一种催化剂体外再生装置

技术领域

本发明涉及催化剂再生的技术领域，特别是涉及一种催化剂体外再生装置。

背景技术

氮氧化物为烟气污染的一种主要污染物，会导致酸雨或光化学污染。为减少氮氧化物排放，现在常规的烟气处理工艺多采用选择性催化还原法(SCR，Selective CatalyticReduction)进行处理。该方法是在一个反应器内装入蜂窝状或波纹板状的催化剂，含有氮氧化物的烟气流经该反应器，与反应器内的催化剂相接触，同时向反应器内喷入脱硝剂，在适宜的温度及催化剂的催化作用下，烟气中的氮氧化物和脱硝剂发生反应，生成无害的氮气和水。但当烟气温度较低时，烟气中的硫氧化物会和脱硝剂生成硫酸氢铵等物质，附着在催化剂表面，导致催化剂中毒，无法发挥催化作用，使得脱硝剂脱除烟气中氮氧化物的效率大大降低。

现有生活垃圾焚烧发电项目SCR催化剂再生方式是原位再生，即在反应器内对催化剂进行再生。再生过程为用风机输送经过加热器加热后的干净空气在SCR反应器内循环流动，使硫酸氢铵等固态物质受热气化，脱离催化剂表面后外排，催化剂完成再生。但因进行再生时利用了原有烟气净化系统的烟道，而且无法将需要再生的催化剂和其他催化剂分离开来，导致所有催化剂在再生期间均无法使用，所以烟气只能不经过SCR反应器脱硝，直接通过反应器旁路排入烟囱，这将导致烟气中的氮氧化物超标，所以催化剂再生时，机组也需停止运行。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

为了解决SCR催化剂再生过程中机组停运而导致生产过程中断的问题，本发明提出一种催化剂体外再生装置。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种催化剂体外再生装置，包括装配模块、再生炉模块、循环模块，所述装配模块包括底座和支座，所述再生炉模块设置有出口和入口，所述循环模块的两端分别位于所述再生炉模块的出口处和入口处，且所述循环模块整体设置在所述再生炉模块外部，所述再生炉模块设置在所述底座上，且所述再生炉模块与所述底座通过所述支座连接，所述再生炉模块提供催化剂再生的场地，所述循环模块对所述催化剂进行再生加热，所述装配模块支撑所述再生炉模块和所述循环模块。

在一些实施例中，所述再生炉模块包括进口集箱、再生室、出口集箱，所述进口集箱与所述出口集箱分别位于所述再生室的两端，所述进口集箱设置有入口，所述出口集箱设置有出口，所述再生室与所述底座通过所述支座连接，所述再生室用于提供催化剂再生的场地。

在一些实施例中，所述进口集箱内部的中轴线两侧分别垂直设置至少一块导流板，所述导流板用于在所述进口集箱内部划分气流通道，从而控制所述再生炉模块内气体流场。

在一些实施例中，所述循环模块包括循环风机、循环风加热器、热风循环管道，所述循环风机用于使所述再生炉模块内的气流循环，所述循环风加热器用于对所述循环风机产生气流加热生成热风，所述热风循环管道用于将所述热风送入所述再生炉模块，所述循环风机与所述循环风加热器通过所述热风循环管道连接，所述循环风机设置在所述出口集箱的出口处，所述循环风加热器串联设置在循环风机后，所述热风循环管道的一端位于所述进口集箱的入口处。

在一些实施例中，所述再生炉模块至少包括两个再生室。

在一些实施例中，所述再生炉模块还包括盖板，所述盖板用于将所述再生室保温密封，所述盖板设置于所述再生室顶部。

在一些实施例中，所述热风循环管道上设置有补风口及废气排放口。

在一些实施例中，所述再生炉模块还包括第一保温组件，所述第一保温组件包裹所述再生炉模块；所述循环模块还包括第二保温组件，所述第二保温组件包裹所述热风循环管道。

在一些实施例中，所述装配模块还包括立柱和吊架。

在一些实施例中，所述支座包括导向支座滑轨筋板、导向支座滑轨、导向支座限位板、导向支座限位板筋板、滑动垫片、导向支座底板，所述导向支座底板通过螺栓与所述底座固定；所述导向支座滑轨筋板焊接在所述导向支座滑轨上部，所述导向支座滑轨设置在所述滑动垫片上，所述导向支座滑轨两侧均设置有所述导向支座限位板，用于控制所述导向支座滑轨前后移动，所述导向支座限位板下端焊接在所述导向支座底板上，所述导向支座限位板侧面与所述导向支座限位板筋板焊接，所述导向支座限位板筋板焊接在所述导向支座底板上，从而为所述导向支座限位板提供侧向支撑。

本发明具有如下有益效果：

本发明提出的催化剂体外再生装置，通过设置单独的再生炉模块用于放置需要再生的催化剂，并为催化剂的体外再生提供反应空间，使得催化剂体外再生期间机组可正常运行，从而提高了生产效率；同时设置循环模块的两端分别位于所述再生炉模块的两端，能够控制再生炉模块内的气体流场，能够优化催化剂再生效果；还通过设置支座连接再生炉模块与底座，使再生炉模块受热后有足够的膨胀空间，从而确保了装置的稳定性和安全性。

此外，在一些实施例中，还具有如下有益效果：

通过在再生炉模块进口集箱内部设置导流板，将进口集箱内部划分为多个气流通道，能够控制再生炉模块内的气体流场，使再生室内气流场分布均匀，从而优化催化剂再生的效果。

本发明实施例中的其他有益效果将在下文中进一步述及。

附图说明

图1是本发明实施例中催化剂体外再生装置的侧视图。

图2是本发明实施例中装配模块的结构示意图。

图3是本发明实施例中钢结构模块的立柱与斜撑节点的连接示意图。

图4是本发明实施例中钢结构模块的立柱与横梁节点的连接示意图。

图5是本发明实施例中立柱与底座的连接示意图。

图6是本发明实施例中再生炉模块的结构示意图。

图7是本发明实施例中导流板结构的示意图。

图8是本发明实施例中导流板在进口集箱内部的布置俯视图。

图9是本发明实施例中循环模块的侧视图。

图10是本发明实施例中循环模块的俯视图。

图11是本发明实施例的循环模块与再生炉模块的连接示意图。

图12是本发明实施例的支座模块与底座的连接示意图。

附图标记说明：11底座，12钢结构模块，21进口集箱，22再生室，23出口集箱，24盖板，31热风循环管道，32循环风加热器，33循环风机，4、支座，41导向支座滑轨筋板，42导向支座滑轨，43导向支座限位板，44导向支座限位板筋板，45滑动垫片，46导向支座底板，5、导流板。

具体实施方式

下面对照附图并结合优选的实施方式对本发明作进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本实施例中的左、右、上、下、顶、底等方位用语，仅是互为相对概念，或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

综上所述，现有的催化剂再生方法/装置还有如下几个问题：

1.当催化剂中毒，需要再生时，必须将机组停运，影响机组的连续稳定运行。

2.SCR反应器内部空间大，再生热空气流场分布不均匀，不同位置的催化剂再生效果差距较大。

3.实际过程中，为减少停机时间，往往压缩催化剂的再生时间，导致催化剂未达到最佳的再生效果。

为解决上述问题，本发明实施例提出了一种催化剂体外再生装置，解决问题的思路为：将失效的催化剂从SCR反应器中取出，放置在一个单独设置的再生炉中，向再生炉中通入经过循环风加热器加热后的热风，热风使附着在催化剂表面的固态物质受热气化，脱离催化剂表面后外排，使得催化剂完成再生。因为失效催化剂已从原SCR反应器中取出，进行体外再生，故机组可继续运行，催化剂再生的过程也灵活可控，保证催化剂有良好的再生效果。

如图1所示，为本发明实施例的催化剂体外再生装置侧视结构示意图。该催化剂体外再生装置包括装配模块、再生炉模块、循环模块，装配模块包括钢结构模块12和支座，再生炉模块设置有出口和入口，循环模块的两端分别位于再生炉模块的出口处和入口处；再生炉模块设置在底座11上，且再生炉模块与底座11通过支座4连接。再生炉模块提供催化剂再生的场地，循环模块对催化剂进行再生加热，装配模块支撑再生炉模块和循环模块，各个模块均为标准化设计，催化剂体外再生装置规模可随场地空间大小、再生催化剂量多少灵活调整。

如图2所示，为本发明实施例的钢结构模块结构示意图。本发明实施例中钢结构模块包括底座11、立柱、横梁、平台、爬梯、栏杆、吊架/支吊架。前述部件全部为满足最大运输尺寸要求的固定规格，以便于标准化、模块化生产。每个部件之间通过螺栓连接固定，可按需自由拆装。

图3所示，为本发明实施例的钢结构模块立柱与斜撑节点的螺栓连接结构示意图；如图4所示，为本发明实施例的钢结构模块立柱与横梁节点的螺栓连接结构示意图；如图5所示，为本发明实施例的立柱与底座11连接结构示意图。本发明实施例中，立柱在与横梁或斜撑连接的位置预先焊接好连接板，连接板宽度比横梁或斜撑H型钢腹板略窄，并留好螺栓孔，横梁或斜撑H型钢腹板也预留螺栓孔，然后将一块预留开好螺栓孔的筋板贴在立柱上的连接板和横梁或斜撑H型钢的腹板上，再用螺栓固定，从而将立柱和横梁或斜撑连接起来。本发明实施例中底座11由纵横拼接的H型钢和槽钢组成，可模块化制作。整个催化剂体外再生装置布置在底座上。通过设置底座11，可以在不用进行土建基础施工的情况下，为整个催化剂体外再生装置的钢结构和设备提供一个稳定、平整的基础，并将全部装置的荷载均匀的分布在整个平面。从而达到简化施工工艺、提高结构稳定性的目的。

本发明实施例中吊架包括二层平台及顶部电动葫芦导轨。作业人员站在二层作业平台上，操作电动葫芦，进行再生室盖板的起吊、回装操作，以及催化剂的装载、卸载工作。采用双层吊架结构，可最大的节约占地面积，提升操作效率。

如图6所示，为本发明实施例的再生炉模块结构示意图；如图7所示，为本发明实施例的再生炉模块进口集箱21内部导流板5结构示意图；如图8所示，为本发明实施例的再生炉模块进口集箱21内部导流板5布置俯视图。本发明实施例中再生炉模块由进口集箱21、再生室22、盖板24、出口集箱23、第一保温组件几个部分组成。所述第一保温组件优选为保温层，进口集箱21、再生室22、盖板24、出口集箱23均为模块化标准设计，所述进口集箱21与所述出口集箱23分别位于所述再生室22的两端，所述再生室22与底座11通过支座4连接，进口集箱21与再生室22、再生室22与再生室、再生室22与出口集箱23连接处为法兰连接形式，这种连接方式使得再生室22的空间大小可以灵活调整。如果需要加大再生室空间，只需通过串联方式增加再生室的数量即可，在具体的实施例中，所述再生炉模块至少包括两个再生室22。热风从进口集箱21的入口进入，经进口集箱21的导流板5进行均流后，均匀的流入再生室22，对再生室22内的催化剂进行加热后，从出口集箱23的出口流出。所述导流板5优选为梯形钢板，材质为Q235。再生室22顶部设置盖板24，可进一步优选为双层盖板，从而保证再生室22的密封性和保温性能。将盖板揭开后，催化剂由电动葫芦从再生室顶部垂直放入。再生炉模块设置在所述底座上，所述再生炉模块与所述底座通过所述支座连接。炉体外表面包覆有保温层，减少热量散失，保证炉内再生温度，所述保温层材料优选为硅酸铝棉。

同时，本发明实施例中进口集箱内部在中轴线两侧分别垂直设置3块梯形导流板，导流板焊接在进口集箱内壁上，将进口集箱内部划分为7个气流通道，以达到控制所述再生炉模块内气体流场的目的，保证了再生室进口热风流场均匀性，有利于催化剂均匀受热，改善再生效果；再生室及配套盖板为标准模块，且进口集箱与再生室、再生室与再生室、再生室与出口集箱采用法兰连接，可根据再生催化剂数量的需求，灵活配置再生室数量。当再生炉的再生室采用双层盖板设计时，分为内盖板和外盖板，内盖板和外盖板内均设保温棉夹层，所述保温棉夹层中保温棉优选为硅酸铝棉，盖板配套设置压紧装置，以提高再生炉的密封性能和保温性能，所述压紧装置优选为压紧条、压紧螺栓、密封条。

如图9所示，为本发明实施例的循环模块侧视结构示意图；如图10所示，为本发明实施例的循环模块俯视结构示意图；如图11所示，为本发明实施例的循环模块与再生炉模块连接结构侧视图。本发明实施例中循环模块包括循环风机33、循环风加热器32、热风循环管道31。所述循环风33机与所述循环风加热器32通过所述热风循环管道31连接，所述循环风机33设置在所述出口集箱21的出口处，所述循环风加热器32设置在循环风机33后，所述热风循环管道31的一端位于所述进口集箱21的入口处。循环风机33将热风从炉体内抽出后，经循环风加热器32加热后，重新送入炉体进口集箱21入口。在热风循环管道31上，设置有补风口及废气排放口。所有管道表面均包覆有第二保温组件，优选为保温层，以减少管道散热损失。循环风机33、循环风加热器32可根据再生催化剂量灵活选配。

如图12所示，为本发明实施例的支座模块与底座连接结构示意图。因为再生炉模块运行过程中会受热膨胀，所以再生室与底座不能采用硬性连接。为此，本发明实施例设置支座4模块，即在再生室22与底座11的连接处设置了支座4，保证再生室受热后有足够的膨胀空间，并且不发生位置偏移。所述支座4模块包括导向支座滑轨筋板41、导向支座滑轨42、导向支座限位板43、导向支座限位板筋板44、滑动垫片45，导向支座底板46，所述导向支座滑轨筋板41焊接在所述导向支座滑轨42上部，所述导向支座滑轨42设置在所述滑动垫片45上，所述导向支座滑轨42两侧均设置有所述导向支座限位板43，用于控制导向支座滑轨42前后移动，导向支座限位板43下端焊接在导向支座底板46上，侧面与导向支座限位板筋板44焊接，导向支座限位板筋板44焊接在导向支座底板46上，从而为导向支座限位板43提供侧向支撑。导向支座底板46通过螺栓与底座11固定。导向支座为模块化设计，根据再生室模块多少，进行适配即可。

本发明实施例中所述催化剂体外再生装置不采用土建基础施工，采用标准化钢结构拼装底座，可实现模块化制造供货；所述催化剂体外再生装置采用双层平台结构，充分利用立体空间，在二层平台进行全部作业，便于人员操作，减少系统占地面积；循环系统设置灵活，可根据再生催化剂数量所需风量，选用出力不同的循环风机，循环风加热器可采用电加热、蒸汽加热多种形式，循环风加热器加热能力需增强时，可采用加大单体设备出力，或采用多级串联的连接方式；所有设备连接均为螺栓连接方式，整套系统可分拆、可转运。

本发明实施例可将失效的催化剂从SCR反应器中取出，放置在一个单独设置的再生炉中再生。因为失效催化剂已从原SCR反应器中取出，故可缩短机组停运时间，催化剂再生的过程也灵活可控，保证催化剂有良好的再生效果。

本发明实施例还有如下的有益效果：

一、将催化剂从SCR反应器内取出，进行体外再生，使得再生期间机组可正常运行。同时，催化剂再生时间有保障。

二、催化剂体外再生装置可实现模块化生产、撬装式拼装，生产周期短，拆装方便。

三、立体布置操作平台，空间利用率高，占地面积小，系统布置选址方便灵活。

四、催化剂再生规模选择灵活，根据不同催化剂再生量，合理选用一级或多级再生室、一级或多级循环风加热器、循环风机出力、热风循环管道管径即可。

五、所有设备连接均为螺栓连接方式，整套系统可分拆、可转运。

具体实施中，本发明实施例根据再生催化剂数量，确定再生室数量22、循环风机33、循环风加热器32、热风循环管道31，并根据再生室22数量确定底座11、钢结构模块12、导向支座4的规格数量。底座安装好后，将其他设备布设在上面。作业人员通过吊架二层平台爬梯上至吊架二层平台作业区域，操作悬吊在吊架吊装导轨上的电动葫芦，盖板24分为外盖板和内盖板，电动葫芦将外盖板及内盖板从吊架二层平台吊装区域吊起后，再用电动葫芦将催化剂从上方放入至再生室22内，然后将内外盖板回装。本发明实施例中热风循环管道31上，设置有对应的补风口及废气排放口。如上接着打开升温阶段补风口，启动循环风加热器32和循环风机33，开始对循环风进行加热升温，当升温至目标值后，关闭补风口，让热风循环流动，对催化剂进行加热再生。再生结束后，逐渐打开补风口，同步打开废气排放口，用新风缓慢将再生废气置换，再生废气排至厂内烟气净化系统入口。置换结束后，降低循环风机33出力直至完全停运，然后再停止循环风加热器32运行。

本实施方案中，循环风从循环风机出口流出后，流经循环风加热器后，重新进入进口集箱。经循环风加热器加热的热风，先流经进口集箱21，热风经过进口集箱导流板分配，可均匀的进入再生室22，与催化剂表面均匀接触，然后从出口集箱23流出，进入循环风机入口，还为保证再生室22的密封性和保温性，设置了盖板24.每层盖板均单独设置了盖板保温夹层，盖板拉手，盖板压紧装置，盖板压紧装置的工作方式为：通过旋紧压紧螺栓，使得压紧条将盖板压实，以便于盖板边缘设置的密封条将再生室22与外界隔离。

各模块按照最大运输尺寸，在厂内完成组装后发送至现场，按照底座→导向支座→再生炉模块→立柱→循环模块→平台栏杆的安装顺序，现场进行模块化拼装即可，完成安装后，配套接入电气、控制相关设施，即可使用。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。