催化劑模塊及其接收單元以及制造催化劑模塊的方法
【專利摘要】一種催化劑模塊(2)被設(shè)計成用于穩(wěn)定式焚燒裝置的排放控制系統(tǒng)。催化劑模塊包括堆垛框架(4)，幾個安裝單元(6)串連在一起地插入到堆垛框架中。安裝單元(6)具有外周側(cè)壁(22)以及幾個分隔件(24a、24b)，所述幾個分隔件彼此纏連并且形成具有多個安裝筒(26)的格子，在每種情況中在安裝筒中插入一個催化劑(10)。催化劑(10)優(yōu)選在插置彈性的裝配元件(30)的情況下按壓就位。
【專利說明】
催化劑模塊及其接收單元以及制造催化劑模塊的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用在穩(wěn)定式焚燒裝置的排放控制系統(tǒng)中的催化劑模塊、安裝單元以及用于生產(chǎn)該催化劑模塊的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]穩(wěn)定式(stat1nary)焚燒裝置被理解為是用于燃燒烴基燃料的任何裝置，例如燃煤或燃油(石油)裝置或燃氣輪機。穩(wěn)定式焚燒裝置還包含海上應(yīng)用，例如，諸如用于大型集裝箱或游輪的柴油發(fā)動機的焚燒裝置。穩(wěn)定式焚燒裝置通常在恒定、穩(wěn)定的載荷下連續(xù)地操作。
[0003]穩(wěn)定式焚燒裝置通常包括設(shè)置有催化劑模塊的排放控制系統(tǒng)。在這一點上，催化劑模塊安裝在排放控制系統(tǒng)的煙氣管道中，待凈化的煙氣在裝置運行時流動通過催化劑模塊。在這一點上，煙氣管道典型地具有至少幾平方米的橫截面積，并且還典型地具有幾十平方米的橫截面積。煙氣管道經(jīng)常具有矩形的橫截面積，在每種情況中邊緣長度為幾米，例如10米X 10米。煙氣管道的整個橫截面積被一個或幾個催化劑模塊覆蓋，所述幾個催化劑模塊一個挨一個地布置，從而使得所有的待凈化煙氣流動通過各催化劑模塊。經(jīng)常地，幾個催化劑模塊(例如，兩個至五個)一個挨一個成行或成列地布置在煙氣管道內(nèi)的支撐框架中。催化劑模塊自身因此典型地具有矩形的橫截面，在每種情況中邊緣長度為幾米。
[0004]另外，在煙氣的流動方向上，催化劑模塊經(jīng)常一個位于另一個后方地放置在幾個平面中。還在流動方向上，由催化劑模塊構(gòu)建的催化劑裝置延伸數(shù)米，特別地延伸數(shù)十米，例如25米。
[0005]每個催化劑模塊包括堆垛框架，幾個安裝單元插入到堆垛框架中，安裝單元繼而設(shè)置有一些催化劑。在這一點上，煙氣沿著流動方向流動通過各催化劑。這些催化劑例如是板式催化劑。然而，在目前感興趣的情況中，催化劑優(yōu)選是所謂的蜂窩狀催化劑。這些蜂窩狀催化劑是由陶瓷材料構(gòu)成的整體式部件，沿著流動方向的多個流動管道透過所述整體式部件。在安裝后的操作狀態(tài)中，待凈化的煙氣流動通過流動管道。就凈化煙氣而言，這種整體式結(jié)構(gòu)具有催化活性。作為替代，整體式載體設(shè)置有催化活性涂層或載體材料自身是催化活性的。特別地，這些蜂窩狀催化劑是擠壓型蜂窩狀催化劑。相應(yīng)的催化劑典型地具有矩形(特別地，正方形)的橫截面積，其中邊緣長度為約10厘米至30厘米。
[0006]在第一變型中，安裝單元是所謂的元件盒，各個催化劑以矩陣的形式一個接一個地布置在元件盒中。同時，通常呈無紡織物形式的密封元件優(yōu)選布置在各個催化劑之間，所述密封元件旨在防止流動通過毗鄰的催化劑之間或催化劑和元件盒之間的邊界面的泄漏。典型地，在這一點上，在每種情況中，具有矩形(特別地，正方形)橫截面的兩至十個催化劑通常在相應(yīng)的元件盒中一個挨一個或一個位于另一個上方地布置在幾層中。
[0007]元件盒自身也以矩陣的形式布置在堆垛框架中。元件盒的數(shù)量取決于催化劑模塊的大小。元件盒通常是具有如下邊緣的金屬板部件，所述邊緣在每種情況中出于增強目的而在相對的側(cè)部處折疊約90°。在操作中，這些邊緣因此定向成垂直于待凈化煙氣的流動方向，并且通過這些邊緣形成了不期望地抵制流動的表面。
[0008]除了典型地在堆垛框架中布置在幾行中的元件盒之外，第二變型的安裝單元被構(gòu)造為所謂的包裝和儲存單元，在每種情況中，所述包裝和儲存單元也設(shè)置有催化劑。與元件盒相比，這些包裝和儲存單元更大，并且在催化劑模塊中典型地僅布置在一行中。通常，無紡織物的密封和補償元件繼而布置在催化劑之間。
[0009]在排放控制系統(tǒng)中，催化劑模塊借助于堆垛框架固定至彼此。催化劑模塊通常例如由催化劑制造商預(yù)先制造為結(jié)構(gòu)單元，并且如此安裝。在操作期間，催化劑模塊必須承受機械和熱載荷。這種穩(wěn)定式裝置中的煙氣溫度典型地介于例如400 0C和500 °C的范圍內(nèi)。就盡可能有效地凈化煙氣而言，應(yīng)當避免漏流，以使得全部煙氣流動通過催化活性表面。就最小化流動壓力損失而言，還期望的是利用煙氣管道的橫截面積的最大可能的部分。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)的堆垛框架是焊接鋼輪廓，各個安裝單元(S卩，例如元件盒或還有包裝和儲存單元)插入在所述堆垛框架中。為了實現(xiàn)牢固的機械固定，每個元件盒彼此焊接并且焊接至堆垛框架。為了能夠裝備堆垛框架，堆垛框架的尺寸可過大一定程度。留下的空隙利用條狀密封元件密封。然而，這里存在的問題是:由于不同的熱膨脹系數(shù)，該條狀密封元件在操作期間會分離，從而導致漏流。這個問題還影響插入各個催化劑之間的密封和補償元件?？偟膩碚f，因而在傳統(tǒng)單元的情況中存在的危險是在操作過程期間中將導致漏流。
[0011]具有包裝和儲存單元的裝置(例如，在每種情況中，每個催化劑模塊有三個包裝和儲存單元串連在一起)利用專門為此制造的高成本的按壓和焊接裝置而焊接在一起并且焊接至目前的堆垛框架上。為了提供具有催化劑的包裝和儲存單元，相應(yīng)的包裝和儲存單元最初插入在單元的敞開框架中，之后，包裝和儲存單元通過壓在蓋子上而彼此支撐。隨后，蓋子被焊接至包裝和儲存單元的側(cè)部部分上。這些包裝和儲存單元之后繼而放置在堆垛框架中，所述包裝和儲存單元焊接至所述堆垛框架。這里，仍然有必要再次密封。由于這種復(fù)雜的制造過程，需要昂貴的焊接裝置，并且所述焊接裝置在每種情況中還通常要匹配相應(yīng)的催化劑模塊的大小。結(jié)果，總的制造成本相當高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]從上述內(nèi)容開始，本發(fā)明的目的是指出一種簡單生產(chǎn)的催化劑模塊，所述催化劑模塊具有良好的流動特性并且由于泄漏更少而具有改善的清理效率。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，通過用在穩(wěn)定式焚燒裝置的排放控制系統(tǒng)中的催化劑模塊而實現(xiàn)了本目的。因此，催化劑模塊被設(shè)計并構(gòu)思成用于此類先前描述的穩(wěn)定式焚燒裝置(特別是用于產(chǎn)生能量的發(fā)電廠)的排放控制系統(tǒng)?；静贾煤突緲?gòu)造以及此類催化劑模塊的大小關(guān)系參照先前方案。
[0014]催化劑模塊包括堆垛框架，堆垛框架包括基部部件和蓋部件以及兩個側(cè)部部件。堆垛框架沿縱向以及橫向方向延伸并且沿流動方向具有兩個相對的表面，所述兩個相對的表面由基部部件、蓋部件和兩個側(cè)部部件界定邊界。當它們被安裝在排放控制系統(tǒng)的煙氣管道中時，所述表面沿縱向方向和橫向方向得以支撐并且垂直于煙氣的流動方向地定向。至少一個并且優(yōu)選地幾個預(yù)先制造的安裝單元插入在堆垛框架中，每個安裝單元具有優(yōu)選彼此纏連的幾個分隔件以及外周側(cè)壁。分隔件形成具有多個安裝筒(mounting shaft)的格子，單個催化劑以精確裝配的方式插入每個安裝筒中。“以精確裝配的方式”被理解為意味著就此而言各個催化劑(可選地，除了間隙之外)與相應(yīng)的安裝筒的橫截面幾何形狀相匹配。
[0015]優(yōu)選的是，催化劑是由陶瓷載體材料構(gòu)成的整體式蜂窩狀催化劑，數(shù)個單獨的流體管道穿過所述整體式蜂窩狀催化劑。作為替代，載體材料設(shè)置有催化活性層或其自身是催化活性的。催化劑大致理解為具有催化活性的單元，以用于對煙氣進行期望的凈化。除了(擠壓的)蜂窩狀催化劑之外，還可以例如使用板式催化劑。然而，優(yōu)選的是催化劑模塊中的催化劑不必須彼此相同。幾個局部催化劑單元(也就是說，例如幾個整體式蜂窩狀本體)還可以沿著流動方向一個插在另一個之后。這些沿著流動方向串連在一起的局部單元則形成一個催化劑。在有必要時，各局部單元的催化活性是不同的。優(yōu)選的是，各局部單元的催化活性是相同的。
[0016]在下文中，安裝單元還基于包封方法而被稱為包封單元，所述包封方法在用于機動車的催化劑領(lǐng)域中是已知的，其用于將蜂窩狀催化劑安裝在殼體中。
[0017]作為包封單元的安裝單元的這種布置起源于先前描述的具有包裝和儲存單元的方案的變型，各個催化劑布置在所述包裝和儲存單元中。與之形成對照的是，安裝單元增補有分隔件，從而使得每個催化劑被單獨地插入到相應(yīng)的安裝筒中。
[0018]由于形成了單獨的安裝筒并且由于一個接一個地保持催化劑，因此不再需要將催化劑按壓到包裝和儲存單元中的昂貴按壓設(shè)備，而所述按壓設(shè)備在之前是需要的。結(jié)果，安裝過程被明顯簡化。特別地，也不再需要昂貴的按壓和焊接過程。此外，由于一個接一個地安裝各個催化劑，還獲得了簡化的密封，并且利用簡化的密封改善了流動特性。
[0019]可以看出的另一優(yōu)勢是，在組裝堆垛框架期間，各個催化劑此時僅暴露于較低的按壓力。與先前的方案相比，此時催化劑僅需要形成為具有更低的機械剛性。這還對催化劑(特別是蜂窩狀催化劑)的流動特性產(chǎn)生了有利的影響，從而通過這些手段還獲得了改善的清理效率。
[0020]優(yōu)選的是，一般借助于介于催化劑和相應(yīng)的安裝筒之間的密封元件來形成密封，從而使得在安裝筒的內(nèi)壁和催化劑之間將不會存在漏流。密封元件優(yōu)選沿外周布置在催化劑周圍，使得密封元件圍繞催化劑的整個外周壁，并且僅僅催化劑的沿著流動方向的兩個相對側(cè)部是自由的。
[0021]便利的是，催化劑(在每種情況中，催化劑插入有特別地作為密封元件的彈性裝配元件，并且特別地不具有另外的緊固構(gòu)件或保持元件)為此被插入并且按壓到相應(yīng)的安裝筒中。作為這種按入的結(jié)果，相應(yīng)的催化劑被夾持并且利用該夾持而可靠且牢固地保持在安裝筒中。不需要其它用于保持催化劑的構(gòu)件。同時，由于彈性的裝配元件，在催化劑和相應(yīng)的安裝筒的內(nèi)壁之間形成了可靠的密封。在第一示例中，彈性的裝配元件一般理解為是具有彈性并且甚至在幾百攝氏度的高溫操作下也能永久地確保密封泄漏間隙的任何元件。在這里，“具有彈性” 一般理解為裝配元件能夠變形，例如，厚度變化超過10 % (例如，從10 %到30% )，同時保持(彈性的)回復(fù)力，因此，裝配元件優(yōu)選僅通過彈性回復(fù)力而保持在安裝筒的壁和催化劑之間。
[0022]使用裝配元件同時還提供了這樣的手段，該手段使得催化劑免受由加熱期間的溫度變化所導致的力的影響并避免與圍繞催化劑的壁相接觸，或者使得催化劑免受在正常操作期間會產(chǎn)生并作用在催化劑上的振動或連結(jié)的影響。這使得能夠使用催化劑結(jié)構(gòu)比當前使用的那些催化劑結(jié)構(gòu)更弱的催化劑。同時，比如降低的背壓等優(yōu)勢也與此相關(guān)，這是因為由于上述免受影響的特性，催化劑確實不需要具有傳統(tǒng)催化劑所具備的強度。
[0023]優(yōu)選的是，裝配元件沿外周位于相應(yīng)的催化劑周圍，并且特別地還位于整個表面上。因此，裝配元件特別地是一個或多個板狀或墊狀的元件，特別是由無紡材料或類似于無紡材料的材料制成的元件。這種墊狀元件還被稱為支撐墊。優(yōu)選的是，平坦的板狀支撐墊布置在催化劑的每一側(cè)處。在支撐墊的邊緣處，支撐墊例如以夾持的方式彼此接合。支撐墊因此是大體平坦的矩形元件，其被引入到這樣的區(qū)域中，所述區(qū)域在催化劑和安裝筒的相應(yīng)壁區(qū)域之間具有矩形的基本區(qū)域。
[0024]便利的是，裝配元件被構(gòu)造成使得裝配元件具體地在溫度增大時膨脹，并且另外還被構(gòu)造成使得介于相應(yīng)的催化劑和安裝筒之間的必要裝配距離的與溫度相關(guān)的變化被補償，從而保持了充足的夾持力以用于固定催化劑。這種布置方案起源于如下考慮:催化劑和安裝單元由具有不同熱膨脹系數(shù)的不同材料構(gòu)成。與陶瓷載體材料的催化劑相比，安裝單元并且特別地安裝筒的壁由鋼板構(gòu)成。因為在已安裝的狀態(tài)和正常操作狀態(tài)之間或者在啟動狀態(tài)和正常操作狀態(tài)之間的典型大約400°C至500°C的溫差，一方面催化劑膨脹，而另一方面安裝單元不同地膨脹，這導致在相應(yīng)的催化劑和相應(yīng)的安裝筒的內(nèi)壁之間的距離發(fā)生變化。為了能夠?qū)⒋呋瘎⑻貏e是陶瓷蜂窩狀催化劑裝配到相應(yīng)的安裝筒中，稱為裝配距離的這種距離是必要的。裝配距離由彈性的裝配元件填充。由于該彈性的裝配元件，此時可靠地獲得了在溫度變化期間也得以維持的夾持力，所述夾持力在安裝期間引入并且將催化劑保持在安裝筒中。一方面，通過這些手段實現(xiàn)了將催化劑永久、可靠地固定在安裝筒中。另一方面，還通過這些手段避免了可能導致泄漏的彈性裝配元件脫落。
[0025]就使構(gòu)造盡可能簡單而言，用于形成單獨的安裝筒的分隔件由纏連的金屬板形成，所述金屬板豎直以及水平地彼此交叉。在每種情況中，這些分隔件在安裝單元的整個長度或?qū)挾壬涎由?。特別地，在對應(yīng)于安裝筒的邊緣長度的網(wǎng)格間距處，分隔件因此具有槽并且在這些槽處插入到彼此中。原則上，還存在用于形成安裝筒的其它可能方式。
[0026]分隔件具有朝著堆垛框架的表面定向的邊緣。因此，邊緣在從流動方向觀察時彼此相對。邊緣(特別是指向位于堆垛框架的煙氣進入側(cè)上的入流側(cè)的邊緣)優(yōu)選地僅具有相當于金屬板的正常厚度的厚度。因此，邊緣特別地不向下折，也就是說邊緣部不在其邊緣處彎曲。結(jié)果，與彎折的邊緣相比獲得了更小的流阻。結(jié)果，入流表面增大了，特別地幾乎為安裝單元的面積的100 %。
[0027]通常，安裝單元的該入流表面合計為幾平方米。典型地，每個安裝單元具有幾米量級(例如，I米至5米量級)的長度和寬度。各個安裝單元具有正方形或矩形的基部。在堆垛框架內(nèi)，安裝單元優(yōu)選根據(jù)橫向方向僅布置在一行中。幾個安裝單元(例如，兩個至五個安裝單元)沿著堆垛框架的縱向方向在堆垛框架的長度上一個挨一個地布置。
[0028]根據(jù)另一優(yōu)選的發(fā)展方案，堆垛框架具有外周壁，所述外周壁由單獨的側(cè)部框架部件組成，所述側(cè)部框架部件通過至少一個(優(yōu)選地幾個)機械連接元件而彼此連接、特別地彼此螺栓連接。優(yōu)選的是，側(cè)部框架部件不焊接在一起。優(yōu)選的是，側(cè)部框架部件僅僅通過機械連接元件、特別地通過螺栓而連接。因此，機械連接元件優(yōu)選為螺栓元件，例如，螺栓和螺母、帶螺紋的螺栓等。
[0029]特別地，由于這種可螺栓連接的布置方案，不需要用于按壓和焊接的設(shè)施。通過這些手段，各個催化劑模塊因此能夠毫無問題地適應(yīng)例如其大小、靈活地適應(yīng)相應(yīng)的應(yīng)用(即，設(shè)備中的特定安裝情況)O于是，總的制造成本保持較低。由于側(cè)部框架部件通過機械連接件連接的布置方案，還簡化了直接在構(gòu)建地點處進行的組裝。在此之前，催化劑模塊在生產(chǎn)地點處預(yù)先制造，并且作為預(yù)先制造的單元移動到構(gòu)建地點或者使用場所。對于這種運輸來說，還需要特殊的保護措施。與這相比，各個部件的運輸?shù)靡院喕?br>[0030]而且，便利的是，特別地由于一個側(cè)部框架部件在其借助于機械連接元件的安裝期間的支撐，密封元件被按壓在至少一個側(cè)部框架部件和連結(jié)的安裝單元之間。在生產(chǎn)期間，在毗鄰的側(cè)部框架部件被螺栓連接至其它的側(cè)部框架部件上之前，密封元件因此首先被放置在一個安裝單元的邊緣處。密封元件在這里被按壓在側(cè)部框架部件和至少一個安裝單元之間。同時，由機械連接元件施加按壓力。所有的安裝單元通過這些手段而夾持在堆垛框架中。優(yōu)選的是，密封元件還插入在每個安裝單元之間以及在每個安裝單元和側(cè)部框架部件之間。
[0031]因此，所述密封元件大體是平坦的板狀或條狀的并且總體上為矩形的元件，所述矩形的元件構(gòu)造成面積優(yōu)選具有矩形的基本面積并且被引入到安裝單元和相應(yīng)的側(cè)部框架部件之間。
[0032]通過該措施所獲得的特殊優(yōu)勢在于:密封元件通過側(cè)部框架部件的螺栓連接而被牢固地按壓，即，由于密封元件的彈性特征而被壓縮。結(jié)果，即使各個部件的熱膨脹系統(tǒng)不同，在側(cè)部框架部件和安裝單元之間的距離的變化也被均衡了。如果例如在安裝和操作期間或者還在啟動焚燒裝置時存在溫度變化，則通過這些手段防止了密封元件脫落，于是可靠地避免了產(chǎn)生漏流。
[0033]同時，使用密封元件還提供了這樣的手段，所述手段使得催化劑免受由加熱期間的溫度變化所導致的力的影響并避免催化劑與圍繞催化劑的壁相接觸，或者使得催化劑免受在正常操作期間會產(chǎn)生并作用在催化劑上的振動或連結(jié)的影響。這使得能夠使用催化劑結(jié)構(gòu)比當前使用的那些催化劑結(jié)構(gòu)更弱的催化劑。同時，比如降低的背壓等優(yōu)勢與也此相關(guān)，因為考慮到上述免受影響的特性，催化劑確實不需要具有傳統(tǒng)催化劑所具備的強度。
[0034]為了盡可能簡單并且成本有效地制造堆垛框架，堆垛框架的側(cè)部框架部件優(yōu)選至少部分地由已經(jīng)彎折的金屬板部件形成。為了形成側(cè)部框架部件，最初從平坦的金屬板開始通過彎折邊緣部分優(yōu)選形成例如U型的輪廓，所述U形的輪廓通過另一金屬板元件構(gòu)造以產(chǎn)生封閉的多邊形輪廓。通過這些手段，利用相對較少的材料獲得了足夠高的穩(wěn)定性。結(jié)合可螺栓連接的布置，這還導致如下事實，即各個側(cè)部框架元件能夠作為單獨的元件以節(jié)省空間的方式運輸。在這一點上，通過細長的平坦元件形成了相應(yīng)的側(cè)部框架部件。
[0035]便利的是，在每種情況中，側(cè)部框架部件構(gòu)造為由彼此連接的兩個金屬板部件形成的中空輪廓。這些金屬板部件中的至少一個被彎折并且形成例如U型輪廓，然后，第二金屬板部件宛如蓋子一樣地放置在所述U形輪廓上。為了連接這些側(cè)部框架部件，兩個金屬板部件特別地經(jīng)由托架和槽而彼此形鎖合，從而獲得了高的機械性能。
[0036]在優(yōu)選的布置方案中，側(cè)部框架部件的至少一些并且優(yōu)選地全部具有保持托架，相應(yīng)的安裝單元沿著流動方向形配合地保持在保持托架之間。通過這種措施，安裝單元另外機械地固定在側(cè)部框架部件之間。便利的是，放棄了將安裝單元焊接至側(cè)部框架部件，并且這些單元僅僅由保持托架形配合地保持。因此，安裝單元由保持托架沿著流動方向固定。當沿著流動方向觀察時，保持托架優(yōu)選布置在安裝單元的兩側(cè)上。
[0037]便利的是，側(cè)部框架部件中的一個構(gòu)造為蓋部件。在外側(cè)處，蓋部件具有至少一個密封腹板，所述密封腹板布置在邊緣處并且優(yōu)選地通過彎折側(cè)部框架部件而形成。該密封腹板的作用也是在安裝好的狀態(tài)中封閉介于兩個毗鄰的催化劑模塊之間的分離平面。優(yōu)選的是，蓋部件總體上被彎折成U形，使得該密封腹板在蓋部件的縱向邊緣的每個側(cè)部上形成為折邊。當沿著流動方向觀察時，具有基部元件的毗鄰的催化劑模塊容納在這些密封腹板之間。
[0038]此處描述的堆垛框架的布置方案(尤其是側(cè)部框架部件通過機械連接元件連接、優(yōu)選地具有壓入的密封元件的方面和/或側(cè)部框架部件形成為已經(jīng)彎折的金屬板部件的方面)在每種情況中被視作獨立于安裝單元(所述安裝單元作為具有互相交叉的分隔件的包封單元)的特殊布置方案的獨立的創(chuàng)造性方面。
[0039]本發(fā)明的目的還通過一種用于催化劑模塊的安裝單元而得以實現(xiàn)，所述安裝單元具有外周側(cè)壁以及幾個分隔件，所述分隔件形成具有多個安裝筒的格子，在每種情況中，在安裝筒中可以插入一個催化劑。
[0040]結(jié)合催化劑模塊描述的安裝單元的優(yōu)選實施例還被類似地轉(zhuǎn)移到這樣的安裝單元中。
[0041]本發(fā)明還通過一種用于生產(chǎn)催化劑模塊的方法而得以實現(xiàn)，其中，相應(yīng)的安裝單元設(shè)置有催化劑，堆垛框架最初僅部分地組裝，安裝單元插入到僅已經(jīng)部分地組裝的堆垛框架中，并且堆垛框架特別地通過將密封元件按壓到堆垛框架的一個側(cè)部框架部件和至少一個安裝單元之間而得以封閉。
[0042]對于本方法來說，一方面，構(gòu)造為包封單元的安裝單元設(shè)置有分開的催化劑，特別是蜂窩狀催化劑。首先，堆垛框架僅被部分地組裝，并且各個安裝單元被接續(xù)地插入到該僅僅已經(jīng)部分地組裝的堆垛框架中。隨后，封閉堆垛框架。優(yōu)選的是，在利用壓縮的密封元件封閉堆垛框架之前，首先放下尤其是墊狀的密封元件(特別地為無紡墊)。密封元件在此處被按壓在堆垛框架的側(cè)部框架部件和至少一個安裝單元之間。優(yōu)選的是，密封元件通常擱置在安裝單元的整個表面上。在安裝期間，密封元件首先例如通過膠合固定至相應(yīng)的安裝單元或者固定至側(cè)部框架部件。
[0043]優(yōu)選的是，借助于可插入的漏斗狀物裝備安裝單元。為此目的，除了沿著流動方向彼此相對的側(cè)部之外，由彈性的裝配元件沿著周向圍繞催化劑。通過可插入漏斗狀物的至少稍微地錐形的、于是漏斗狀物形的布置方案，由裝配元件封裝的催化劑被按壓通過漏斗狀物，由此裝配元件在漏斗狀物中被壓縮。同時，漏斗狀物直接放置在相應(yīng)的安裝筒上，使得封裝好的催化劑被推入到相應(yīng)的安裝筒中。漏斗狀物出口的橫截面積優(yōu)選地在這里稍微小于安裝筒的橫截面積，使得封裝好的催化劑能夠在不存在問題的情況下被大部分引入到安裝筒中。由于裝配元件的彈性，催化劑之后由彈性力保持夾持在安裝筒中。之后，借助于可插入的漏斗狀物接續(xù)地提供安裝單元的各個安裝筒。優(yōu)選的是，這可以自動地或者完全自動地進行。幾個局部催化劑單元還可以沿著流動方向一個插入在另一個之后。這些沿著流動方向串連在一起的局部催化劑單元如此形成了催化劑。在需要時，局部催化劑單元的催化活性是不同的。優(yōu)選的是，局部催化劑單元的催化活性是相同的。
【附圖說明】
[0044]通過附圖在下文中更詳細地解釋本發(fā)明的示例，其中:
[0045]圖1示出了催化劑模塊的透視圖；
[0046]圖2示出了圖1的用矩形標記的區(qū)域的放大圖；
[0047]圖3示出了安裝單元的透視圖；
[0048]圖4示出了由裝配元件封裝的催化劑的透視圖；
[0049]圖5示出了闡述將封裝的催化劑插入到安裝單元的相應(yīng)安裝筒中的方法的分解圖；
[0050]圖6示出了堆垛框架的透視圖；
[0051 ]圖7示出了堆垛框架的側(cè)部部件的分解圖；以及
[0052]圖8示出了堆垛框架的基部部件的分解圖。
【具體實施方式】
[0053]在附圖中，具有相同效果的部件提供有相同的附圖標記。
[0054]圖1中示出的催化劑模塊2包括外周的堆垛框架4，彼此成行連結(jié)的幾個安裝單元6插入到堆垛框架的內(nèi)部中。在本示例中，三個安裝單元6—個接一個地插入在一行中。數(shù)個催化劑1插入在每個安裝單元6中。
[0055]催化劑模塊2沿著縱向方向12和橫向方向14延伸并且具有兩個相對的敞開的表面16，所述兩個相對的敞開的表面沿著流動方向18相互間隔開優(yōu)選相應(yīng)催化劑10的長度的距離。一個表面16形成入流或進入側(cè)，而另一表面16形成用于煙氣的出流側(cè)，所述煙氣待被清理并且沿著流動方向18流動通過處于已安裝狀態(tài)中的催化劑模塊2。
[0056]在該示例中，各個催化劑10是擠壓的矩形蜂窩狀催化劑，其具有沿著流動方向18延伸的數(shù)個流動管道。作為替代，催化劑10還可以具有矩形的橫截面，其中，催化劑10的邊緣長度不同。通常，催化劑10具有矩形(特別地，正方形)的橫截面和入流表面，其中邊緣長度為10厘米至30厘米。催化劑10在流動方向18上的長度典型地處于高達幾十厘米的范圍內(nèi)，例如，從15厘米到60厘米。其它長度也是可行的。催化劑模塊2在流動方向18上的寬度至少大約對應(yīng)于催化劑1的長度。
[0057]催化劑模塊2在長度方向12和橫向方向14上的總長度典型地處于幾米的范圍內(nèi)。數(shù)個催化劑模塊2通常借助于支撐框架而成行成列地處于煙氣管道中。在每種情況中，一層這種類型的催化劑模塊2沿著縱向方向12和橫向方向14延伸例如10米到20米。然后，多層這種包括多個催化劑模塊2的類型通常沿著流動方向18布置。這些層使得廢氣能夠在其穿過煙氣管道期間流動通過多個催化劑10。不同的催化劑能夠布置在不同的層中。不同的催化劑還能夠定位在安裝單元6或催化劑模塊2的不同局部區(qū)域中。
[0058]特別地如可從圖2中推出的，在堆垛框架4的內(nèi)側(cè)處存在幾個保持托架20。這些保持托架沿著流動方向18以及沿著與流動方向18相反的方向形配合地保持安裝單元6。
[0059]例如在圖3中示出了還被稱作包封單元的安裝單元6。安裝單元包括外周側(cè)壁22。在由外周側(cè)壁22限定的內(nèi)部中，安裝單元6具有以格子形式布置的多個分隔件，即水平分隔件24a和豎直分隔件24b。分隔件還能夠替代地沿著非水平或豎直的軸線行進。每個分隔件優(yōu)選地由彼此連接、特別地彼此纏連(entangled)的金屬(鋼)板形成。在金屬板抵接外周側(cè)壁22的抵接位置處，金屬板例如通過焊接而進行固定。
[0060]多個安裝筒26由格子狀結(jié)構(gòu)的分隔件24a、24b形成。因此，這些安裝筒形成nXm的矩陣，其中，!!和!!!典型地介于從5到15的范圍內(nèi)。在該示例中，每個安裝單元6形成8Χ 10的矩陣。在完全組裝好的狀態(tài)中，每個安裝筒26恰好設(shè)置有一個催化劑10。安裝筒26彼此相同地形成。作為替代，安裝單元6還可以具有不同的安裝筒26。每個分隔件24a、24b具有邊緣28，在所述邊緣處，分隔件24a、24b具有與區(qū)域的其它部分相等的材料厚度，也就是說，分隔件在邊緣區(qū)域中沒有被增強或彎折等。優(yōu)選由鋼板構(gòu)成的分隔件24a、24b的壁厚優(yōu)選稍微小于也優(yōu)選由鋼板構(gòu)成的外周側(cè)壁22的壁厚，并且例如處于從I毫米至2毫米的范圍內(nèi)，而也優(yōu)選由鋼板構(gòu)成的外周側(cè)壁22的壁厚處于從3毫米至1毫米的范圍內(nèi)。
[0061]如圖4所示，封裝好的催化劑被按壓到每個安裝筒26中。催化劑10在其全部四個側(cè)部上由彈性的裝配元件30封裝，在圖4的示例中，彈性的裝配元件由四個單獨的支撐墊32形成。每個支撐墊32完全覆蓋催化劑10的一個側(cè)部。作為替代，一個支撐墊32還能夠完全覆蓋超過一個的側(cè)部，例如，兩個或更多個側(cè)部。在該示例中，各個支撐墊32在接合位置處彼此纏連，即彼此重疊。彈性的裝配元件30以及由此形成的支撐墊32的厚度介于從6毫米到10毫米的范圍內(nèi)。支撐墊由無紡支撐材料構(gòu)成，其中含有這樣的材料，所述材料的熱膨脹系數(shù)至少類似于用于安裝單元6的材料(特別是鋼)的熱膨脹系數(shù)。“至少類似于”被理解為意味著熱膨脹系數(shù)與例如鋼的熱膨脹系數(shù)僅僅相差20%至50%。這種材料例如是所謂的蛭石。另夕卜，材料還具有足夠的熱穩(wěn)定性，以承受在操作期間產(chǎn)生的高溫。通過這些措施，在安裝單元處于操作中而存在溫度變化時防止支撐墊32脫落。
[0062]在安裝期間的初期狀態(tài)中，由彈性的裝配元件30封裝的催化劑10與相應(yīng)的安裝筒26相比尺寸過大。為了插入封裝好的催化劑10，使用可插入的漏斗狀物34，并且封裝好的催化劑10被按壓通過可插入的漏斗狀物34，如圖5所示。為此目的，可插入的漏斗狀物34特別地放置在安裝單元6上。彈性的裝配元件30此時被壓縮并且隨后由于其彈性而在安裝筒26中再次膨脹，并且由于其彈性而將催化劑10夾持在安裝筒26中。
[0063]優(yōu)選的是，自動地執(zhí)行封裝好的催化劑10的裝配。
[0064]堆垛框架4總體上具有外周壁，外周壁包括四個側(cè)部框架部件，S卩基部部件42、蓋部件44和兩個側(cè)部部件40。側(cè)部框架部件40、42、44例如借助于螺栓46通過螺栓連接件而彼此連接。為此目的，例如，螺母被固定(例如，焊接)至側(cè)部框架部件40，螺栓46之后被旋擰到螺母中。作為替代，還能夠提供固定的帶螺紋螺栓，螺母之后被放到所述帶螺紋螺栓上。這些部件之間的焊接連接是已知的。為了增大剛度，堆垛框架4具有另外的支桿48，所述支桿也經(jīng)由螺栓連接件46而固定至側(cè)部部件40或基部部件42，并且在每種情況中在那里固定至邊緣。大致呈V形布置的兩個支桿48螺栓連接至每個表面16。
[0065]在圖6中，密封元件50也示出為處于右邊的側(cè)部部件40處。在該示例中，密封元件例如由玻璃纖維形成為墊狀的無紡織物。作為替代，密封元件由與支撐墊32相同的材料構(gòu)成。在最終的安裝好的狀態(tài)中，如圖1所示，該密封元件30被按壓在右邊的安裝單元6和右邊的側(cè)部部件40之間。該密封元件50還沿著蓋部件44延伸，并且還在該縱向側(cè)部處被按壓在安裝單元6和蓋部件44之間。特別地，密封元件50是二維的條狀元件，其具有例如幾厘米的寬度。密封元件的寬度還可以至少大約對應(yīng)于安裝單元6在流動方向18上的深度。密封元件的厚度例如處于一厘米到幾厘米的范圍內(nèi)。同樣地，密封元件能夠被插入在紙鄰的安裝單元6之間。
[0066]在圖7和8所示的示例中，側(cè)部部件40以及基部部件42被構(gòu)造為中空的輪廓，其由彼此連接的金屬板部件構(gòu)成。金屬板部件可以被焊接到彼此上。側(cè)部部件40和基部部件42兩者均具有例如通過焊接彼此連接的U形部件(優(yōu)選為金屬板部件52a)和平坦部件(優(yōu)選為金屬板部件52b)。在側(cè)部處，中空輪廓由蓋子54或端蓋封閉。相應(yīng)的鉤子(特別是環(huán)形鉤56)固定到側(cè)部部件40的蓋子54上。環(huán)形鉤56例如借助于起重機用于例如提升或處理整個催化劑模塊2。另外，沿著U形的金屬板部件52a固定并且特別是焊接有至少一個條狀件58。所述條狀件保持密封元件，此處沒有示出所述密封元件，并且在安裝好的狀態(tài)中，所述密封元件將堆垛框架4密封至排放控制系統(tǒng)的煙氣管道中的支撐框架上。
[0067]U形的金屬板部件52a的側(cè)部在端部處呈城堡形并且形成保持托架20。保持托架20以特定的網(wǎng)格尺寸布置，該網(wǎng)格尺寸特別地沿著縱向方向12處于催化劑10的邊緣長度的I倍至3倍范圍內(nèi)。沿著流動方向18，保持托架20優(yōu)選彼此相對，并且它們之間的距離等于安裝單元6的深度，從而使得安裝單元6沿著流動方向18保持在保持托架20之間。
[0068]與保持托架20相對應(yīng)，例如通過激光切割以相同的網(wǎng)格尺寸在平坦的金屬板部件52b中引入槽62，保持托架20穿過所述槽。因此，兩個金屬板部件52a、52b可以說是彼此互鎖，并且另外優(yōu)選焊接至彼此。另外，保持元件64(比如托架或類似物)可以布置在例如其中側(cè)部框架部件40連接基部部件42的角部區(qū)域中，以用于(通過螺栓)將各個側(cè)部框架部件40和44固定至彼此(為此，可對比圖1和圖6)。替代地或另外地，例如螺母固定在側(cè)部框架部件40處，特別是側(cè)部蓋子54處。蓋部件44擱置在側(cè)部框架部件40上并且通過螺栓連接件46而連接至所述側(cè)部部件。
[0069]平坦的金屬板部件52b在每種情況中憑借邊緣條63而沿著流動方向18在兩側(cè)處突出超過U形的金屬板部件52a的側(cè)部。支桿48例如固定到該邊緣條上。
[0070]與側(cè)部部件40和基部部件42相比，蓋部件44構(gòu)造為簡單的U形彎曲金屬板，其中，突出側(cè)部朝著外側(cè)定向，即從安裝單元6移開。這些突出側(cè)部形成密封腹板66。當幾個催化劑模塊2沿著橫向方向14串連在一起時，一個催化劑模塊2的蓋部件44將毗鄰的催化劑模塊2的基部部件42容納在兩個密封腹板66之間，使得兩個催化劑模塊2之間的分離平面被密封。
[0071]堆垛框架4整體上由鋼部件、特別是二維的金屬板部件形成，各個部件具有例如3毫米至10毫米的壁厚。
[0072]催化劑模塊2優(yōu)選按照下述方式組裝:
[0073]首先，提供側(cè)部框架部件40、42、44，并在需要時對其進行組裝以形成中空輪廓。隨后，首先只將左邊的側(cè)部部件40以及基部部件42螺栓連接在一起以形成L形的部分框架。作為替代，也可以提供U形的部分框架。預(yù)先裝備有催化劑10的安裝單元6被接續(xù)地插入至該L形框架中。優(yōu)選的是，僅僅通過保持支架20固定這些元件。在插入安裝單元6之后，右邊的側(cè)部部件40首先固定至L形框架上，并且在這樣做時，密封元件50被按壓在最靠外的安裝單元6和右邊的側(cè)部部件40之間。密封元件50首先機械地固定在此處、并且特別地在通過螺栓連接而附接側(cè)部部件40之前通過膠合固定至側(cè)部部分40。蓋部件44隨后在壓縮密封元件50的情況下以同樣的方式進行附接。密封元件50因此通過螺栓連接而壓靠在安裝單元6的頂層上。密封元件50例如分成多個區(qū)段，特別地，即一個區(qū)段用于側(cè)部部件40，一個區(qū)段用于蓋部件44。最后，在端部處安裝支桿48。因此，通過該制造過程，各個安裝單元6被牢固且可靠地夾持在側(cè)部框架部件40、42、44之間。由于密封元件50在安裝期間被夾持，因此密封元件50在其整個表面上被彈性地壓縮并且被牢固地夾持。
[0074]由于此處描述的結(jié)構(gòu)以及組裝催化劑模塊的專用方法，特別地獲得了以下優(yōu)勢:
[0075]-不需要復(fù)雜的按壓設(shè)備或焊接裝置來由安裝單元6充填堆垛框架4。通過插入密封元件50能夠進行無泄漏的密封和組裝。
[0076]-通過蓋部件44輕易地實現(xiàn)了沿著橫向方向14的水平密封，所述蓋部件以U形樣式彎曲。
[0077]-因為省略了安裝單元6彼此之間的焊接連接件以及安裝單元6與堆垛框架4之間的焊接連接件，在組裝期間節(jié)省了大量的時間。這還導致成本顯著降低，特別是因為不需要焊接或按壓設(shè)備。
[0078]-另外，由于此處描述的模塊化構(gòu)思以及螺栓連接的側(cè)部框架部件40、42、44，還能夠以單獨部件的方式運輸催化劑模塊2。待運輸?shù)奈锲返捏w積能夠通過這些手段而降低。因為各個部件能夠被可靠地包裝，故通過這些手段還能夠進行安全的運輸。
[0079]-同時使用彈性的裝配元件30和密封元件50還提供了這樣的手段，所述手段使得催化劑10免受由加熱期間的溫度變化所導致的力的影響并避免催化劑與催化劑模塊2的其它部件接觸，或者使得催化劑免受在正常操作期間會產(chǎn)生并作用在催化劑10上的振動或連結(jié)的影響。催化劑模塊2使得能夠使用催化劑結(jié)構(gòu)比當前使用的那些催化劑結(jié)構(gòu)更弱的催化劑10。同時，比如降低的背壓等優(yōu)勢與此相關(guān)，因為考慮到上述免受影響的特性，催化劑確實不需要具有傳統(tǒng)催化劑所具備的強度。
[0080]-最后，因為至少能夠利用安裝單元6的幾乎100%的面積，還改善了流動引導。
[0081 ]附圖標記清單
[0082]2催化劑模塊
[0083]4堆垛框架
[0084]6安裝單元
[0085]10催化劑
[0086]12縱向方向
[0087]14橫向方向
[0088]16 表面
[0089]18流動方向
[0090]20保持托架[0091 ] 22 側(cè)壁
[0092]24a水平的分隔件
[0093]24b豎直的分隔件
[0094]26安裝筒
[0095]28 邊緣
[0096]30裝配元件
[0097]32支撐墊
[0098]34可插入的漏斗狀物
[0099]40側(cè)部部件
[0100]42基部部件
[0101]44蓋部件
[0102]46螺栓連接件
[0103]48 支柱
[0104]50密封元件
[0105]52a U形的金屬板部件
[0106]52b平坦的金屬板部件
[0107]54 蓋子
[0108]56環(huán)形鉤
[0109]58條狀件
[0110]62 槽
[0111]63邊緣部件
[0112]64保持元件
[0113]66密封腹板
【主權(quán)項】
1.一種用于穩(wěn)定式焚燒裝置的排放控制系統(tǒng)中的催化劑模塊(2)，所述催化劑模塊包括: -堆垛框架(4)，所述堆垛框架沿著縱向方向(12)和橫向方向(14)延伸并且具有沿著流動方向(18)彼此相對的兩個表面(16)， -至少一個安裝單元(6)，所述安裝單元插入在堆垛框架(4)中， -所述至少一個安裝單元(6)在每種情況中均具有外周側(cè)壁(22)和幾個分隔件(24a、24b)， -所述分隔件(24a、24b)形成具有多個安裝筒(26)的格子， -在每種情況中，在每個安裝筒(26)中插入一個催化劑(10)。2.如權(quán)利要求1所述的催化劑模塊(2)，其中，相應(yīng)的催化劑(10)被按壓到相應(yīng)的安裝筒(26)中，彈性的裝配元件(30)被插置在所述相應(yīng)的催化劑和相應(yīng)的安裝筒之間。3.如權(quán)利要求2所述的催化劑模塊(2)，其中，裝配元件(30)沿外周布置在所述相應(yīng)的催化劑(10)周圍。4.如權(quán)利要求2或3所述的催化劑模塊(2)，其中，當溫度升高時，裝配元件(30)以這樣的方式膨脹，使得所述相應(yīng)的催化劑(10)和安裝筒(26)之間的必要裝配距離的與溫度相關(guān)的變化被補償，從而使得裝配元件(30)保持被夾持。5.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的催化劑模塊(2)，其中，分隔件(24a、24b)由相互纏連的金屬板形成，所述金屬板豎直和水平地相互交叉。6.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的催化劑模塊(2)，其中，分隔件(24a、24b)具有朝著所述表面(16)定向并且不彎折的邊緣(28)。7.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的催化劑模塊(2)，其中，堆垛框架(4)具有由側(cè)部框架部件(40、42、44)組成的外周壁，并且側(cè)部框架部件(40、42、44)通過至少一個機械連接元件而彼此連接，并且更優(yōu)選地至少在側(cè)部框架部件(40、44)中的一個處，密封元件(50)借助于所述至少一個機械連接元件而被按壓在側(cè)部框架部件(40、44)和毗鄰的安裝元件(6)之間。8.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的催化劑模塊(2)，其中，堆垛框架(4)具有由側(cè)部框架部件(40、42、44)組成的外周壁，并且側(cè)部框架部件(40、42、44)具有彎折的金屬板部件。9.如權(quán)利要求8所述的催化劑模塊(2)，其中，側(cè)部框架部件(40、42)在每種情況中均構(gòu)造成由彼此連接的兩個金屬板部件(52a、52b)形成的中空輪廓。10.如權(quán)利要求7至9中的任一項所述的催化劑模塊(2)，其中，側(cè)部框架部件(40、42)中的至少一些具有保持托架(20)，相應(yīng)的安裝單元(6)被保持在所述保持托架之間。11.如權(quán)利要求7至10中的任一項所述的催化劑模塊(2)，其中，所述側(cè)部框架部件中的一個構(gòu)造作為蓋部件(44)，并且在外側(cè)處具有至少一個密封腹板(66)，所述密封腹板布置在邊緣處并且特別地通過彎折形成，其中，所述密封腹板(66)被形成為在安裝好的狀態(tài)中封閉介于兩個毗鄰的催化劑模塊(2)之間的分離平面。12.—種用于如權(quán)利要求1至11中的任一項所述的催化劑模塊(2)的安裝單元(6)，所述安裝單元具有外周側(cè)壁(22)和幾個分隔件(24a、24b)，所述分隔件形成具有多個安裝筒(26)的格子，在每種情況中，在安裝筒中能夠插入一個催化劑(10)。13.—種用于生產(chǎn)如權(quán)利要求1至11中的任一項所述的催化劑模塊(2)的方法，其中: -為相應(yīng)的安裝單元(6)提供催化劑(10)， -首先僅部分地組裝堆垛框架(4)， -將安裝單元(6)插入到堆垛框架(4)中，所述堆垛框架僅僅已經(jīng)被部分地組裝， -特別地通過將密封元件(50)按壓在堆垛框架(4)的一個側(cè)部框架部件(40、44)和至少一個安裝單元(6)之間來封閉堆垛框架(4)。14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，借助于可插入的漏斗狀物(34)將催化劑(10)按壓到相應(yīng)的安裝筒(26)中，彈性的裝配元件(30)插置在所述催化劑和相應(yīng)的安裝筒之間。
【文檔編號】F01N13/00GK106030066SQ201580010633
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2015年2月26日
【發(fā)明人】R·克洛德雷恩, U·克魯姆普
【申請人】莊信萬豐催化劑(德國)有限公司