CN105833726A - 一种scr催化剂清堵装置 - Google Patents

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Abstract

一种SCR催化剂清堵装置，利用脉冲喷吹的激波原理，通过“爆炸式”喷吹气流对SCR催化剂进行强力清堵，其特征是：空气炮(1)将其内存储的压缩气体瞬间释放，形成“爆炸式”的高压气团，并通过喷吹管(2)和“鸭嘴形”喷嘴(3)输送到SCR反应器内，对SCR催化剂及保护层(4)的积灰和堵塞进行横向喷吹清堵。清堵装置可根据不同规格的催化剂在每层催化剂四周均匀设置清堵装置，可依催化剂层阻力变化自动启闭，实现清堵功能，以保证催化剂性能、延长催化剂使用寿命、降低设备能耗。该技术方案具有清堵能力强、不损伤催化剂、不影响SCR正常运行与检修、成本低、安装维护方便等显著优点。

Description

一种SCR催化剂清堵装置
技术领域
本发明涉及烟气净化设备的清灰装置，具体涉及SCR的一种催化剂清堵装置。
技术背景
随着新修订的《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223—2011)的颁布和实施，对火电厂氮氧化物的排放提出更为严格的要求。选择性催化还原(selective catalyticreduction，SCR)烟气脱硝技术，因其脱硝率高(可达90％以上)、技术成熟，是火电厂采用低氮燃烧技术后进一步控制NOx排放的首选。随着氮氧化物被列为“十二五”大气污染总量控制约束性考核指标，SCR烟气脱硝装置正大规模应用于我国电力、冶金、建材、化工等领域的烟气脱硝。
催化剂是SCR烟气脱硝技术的核心，其组成、结构和相关参数直接影响SCR系统的整体脱硝效果。我国火电厂的SCR脱硝装置均采用高尘布置，反应器位于省煤器与空气预热器之间，该区域的烟气携带有大量的飞灰。因此，在SCR系统运行的过程中，催化剂不可避免地因各种物理化学作用(中毒、磨蚀、热烧结、堵塞/沾污等)而失效，导致其使用寿命缩短，催化剂的更换速度加快，这对SCR系统的脱硝效果和经济成本造成巨大的影响。
相对于其它使SCR催化剂失活因素，堵塞是一个可逆的物理作用，可通过清堵实现催化剂再生。目前，国内清灰方式有很多种，较为典型的为：声波清灰、激波清灰、蒸汽清灰等，从使用效果来看这几种方法各有优劣和各自适用范围。目前，也有提出采用脉冲喷吹清灰的方式，主要采用脉冲阀与喷吹(支)管对SCR催化剂采取垂直喷吹清灰的方式。但此种方式仍存在以下问题：清灰用喷吹管置于反应器内部，相对减少了SCR反应器的流通截面，导致运行阻力增加、影响反应效果；高浓度含尘气流对喷吹管的直接冲刷和磨损，故障率高；占用了催化剂的检修空间，维护检修较困难；此外，脉冲气流对催化剂层垂直喷吹会造成催化剂的冲击损伤并易使积尘渗入催化剂内部，一定程度上影响了SCR催化剂的使用寿命。
为有效克服上述脉冲喷吹清灰装置的缺点，本发明提出一种新型的SCR催化剂脉冲喷吹清灰和清堵装置。相对于其他清灰方式，本发明具有方法新颖、清堵效果佳，安装、运行和维护简便、成本低，且不损伤催化剂、不影响SCR反应器的正常运行及其检修与维护操作，可有效保证SCR的长期高效运行。
发明内容
本发明旨在提供一种高效、简便、低成本的SCR催化剂清堵装置。该装置对SCR脱硝设备的正常运行与维护检修无任何影响，对SCR催化剂无任何破坏和损伤，可有效消除SCR催化剂堵塞问题并延长催化剂使用寿命。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种SCR催化剂清堵装置，它由空气炮、喷吹管、“鸭嘴形”喷嘴、保护层和托架构成，其特征在于清堵装置利用脉冲喷吹的激波原理，通过“爆炸式”喷吹气流对SCR催化剂进行强力清堵，清堵装置工作时，空气炮将其内的压缩气体瞬间释放，所形成的“爆炸式”气流经喷嘴喷出，高压气团通过喷吹管和“鸭嘴形”喷嘴快速输送到SCR反应 器内部，直接喷吹到保护层上，并在保护层表层形成“卷扫式”水平气流对其表面积灰进行横向吹扫，从而有效清除堵塞催化剂的积尘，保持催化剂的洁净；清堵装置配置数量可依SCR反应器的规格和催化剂的截面尺寸确定，沿SCR反应器各层催化剂四周均匀布置。
所述空气炮与喷吹管通过焊接连接；喷吹管与“鸭嘴形”喷嘴之间采用法兰连接或焊接方式连接；“鸭嘴形”喷嘴与SCR壳体密封焊接；保护层与SCR催化剂层和SCR反应器间采用定位卡接，且二者之间紧密贴合，SCR催化剂层与保护层间的孔隙或缝隙位置相对应；清堵装置采用托架支撑，托架与SCR反应器壳体固接。
所述采用空气炮来实现压缩气体的瞬间释放，形成“爆炸式”的脉冲喷吹清扫气流，空气炮工作时的气体压力宜为0.1～0.3MPa，压力可调。
所述在各层SCR催化剂顶部设有催化剂保护层，以有效保护催化剂层免受高压气流的冲击损伤，保护层与催化剂层之间须紧密贴合，且催化剂层与保护层二者之间的孔或缝位置相对应，保护层可选用耐高温、耐磨损、耐腐蚀的金属或非金属材质，厚度宜为15-30mm，其外形尺寸、开孔数量及分布与SCR催化剂相同；其开孔尺寸和形状可与催化剂相同。
所述采用“鸭嘴形”喷嘴将高压气团输送和分配到SCR反应器内部，无需任何伸入SCR反应器内部的喷吹(支)管，借鉴气箱脉冲袋式除尘器的机理，对催化剂及保护层进行喷吹清堵。
所述其清灰气流与保护层平行，水平吹扫气流对保护层表面积灰进行横向吹扫，而非直接垂直喷入催化剂内部。
所述布置方式可沿SCR反应器各层催化剂四周均匀布置，配置数量可依SCR反应器的规格和催化剂的截面尺寸具体确定，数量可调。
所述根据实时监测的SCR催化剂层的运行阻力，对催化剂及其保护层进行动态跟踪和实时清灰。
本发明是一种SCR催化剂清堵装置，利用脉冲喷吹的激波原理，通过“爆炸式”喷吹气流对SCR催化剂进行强力清堵。清堵装置包括：空气炮、喷吹管“鸭嘴形”喷嘴、保护层和托架组成。空气炮与喷吹管通过焊接连接；喷吹管与“鸭嘴形”喷嘴之间采用法兰连接或焊接方式连接；清堵装置采用托架支撑，托架与SCR反应器壳体固接。
清堵装置中涉及的催化剂保护层与SCR催化剂层和SCR反应器间采用定位卡接，且二者之间紧密贴合。保护层可选用耐高温、耐磨损、耐腐蚀的金属或非金属材质，厚度宜为15-30mm。其外形尺寸同催化剂外形尺寸，其开孔尺寸、形状、数量及分布根据SCR催化剂开孔特征设计。SCR催化剂层与保护层间的孔或缝位置相对应。
正常工作时，由控制系统实时监控SCR催化剂层的运行阻力，当阻力达到设定值时，控制系统自动启动清堵装置。清灰启动时，空气炮将其内的压缩气体(气体压力：0.1～0.3MPa)瞬间释放，所形成的“爆炸式”气流经喷嘴喷出，高压气团通过喷吹管和“鸭嘴形”喷嘴快速输送到SCR反应器内部，并在保护层表层形成“卷扫式”水平气流对其表面积灰进行横向吹扫，吹扫扬起的粉尘及时被气流带出。
本发明有益效果是：
一、清灰力度大，清除彻底，清堵效果佳。由于采用脉冲喷吹的激波原理，通过“爆炸式”喷吹气流对SCR催化剂进行强力清堵的方法， 清灰力度大。该清堵装置阵列布置于各层SCR催化剂层四周，根据催化剂层压差变化值，动态跟踪并将催化剂积灰进行实时清除。清灰气流由空气炮瞬间释放压缩气体，并形成“爆炸式”冲击吹扫气流，“鸭嘴形”喷嘴将压缩气团快速并在保护层表层形成“卷扫式”水平气流对其表面积灰进行横向吹扫，积灰清除彻底，清堵效果佳。
二、对SCR催化剂无任何损伤。该装置设有催化剂保护层，并采用与保持层表层平行的“卷扫式”水平气流对催化剂保持层进行横向吹扫，不会对SCR催化剂造成冲击损伤，不会将积尘喷吹渗入催化剂内部，造成催化剂堵塞失效。
三、对SCR反应器运行和维修无任何干涉和影响。清堵装置采用“鸭嘴形”喷嘴，并置于SCR反应器安装于塔体边缘，不伸入反应塔内部。因此不会因损失SCR反应器有效断面而增加SCR反应器运行阻力，特别是不会对SCR装置的检修维护(如催化剂更换)等操作带来影响和不便。
四、运行稳定、可靠、长寿命。有别于同类型的固定喷吹(支)管的装置，本发明装置无任何部件伸入SCR反应器内部，不受高含尘浓度烟气气流的冲刷，运行更稳定、可靠，使用寿命更长。
下面结合说明书附图对本发明做进一步说明。
附图说明
图1 SCR催化剂清堵装置示意图；
图2 SCR催化剂清堵装置安装示意图；
图3 SCR催化剂清堵装置A--A截面布置示意图。
图中：1、空气炮；2、喷吹管；3、“鸭嘴形”喷嘴；
4、保护层；5、托架。
具体实施方法
如图1所示，SCR催化剂清堵装置包括空气炮(1)、喷吹管(2)、“鸭嘴形”喷嘴(3)、保护层(4)和托架(5)组成。空气炮(1)与喷吹管(2)通过焊接连接；喷吹管(2)与“鸭嘴形”喷嘴(3)之间采用法兰连接或焊接方式连接。
如图1所示，技术方案根据催化剂的外形尺寸及开孔尺寸、形状、数量和分布特征设计保护层(4)，保护层(4)与SCR催化剂层和SCR反应器间采用定位卡接，且二者之间须紧密贴合，催化剂层与保护层(4)的孔或缝位置相对应。
如图2所示，“鸭嘴形”喷嘴(3)与SCR反应器壳体密封焊接；整套清堵装置采用托架(5)支撑，托架(5)与SCR壳体焊接固接。
如图2和图3所示，清堵装置采用阵列形式均匀布置于SCR反应器各层催化剂层四周，其布置的数量取决于SCR反应器的规格和催化剂层截面尺寸。“鸭嘴形”喷嘴(3)可促进脉冲吹扫气流的合理输送和分配，利于吹扫气流在催化剂保护层(4)表层的均匀分配和均衡清灰。
清堵装置根据SCR催化剂层的运行阻力，对保护层(4)表层进行动态跟踪和实时清灰。正常工作时，由控制系统实时监控SCR催化剂层的运行阻力，当阻力达到设定值时，控制系统自动启动清堵装置。清灰 启动时，空气炮(1)将其内的压缩气体(气体压力：0.1～0.3MPa)瞬间释放，所形成的“爆炸式”气流经喷嘴喷出，高压气团通过喷吹管(2)和“鸭嘴形”喷嘴(3)快速输送到SCR反应器内部，并在保护层(4)表层形成“卷扫式”水平气流对其表面积灰进行横向吹扫，吹扫扬起的粉尘颗粒及时被气流带出和清除。当催化剂运行阻力低于所设定的下限值时，清堵器暂停清灰等待下一个清堵指令。通过实时监控与动态清灰，确保催化剂长期处于洁净状态。

Claims (6)

1.一种SCR催化剂清堵装置，它由空气炮、喷吹管、“鸭嘴形”喷嘴、保护层和托架构成，其特征在于清堵装置利用脉冲喷吹的激波原理，通过“爆炸式”喷吹气流对SCR催化剂进行强力清堵，清堵装置工作时，空气炮将其内的压缩气体瞬间释放，所形成的“爆炸式”气流经喷嘴喷出，高压气团通过喷吹管和“鸭嘴形”喷嘴快速输送到SCR反应器内部，直接喷吹到保护层上，并在保护层表层形成“卷扫式”水平气流对其表面积灰进行横向吹扫，从而有效清除堵塞催化剂的积尘，保持催化剂的洁净。
2.根据权利要求1所述的一种SCR催化剂清堵装置，其特征在于空气炮与喷吹管通过焊接连接；喷吹管与“鸭嘴形”喷嘴之间采用法兰连接或焊接方式连接；“鸭嘴形”喷嘴与SCR壳体密封焊接；保护层与SCR催化剂层和SCR反应器间采用定位卡接，且二者之间紧密贴合，SCR催化剂层与保护层间的孔隙或缝隙位置相对应；清堵装置采用托架支撑，托架与SCR反应器壳体固接。
3.根据权利要求1所述的一种SCR催化剂清堵装置，其特征在于采用空气炮来实现压缩气体的瞬间释放，形成“爆炸式”的脉冲喷吹清扫气流，空气炮工作时的气体压力宜为0.1～0.3MPa，压力可调。
4.根据权利要求1所述的一种SCR催化剂清堵装置，其特征在于在各层SCR催化剂顶部设有催化剂保护层，以有效保护催化剂层免受高压气流的冲击损伤，保护层与催化剂层之间须紧密贴合，且催化剂层与保护层二者之间的孔或缝位置相对应。
5.根据权利要求1所述的一种SCR催化剂清堵装置，其特征在于清灰气流与保护层平行，水平吹扫气流对保护层表面积灰进行横向吹扫，而非直接垂直喷入催化剂内部。
6.根据权利要求1所述的一种SCR催化剂清堵装置，其特征在于根据实时监测的SCR催化剂层的运行阻力，对催化剂及其保护层进行动态跟踪和实时清灰。
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