一种SCR催化剂结构及其组装及更换方法

技术领域

本发明涉及烟气脱硝技术领域，具体涉及一种SCR催化剂结构及其组装及更换方法。

背景技术

燃煤锅炉烟气脱硝主要采用选择性催化还原技术（简称为SCR技术），SCR技术的核心是脱硝催化剂，脱硝催化剂的运行状况与脱硝效果紧密相关。

SCR催化剂运行环境较为恶劣：运行温度一般在270～420℃范围，飞灰含量一般在5～90g/Nm3范围，烟气速度场均匀性较差，烟气入射角偏差大；高温高速且含有飞灰的烟气会对催化剂造成磨损，表现为催化剂壁厚减小、单体出现穿孔、模块出现坍塌等。

蜂窝催化剂孔道直径较小，一般为6～9mm，运行一段时间后部分孔道出现堵塞现象。催化剂可用孔道减少，剩余孔道内烟气流速加快，催化剂效率降低。为了缓解堵塞状况，常采用蒸汽吹灰器进行吹扫，利用具有一定压力和温度的蒸汽，垂直于催化剂迎风面进行往复吹扫。蒸汽吹灰器吹出的蒸汽压力高、速度快，在吹扫积灰的同时会造成催化剂的磨损。

脱硝反应器内部空间狭小，磨损催化剂模块的修复开展困难。修复过程一般要先用切割机将模块框架切开，再逐根取出破损的催化剂单元体，后依次放入新催化剂单体，再将框架焊接。由于模块中催化剂单体数量多、机械强度低，在更换过程存在破损率高、密封不严、耗费时间长等问题。综合上述情况，大部分企业对已磨损催化剂模块采取的办法是放弃修复，将所有催化剂模块进行报废处理，更换新催化剂模块。因此，提高催化剂模块的抗磨损性能，且在出现磨损时能易于修复具有重要意义。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种SCR催化剂结构，特别是一种抗磨损易修复的SCR催化剂结构。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种SCR催化剂结构，包括外框架、设置在所述的外框架内的多个催化剂模块，

所述的外框架顶部具有上固定框架、可拆卸框架，所述的上固定框架上具有用于更换所述的催化剂模块的口部，所述的可拆卸框架连接在所述的上固定框架的口部；

所述的催化剂模块包括外壳体、设置在所述的外壳体内的催化剂单元体，所述的外壳体的顶部具有开口，所述的催化剂单元体的顶部覆盖具有开孔的罩体。

优选地，所述的催化剂模块还包括密封缓冲层，所述的密封缓冲层缠绕在所述的催化剂单元体的外周面。

进一步优选地，所述的密封缓冲层为陶瓷纤维棉。

优选地，所述的外壳体的顶部开设有吊孔。

优选地，所述的外壳体的四周密闭，所述的外壳体的底部形成具有镂空的支撑。

优选地，所述的罩体的开孔位置与所述的催化剂单体的开孔位置保持一致。

优选地，所述的外壳体、罩体采用金属材质。

优选地，所述的外框架还包括下固定框架、位于四周的侧护板，所述的侧护板将所述的上固定框架、下固定框架相连接，并将四周封闭。

优选地，所述的侧护板包括位于两块相对设置的第一侧护板、两块相对设置的第二侧护板，所述的第一侧护板一侧与所述的第二侧护板的一侧相连接。

优选地，所述的外框架采用金属材质。

本发明的一个目的是提供一种SCR催化剂结构的组装及更换方法，提高催化剂的抗磨损性能，在催化剂模块需要修复时易于快速更换。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种SCR催化剂结构的组装及更换方法，所述的催化剂结构包括外框架、设置在所述的外框架内的多个催化剂模块，

所述的外框架包括上固定框架、可拆卸框架、下固定框架以及位于四周的侧护板，所述的侧护板将所述的上固定框架、下固定框架相连接，并将四周封闭，所述的上固定框架上具有用于更换所述的催化剂模块的口部，所述的可拆卸框架连接在所述的上固定框架的口部；

所述的催化剂模块包括外壳体、设置在所述的外壳体内的催化剂单元体以及绕在所述的催化剂单元体外周面的密封缓冲层，所述的外壳体的顶部具有开口，所述的催化剂单元体的顶部覆盖具有开孔的罩体，

组装时包括：在所述的催化剂单元体的外周面缠绕所述的密封缓冲层后放入所述的外壳体内，并在所述的催化剂单元体的顶部覆盖所述的罩体形成所述的催化剂模块；用部分所述的侧板将所述的上固定框架、下固定框架连接，将所述的催化剂模块放入所述的上固定框架、下固定框架之间的空间内，用剩余部分所述的侧板将所述的外框架的四周封闭；

更换时包括：拆卸所述的可拆卸框架，取出正对所述的固定框架口部所述的催化剂模块，移动所述的外框架内部的催化剂模块至待更换的催化剂模块正对所述的固定框架口部，取出待更换的催化剂模块，放入新的催化剂模块，并将所述的可拆卸框架连接至所述的固定框架口部。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1、通过催化剂模块的外壳体可为催化剂单元体提供支撑和保护，增强抗烟气抗侧向冲刷的能力，在发生磨损时不易大面积坍塌；并增强催化剂单体的抗机械冲击的能力，减小因运输和安装造成的破损；

2、通过催化剂模块的罩体大大提高了其抗飞灰磨损和蒸汽正面吹损的能力；

3、催化剂模块布置灵活，可以与普通模块兼容混用，在磨损严重的区域可以换装本申请的催化剂模块；

4、催化剂模块容易修复，不需要打开催化剂安装门，不需要将催化剂模块整体吊装，在反应器的有限空间内，催化剂模块可以实现原位修复；

5、催化剂模块可以多次更换，方便快捷，省时省力，特别适用于运行条件复杂，烟气流场优化效果不佳，催化剂磨损情况严重的反应器。

附图说明

附图1为本实施例的爆炸示意图；

附图2为本实施例中上固定框架、可拆卸框架的示意图；

附图3为本实施例中催化剂模块的立体示意图；

附图4为本实施例中催化剂模块的俯视示意图；

附图5为本实施例中催化剂模块的仰视示意图；

附图6为附图3中A-A剖视示意图；

附图7为附图6的局部放大图；

附图8为本实施例中催化剂模块的立体示意图（隐去外壳体）。

其中： 10、上固定框架；100、口部；11、可拆卸框架；12、下固定框架；130、第一侧护板；131、第二侧护板；2、催化剂模块；20、外壳体；200、支撑；201、吊孔；21、催化剂单元体；22、密封缓冲层；23、罩体。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

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，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。

如图1所示的一种SCR催化剂结构，包括外框架、设置在外框架内的多个催化剂模块2。具体的说：

外框架包括上固定框架10、可拆卸框架11、下固定框架12以及位于四周的侧护板，侧护板将上固定框架10、下固定框架11相连接，并将四周封闭。在本实施例中：侧护板包括位于两块相对设置的第一侧护板130、两块相对设置的第二侧护板131，第一侧护板130一侧与第二侧护板131的一侧相连接，即围合成方形的外框架。上固定框架10上具有用于更换催化剂模块2的口部100，可拆卸框架11连接在上固定框架10的口部100，上固定框架10与可拆卸框架11的连接方式可以为螺栓连接、焊接、卡扣连接、捆扎连接等，如图2所示。

如图3-8所示：催化剂模块2包括外壳体20、设置在外壳体20内的催化剂单元体21、绕在催化剂单元体21外周面的密封缓冲层22。其中：

外壳体20的四周密闭，外壳体20的顶部具有开口，外壳体20的底部形成具有镂空的支撑200，如图5所示的十字形支撑；外壳体20的顶部开设有吊孔201。外壳体20为金属材质，可为催化剂单元体21提供支撑和保护，增强抗烟气侧向冲刷能力.

每个催化剂单元体21中催化剂单体的数量可以为2*2、1*3、2*3、1*4、2*4、1*6等，可根据催化剂单元体21的长度、体积、重量等情况进行调整。密封缓冲层22采用陶瓷纤维棉。

催化剂单元体21的顶部（迎风面）覆盖具有开孔的罩体23。罩体23的材质可以是碳钢、不锈钢、铝合金等材质，通过冲压或激光切割等方式开孔，罩体23的开孔与对应催化剂单体的开孔情况保持一致，以优化防磨效果、提高催化剂抗磨损性能。

催化剂模块组装时：

先制作催化剂模块2，在催化剂单元体21（催化剂单体组成）侧面缠绕密封缓冲层22，依次装入外壳体20中，催化剂单元体21装入外壳体20后，在催化剂单元体21的迎风面盖上罩体23，并涂上粘结剂加以固定，确保罩体23与催化剂单元体21顶端紧密贴合。

催化剂模块2制作完成后，开始外框架组装，将上固定框架10、下固定框架12与部分侧护板用螺栓连接，再将催化剂模块2按一定的排列顺序放入外框架中，催化剂模块2应紧密排列，安装完成后，盖上剩余的侧护板，通过螺栓连接进行固定,，最后将可拆卸框架11与上固定框架10进行连接。

催化剂模块2在脱硝反应器内发生磨损，不能满足继续使用的要求时，对催化剂模块进行修复更换。

催化剂模块更换时：

打开可拆卸框架11与上固定框架10的连接，拆下可拆卸框架11，通过吊孔201将废弃催化剂模块依次取出，并将新催化剂模块依次放入，催化剂模块放入后，可依次移动至合适的位置，待最后一个催化剂模块插入后，将可拆卸框架11恢复，完成催化剂模块的修复工作。

实施例一：

催化剂模块2的尺寸为1930×970×1150mm，催化剂为蜂窝催化剂，尺寸为150*150*860mm，孔数为18孔，节距8.2mm。外框架由Q235扁钢焊接而成，可拆卸框架11的尺寸为450*950*50mm，侧护板,为厚度为4mm的Q235钢板。

催化剂单元体21中催化剂单体的排列方式为2*2，外壳体20的材质为不锈钢板，焊接方式为钨极氩弧焊，吊孔201距离顶部10cm，孔径为8mm。

催化剂单体之间装有陶瓷纤维棉的密封缓冲层22，用于密封和缓冲外力冲击。催化剂单元体21的顶部套有罩体23，罩体23材质为不锈钢，通过激光切割，开孔为18*18孔，节距8.2mm，罩体23与催化剂单元体21之间涂有少量玻璃胶用于固定。

组装时：先上、下固定板框10、12，与一条长边侧护板130和一条短边侧护板131相连，连接为螺栓连接，按照排列方式3*6依次将催化剂,模块2放入外框架中，然后盖上另外两块侧护板并用螺栓固定，最后安装可拆卸框架11，用螺栓与上固定框架10连接。

组装好的催化剂在脱硝反应器内安装并投入使用，由于反应器内烟气速度场均匀性较差，运行20000后，在成反应器中靠近锅炉侧脱硝中心线的位置发生磨损，催化剂单体磨损长度超过5cm，需要进行修复。

修复时：拧下紧固螺栓，拆下可拆卸框架11，将正对着可拆卸框架11的催化剂模块2通过吊钩挂在吊孔201提出，然后其它催化剂模块2可做有限移动，将它们依次移动到开口100位置提出，新的催化剂模块2完全装入后，将可拆卸框架11恢复。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。