[发明专利]扩散器组件和包括其的催化反应器

说明书

简而言之，在一个方面中，本文所描述的催化组件包括含有至少一层结构催化剂本体的模块，该层具有用于接收气流的入口面。扩散器组件布置在距入口面大于50mm的距离处，该扩散器组件包括包含多个孔口的至少一个扩散器元件，其中，在气流流动方向上的孔口长度(L)与孔口水力直径(D_a)的比值小于1。

技术领域

本发明涉及催化反应器，并且具体地涉及在催化剂模块上采用扩散器组件以减轻来自飞灰聚集体的催化剂堵塞的催化反应器。

背景技术

脱硝(denitration)或选择性催化还原(SCR)技术应用于源自燃烧的烟道气以去除氮氧化物。脱氮包括使气体中的氮氧化物(如一氧化氮(NO)或二氧化氮(NO₂))与含氮还原剂(如氨或尿素)反应，从而产生双原子氮(N₂)和水。

包含氮氧化物的燃烧烟道气通常由用于发电的煤的燃烧而产生。燃煤燃烧烟道气含有大量的颗粒物质，尤其是呈灰的形式。这种颗粒物质具有阻塞结构催化剂本体的单元(cell，泡孔)的能力，从而降低催化性能和效率。单个灰颗粒能够独自堵塞催化剂单元，或者灰颗粒能够聚集以产生堵塞物(plug)。为了解决这个问题，许多设施已经改为流动控制装置和蜂窝状催化剂本体以适应排气流中的大颗粒。例如，已经重新设计了转动叶片和其他飞灰捕获装置以增强灰捕获效率。此外，已经开发了主动清洁机构，包括吹灰器、声波喇叭和气动清灰器。

虽然这些技术对于减轻排气流中的飞灰的影响是有效的，但是这些技术不能充分解决反应器中催化剂模块上游的管道系统和梁上的飞灰聚集问题。飞灰聚集体最终脱离管道系统和梁，撞击包括在模块中的催化剂本体的入口面。聚集体中的飞灰的量很大，通常类似于材料的崩塌(avalanche)。因此，造成了显著的催化剂堵塞。

发明内容

鉴于这些考虑，本文描述了用于减轻或抑制来自飞灰聚集体的催化剂堵塞的扩散器组件。这种扩散器组件能够将飞灰聚集体分散和/或另外破碎成更小的颗粒以通过结构催化剂本体的流动通道。分散的飞灰聚集体通过结构催化剂本体的通道从根本上远离现有技术的灰控制设备，其中目的是在到达结构催化剂本体之前捕获飞灰。

在一个方面中，本文所描述的催化组件包括含有至少一层结构催化剂本体的模块，该层具有用于接收气流的入口面(inlet face)。扩散器组件布置在距所述入口面大于50mm的距离处，该扩散器组件包括至少一个扩散器元件，该至少一个扩散器元件包括多个孔口，其中，在气流流动方向上的孔口长度(L)与孔口水力直径(D_a)的比值小于1。在一些实施方式中，扩散器组件直接布置在催化剂层的入口面上。

在另一方面中，催化组件包括含有至少一层结构催化剂本体的模块，该层具有用于接收气流的入口面。包括垂直集成的扩散器元件的扩散器组件布置在入口面上，该扩散器元件包括多个孔口，该孔口具有在气流流动方向上的孔口长度(L)与孔口水力直径(D_a)小于1的比值，其中，孔口水力直径在垂直集成的扩散器元件之间变化。

在另一方面中，提供了减少结构催化剂本体的堵塞的方法。减少催化反应器中结构催化剂本体的堵塞的方法包括提供扩散器组件，该扩散器组件包括至少一个扩散器元件，该扩散器元件包括多个孔口，该多个孔口具有在气流流动方向上的孔口长度(L)与孔口水力直径(D_a)小于1的比值。扩散器组件布置在距模块中的结构催化剂本体的层的入口面大于50mm的距离处的气流路径中。撞击扩散器组件的气流中的飞灰聚集体分散和/或破碎成更小的颗粒以穿过结构催化剂本体的流动通道。在一些实施方式中，扩散器组件直接布置在催化剂层的入口面上。