CN105377430A - 脱氮催化剂的再生方法 - Google Patents
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Abstract
在由脱氮催化剂构成的被磨削部件的一端部连结上游固定部件(10)，所述上游固定部件(10)具备截面积比该被磨削部件的截面积大的扩开部，另一方面，在所述被磨削部件的另一端部连结具备恒定截面积的流路的下游固定部件(20)，所述流路从与该被磨削部件的连结侧端部起具备规定尺寸，在所述上游固定部件的上游侧，用具有截面积比所述扩开部小的流路的连结部件连结对磨削材料和气体进行混合的混合部(40)，并且在所述扩开部的内方的所述被磨削部件侧配置规定网孔的网筛部件，另一方面，在所述下游固定部件的所述连结部件的下游侧连结分级部(70)和集尘部(80)，所述分级部(70)将通过了所述被磨削部件的贯通孔的磨削材料和由该磨削材料磨削后的被磨削物分离，所述集尘部(80)经由该分级部吸引所述混合部的气体，通过所述集尘部的吸引，向所述上游固定部件输送来自所述混合部的与所述气体相混合的磨削材料，在所述扩开部使流速降低而使所述气体与磨削材料的混合物暂时滞留，之后，使该混合物通过所述脱氮催化剂的贯通孔和所述下游固定部件而磨削该贯通路径的内壁，之后，经由所述分级部在所述集尘部集尘。
Description
技术领域
本发明涉及在火力发电厂等的排烟脱氮装置中使用的脱氮催化剂的再生方法。
背景技术
以往，在以石油、煤、天然气等为燃料的火力发电厂的锅炉以及各种大型锅炉、其他废弃物焚烧装置等中设置有排烟脱氮装置，在排烟脱氮装置中内置有多层脱氮催化剂。
作为脱氮催化剂，一般来说使用如下催化剂，该催化剂使用TiO2等作为载体，使用V2O5等作为活性成分，并添加了钨或钼的氧化物作为助催化剂成分，并且为VOx-WOy-TiO2或VOx-MoOy-TiO2这样的复合氧化物的形态。
另外，作为催化剂形状，一般来说使用蜂窝型或板状型。蜂窝型中包括：用基材制造了蜂窝形状后，涂布催化剂成分而成的涂布型；在基材中混入催化剂成分而成形的混入型；在蜂窝形状的基材上浸渍催化剂成分而成的浸渍型等。板状型是指在芯棒或陶瓷上涂布催化剂成分而成的类型。
不管是哪种，都有如下问题：当持续使用这样的脱氮催化剂时，由于使催化剂性能劣化的物质(以下称为劣化物质)附着或溶解于催化剂表面和内部，所以催化剂性能会逐渐降低。
因此，一直以来，研究了各种脱氮催化剂的再生方法。
例如，研究了利用研磨剂研磨排气通路内表面的方法(参照专利文献1)、刮掉劣化的脱氮催化剂的表面部分并使新的催化剂活性面出现的方法(参照专利文献2)、使伴随有微粒体的气体通过贯通孔并除去异物的方法(参照专利文献3)等物理去除劣化部位或异物而使活性面出现的方法。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平1-119343号公报
专利文献2：日本特开平4-197451号公报
专利文献3：日本特开平7-116523号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，物理性磨削等方法具有作业烦杂、脱氮催化剂本身由于再生作业而破裂、破坏这样的问题。另外，存在不能在流路的流动方向上均匀磨削这样的问题。
本发明鉴于这样的事实，以提供一种在不破坏脱氮催化剂的情况下均匀地磨削内壁而再生的脱氮催化剂的再生方法为课题。
用于解决课题的手段
解决所述课题的本发明的第一方式为一种脱氮催化剂的再生方法，其特征在于，在由脱氮催化剂构成的被磨削部件的一端部连结上游固定部件，所述上游固定部件具备截面积比该被磨削部件的截面积大的扩开部，另一方面，在所述被磨削部件的另一端部连结具备恒定截面积的流路的下游固定部件，所述流路从与该被磨削部件的连结侧端部起具有规定尺寸，在所述上游固定部件的上游侧，用具有截面积比所述扩开部小的流路的连结部件连结对磨削材料和气体进行混合的混合部，并且在所述扩开部的内方的所述被磨削部件侧配置规定网孔的网筛部件，另一方面，在所述下游固定部件的所述连结部件的下游侧连结分级部和集尘部，所述分级部将通过了所述被磨削部件的贯通孔的磨削材料和由该磨削材料磨削后的被磨削物分离，所述集尘部经由该分级部吸引所述混合部的气体，通过所述集尘部的吸引，向所述上游固定部件输送来自所述混合部的与所述气体相混合的磨削材料，在所述扩开部使流速降低而使所述气体与磨削材料的混合物暂时滞留，之后，使该混合物通过所述脱氮催化剂的贯通孔和所述下游固定部件而磨削该贯通路径的内壁，之后，经由所述分级部在所述集尘部集尘。
在该第一方式中，磨削材料与气体的混合物在脱氮催化剂的上游侧的上游固定部件的扩开部内流速降低而成为暂时滞留的状态，且在通过网筛部件时被减速并且被分散，并由经由下游侧的以规定尺寸具有恒定截面积的流路的下游固定部件的吸引力而输送至脱氮催化剂的贯通孔内，因此，能够以均匀且相同的流速稳定地将磨削材料输送通过从中心部向周缘部配置的全部贯通孔而不破坏脱氮催化剂的端面，能够进行贯通孔内的内壁的均匀的磨削。
本发明的第二方式为一种脱氮催化剂的再生方法，以第一方式记载的脱氮催化剂的再生方法为基础，其特征在于，在所述下游固定部件的所述分级部侧，配置有对流路的中央部的流动进行限制的限制部件。
在该第二方式中，由于利用限制部件降低了下游固定部件内的径向中央部的流速，所以能够以更均匀且相同的流速稳定地将磨削材料输送通过从脱氮催化剂的中心部向周缘部配置的全部贯通孔，能够进行贯通孔内的内壁的更均匀的磨削。
本发明的第三方式为一种脱氮催化剂的再生方法，以第一或第二方式记载的脱氮催化剂的再生方法为基础，其特征在于，所述被磨削部件是在脱氮催化剂的外周配置了虚设单元的部件。
在该第三方式中，由于在不能排除倾向于流速降低的流动的周缘部配置虚设单元而仅在作为更均匀的流动的中央部进行磨削，所以能够进行更均匀的磨削。
本发明的第四方式为一种脱氮催化剂的再生方法，以第一至第三方式中任一方式记载的脱氮催化剂的再生方法为基础，其特征在于，以竖立设置的状态保持所述被磨削部件，用所述上游固定部件固定该被磨削部件的下端部，并且用所述下游固定部件固定上端部。
在该第四方式中，由于在竖立设置状态下磨削脱氮催化剂，所以能够对全部贯通孔进行更均匀的磨削。
发明效果
如以上说明地，根据本发明的脱氮催化剂的再生方法，达到如下效果：能够以均匀且相同的流速稳定地将磨削材料输送通过从中心部向周缘部配置的全部贯通孔而不破坏脱氮催化剂的端面，能够进行贯通孔内的内壁的均匀的磨削，能够进行均匀的再生。
附图说明
图1是示出实施本发明实施方式1的脱氮催化剂的再生方法的磨削装置的概略结构的图。
图2是图1的主要部分剖视图。
图3是示出实施本发明实施方式2的脱氮催化剂的再生方法的磨削装置的主要部分剖视图的图。
图4是图3的被磨削部件的横剖视图。
图5是示出实施例1的试验结果的坐标图。
图6是示出实施例2的试验结果的坐标图。
图7是示出比较例1的试验结果的坐标图。
图8是示出比较例2的试验结果的坐标图。
图9是示出实施例3的试验结果的坐标图。
具体实施方式
以下，基于一实施方式说明本发明。
(实施方式1)
图1中示出本实施方式使用的磨削装置的概略结构，图2中示出其主要部分截面。
如这些附图所示，作为被磨削部件的在排烟脱氮装置等中使用的脱氮催化剂1在竖立设置于上游固定部件10与下游固定部件20之间的状态下固定，在上游固定部件10上经由上游侧连结部件30连接有混合部40，在混合部40上连接有压缩机50。另一方面，在下游固定部件20上经由下游侧连结部件60连接有分级部70，在分级部70上连接有集尘部80。
上游固定部件10具备固定部11，所述固定部11固定脱氮催化剂1的下端部。固定部11具有与脱氮催化剂1相同的截面积，与该固定部11的上游侧连续地具备扩开部12，所述扩开部12的截面积较大地扩展，扩开部12的上游侧具有截面积逐渐变小的锥部13，进一步与锥部13连续地具备连结部14，所述连结部14具有与锥部13的小侧截面积相同的截面积。而且，在连结部14上连结有上游侧连结部件30的一端，在上游侧连结部件30的另一端部连接有混合部40的排出口。需要说明的是，上游固定部件10的各流路的截面形状既可以是矩形，也可以是圆形，也可以根据部位而不同。
另外，在上游固定部件10的内方，配置有具有规定网孔的网筛部件15。网筛部件15由具有规定网孔的网眼构成，并配置在扩开部12的内方的脱氮催化剂1侧，并配置成遮挡从上游侧连结部件30向扩开部12内的流动。
并且，在扩开部12的内方，在固定部11侧设置有对从扩开部12向固定部11的流动进行整流的整流板16，所述整流板16形成圆锥状或四棱锚状(四角錘状)的锥部。
下游固定部件20具备固定脱氮催化剂1的上端部的固定部21，并从固定部21起具备规定尺寸的直管部22，该直管部22形成恒定截面积的流路，之后，具备截面积逐渐减小而成的锥部23和与锥部23连续的连结部24，在连结部24上连接有下游侧连结部件60。
另外，在下游固定部件20的分级部70侧，具体而言，在下游固定部件20的直管部22内设置有限制流路的中央部的流动的限制部件25。对于限制部件25的配置位置而言，只要是流路的流动最快的中央部，则不限定于流动方向上的位置，既可以是直管部22的锥部23侧，也可以是脱氮催化剂1侧，也可以是锥部23与直管部22的边界。虽然对限制部件25的形状没有特别限定，但由于是限制流动的中央部的部件，因此优选与脱氮催化剂1的截面形状相似的形状，另外，既可以是完全切断流动的部件，也可以是诸如切断流动的大部分而使一部分通过的网眼部件。
混合部40在中央部具有大致漏斗形状的空间41，在上方具有吸入外部空气的外部气体吸入口42。另外，大致漏斗形状的空间的下部以密闭的状态与上游侧连结部件30连结。另外，在混合部40的内部，在内部具备例如4～10台的多台喷砂枪44，在本实施方式中为具备6台，喷砂枪44的喷射口分别朝向大致漏斗形状的空间41的下部的斜面方向。该喷砂枪44经由空气调节器46连接有压缩机50，并且连接有磨削材料软管48。当使喷砂枪44工作时，从压缩机50供给的压缩空气由空气调节器46调整为期望的压力，并供给至喷砂枪44，由此，产生喷射器效果，并从分级部70供给磨削材料。然后，在喷砂枪44的内部，磨削材料与压缩空气以均匀混合的状态被喷射至混合部40的内部，包含所喷射的磨削材料在内的压缩空气与从外部气体吸入口42吸入的外部气体混合，经由上游侧连结部件30输送至上游固定部件10。
分级部70是公知的旋风分级器，配置在比混合部40高的位置。该分级部70经由下游侧连结部件60与下游固定部件20连接，并在密闭的状态下，经由输送管72与集尘部80连结，经由磨削材料软管48与喷砂枪44连结。
包含经由下游侧连结部件60输送至分级部70的磨削材料和被磨削的粉尘在内的空气由分级部70分离为磨削材料和包含粉尘在内的空气。被分离的磨削材料由于自重而落下并堆积到分级部70的下部，并经由磨削材料软管48再次供给至喷砂枪44。此时，由于磨削材料软管48的分级部70侧处于比磨削材料软管48的喷砂枪44侧高的位置，所以在向喷砂枪44供给磨削材料时，即使来自压缩机50的压缩空气的压力小，也能够充分利用喷射器效果。需要说明的是，该磨削材料软管48优选尽可能短地在没有松弛的状态下安装。由此，能够更有效地灵活利用喷射器效果。另一方面，包含粉尘在内的空气经由输送管72被输送至集尘部80。
集尘部80是公知的除尘装置。该集尘部80在密闭的状态下经由输送管72与分级部70连结。在该集尘部80的内部设置有盒过滤器82和能够变更转速的鼓风机马达83，能够捕集空气中所包含的粉尘。另外，由于盒过滤器82捕集的粉尘定期地利用脉冲射流拂落并储存于设置在下部的储存部84，所以能够在期望的定时回收粉尘。另一方面，通过了盒过滤器82的清洁空气从废气导管排出到大气中。
以下，对使用以上说明的磨削装置进行脱氮催化剂1的再生的方法进行说明。
脱氮催化剂1为蜂窝型催化剂，为具有蜂窝构造的圆柱形状、大致椭圆柱形状、多边形形状或四棱柱形状，在长度方向上贯通的多个贯通孔呈格子状配置。这样的脱氮催化剂1是使用完的催化剂，在贯通孔内壁附着有附着物。另外，根据情况不同，有时会由(煤)灰等封闭，在这样的情况下，优选在预先通过水洗等将闭塞部开口后设置于磨削装置。
设置这样的脱氮催化剂1，将空气调节器46的压力调节为规定的压力并使喷砂枪44动作，另外，当使集尘部80的鼓风机马达83动作时，与空气一起从喷砂枪44喷射磨削材料。这时，从喷砂枪44的喷射口喷射的磨削材料与空气的混合物通过上游侧连结部件30而到达上游固定部件10。
在这里，进入上游固定部件10并从锥部13到达扩开部12的混合物的流速降低，虽然是极短的时间，但暂时滞留在扩开部12内，混合物在流动方向上发生再排列。进而，混合物与网筛部件15碰撞而一边向多方向散乱一边通过该网筛部件15，在扩开部12的网筛部件15的下游侧，混合物的流动被进一步再排列。
另一方面，在脱氮催化剂1的上游侧和下游侧，由于集尘部80的吸引而产生压差，所以暂时滞留在扩开部12内的混合物由来自集尘部80的吸引力吸引而被送至脱氮催化剂1的贯通孔内。由此，极力抑制了脱氮催化剂1的上游侧端面的破损。另外，由于磨削材料以均匀的量且以均匀的流速导入从脱氮催化剂1的截面的中央部到周缘部配置的全部贯通孔中，所以能够均匀地磨削全部贯通孔的内壁。
下面进行更详细地说明。为了防止脱氮催化剂1的端面的破损并且进行均匀的磨削，首先，需要尽可能减小在上游固定部件10的扩开部12内的混合物的流速，如上所述，通过设置扩开部12并且配置网筛部件15，流动被再排列，流速降低且变均匀。
在这里，上游固定部件10的扩开部12的截面积优选为脱氮催化剂1的截面积S的3～10倍左右，上游固定部件10的容积优选设为(√((3～10)×S))3左右。
在这里，(√((3～10)×S))3表示以下算式。
[数学式1]
另外，网筛部件15的网孔设为具有通过碰撞将混合物的流动扩散而再排列的作用即可，例如从#8～#40左右选择即可。
按这种方式在上游固定部件10的扩开部12内再排列的混合物优选被吸引至与下游固定部件20之间，即，通过脱氮催化剂1的前后的压差而被吸引至脱氮催化剂1的贯通孔内，且优选设定为下游固定部件20内的压力相对于上游固定部件10内的压力低4～8kPa。
另外，为了在截面方向上尽可能均匀地磨削脱氮催化剂1，优选将下游固定部件20的直管部22的长度确保为某种程度。另外，即使像直管部22那样流动方向上的截面积没有变化，由于截面方向中央部的流动变快，且直径经由锥部23与截面积小的连结部24连续，所以在锥部23附近，中央部的流动有可能进一步变大。由于这成为脱氮催化剂1的中央部容易被磨削的结果，因此在本实施方式中，在直管部22的内方的径向中央部设置有四方形板状的限制部件25。由此，在中央部的流动受到限制，在脱氮催化剂1内的径向的流动的速度被均匀化，脱氮催化剂1的磨削被均匀化。限制部件25具有脱氮催化剂1的截面积的1/4～1/2的面积的大小，优选具有1/3左右的面积的大小。需要说明的是，限制部件25的俯视形状优选为与脱氮催化剂1的截面形状相似的形状，但不限定于此，例如也可以设为圆盘状等。
此外，磨削材料优选使用氧化铝、碳化硅、氧化锆、锆石等陶瓷类磨削材料。为了极力防止脱氮催化剂1的端面的破坏，磨削材料优选使用#16～#80网眼的粒度的材料。
(实施方式2)
在图3中示出本实施方式使用的磨削装置的主要部分截面，在图4中示出被磨削部件的横截面。需要说明的是，本实施方式除了变更被磨削部件以外，其他磨削装置的概要与上述实施方式相同，对于表示相同作用的部件标注相同的附图标记而省略重复的说明。
如图3和图4所示，在本实施方式中，作为被磨削部件，使用在脱氮催化剂1的周围配置了虚设单元(dummycell)2的部件。虚设单元2具有与脱氮催化剂1相同或类似的贯通孔，并配置在脱氮催化剂1的径向外侧。虚设单元2的材质具有耐摩性即可，不特别限定，例如既可以是与脱氮催化剂1相同的陶瓷，也可以是金属等材质。
上游固定部件10A和下游固定部件20A具备与包含虚设单元2在内的被磨削部件相匹配的大尺寸的连结部11A及24A，除了未设置限制部件25，其余与实施方式1相同。
在本实施方式中，脱氮催化剂1仅配置在从上游固定部件10A通过被磨削部件而流向下游固定部件20A的、磨削材料与空气的混合物的流动中流动速度大致均匀的中央部。另一方面，流动的速度无论如何也会降低的周缘部的混合物通过虚设单元2。由此，获得在脱氮催化剂1的整个截面方向上的磨削状态进一步变均匀的效果。
虽然虚设单元2的面积越大磨削状态越均匀化，但需要与虚设单元2的面积对应地加大流量，从而使经济效率降低。
因此，如果设计成脱氮催化剂1的截面积的30％以下，优选5～15％左右的面积，则能够发挥充分的效果。
(试验例1)
将截面外径为150mm×150mm，长度为860mm，网孔为6mm，以7mm间距具有400个6mm×6mm的截面矩形的贯通孔的蜂窝型脱氮催化剂1配置于上述实施方式1的磨削装置，使用#46的氧化铝作为磨削材料，并以目标磨削量100μm进行磨削。这时的脱氮催化剂1的前后的压差为5.4kPa。
针对加工后的脱氮催化剂、预先确定的规定位置的贯通孔(83个部位)、以及长度方向上的多个位置测量磨削率，并将得到的结果作为按照各贯通孔的折线坐标图示出在图5中(实施例1)。根据该结果，折线坐标图间的不均相当于截面方向上的磨削不均，各折线坐标图的长度方向上的不均相当于长度方向上的磨削不均。需要说明的是，对于加工而言，从脱氮催化剂1的出口侧导入磨削材料地进行加工，坐标图中的距催化剂入口侧的距离表示距催化剂入口侧(加工的出口侧)的距离。
磨削率设为以下的定义，目标磨削量100μm相当于磨削率3.34％。
磨削率＝[(磨削后的网孔-磨削前的网孔)÷磨削前的网孔]×100
根据实施例1的磨削前后的整体重量算出的加工减少率为12.23％，之后求出的实质磨削量为102μm。
另外，同样地，将仅拆去限制部件25而进行相同试验得到的结果(实施例2)表示在图6中。实施例2的加工减少率为100μm。
为了进行比较，将拆去了网筛部件15和限制部件25双方而进行相同试验得到的结果(比较例1)、仅拆去网筛部件15而进行相同试验得到的结果(比较例2)分别表示在图7、图8中。
作为其结果，确认到：与设置了网筛部件15和限制部件25的实施方式1、拆下了限制部件25的实施例2相比，在拆下了网筛部件15和限制部件25双方的比较例1、仅拆下了网筛部件15的比较例2中，整个径向上的不均变大。
从而可知网筛部件15和限制部件25在减轻径向不均方面的效果大。
(试验例2)
将在与试验例1相同的脱氮催化剂1的径向外侧均匀配置了截面积成为10％的虚设单元2而成的部件设为被磨削部件，在除了拆下限制部件25以外其他与实施方式2相同的磨削装置中，进行了与试验例1相同的试验。
针对加工后的脱氮催化剂、预先确定的规定位置的贯通孔(83个部位)、以及长度方向上的多个位置测量磨削率，并将得到的结果作为按照各贯通孔的折线坐标图示出在图9中(实施例3)。
通过将该结果与实施例2(图6)进行比较，确认到通过设置虚设单元2，径向上的磨削不均显著下降。
工业实用性
除了排烟脱氮装置的脱氮催化剂外，还能够应用于锅炉设备等的陶瓷制的蜂窝构造的催化剂。
附图标记说明
1脱氮催化剂
10上游固定部件
20下游固定部件
30上游侧连结部件
40混合部
50压缩机
60下游侧连结部件
70分级部
80集尘部
Claims (4)
1.一种脱氮催化剂的再生方法，其特征在于，
在由脱氮催化剂构成的被磨削部件的一端部连结上游固定部件，所述上游固定部件具备截面积比该被磨削部件的截面积大的扩开部，另一方面，在所述被磨削部件的另一端部连结具备恒定截面积的流路的下游固定部件，所述流路从与该被磨削部件的连结侧端部起具有规定尺寸，
在所述上游固定部件的上游侧，用具有截面积比所述扩开部小的流路的连结部件连结对磨削材料和气体进行混合的混合部，并且在所述扩开部的内方的所述被磨削部件侧配置规定网孔的网筛部件，另一方面，在所述下游固定部件的所述连结部件的下游侧连结分级部和集尘部，所述分级部将通过了所述被磨削部件的贯通孔的磨削材料和由该磨削材料磨削后的被磨削物分离，所述集尘部经由该分级部吸引所述混合部的气体，
通过所述集尘部的吸引，向所述上游固定部件输送来自所述混合部的与所述气体相混合的磨削材料，在所述扩开部使流速降低而使所述气体与磨削材料的混合物暂时滞留，之后，使该混合物通过所述脱氮催化剂的贯通孔和所述下游固定部件而磨削该贯通路径的内壁，之后，经由所述分级部在所述集尘部集尘。
2.根据权利要求1所述的脱氮催化剂的再生方法，其特征在于，在所述固定部件的所述分级部侧，配置有对流路的中央部的流动进行限制的限制部件。
3.根据权利要求1或2所述的脱氮催化剂的再生方法，其特征在于，所述被磨削部件是在脱氮催化剂的外周配置了虚设单元的部件。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的脱氮催化剂的再生方法，其特征在于，以竖立设置的状态保持所述被磨削部件，用所述上游固定部件固定该被磨削部件的下端部，并且用所述下游固定部件固定上端部。
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