催化剂模块及其接收单元以及制造催化剂模块的方法
【专利摘要】一种催化剂模块(2)被设计成用于稳定式焚烧装置的排放控制系统。催化剂模块包括堆垛框架(4)，几个安装单元(6)串连在一起地插入到堆垛框架中。安装单元(6)具有外周侧壁(22)以及几个分隔件(24a、24b)，所述几个分隔件彼此缠连并且形成具有多个安装筒(26)的格子，在每种情况中在安装筒中插入一个催化剂(10)。催化剂(10)优选在插置弹性的装配元件(30)的情况下按压就位。
【专利说明】
催化剂模块及其接收单元以及制造催化剂模块的方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种用在稳定式焚烧装置的排放控制系统中的催化剂模块、安装单元以及用于生产该催化剂模块的方法。
【背景技术】
[0002]稳定式(stat1nary)焚烧装置被理解为是用于燃烧烃基燃料的任何装置，例如燃煤或燃油(石油)装置或燃气轮机。稳定式焚烧装置还包含海上应用，例如，诸如用于大型集装箱或游轮的柴油发动机的焚烧装置。稳定式焚烧装置通常在恒定、稳定的载荷下连续地操作。
[0003]稳定式焚烧装置通常包括设置有催化剂模块的排放控制系统。在这一点上，催化剂模块安装在排放控制系统的烟气管道中，待净化的烟气在装置运行时流动通过催化剂模块。在这一点上，烟气管道典型地具有至少几平方米的横截面积，并且还典型地具有几十平方米的横截面积。烟气管道经常具有矩形的横截面积，在每种情况中边缘长度为几米，例如10米X 10米。烟气管道的整个横截面积被一个或几个催化剂模块覆盖，所述几个催化剂模块一个挨一个地布置，从而使得所有的待净化烟气流动通过各催化剂模块。经常地，几个催化剂模块(例如，两个至五个)一个挨一个成行或成列地布置在烟气管道内的支撑框架中。催化剂模块自身因此典型地具有矩形的横截面，在每种情况中边缘长度为几米。
[0004]另外，在烟气的流动方向上，催化剂模块经常一个位于另一个后方地放置在几个平面中。还在流动方向上，由催化剂模块构建的催化剂装置延伸数米，特别地延伸数十米，例如25米。
[0005]每个催化剂模块包括堆垛框架，几个安装单元插入到堆垛框架中，安装单元继而设置有一些催化剂。在这一点上，烟气沿着流动方向流动通过各催化剂。这些催化剂例如是板式催化剂。然而，在目前感兴趣的情况中，催化剂优选是所谓的蜂窝状催化剂。这些蜂窝状催化剂是由陶瓷材料构成的整体式部件，沿着流动方向的多个流动管道透过所述整体式部件。在安装后的操作状态中，待净化的烟气流动通过流动管道。就净化烟气而言，这种整体式结构具有催化活性。作为替代，整体式载体设置有催化活性涂层或载体材料自身是催化活性的。特别地，这些蜂窝状催化剂是挤压型蜂窝状催化剂。相应的催化剂典型地具有矩形(特别地，正方形)的横截面积，其中边缘长度为约10厘米至30厘米。
[0006]在第一变型中，安装单元是所谓的元件盒，各个催化剂以矩阵的形式一个接一个地布置在元件盒中。同时，通常呈无纺织物形式的密封元件优选布置在各个催化剂之间，所述密封元件旨在防止流动通过毗邻的催化剂之间或催化剂和元件盒之间的边界面的泄漏。典型地，在这一点上，在每种情况中，具有矩形(特别地，正方形)横截面的两至十个催化剂通常在相应的元件盒中一个挨一个或一个位于另一个上方地布置在几层中。
[0007]元件盒自身也以矩阵的形式布置在堆垛框架中。元件盒的数量取决于催化剂模块的大小。元件盒通常是具有如下边缘的金属板部件，所述边缘在每种情况中出于增强目的而在相对的侧部处折叠约90°。在操作中，这些边缘因此定向成垂直于待净化烟气的流动方向，并且通过这些边缘形成了不期望地抵制流动的表面。
[0008]除了典型地在堆垛框架中布置在几行中的元件盒之外，第二变型的安装单元被构造为所谓的包装和储存单元，在每种情况中，所述包装和储存单元也设置有催化剂。与元件盒相比，这些包装和储存单元更大，并且在催化剂模块中典型地仅布置在一行中。通常，无纺织物的密封和补偿元件继而布置在催化剂之间。
[0009]在排放控制系统中，催化剂模块借助于堆垛框架固定至彼此。催化剂模块通常例如由催化剂制造商预先制造为结构单元，并且如此安装。在操作期间，催化剂模块必须承受机械和热载荷。这种稳定式装置中的烟气温度典型地介于例如400 0C和500 °C的范围内。就尽可能有效地净化烟气而言，应当避免漏流，以使得全部烟气流动通过催化活性表面。就最小化流动压力损失而言，还期望的是利用烟气管道的横截面积的最大可能的部分。
[0010]现有技术的堆垛框架是焊接钢轮廓，各个安装单元(S卩，例如元件盒或还有包装和储存单元)插入在所述堆垛框架中。为了实现牢固的机械固定，每个元件盒彼此焊接并且焊接至堆垛框架。为了能够装备堆垛框架，堆垛框架的尺寸可过大一定程度。留下的空隙利用条状密封元件密封。然而，这里存在的问题是:由于不同的热膨胀系数，该条状密封元件在操作期间会分离，从而导致漏流。这个问题还影响插入各个催化剂之间的密封和补偿元件。总的来说，因而在传统单元的情况中存在的危险是在操作过程期间中将导致漏流。
[0011]具有包装和储存单元的装置(例如，在每种情况中，每个催化剂模块有三个包装和储存单元串连在一起)利用专门为此制造的高成本的按压和焊接装置而焊接在一起并且焊接至目前的堆垛框架上。为了提供具有催化剂的包装和储存单元，相应的包装和储存单元最初插入在单元的敞开框架中，之后，包装和储存单元通过压在盖子上而彼此支撑。随后，盖子被焊接至包装和储存单元的侧部部分上。这些包装和储存单元之后继而放置在堆垛框架中，所述包装和储存单元焊接至所述堆垛框架。这里，仍然有必要再次密封。由于这种复杂的制造过程，需要昂贵的焊接装置，并且所述焊接装置在每种情况中还通常要匹配相应的催化剂模块的大小。结果，总的制造成本相当高。
【发明内容】
[0012]从上述内容开始，本发明的目的是指出一种简单生产的催化剂模块，所述催化剂模块具有良好的流动特性并且由于泄漏更少而具有改善的清理效率。
[0013]根据本发明，通过用在稳定式焚烧装置的排放控制系统中的催化剂模块而实现了本目的。因此，催化剂模块被设计并构思成用于此类先前描述的稳定式焚烧装置(特别是用于产生能量的发电厂)的排放控制系统。基本布置和基本构造以及此类催化剂模块的大小关系参照先前方案。
[0014]催化剂模块包括堆垛框架，堆垛框架包括基部部件和盖部件以及两个侧部部件。堆垛框架沿纵向以及横向方向延伸并且沿流动方向具有两个相对的表面，所述两个相对的表面由基部部件、盖部件和两个侧部部件界定边界。当它们被安装在排放控制系统的烟气管道中时，所述表面沿纵向方向和横向方向得以支撑并且垂直于烟气的流动方向地定向。至少一个并且优选地几个预先制造的安装单元插入在堆垛框架中，每个安装单元具有优选彼此缠连的几个分隔件以及外周侧壁。分隔件形成具有多个安装筒(mounting shaft)的格子，单个催化剂以精确装配的方式插入每个安装筒中。“以精确装配的方式”被理解为意味着就此而言各个催化剂(可选地，除了间隙之外)与相应的安装筒的横截面几何形状相匹配。
[0015]优选的是，催化剂是由陶瓷载体材料构成的整体式蜂窝状催化剂，数个单独的流体管道穿过所述整体式蜂窝状催化剂。作为替代，载体材料设置有催化活性层或其自身是催化活性的。催化剂大致理解为具有催化活性的单元，以用于对烟气进行期望的净化。除了(挤压的)蜂窝状催化剂之外，还可以例如使用板式催化剂。然而，优选的是催化剂模块中的催化剂不必须彼此相同。几个局部催化剂单元(也就是说，例如几个整体式蜂窝状本体)还可以沿着流动方向一个插在另一个之后。这些沿着流动方向串连在一起的局部单元则形成一个催化剂。在有必要时，各局部单元的催化活性是不同的。优选的是，各局部单元的催化活性是相同的。
[0016]在下文中，安装单元还基于包封方法而被称为包封单元，所述包封方法在用于机动车的催化剂领域中是已知的，其用于将蜂窝状催化剂安装在壳体中。
[0017]作为包封单元的安装单元的这种布置起源于先前描述的具有包装和储存单元的方案的变型，各个催化剂布置在所述包装和储存单元中。与之形成对照的是，安装单元增补有分隔件，从而使得每个催化剂被单独地插入到相应的安装筒中。
[0018]由于形成了单独的安装筒并且由于一个接一个地保持催化剂，因此不再需要将催化剂按压到包装和储存单元中的昂贵按压设备，而所述按压设备在之前是需要的。结果，安装过程被明显简化。特别地，也不再需要昂贵的按压和焊接过程。此外，由于一个接一个地安装各个催化剂，还获得了简化的密封，并且利用简化的密封改善了流动特性。
[0019]可以看出的另一优势是，在组装堆垛框架期间，各个催化剂此时仅暴露于较低的按压力。与先前的方案相比，此时催化剂仅需要形成为具有更低的机械刚性。这还对催化剂(特别是蜂窝状催化剂)的流动特性产生了有利的影响，从而通过这些手段还获得了改善的清理效率。
[0020]优选的是，一般借助于介于催化剂和相应的安装筒之间的密封元件来形成密封，从而使得在安装筒的内壁和催化剂之间将不会存在漏流。密封元件优选沿外周布置在催化剂周围，使得密封元件围绕催化剂的整个外周壁，并且仅仅催化剂的沿着流动方向的两个相对侧部是自由的。
[0021]便利的是，催化剂(在每种情况中，催化剂插入有特别地作为密封元件的弹性装配元件，并且特别地不具有另外的紧固构件或保持元件)为此被插入并且按压到相应的安装筒中。作为这种按入的结果，相应的催化剂被夹持并且利用该夹持而可靠且牢固地保持在安装筒中。不需要其它用于保持催化剂的构件。同时，由于弹性的装配元件，在催化剂和相应的安装筒的内壁之间形成了可靠的密封。在第一示例中，弹性的装配元件一般理解为是具有弹性并且甚至在几百摄氏度的高温操作下也能永久地确保密封泄漏间隙的任何元件。在这里，“具有弹性” 一般理解为装配元件能够变形，例如，厚度变化超过10 % (例如，从10 %到30% )，同时保持(弹性的)回复力，因此，装配元件优选仅通过弹性回复力而保持在安装筒的壁和催化剂之间。
[0022]使用装配元件同时还提供了这样的手段，该手段使得催化剂免受由加热期间的温度变化所导致的力的影响并避免与围绕催化剂的壁相接触，或者使得催化剂免受在正常操作期间会产生并作用在催化剂上的振动或连结的影响。这使得能够使用催化剂结构比当前使用的那些催化剂结构更弱的催化剂。同时，比如降低的背压等优势也与此相关，这是因为由于上述免受影响的特性，催化剂确实不需要具有传统催化剂所具备的强度。
[0023]优选的是，装配元件沿外周位于相应的催化剂周围，并且特别地还位于整个表面上。因此，装配元件特别地是一个或多个板状或垫状的元件，特别是由无纺材料或类似于无纺材料的材料制成的元件。这种垫状元件还被称为支撑垫。优选的是，平坦的板状支撑垫布置在催化剂的每一侧处。在支撑垫的边缘处，支撑垫例如以夹持的方式彼此接合。支撑垫因此是大体平坦的矩形元件，其被引入到这样的区域中，所述区域在催化剂和安装筒的相应壁区域之间具有矩形的基本区域。
[0024]便利的是，装配元件被构造成使得装配元件具体地在温度增大时膨胀，并且另外还被构造成使得介于相应的催化剂和安装筒之间的必要装配距离的与温度相关的变化被补偿，从而保持了充足的夹持力以用于固定催化剂。这种布置方案起源于如下考虑:催化剂和安装单元由具有不同热膨胀系数的不同材料构成。与陶瓷载体材料的催化剂相比，安装单元并且特别地安装筒的壁由钢板构成。因为在已安装的状态和正常操作状态之间或者在启动状态和正常操作状态之间的典型大约400°C至500°C的温差，一方面催化剂膨胀，而另一方面安装单元不同地膨胀，这导致在相应的催化剂和相应的安装筒的内壁之间的距离发生变化。为了能够将催化剂、特别是陶瓷蜂窝状催化剂装配到相应的安装筒中，称为装配距离的这种距离是必要的。装配距离由弹性的装配元件填充。由于该弹性的装配元件，此时可靠地获得了在温度变化期间也得以维持的夹持力，所述夹持力在安装期间引入并且将催化剂保持在安装筒中。一方面，通过这些手段实现了将催化剂永久、可靠地固定在安装筒中。另一方面，还通过这些手段避免了可能导致泄漏的弹性装配元件脱落。
[0025]就使构造尽可能简单而言，用于形成单独的安装筒的分隔件由缠连的金属板形成，所述金属板竖直以及水平地彼此交叉。在每种情况中，这些分隔件在安装单元的整个长度或宽度上延伸。特别地，在对应于安装筒的边缘长度的网格间距处，分隔件因此具有槽并且在这些槽处插入到彼此中。原则上，还存在用于形成安装筒的其它可能方式。
[0026]分隔件具有朝着堆垛框架的表面定向的边缘。因此，边缘在从流动方向观察时彼此相对。边缘(特别是指向位于堆垛框架的烟气进入侧上的入流侧的边缘)优选地仅具有相当于金属板的正常厚度的厚度。因此，边缘特别地不向下折，也就是说边缘部不在其边缘处弯曲。结果，与弯折的边缘相比获得了更小的流阻。结果，入流表面增大了，特别地几乎为安装单元的面积的100 %。
[0027]通常，安装单元的该入流表面合计为几平方米。典型地，每个安装单元具有几米量级(例如，I米至5米量级)的长度和宽度。各个安装单元具有正方形或矩形的基部。在堆垛框架内，安装单元优选根据横向方向仅布置在一行中。几个安装单元(例如，两个至五个安装单元)沿着堆垛框架的纵向方向在堆垛框架的长度上一个挨一个地布置。
[0028]根据另一优选的发展方案，堆垛框架具有外周壁，所述外周壁由单独的侧部框架部件组成，所述侧部框架部件通过至少一个(优选地几个)机械连接元件而彼此连接、特别地彼此螺栓连接。优选的是，侧部框架部件不焊接在一起。优选的是，侧部框架部件仅仅通过机械连接元件、特别地通过螺栓而连接。因此，机械连接元件优选为螺栓元件，例如，螺栓和螺母、带螺纹的螺栓等。
[0029]特别地，由于这种可螺栓连接的布置方案，不需要用于按压和焊接的设施。通过这些手段，各个催化剂模块因此能够毫无问题地适应例如其大小、灵活地适应相应的应用(即，设备中的特定安装情况)O于是，总的制造成本保持较低。由于侧部框架部件通过机械连接件连接的布置方案，还简化了直接在构建地点处进行的组装。在此之前，催化剂模块在生产地点处预先制造，并且作为预先制造的单元移动到构建地点或者使用场所。对于这种运输来说，还需要特殊的保护措施。与这相比，各个部件的运输得以简化。
[0030]而且，便利的是，特别地由于一个侧部框架部件在其借助于机械连接元件的安装期间的支撑，密封元件被按压在至少一个侧部框架部件和连结的安装单元之间。在生产期间，在毗邻的侧部框架部件被螺栓连接至其它的侧部框架部件上之前，密封元件因此首先被放置在一个安装单元的边缘处。密封元件在这里被按压在侧部框架部件和至少一个安装单元之间。同时，由机械连接元件施加按压力。所有的安装单元通过这些手段而夹持在堆垛框架中。优选的是，密封元件还插入在每个安装单元之间以及在每个安装单元和侧部框架部件之间。
[0031]因此，所述密封元件大体是平坦的板状或条状的并且总体上为矩形的元件，所述矩形的元件构造成面积优选具有矩形的基本面积并且被引入到安装单元和相应的侧部框架部件之间。
[0032]通过该措施所获得的特殊优势在于:密封元件通过侧部框架部件的螺栓连接而被牢固地按压，即，由于密封元件的弹性特征而被压缩。结果，即使各个部件的热膨胀系统不同，在侧部框架部件和安装单元之间的距离的变化也被均衡了。如果例如在安装和操作期间或者还在启动焚烧装置时存在温度变化，则通过这些手段防止了密封元件脱落，于是可靠地避免了产生漏流。
[0033]同时，使用密封元件还提供了这样的手段，所述手段使得催化剂免受由加热期间的温度变化所导致的力的影响并避免催化剂与围绕催化剂的壁相接触，或者使得催化剂免受在正常操作期间会产生并作用在催化剂上的振动或连结的影响。这使得能够使用催化剂结构比当前使用的那些催化剂结构更弱的催化剂。同时，比如降低的背压等优势与也此相关，因为考虑到上述免受影响的特性，催化剂确实不需要具有传统催化剂所具备的强度。
[0034]为了尽可能简单并且成本有效地制造堆垛框架，堆垛框架的侧部框架部件优选至少部分地由已经弯折的金属板部件形成。为了形成侧部框架部件，最初从平坦的金属板开始通过弯折边缘部分优选形成例如U型的轮廓，所述U形的轮廓通过另一金属板元件构造以产生封闭的多边形轮廓。通过这些手段，利用相对较少的材料获得了足够高的稳定性。结合可螺栓连接的布置，这还导致如下事实，即各个侧部框架元件能够作为单独的元件以节省空间的方式运输。在这一点上，通过细长的平坦元件形成了相应的侧部框架部件。
[0035]便利的是，在每种情况中，侧部框架部件构造为由彼此连接的两个金属板部件形成的中空轮廓。这些金属板部件中的至少一个被弯折并且形成例如U型轮廓，然后，第二金属板部件宛如盖子一样地放置在所述U形轮廓上。为了连接这些侧部框架部件，两个金属板部件特别地经由托架和槽而彼此形锁合，从而获得了高的机械性能。
[0036]在优选的布置方案中，侧部框架部件的至少一些并且优选地全部具有保持托架，相应的安装单元沿着流动方向形配合地保持在保持托架之间。通过这种措施，安装单元另外机械地固定在侧部框架部件之间。便利的是，放弃了将安装单元焊接至侧部框架部件，并且这些单元仅仅由保持托架形配合地保持。因此，安装单元由保持托架沿着流动方向固定。当沿着流动方向观察时，保持托架优选布置在安装单元的两侧上。
[0037]便利的是，侧部框架部件中的一个构造为盖部件。在外侧处，盖部件具有至少一个密封腹板，所述密封腹板布置在边缘处并且优选地通过弯折侧部框架部件而形成。该密封腹板的作用也是在安装好的状态中封闭介于两个毗邻的催化剂模块之间的分离平面。优选的是，盖部件总体上被弯折成U形，使得该密封腹板在盖部件的纵向边缘的每个侧部上形成为折边。当沿着流动方向观察时，具有基部元件的毗邻的催化剂模块容纳在这些密封腹板之间。
[0038]此处描述的堆垛框架的布置方案(尤其是侧部框架部件通过机械连接元件连接、优选地具有压入的密封元件的方面和/或侧部框架部件形成为已经弯折的金属板部件的方面)在每种情况中被视作独立于安装单元(所述安装单元作为具有互相交叉的分隔件的包封单元)的特殊布置方案的独立的创造性方面。
[0039]本发明的目的还通过一种用于催化剂模块的安装单元而得以实现，所述安装单元具有外周侧壁以及几个分隔件，所述分隔件形成具有多个安装筒的格子，在每种情况中，在安装筒中可以插入一个催化剂。
[0040]结合催化剂模块描述的安装单元的优选实施例还被类似地转移到这样的安装单元中。
[0041]本发明还通过一种用于生产催化剂模块的方法而得以实现，其中，相应的安装单元设置有催化剂，堆垛框架最初仅部分地组装，安装单元插入到仅已经部分地组装的堆垛框架中，并且堆垛框架特别地通过将密封元件按压到堆垛框架的一个侧部框架部件和至少一个安装单元之间而得以封闭。
[0042]对于本方法来说，一方面，构造为包封单元的安装单元设置有分开的催化剂，特别是蜂窝状催化剂。首先，堆垛框架仅被部分地组装，并且各个安装单元被接续地插入到该仅仅已经部分地组装的堆垛框架中。随后，封闭堆垛框架。优选的是，在利用压缩的密封元件封闭堆垛框架之前，首先放下尤其是垫状的密封元件(特别地为无纺垫)。密封元件在此处被按压在堆垛框架的侧部框架部件和至少一个安装单元之间。优选的是，密封元件通常搁置在安装单元的整个表面上。在安装期间，密封元件首先例如通过胶合固定至相应的安装单元或者固定至侧部框架部件。
[0043]优选的是，借助于可插入的漏斗状物装备安装单元。为此目的，除了沿着流动方向彼此相对的侧部之外，由弹性的装配元件沿着周向围绕催化剂。通过可插入漏斗状物的至少稍微地锥形的、于是漏斗状物形的布置方案，由装配元件封装的催化剂被按压通过漏斗状物，由此装配元件在漏斗状物中被压缩。同时，漏斗状物直接放置在相应的安装筒上，使得封装好的催化剂被推入到相应的安装筒中。漏斗状物出口的横截面积优选地在这里稍微小于安装筒的横截面积，使得封装好的催化剂能够在不存在问题的情况下被大部分引入到安装筒中。由于装配元件的弹性，催化剂之后由弹性力保持夹持在安装筒中。之后，借助于可插入的漏斗状物接续地提供安装单元的各个安装筒。优选的是，这可以自动地或者完全自动地进行。几个局部催化剂单元还可以沿着流动方向一个插入在另一个之后。这些沿着流动方向串连在一起的局部催化剂单元如此形成了催化剂。在需要时，局部催化剂单元的催化活性是不同的。优选的是，局部催化剂单元的催化活性是相同的。
【附图说明】
[0044]通过附图在下文中更详细地解释本发明的示例，其中:
[0045]图1示出了催化剂模块的透视图；
[0046]图2示出了图1的用矩形标记的区域的放大图；
[0047]图3示出了安装单元的透视图；
[0048]图4示出了由装配元件封装的催化剂的透视图；
[0049]图5示出了阐述将封装的催化剂插入到安装单元的相应安装筒中的方法的分解图；
[0050]图6示出了堆垛框架的透视图；
[0051 ]图7示出了堆垛框架的侧部部件的分解图；以及
[0052]图8示出了堆垛框架的基部部件的分解图。
【具体实施方式】
[0053]在附图中，具有相同效果的部件提供有相同的附图标记。
[0054]图1中示出的催化剂模块2包括外周的堆垛框架4，彼此成行连结的几个安装单元6插入到堆垛框架的内部中。在本示例中，三个安装单元6—个接一个地插入在一行中。数个催化剂1插入在每个安装单元6中。
[0055]催化剂模块2沿着纵向方向12和横向方向14延伸并且具有两个相对的敞开的表面16，所述两个相对的敞开的表面沿着流动方向18相互间隔开优选相应催化剂10的长度的距离。一个表面16形成入流或进入侧，而另一表面16形成用于烟气的出流侧，所述烟气待被清理并且沿着流动方向18流动通过处于已安装状态中的催化剂模块2。
[0056]在该示例中，各个催化剂10是挤压的矩形蜂窝状催化剂，其具有沿着流动方向18延伸的数个流动管道。作为替代，催化剂10还可以具有矩形的横截面，其中，催化剂10的边缘长度不同。通常，催化剂10具有矩形(特别地，正方形)的横截面和入流表面，其中边缘长度为10厘米至30厘米。催化剂10在流动方向18上的长度典型地处于高达几十厘米的范围内，例如，从15厘米到60厘米。其它长度也是可行的。催化剂模块2在流动方向18上的宽度至少大约对应于催化剂1的长度。
[0057]催化剂模块2在长度方向12和横向方向14上的总长度典型地处于几米的范围内。数个催化剂模块2通常借助于支撑框架而成行成列地处于烟气管道中。在每种情况中，一层这种类型的催化剂模块2沿着纵向方向12和横向方向14延伸例如10米到20米。然后，多层这种包括多个催化剂模块2的类型通常沿着流动方向18布置。这些层使得废气能够在其穿过烟气管道期间流动通过多个催化剂10。不同的催化剂能够布置在不同的层中。不同的催化剂还能够定位在安装单元6或催化剂模块2的不同局部区域中。
[0058]特别地如可从图2中推出的，在堆垛框架4的内侧处存在几个保持托架20。这些保持托架沿着流动方向18以及沿着与流动方向18相反的方向形配合地保持安装单元6。
[0059]例如在图3中示出了还被称作包封单元的安装单元6。安装单元包括外周侧壁22。在由外周侧壁22限定的内部中，安装单元6具有以格子形式布置的多个分隔件，即水平分隔件24a和竖直分隔件24b。分隔件还能够替代地沿着非水平或竖直的轴线行进。每个分隔件优选地由彼此连接、特别地彼此缠连(entangled)的金属(钢)板形成。在金属板抵接外周侧壁22的抵接位置处，金属板例如通过焊接而进行固定。
[0060]多个安装筒26由格子状结构的分隔件24a、24b形成。因此，这些安装筒形成nXm的矩阵，其中，!!和!!!典型地介于从5到15的范围内。在该示例中，每个安装单元6形成8Χ 10的矩阵。在完全组装好的状态中，每个安装筒26恰好设置有一个催化剂10。安装筒26彼此相同地形成。作为替代，安装单元6还可以具有不同的安装筒26。每个分隔件24a、24b具有边缘28，在所述边缘处，分隔件24a、24b具有与区域的其它部分相等的材料厚度，也就是说，分隔件在边缘区域中没有被增强或弯折等。优选由钢板构成的分隔件24a、24b的壁厚优选稍微小于也优选由钢板构成的外周侧壁22的壁厚，并且例如处于从I毫米至2毫米的范围内，而也优选由钢板构成的外周侧壁22的壁厚处于从3毫米至1毫米的范围内。
[0061]如图4所示，封装好的催化剂被按压到每个安装筒26中。催化剂10在其全部四个侧部上由弹性的装配元件30封装，在图4的示例中，弹性的装配元件由四个单独的支撑垫32形成。每个支撑垫32完全覆盖催化剂10的一个侧部。作为替代，一个支撑垫32还能够完全覆盖超过一个的侧部，例如，两个或更多个侧部。在该示例中，各个支撑垫32在接合位置处彼此缠连，即彼此重叠。弹性的装配元件30以及由此形成的支撑垫32的厚度介于从6毫米到10毫米的范围内。支撑垫由无纺支撑材料构成，其中含有这样的材料，所述材料的热膨胀系数至少类似于用于安装单元6的材料(特别是钢)的热膨胀系数。“至少类似于”被理解为意味着热膨胀系数与例如钢的热膨胀系数仅仅相差20%至50%。这种材料例如是所谓的蛭石。另夕卜，材料还具有足够的热稳定性，以承受在操作期间产生的高温。通过这些措施，在安装单元处于操作中而存在温度变化时防止支撑垫32脱落。
[0062]在安装期间的初期状态中，由弹性的装配元件30封装的催化剂10与相应的安装筒26相比尺寸过大。为了插入封装好的催化剂10，使用可插入的漏斗状物34，并且封装好的催化剂10被按压通过可插入的漏斗状物34，如图5所示。为此目的，可插入的漏斗状物34特别地放置在安装单元6上。弹性的装配元件30此时被压缩并且随后由于其弹性而在安装筒26中再次膨胀，并且由于其弹性而将催化剂10夹持在安装筒26中。
[0063]优选的是，自动地执行封装好的催化剂10的装配。
[0064]堆垛框架4总体上具有外周壁，外周壁包括四个侧部框架部件，S卩基部部件42、盖部件44和两个侧部部件40。侧部框架部件40、42、44例如借助于螺栓46通过螺栓连接件而彼此连接。为此目的，例如，螺母被固定(例如，焊接)至侧部框架部件40，螺栓46之后被旋拧到螺母中。作为替代，还能够提供固定的带螺纹螺栓，螺母之后被放到所述带螺纹螺栓上。这些部件之间的焊接连接是已知的。为了增大刚度，堆垛框架4具有另外的支杆48，所述支杆也经由螺栓连接件46而固定至侧部部件40或基部部件42，并且在每种情况中在那里固定至边缘。大致呈V形布置的两个支杆48螺栓连接至每个表面16。
[0065]在图6中，密封元件50也示出为处于右边的侧部部件40处。在该示例中，密封元件例如由玻璃纤维形成为垫状的无纺织物。作为替代，密封元件由与支撑垫32相同的材料构成。在最终的安装好的状态中，如图1所示，该密封元件30被按压在右边的安装单元6和右边的侧部部件40之间。该密封元件50还沿着盖部件44延伸，并且还在该纵向侧部处被按压在安装单元6和盖部件44之间。特别地，密封元件50是二维的条状元件，其具有例如几厘米的宽度。密封元件的宽度还可以至少大约对应于安装单元6在流动方向18上的深度。密封元件的厚度例如处于一厘米到几厘米的范围内。同样地，密封元件能够被插入在紙邻的安装单元6之间。
[0066]在图7和8所示的示例中，侧部部件40以及基部部件42被构造为中空的轮廓，其由彼此连接的金属板部件构成。金属板部件可以被焊接到彼此上。侧部部件40和基部部件42两者均具有例如通过焊接彼此连接的U形部件(优选为金属板部件52a)和平坦部件(优选为金属板部件52b)。在侧部处，中空轮廓由盖子54或端盖封闭。相应的钩子(特别是环形钩56)固定到侧部部件40的盖子54上。环形钩56例如借助于起重机用于例如提升或处理整个催化剂模块2。另外，沿着U形的金属板部件52a固定并且特别是焊接有至少一个条状件58。所述条状件保持密封元件，此处没有示出所述密封元件，并且在安装好的状态中，所述密封元件将堆垛框架4密封至排放控制系统的烟气管道中的支撑框架上。
[0067]U形的金属板部件52a的侧部在端部处呈城堡形并且形成保持托架20。保持托架20以特定的网格尺寸布置，该网格尺寸特别地沿着纵向方向12处于催化剂10的边缘长度的I倍至3倍范围内。沿着流动方向18，保持托架20优选彼此相对，并且它们之间的距离等于安装单元6的深度，从而使得安装单元6沿着流动方向18保持在保持托架20之间。
[0068]与保持托架20相对应，例如通过激光切割以相同的网格尺寸在平坦的金属板部件52b中引入槽62，保持托架20穿过所述槽。因此，两个金属板部件52a、52b可以说是彼此互锁，并且另外优选焊接至彼此。另外，保持元件64(比如托架或类似物)可以布置在例如其中侧部框架部件40连接基部部件42的角部区域中，以用于(通过螺栓)将各个侧部框架部件40和44固定至彼此(为此，可对比图1和图6)。替代地或另外地，例如螺母固定在侧部框架部件40处，特别是侧部盖子54处。盖部件44搁置在侧部框架部件40上并且通过螺栓连接件46而连接至所述侧部部件。
[0069]平坦的金属板部件52b在每种情况中凭借边缘条63而沿着流动方向18在两侧处突出超过U形的金属板部件52a的侧部。支杆48例如固定到该边缘条上。
[0070]与侧部部件40和基部部件42相比，盖部件44构造为简单的U形弯曲金属板，其中，突出侧部朝着外侧定向，即从安装单元6移开。这些突出侧部形成密封腹板66。当几个催化剂模块2沿着横向方向14串连在一起时，一个催化剂模块2的盖部件44将毗邻的催化剂模块2的基部部件42容纳在两个密封腹板66之间，使得两个催化剂模块2之间的分离平面被密封。
[0071]堆垛框架4整体上由钢部件、特别是二维的金属板部件形成，各个部件具有例如3毫米至10毫米的壁厚。
[0072]催化剂模块2优选按照下述方式组装:
[0073]首先，提供侧部框架部件40、42、44，并在需要时对其进行组装以形成中空轮廓。随后，首先只将左边的侧部部件40以及基部部件42螺栓连接在一起以形成L形的部分框架。作为替代，也可以提供U形的部分框架。预先装备有催化剂10的安装单元6被接续地插入至该L形框架中。优选的是，仅仅通过保持支架20固定这些元件。在插入安装单元6之后，右边的侧部部件40首先固定至L形框架上，并且在这样做时，密封元件50被按压在最靠外的安装单元6和右边的侧部部件40之间。密封元件50首先机械地固定在此处、并且特别地在通过螺栓连接而附接侧部部件40之前通过胶合固定至侧部部分40。盖部件44随后在压缩密封元件50的情况下以同样的方式进行附接。密封元件50因此通过螺栓连接而压靠在安装单元6的顶层上。密封元件50例如分成多个区段，特别地，即一个区段用于侧部部件40，一个区段用于盖部件44。最后，在端部处安装支杆48。因此，通过该制造过程，各个安装单元6被牢固且可靠地夹持在侧部框架部件40、42、44之间。由于密封元件50在安装期间被夹持，因此密封元件50在其整个表面上被弹性地压缩并且被牢固地夹持。
[0074]由于此处描述的结构以及组装催化剂模块的专用方法，特别地获得了以下优势:
[0075]-不需要复杂的按压设备或焊接装置来由安装单元6充填堆垛框架4。通过插入密封元件50能够进行无泄漏的密封和组装。
[0076]-通过盖部件44轻易地实现了沿着横向方向14的水平密封，所述盖部件以U形样式弯曲。
[0077]-因为省略了安装单元6彼此之间的焊接连接件以及安装单元6与堆垛框架4之间的焊接连接件，在组装期间节省了大量的时间。这还导致成本显著降低，特别是因为不需要焊接或按压设备。
[0078]-另外，由于此处描述的模块化构思以及螺栓连接的侧部框架部件40、42、44，还能够以单独部件的方式运输催化剂模块2。待运输的物品的体积能够通过这些手段而降低。因为各个部件能够被可靠地包装，故通过这些手段还能够进行安全的运输。
[0079]-同时使用弹性的装配元件30和密封元件50还提供了这样的手段，所述手段使得催化剂10免受由加热期间的温度变化所导致的力的影响并避免催化剂与催化剂模块2的其它部件接触，或者使得催化剂免受在正常操作期间会产生并作用在催化剂10上的振动或连结的影响。催化剂模块2使得能够使用催化剂结构比当前使用的那些催化剂结构更弱的催化剂10。同时，比如降低的背压等优势与此相关，因为考虑到上述免受影响的特性，催化剂确实不需要具有传统催化剂所具备的强度。
[0080]-最后，因为至少能够利用安装单元6的几乎100%的面积，还改善了流动引导。
[0081 ]附图标记清单
[0082]2催化剂模块
[0083]4堆垛框架
[0084]6安装单元
[0085]10催化剂
[0086]12纵向方向
[0087]14横向方向
[0088]16 表面
[0089]18流动方向
[0090]20保持托架[0091 ] 22 侧壁
[0092]24a水平的分隔件
[0093]24b竖直的分隔件
[0094]26安装筒
[0095]28 边缘
[0096]30装配元件
[0097]32支撑垫
[0098]34可插入的漏斗状物
[0099]40侧部部件
[0100]42基部部件
[0101]44盖部件
[0102]46螺栓连接件
[0103]48 支柱
[0104]50密封元件
[0105]52a U形的金属板部件
[0106]52b平坦的金属板部件
[0107]54 盖子
[0108]56环形钩
[0109]58条状件
[0110]62 槽
[0111]63边缘部件
[0112]64保持元件
[0113]66密封腹板
【主权项】
1.一种用于稳定式焚烧装置的排放控制系统中的催化剂模块(2)，所述催化剂模块包括: -堆垛框架(4)，所述堆垛框架沿着纵向方向(12)和横向方向(14)延伸并且具有沿着流动方向(18)彼此相对的两个表面(16)， -至少一个安装单元(6)，所述安装单元插入在堆垛框架(4)中， -所述至少一个安装单元(6)在每种情况中均具有外周侧壁(22)和几个分隔件(24a、24b)， -所述分隔件(24a、24b)形成具有多个安装筒(26)的格子， -在每种情况中，在每个安装筒(26)中插入一个催化剂(10)。2.如权利要求1所述的催化剂模块(2)，其中，相应的催化剂(10)被按压到相应的安装筒(26)中，弹性的装配元件(30)被插置在所述相应的催化剂和相应的安装筒之间。3.如权利要求2所述的催化剂模块(2)，其中，装配元件(30)沿外周布置在所述相应的催化剂(10)周围。4.如权利要求2或3所述的催化剂模块(2)，其中，当温度升高时，装配元件(30)以这样的方式膨胀，使得所述相应的催化剂(10)和安装筒(26)之间的必要装配距离的与温度相关的变化被补偿，从而使得装配元件(30)保持被夹持。5.如前述权利要求中的任一项所述的催化剂模块(2)，其中，分隔件(24a、24b)由相互缠连的金属板形成，所述金属板竖直和水平地相互交叉。6.如前述权利要求中的任一项所述的催化剂模块(2)，其中，分隔件(24a、24b)具有朝着所述表面(16)定向并且不弯折的边缘(28)。7.如前述权利要求中的任一项所述的催化剂模块(2)，其中，堆垛框架(4)具有由侧部框架部件(40、42、44)组成的外周壁，并且侧部框架部件(40、42、44)通过至少一个机械连接元件而彼此连接，并且更优选地至少在侧部框架部件(40、44)中的一个处，密封元件(50)借助于所述至少一个机械连接元件而被按压在侧部框架部件(40、44)和毗邻的安装元件(6)之间。8.如前述权利要求中的任一项所述的催化剂模块(2)，其中，堆垛框架(4)具有由侧部框架部件(40、42、44)组成的外周壁，并且侧部框架部件(40、42、44)具有弯折的金属板部件。9.如权利要求8所述的催化剂模块(2)，其中，侧部框架部件(40、42)在每种情况中均构造成由彼此连接的两个金属板部件(52a、52b)形成的中空轮廓。10.如权利要求7至9中的任一项所述的催化剂模块(2)，其中，侧部框架部件(40、42)中的至少一些具有保持托架(20)，相应的安装单元(6)被保持在所述保持托架之间。11.如权利要求7至10中的任一项所述的催化剂模块(2)，其中，所述侧部框架部件中的一个构造作为盖部件(44)，并且在外侧处具有至少一个密封腹板(66)，所述密封腹板布置在边缘处并且特别地通过弯折形成，其中，所述密封腹板(66)被形成为在安装好的状态中封闭介于两个毗邻的催化剂模块(2)之间的分离平面。12.—种用于如权利要求1至11中的任一项所述的催化剂模块(2)的安装单元(6)，所述安装单元具有外周侧壁(22)和几个分隔件(24a、24b)，所述分隔件形成具有多个安装筒(26)的格子，在每种情况中，在安装筒中能够插入一个催化剂(10)。13.—种用于生产如权利要求1至11中的任一项所述的催化剂模块(2)的方法，其中: -为相应的安装单元(6)提供催化剂(10)， -首先仅部分地组装堆垛框架(4)， -将安装单元(6)插入到堆垛框架(4)中，所述堆垛框架仅仅已经被部分地组装， -特别地通过将密封元件(50)按压在堆垛框架(4)的一个侧部框架部件(40、44)和至少一个安装单元(6)之间来封闭堆垛框架(4)。14.如权利要求13所述的方法，其中，借助于可插入的漏斗状物(34)将催化剂(10)按压到相应的安装筒(26)中，弹性的装配元件(30)插置在所述催化剂和相应的安装筒之间。
【文档编号】F01N13/00GK106030066SQ201580010633
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年2月26日
【发明人】R·克洛德雷恩, U·克鲁姆普
【申请人】庄信万丰催化剂(德国)有限公司