CN112588216B - 一种催化剂再生干燥或焙烧后控制稳定降温系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种催化剂再生干燥或焙烧后控制稳定降温系统和方法，其不仅能够节省干燥焙烧设备资源，且能够稳定地控制完成干燥或焙烧的催化剂缓慢降温，保证再生催化剂成品的机械强度不因降温过程而受损降低；降温装置的降温箱包括进气口、排气口、第一、二、三风道，降温箱内容纳催化剂的容腔与第一、二、三风道相连通并形成三通结构，进气口与第一、二风道相连通并形成三通结构，在第二风道上连接有循环风机，进气口端连接有进气控制阀，第三风道上连接排气引风机后经排气口排出至外界，热电偶组件包括多个热电偶，且分别插装于催化剂的孔道内，位于催化剂上方的容腔内装有均流格栅，排气引风机、进气控制阀、循环风机、热电偶均连接至控制系统。

Description

一种催化剂再生干燥或焙烧后控制稳定降温系统和方法

技术领域

本发明涉及环保技术领域，具体为一种催化剂再生干燥或焙烧后控制稳定降温系统和方法。

背景技术

目前大部分锅炉、窑炉设备都安装了SCR脱硝装置，SCR催化剂是其核心部件，而SCR催化剂运行条件较为恶劣，运行一定的时间后会在各种因素的作用下失活，则再生是一种已经被普遍选择的处理失活催化剂的方案，得当的处理能够有效恢复催化剂的脱硝性能；再生一般采用湿法清洗手段，再生完成后的催化剂需要通过干燥焙烧工艺，从而使负载在其中的活性物质前驱体分解，以及恢复催化剂机械强度等。目前再生生产广泛采用的是干燥焙烧工艺，其通过干燥设备将催化剂加热至100℃到400℃，但由于催化剂系陶瓷材料，被加热至高温的催化剂需要缓慢降温，否则会因为内应力而产生开裂，或本身在使用中已有的开裂进一步加重，且干燥设备在再生工厂设备的成本中占比较高，是制约整体产能的关键环节，因此，目前生产中往往无法保证催化剂的可控的缓慢降温，也就会对催化剂成品产生不利的影响。

另外，现有的再生干燥焙烧设备主要有隧道式和固定式两种，但是在固定式的设计制造中未发现有专门考虑降温需求的；而隧道式虽然设有降温段，但降温的过程测量控制较为粗糙，其只是在设备空间内设置了简单的温度测点，无法准确测试催化剂孔道内的温度，从而无法进一步准确控制催化剂的降温，而且过长的降温段也会降低隧道式干燥焙烧设备的产能。

鉴于此，实际生产对干燥或焙烧程序后降温产生了以下的需求：

(1)不占用现有干燥焙烧设备的产能；

(2)能够测试，可以在催化剂孔道内测试其温度；

(3)降温过程可控，根据测试的反馈实施精确的控制，保证将降温速率在设定的范围内。

但目前未见有能够实现上述要求的催化剂再生干燥或焙烧程序后控制稳定降温的设备和方法。

鉴于此，开发一种能够精确控制干燥焙烧后催化剂的稳定降温的单独的设备和方法，是尤为必要与重要的。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种催化剂再生干燥或焙烧后控制稳定降温系统和方法，其采用的设备原理简单，测量和控制可靠，不仅能够节省干燥焙烧设备资源，且能够稳定地控制完成干燥或焙烧的催化剂缓慢降温，保证再生催化剂成品的机械强度不因降温过程而受损降低。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种催化剂再生干燥或焙烧后控制稳定降温系统，其特征在于：其包括降温装置、热电偶组件、控制系统，所述降温装置包括降温箱，所述降温箱包括进气口、排气口、第一风道、第二风道、第三风道，所述降温箱内设有容纳催化剂的容腔，且所述容腔与所述第一风道、第二风道、第三风道均相连通并形成三通结构，所述进气口与所述第一风道、第二风道均相连通并形成三通结构，在所述第二风道上连接有循环风机，所述进气口端连接有进气控制阀，所述第三风道上连接排气引风机后经所述排气口排出至外界，所述热电偶组件包括多个热电偶，且分别插装于所述催化剂的孔道内，位于所述催化剂上方的所述容腔内装有均流格栅，所述排气引风机、进气控制阀、循环风机、热电偶均连接至所述控制系统。

其进一步特征在于：

所述热电偶组件还包括固定夹具，所述固定夹具上布置有安装孔，所述热电偶分别穿过所述安装孔后、并通过在所述安装孔内旋入蝴蝶螺栓固定于所述固定夹具上，所述固定夹具安装于位于所述催化剂上方的所述容腔内壁上；

每个所述热电偶的伸入端上部均具有两个连续的弯折部，且分为第一弯折部、第二弯折部；

每个所述热电偶伸入端的长度均不相同，以使得置于所述催化剂孔道内的所述热电偶的放置高度均不相同；

置于所述催化剂孔道内且放置高度最高的一个所述热电偶的测点与所述催化剂顶端面之间的距离为0～200mm，置于所述催化剂孔道内且放置高度最低的一个所述热电偶的测点与所述催化剂底端面之间的距离为100mm～500mm，其它的所述热电偶的测点均匀布置于位于放置高度最高与最低之间的所述催化剂孔道内；

一种催化剂再生干燥或焙烧后控制稳定降温方法，其特征在于：其包括以下步骤：

S1、催化剂完成干燥或焙烧后，且在进行降温前，根据所述催化剂的具体情况调整各热电偶在固定夹具上的左右位置，且根据所述催化剂高度，调整所述热电偶在所述催化剂孔道内的高度位置；

S2、随后将所述催化剂送入容腔内，并封闭降温箱；

S3、开启循环风机，使得空气在所述降温箱内开始循环流动；

S4、控制系统收集得到所述热电偶在所述催化剂的不同孔道不同位置处的温度，以实时控制调整所述催化剂的降温速率以及所述催化剂温度的均匀性；

S5、待所述催化剂温度降至环境温度后，将所述催化剂移出所述降温箱。

其进一步特征在于：

在所述步骤S4中，所述控制系统实时控制得到合适的所述催化剂的降温速率，具体步骤为：当所述催化剂的不同孔道不同位置处的温度偏差过大，所述控制系统控制所述循环风机增加循环风量，直至温度偏差减小；

在所述步骤S4中，在得到所述催化剂的降温速率后，若降温速率过慢，所述控制系统控制排气引风机加大排放量，使得所述容腔内进入冷空气，以加快降温速率；若降温速率过快，所述控制系统控制排气引风机降低排放量，以减慢降温速率；

所述降温速率控制在1℃/min～20℃/min。

本发明的有益效果是，其使用的降温系统原理简单，测量和控制可靠，能够得到催化剂不同位置的温度分布和降温速率，并根据温度分布和降温速率，通过控制系统控制循环风量、排出降温系统的风量和引入降温系统的风量，从而使得完成干燥或焙烧工艺的仍处于较高温度的催化剂以受控的、稳定的降温速率降温，并且各位置温度均匀，并最大可能地避免应力造成的催化剂开裂等机械强度降低情况，具有较好的经济使用价值。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中热电偶组件的结构示意图；

图3是本发明中的控制流程图。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，本发明一种催化剂再生干燥或焙烧后控制稳定降温系统，其通过降温箱1的顶端口将循环风机2的风均匀吹至催化剂3孔道，带动气体流动，使得温度均匀，同时设有排气引风机4，能够控制排风的量，从而控制降温的速率，且设置有热电偶组件5，热电偶13插入催化剂3孔道内，测量孔道内的温度，从而使排风量的控制能够有依据，具体地，其包括降温装置、热电偶组件5、控制系统(图中未示出)，降温装置包括降温箱1，降温箱1包括进气口6、排气口7、第一风道8、第二风道9、第三风道10，具体地，第一风道8与降温箱1的左端口相连通，第二风道9与降温箱1的顶端口相连通，第三风道10与降温箱1的右端口相连通；降温箱1内设有容纳催化剂3的容腔11，且容腔11与第一风道8、第二风道9、第三风道10均相连通并形成三通结构，进气口6与第一风道8、第二风道9均相连通并形成三通结构，在第二风道9上连接有循环风机2，进气口6端连接有进气控制阀12，第三风道10上连接排气引风机4后经排气口7排出至外界，热电偶组件5包括3个热电偶13，且分别插装于催化剂3的孔道内，位于催化剂3上方的容腔11内装有均流格栅14，能够使来流的空气混合均匀，避免不同位置烟气流量和烟气温度的不均匀造成的催化剂3降温不均匀，均流格栅14由两块单独格栅组成，每个单独的格栅是一个方形外边框；排气引风机4、进气控制阀12、循环风机2、热电偶13均连接至控制系统，控制系统可实现收集热电偶13测试得到的催化剂3不同孔道不同位置的温度，可以得到催化剂3统一时间温度的均匀性，而对比不同时间的温度，则可以得到催化剂3的降温速率。

本发明的一种催化剂3再生干燥或焙烧后控制稳定降温系统，通过设有第一风道8、第二风道9、第三风道10的3条风路，且风路如图1中的箭头所示，循环风机2引导空气在降温箱1内部流动，空气流过催化剂3后，温度会有所上升，一部分空气在排气引风机4作用下排出降温箱1外，一部分空气重新进入循环，进入循环风机2前，有部分外部凉空气会被引入降温箱1，从而降低降温箱1内循环空气的温度；其中，循环风机2鼓动空气不断流通，从而促使各点温度均匀；排气引风机4引导一定量的空气排出，从而允许部分外部凉空气进入循环，三条风路配合下，可实现各催化剂3及各催化剂3的各位置温度均匀并逐渐下降。

热电偶组件5还包括固定夹具15，固定夹具15上布置有安装孔16，热电偶13分别穿过安装孔16后、并通过在安装孔16内旋入蝴蝶螺栓固定于固定夹具15上，固定夹具15安装于位于催化剂3上方的容腔11内壁上；每个热电偶13伸入端的长度均不相同，以使得置于催化剂3孔道内的热电偶13的放置高度均不相同；每个热电偶13可在固定夹具15上作小范围内左右调整，以便适应催化剂3在降温箱1内相对的位置，热电偶13也可以上下抽动，以便调整不同的高度，调整好左右相对的位置后，根据其所在的位置，向安装孔16内旋入一颗蝴蝶螺栓，将热电偶13固定；每个热电偶13的伸入端上部均具有两个连续的弯折部，且分为第一弯折部17、第二弯折部18，则热电偶13插入催化剂3的孔道后，由于第一弯折部17、第二弯折部18的作用，受测试的孔道可以不被热电偶13的固定夹具15遮挡影响气体流通，从而保证催化剂3孔道内温度与未插有热电偶13的孔道基本一致。

置于催化剂3孔道内且放置高度最高的一个热电偶13的测点与催化剂3顶端面之间的距离为0～200mm，也就是伸入端的长度最短的一个热电偶13的测点与催化剂3顶端面之间的距离为0～200mm；置于催化剂3孔道内且放置高度最低的一个热电偶13的测点与催化剂3底端面之间的距离为100mm～500mm，也就是伸入端的长度最长的一个热电偶13的测点与催化剂3底端面之间的距离为100mm～500mm；其它的热电偶13的测点均匀布置于位于放置高度最高与最低之间的催化剂3孔道内。

一种催化剂3再生干燥或焙烧后控制稳定降温方法，其包括以下步骤：

S1、催化剂3完成干燥或焙烧后，且在进行降温前，根据催化剂3的具体情况调整各热电偶13在固定夹具15上的左右位置，尽量使每个热电偶13均贴近催化剂3内壁的边或角落放置，且根据催化剂3高度，调整热电偶13在催化剂3孔道内的高度位置，在调整好热电偶13的高低位置后，将热电偶13与催化剂3相对位置固定好；

S2、随后将催化剂3送入容腔11内，并封闭降温箱1；

S3、开启循环风机2，使得空气在降温箱1内开始循环流动；

S4、控制系统收集得到热电偶13在催化剂3的不同孔道不同位置处的温度，以实时控制催化剂3的降温速率以及催化剂3温度的均匀性；

具体地，控制系统实时控制得到合适的催化剂3的降温速率，具体步骤为：当催化剂3的不同孔道不同位置处的温度偏差过大，控制系统控制循环风机2增加循环风量，直至温度偏差减小；

在得到催化剂3的降温速率后，若降温速率过慢，控制系统控制排气引风机4加大排放量，使得容腔11内进入冷空气，以加快降温速率；若降温速率过快，控制系统控制排气引风机4降低排放量，以减慢降温速率；

其中，降温速率控制在1℃/min～20℃/min，而降温速率主要还是根据催化剂3的性质而控制。

S5、待催化剂3温度降至环境温度后，将催化剂3移出降温箱1。

本发明中具有降温装置，能够测试得到催化剂3孔道内部温度，得到催化剂3不同位置的温度分布和降温速率，并根据温度分布和降温速率，通过控制系统控制循环风量、排出系统的风量和引入系统的凉空气的量，本发明的一种催化剂3再生干燥或焙烧后控制稳定降温方法，原理简单，测量和控制可靠，能够节省干燥焙烧设备资源，且能够稳定地控制完成干燥或焙烧的催化剂3缓慢降温，即能够使完成干燥或焙烧工艺的仍处于较高温度的催化剂3模块以受控的、稳定的降温速率降温，并且各位置温度均匀，最大可能地避免应力造成的催化剂3开裂等机械强度降低情况。

综上，本发明通过具体实施例进行验证说明：

催化剂3由6×12个单元体组成，每个单元体有18×18孔，且每个单元体长度为800mm。

现有的催化剂3在完成120℃干燥后，直接拉出干燥设备，可以听到由于降温过快，应力造成的催化剂3开裂声音，而在催化剂3降至室温后，可以看到部分催化剂3内壁上有裂纹，通过现有方法测试催化剂3机械强度，即轴向抗压强度和径向抗压强度分别为1.86MPa和0.41MPa，该机械强度明显低于行业内标准的要求。

而采用本发明的降温系统和降温方法后：

催化剂3仍是由6×12个单元体组成，每个单元体有18×18孔，且每个单元体长度为800mm。

设置3个测温点，即设置有3个热电偶13，分别位于3个单元体的孔道内，3个热电偶13测点的高度分别位于距催化剂3顶端面100mm、距催化剂3顶端面300mm、距催化剂3底端面500mm；

完成干燥后的催化剂3温度为120℃，室温为20℃；

在控制系统的控制下，三个测点的温度差距控制在3℃以内，降温速率根据项目催化剂3特性，在60℃～120℃温度段时，降温速率设置为5℃/min，12min完成；20℃～60℃温度段时，降温速率设置为约2℃/min，20min完成。

最终催化剂3成品未发现内壁上的裂纹，仍是通过现有方法测试其机械强度，得到轴向抗压强度和径向抗压强度分别为2.19MPa和0.82MPa，满足再生催化剂3的技术要求，且优于现有的催化剂3降温方法。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种催化剂再生干燥或焙烧后控制稳定降温方法，其特征在于：其采用一种催化剂再生干燥或焙烧后控制稳定降温系统，所述系统包括降温装置、热电偶组件、控制系统，所述降温装置包括降温箱，所述降温箱包括进气口、排气口、第一风道、第二风道、第三风道，所述降温箱内设有容纳催化剂的容腔，且所述容腔与所述第一风道、第二风道、第三风道均相连通并形成三通结构，所述进气口与所述第一风道、第二风道均相连通并形成三通结构，在所述第二风道上连接有循环风机，所述进气口端连接有进气控制阀，所述第三风道上连接排气引风机后经所述排气口排出至外界，所述热电偶组件包括多个热电偶，且分别插装于所述催化剂的孔道内，位于所述催化剂上方的所述容腔内装有均流格栅，所述排气引风机、进气控制阀、循环风机、热电偶均连接至所述控制系统；

且其降温方法包括以下步骤：

S1、催化剂完成干燥或焙烧后，且在进行降温前，根据所述催化剂的具体情况调整各热电偶在固定夹具上的左右位置，且根据所述催化剂高度，调整所述热电偶在所述催化剂孔道内的高度位置；

S2、随后将所述催化剂送入容腔内，并封闭降温箱；

S3、开启循环风机，使得空气在所述降温箱内开始循环流动；

S4、控制系统收集得到所述热电偶在所述催化剂的不同孔道不同位置处的温度，以实时控制调整所述催化剂的降温速率以及所述催化剂温度的均匀性；

S5、待所述催化剂温度降至环境温度后，将所述催化剂移出所述降温箱。

2.根据权利要求1所述的一种催化剂再生干燥或焙烧后控制稳定降温方法，其特征在于：所述热电偶组件还包括固定夹具，所述固定夹具上布置有安装孔，所述热电偶分别穿过所述安装孔后、并通过在所述安装孔内旋入蝴蝶螺栓固定于所述固定夹具上，所述固定夹具安装于位于所述催化剂上方的所述容腔内壁上。

3.根据权利要求1所述的一种催化剂再生干燥或焙烧后控制稳定降温方法，其特征在于：每个所述热电偶的伸入端上部均具有两个连续的弯折部，且分为第一弯折部、第二弯折部。

4.根据权利要求1所述的一种催化剂再生干燥或焙烧后控制稳定降温方法，其特征在于：每个所述热电偶伸入端的长度均不相同，以使得置于所述催化剂孔道内的所述热电偶的放置高度均不相同。

5.根据权利要求1所述的一种催化剂再生干燥或焙烧后控制稳定降温方法，其特征在于：置于所述催化剂孔道内且放置高度最高的一个所述热电偶的测点与所述催化剂顶端面之间的距离为0～200mm，置于所述催化剂孔道内且放置高度最低的一个所述热电偶的测点与所述催化剂底端面之间的距离为100mm～500mm，其它的所述热电偶的测点均匀布置于位于放置高度最高与最低之间的所述催化剂孔道内。

6.根据权利要求1所述的一种催化剂再生干燥或焙烧后控制稳定降温方法，其特征在于：在所述步骤S4中，所述控制系统实时控制得到合适的所述催化剂的降温速率，具体步骤为：当所述催化剂的不同孔道不同位置处的温度偏差过大，所述控制系统控制所述循环风机增加循环风量，直至温度偏差减小。

7.根据权利要求1所述的一种催化剂再生干燥或焙烧后控制稳定降温方法，其特征在于：在所述步骤S4中，在得到所述催化剂的降温速率后，若降温速率过慢，所述控制系统控制排气引风机加大排放量，使得所述容腔内进入冷空气，以加快降温速率；若降温速率过快，所述控制系统控制排气引风机降低排放量，以减慢降温速率。

8.根据权利要求1所述的一种催化剂再生干燥或焙烧后控制稳定降温方法，其特征在于：所述降温速率控制在1℃/min～20℃/min。