CN107335426A - 基于基体电加热的温度可调节平板式催化剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于基体电加热的温度可调节平板式脱硝催化剂，用于SCR脱硝系统，包括以薄型不锈钢筛网为支撑基体的催化剂层和设置在支撑载体上的通电模块和温控模块。薄型不锈钢筛网通电加热产生大量的热量，以热传导的方式将热量传递给以玻璃纤维和二氧化钛为主要成分的催化剂载体。温控装置包括控制器、催化剂温度探头和电路开关。催化剂温度探头探测催化剂表面多点的实际温度，且所述控制器根据所述催化剂表面温度控制通电模块启动加热或停止加热。本发明将催化剂维持在与污染物反应的最佳温度，从而有效提高污染物的脱除率，保证污染物在低温烟气条件下也可实现达标排放。
Description
技术领域
本发明涉及催化剂，尤其涉及为了有效地对电站NOx污染物进行净化而被通电加热的电加热温度可调节平板式催化剂。
背景技术
氮氧化物（NOx）是三大大气污染物之一，可引发一系列的环境问题，严重危害人体健康和生态安全。我国最新的GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》已经实施，各电站燃煤锅炉除了采用低NOx燃烧设备和炉内燃烧优化等技术措施抑制NOx的生成外，对于燃烧过程中已经生成的NOx普遍采用选择性催化还原法（SCR）脱硝设备进行烟气脱硝。
近年来，随着国家经济的快速发展，全国电网装机容量也随着增大，全国的用电机构也发生了变化。第一产业的用电量比例呈逐年下降趋势，第二、第三产业的用电占比呈逐年上升的是势头，这也势必造成电网峰谷差日趋增加。由于我国大多数的电源组成结构大都以火电为主，大容量火电机组参与深度调峰，成为一种必然趋势。保证调峰机组在低负荷运行时实现污染物达标排放，是目前亟待解决的问题。
随着国家对燃煤电厂NOx的排放控制越来越严苛，我国多个发电集团和地方政府已经提出要使燃煤发电的污染物排放达到甚至低于燃气发电的排放水平，而要实现“超低排放”。在SCR烟气脱硝系统中，催化剂是最重要的组成部分之一，其性能直接影响到SCR系统的脱硝效果。目前应用最广泛的催化剂都是高温催化剂，其最佳反应温度在300℃-420℃之间，在火电厂应用中，一般只能选择高尘布置，即布置在锅炉省煤器与空预器之间。然而，机组在低负荷运行时，SCR入口烟气温度往往无法达到催化剂最佳反应温度，有时烟气温度只有200℃左右，过低的烟气温度可能造成污染物脱除不充分，排放浓度往往无法达到国家环保标准，使得机组无法在低负荷段达标运行，是阻碍火电机组参与深度调峰的重要因素。
现有的低温催化剂还处在研究阶段，无法满足工业应用的迫切需求，为此，研究适用于火力发电机组在低负荷运行的催化剂就具有重要意义。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于基体电加热的温度可调节平板式催化剂。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的基于基体电加热的温度可调节平板式催化剂，包括主体、固定层和绝缘层，所述主体以薄型不锈钢筛网为支撑基体，不锈钢筛网上具有活性材料镀层；玻璃纤维和二氧化钛为催化剂载体，所述固定层固定在所述支撑基体的两侧，所述固定层和主体支撑基体连接在通电回路中，所述绝缘层包裹在固定层外围。
作为优选，所述不锈钢支撑基体断面形状为筛网褶皱板结构，可以有效解决由于电加热引起的热膨胀。
作为优选，所述通电回路中设有温控模块，所述温控模块包括测温热电偶，控制器和电路开关。测温热电偶设置在所述主体支撑载体的多个位置，探测催化剂表面多点的实际温度，控制器根据测得温度控制通电模块启动加热或停止加热。
使用时，主体以薄型不锈钢筛网为支撑基体，玻璃纤维和二氧化钛为催化剂载体，将五氧化二钒（V2O5）和三氧化钼（MoO3）等活性材料镀在金属骨架上。固定层具有良好的导电性，所述固定层固定所述主体支撑基体两侧，保证良好导电接触。固定层与外接电源连接，电流流经固定层和主体支撑基体，形成通电回路。催化剂温度探头探测催化剂表面多点的实际温度，且控制器根据所述催化剂表面温度和设定温度值的对比来控制通电模块启动加热或停止加热，使得所述主体催化剂表面处于设定温度范围。
有益效果：本发明通过通电加热不锈钢筛网支撑载体，调节附着在支撑载体上催化剂的表面温度，保证烟气与催化剂接触时处于最佳反应温度，提高NOx污染物的脱除率，以解决现有技术中用于低温烟气环境下的SCR催化剂存在的问题。
除以上所述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点做更为清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
附图说明
图1为本发明实施例的基于基体电加热的温度可调节平板式催化剂的示意图；
图2为图1在烟气流动方向的截面图；
图中：1为通电装置，2为温控模块，3为测温传感器，4为平板式催化剂，5为固定层，6为数据采集模块，7为绝缘层，8为通电电极。
具体实施方式
实施例：
为净化空气，严格控制污染物排放，我国大多数火电机组已完成SCR脱硝系统改造，实现了低NOx达标排放。然而，火电机组在低负荷运行情况下，由于烟气温度偏离催化剂最佳反应温区，现有的高温催化剂反应活性大大降低，将严重影响对NOx污染物的脱除能力，无法实现达标排放。为此，本实施例提供的种基于基体电加热的温度可调节平板式催化剂，用于净化火电站SCR脱硝系统的烟气，其通过电加热调节烟气与催化剂表面接触的温度，提高NOx污染物的脱除率。其结构如图1所示，主要部分的剖面如图2所示。以平板式催化剂4作为主体，所述平板式催化剂主体4以薄型不锈钢筛网为支撑基体，玻璃纤维和二氧化钛为催化剂载体，将五氧化二钒（V2O5）和三氧化钼（MoO3）等活性材料镀在金属骨架上。不锈钢支撑基体断面形状为筛网褶皱板结构，可以有效解决由于电加热引起的热膨胀问题。平板式催化剂主体4由金属导电固定层5连接通电装置1，所述固定层4与所述平板式催化剂不锈钢支撑载体保持良好导电接触，电流流经固定层和主体支撑基体，形成通电回路。陶瓷绝缘层7包裹在固定层外围，让通电回路与外界绝缘，保证系统用电安全。
为实时监控催化剂表面温度，该基于基体电加热的温度可调节平板式催化剂还设置有温控装置2，具体的该温控装置包括催化剂测温热电偶3、温度控制器和电路开关。该基于基体电加热的温度可调节平板式催化剂通电后，所述催化剂温度探头探测催化剂表面多点的实际温度，且所述控制器根据所述催化剂表面温度和设定温度值的对比来控制通电模块启动加热或停止加热，使得主体催化剂4表面处于最优反应温度范围，充分提高催化剂的反应活性，保证NOx污染物达标排放。此外，该基于基体电加热的温度可调节平板式催化剂提供了数据采集和数据对外传输接口，能够实现对该催化剂的实时在线监测。
薄型不锈钢筛网通电加热产生大量的热量，以热传导的方式将热量传递给以玻璃纤维和二氧化钛为主要成分的催化剂载体。催化剂温度探头探测催化剂表面多点的实际温度，根据所述催化剂表面温度控制通电模块启动加热或停止加热。温控装置将催化剂维持在与污染物反应的最佳温度，从而有效提高污染物的脱除率，保证污染物在低温烟气条件下也可实现达标排放。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于基体电加热的温度可调节平板式催化剂，包括主体、固定层和绝缘层，其特征在于：所述主体以薄型不锈钢筛网为支撑基体，不锈钢筛网上具有活性材料镀层；玻璃纤维和二氧化钛为催化剂载体，所述固定层固定在所述支撑基体的两侧，所述固定层和主体支撑基体连接在通电回路中，所述绝缘层包裹在固定层外围。
2.根据权利要求1所述的基于基体电加热的温度可调节平板式催化剂，其特征在于：所述不锈钢支撑基体断面形状为筛网褶皱板结构。
3.根据权利要求1所述的基于基体电加热的温度可调节平板式催化剂，其特征在于：所述固定层是金属夹板，所述绝缘层是有陶瓷构成的陶瓷绝缘体。
4.根据权利要求1所述的基于基体电加热的温度可调节平板式催化剂，其特征在于：所述通电回路中设有温控模块，所述温控模块包括测温热电偶，控制器和电路开关。
5.根据权利要求4所述的基于基体电加热的温度可调节平板式催化剂，其特征在于：
所述控制器还包括操作单元，用于输入设定的催化剂表面温度。
6.根据权利要求5所述的基于基体电加热的温度可调节平板式催化剂，其特征在于：所述操作单元还包括一手动模式/自动模式切换按键。
7.根据权利要求4所述的基于基体电加热的温度可调节平板式催化剂，其特征在于：所述通电回路中还设有数据采集和数据接口模块。
8.根据权利要求5所述的基于基体电加热的温度可调节平板式催化剂，其特征在于：所述镀层包括五氧化二钒和/或三氧化钼。
9.根据权利要求1所述的基于基体电加热的温度可调节平板式催化剂，其特征在于：薄型不锈钢筛网通电加热产生大量的热量，以热传导的方式将热量传递给以玻璃纤维和二氧化钛为主要成分的催化剂载体；催化剂温度探头探测催化剂表面多点的实际温度，根据所述催化剂表面温度控制通电模块启动加热或停止加热；温控装置将催化剂维持在与污染物反应的最佳温度。
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