CN101402055A - 加肋的催化剂结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种加肋的催化剂结构，包括若干带入口与出口端部的沿纵向设置的通道，所述通道用于通过流动的气体混合物，所述通道的内表面涂有与流动的气体混合物反应的催化剂，所述通道的内壁上设置有至少一个扰流板，扰流板的布置方式可以采用同向，也可以采用异向布置方式，本发明通过在催化剂的通道内壁上设置有扰流板，从而增加了烟气在催化剂孔内的紊流效应，延长了其停留时间，从而提高了其脱硝效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种加肋的催化剂结构。
背景技术
我国能源构成以煤为主，在动力燃料中，含硫量属于高、中档的煤、油占有相当的比例，在国民经济持续稳定增长的形势下，能源开发利用与环境保护之间的矛盾尤为突出。持续增长的SO2和氮氧化物的排放量给国民经济带来了巨大的损失，也严重破坏了人类赖以生存的环境，其危害主要表现在：
1.氮氧化物严重破坏大气臭氧层；2.氮氧化物与人的红血球亲和力超过一氧化碳1000倍，危害人类身体健康；3.酸雨危害农作物的生长，使庄稼减产，甚至颗粒无收，而硫化物和氮氧化物正是造成酸雨危害的罪魁祸首。所以SO2和氮氧化物污染到了必须要加以重点治理的地步。
通常所说的氮氧化物NOx有多种不同形式：N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4和N2O5，其中NO和NO2是重要的大气污染物。
在我国，目前氮氧化物的排放量中70％来自于煤炭的直接燃烧，电力工业又是我国的燃煤大户，因此火力发电厂是NOx排放的主要来源之一。
火电厂脱硝催化剂是电厂脱硝系统投资的核心，占整个脱硝系统的40％～60％，一个脱硝系统蜂窝式催化剂的需求量在500m3左右(根据烟气条件、脱除率等来计算)，按照3～4万RMB/m3(国内价格)计算，一个脱硝系统催化剂的费用为：1500～2000万人民币。在SCR脱硝系统中，催化剂的投资占了整个系统投资的很大比例，并且催化剂的寿命一般只有2～3年。由于催化剂直接影响到整个脱硝系统的运行成本，因此提高脱硝催化剂的脱硝效率是提高催化剂利用率和节约成本的一大关键。目前国内外为了提高催化剂脱硝效率分别开发了板式、波纹板式和蜂窝式催化剂，这些结构的催化剂各有其特点，但是其通道基本上都是采用直通式结构。
据此，需要一种改进的催化剂结构，通过对现有通道结构进行改进，从而能够提高提高催化剂反应的接触时间，增加烟气在催化剂通道内的驻留时间，有效地改善催化剂的废气净化性能。
发明内容
已经发现，改善废气净化性能的有效途径为积极地使经过催化剂内部的废气产生紊流，这将大大增加废气与催化剂接触的机会，有鉴于此，本发明的目的是提供一种加肋的催化剂结构，通过对催化剂的通道结构进行改进，从而能够提高提高催化剂反应的接触时间，增加烟气在催化剂通道内的驻留时间，有效地改善催化剂的废气净化性能。
加肋的催化剂结构，包括若干带入口与出口端部的沿纵向设置的通道，所述通道用于通过流动的气体混合物，所述通道的内表面涂有与流动的气体混合物反应的催化剂，所述通道的内壁上设置有至少一个扰流板；
进一步，所述扰流板的数量为多个且交错排列；
进一步，所述扰流板的形状和大小相同；
进一步，所述扰流板垂直于通道的内壁设置；
进一步，所述通道为矩型通道或圆型通道；
进一步，所述扰流板为矩形板；
进一步，所述扰流板的表面涂有与流过的流体反应的催化剂；
进一步，所述通道的孔径范围为4～20mm，所述扰流板的厚度范围为0.1～10mm，所述通道的孔径与扰流板的宽度的比值范围为2～20∶1；
进一步，所述通道的孔径与扰流板的宽度的比值为6.67∶1；
进一步，所述扰流板与通道为一体。
本发明的有益效果是：通过在催化剂的通道内壁上设置有扰流板，从而增加了烟气在催化剂通道内的紊流效应，延长了其停留时间，从而提高了其脱硝效率；在扰流板的表面涂有催化剂，能够进一步提高其脱硝效率；由于增加了扰流板，使烟气与催化剂的反应更为充分，同时由于扰流板的加入，可以增加催化剂孔径，从而在一定程度上节约的催化剂的使用量，节约了成本。
本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明实施例一中扰流板同向布置方式示意图；
图2为图1中沿A方向侧面示意图；
图3为本发明实施例二中扰流板异向布置方式示意图；
图4为图3中沿A方向侧面示意图；
图5为本发明有无扰流板紊流效应对比示意图；
图6为本发明有无扰流板脱硝效率对比示意图；
图7为不同设置方式的扰流板的测试结果示意图；
图8为不同宽度的扰流板结构比较测试结果示意图
具体实施方式
以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
实施例一
如图1、图2所示，本实施例中的催化剂包括多个通道1，通道1为矩型通道，通道1中设置有多个矩型的扰流板2，扰流板2采用同向布置方式，扰流板2的长边与通道1内壁相接触并垂直于内壁表面设置，一列扰流板2设置左内壁1a上，与之相对的另一列扰流板2设置在与左内壁1a相对的右内壁1b上，两列扰流板2在同一方向上呈犬牙状交错设置且相邻扰流板2之间直线距离相等。
实施例二
如图3、图4所示，实施例二与实施例一的不同之处在于：实施例二采用的是异向布置方式，即包括一列设置在通道1的上内壁1c上的扰流板2和一列设置在下内壁1d上的扰流板2，设置在上内壁1c和下内壁1d上扰流板2在同一方向上呈犬牙交错状交错设置。
实施例二可以认为是一种扰流板2在不同方向上交错排列的方式。
图5为本发明有无扰流板紊流效应对比示意图，本图是在正常的脱硝催化剂流速4m/s的条件下，通过CFD模拟软件fluent模拟烟气流动及其化学反应状况所得，其中a为采用本实施施例二的结构所得到的结果，b为去除了其内部的扰流板结构所得的试验结果。
图6为本发明有无扰流板脱硝效率对比示意图，采用了与图5相同的软件模拟环境模拟烟气流动及其化学反应状况所得，其中a为采用本实施施例二的结构所得到的结果，b为去除了其内部的扰流板结构所得的试验结果。从图中可以看出，烟气流体在有扰流板的地方发生了明显的紊流效应，这有助于增加烟气在催化剂通道内的驻留时间，提高烟气与催化剂进行反应的接触时间，从而有效地改善催化剂的废气净化性能。
从图中可以看出，有扰流板时催化剂的反应速度和脱硝率均要高于无扰流板，其具体数值可由表1看出，可以发现，其脱硝效率在异向扰流板下增加了约4.5％，明显改善了脱硝效率。
表1
| 无扰流板 | 同向扰流板 | 异向扰流板 | |
| 脱硝效率(100％) | 75.26 | 78.42 | 79.74 |
由下表2可以看出随着催化剂孔径的减少其脱硝效率和压损的变化情况，如为了达到79％的脱硝效率，不采用催化剂肋的结构，其催化剂孔径大约为4.5mm，而采用改进的异向扰流板时，其孔径可以依然是6mm。因此，这种改进的催化剂结构将有利于孔径的增大，从而大大节约了使用材料的成本。
表2不同催化剂孔径的脱硝效率与孔径压损
| 催化剂孔径(mm) | 7 | 6 | 5 | 4 |
| 压损(Pa) | 13.91 | 23.09 | 27.33 | 31.98 |
| 脱硝效率(％) | 57.82 | 75.26 | 77.73 | 81.68 |
由图7可以看出，在相同条件下(此处设计的催化剂孔径为6mm，烟气入口流速为4m/s)采用异向扰流板比同向扰流板的结果较好。(图中曲线c代表压损，曲线d代表脱硝效率)
由图8可以看出，在通道1孔径为6mm、烟气入口流速为4m/s的情况下，当扰流板厚度为0.9mm时达到最优化布置。因此扰流板的最佳布置方式为异向布置方式，扰流板的宽度为0.9mm。(图中曲线e代表压损，曲线f代表脱硝效率)
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.加肋的催化剂结构，包括若干带入口与出口端部的沿纵向设置的通道(1)，所述通道(1)用于通过流动的气体混合物，所述通道(1)的内表面涂有与流动的气体混合物反应的催化剂，其特征在于：所述通道(1)的内壁上设置有至少一个扰流板(2)。
2.根据权利要求1所述的加肋的催化剂结构，其特征在于：所述扰流板(2)的数量为多个且交错排列。
3.根据权利要求2所述的加肋的催化剂结构，其特征在于：所述扰流板(2)的形状和大小相同。
4.根据权利要求1或2或3所述的加肋的催化剂结构，其特征在于：所述扰流板(2)垂直于通道(1)的内壁设置。
5.根据权利要求4所述的加肋的催化剂结构，其特征在于：所述通道(1)为矩型通道或圆型通道。
6.根据权利要求5所述的加肋的催化剂结构，其特征在于：所述扰流板(2)为矩形板。
7.根据权利要求6所述的加肋的催化剂结构，其特征在于：所述扰流板(2)的表面涂有与流过的流体反应的催化剂。
8.根据权利要求7所述的加肋的催化剂结构，其特征在于：所述通道(1)的孔径范围为4～20mm，所述扰流板的厚度范围为0.1～10mm，所述通道的孔径与扰流板的宽度的比值范围为2～20∶1。
9.根据权利要求8所述的加肋的催化剂结构，其特征在于：所述通道的孔径与扰流板的宽度的比值为6.67∶1。
10.根据权利要求9所述的加肋的催化剂结构，其特征在于：所述扰流板(2)与通道(1)为一体。
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|---|---|---|---|---|
| CN103105487A (zh) * | 2011-11-10 | 2013-05-15 | 五鼎生物技术股份有限公司 | 反应卡匣及检测装置 |
| CN106732304A (zh) * | 2016-12-14 | 2017-05-31 | 衡阳市南东有色金属有限公司 | 改良型仲钨酸铵分解槽 |
| CN110508133A (zh) * | 2019-09-26 | 2019-11-29 | 崔小勤 | 工业烟气脱硫脱硝、除尘一体化系统及其工艺方法 |
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2008
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| CN106732304A (zh) * | 2016-12-14 | 2017-05-31 | 衡阳市南东有色金属有限公司 | 改良型仲钨酸铵分解槽 |
| CN110508133A (zh) * | 2019-09-26 | 2019-11-29 | 崔小勤 | 工业烟气脱硫脱硝、除尘一体化系统及其工艺方法 |
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