专利名称：废气净化站的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种用SCR催化转换器净化含尘排气的废气净化站以及具有这样一种废气净化站的水泥生产设备，所述SCR催化转换器具有至少三层沿着排气的流向一层接著一层地布置的催化转换器层。
背景技术：
在氧化氮(NOx)和挥发性有机化合物(VOC)的催化还原中，由于排气中有大量的硫(正如水泥生产设备所产生的排气)，所需反应温度至少为260°C，。通常使用的催化转换器包含作为活性元素的五氧化二钒，随着温度的降低，会需要较高的含钒量，以达到相同的污染物转换率。在水泥生产设备中，由于有大量的硫，通常需要将催化转换器直接放置在气旋预热器的下游，因为出于与过程相关的理由，大约从280至400°C的更有利的温度会出现在该位置。例如，同样配置有气旋热交换器的用于焙烧和煅烧金属矿石的设备会出现相似的情况。然而，在最后的预热气旋之后，具有从30至180g/Nm3以上数量级的闻含尘量是不利的。大量的尘会导致催化转换器的堵塞形式的操作问题，并会因尘的覆盖而使多孔催化转换器表面的活性减小。催化转换器表面所需的尺寸实质上取决于待净化气体的量以及所需的污染物分解度。为了使催化转换器保持为小体积，需要与体积高度相关的催化转换器表面，例如 300m2/m3。由催化转换器通道内的预定气体速度以及气体的量来确定横截面，以致可从而产生所需的总长度。这通常不能在一层之中实现，因为长度受限于与过程和生产都相关的技术原因。由于生产过程的不断改进，现在用蜂窝型催化转换器可以达至I. 3的值。至于设备的技术方面，用尽可能最少的层数达到总长度是有利的，由此减少壳体、维护装置以及净化的成本。因此，按照惯例将长度大于Im的多层催化转换器层引入催化转换器壳体内。对于含尘量高的废气(如同水泥生产设备所产生的废气)的催化转换器的使用， 已经描述在大量的出版物中。例如，在DE 100 11 327 Al中揭示了使用压缩空气鼓风机来清除发生的堵塞。在DE 10 2005 039 997 Al中，为了支持吹尘器的净化能力，进一步建议使用声波吹尘的声除操作。DE 100 11 327 Al揭示了堵塞的出现与在Froude数上的操作故障的从属关系。WO 97/09112A1描述了一种使用上游模板来保护催化转换器的方法。CH 698 991 BI涉及SCR和SNCR的组合，而EP I 735 576 BI揭示了 NOx与CO的分解。然而，所有已公开的方法都未能以满意的方式减少操作故障，是因为有大量的尘和/或很粘的尘。因此，WO 2010015009和WO 2010073090提议使用初步除尘操作的SCR催化转换器，以减少含尘量。
发明内容
但由于热尘移除涉及很大的追加支出，故本发明的目的是开发一种废气净化站， 其能够使催化转换器无中断地操作，即使是有大量尘的情况。
根据本发明，此目的通过权利要求I的特征来达到。按照本发明用于净化含尘排气的废气净化站具有用于NOx还原的SCR催化转换器，该SCR催化转换器具有至少三层催化转换器层，这些催化转换器层一层接一层地布置在排气的流向中，在流向中的第一催化转换器层的长度较随后的层的长度短。在形成本发明基础的测试中以及在工业操作中已经发现，在单个催化转换器层的通道内的尘沉积伴随着高压损失。该沉积会导致通流阻力增加，这会减小可达到的速度，尤其是在净化压缩空气时。净化能力由此减小，因而在催化转换器的通道内有架桥生长，直到该通道最终被尘完全封闭。对于特定的尺寸，这些尘桥不再能够用压缩空气方式来清除。此外还观察到，在反应器壳体内的催化转换器层，由于它们的几何结构，致使大量尘的整流和规范。层的流阻会产生取决于气体速度的压差，并因而在横截面上形成均化的速度值。然而，整流和均化的这种作用只会在第二催化转换器层的来流中出现。由于局部尘浓度及局部速度梯度较高，不均匀的来流(如第一催化转换器层中出现的)会导致在催化转换器通道中增加形成架桥的风险。第一层的这些架桥现象的增加因而比随后的层快很多。已经做了各种尝试和设计来实现第一催化转换器层上游的均匀分布。在这些尝试和设计中包括隔板和哑层板。但实际上，这些不会导致最上面的催化转换器层以与随后各层相同的方式在操作上有类似的压力损失。特别是由于哑层板的抗力程度很低，因此不会有相等的效果。此外，它们在生产和净化方面涉及新增成本，却没有减少污染物的效果。由于本发明的措施，即在流向中的第一催化转换器层的长度比随后的层的长度短，因此能够有效地优化废气净化站的操作。从属权利要求涉及本发明的其它配置。按照本发明的一个优选配置，最短与最长的催化转换器层的比例小于O. 7，优选小于O. 5。进一步发现，第一催化转换器层的长度相当于由流过的排气+/-25%所产生的流入湍流的长度是有利的。按照本发明的另一个配置，第一催化转换器层的节距(pitch)比随后的层的节距大。通常情况下，用于水泥行业的大小为150_X150mm的催化转换器元件具有的通道数量介于10X 10和18X18之间。由于在第一层使用例如8X8个元件，因此在这一地区的堵塞风险可以进一步降低。因为通过的层数增加，使流动变得标准化，以致于在第三层中可以使用例如13X13个元件。在形成本发明基础的测试中进一步发现，将第一催化转换器层构造成平板型催化转换器以及将随后的层构造成蜂窝型催化转换器是有利的。除了 NOx的还原电位之外，催化转换器的特定表面积对某些污染物也具有氧化性能。例如，不同链长的碳氢化合物被氧氧化。NOx还原及VOC氧化两者都会随催化转换器的五氧化二钒的含量而增长。除了五氧化二钒的含量之外，污染物输送到催化转换器的活动中心的物质对转换率有决定性的影响。在气体速度通常为5m/s的催化转换器通道内有层流路径。只有在催化转换器的入口区内才会出现润流，并因此出现瑞流比例。按照刊登于杂志Chemical Engineering Technology, 1990 年 I 月卷 62 第 60-61 页中，Binder-Bergsteiger 等人的文章 “Zur Kinetik der Denox-Reaktion an Ti02/W03-Wabenkatalysatoren，，(Kinetics of theDenox reaction on Ti02/W03 honeycomb-type catalytic convertors)，适用下面的公式流入湍流的长度=O. 03*雷诺数*水压直径但已发现，例如在催化转换器的流入区内的湍流的比例会导致物质输送改进。在图3中示出，流入湍流的长度取决于单元(cells)的速度和数量。产生长度介于100和1400mm之间的流入瑞流,大于500mm的瑞流延续只有在高流速以及因此产生的高压损失时才会显现，同时有小量的单元，由于特定的表面积较小，因而需要非常大体积的催化转换器。在5m/s以及单元数为10x10的通常操作条件下，大约在首400mm中会出现入口湍流。因此，长度为1200mm的催化转换器的污染物转换率比相同的体积划分为每个长度为 400mm的三个元件的污染物转换率小。对于高污染物分解度，因此建议在此情况下将催化转换器的体积划分成长度为400_的数个元件，并提供更多的层数。然而，因为每层催化转换器层本身有吹尘器形式的净化装置，因而增加了设备的复杂性。但结果是，设备的复杂性不会不成比例地增加，按照本发明提供的第一催化转换器层，其长度比随后的层短。由于缩短第一催化转换器层，会产生更均匀的尘及流动分布，这会导致尘的沉积峰值较小，从而使得在随后的层中的压力损失较少。此外，第一催化转换器层中的VOC转换率藉由流入湍流的出现而增加。对于NOx还原，需要用于氨或含氨还原剂的供应装置。已经在催化转换器的上游有利地实现了供应。在本发明的一个选择性配置中，可以只在第一层的下游实现供应，以致于在第一催化转换器层内，会实质性发生VOC氧化，而不会在同一时间发生NOx还原。在行业的其它分支中，例如溶剂部分，所谓的氧化催化转换器也是用于VOC还原， 并配置有例如用于改进氧化的贵金属。然而，实践中已经发现，具体如水泥生产中产生的排气和含尘量的特定组成，会导致这些催化转换器快速钝化。然而，完全可以想得到，氧化催化转换器技术的进一步发展也会允许将来用于缩短的第一层。
下面将参照描述及附图对本发明的其它配置和优点作出解释，其中图I为水泥生产设备的示意性方块图；图2为图I的预热器区域及排气净化步骤的详细示意图；图3为流入湍流的长度与催化转换器单位的气体速度及单元数之间的关系图表；图4为按照第一个实施方案的第一催化转换器层的催化转换器个体的平面图；图5为按照第二个实施方案的第一催化转换器层的催化转换器个体的平面图；图6为布置在下游的催化转换器层的催化转换器个体的平面图。
具体实施例方式在图I所示的水泥生产设备中，生料I供应到预热器2中，以便预热该生料。接着， 预热后的生料到达烤炉3，将进行烘焙。随后将经烘焙的材料在冷却器4中冷却，取出后成为水泥熟料5。在烤炉3和选择性布置在预热器与烤炉之间的焙烧器内产生的排气用来预热在预热器2内的生料I。含尘排气在大约280°C至400°C的温度下离开预热器2，并直接或通
5过初步除尘装置7供应到废气净化站8。初步除尘装置7被构造成例如热气除尘装置，目的是减少排气6中的含尘量，例如，减至I至20g/Nm3。然而，取决于预热器2的排气6的含尘量，也可以在某些情况下省却初步除尘装置7。从废气净化站8排出的排气6’，在从尘过滤器11中除去尘以及排气经由烟囱12 到达环境中之前，选择性地在冷却塔9内冷却，或是用于研磨干燥装置10。在图2中，详细地示出了预热器2、初步除尘装置7以及废气净化站8。预热器2通常被构造成多级式气旋预热器，烤炉的排气被定向为与待预热的生料 I对流地通过预热器。废气净化站8提供SCR催化转换器，在图示的实施方案中，该SCR催化转换器具有三层催化转换器层8. 1,8. 2,8. 3，这些催化转换器层一层接一层地布置在排气的流向中，在流向中的第一催化转换器层8. I的长度Ia比随后的层8. 2,8. 3的长度lb，l。短。在图示的实施方案中，第三催化转换器层8. 3的长度I。比第二催化转换器层8. 2的长度Ib长。然而，在本发明的情况下完全可以想到，只有第一层要缩短，而随后的催化转换器层的长度相同。根据一个优选配置，最短与最长的催化转换器层的比例la/l。小于O. 7，优选小于O. 5。 进一步发现，第一催化转换器层8. I的长度Ia相当于由流过的排气6+/-25%所产生的流入湍流的长度是有利的。对于此长度的计算，可以参考上面的公式及图3。在这样一种分配情况下，在流入湍流区内优选产生的VOC氧化实质上会在第一催化转换器层内发生。对于NOx还原，需要用于氨或含氨还原剂的供应装置15，15’。已经能够在催化转换器的上游(供应装置15’)实现该供应。在本发明的一个选择性配置中，可以只在第一催化转换器层8. I后面经由供应装置15实现供应，以致于在第一催化转换器层内，会实质地发生VOC氧化，而不会在同一时间发生NOx还原。每层催化转换器层可进一步配置吹尘器14或其它适合的净化装置，用于除去SCR 催化转换器上的积尘。图4为催化转换器元件8. Ia的平面图，其尺寸例如为150mm x 150mm。整个催化转换器层8. I包括例如72个这种催化转换器元件8. la，这些催化转换器元件组合在所谓的模块箱内。图4中所示的催化转换器元件为具有8x8个通道的蜂窝型催化转换器。作为选择，还可以为第一催化转换器层8. I特别考虑平板型催化转换器。图5示出一种相应的平板型催化转换器元件8. lb。对于随后的催化转换器层8. 2和8. 3，可以优先考虑蜂窝型催化转换器，因为这些层的每体积活动表面积较大。因为在随后的层中的排气流已经很均匀，因此，在该位置的尘沉积趋势也相应地减小，从而可以减小节距并因此增加通道数量。图6中以实施例方式示出具有13x13个通道的催化转换器元件8. 2a。在形成本发明基础的测试中发现，单独缩短的第一催化转换层8. I可以有效地减小因积尘而发生堵塞的趋向。通过另外的的措施来增加此效果，即在第一催化转换器层中使用较大的节距，也就是说，通道的横截面比随后的层的横截面大。
权利要求
1.用于净化含尘排气(6，6’)的废气净化站(8)，所述废气净化站具有用于NOx还原的 SCR催化转换器，所述SCR催化转换器具有至少三层催化转换器层(8. 1，8.2，8.3)，所述至少三层催化转换器层沿着所述排气的流向一层接着一层地布置，其特征在于，沿着所述流向的第一催化转换器层(8. I)的长度比随后的层(8.2，8.3)的长度短。
2.如权利要求I所述的废气净化站，其特征在于用于氨或含氨还原剂的供应装置(15， 15’ )。
3.如权利要求I所述的废气净化站，其特征在于，最短与最长的催化转换器层(8.1，8.3)的比例(la/l。)小于O.7。
4.如权利要求I所述的废气净化站，其特征在于，最短与最长的催化转换器层(8.1，8.3)的比例(la/l。)小于O.5。
5.如权利要求I所述的废气净化站，其特征在于，所述第一催化转换器层(8.I)的长度相当于由流过的排气加/减25%所产生的流入湍流的长度。
6.如权利要求I所述的废气净化站，其特征在于，至少所述第一催化转换器层(8.I)比随后的层(8. 2，8. 3)具有较大的节距。
7.如权利要求I所述的废气净化站，其特征在于，缩短的第一催化转换器层(8.I)构成为平板型催化转换器，以及随后的层构成为蜂型催化转换器。
8.如权利要求I所述的废气净化站，其特征在于，用于氨或含氨还原剂的供应装置 (15)沿着流向只布置在所述第一催化转换器层(8. I)的下游。
9.如权利要求I所述的废气净化站，其特征在于，至少所述第一催化转换器层(8.I)由氧化催化转换器形成。
10.水泥生产设备，其具有用于预热生料(I)的预热器(2)，用于烘焙所述生料的烤炉 ⑶以及用于冷却烘焙的生料的冷却器(4)，所述烤炉⑶的排气用于所述预热器(2)以及按照前述权利要求的一或多项所述的沿着排气(6)的流向在所述预热器(2)的下游邻接的废气净化站(8)。
全文摘要
按照本发明的用于净化含尘排气的废气净化站，其具有用于NOx还原的SCR催化转换器，所述SCR催化转换器具有至少三层催化转换器层，所述至少三层催化转换器层沿着所述排气的流向一层接着一层地布置，在所述流向中的第一催化转换器层的长度比随后的层的长度短。
文档编号B01D53/86GK102580524SQ20111033780
公开日2012年7月18日 申请日期2011年10月20日 优先权日2010年10月21日
发明者F-J·祖霍夫 申请人:艾里克斯希姆凯特股份公司