专利名称：清洁选择性催化还原保护装置的装置和方法
技术领域：
本发明涉及用于选择性催化还原(SCR)系统的清洁保护筛 的装置和方法。
相关技术描述选择性催化还原(SCR)系统越来越多地应用于煤炭火力发 电站，来减少氧化氮(NCg排放。SCR系统通常包括含NOx还原性催 化剂的SCR反应器，NOx还原性催化剂将存在于由燃烧源排放的烟道 气体中的NOx转化为氮和水副产物。许多发电站装置在燃烧源和粒子 收集系统之间的"高粉尘"区安装了 SCR反应器系统。通常，这些装置 具有管道系统，该管道系统使负载粒子的烟道气体从燃烧源引导或转 移到SCR反应器系统，然后到空气预热器。位于此类"高粉尘"区的这些SCR系统的粉尘负荷能力是 它们的设计和使用中的重要考虑因素。尤其是，应设计经得起烟道气 体中的飞灰和其它粒子的腐蚀和潜在化学降解作用的NOx还原性催 化剂组合物及其结构。类似地，应^:计经得起该腐蚀性环境的进入 SCR反应器系统和从SCR反应器系统引出的管道系统以及SCR系统 内有关的内部结构。例如，可密切监测管道系统设计参数的某些方面 例如管道气体速度，以确保适当的运转。尤其是，应通过选择适当运 转设计参数来防止不期望的运转结果例如不需要的飞灰脱落或使其 最少。 SCR反应器中的NOx还原性催化剂构造也需要适当的设 计考虑。通常，按照具有气体通道的方式构建NOx还原性催化剂，其
4中烟道气体可通过此类通道以使与催化剂表面接触最大化，从而使
NOx的还原最大化。NOx还原性催化剂的气体通道的直径通常为约5 -7mm。但是，烟道气体中的粒子(下文中称为"飞灰，，)通常具有宽范围 的尺寸(例如1- 2微米最高达7 mm和更大)。较大的飞灰粒子有时称为"爆玉米花灰尘"或大粒子灰尘 ("LPA"),它们可对NOx还原性催化剂造成问题。例如，当气体通道 直径为5-7 mm和飞灰粒子大于7 mm时，大飞灰粒子可沉积在通道中， 阻止烟道气体流通过催化剂。由于那些粒子的不规则形状，即使小于 7 mm的飞灰粒子也显示阻塞催化剂通道。如果仅一种不规则形状的 飞灰粒子沉积在催化剂通道中，则其它飞灰粒子不能通过通道，从而 阻塞通道。该阻塞削弱系统的整体NOx还原能力，因为一旦气体通 道被阻塞，NOx还原性催化剂中的反应通道失效。 一旦许多反应通道 被阻塞，蓄积在NOr还原性催化剂表面上的飞灰快速增加。随着时间 的推移，NOx还原性催化剂的表面可最终被飞灰覆盖以致SCR系统不 能达到其NOx还原目标。另外，导致的催化剂压降增加需要将系统清 洁。对于无气体旁路能力的SCR单元，该堆积也可能需要关闭燃烧源。减少NOx还原性催化剂上的该灰烬或尘埃堆积的已知实 践是将一个或多个网筛置于NOx还原性催化剂上。选择该网筛的孔稍 小于NOx还原性催化剂通道的直径。因此，大飞灰粒子被阻止进入 NOx还原性催化剂的通道。虽然该方法可保持实际的催化剂通道清洁， 但其延长清洁停止期间的时间的能力不确定。该方法仍需要清洁，因 为进入SCR反应器的大飞灰粒子的量仍然不变，这些飞灰粒子现在收 集在筛上，而非催化剂或其通道中。大飞灰粒子可在筛上蓄积，从而 形成阻塞，该阻塞然后开始收集更小飞灰粒子。因此，在每个筛上可 能具有飞灰堆。收集在筛上的飞灰堆可显著增加跨越SCR系统的压降， 并可在局部区域产生高速度，已知这在催化剂内引起腐蚀。在筛上的飞灰蓄积也将影响进入NOx还原性催化剂的气体分布和气体速度。这
又会降低SCR系统的效率。
发明概述本发明的一个方面涉及从烟道气体中除去污染物的系统。 该系统包括具有SCR反应器的选择性催化还原(SCR)系统和位于SCR 反应器上游的一个或多个SCR保护装置，所述SCR反应器含NOx还 原性催化剂，其中一个或多个SCR保护装置基本上阻止烟道气体中大 粒子进入SCR反应器或阻止烟道气体流从其中通过。该系统还包括用 于撞击SCR保护装置以由此驱除蓄积的大粒子的机械敲击系统。本发明的另 一个方面涉及从SCR保护装置中除去蓄积的 飞灰的方法。该方法包括以下步骤将具有至少一个锤和至少一个转 轴的敲锤系统与SCR保护装置连接；使转轴旋转，以使至少一个锤转 动；和使所述至少一个锤与SCR保护装置接触，从而除去存在于SCR 保护装置上的蓄积的飞灰。在附图和以下描述中提出本发明的一个或多个实施方案 的细节。通过说明书、附图和权利要求书，本发明的其它特征、目的 和优势将是显而易见的。
附图简迷为举例说明本发明的目的，用附图显示目前优选的本发 明形式。但应理解，本发明不限于附图中所示精确的安排和机构，其 中
图显示了置于SCR反应器的管道系统上游中各个点的SCR保
护装置。
图2显示了在烟道气体流中的敲锤组件。 图3显示了在烟道气体流外的敲锤组件。 图4显示了敲锤组件的侧视图。
6图5显示了 SCR保护装置的侧视图。
在各个附图中的类似参考数字和标号代表类似的元件。
发明详述在本发明说明书和权利要求书中使用的术语"SCR保护 装置"是指阻止烟道气体中明显量的大飞灰粒子(LPA)和其它大粒子 物质进入NOx还原性催化剂通道或在其它SCR催化剂表面上蓄积的 任何装置。SCR保护装置的一个实例是具有略小于N(X还原性催化剂 通道直径的开孔的金属网筛。通常，SCR保护装置是被支持框架环绕 的筛。应注意，虽然该SCR保护装置阻止明显量的飞灰进入 NOx还原性催化剂通道，但它不妨碍气体流进入NOx还原性催化剂。现在参见其中类似的数字对应于类似部分的附图，尤其 参见
图1，可将SCR保护装置20置于SCR反应器22的各位置上游。 本文中所述的一个实施方案涉及主动除去位于SCR反应器22上游的 任何SCR保护装置20和直接位于催化剂物质之上的任何SCR保护装 置上的蓄积的飞灰。在一个实施方案中，可按相对于烟道壁("管道系 统，，)35倾斜或成角度取向放置SCR保护装置20。在另一个实施方案 中，可按相对于烟道壁35垂直的方向放置SCR保护装置20。如图2所示，本发明的一个实施方案具有与SCR保护装 置20有效连接的机械敲击系统24。机械敲击系统24通常包括敲锤组 件26和控制单元28。敲锤组件26包括与转轴32附接的锤30。锤30 可由适合与SCR保护装置20接触的任何材料制成。此类材料的实例 包括但不限于金属、塑料、橡胶、混凝土和任何其它合适的合成或 天然材料。锤30的重量和大小将根据系统、飞灰量和SCR保护装置 20的大小而变化。有时或根据需要，用比用于系统的典型锤或重或轻 的锤代替锤30。另外，还可用比用于系统的典型锤大或小的锤代替锤 30。
用足够力的打击、敲击或撞击动作，使锤30与SCR保 护装置20接触，以引起蓄积在SCR保护装置上的至少一部分飞灰脱 落，并从其中除去。考虑锤30可与包括任何周围的支持框架的SCR 保护装置20的任何部分接触。通常通过控制单元28使转轴32转动，从而导致锤30与 SCR保护装置20接触。可通过位于控制单元28的电或电池驱动的马 达运转敲锤组件26。或者，可通过气动汽缸或> 兹脉冲装置，或通过使 锤30通过强力运动与SCR保护装置20接触的任何其它电源，使敲锤 组件26运转，来除去蓄积的飞灰。通常，将控制单元28通过转轴32与敲锤组件26连接。 马达或其它动力方式驱使锤30运动。在本发明的一个实施方案中，控制单元28包括用户界面 33例如桌上型电脑、膝上型电脑、监视器或让用户改变敲锤组件26 的设置的其它显示装置。用户界面33将允许用户控制几个变量，包 括但不限于锤30撞击SCR保护装置20的压力、锤在特定时间内撞击 SCR保护装置的次数，和/或锤撞击SCR保护装置的连续性。这些变 量会变化，并由各厂家具体确定。控制这些变量可有助于除去蓄积在 SCR保护装置20上的任何飞灰的至少一部分。在本发明的一个实施方案中，锤30连续撞击SCR保护 装置20。在另一个实施方案中，锤30按预定次数撞击SCR保护装置 20。在还另一个实施方案中，当一定量的飞灰蓄积在SCR保护装置 20上时，可用传感器或测量装置34例如差压变送器测定。 一旦一定 量的飞灰在SCR保护装置20上蓄积，锤30将被激活，并撞击SCR 保护装置。
如图2所示，敲锤组件26中的至少一部分在烟道气流穿 过其中流动的管道系统内。通常，在该实施方案中，控制单元28位 于烟道壁35之外。壁密封36阻止烟道气体从烟道壁35逸出。在另一个实施方案中，如图3所示，SCR保护装置20 包括从SCR保护装置中伸出的许多接触元件38。接触元件38也至少 部分伸出烟道壁35之外。接触元件38可由任何适合与锤30接触的 材料制成。合适材料的实例包括但不限于金属、塑料、橡胶、混凝土 和其它合成或天然材料。接触元件38提供锤30可碰撞而非直接打击 SCR保护装置20的表面。通常，敲锤组件26不直接与SCR保护装置20连接。如 图3所示，锤30撞击伸出烟道壁35之外的接触元件38。在该实施方 案中，敲锤组件26在烟道壁35之外，未暴露在烟道气体中。图4所示为图3的侧视图。如该图所示，烟道气流40流 向SCR保护装置20并从其中通过。SCR保护装置20将烟道气体中 存在的飞灰和其它粒子捕获。锤30沿着半圆方向42向接触元件38 移动，接触元件38与SCR保护装置20连接。转轴32使锤30向接触 元件38旋转。如本领域技术人员认识到的那样，可有一个或多个机械 敲击系统24与一个SCR保护装置20附接。可改变每个敲锤组件26 的锤30的数量，以优化锤碰撞SCR保护装置20的位点。另外，本领 域普通技术人员会认识到， 一个或多个接触元件38可与SCR保护装 置20连接。 —旦锤30按有效方式撞击SCR保护装置20,留在SCR 保护装置上的飞灰将极少。但是，锤30与SCR保护装置20的接触可 能需要重复一次以上。因此，可通过编制程序或监视敲锤组件26，以 使锤30在一定时间内撞击接触元件38许多次。或者，可使敲锤组件 26与SCR保护装置20重复接触，以持续除去飞灰。在另一个备选的 实施方案中，可用传感器34测量或检测存在于SCR保护装置20上的飞灰量。 一旦飞灰量达到一定水平，可激活敲锤组件26，从而引起锤 30撞击接触元件38。在系统与系统之间，锤30与SCR保护装置20接触的方 式会变化。锤30与SCR保护装置20接触的动作将使飞灰粒子脱落， 并连续通过系统。应用于安装在催化剂床上游的SCR保护装置的敲锤 系统驱使飞灰粒子回到烟道气流，或使飞灰沿着SCR保护装置20移 向排放点。或者，可将驱除的飞灰沿着SCR保护装置20转运至粉尘 收集漏斗(未显示)。虽然本发明涉及SCR保护装置上的机械敲击系统的用 途，但是本领域技术人员会认识到，该机械敲击系统也可用于任何物 品或装置上，包括设计以提高敲打在SCR反应器的漏斗上游的飞灰的 SCR保护装置。这些物品或装置包括但不限于节约器出口"外贺圆角 (bullnoses)"、加强横木、分流器和其它类似物品。当机械敲击系统用于与SCR反应器的SCR保护装置上 游连接时，可使驱除的飞灰粒子返回烟道气流，或可移向排放点或飞 灰收集漏斗。图5显示了 SCR保护装置20和一旦其与SCR保护装置 接触飞灰粒子可进入的通路的侧视图。当飞灰粒子从SCR保护装置 20驱除后，部分粒子可通过重力落入安装在筛下的灰尘收集漏斗。一 些驱除的粒子可被烟道气流携载回到SCR保护装置20。如图5所示， 当SCR保护装置20安装在斜面上时，尘埃粒子最终会渐渐移动到达 SCR保护装置的边缘，在该位置它们可被驱使进入排出管44,有时可 通过真空排出，或通过提供气封46的装置例如旋风分离器或环状密 封装置除去。描述了一个或多个本发明的实施方案。然而，可以理解， 可进行各种修改，而不背离本发明的宗旨和范围。
权利要求
1.一种从烟道气体中除去污染物的系统，所述系统包括选择性催化还原(SCR)系统，该(SCR)系统包括含有NOx还原性催化剂的SCR反应器；位于SCR反应器上游的一个或多个SCR保护装置，其中所述一个或多个SCR保护装置基本上阻止烟道气体中的大粒子进入SCR反应器，或者阻止烟道气体流在其中通过；和机械敲击系统，该系统用于撞击所述SCR保护装置以从其中驱除蓄积的大粒子。
2. 权利要求l的系统，其中所述敲锤系统包括至少一个锤； 至少一个转轴；和控制所述至少 一个旋转锤的控制单元。
3. 权利要求2的系统，其中所述控制单元包括电动机。
4. 权利要求2的系统，其中所述控制单元包括气动泵汽缸。
5. 权利要求2的系统，其中所述控制单元包括磁脉冲装置。
6. 权利要求2的系统，其中所述控制单元还包括用户界面。
7. 权利要求6的系统，其中所述用户界面包括控制至少 一个变量 的装置，所述变量选自速度、压力、时间和连续性。
8. 权利要求1的系统，其中在管道系统内所述敲锤系统与所述至 少一个SCR保护装置有效连接。
9. 权利要求1的系统，其中在管道系统外所述敲锤系统与所述 SCR保护装置连接。
10. 权利要求9的系统，其中所述锤撞击从SCR保护装置延伸的 接触元件。
11. 一种从SCR保护装置中除去蓄积的飞灰的方法，所述方法包 括以下步骤将包含至少一个锤和至少一个转轴的敲锤系统与SCR保护装置连接；使转轴旋转，以使所述至少一个锤转动；和 使所述至少一个锤与所述SCR保护装置接触，从而除去所述SCR 保护装置上存在的蓄积飞灰。
12. 权利要求ll的方法，其中所述敲锤系统还包括控制单元。
13. 权利要求12的方法，其中所述控制单元包括电动机、气动泵 汽缸或磁脉冲装置中的至少 一个。
14. 权利要求ll的方法，所述方法还包括以下步骤 改变至少一个变量，所述变量选自敲锤系统的速度、时间、压力和连续性。
全文摘要
本文中所述一个实施方案涉及除去烟道气体中的污染物的系统。该系统包括具有SCR反应器(22)的选择性催化还原(SCR)系统和一个或多个SCR保护装置(20)，SCR反应器(22)含NO<sub>x</sub>还原性催化剂。使至少一个SCR保护装置(20)与敲锤系统(24)连接，系统(24)主动将收集在SCR保护装置(20)上的飞灰除去。
文档编号F23J15/02GK101517318SQ200780034532
公开日2009年8月26日 申请日期2007年6月18日 优先权日2006年8月16日
发明者D·K·安德森, M·G·瓦尔纳 申请人:阿尔斯托姆科技有限公司