CN101380544A - 催化剂微粒转向器 - Google Patents

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CN101380544A CNA2008102157276A CN200810215727A CN101380544A CN 101380544 A CN101380544 A CN 101380544A CN A2008102157276 A CNA2008102157276 A CN A2008102157276A CN 200810215727 A CN200810215727 A CN 200810215727A CN 101380544 A CN101380544 A CN 101380544A
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Abstract

本发明一般地涉及用于将污染物转向到催化剂块内的装置；且具体涉及用于将诸如粉末状和/或固体污染物的微粒物质转向远离催化剂块周围或之间的空间的装置。

Description

催化剂微粒转向器
技术领域
本发明一般地涉及用于将微粒物质转向远离用于选择性催化还原(SCR)装置以从废气中去除氧化氮(NOx)的催化剂块周围和之间的空间，且具体地涉及用于将粉末状和/或固体微粒物质转向远离用于诸如SCR的装置的催化剂块周围和之间的空间的微粒转向装置。
背景技术
化石燃料燃烧的副产品尤其是包括废气和通常的灰组分。化石燃料燃烧过程的灰组分在煤燃烧的情况下尤其显著，而在油燃烧的情况下要少一些。灰和气体燃烧产物的组合物如果充分排放的话会引起严重的空气污染。这种废气的灰组分通常包含二氧化硅、氧化铝、氧化铁的灰微粒，而废气的气体组分至少包含二氧化碳、氧化硫(SOx)和氧化氮(NOx)。
有各种方法和/或装置用于去除例如微粒、氧化硫(SOx)和氧化氮(NOx)。从废气去除和处置微粒或灰的问题在燃烧煤的情况下是显著的，因为由煤燃烧过程产生的约80％至约90％的灰留在废气中。美国的当前能源政策是基于煤在公用事业和工业应用中的大量使用。这种煤的大量使用不能导致对清洁空气的环境要求的妥协。因而，需要先进的控制技术来控制煤燃烧的污染排放物的增加。
已经使用诸如织物过滤室(袋式集尘室)之类的静电除尘器和其它微粒收集装置来在排放到大气之前有效地从废气去除这些微粒。美国专利第4,309,386号揭示一种热催化袋式集尘室，其同时去除微粒材料并降低NOx排放。该专利描述将催化剂覆在袋式集尘室过滤介质的织物上，包括使用将催化剂织成织物的织物过滤器。美国专利第4,793,981号揭示一种热催化袋式集尘室的使用，其同时收集氧化硫、氧化氮和微粒。
美国专利第4,602,673号揭示一种用于预热燃烧空气同时降低废气中所含的NOx的装置。根据该专利，通过将催化反应器与空气加热器组合，可实现结构紧凑的装置。但是，必须频繁更换催化剂，因为由于灰/或灰尘的累积催化剂被腐蚀。此外，飞灰腐蚀会降低SCR催化剂的有效寿命。
使用催化剂块的SCR通常用于需要从废气去除NOx的应用场合中。在这些情况下，SCR催化剂块放置在SCR反应器内，燃烧废气通过该反应器传送。为了保持有效，应保护催化剂免受微粒污染物积聚的危害，微粒污染物会沉积在催化剂上或以其它方式限制气流到达和/或通过催化剂。所关注的一个特定区域是各个催化剂块之间的空隙或空间。如果微粒以填充催化剂块之间的这些间隙和桥接这些空间的方式积聚，就会限制流到催化剂表面区域的废气流动，由此降低SCR用于去除NOx的相对效率。
迄今为止，该问题通过将称为防灰罩(也称为“壁密封件”、“催化剂块密封件”或“层帽”)的薄金属条安装在催化剂块周围来解决。这些条的尺寸、位置和其它设计参数选择成使得灰保持被夹带在废气中而不停留在一个或多个催化剂块上。一般而言，通过将金属条定位焊到催化剂块支承框架的一个或多个合适位置来安装防灰罩。替代地或附加地，防灰罩可定位焊到SCR壳体，在催化剂壳体就位之后进行两个操作。由于这些防灰罩焊接就位，阻止拆卸滤网，且由于通常通达催化剂块需要拆卸滤网而在清洁和/或替换一个或多个催化剂块之前需要去除滤网，所以这种防灰罩并不方便。
另外的现有实践是将这种防灰罩与催化剂块支承框架交叠。但是，这也不够理想，因为需要定期清洁和/或更换催化剂块。只有当从催化剂顶部拆卸滤网时才能实现催化剂清洁。通常只有将防灰罩破坏性地拆除才能拆卸滤网。
除了上述内容，现有技术防灰罩设计还经受安装和工作损坏。将这种防灰罩与催化剂就地焊接在一起还将敏感的催化剂表面暴露于焊熔金属飞溅的风险，这会使催化剂受到破坏和/或衰退。
由于以上原因，本领域需要将在SCR中的微粒污染物转向开而不使用焊接防灰罩的装置和方法。
发明内容
本发明一般地涉及用于将污染物质转向进入用于选择性催化还原(SCR)装置以从废气中去除氧化氮(NOx)的催化剂块的装置，且具体地涉及用于将粉末状和/或固体微粒物质转向远离用于诸如SCR的装置的催化剂块周围和之间空间的微粒转向装置。
因而，本发明的一方面是关于一种微粒转向器，该微粒转向器包括：壁接触部分，其具有第一端和第二端，所述壁接触部分设计成可工作地与至少一个壁表面配合；张紧部分，其具有第一端和第二端，张紧部分的第一端可工作地连结到壁接触部分的所述第二端；以及其中张紧部分设计成保持至少一个壁表面与壁接触部分之间的接触；以及L形固定件，其具有第一端和第二端，L形固定件的第一端可工作地连结到张紧部分的第二端，且其中L形固定件设计成防止微粒转向器移动，其中，壁接触部分、张紧部分和L形固定件部分的组合形成能够使微粒物质转向的微粒转向器。
本发明的另一方面是关于一种微粒转向器，该微粒转向器包括：第一固定部分，其具有第一端和第二端；V形张紧部分，其具有第一端和第二端，V形张紧部分的第一端可工作地连结到第一固定部分的第二端；以及第二固定部分，其具有第一端和第二端，第二固定部分的第一端可工作地连结到V形张紧部分的第二端，其中V形张紧部分设计成允许第一和第二固定部分保持与相邻催化剂块的至少一个表面接触，且其中第一和第二固定部分与V形张紧部分的组合形成能够使微粒物质转向的微粒转向器。
在本发明的又一方面，提供了一种微粒转向器，该微粒转向器包括：扁平条部分，其具有第一端和第二端，扁平条部分的第一端和第二端保持与相邻催化剂块的至少一个表面接触；固定部分，其包括至少两侧，并可工作地连结到第一端和第二端之间的扁平条部分，其中固定部分的相对侧保持与相邻催化剂块的至少一个表面接触，且扁平条和固定部分形成能够使微粒物质转向的T形。
本发明的各种新颖性特征具体在所附权利要求书中指出，该权利要求书形成本公开的一部分。为了更好地理解本发明、通过其使用可实现的工作优点和具体好处，可参照示出本发明的示例性实施例的附图和说明性内容。
附图说明
图1是根据本发明的一实施例的安装在壁上的微粒转向器的图示；
图1A是根据本发明的替代实施例的安装在壁上的微粒转向器的图示；
图2是根据本发明的一实施例的安装于催化剂块的微粒转向器的图示；
图3是根据本发明的替代实施例的安装于催化剂块的微粒转向器的图示；
图4是根据本发明的另一替代实施例的安装于催化剂块的微粒转向器的图示；
图5是根据本发明的又一替代实施例的安装于催化剂块的微粒转向器的图示。
具体实施方式
总体参看附图，其中相同的标号表示在所有的几个附图中相同或功能类似的构件，并具体参见图1，示出根据本发明的微粒转向装置、或称催化剂微粒转向器(CPD)(当与催化剂块一起使用时)的第一实施例，并总的标以标号100。CPD100的主要功能是将诸如飞灰之类的粉末状或固体污染物转向远离用在SCR中的催化剂块周围和之间的空间。一个或多个CPD100设计成将微粒物质转向到例如存在于通常采用的选择性催化还原(SCR)封壳中的一个或多个催化剂块内。尽管不希望受限于任何一组优点，但本发明的CPD100能够减少安装时间、劳动量和成本，同时提供用于将微粒物质转向远离催化剂块120和SCR封壳的壳体周围和之间的空间的装置。在另一实施例中，本发明的CPD100提供用于使微粒物质转向远离SCR封壳内相邻催化剂块120周围和之间的空间的装置。在一实施例中，在用催化剂块填充SCR封壳的同时安装本发明的CPD。在另一实施例中，先前填充的SCR封壳可用根据本发明的CPD进行改型，以潜在地延长包含在其中的催化剂块的寿命。
使用时，本发明的CPD需要设计成适配和/或密封SCR封壳和催化剂块、或相邻催化剂块的不同部分的不同实施例。在一实施例中，根据本发明的CPD设计成形成位于靠近SCR封壳的内表面的催化剂块之间的密封结构或称微粒转向装置。图1中详细示出该实施例。
如图1所示，CPD100的第一实施例包括壁接触部分102、张紧部分104、唇部106和L形固定件108。唇部106在任何合适的位置一体地连接到CPD100，从而可工作地与SCR封壳的催化剂块保持托盘或催化剂支承装置配合。如图1所示，CPD100位于外壁110和催化剂块保持托盘112之间。工作时，CPD100可通过壁接触部分102、张紧部分104和L形固定件108/116可工作地与例如外壁110的内表面配合。CPD100通过唇部106与催化剂块保持托盘112的可工作配合保持就位。由于CPD100的静止时的弧X比当CPD放置在壁110和催化剂块保持托盘112之间时的弧X小，所以由CPD100产生张力。
在一实施例中，静止弧X具有约95至约170度，或从约100至约150度，或者甚至从约110至约145度之间的角度。
L形固定件108/116的腿部116能够预定位催化剂块，改进催化剂块安装的方便性并减少维修中断的次数。还可将L形固定件108/116和壁接触部分102改变成配合在任何障碍物上方，所述障碍物诸如但不限于吹灰机和声装置。可选的是，在L形固定件108/116和催化剂块保持托盘之间可放置垫圈材料以降低微粒物质泄漏穿过CPD100的比率。
CPD100通常通过合适的组装过程(焊接、铜焊、铆接、粘合等)由一件或多件金属组装以形成如上所述可张紧安装在SCR封壳内的所要求的形状。在一实施例中，CPD100可由适于弯曲以形成CPD100的单片金属制成。在另一实施例中，CPD100可由适于弯曲以形成除了唇部106之外的CPD100的所有部件的单片金属制成。在该实施例中，唇部106可由例如通过任何合适方法(例如焊接)附连到CPD100的合适形状的金属条制成。
在一实施例中，CPD100由任何合适金属制成，所述合适金属包括但不限于钢、不锈钢、铝、钛、铜、镍或包含一种或多种以上列出金属的合金。
关于唇部106，尽管示出唇部106为扁平件材料，但唇部106并不限于此。而是，唇部106可以是使唇部106和例如催化剂块保持托盘112之间可工作配合以确保CPD100能正确地长期放置的任何形状(例如矩形或方形条)。如果放置好CPD100，微粒物质或微粒物质就不被允许或不能穿过壁110的内表面和催化剂块保持托盘112之间。在图1中，催化剂块保持托盘保持SCR催化剂块120。
在替代性实施例中，张紧部分104可包括一个或多个构件。图1A示出催化微粒转向器这种或替代式实施例130，其中张紧部分包括两个构件，水平张紧件114和倾斜张紧件109。如本领域的技术人员会理解的那样，可能有多个附加张紧件而不偏离本发明的讲授内容和范围。
在另一实施例中，根据本发明的CPD设计成形成在至少两个相邻催化剂块之间的密封结构或称微粒转向装置，其中这种催化剂块位于不同的支承装置(例如催化剂块保持托盘112)上。图2中详细示出这种实施例的实例。
现请参见图2，CPD200的第二实施例包括附连在在V形张紧部分206的相对端的两个固定部分202和204，以及位于V形张紧部分206和固定部分202和204之间的相应界面处的两唇部208和210。唇部208和210在任何合适的位置一体地连接到CPD200，从而可工作地与催化剂块120配合以在两相邻的催化剂块120之间保持CPD200的位置。工作时，CPD200可通过固定部分202和204可工作地与两个相邻催化剂块120的相邻表面配合，且由V形张紧部分206产生张力。
由于CPD200的静止时的弧A比当CPD200放置在相邻催化剂块120之间时的弧A大，所以由CPD200产生张力。换言之，未安装的CPD200在固定部分202和204之间的距离“d”大于已安装的CPD200。在一实施例中，静止弧A具有约75度至约150度的角，或约100度至约130度的角，或者甚至是约110度至约125度的角。
在替代式实施例中，可在固定部分202和催化剂块120之间、或者在固定部分204和催化剂块120之间放置垫圈材料以降低微粒物质泄漏穿过CPD200的比率。
CPD200通常通过任何合适的组装过程(焊接、铜焊、铆接、粘合等)由一件或多件金属组装以形成如上所述可张紧安装在例如SCR封壳内两相邻催化剂块之间所要求的形状。在一实施例中，CPD200可由适于弯曲以形成CPD200的单片金属制成。在另一实施例中，CPD200可由适于弯曲以形成除了唇部208和210之外的CPD200的所有部件的单片金属制成。在该实施例中，唇部208和210可由例如通过任何合适方法(例如焊接)附连到CPD200的合适形状的金属杆制成。
在一实施例中，CPD200由任何合适金属制成，合适金属包括但不限于钢、不锈钢、铝、钛、铜、镍或包含一种或多种以上列出金属的合金。
关于唇部208和210，尽管示出唇部208和210为扁平件材料，但唇部208和210并不限于此。而是，唇部208和210可以是使唇部208和210与例如催化剂块120之间可工作配合以确保CPD200能正确地长期放置的任何形状。如果放置好CPD200，能够限制微粒物质穿过相邻催化剂块120之间的能力。
在又一实施例中，根据本发明的CPD设计成形成在至少两个相邻催化剂块之间的密封结构或微粒转向装置，其中这种催化剂块位于相同的支承装置(例如催化剂块保持托盘112)上。图3中详细示出该实施例。
现请参见图3，包括固定部分304的CPD300的替代实施例在中央处附连到扁平条370上而形成T形。扁平条部分具有第一端371、第二端372，扁平条部分370的第一端371和第二端372保持与相邻催化剂块120的至少一个表面接触，包括至少两侧的固定部分304可工作地连结到第一端371和第二端372之间的扁平条部分370，其中固定部分的相对侧保持与相邻催化剂块120的至少一个表面靠近或接触。固定件304的宽度选择成优化地将相邻的催化剂块以预定距离彼此间隔开。工作时，CPD300可工作地将微粒物质转向远离相邻催化剂块之间的空间。
在替代式实施例中(图4)，T形部分可包含从扁平条部分370的第一端和第二端371、372向下延伸的附加凸片或腿471、472。
在又一替代式实施例中(图5)，第一和第二端371、372可设置成相对于扁平条部分370成小于90度的角度。
CPD300通常通过任何合适的组装过程(焊接、铜焊、铆接、粘合等)由一件或多件金属组装以形成如上所述可张紧安装在例如SCR封壳内的两相邻催化剂块之间所要求的形状。在一实施例中，CPD300可由适于弯曲以形成CPD300的单片金属制成。在另一实施例中，CPD300可由适于弯曲以形成CPD300的所有部件的单片金属制成。
在一实施例中，CPD300由任何合适金属制成，所述合适金属包括但不限于钢、不锈钢、铝、钛、铜、镍或包含一种或多种以上列出金属的合金。
因此应当理解，本发明的CPD提供许多优点：
允许拆卸滤网而不损坏气体转向器；
允许拆卸催化剂块而不损坏气体转向器；
显著减少初始安装时间、劳动量和成本；
显著减少后继中断时间、劳动量和成本；
提供催化剂和壳体之间和/或催化剂块之间的灰密封；
使现场焊接最少，同时促进推压就位和***(drop-in)就位安装；
可再用；
使现场修剪最少；各部分为每个应用场合定制尺寸而不是以本体条带长度供应；
CPD的几个实施例的弹性作用设计便于建立初始密封并在整个运行和维护状态下保持该密封；
另一实施例的***设计允许其切割成一定长度；不从较长的本体长度现场修剪；
自调节尺寸；不用再弯曲以为适应催化剂块位置不准确而进行调节；
减少安装时间，致使减少实际断电次数；
降低焊接飞溅的风险，因为在设置催化剂之前进行有限的焊接要求；以及
降低焊接拆卸的风险，因为切割或研磨不需要拆除条带。
图1的弹簧加载的实施例桥接催化剂块和相邻壳体之间的缝隙；它们在催化剂块装载到SCR内之前安装并保持与催化剂块的良好接触。图2的实施例安装在催化剂块之间的较宽间隙中，而图3的实施例安装在较窄间隙中；两者都可在催化剂块的整个阵列全部就位之后或在放置阵列的同时进行安装。后两个实施例预加工成用于快速且方便***安装的长度，较小的尺寸变化会允许CPD适于任何供应商的催化剂块设计。
尽管示出和详细描述了本发明的特定实施例以说明本发明的应用和原理，但应当理解，这并不意味着本发明限于此，且本发明可体现为其它方式而不背离这些原理。例如，V形张紧部分206可由诸如U形张紧部分之类的具有替代形状的张紧部分代替。因此，尽管以上参照特定装置、材料和实施例对本发明进行了描述，但是应当理解本发明可以多种形式变化而不背离其精神和范围，且因此不限于这些所揭示的特定形式而是可扩展到以下权利要求书范围内的所有同等物。

Claims (20)

1.一种微粒转向器，包括：
壁接触部分，所述壁接触部分具有第一端和第二端，且设计成可工作地与至少一个壁表面配合；
张紧部分，所述张紧部分具有第一端和第二端，所述张紧部分的所述第一端可工作地连结到所述壁接触部分的所述第二端，且其中所述张紧部分设计成保持所述至少一个壁表面和所述壁接触部分之间的接触，以及
L形固定件，所述L形固定件具有第一端和第二端，所述L形固定件的所述第一端可工作地连结到所述张紧装置的所述第二端，且其中所述L形固定件设计成防止微粒转向器移动，
其中，所述壁接触部分、所述张紧部分和所述L形固定件部分的组合形成能够使微粒物质转向的微粒转向器。
2.如权利要求1所述的微粒转向器，其特征在于，所述微粒转向器还包括选自一个或多个唇部或一个或多个槽沟的第二固定装置。
3.如权利要求2所述的微粒转向器，其特征在于，所述微粒转向器还包括唇部，其中所述唇部位于所述张紧部分的所述第二端和所述L形固定件的所述第一端的接合处。
4.如权利要求1所述的微粒转向器，其特征在于，所述微粒转向器由选自钢、不锈钢、铝、钛、铜、镍或包含一种或多种以上列出金属的合金的金属制成。
5.如权利要求4所述的微粒转向器，其特征在于，所述微粒转向器由单片钢制成。
6.如权利要求1所述的微粒转向器，其特征在于，由于所述壁接触部分和所述张紧部分之间的相互作用而产生张力，且其中所述壁接触部分的所述第二端和所述张紧部分的所述第一端之间的角度关系为约100度至约150度。
7.如权利要求1所述的微粒转向器，其特征在于，所述张紧部分包括所述第一端和所述第二端之间的弯曲结构。
8.一种微粒转向器，包括：
第一固定部分，所述第一固定部分具有第一端和第二端；
张紧部分，所述张紧部分具有第一端和第二端，所述张紧部分的所述第一端可工作地连结到所述第一固定部分的所述第二端；以及
第二固定部分，所述第二固定部分具有第一端和第二端，所述第二固定部分的所述第一端可工作地连结到所述张紧部分的所述第二端，
其中所述张紧部分设计成允许所述第一和第二固定部分保持与相邻催化剂块的至少一个表面接触，且其中所述第一和第二固定部分与V形张紧部分的组合形成能够使微粒物质转向的微粒转向器。
9.如权利要求8所述的微粒转向器，其特征在于，所述张紧部分是V形的。
10.如权利要求9所述的微粒转向器，其特征在于，所述微粒转向器还包括选自一个或多个唇部或一个或多个槽沟的第二固定装置。
11.如权利要求8所述的微粒转向器，其特征在于，所述微粒转向器还包括两个唇部，其中第一唇部位于所述第一固定部分的所述第二端和所述V形张紧部分的所述第一端的接合处，且所述第二唇部位于所述V形张紧部分的所述第二端与所述第二固定部分的所述第一端的接合处。
12.如权利要求8所述的微粒转向器，其特征在于，所述微粒转向器由选自钢、不锈钢、铝、钛、铜、镍或包含一种或多种以上列出金属的合金的金属制成。
13.如权利要求11所述的微粒转向器，其特征在于，所述微粒转向器由单片钢制成。
14.如权利要求11所述的微粒转向器，其特征在于，由于与相邻催化剂块和V形张紧部分接触的所述第一和第二固定部分之间的相互作用而产生张力，且其中所述V形张紧部分具有约75度至约150度的静止角。
15.如权利要求8所述的微粒转向器，其特征在于，所述张紧部分是U形的。
16.如权利要求15所述的微粒转向器，其特征在于，所述微粒转向器还包括两个唇部，其中第一唇部位于所述第一固定部分的所述第二端和所述U形张紧部分的所述第一端的接合处，且所述第二唇部位于所述U形张紧部分的所述第二端与所述第二固定部分的所述第一端的接合处。
17.如权利要求15所述的微粒转向器，其特征在于，所述微粒转向器由选自钢、不锈钢、铝、钛、铜、镍或包含一种或多种以上列出金属的合金的金属制成。
18.一种微粒转向器，包括：
扁平条部分，所述扁平条部分具有第一端和第二端，所述扁平条部分的所述第一端和第二端保持与相邻催化剂块的至少一个表面接触，
固定部分，所述固定部分包括至少两侧，在一端可工作地连结到所述扁平条部分的所述第一端和第二端之间的扁平条部分，其中形成T形转向器，所述T形转向器能够使微粒物质转向。
19.如权利要求18所述的微粒转向器，其特征在于，还包括凸片，其中所述凸片从所述扁平条部分的所述第一端和第二端延伸离开。
20.如权利要求18所述的微粒转向器，其特征在于，在所述扁平张紧条和所述固定件之间形成约90度至约15度的角度。
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