CN110192075A - 用于选择性催化还原反应器中的催化剂筛的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了在选择性催化还原反应器中使用的系统。所述系统可以包括催化剂床和筛,所述筛以使得流向催化剂床的烟道气流在接触催化剂床之前接触筛的方式位于靠近所述催化剂床。所述筛可以适于在催化剂床上方支撑至少400磅的重量,使得所述重量不施加在催化剂上。所述筛可以在其表面上具有多个孔以使得筛适于在烟道气流过筛时改变该烟道气的速度分布。

Description

用于选择性催化还原反应器中的催化剂筛的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年12月22日提交的名称为“SYSTEMS AND METHODS FOR CATALYSTSCREENS IN SELECTIVE CATALYTIC REDUCTION REACTORS”的美国非临时专利申请No.15/388,401的权益,该美国非临时专利申请的公开内容如同在下文充分阐述并且出于所有适用目的而通过引用全部并入本文。
技术领域
本发明涉及选择性催化还原反应器。更具体地,本发明涉及用于提供筛以保护选择性催化还原反应器中的催化剂的系统和方法。
背景技术
选择性催化还原反应器用于将氮氧化物(NOx)转化为氮气(N2)和水(H2O)。通常进行选择性催化还原过程以防止氮氧化物进入并污染大气。氮氧化物由不同类型的工业设备(例如锅炉、发动机和涡轮机)产生。例如,在使用煤发电的发电厂中,发电厂锅炉散发出的烟道气含有氮氧化物。
选择性催化还原过程包括向烟道气中加入还原剂并使烟道气通过催化剂床以转化氮氧化物。还原剂可以包括氨或尿素,催化剂可以包括沸石、金属氧化物(例如钒氧化物和钛氧化物)等。
对于由煤供能的锅炉,由于燃烧煤而产生的灰烬可以通过烟道气输送到催化剂,其中,灰烬可以结合至催化剂并堵塞催化剂。灰烬通常包括二氧化硅、氧化钙、碳和许多其它成分,这取决于被燃烧的煤的组成。燃烧灰粒通常很小(直径高达300微米),因此它们很容易悬浮在烟道气中。然而,燃烧灰粒可以形成直径可以超过1厘米的大颗粒灰烬(largeparticle ash,LPA)。LPA可以堵塞催化剂中的开口。因此,提供筛以在LPA颗粒到达催化剂之前从烟道气中除去LPA颗粒。例如,2012年10月2日提交的Buzanowski等人的名称为“Apparatus and Methods for Large Particle Ash Separation From Flue Gas UsingScreens Having Semi-Elliptical Cylinder Surfaces”的专利申请No.13/633,717描述了用于从烟道气中分离灰粒的筛。除了用于从烟道气中分离LPA的这种筛之外,选择性催化还原反应器还设有置于催化剂上方的保护性催化剂丝网筛。催化剂是选择性催化反应器中非常昂贵的组分,催化剂丝网筛被设计成允许人员在反应器不运行时在反应器中的催化剂丝网筛上面行走而不损坏催化剂。在某些情况下,催化剂丝网筛被设计成具有比催化剂中的开口略小的开口,使得在催化剂丝网筛上而不是催化剂上从烟道气累积灰粒。
图1显示现有技术的选择性催化还原反应器系统10。选择性催化还原反应器系统10示出了与典型的燃煤发电厂中的选择性催化还原过程有关的设备。在锅炉100中,煤与空气(来自预热器101)混合并燃烧。正在燃烧的煤导致锅炉100中的温度升高,使得注入锅炉100中的水蒸发以形成蒸汽。正在燃烧的煤产生与热烟道气103一起流过管道104A的灰粒102(包括LPA 102A和飞灰102B)。管道104A通向LPA筛分离器105。LPA筛分离器105具有多个孔,所述孔的直径使得烟道气103和飞灰102B通过LPA筛分离器105。然而,LPA 102A颗粒太大而不能通过LPA筛分离器105的孔。
因为这些LPA 102A颗粒太大而不能通过LPA筛分离器105的孔,所以它们在料斗106中积聚。烟道气103和飞灰102B通过LPA筛分离器105并进入管道104B。管道104B将烟道气103、飞灰102B和还原剂107引导至选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)反应器108。SCR反应器108通过在还原反应中将氮氧化物转化为氮气和水而从烟道气103中除去氮氧化物。当烟道气103、飞灰102B和还原剂107通过催化剂床109时,催化剂床109通过加速该还原反应来促进该转化。离开催化剂床109的烟道气112与烟道气103相比具有减少量的NOx,并且烟道气112被排放到大气中,或进一步清洁然后排放到大气中。
小到足以通过LPA筛分离器105的灰粒(例如飞灰102B)可以积聚在催化剂丝网筛110或SCR催化剂床109中。飞灰102B在催化剂丝网筛110和/或SCR催化剂床109中的积聚可以不利地影响SCR催化剂床109的性能和催化还原过程。因此,当飞灰102B充分积聚在催化剂丝网筛110上时,清洁设备111可以用于清除那些灰粒。清洁设备111可以包括空气炮清洁设备和/或音波喇叭清洁设备。
音波喇叭是用作清洁机构的一种低频、高能量的声喇叭。当音波喇叭发出低频声音时,声波使飞灰(例如飞灰102B)振动并将其从已经停留的地方移走。如果声音没有移走飞灰102B,则飞灰只是振动并被塞进催化剂丝网筛中。由于催化剂丝网筛110的粗加工,音波喇叭倾向于将飞灰102B移位并卡进催化剂丝网筛110中并产生飞灰的累积。如果音波喇叭充分地振动并移走飞灰102B颗粒,则气流或重力使飞灰102B沉积物移离催化剂丝网筛110。但是当音波喇叭不能使飞灰102B颗粒足够振动以使它们离开催化剂丝网筛110时,则飞灰102B颗粒被塞到催化剂丝网筛110中和催化剂丝网筛110上。
通常,飞灰102B颗粒小于催化剂丝网筛110中的孔。催化剂丝网筛110被设计为使得大部分飞灰102B颗粒流过该网丝并通过催化剂。然而,由于催化剂丝网筛110上的粗糙表面,飞灰102B颗粒附着到该粗糙表面上,然后飞灰102B颗粒被音波喇叭塞到催化剂丝网筛110上。
SCR催化剂床109的性能也可以受到流过SCR催化剂床109的不均衡的烟道气速度的影响。这种不均衡的烟道气速度流可以腐蚀SCR催化剂床109。流过催化剂的高速烟道气腐蚀并损坏催化剂。另一方面,如果烟道气速度太低,则其可以导致飞灰102B颗粒积聚在催化剂丝网筛110上。这可以导致在催化剂丝网筛110上的催化剂床109上方累积成堆的飞灰粒。这种飞灰堆可以引起烟道气的成角度的流动并且可以增大烟道气的速度,这两者都可以引起或加剧SCR催化剂床109中催化剂的腐蚀。此外,不均匀的速度分布可以影响催化剂完全催化化学反应的驻留性和有效性。
发明内容
已经发现了一种在选择性催化转化器反应器中使用的筛,该筛保护该选择性催化转化器反应器中的催化剂,同时在流向催化剂的烟道气流通过筛时调节该烟道气流。调节流向催化剂的烟道气流可以涉及在烟道气朝向催化剂流过筛时调节该烟道气的速度分布。筛还可以适于具有光滑表面,该表面抵抗飞灰积聚并且改善在选择性催化转化器反应器中实施的空气炮清洁过程和音波喇叭清洁过程的有效性。此外,筛可以具有抗飞灰积聚在筛上的圆顶形状。
在现有系统中,主LPA筛(例如,LPA筛分离器105)的潜在失效可以导致LPA通过反应器。根据本发明的实施方式的筛可以用作催化剂的附加保护屏障。此外,LPA通常具有不均匀的几何形状。一些颗粒可以是圆形的,一些可以是长而薄的。因此,颗粒可以通过主LPA筛。根据本发明的实施方式,筛可以用作催化剂的附加保护屏障。
本发明的实施方式包括在选择性催化还原反应器中使用的系统。该系统可以包括催化剂床和筛,该筛位于所述催化剂床上方1英寸至12英尺的范围中的距离处。以这种方式,流向催化剂床的烟道气在与催化剂床接触或通过催化剂床之前与筛接触或通过筛。筛可以适于在催化剂床上方支撑至少400磅的重量,使得主体的重量不施加在催化剂床的催化剂上。筛在其表面上具有多个孔。流过筛的烟道气的总体速度分布可以用均方根(RMS)来量化。当烟道气流过筛时,筛可以适于改变烟道气的速度分布,其中,由筛导致的速度分布的改变导致烟道气的总体速度分布的RMS降低或增加3%至6%。
本发明的实施方式包括用于保护选择性催化还原反应器中的催化剂床的方法。该方法可以包括将筛置于所述催化剂床上方1英寸至12英尺的范围中的距离处,使得在流向所述催化剂床的烟道气接触所述催化剂床之前或通过所述催化剂床之前,所述烟道气与所述筛接触或通过所述筛。总体速度分布可以用RMS量化。筛可以适于承受至少400磅的重量而不将该重量施加在催化剂床的催化剂上。筛在其表面上具有多个孔。该方法还可以包括使烟道气流过筛。此外,该方法可以包括在烟道气流过筛时改变该烟道气的速度分布,其中,由筛导致的速度分布的改变导致烟道气的总体速度分布的RMS降低或增加3%至6%。
前文已经相当广泛地概述了本发明的特征和技术优点,以便可以更好地理解下面的详细描述。在下文中将描述形成权利要求书的主题的附加特征和优点。本领域技术人员应该理解,所公开的概念和具体实施方式可以容易地用作修改或设计用于实现本申请的相同目的的其它结构的基础。本领域技术人员还应该认识到,这种等同构造不脱离所附权利要求书中阐述的本申请的精神和范围。当结合附图考虑时,从以下描述将更好地理解被认为是本文描述的实施方式的特征的、关于其组织和操作方法、以及其他目的和优点的新特征。然而,应该清楚地理解,提供每个附图仅仅是出于说明和描述的目的,而不意图作为本发明实施方式的限制的定义。
附图说明
为了更完整地理解,现在结合附图参考以下描述,其中:
图1显示现有技术的选择性催化还原反应器系统;
图2示出了根据本发明的实施方式的选择性催化还原反应器系统;
图3A和图3B示出了根据本发明的实施方式的在选择性催化还原反应器系统中使用的筛;
图4示出了催化剂丝网筛的速度分布图;
图5示出了根据本发明的实施方式的平坦的金属催化剂板式筛的速度分布图;以及
图6示出了根据本发明的实施方式的用于保护选择性催化还原反应器中的催化剂床的方法。
具体实施方式
已经发现在选择性催化转化器反应器中使用的催化剂筛,该筛保护在选择性催化还原反应器中的催化剂,同时解决常规催化剂丝网筛的上述问题。在本发明的实施方式中,由催化剂筛调节烟道气向催化剂的流动。调节烟道气向催化剂的流动可以涉及调节烟道气在通过筛向催化剂流动时的速度分布。以这种方式调节速度分布可以帮助催化剂床更有效地运行。催化剂筛还可以适于具有光滑表面,这使得筛抵抗飞灰积聚并且改善在选择性催化转化器反应器中实施的空气炮清洁过程和音波喇叭清洁过程的有效性。此外,催化剂筛也可以具有圆顶形状,这也有助于防止飞灰在催化剂筛上的累积。
图2显示根据本发明的实施方式的选择性催化还原反应器系统20。选择性催化还原反应器系统20示出根据本发明的实施方式的与燃煤发电厂中的选择性催化还原过程有关的设备。在锅炉200中,煤与空气(来自预热器201)混合并燃烧。正在燃烧的煤导致锅炉200中的温度升高,使得注入锅炉200的水蒸发以形成蒸汽。正在燃烧的煤产生与热烟道气203一起流过管道204A的灰粒202(包括LPA 202A和飞灰202B)。管道204A通向LPA筛分离器205。LPA筛分离器205具有多个孔,所述孔的直径使得烟道气203和飞灰202B通过LPA筛分离器205。然而,LPA 202A颗粒太大而不能通过LPA筛分离器205的孔。
因为这些LPA 202A颗粒太大而不能通过LPA筛分离器205的孔,所以它们在料斗206中积聚。烟道气203和飞灰202B一起通过LPA筛分离器205并进入管道204B。还原剂207可以注入到管道204B中。管道204B将烟道气203、飞灰202B和还原剂207引导至SCR反应器208。SCR反应器208通过在还原反应中将氮氧化物转化为氮气和水而从烟道气203中除去氮氧化物。当烟道气203、飞灰202B和还原剂207通过催化剂床209时,催化剂床209通过加速该还原反应来促进该转化。离开SCR催化剂床209的烟道气212与烟道气203相比具有减少量的NOx,并且烟道气112被排放到大气中、或进一步清洁然后排放到大气中。飞灰202B与烟道气一起流过催化剂,并由袋滤室或除尘器收集。
在本发明的实施方式中,足够小以通过LPA筛分离器205的灰粒(例如飞灰202B)可以接触催化剂板式筛210。然而,与飞灰102B接触催化剂丝网筛110时相比,催化剂板式筛210适于使其减少飞灰202B在其上积聚的趋势。在本发明的实施方式中,催化剂板式筛210具有光滑表面,使得飞灰202B与催化剂板式筛210的表面之间的摩擦足够低,使得飞灰202B容易滑落并且不积聚在催化剂板式筛210上。如果一些飞灰202B确实积聚在催化剂板式筛210上,则催化剂板式筛210的低摩擦表面使得与当飞灰102B沉积在催化剂丝网筛110上时相比,清洁设备211清除飞灰202B是更容易的。清洁设备211可以包括炮清洁设备和音波喇叭清洁设备。
在本发明的实施方式中,SCR催化剂床209的性能可以通过使流过SCR催化剂床209的不均衡的气体速度统一化来改善。以这种方式,消除或至少减小了由于不均衡的气体速度流过SCR催化剂床209而使SCR催化剂床209腐蚀的可能性。
图3A和图3B显示根据本发明的实施方式的在选择性催化还原反应器中使用的催化剂板式筛30。催化剂板式筛30适于支撑至少400磅的重量。催化剂板式筛30包括遍布于其表面的多个孔。催化剂板式筛30适于在烟道气流过催化剂板式筛30时改变该烟道气的速度分布。催化剂板式筛30可以配置成使得由于催化剂板式筛30导致速度分布的改变包括烟道气的总速度分布的RMS降低或增加3%至6%。
催化剂板式筛30可以由以下材料制成:例如金属(例如不同类型的钢)、复合材料(例如碳纤维复合材料、工程材料等)、聚合物和/或类似的材料、及其组合。在本发明的实施方式中,催化剂板式筛30可以包括多孔金属板。例如,在本发明的实施方式中,催化剂板式筛30可以由12gauge的碳钢制成。在本发明的实施方式中,催化剂板式筛30可以包括:包括顶部303内的孔302的表面300A和/或300B。图3A中所示的催化剂板式筛30和图3B中的催化剂板式筛30之间的差异是表面300A是平坦表面,而表面300B是圆顶形表面。顶部303由侧壁301支撑。顶部303可以通过例如焊接、螺栓连接等方法连接到侧壁301。催化剂板式筛30在图3A和图3B中以正方形形状示出(考虑顶视图);然而,催化剂板式筛30可以具有其它形状,例如矩形、圆形等。在本发明的实施方式中,催化剂板式筛30可以各自覆盖10平方英尺到84平方英尺的表面区域(例如长度在2英尺到6英尺的范围中,宽度在5英尺到14英尺的范围中),板厚度在10gauge到16gauge的范围中,侧壁高度为1英寸到12英寸。
在本发明的实施方式中,侧壁301可以适于放置在围绕催化剂床(例如SCR反应器208中的SCR催化剂床209)的区域上,使得表面300A或300B在催化剂床上方。以这种方式,催化剂板式筛30可以在催化剂床上方支撑一个或多个负载,而该一个或多个负载不施加在催化剂床上。例如,在本发明的实施方式中,催化剂板式筛30能够支撑人和/或设备的重量,使得人可以在催化剂板式筛30上行走和/或设备可以在催化剂板式筛30上移动,而人或设备的重量不碰撞催化剂床。因此,催化剂板式筛30为催化剂床提供保护功能。
在本发明的实施方式中,由于提供足够的流冲击表面和适当的孔尺寸的多孔板结构,催化剂板式筛30改变气流分布。筛的流冲击的表面积是当气体垂直于筛流动时气体冲击的筛的表面积。例如,对于平坦的多孔板式筛,流冲击的表面积是多孔板式筛的一侧的表面积(例如,催化剂板式筛30的表面300A或300B的表面积)减去筛中的孔的表面积。
在本发明的实施方式中,催化剂板式筛30是多孔板结构,并且烟道气在垂直或基本上垂直的方向上流动和冲击表面300A或表面300B,这导致当烟道气加速通过孔302时,流矢量分离并改变方向。因此,在筛的表面上发现平面速度,这导致烟道气速度统一化并且有助于更均匀地分布整个流。
此外,在本发明的实施方式中,可以调节催化剂板式筛30的孔尺寸以在一些位置上产生较高的反压并在其它位置上产生较低的反压。通过催化剂板式筛30产生的速度与产生的反压成正比。因此,可以改变通过筛的速度分布。
总的来说,在本发明的实施方式中,催化剂板式筛30的“带孔板”结构用作压力屏障,该压力屏障将流打碎和使流统一化,同时仍保持低的总压力差,这与典型的催化剂丝网筛相反,该典型的催化剂丝网筛仅使烟道气以当烟道气接近催化剂丝网筛时的速度和浓度流过。
在本发明的实施方式中,表面300A和表面300B中的孔302可以具有形状,例如六边形、圆形、正方形、矩形、三角形、五边形等、及其组合的形状。在本发明的实施方式中,可以通过将顶部303(包括表面300A或表面300B)穿孔来形成孔302。替选地或另外地,在本发明的实施方式中,可以在例如从模具限定孔302的形成的模制过程中产成顶部303时,形成孔302。在本发明的实施方式中,顶部303可以包括以实现流过催化剂板式筛30的气体(例如烟道气)的速度分布的变化的方式布置的不同的孔尺寸。在本发明的实施方式中,孔302包括设置成实现烟道气速度分布的变化的不同尺寸(例如2.5mm至7.5mm)的孔。在本发明的实施方式中,可以组合不同孔尺寸的多个筛以战略性地改变速度分布。例如,如果某个反应器在其外边缘处经历高的速度并且需要100个筛来覆盖整个区域,则孔尺寸的直径为2.5mm至4.5mm(例如直径为3.5mm)的50个筛可以用于外边缘上并且孔尺寸的直径为4.6mm至7.5mm(例如直径为5.5mm)的50个筛可以用于中心。换句话说,如果在催化剂的外边缘上气流的速度高,则相比于在筛的内部处(远离周边)的孔,筛可以适于在外边缘(靠近筛的周边)上具有较小的孔。也可以实现相反情况,使得如果某个反应器在其外边缘处经历低的速度并且需要100个筛来覆盖整个区域,则直径为4.6mm至7.5mm(例如直径为5.5mm)的50个筛可以用于外边缘上并且孔尺寸的直径为2.5mm至4.5mm(例如直径为3.5mm)的50个筛可以用于中心。换句话说,如果在催化剂的外边缘上气流的速度低,则相比于在筛的内部处(远离周边)的孔,筛可以适于在外边缘(靠近筛的周边)上具有较大的孔。在本发明的实施方式中,流冲击的表面区域的面积/筛的孔的面积之比在45%至65%的范围中。
在本发明的实施方式中,催化剂板式筛30适于使具有不同速度的气流统一化,使得催化剂板式筛30增大以低于气体平均速度的速度流到催化剂板式筛30的这一部分气体的速度,并且降低以高于气体平均速度的速度流到催化剂板式筛30的这一部分气体的速度。图4和图5中所示的速度分布的表示来自计算流动力学分析,该计算流动力学分析比较通过催化剂丝网筛和多孔金属板式筛的气流。图4示出针对催化剂丝网筛的速度分布图。图5示出针对根据本发明实施方式的平坦的金属板式筛的速度分布图。
计算流动力学(CFD)分析用于研究不同筛的作用。在通常安装在典型SCR系统中的顶部催化剂层上方的标准织造物#3网上进行基线研究。该研究以沿x轴线的左侧5英尺/秒至右侧25英尺/秒的范围的进入速度梯度进行。最初的CFD模拟示出了当烟道气撞击#3网时速度分布图几乎没有变化,这示出SCR催化剂上的烟道气几乎没有统一化。但是,当使用催化剂板式筛30时,它使流统一化。换句话说,它增加了流中的低速度区域并减少了流中的高速度区域。这有利于SCR的操作。例如,低流动区域的存在是不利的,因为它导致飞灰粒的积聚。另一方面,如果烟道气的速度太高,则其引起催化剂的腐蚀。而且,通过催化剂的不均匀的速度分布降低了催化剂与烟道气同等反应的效率。
因此,在本发明的实施方式中,催化剂板式筛30增大低流动区域中烟道气的速度并降低高流动区域的高速度,使得流的所有区域的速度更接近于流的平均速度。换句话说,催化剂板式筛30重新分配气流,这转化为SCR中飞灰累积减少的改进。
在本发明的实施方式中,顶部303适于具有光滑表面(例如表面300A和表面300B),其特征在于粗糙度Ra小于20μm(Ra为20μm)的多孔板。因为表面300A和表面300B是光滑的,催化剂板式筛30抵抗灰粒的积累,因此通过清洁方法(例如使用空气炮的方法和使用音波喇叭的方法)更容易清除沉积在催化剂板式筛30上的任何灰粒。在催化剂板式筛30是圆顶形筛的本发明的实施方式中,如图3B所示,表面300B是光滑表面并且具有圆顶形状,这两者协作以抵抗灰粒在催化剂板式筛30上的累积。具有圆顶形筛表面300B的催化剂板式筛30使得飞灰粒更容易从催化剂板式筛30上滑落。换句话说,将催化剂板式筛30配置成具有低摩擦表面的圆顶形筛表面300B可以具有使飞灰粒容易地从催化剂板式筛30滑落的组合效果。
本发明的实施方式通过使表面300A和300B适于平滑来改善清洁设备(例如音波喇叭和空气炮)的性能。以这种方式,当清洁机构使灰粒振动时,灰粒在光滑表面上的这种振动相对于当前的催化剂丝网筛(例如催化剂丝网筛110)的粗加工更容易移动灰粒。因此,本发明的实施方式适于改善音波喇叭的性能并改善空气炮冲击波的有效性。通过减小催化剂板式筛30上的摩擦,可以使空气炮冲击波保持在筛上更长时间并提供额外的清洁。
图6示出根据本发明的实施方式的用于保护选择性催化还原反应器中的催化剂床的方法60。方法60可以涉及使用本文描述的催化剂板式筛,例如催化剂板式筛30。方法60可以包括在框600处的将筛置于所述催化剂床上方1英寸至12英尺的范围中的距离处,使得在去往催化剂床的烟道气流接触所述催化剂床之前或通过催化剂床之前,该烟道气流与筛接触或通过筛。筛可以适于承受至少400磅的重量而不使该重量施加在催化剂上。筛在其表面上具有多个孔。然后,方法60可以包括在框601的使烟道气流过筛。方法60还可以包括在框602的在烟道气流过筛时,改变该烟道气的速度分布,其中,由筛导致的速度分布的改变包括总速度分布的RMS降低或增加3%至6%。
总的来说,与常规催化剂丝网筛相比,根据本发明的实施方式实施催化剂板式筛以保护选择性催化还原反应器中的催化剂床存在几个益处。例如,催化剂丝网筛的使用导致随时间在催化剂丝网筛上累积成堆的飞灰。相反,根据本发明的实施方式,催化剂板式筛由于催化剂板式筛的与飞灰粒接触的更光滑的表面和/或在一些实施方式的情况下的催化剂板式筛的圆顶形状而抗灰烬累积。更光滑的表面和圆顶使得飞灰粒容易从催化剂板式筛上滑落。以这种方式,在催化剂板式筛上不存在飞灰累积或存在最小的飞灰累积。相反,催化剂丝网筛是放置在催化剂床上方的粗加工材料,导致飞灰积聚在该粗加工材料中和该粗加工材料上。飞灰可以进入网中、被困住、从而产生成堆的飞灰。
根据本发明的实施方式的催化剂板式筛的光滑加工的表面提供了另一个益处,该另一个益处在于增加了空气炮的清洁范围,这是因为与催化剂丝网筛相比,催化剂板式筛的压力差使空气炮冲击波在筛上保持更长的距离。类似地,与催化剂丝网筛相比,由于催化剂板式筛的光滑表面,音波喇叭在清洁催化剂板式筛时更有效。音波喇叭在清洁催化剂丝网筛方面具有有限的效果,这是因为催化剂丝网筛具有粗糙的表面,因此,音波喇叭不能使飞灰移动到足以使其离开催化剂丝网筛。反而,音波喇叭通常使飞灰塞进催化剂丝网筛的粗糙区域中。在这种意义上,催化剂板式筛提供了另一个益处,该益处在于,与催化剂丝网筛相比,催化剂板式筛不允许塞进飞灰。
根据本发明的实施方式的催化剂板式筛的另一个益处是它有助于烟道气的流动。相反,催化剂丝网筛没有帮助烟道气流并且对烟道气流的影响很小或没有影响。因此,对于催化剂丝网筛倾向于发展成灰烬堆的堵塞和产生,这接着导致烟道气速度和成角度流动的增加,导致催化剂被腐蚀。根据本发明的实施方式,催化剂板式筛由于其助流剂性能而如上所讨论地使空气流动统一化。此外,催化剂板式筛对飞灰累积的抵抗性避免了这种烟道气速度增大和成角度流动。利用根据本发明的实施方式的催化剂板式筛,可以更好地控制速度角度,允许流向催化剂并保护催化剂免受空气炮流动。然而,对于催化剂丝网筛,几乎没有对速度角度的控制,导致从各种角度流动,这导致腐蚀。因此,与催化剂丝网筛相比,当使用催化剂板式筛时,催化剂腐蚀较少。
根据本发明的实施方式的催化剂板式筛的另一个益处是它比催化剂丝网筛更好地保护催化剂免受空气炮冲击波。催化剂板式筛提供优于催化剂丝网筛的这种益处,因为与催化剂丝网筛相比,流动冲击的表面积/孔的面积更大并且压降更大。由于催化剂板式筛的流动冲击的表面积较大(催化剂丝网筛中的开口面积较大),因此使用催化剂板式筛时,来自空气炮的空气冲击波到达并损坏催化剂的机会较小。
尽管已经详细描述了本发明及其优点,但应该理解,在不脱离由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下,可以进行各种改变、替换和变更。此外,本申请的范围不旨在限于说明书中描述的过程、机器、制造、物质组成、装置、方法和步骤的特定实施方式。本领域普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解,目前存在或稍后开发的执行与本文描述的相应实施方式基本上相同的功能的或实现与本文描述的相应实施方式基本上相同的结果的本发明的过程、机器、制造、物质组成、装置、方法或步骤可以根据本发明来使用。因此,所附权利要求书旨在在其范围内包括这种过程、机器、制造、物质组成、装置、方法或步骤。

Claims (20)

1.一种在选择性催化还原反应器中使用的系统,所述系统包括:
催化剂床;
筛,所述筛位于所述催化剂床上方范围为1英寸至12英尺的距离处,使得在去往所述催化剂床的烟道气流接触所述催化剂床之前或通过所述催化剂床之前,所述烟道气流与所述筛接触或通过所述筛,所述筛适于在所述催化剂床上方支撑至少400磅的重量,使得所述重量不施加在催化剂上,所述筛在其表面上具有多个孔,其中,所述筛适于在烟道气流过所述筛时改变所述烟道气的速度分布,其中,由于所述筛导致的速度分布改变包括所述烟道气的总体速度分布的均方根(RMS)降低3%至6%。
2.根据权利要求1所述的系统,所述系统还包括:
管道,所述管道适于将从锅炉散发出的所述烟道气引导至所述选择性催化还原反应器。
3.根据权利要求1所述的系统,所述系统还包括:
LPA分离器,所述LPA分离器用于在所述烟道气接触所述筛之前从所述烟道气中分离LPA。
4.根据权利要求1所述的系统,其中,所述筛包括多孔金属板。
5.根据权利要求1所述的系统,其中,所述多个孔包括以实现所述烟道气的所述速度分布改变的方式排列的不同尺寸的孔。
6.根据权利要求1所述的系统,其中,所述多个孔包括不同尺寸的孔,所述孔排列为使得较靠近所述筛的周边的孔小于较远离所述筛的周边的孔。
7.根据权利要求1所述的系统,其中,所述筛包括Ra为20μm的表面。
8.根据权利要求1所述的系统,其中,所述筛适于使具有不同速度的烟道气流统一化,使得所述筛增大所述烟道气的以低于所述烟道气的平均速度的速度流向所述筛的部分的速度,并且降低所述烟道气的以高于所述烟道气的平均速度的速度流向所述筛的部分的速度。
9.根据权利要求1所述的系统,其中,孔的面积/筛表面的面积之比在45%至65%的范围中。
10.根据权利要求1所述的系统,其中,所述孔的形状选自由以下组成的列表:六角形、圆形、正方形、矩形、三角形、五边形、及其组合。
11.根据权利要求1所述的系统,其中,所述筛包括12Gauge的碳钢。
12.根据权利要求1所述的系统,其中,所述筛包括从所述筛的一端延伸到所述筛的另一端的椭圆形形状,所述椭圆形形状限定在垂直于所述烟道气流的平面中。
13.一种用于保护选择性催化还原反应器中的催化剂床的方法,所述方法包括:
将筛置于所述催化剂床上方范围为1英寸至12英尺的距离处,使得在流向所述催化剂床的烟道气流接触所述催化剂床之前或通过所述催化剂床之前,所述烟道气流与所述筛接触或通过所述筛,所述筛适于支撑至少400磅的重量,而不使所述重量施加在催化剂上,所述筛在其表面上具有多个孔;
使烟道气流过所述筛;以及
在所述烟道气流过所述筛时,改变所述烟道气的速度分布,其中,由于所述筛导致的速度分布改变包括所述烟道气的总体速度分布的均方根(RMS)降低3%至6%。
14.根据权利要求13所述的方法,其中,所述筛包括多孔金属板。
15.根据权利要求13所述的方法,其中,所述筛包括Ra为20μm的表面。
16.根据权利要求13所述的方法,其中,当所述烟道气流具有不同的速度时,使所述烟道气流统一化,包括增大所述烟道气的以低于所述烟道气的平均速度的速度流向所述筛的部分的速度,并且降低所述烟道气的以高于所述烟道气的平均速度的速度流向所述筛的部分的速度。
17.根据权利要求13所述的方法,其中,孔的面积/筛表面的面积之比在45%至65%的范围中。
18.根据权利要求13所述的方法,其中,所述孔的形状选自由以下组成的列表:六角形、圆形、正方形、矩形、三角形、五边形、及其组合。
19.根据权利要求13所述的方法,其中,所述筛包括12Gauge的碳钢。
20.根据权利要求13所述的方法,其中,所述筛包括从所述筛的一端延伸到所述筛的另一端的椭圆形形状,所述椭圆形形状限定在垂直于所述烟道气流的平面中。
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