兼脱硝触媒層よりも排ガスの流れ方向下流側に配置された少なくとも１層の脱硝触媒層と、を有し、
前記整流兼脱硝触媒層は、前記排ガスの流れ方向における長さが、前記脱硝触媒層よりも短く、触媒機能を有する複数の板が排ガスの方向に沿って配置されており、
前記複数の板は、隣接する板との間隔を保持するために、一部に凸部が形成され、凸部が隣接する板と接触している板状触媒であり、
前記脱硝触媒層は、ハニカム触媒であることを特徴とする脱硝設備。

【請求項2】

前記整流兼脱硝触媒層は、触媒開口部の水力直径が前記脱硝触媒層の触媒開口部の水力直径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の脱硝設備。

【請求項3】

前記整流兼脱硝触媒層は、触媒開口部の水力直径が８ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の脱硝設備。

【請求項4】

前記排ガス通路は、前記排ガスが鉛直方向上側から下側に向かって流れるように配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の脱硝設備。

【請求項5】

整流層と、排ガスの流れ方向において、前記整流層よりも下流側に配置された脱硝触媒層と、を有する脱硝設備の触媒の交換方法であって、
前記整流層が触媒機能を備えているかを判定するステップと、
前記整流層が触媒機能を備えていない場合、前記整流層を脱硝触媒の機能を備える整流兼脱硝触媒層に交換するステップと、を有し、
前記整流兼脱硝触媒層は、触媒機能を有する複数の板が排ガスの方向に沿って配置されており、
前記複数の板は、隣接する板との間隔を保持するために、一部に凸部が形成され、凸部が隣接する板と接触している板状触媒であり、
前記脱硝触媒層は、ハニカム触媒であることを特徴とする触媒の交換方法。

【請求項6】

前記整流兼脱硝触媒層に交換するステップは、触媒開口部の水力直径が８ｍｍ以上である整流兼脱硝触媒層に交換することを特徴とする請求項５に記載の触媒の交換方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、排ガスに含まれる窒素酸化物を除去する脱硝設備及び脱硝設備の触媒を交換する触媒の交換方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

燃料として石炭を燃焼させる燃焼器としては、燃料を粉砕して微粉炭として燃焼させるボイラがある。従来の微粉炭焚きボイラは、石炭が粉砕された微粉炭（燃料）と搬送用空気（１次空気）との混合気が供給されると共に、高温の２次空気が供給され、この混合気と２次空気を火炉内に吹き込むことで火炎を形成し、燃焼ガスを生成可能となっている。そして、この火炉は、上部に煙道が連結され、この煙道に排ガスの熱を回収するための過熱器、再熱器、節炭器などが設けられており、燃焼により発生した排気ガスにより水を加熱して蒸気を生成することができる。また、この煙道は、排ガス通路が連結され、この排ガス通路に脱硝設備、電気集塵機、脱硫装置などが設けられ、下流端部に煙突が設けられている。

【0003】

脱硝設備は、窒素酸化物の還元反応を促進させる脱硝触媒が積層して配置されている（特許文献１参照）。脱硝触媒としては、空気が通る方向に直交する方向に板が積層された板状触媒や、ハニカム状に穴が開口されたハニカム型触媒がある。また、脱硝設備に用いる脱硝触媒としては、触媒ガスが流入する側の端面にコーティング層を設けるものがある（特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−１２６１４６号公報

【特許文献2】特開２０００−２３７６００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、燃料として石炭を燃焼させる場合、排ガスに燃焼灰、未燃成分、さらには燃焼灰や未燃成分が固まったポップコーンアッシュ（塊状灰）が混入する。ポップコーンアッシュが排ガスに含まれた状態で脱硝設備に到達すると、脱硝設備の脱硝触媒の上に堆積することがある。脱硝触媒の上にポップコーンアッシュが堆積するとその部分に流れる排ガスが減少またはなくなるため、窒素酸化物の除去性能が低下し、交換等のメンテナンスが必要になる。

【0006】

また、排ガスに灰などの各種固形物が含まれていると脱硝触媒を摩耗させることがある。これに対して、特許文献２のように、流入側の一部を保護することで、耐摩耗性を向上させることができるが、脱硝性能が低下してしまう。

【0007】

本発明は、上述した課題を解決するものであり、より長い期間、効率よく窒素酸化物を除去できる脱硝設備及び触媒交換方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために本発明は、脱硝設備であって、排ガスを流動可能な排ガス通路と、前記排ガス通路に設置された整流兼脱硝触媒層と、前記排ガス通路の前記整流兼脱硝触媒層よりも排ガスの流れ方向下流側に配置された少なくとも１層の脱硝触媒層と、を有し、前記整流兼脱硝触媒層は、前記排ガスの流れ方向における長さが、前記脱硝触媒層よりも短いことを特徴とする。

【0009】

前記整流兼脱硝触媒層は、触媒開口部の水力直径が前記脱硝触媒層の触媒開口部の水力直径よりも大きいことが好ましい。

【0010】

また、前記整流兼脱硝触媒層は、触媒開口部の水力直径が８ｍｍ以上であることが好ましい。

【0011】

また、前記整流兼脱硝触媒層は、板状触媒であり、前記脱硝触媒層は、ハニカム触媒であることが好ましい。

【0012】

上記目的を達成するために本発明は、脱硝設備であって、排ガスを流動可能な排ガス通路と、前記排ガス通路に設置された整流層と、前記排ガス通路の前記整流層よりも排ガスの流れ方向下流側に配置された少なくとも２層の脱硝触媒層と、を有し、前記少なくとも２層の脱硝触媒層は、前記排ガスの流れ方向の最も上流側の脱硝触媒層が板状触媒であり、前記排ガスの流れ方向の最も下流側の脱硝触媒層がハニカム触媒であり、全ての前記板状触媒の脱硝触媒層は、前記ハニカム触媒の脱硝触媒層よりも前記排ガスの流れ方向の上流側に配置されていることを特徴とする。

【0013】

上記目的を達成するために本発明は、排ガスが流動する排ガス通路と、前記排ガス通路に設置された整流層と、前記排ガス通路の前記整流層よりも排ガスの流れ方向下流側に配置された少なくとも１層の脱硝触媒層と、を有し、前記脱硝触媒層を流動する排ガスの平均流速に対して相対的に流速の遅い領域に板状触媒が配置され、前記平均流速に対して相対的に流速の速い領域にハニカム触媒が配置されていることを特徴とする。

【0014】

上記目的を達成するために本発明は、脱硝設備であって、排ガスを流動可能な排ガス通路と、前記排ガス通路に設置された整流層と、前記排ガス通路の前記整流層よりも排ガスの流れ方向下流側に配置された少なくとも１層の脱硝触媒層と、を有し、前記脱硝触媒層は、板状触媒とハニカム触媒が積層され、前記板状触媒は、前記ハニカム触媒の前記排ガスの流れ方向の上流側に配置され、前記板状触媒側の端面が前記ハニカム触媒と近接していることを特徴とする。

【0015】

また、前記排ガス通路は、前記排ガスが鉛直方向上側から下側に向かって流れることが触媒摩耗及び異物による圧力損失の増加の抑制の観点で好ましい。

【0016】

上記目的を達成するために本発明は、整流層と、排ガスの流れ方向において、前記整流層よりも下流側に配置された脱硝触媒層と、を有する脱硝設備の触媒の交換方法であって、前記整流層が触媒機能を備えているかを判定するステップと、前記整流層が触媒機能を備えていない場合、前記整流層を脱硝触媒の機能を備える整流兼脱硝触媒層に交換するステップと、を有することを特徴とする。

【0017】

また、前記整流兼脱硝触媒層は、触媒開口部の水力直径が８ｍｍ以上であることが好ましい。

【0018】

また、前記整流兼脱硝触媒層は、板状触媒であることが好ましい。

【0019】

上記目的を達成するために本発明は、整流層と、排ガスの流れ方向において、前記整流層よりも下流側に配置された少なくとも２層の脱硝触媒層と、を有する脱硝設備の触媒の交換方法であって、交換する脱硝触媒層を特定するステップと、前記交換する脱硝触媒層が、前記排ガスの流れ方向の上流側にハニカム触媒がない場合、板状触媒に交換するステップと、を有することを特徴とする。

【0020】

上記目的を達成するために本発明は、整流層と、排ガスの流れ方向において、前記整流層よりも下流側に配置された少なくとも１層の脱硝触媒層と、を有する脱硝設備の触媒の交換方法であって、交換する脱硝触媒層を特定するステップと、前記交換する脱硝触媒層を、相対的に流速が遅い領域に板状触媒が配置され、相対的に流速が速い領域にハニカム触媒が配置されている脱硝触媒層に交換するステップと、を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0021】

本発明の脱硝設備及び触媒交換方法によれば、より長い期間、効率よく窒素酸化物を除去できる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】図１は、第１実施形態の脱硝設備が適用された微粉炭焚きボイラを表す概略構成図である。

【図2】図２は、第１実施形態の脱硝設備を示す概略構成図である。

【図3】図３は、整流兼脱硝触媒層の上面図である。

【図4】図４は、整流兼脱硝触媒層の板状触媒を拡大して示す拡大上面図である。

【図5】図５は、脱硝触媒層のハニカム触媒を拡大して示す拡大上面図である。

【図6】図６は、運転時間と脱硝性能の変換の一例を示すグラフである。

【図7】図７は、触媒長さと移動係数との関係を示すグラフである。

【図8】図８は、脱硝設備の触媒の交換方法の一例を示すフローチャートである。

【図9】図９は、第２実施形態の脱硝設備を示す概略構成図である。

【図10】図１０は、脱硝設備の触媒の交換方法の一例を示すフローチャートである。

【図11】図１１は、第３実施形態の脱硝設備を示す概略構成図である。

【図12】図１２は、脱硝触媒層の上面図である。

【図13】図１３は、脱硝触媒と圧力損失との関係を示すグラフである。

【図14】図１４は、脱硝設備の触媒の交換方法の一例を示すフローチャートである。

【図15】図１５は、第４実施形態の脱硝触媒の他の例を示す上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

【0024】

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の脱硝設備が適用された微粉炭焚きボイラを表す概略構成図である。第１実施形態の脱硝設備が適用された微粉炭焚きボイラは、石炭を粉砕した微粉炭を固体燃料として用い、この微粉炭を燃焼バーナにより燃焼させ、この燃焼により発生した熱を回収することが可能なボイラである。なお、ここで、微粉炭焚きボイラを適用して説明したが、本発明は、この形式のボイラに限定されるものではない。脱硝設備は、石炭を含んだ燃料を燃焼させることで生成される排ガスから窒素酸化物を除去する設備として用いることができる。したがって燃料を燃焼させる燃焼器は、ボイラに限定されない。また、燃料も粉砕した石炭だけを燃焼させることに限定されない。脱硝設備は、燃料として、石炭と液体燃料、気体燃料とを混合して燃焼させる混焼型の燃焼器から排出される排ガスの処理設備としても用いることができる。

【0025】

この第１実施形態の微粉炭焚きボイラ１０は、図１に示すようにコンベンショナルボイラであって、火炉１１と燃焼装置１２とを有している。火炉１１は、四角筒の中空形状をなして鉛直方向に沿って設置され、この火炉１１を構成する火炉壁の下部に燃焼装置１２が設けられている。

【0026】

燃焼装置１２は、火炉壁に装着された複数の燃焼バーナ２１を有している。本実施形態にて、この燃焼バーナ２１は、周方向に沿って均等間隔で配設されたものが１セットとして、鉛直方向に沿って５セット、つまり、５段配置されている。

【0027】

そして、各燃焼バーナ２１は、微粉炭供給装置３０に連結されている。微粉炭供給装置３０は、微粉炭供給管や微粉炭機（ミル）を有し、微粉炭機から微粉炭供給管を介して燃料バーナ２１に微粉炭を供給する。微粉炭供給装置３０は、搬送空気（１次空気）により分級し、分級した微粉炭と搬送空気を燃焼バーナ２１に供給する。

【0028】

また、火炉１１は、各燃焼バーナ２１の装着位置に風箱３６が設けられており、この風箱３６に空気ダクト３７の一端部が連結されており、この空気ダクト３７は、他端部に送風機３８が装着されている。従って、送風機３８により送られた燃焼用空気（２次空気、３次空気）を、空気ダクト３７から風箱３６に供給し、この風箱３６から各燃焼バーナ２１に供給することができる。

【0029】

そのため、燃焼装置１２にて、各燃焼バーナ２１は、微粉炭と１次空気とを混合した微粉燃料混合気（燃料ガス）を火炉１１内に吹き込み可能であると共に、２次空気を火炉１１内に吹き込み可能となっており、図示しない点火トーチにより微粉燃料混合気に点火することで、火炎を形成することができる。なお、一般的に、ボイラの起動時には、各燃焼バーナ２１は、油燃料を火炉１１内に噴射して火炎を形成している。

【0030】

火炉１１は、上部に煙道４０が連結されており、この煙道４０に、対流伝熱部（熱回収部）として排ガスの熱を回収するための過熱器（スーパーヒータ）４１，４２、再熱器（リヒータ）４３，４４、節炭器（エコノマイザ）４５，４６，４７が設けられており、火炉１１での燃焼で発生した排ガスと対流伝熱部（熱回収部）を流れる水又は蒸気との間で熱交換が行われる。

【0031】

煙道４０は、その下流側に熱交換を行った排ガスが排出される排ガス管（排ガス通路）４８が連結されている。この排ガス管４８は、空気ダクト３７との間にエアヒータ４９が設けられ、空気ダクト３７を流れる空気と、排ガス管４８を流れる排ガスとの間で熱交換を行い、燃焼バーナ２１に供給する燃焼用空気を昇温することができる。

【0032】

また、排ガス管４８では、エアヒータ４９より上流側の位置に脱硝設備５０が設けられ、エアヒータ４９より下流側の位置に煤塵処理装置（電気集塵機、脱硫装置）５１、誘引送風機５２が設けられ、下流端部に煙突５３が設けられている。脱硝設備５０及び煤塵処理装置５１が有害物質除去部として機能する。脱硝設備５０については後述する。

【0033】

煙道４０の節炭器４５，４６，４７を通過した排ガスＧは、排ガス管４８にて、脱硝設備５０でＮＯｘなどの有害物質が除去され、煤塵処理装置５１で粒子状物質が除去されると共に硫黄分が除去された後、煙突５３から大気中に排出される。

【0034】

このように構成された微粉炭焚きボイラ１０にて、火炉１１より下流側（煙道４０）が第１実施形態の排気ダクトとして機能する。そして、この煙道４０は、第１水平煙道部４０ａ、第１垂直煙道部４０ｂ、第２水平煙道部４０ｃ、第２垂直煙道部４０ｄ、第３水平煙道部４０ｅ、第３垂直煙道部４０ｆ、第４水平煙道部４０ｇが連続して設けられて構成されている。第３水平煙道部４０ｅは、鉛直方向の流れ方向が異なる第２垂直煙道部４０ｄと第３垂直煙道部４０ｆとを繋げる折り返し部分となる。また、第２垂直煙道部４０ｄは、鉛直方向上側に向けて排ガスＧが流れる。第３垂直煙道部４０ｆは、鉛直方向下側に排ガスＧが流れる。

【0035】

そして、煙道４０は、第１水平煙道部４０ａ及び第１垂直煙道部４０ｂに、過熱器４１，４２、再熱器４３，４４、節炭器４５，４６，４７が配置されている。また、煙道４０は、下向きの速度成分を有する排ガスＧが流れる第１垂直煙道部４０ｂの下端部にホッパ６１が設置され、上向きの速度成分を有する排ガスＧが流れる第２垂直煙道部４０ｄの下端部にホッパ６２が設置されている。ホッパ６１、６２は、第１垂直煙道部４０ｂ、第２垂直煙道部４０ｄ等から落下する排ガスＧ中のＰＡ（固体粒子）を回収して貯留する。さらに、煙道４０は、排ガスＧが下向きに流れる第３垂直煙道部４０ｆに脱硝設備５０の一部が設置されている。煙道４０は、第２垂直煙道部４０ｄに脱硝設備５０の一部が配置されている。

【0036】

次に、図１に加え、図２から図５を用いて、脱硝設備５０について説明する。図２は、第１実施形態の脱硝設備を示す概略構成図である。図３は、整流兼脱硝触媒層の上面図である。図４は、整流兼脱硝触媒層の板状触媒を拡大して示す拡大上面図である。図５は、脱硝触媒層のハニカム触媒を拡大して示す拡大上面図である。

【0037】

脱硝設備５０は、アンモニア、尿素水等の窒素酸化物を還元する作用を有する還元剤を煙道４０内に供給し、還元剤が供給された排ガスＧを窒素酸化物と還元剤との反応を促進させる選択還元型触媒を通過させることで、排ガスＧ中の窒素酸化物を除去、低減する。脱硝設備５０は、図１及び図２に示すように還元剤供給装置７０と、整流兼脱硝触媒層８０と、第１脱硝触媒層８２と、第２脱硝触媒層８４と、第３脱硝触媒層８６と、圧力計１４０、１４６と、窒素酸化物濃度計１４８と、制御装置１５０と、アンモニア濃度計１４９と、報知部１５２と、を有する。

【0038】

還元剤供給装置７０は、煙道４０内に還元剤を供給する装置である。還元剤としては、アンモニア水、気体のアンモニア、尿素水等を用いることができる。還元剤供給装置７０は、還元剤を煙道４０の内部に供給する供給口が煙道４０の第２垂直煙道部４０ｄに配置され、供給口から還元剤を排出（噴出）することで、第２垂直煙道部４０ｄ内に還元剤を供給する。還元剤供給装置７０から供給された還元剤は、排ガスＧとともに移動しつつ、排ガスＧが流れる経路内で拡散する。

【0039】

整流兼脱硝触媒層８０は、煙道４０の第３垂直煙道部４０ｆに配置されている。整流兼脱硝触媒層８０は、第３水平煙道部４０ｅから第３垂直煙道部４０ｆに流入し、流れ方向が変わる排ガスＧの流れを整流し、かつ、窒素酸化物と還元剤との反応を促進させる。整流兼脱硝触媒層８０は、板状触媒１００と、板状触媒１００を第３垂直煙道部４０ｆに固定する支持機構１０２と、を有する。支持機構１０２は、板状触媒１００を支持できる機構であればよく、構造は、特に限定されない。

【0040】

板状触媒１００は、図３に示すように、複数の触媒パック１０６が、行列状に配置されている。板状触媒１００は、複数の触媒パック１０６が第３垂直煙道部４０ｆの水平面の全面を塞ぐように配置されている。これにより、第３垂直煙道部４０ｆを流れる排ガスＧは、触媒パック１０６を通過する。板状触媒１００の触媒パック１０６は、図４に示すように、触媒機能を有する複数の板（例えば金属板）１０８が排ガスの方向に沿って（排ガスの流れ方向に直交する方向が板の厚み方向となる向きで）配置されている。触媒パック１０６は、複数の板１０８が並列に配置されている。また、触媒パック１０６は、平行に配置された板１０８と板１０８との触媒開口部１０７が水力直径で８ｍｍ以上となる。板状触媒１００の触媒開口部１０７の水力直径は、（４×Ａ）／Ｌで表すことができる。Ａは、開口部の断面積であり、Ｌは、周辺長長さ（断面長）である。また、複数の板１０８は、隣接する板１０８との間隔を保持するために、一部に凸部１０９が形成され、凸部１０９が隣接する板１０８と接触している。排ガスＧは、触媒パック１０６の板１０８と板１０８との間を通過する。また、図４に示すように、板状触媒１００の触媒パック１０６は、微粉炭焚きボイラ１０が運転されると、表面にポップコーンアッシュ等の異物９０が堆積する。

【0041】

第１脱硝触媒層８２は、排ガスＧの流れ方向において、整流兼脱硝触媒層８０よりも下流側に配置されている。第１脱硝触媒層８２は、ハニカム触媒１１０と、ハニカム触媒１１０を第３垂直煙道部４０ｆに固定する支持機構１１２と、を有する。支持機構１１２は、ハニカム触媒１１０を支持できる機構であればよく、構造は、特に限定されない。

【0042】

ハニカム触媒１１０は、板状触媒１００と同様に、複数の触媒パックを有する。ハニカム触媒１１０も、複数の触媒パックが第３垂直煙道部４０ｆの水平面の全面を塞ぐように配置されている。これにより、第３垂直煙道部４０ｆを流れる排ガスＧは、ハニカム触媒１１０の触媒パックを通過する。ハニカム触媒１１０は、図５に示すように、触媒機能を有する部分が格子状に配置されている。排ガスＧは、ハニカム触媒１１０の触媒機能を有する格子の開口を通過する。ここで、ハニカム触媒１１０は、排ガスＧが通る開口（触媒開口部）１１７の水力直径（４×Ａ）／Ｌが８ｍｍ未満となる。

【0043】

ここで、第１脱硝触媒層８２のハニカム触媒１１０は、板状触媒１００よりも厚い。つまり、板状触媒１００の排ガスＧの流れ方向の長さをＷ１とし、ハニカム触媒１１０の排ガスの流れ方向の長さを、Ｗ２とするとＷ１＜Ｗ２となる。

【0044】

第２脱硝触媒層８４は、排ガスＧの流れ方向において、第１脱硝触媒層８２よりも下流側に配置されている。第２脱硝触媒層８４は、ハニカム触媒１２０と、ハニカム触媒１２０を第３垂直煙道部４０ｆに固定する支持機構１２２と、を有する。第２脱硝触媒層８４は、配置位置が異なる以外は、第１脱硝触媒層８２と同様である。第３脱硝触媒層８６は、排ガスＧの流れ方向において、第２脱硝触媒層８４よりも下流側に配置されている。第３脱硝触媒層８６は、ハニカム触媒１３０と、ハニカム触媒１３０を第３垂直煙道部４０ｆに固定する支持機構１３２と、を有する。第３脱硝触媒層８６は、配置位置が異なる以外は、第１脱硝触媒層８２、第２脱硝触媒層８４と同様である。つまり、脱硝設備５０は、整流兼脱硝触媒層８０の下流側に、３つの脱硝触媒層が積層されている。

【0045】

圧力計１４０は、第３垂直煙道部４０ｆの整流兼脱硝触媒層８０よりも上流側に配置されている。圧力計１４０は、整流兼脱硝触媒層８０に流入する前の排ガスＧの圧力を計測する。圧力計１４０は、計測した結果を制御装置１５０に送る。

【0046】

圧力計１４６は、第３垂直煙道部４０ｆの第３脱硝触媒層８６よりも下流側に配置されている。圧力計１４６は、第３脱硝触媒層８６を通過した後の排ガスＧの圧力を計測する。圧力計１４６は、計測した結果を制御装置１５０に送る。

【0047】

窒素酸化物濃度計１４８は、第３垂直煙道部４０ｆの第３脱硝触媒層８６よりも下流側に配置されている。窒素酸化物濃度計１４８は、第３脱硝触媒層８６を通過した後の排ガスＧの窒素酸化物濃度を計測する。窒素酸化物濃度計１４８としては、吸収波長のレーザ光を照射し、その吸収量を計測して濃度を計測する方法や、排ガスＧからサンプリングガスを取得し、化学発光方式や，赤外線吸収方式などの連続分析計や，化学分析で成分を分析して濃度を計測する方法等、種々の方法を用いることができる。窒素酸化物濃度計１４８は、計測した結果を制御装置１５０に送る。

【0048】

アンモニア濃度計１４９は、第３垂直煙道部４０ｆの第３脱硝触媒層８６よりも下流側に配置されている。アンモニア濃度計１４９は、第３脱硝触媒層８６を通過した後の排ガスＧの窒素酸化物濃度を計測する。アンモニア濃度計１４９としては、吸収波長のレーザ光を照射し、その吸収量を計測して濃度を計測する方法や、排ガスＧからサンプリングガスを取得し、フーリエ変換赤外分光法による連続分析計や、化学分析で成分を分析して濃度を計測する方法等、種々の方法を用いることができる。アンモニア濃度計１４９は、計測した結果を制御装置１５０に送る。

【0049】

制御装置１５０は、パーソナルコンピュータ等の演算装置であり、各種制御プログラムを実行することで、各種処理を実行する。制御装置１５０は、圧力計１４０、１４６で計測した結果に基づいて、脱硝設備５０の異常を判定する。また、制御装置１５０は、窒素酸化物濃度計１４８と、アンモニア濃度計１４９で計測した結果に基づいて、脱硝設備５０の状態を判定し、触媒の交換を含むメンテナンスの有無を判定する。

【0050】

報知部１５２は、オペレータ等、脱硝設備５０の管理者に情報を報知する。報知部１５２としては、情報を出力する各種デバイスを用いることができ、例えば、画像を表示するディスプレイ、音声を出力するスピーカ、通信で出力する通信機器等を用いることができる。

【0051】

脱硝設備５０は、整流機能と脱硝機能を備える整流兼脱硝触媒層８０を第１脱硝触媒層８２の上流側に配置することで、第１脱硝触媒層８２に流入する排ガスＧを整流しつつ、窒素酸化物の除去を行うことができる。これにより、脱硝設備５０の脱硝性能（窒素酸化物を除去する性能）を高くすることができる。また、整流機能と脱硝機能を備える整流兼脱硝触媒層８０を設けることで、整流機能のみを備える整流層を配置する必要が無くなり、装置を小型化することができる。

【0052】

図６は、運転時間と脱硝性能の変化の一例を示すグラフである。図６は、縦軸を脱硝性能特性として、横軸を運転時間とした。図６は、本実施形態の脱硝設備の結果に加え、整流兼脱硝触媒層８０に換えて、触媒機能を備えない整流層を設けた場合の結果を比較例として示す。図６に示すように、整流兼脱硝触媒層８０を設けることで、脱硝性能特性を高くすることができ、必要な性能を満足する運転時間をより長くすることができる。

【0053】

また、脱硝設備５０は、整流兼脱硝触媒層８０に板状触媒１００を用いることで、整流層として用いた場合の耐久性を高くすることができる。具体的には、流れが乱れている排ガスＧの流れを整流する際に、灰等の異物と接触する可能性が高いが、その接触等で摩耗の発生を少なくすることができ、脱硝性能を長時間維持することができる。また、脱硝設備５０は、整流兼脱硝触媒層８０に板状触媒１００を用いることで、ポップコーンアッシュなどの異物が積層した場合に生じる圧力損失の増加を少なくすることができ、高い性能をより長い時間維持することができる。

【0054】

本実施形態の整流兼脱硝触媒層８０は、板状触媒１００を配置したがこれに限定されない。整流兼脱硝触媒層８０は、排ガスＧが流れる領域、つまり触媒開口部の水力直径が下流側に配置されている脱硝触媒層のハニカム触媒の触媒開口部の水力直径よりも大きければよい。また、整流兼脱硝触媒層８０は、触媒開口部の水力直径が８ｍｍ以上であることが好ましい。触媒開口部の水力直径は、上述したように（４×Ａ）／Ｌで表すことができる。触媒開口部の形状は、触媒の種類によって異なる形状となる。整流兼脱硝触媒層８０は、例えば、触媒開口部の水力直径が８ｍｍ以上となる配置間隔が広いハニカム触媒（広ピッチハニカム触媒）を用いることもできる。

【0055】

ここで、板状触媒１００の排ガスＧの流れ方向の長さＷ１は、５０ｍｍＬ以上３００ｍｍＬ以下とすることが好ましい。図７は、触媒長さと物質移動係数との関係を示すグラフである。図７に示すように、排ガスＧの流れ方向の長さを５０ｍｍＬとすることで、物質の移動係数を低くすることができる。つまり、排ガスＧの流れを整流させることができる。また、３００ｍｍＬとすることで、整流兼脱硝触媒層８０が必要以上に長くなることを抑制できる。

【0056】

また、本実施形態の脱硝設備５０は、整流兼脱硝触媒層８０の下流側に第１脱硝触媒層８２と、第２脱硝触媒層８４と、第３脱硝触媒層８６と、の３つの脱硝触媒層を配置したが、脱硝触媒層の数は、３つに限定されない。脱硝触媒層は、１つ以上配置されていればよく、２つの脱硝触媒層が配置されていても、４つ以上の脱硝触媒層が配置されていてもよい。

【0057】

また、脱硝設備５０は、排ガス通路、本実施形態のように排ガスが鉛直方向上側から下側に向かって流れることが好ましい。つまり、脱硝触媒層が配置されている領域の煙道が鉛直方向に延在し、当該煙道を排ガスが鉛直方向上側から下側に向かって流れることが好ましい。これにより、異物が落下しやすくなり、脱硝触媒層に異物が積層することを抑制できる。以上より、触媒摩耗を抑制でき、異物による圧力損失の増加の抑制できる。脱硝設備５０は、上記効果を得ることができるため、排ガスが鉛直方向上側から下側に向かって流れる排ガス通路とすることが好ましいが、これに限定されない。脱硝設備５０は、鉛直方向に対して、傾いた方向に排ガスが流れる排ガス通路としてもよい。つまり、脱硝触媒層が配置されている領域の排ガスの煙道が鉛直方向に対して傾斜していてもよい。

【0058】

次に、図８を用いて、脱硝設備５０の触媒の交換方法の一例を説明する。図８は、脱硝設備の触媒の交換方法の一例を示すフローチャートである。図８に示す処理は、制御装置１５０を利用してメンテナンス要否の判定を行うことができる。また触媒の交換は、作業者が実行する。また、図８に示す処理は、脱硝設備５０の整流兼脱硝触媒層８０が、触媒機能を備えない整流層の状態でも実行することができる。

【0059】

制御装置１５０は、アンモニア濃度及び窒素酸化物濃度を計測する（ステップＳ１２）。制御装置１５０は、窒素酸化物濃度計１４８の検出結果に基づいて、第３脱硝触媒層８６を通過した排ガスＧの窒素酸化物濃度を検出する。また、制御装置１５０は、アンモニア濃度計１４９の検出結果に基づいて、第３脱硝触媒層８６を通過した排ガスＧのアンモニア濃度を検出する。

【0060】

制御装置１５０は、検出したアンモニア濃度及び窒素酸化物濃度に基づいて、メンテナンスが必要かを判定する（ステップＳ１４）。制御装置１５０は、アンモニア濃度及び窒素酸化物の濃度に基づいて、脱硝機能を備えている層の全体の脱硝性能を判定する。また、制御装置１５０は、判定結果を報知部に出力し、作業者が情報に基づいて各触媒層の一部を抜き取り点検し、その結果を取得して、メンテナンスが必要かを判定してもよい。

【0061】

制御装置１５０は、メンテナンスが必要ではない（ステップＳ１４でＮｏ）と判定した場合、ステップＳ１２に戻り、ステップＳ１２の処理を行う。制御装置１４は、メンテナンスが必要である（ステップＳ１４でＹｅｓ）と判定した場合、整流層が交換可能かを判定する（ステップＳ１６）。制御装置１５０は、整流層に脱硝機能がない場合、脱硝機能が低下している場合、交換可能と判定する。

【0062】

制御装置１５０は、整流層が交換可能である（ステップＳ１６でＹｅｓ）と判定した場合、整流層を整流兼脱硝触媒層に交換する（ステップＳ１８）。制御装置１５０は、整流層が交換可能ではない（ステップＳ１６でＮｏ）と判定した場合、脱硝触媒層（第１脱硝触媒層８２、第２脱硝触媒層８４、第３脱硝触媒層８６）を交換する（ステップＳ２０）。本実施形態では、脱硝触媒層を交換したが、新たな脱硝触媒層を追加してもよい。

【0063】

図８に示すように、整流層を整流兼脱硝触媒層に交換することで、装置の大型化を抑制しつつ、脱硝性能を向上させることができる。また、上述したように、整流兼脱硝触媒層を排ガスＧが通る開口の水力直径が８ｍｍ以上、好ましくは、板状触媒とすることで、耐久性を高くすることができる。

【0064】

図８に示す処理では、差圧、窒素酸化物濃度に基づいて、メンテナンスを行うかを判定したが、これに限定されない。制御装置１５０は、運転時間や使用期間に基づいて、メンテナンスを行うかを判定してもよい。

【0065】

［第２実施形態］
図９は、第２実施形態の脱硝設備を示す概略構成図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【0066】

図９に示す脱硝設備５０ａは、還元剤供給装置７０と、整流層１６０と、第１脱硝触媒層８２ａと、第２脱硝触媒層８４と、第３脱硝触媒層８６と、圧力計１４０、１４６と、窒素酸化物濃度計１４８と、アンモニア濃度計１４９と、制御装置１５０と、報知部１５２と、を有する。脱硝設備５０ａの還元剤供給装置７０と、第２脱硝触媒層８４と、第３脱硝触媒層８６と、圧力計１４０、１４６と、窒素酸化物濃度計１４８と、制御装置１５０と、アンモニア濃度計１４９と、報知部１５２と、は、脱硝設備５０と同様の機能であるので説明を省略する。

【0067】

整流層１６０は、煙道４０の第３垂直煙道部４０ｆに配置されている。整流層１６０は、整流兼脱硝触媒層８０と同等の位置に配置されている。整流層１６０は、第３水平煙道部４０ｅから第３垂直煙道部４０ｆに流入し、流れ方向が変わる排ガスＧの流れを整流する。整流層１６０は、第３垂直煙道部４０ｆの延在方向に伸びた板が、延在方向に直交する方向に列状に配置されている。

【0068】

第１脱硝触媒層８２ａは、板状触媒１１０ａと、板状触媒１１０ａを第３垂直煙道部４０ｆに固定する支持機構１１２ａと、を有する。支持機構１１２ａは、板状触媒１１０ａを支持できる機構であればよく、構造は、特に限定されない。板状触媒１１０ａは、板状触媒１００と同様の構造である。排ガスＧの流れ方向の板状触媒１１０ａの長さは、第２脱硝触媒層８４、脱硝触媒層８６のハニカム触媒１２０、１３０と同様である。

【0069】

脱硝設備５０ａは、排ガスＧの流れ方向において最も上流側の脱硝触媒である第１脱硝触媒層８２ａを板状触媒１１０ａとすることで、脱硝性能の低下を抑制しつつ、複数の脱硝触媒層での圧力損失を抑制することができる。具体的には、板状触媒１１０ａとすることで、ハニカム触媒を配置する場合よりも同一の異物（ポップコーンアッシュ等）が飛来した場合も脱硝触媒層での圧力損失の増加を抑制することができる。脱硝設備５０ａは、排ガスＧの流れ方向において下流側の脱硝触媒をハニカム触媒とすることで、触媒の表面積をより大きくすることができ、脱硝性能を高くすることができる。

【0070】

上記実施形態の脱硝設備５０ａは、第１脱硝触媒層８２ａを板状触媒とし、第２脱硝触媒層８４、第３脱硝触媒層８６をハニカム触媒としたがこれに限定されない。脱硝設備５０ａは、ハニカム触媒の脱硝触媒層と板状触媒の脱硝触媒層の両方を備え、板状触媒の脱硝触媒が、排ガスＧの流れ方向において、ハニカム触媒の脱硝触媒層よりも上流側に配置されていればよい。つまり、脱硝設備５０は、板状触媒の上流側にハニカム触媒が配置されていない、言い換えれば、板状触媒の上流側には板状触媒のみが配置されていればよい。

【0071】

次に、図１０を用いて、脱硝設備５０ａの触媒の交換方法の一例を説明する。図１０は、脱硝設備の触媒の交換方法の一例を示すフローチャートである。図１０に示す処理は、制御装置１５０を利用してメンテナンス要否の判定を行うことができる。また触媒の交換は、作業者が実行する。また、図１０に示す処理は、脱硝設備５０ａの第１脱硝触媒層８２ａが、ハニカム触媒の場合でも実行することができる。

【0072】

制御装置１５０は、アンモニア濃度及び窒素酸化物濃度を計測する（ステップＳ１２）。制御装置１５０は、検出したアンモニア濃度及び窒素酸化物濃度に基づいて、メンテナンスが必要かを判定する（ステップＳ１４）。

【0073】

制御装置１５０は、メンテナンスが必要ではない（ステップＳ１４でＮｏ）と判定した場合、ステップＳ１２に戻り、ステップＳ１２の処理を行う。制御装置１５０は、メンテナンスが必要である（ステップＳ１４でＹｅｓ）と判定した場合、作業者が各触媒層の点検を行い、交換する触媒層を特定する（ステップＳ３０）。具体的には、第１脱硝触媒層８２ａ、第２脱硝触媒層８４、第３脱硝触媒層８６のいずれの層を交換するかを判定する。なお、交換する触媒層は、１つでも複数でもよい。また、点検等を行わずに交換する触媒層を決定していてもよい。

【0074】

交換する触媒層を特定したら、下流側の触媒が全てハニカム型触媒であるかを判定する（ステップＳ３２）。制御装置１５０は、下流側の触媒が全てハニカム型触媒である（ステップＳ３２でＹｅｓ）と判定した場合、交換する触媒層を板状触媒に交換する（ステップＳ３４）。制御装置１５０は、下流側の触媒が全てハニカム型触媒ではない（ステップＳ３２でＮｏ）と判定した場合、交換する触媒層をハニカム型触媒に交換する（ステップＳ３６）。

【0075】

図１０に示すように、脱硝設備の脱硝触媒層の交換を行うことで、排ガスが板状触媒を通過した後、ハニカム触媒を通過する構造となる。例えば、全ての脱硝触媒層がハニカム触媒の場合、上流側の脱硝触媒層を板状触媒に交換する。また、全ての脱硝触媒層が板状触媒の場合、下流側の脱硝触媒層をハニカム触媒に交換する。これにより、異物の付着により圧力損失が生じることを抑制しつつ、脱硝性能を高く維持することができる。これにより、脱硝性能を高く維持しつつ、長期間運転することができる。なお、上記処理では、脱硝触媒層の交換時の処理として説明したが、製造時にハニカム触媒と板状触媒の両方を備え、上記レイアウトで配置するようにしてもよい。

【0076】

［第３実施形態］
図１１は、第３実施形態の脱硝設備を示す概略構成図である。図１２は、脱硝触媒層の上面図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【0077】

図１１に示す脱硝設備５０ｂは、還元剤供給装置７０と、整流層１６０と、第１脱硝触媒層１８２と、第２脱硝触媒層１８４と、第３脱硝触媒層１８６と、圧力計１４０、１４６と、窒素酸化物濃度計１４８と、アンモニア濃度計１４９と、制御装置１５０と、報知部１５２と、を有する。脱硝設備５０ｂの還元剤供給装置７０と、圧力計１４０、１４６と、窒素酸化物濃度計１４８と、制御装置１５０と、アンモニア濃度計１４９と、報知部１５２と、は、脱硝設備５０と同様の機能であるので説明を省略する。

【0078】

整流層１６０は、煙道４０の第３垂直煙道部４０ｆに配置されている。整流層１６０は、整流兼脱硝触媒層８０と同等の位置に配置されている。整流層１６０は、第３水平煙道部４０ｅから第３垂直煙道部４０ｆに流入し、流れ方向が変わる排ガスＧの流れを整流する。整流層１６０は、第３垂直煙道部４０ｆの延在方向に伸びた板が、延在方向に直交する方向に列状に配置されている。

【0079】

第１脱硝触媒層１８２は、触媒ユニット２１０と、触媒ユニット２１０を第３垂直煙道部４０ｆに固定する支持機構２１２と、を有する。支持機構２１２は、触媒ユニット２１０を支持できる機構であればよく、構造は、特に限定されない。

【0080】

触媒ユニット２１０は、板状触媒２５０と、ハニカム触媒２５２と、を有する。板状触媒２５０は、複数の触媒パック２５０ａを有する。ハニカム触媒２５２は、複数の触媒パック２５２ａを有する。触媒ユニット２１０は、図１２に示すように、板状触媒２５０の触媒パック２５０ａと、ハニカム触媒２５２の触媒パック２５２ａとがそれぞれ行列状に配置されている。触媒ユニット２１０は、複数の触媒パック２５０ａ、２５２ａが第３垂直煙道部４０ｆの水平面の全面を塞ぐように配置されている。これにより、第３垂直煙道部４０ｆを流れる排ガスＧは、板状触媒２５０またはハニカム触媒２５２を通過する。

【0081】

ここで、触媒ユニット２１０は、排ガス通路４０の脱硝触媒層が配置されている領域である第３垂直煙道部４０ｆよりも上流側で、上流領域である第２垂直煙道部４０ｄ及び第３水平煙道部４０ｅが配置されている側の領域に板状触媒２５０が配置され、上流領域が配置されている側とは反対側の領域にハニカム触媒２５２が配置されている。本実施形態の触媒ユニット２１０は、排ガス通路４０の脱硝触媒層が配置されている領域である第３垂直煙道部４０ｆよりも上流側で、鉛直方向に対して傾いた（本実施形態では水平の）上流領域である第３水平煙道部４０ｅが配置されている側の領域に板状触媒２５０が配置され、上流領域が配置されている側とは反対側の領域にハニカム触媒２５２が配置されている。ここで、上流領域が配置されている側は、上流側の排ガスが流れている側となる。本実施形態の上流領域が配置されている側は、脱硝触媒層が配置されている領域（第３垂直煙道部４０ｆ）に対して上流領域（第３水平煙道部４０ｅ）が傾いている側である。

【0082】

排ガスＧの流れは、煙道４０の構造上、上流領域が配置されている側の領域の流速が、上流領域が配置されている側とは反対側の領域の流速よりも遅くなる。また、上流領域が配置されている側の領域が、脱硝触媒層を流動する排ガスの平均流速に対して相対的に流速の遅い領域となる。上流領域が配置されている側とは反対側の領域が、前記平均流速に対して相対的に流速の速い領域になるともいえる。

【0083】

触媒ユニット２１０は、排ガスＧの流れ方向から見た場合、板状触媒２５０とハニカム触媒２５２とが、同じ面積で配置されている。なお、板状触媒２５０とハニカム触媒２５２との面積比は、１対１に限定されない。触媒ユニット２１０は、板状触媒２５０が、全体の１％以上５０％以下で配置されていること、もしくはハニカム状２５２が、全体の１％以上５０％以下で配置されていることが流速の平均化効果化という点で好ましい。

【0084】

また、触媒ユニット２１０は、板状触媒２５０を配置するかハニカム触媒２５２を配置するかを触媒パック単位で調整することが好ましい。これにより、触媒パックを交換しやすくできる。

【0085】

第２脱硝触媒層１８４は、触媒ユニット２２０と、触媒ユニット２２０を第３垂直煙道部４０ｆに固定する支持機構２２２と、を有する。支持機構２２２は、触媒ユニット２２０を支持できる機構であればよく、構造は、特に限定されない。触媒ユニット２２０は、板状触媒２６０と、ハニカム触媒２６２と、を有する。第２脱硝触媒層１８４は、配置位置が異なる以外は、第１脱硝触媒層１８２と同様である。

【0086】

第３脱硝触媒層１８６は、触媒ユニット２３０と、触媒ユニット２３０を第３垂直煙道部４０ｆに固定する支持機構２３２と、を有する。支持機構２３２は、触媒ユニット２３０を支持できる機構であればよく、構造は、特に限定されない。触媒ユニット２３０は、板状触媒２７０と、ハニカム触媒２７２と、を有する。第３脱硝触媒層１８６は、配置位置が異なる以外は、第１脱硝触媒層１８２と同様である。

【0087】

脱硝設備５０ｂは、上流領域が配置されている側の領域に板状触媒２５０、２６０、２７０を配置し、上流領域が配置されている側とは反対側の領域にハニカム触媒２５２、２６２、２７２を配置することで、排ガスＧの流速が速い領域にハニカム触媒２５２、２６２、２７２を配置し、排ガスＧの流速が遅い領域に板状触媒２５０、２６０、２７０を配置するができる。これにより、異物が堆積しやすい排ガスＧの速度が遅い領域に板状触媒２５０、２６０、２７０を配置することができる。板状触媒２５０、２６０、２７０は、ハニカム触媒２５２、２６２、２７２よりも異物が堆積しにくく、かつ、堆積した場合も圧力損失の上昇が少ない。これにより、流速が遅い領域に板状触媒２５０、２６０、２７０を配置することで、異物の堆積を抑制し、圧力損失の上昇を低減できるため、脱硝性能の長期間維持することができる。また、異物が堆積しにくい流速の速い領域にハニカム触媒２５２、２６２、２７２を配置することで、脱硝性能を高くすることができる。

【0088】

図１３は、脱硝触媒と圧力損失との関係を示すグラフである。図１３に示すように、ハニカム触媒と板状触媒とは、ハニカム触媒の方が板状触媒よりも圧力損失が大きい。つまり、ハニカム触媒は、板状触媒よりも排ガスが流れにくい。脱硝設備５０ｂは、排ガスＧの流速が速い領域にハニカム触媒を配置し、排ガスＧの流速が遅い領域に板状触媒を配置することで、流速を均一化することができる。また、ハニカム触媒は、板状触媒よりも排ガスＧが流れにくいため、排ガスＧの流速を遅くでき、触媒の摩耗を抑制することができる。また、板状触媒は、圧力損失が少ないため、流速の低減を抑制することができ、異物の堆積を抑制することができる。

【0089】

また、脱硝設備５０ｂは、排ガスＧの流れ方向から見た場合、複数の脱硝触媒層の板状触媒の領域とハニカム触媒の領域とが同じ領域となることが好ましい。これにより、下流側のハニカム触媒に異物が多く堆積することを抑制できる。

【0090】

次に、図１４を用いて、脱硝設備５０ｂの触媒の交換方法の一例を説明する。図１４は、脱硝設備の触媒の交換方法の一例を示すフローチャートである。図１４に示す処理は、制御装置１５０を利用してメンテナンス要否の判定を行うことができる。また触媒の交換は、作業者が実行する。また、図１４に示す処理は、脱硝設備５０ｂの脱硝触媒層の各層が、ハニカム触媒のみまたは板状触媒のみで構成されている場合でも実行することができる。

【0091】

制御装置１５０は、アンモニア濃度及び窒素酸化物濃度を計測する（ステップＳ１２）。制御装置１５０は、検出したアンモニア濃度及び窒素酸化物濃度に基づいて、メンテナンスが必要かを判定する（ステップＳ１４）。制御装置１５０は、メンテナンスが必要ではない（ステップＳ１４でＮｏ）と判定した場合、ステップＳ１２に戻り、ステップＳ１２の処理を行う。

【0092】

制御装置１５０は、メンテナンスが必要である（ステップＳ１４でＹｅｓ）と判定した場合、作業者が各触媒層の点検を行い、交換する触媒層を特定する（ステップＳ４０）。具体的には、第１脱硝触媒層８２ａ、第２脱硝触媒層８４、第３脱硝触媒層８６のいずれの層を交換するかを判定する。なお、交換する触媒層は、１つでも複数でもよい。また、点検等を行わずに交換する触媒層を決定していてもよい。

【0093】

交換する触媒層を特定したら、板状触媒とハニカム触媒の配置を決定する（ステップＳ４２）。制御装置１５０は、相対的に流速が遅い領域に板状触媒を配置し、相対的に流速が速い領域にハニカム触媒を配置するように、配置を決定する。次に板状触媒とハニカム触媒の配置を決定したら、決定に基づいて板状触媒とハニカム触媒を配置した触媒層を特定した触媒層と交換する（ステップＳ４４）。

【0094】

図１４に示すように、１つの脱硝触媒層がハニカム触媒と板状触媒の両方を有し、かつ、相対的に流速が遅い領域に板状触媒を配置し、相対的に流速が速い領域にハニカム触媒を配置することで、流速を均一化し、耐久性を高くしつつ、脱硝性能を高くすることができる。つまり、流速が遅い部分に板状触媒を配置することで、異物が堆積しにくく、かつ、堆積しても圧力損失が増加しにくくすることができる。また、流速が速い部分にハニカム触媒を配置することで、圧力損失を大きくして流速を低減し、さらに触媒の表面積を大きくして、脱硝性能を高くすることができる。なお、上記処理では、脱硝触媒層の交換時の処理として説明したが、製造時にハニカム触媒と板状触媒の両方を備え、上記レイアウトで配置するようにしてもよい。

【0095】

［第４実施形態］
図１５は、第４実施形態の脱硝触媒の他の例を示す上面図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。第４実施形態は、脱硝設備の脱硝触媒のみを示している。本実施形態の脱硝触媒は、上述したハニカム触媒に代えて配置することが好ましい。

【0096】

図１５に示す脱硝触媒３０２は、板状触媒３１０と、板状触媒３１０の排ガスＧの流れ方向の下流側に配置されたハニカム触媒３１２と、を有する。脱硝触媒３０２は、板状触媒３１０の排ガスＧの流れ方向下流側の面とハニカム触媒３１２の排ガスの流れ方向上流側の面とが近接している。板状触媒３１０と、ハニカム触媒３１２とは少なくとも一部が接触していてもよい。排ガスＧは、板状触媒３１０を通過した後、ハニカム触媒３１２を通過する。

【0097】

脱硝触媒３０２は、ハニカム触媒３１２の排ガスＧの流れ方向上流側に板状触媒３１０を近接する状態で配置することで、板状触媒３１０で流れが整流された排ガスＧをハニカム触媒３１２に流入させることができる。これにより、ハニカム触媒３１２の排ガスＧの流れ方向の上流側の端面を強化せずに、脱硝触媒３０２の排ガスＧの流れ方向上流側の耐摩耗性を高くすることができる。また、板状触媒３１０は、表面のコーティング等を行わないことで、触媒としての性能を高く維持することができる。また、板状触媒３１０を配置することで、異物が堆積した場合も圧力損失が増加することを抑制することができる。

【0098】

ここで、板状触媒３１０の排ガスＧの流れ方向の長さは、５０ｍｍＬ以上３００ｍｍＬ以下とすることが好ましい。上述した図７に示すように、排ガスＧの流れ方向の長さを５０ｍｍＬとすることで、物質の移動係数を低くすることができる。つまり、排ガスＧの流れを整流させることができる。また、３００ｍｍＬとすることで、板状触媒３１０が必要以上に長くなることを抑制できる。

【符号の説明】

【0099】

１０ 微粉炭焚きボイラ
１１ 火炉
２１ 燃焼バーナ
４０ 煙道（排ガス通路）
４１，４２ 過熱器（熱回収部）
４３，４４ 再熱器（熱回収部）
４５，４６，４７ 節炭器（熱回収部）
５０、５０ａ、５０ｂ 脱硝設備
６１、６２ ホッパ
７０ 還元剤供給装置
８０ 整流兼脱硝触媒層
８２、８２ａ、１８２ 第１脱硝触媒層
８４、１８４ 第２脱硝触媒層
８６、１８６ 第３脱硝触媒層
１００、１１０ａ、２５０、２６０、２７０、３１０ 板状触媒
１０２、１１２、１１２ａ、１２２、１３２、１６２、２１２、２２２、２３２ 支持機構
１１０、１２０、１３０、２３２、２５２、２６２、２７２、３１２ ハニカム触媒
１５０ 制御装置
１５２ 報知部
１６０ 整流層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】