JPH077096B2 - 排ガス再結合器 - Google Patents
排ガス再結合器Info
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- JPH077096B2 JPH077096B2 JP63101079A JP10107988A JPH077096B2 JP H077096 B2 JPH077096 B2 JP H077096B2 JP 63101079 A JP63101079 A JP 63101079A JP 10107988 A JP10107988 A JP 10107988A JP H077096 B2 JPH077096 B2 JP H077096B2
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- Japan
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- gas
- exhaust gas
- catalyst
- container
- recombiner
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- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
- G21C19/28—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core
- G21C19/30—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps
- G21C19/317—Recombination devices for radiolytic dissociation products
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は蒸気タービン等の蒸気機関の復水器から抽気さ
れたガス中の水素ガスと酸素ガスとを反応させて水に戻
すために用いられる排ガス再結合器に関するものであ
る。
れたガス中の水素ガスと酸素ガスとを反応させて水に戻
すために用いられる排ガス再結合器に関するものであ
る。
（従来の技術） 蒸気機関においては背圧を低下させるために使用された
水蒸気を復水器によって冷却して水に戻し、復水を回収
して再使用しているが、蒸気中に空気が混入したり水蒸
気が分解して生じた水素ガスや酸素ガスが混入している
と復水器の真空度が低下し、蒸気機関の熱効率を悪化さ
せるおそれがある。このために第３図に示されるよう
に、蒸気機関の主復水器（30）には空気抽出器（31）が
接続され、空気、水素ガス、酸素ガス等を抽気してい
る。ところが原子力発電所の蒸気タービンにおいて使用
された蒸気中には三重水素（トリチウム）等が含まれて
いるために抽気されたガスをそのまま大気中へ放出する
ことはできず、体積を減少させるため排ガス予熱器（3
2）により予熱したうえで排ガス再結合器（33）によっ
て水素ガスと酸素ガスとを反応させて水蒸気とし、更に
排ガス復水器（34）により復水させて再利用する方法が
採用されている。
水蒸気を復水器によって冷却して水に戻し、復水を回収
して再使用しているが、蒸気中に空気が混入したり水蒸
気が分解して生じた水素ガスや酸素ガスが混入している
と復水器の真空度が低下し、蒸気機関の熱効率を悪化さ
せるおそれがある。このために第３図に示されるよう
に、蒸気機関の主復水器（30）には空気抽出器（31）が
接続され、空気、水素ガス、酸素ガス等を抽気してい
る。ところが原子力発電所の蒸気タービンにおいて使用
された蒸気中には三重水素（トリチウム）等が含まれて
いるために抽気されたガスをそのまま大気中へ放出する
ことはできず、体積を減少させるため排ガス予熱器（3
2）により予熱したうえで排ガス再結合器（33）によっ
て水素ガスと酸素ガスとを反応させて水蒸気とし、更に
排ガス復水器（34）により復水させて再利用する方法が
採用されている。
上記のような排ガス再結合器（33）として、従来は多孔
質のアルミナペレットの表面に触媒を担持させたペレッ
ト触媒を大型のタンク内に充填したものが一般に用いら
れてきた。ところがこのような従来型のものは十分な反
応効率を得るためには充填層を厚くしなければならず、
そのために圧力損失が大となること、装置が大型化する
こと、ガス流によりタンクの内部でペレット触媒が振動
して互いに衝突し、粉化して触媒が劣化すること、ペレ
ット触媒を充填するための構造が複雑化すること等の欠
点があった。
質のアルミナペレットの表面に触媒を担持させたペレッ
ト触媒を大型のタンク内に充填したものが一般に用いら
れてきた。ところがこのような従来型のものは十分な反
応効率を得るためには充填層を厚くしなければならず、
そのために圧力損失が大となること、装置が大型化する
こと、ガス流によりタンクの内部でペレット触媒が振動
して互いに衝突し、粉化して触媒が劣化すること、ペレ
ット触媒を充填するための構造が複雑化すること等の欠
点があった。
（発明が解決しようとする課題） 本発明は上記したような従来の問題点を解決して、圧力
損失が小さく、ガス流による触媒の粉体化や劣化を生ず
ることがなく、構造が簡単で全体をコンパクトに設計す
ることができる排ガス再結合器を目的として完成された
ものである。
損失が小さく、ガス流による触媒の粉体化や劣化を生ず
ることがなく、構造が簡単で全体をコンパクトに設計す
ることができる排ガス再結合器を目的として完成された
ものである。
（課題を解決するための手段） 上記の課題を解決するためになされた本発明は、排ガス
復水器に向かう上部の出口配管と同一径とされた竪形円
筒状の容器の内部に、下部の抽気ガス入口から流入した
ガスを整流するためのハニカム構造体と、その上方に位
置しガス中の水素ガスと酸素ガスとを結合させるための
触媒を表面に担持させたハニカム触媒とを複数段配置し
たことを特徴とするものである。
復水器に向かう上部の出口配管と同一径とされた竪形円
筒状の容器の内部に、下部の抽気ガス入口から流入した
ガスを整流するためのハニカム構造体と、その上方に位
置しガス中の水素ガスと酸素ガスとを結合させるための
触媒を表面に担持させたハニカム触媒とを複数段配置し
たことを特徴とするものである。
（実施例） 次に本発明を図示の実施例によって更に詳細に説明する
と、第１図において（１）は下部を細径とした竪形円筒
状の容器であり、（２）はこの容器（１）の下部に設け
られた抽気ガス入口、（３）は容器（１）の上部に設け
られた排ガス出口である。前述したように、抽気ガス入
口（２）には排ガス予熱器（32）によって約140℃に予
熱された抽気ガスが供給され、容器（１）の内部で処理
された排ガスは反応熱によって約350℃の高温となって
排ガス出口（３）から出口配管を介して排ガス復水器
（34）へ送られる。本発明の排ガス再結合器においては
容器（１）は出口配管と同一径とされており、排ガス出
口（３）の部分が絞られた従来のもののような圧力損失
を生ずることが防止されている。
と、第１図において（１）は下部を細径とした竪形円筒
状の容器であり、（２）はこの容器（１）の下部に設け
られた抽気ガス入口、（３）は容器（１）の上部に設け
られた排ガス出口である。前述したように、抽気ガス入
口（２）には排ガス予熱器（32）によって約140℃に予
熱された抽気ガスが供給され、容器（１）の内部で処理
された排ガスは反応熱によって約350℃の高温となって
排ガス出口（３）から出口配管を介して排ガス復水器
（34）へ送られる。本発明の排ガス再結合器においては
容器（１）は出口配管と同一径とされており、排ガス出
口（３）の部分が絞られた従来のもののような圧力損失
を生ずることが防止されている。
このような竪形円筒状の容器（１）の内部には、ガス整
流用のハニカム構造体（４）と、ハニカム触媒（５）と
が複数段設けられている。本実施例のハニカム構造体
（４）は外形状が円筒形であるが内部のセル形状は四角
であり、セルピッチは1.7〜5.9mm程度のものが選択され
る。このハニカム構造体（４）は軸線方向（上下方向）
に延びる多数の貫通孔を持ち、排ガス入口（２）から流
入したガス流を軸線に平行な流れに整流する。一方、ハ
ニカム触媒（５）はコージエライト質のハニカム構造体
の表面をアルミナによりコーティングしたうえで、水素
ガスと酸素ガスとを結合させるための白金、パラジウム
等の触媒を担持させたもので、活性成分である白金、パ
ラジウムの濃度は0.5〜3g/程度とされている。またこ
のハニカム触媒（５）も整流用のハニカム構造体（４）
と同様にピッチが1.7〜5.9mmの四角セルのものが用いら
れているが、その軸方向の長さはハニカム構造体（４）
に比較してはるかに大きいものである。なおこれらのハ
ニカム構造体（４）とハニカム触媒（５）とを１セット
として容易に交換できるよう、容器（１）はフランジ
（６）の部分から分離できる構造となっている。（７）
は容器（１）の外周に設けられたヒータであり、オン−
オフ制御により容器（１）の内部温度を一定に保ち、安
定した反応が行われるようにしている。
流用のハニカム構造体（４）と、ハニカム触媒（５）と
が複数段設けられている。本実施例のハニカム構造体
（４）は外形状が円筒形であるが内部のセル形状は四角
であり、セルピッチは1.7〜5.9mm程度のものが選択され
る。このハニカム構造体（４）は軸線方向（上下方向）
に延びる多数の貫通孔を持ち、排ガス入口（２）から流
入したガス流を軸線に平行な流れに整流する。一方、ハ
ニカム触媒（５）はコージエライト質のハニカム構造体
の表面をアルミナによりコーティングしたうえで、水素
ガスと酸素ガスとを結合させるための白金、パラジウム
等の触媒を担持させたもので、活性成分である白金、パ
ラジウムの濃度は0.5〜3g/程度とされている。またこ
のハニカム触媒（５）も整流用のハニカム構造体（４）
と同様にピッチが1.7〜5.9mmの四角セルのものが用いら
れているが、その軸方向の長さはハニカム構造体（４）
に比較してはるかに大きいものである。なおこれらのハ
ニカム構造体（４）とハニカム触媒（５）とを１セット
として容易に交換できるよう、容器（１）はフランジ
（６）の部分から分離できる構造となっている。（７）
は容器（１）の外周に設けられたヒータであり、オン−
オフ制御により容器（１）の内部温度を一定に保ち、安
定した反応が行われるようにしている。
（作用） このように構成されたものは、主復水器（30）から空気
抽出器（31）によって抽気された例えば3.2（体積）％
の水素と1.6（体積）％の酸素ガスとを含む抽気ガスを
排ガス予熱器（32）によって約140℃まで予熱したうえ
で抽気ガス入口（２）から容器（１）の内部に送り込め
ば、抽気ガスはハニカム構造体（４）によって整流され
たうえでその上方に位置するハニカム触媒（５）の内部
を通過する。この間に抽気ガス中の水素ガスと酸素ガス
とは触媒の作用によって再結合して水蒸気となり、上部
の排ガス出口（３）に接続された容器（１）と同径の出
口配管を通じて排ガス復水器（34）により復水されて元
の循環系へ戻される。
抽出器（31）によって抽気された例えば3.2（体積）％
の水素と1.6（体積）％の酸素ガスとを含む抽気ガスを
排ガス予熱器（32）によって約140℃まで予熱したうえ
で抽気ガス入口（２）から容器（１）の内部に送り込め
ば、抽気ガスはハニカム構造体（４）によって整流され
たうえでその上方に位置するハニカム触媒（５）の内部
を通過する。この間に抽気ガス中の水素ガスと酸素ガス
とは触媒の作用によって再結合して水蒸気となり、上部
の排ガス出口（３）に接続された容器（１）と同径の出
口配管を通じて排ガス復水器（34）により復水されて元
の循環系へ戻される。
この種の排ガス再結合器の性能は水素転化率、即ち（入
口側H2濃度−出口側H2濃度）／入口側H2濃度で評価され
るのであるが、第２図に示されるように本発明の排ガス
再結合器はSV（空塔速度）が15×104/Hrのとき99.99
％、SVが21.6×104/Hrのときも99.99％、SVが28.8×104
/Hrのとき99.19％の水素転化率を示した。なお第２図に
白丸で示したのは容器（１）を水平に倒して横型とした
場合のデータであり、SVが21.6×104/Hr以下では竪形と
した場合と同じ成績を示しているが、SVが28.8×104/Hr
の場合には水素転化率が93.7％まで悪化している。この
ように竪形とした場合により優れた結果が得られるの
は、水素ガスが軽いため垂直流の方が水平流よりもガス
の混合がより充分に行われるためであると推定される。
口側H2濃度−出口側H2濃度）／入口側H2濃度で評価され
るのであるが、第２図に示されるように本発明の排ガス
再結合器はSV（空塔速度）が15×104/Hrのとき99.99
％、SVが21.6×104/Hrのときも99.99％、SVが28.8×104
/Hrのとき99.19％の水素転化率を示した。なお第２図に
白丸で示したのは容器（１）を水平に倒して横型とした
場合のデータであり、SVが21.6×104/Hr以下では竪形と
した場合と同じ成績を示しているが、SVが28.8×104/Hr
の場合には水素転化率が93.7％まで悪化している。この
ように竪形とした場合により優れた結果が得られるの
は、水素ガスが軽いため垂直流の方が水平流よりもガス
の混合がより充分に行われるためであると推定される。
このように本発明の排ガス再結合器は竪形円筒状の容器
（１）の内部にハニカム構造体（４）とハニカム触媒
（５）とを設けたものであり、従来のように内部に可動
部分がないのでガス流によって触媒どうしが衝突したり
粉化することがなく、触媒の劣化を生じにくい。また下
部の抽気ガス入口（２）から導入されたガスはハニカム
構造体（４）により整流されたうえで同じくハニカム状
のハニカム触媒（５）の貫通孔を通過する構造となって
おり、ペレット触媒を充填した従来のものに比較して圧
力損失を1/50程度とすることができる。また実施例のデ
ータにも示したように容器（１）を竪形円筒状としたこ
ととも関連してSV値の大きい領域でも高い水素転化率を
達成することができ、容器（１）の径を出口配管と同一
径としても十分な機能を発揮できるので装置全体を従来
の1/50以下にまで小型化することが可能となる。なお本
発明の排ガス再結合器は小型のものであるので複数並列
に設置しておき、触媒が劣化したときには直ちに切替え
て使用することもできる。
（１）の内部にハニカム構造体（４）とハニカム触媒
（５）とを設けたものであり、従来のように内部に可動
部分がないのでガス流によって触媒どうしが衝突したり
粉化することがなく、触媒の劣化を生じにくい。また下
部の抽気ガス入口（２）から導入されたガスはハニカム
構造体（４）により整流されたうえで同じくハニカム状
のハニカム触媒（５）の貫通孔を通過する構造となって
おり、ペレット触媒を充填した従来のものに比較して圧
力損失を1/50程度とすることができる。また実施例のデ
ータにも示したように容器（１）を竪形円筒状としたこ
ととも関連してSV値の大きい領域でも高い水素転化率を
達成することができ、容器（１）の径を出口配管と同一
径としても十分な機能を発揮できるので装置全体を従来
の1/50以下にまで小型化することが可能となる。なお本
発明の排ガス再結合器は小型のものであるので複数並列
に設置しておき、触媒が劣化したときには直ちに切替え
て使用することもできる。
（発明の効果） 本発明は以上の説明からも明らかなように、圧力損失が
小さく、ガス流による触媒の粉体化や劣化を生ずること
がなく、SV値の高い領域で高い水素転化率を維持できる
ので構造が簡単で全体をコンパクトに設計することがで
きる。よって本発明は従来の問題点を一掃した排ガス再
結合器として、産業の発展に寄与するところは極めて大
である。なお本発明は原子力発電所の蒸気タービンのみ
ならず、一般の蒸気原動機の復水処理ラインにも広く適
用できることは言うまでもない。
小さく、ガス流による触媒の粉体化や劣化を生ずること
がなく、SV値の高い領域で高い水素転化率を維持できる
ので構造が簡単で全体をコンパクトに設計することがで
きる。よって本発明は従来の問題点を一掃した排ガス再
結合器として、産業の発展に寄与するところは極めて大
である。なお本発明は原子力発電所の蒸気タービンのみ
ならず、一般の蒸気原動機の復水処理ラインにも広く適
用できることは言うまでもない。
第１図は本発明の実施例を示す断面図、第２図はSV値と
水素転化率の関係を示すグラフ、第３図は復水処理ライ
ンのブロック図である。 （１）：容器、（２）：抽気ガス入口、（４）：ハニカ
ム構造体、（５）：ハニカム触媒。
水素転化率の関係を示すグラフ、第３図は復水処理ライ
ンのブロック図である。 （１）：容器、（２）：抽気ガス入口、（４）：ハニカ
ム構造体、（５）：ハニカム触媒。
Claims (1)
- 【請求項１】排ガス復水器に向かう上部の出口配管と同
一径とされた竪形円筒状の容器（１）の内部に、下部の
抽気ガス入口（２）から流入したガスを整流するための
ハニカム構造体（４）と、その上方に位置しガス中の水
素ガスと酸素ガスとを結合させるための触媒を表面に担
持させたハニカム触媒（５）とを複数段配置したことを
特徴とする排ガス再結合器。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63101079A JPH077096B2 (ja) | 1988-04-22 | 1988-04-22 | 排ガス再結合器 |
| EP89302693A EP0338678B1 (en) | 1988-04-22 | 1989-03-17 | Exhaust gas recombiner |
| DE89302693T DE68908592T2 (de) | 1988-04-22 | 1989-03-17 | Abgasrekombinator. |
| US07/594,668 US5108714A (en) | 1988-04-22 | 1990-09-13 | Exhaust gas recombiner |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63101079A JPH077096B2 (ja) | 1988-04-22 | 1988-04-22 | 排ガス再結合器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01270699A JPH01270699A (ja) | 1989-10-27 |
| JPH077096B2 true JPH077096B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=14291095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63101079A Expired - Fee Related JPH077096B2 (ja) | 1988-04-22 | 1988-04-22 | 排ガス再結合器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5108714A (ja) |
| EP (1) | EP0338678B1 (ja) |
| JP (1) | JPH077096B2 (ja) |
| DE (1) | DE68908592T2 (ja) |
Cited By (1)
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-
1988
- 1988-04-22 JP JP63101079A patent/JPH077096B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-03-17 EP EP89302693A patent/EP0338678B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-03-17 DE DE89302693T patent/DE68908592T2/de not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-09-13 US US07/594,668 patent/US5108714A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998035357A1 (fr) * | 1997-02-06 | 1998-08-13 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Appareil de traitement d'air contenant de l'hydrogene |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE68908592D1 (de) | 1993-09-30 |
| EP0338678A1 (en) | 1989-10-25 |
| JPH01270699A (ja) | 1989-10-27 |
| US5108714A (en) | 1992-04-28 |
| DE68908592T2 (de) | 1994-03-03 |
| EP0338678B1 (en) | 1993-08-25 |
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