[发明专利]用于工业排放控制的催化剂安排及其组装方法

说明书

本发明公开了一种用于工业排放控制的催化剂安排及其组装方法。所述催化剂安排包括框架以及联接到所述框架的多个催化剂元件。所述多个催化剂元件垂直安排在多个垂直站当中。所述多个垂直站沿所述催化剂安排的高度连续限定。所述垂直站中的至少一个的所述催化剂元件相对于通过所述选择性催化还原系统的废气流的轴向方向安排在多个轴向位置处。

技术领域

本公开总体上涉及工业排放控制系统，并且更具体地说涉及用于工业排放控制系统中的催化剂安排。

背景技术

至少一些已知燃烧碳氢化合物燃料(如燃气轮机、工业锅炉和熔炉以及往复式发动机)的工业系统会产生污染物，如但不限于一氧化碳(CO)、未燃烧的碳氢化合物(UHC)以及氮氧化物(NO_x)。为了安全操作，必须限制这些污染物排放到周围大气中。

一种用于控制烟道排放的已知技术是选择性催化还原。选择性催化还原(SCR)是一种减少矿物燃料工业和电力设备的废气中NO_x和CO的量的方法。在至少一些已知的SCR系统中，将无水氨与废气混合，并且在将混合物释放到大气中之前，在适当温度下将其引导通过合适的还原催化剂。例如，该催化剂是二氧化钛载体上的五氧化二钒活性相。催化剂通常由多个催化剂元件提供，如蜂窝状基板，其被安排在与即将来临的废气流垂直的垂直和横向延伸壁中。

在至少一些情况下，降低污染物浓度所需的催化剂的总表面积相对于供应待处理废气的管道而言需要相当大的壁高和壁宽。催化剂元件的深度可能由于气体行进通过催化剂元件引起的压降而受到限制，从而作为增大催化剂表面面积的选项而消除增大的壁深。此外，工业系统中的空间通常是有限的和/或昂贵的，由此SCR系统需要尽可能小的占地面积。因此，至少一些已知SCR系统的进气管道在其靠近催化剂元件的壁时高度急剧倾斜。然而，进气管道的横截面积的快速变化可能导致气流分离和/或回流区，这进而增大压降和催化剂上方的气流温度和速度的不均匀性。因此，整个壁上的催化剂性能有所不同，并且可能减少一些催化剂元件的使用寿命。此外，在至少一些情况下，上游氨喷射格栅的高度和/或下游排气烟道的高度必须被设计成适应壁的高度。

发明内容

在一个方面，提供了一种用于与选择性催化还原系统一起使用的催化剂安排。所述催化剂安排包括框架和联接到所述框架的多个催化剂元件。所述多个催化剂元件垂直安排在多个垂直站(vertical stations)当中。所述多个垂直站沿所述催化剂安排的高度连续限定。所述垂直站中的至少一个的所述催化剂元件相对于通过所述选择性催化还原系统的废气流的轴向方向安排在多个轴向位置处。

在另一方面，提供了一种选择性催化还原系统。所述选择性催化还原系统包括被配置成接收来自工业设备的废气流的反应管道以及催化剂安排。所述催化剂安排包括相对于所述反应管道定位的多个催化剂元件。所述多个催化剂元件垂直安排在多个垂直站当中。多个垂直站沿催化剂安排的高度连续地被限定。所述垂直站中的至少一个的所述催化剂元件相对于通过所述反应管道的废气流的轴向方向安排在多个轴向位置处。

在又另一方面，提供了一种组装选择性催化还原系统的方法。所述方法包括将框架定位在反应管道内。所述反应管道被配置成接收来自工业设备的废气流。所述方法还包括将多个催化剂元件联接到所述框架，使得所述多个催化剂元件垂直安排在多个垂直站当中并横向跨过所述反应管道。所述垂直站中的至少一个的所述催化剂元件相对于通过所述反应管道的所述废气流的轴向方向安排在多个轴向位置处。

本发明技术方案1提供一种用于与选择性催化还原系统一起使用的催化剂安排，所述催化剂安排包括：框架；以及多个催化剂元件，其联接到所述框架，所述多个催化剂元件垂直安排在多个垂直站当中，所述多个垂直站沿着所述催化剂安排的高度被连续限定，其中所述垂直站中的至少一个的所述催化剂元件相对于通过所述选择性催化还原系统的废气流的轴向方向安排在多个轴向位置处。