[发明专利]用于包含整料的改进的元件框架

说明书

一种用于将含有催化剂的整料保持在来自于燃烧源的废气流中的元件框架，所述元件框架包含两对相对的壁，其中所述壁形成矩形或正方形，由所述壁形成的内部，入口端，出口端，至少一个锁合元件，至少一个垫和至少一个整料，所述整料包含入口、出口、四个侧面和用于有效降低废气中一种或多种气体的浓度的至少一种催化剂，其中所述至少一个垫和所述至少一个整料位于所述元件框架的所述内部，以使得在所述整料与每个相邻的壁之间存在至少一个垫，每个锁合元件延伸跨过所述元件框架的入口端或出口端，并且连接到所述元件框架的两个相对侧面。

发明领域

本发明涉及一种改进的元件框架，其将含有催化剂的整料保持在该框架中，其中具有该催化剂的该元件框架经配置来位于发动机的废气中。

发明背景

本发明涉及用于催化剂模块中来处理来自于具有排气系统的固定燃烧源的废气的元件框架，该排气系统使废气经过含有一个或多个整料的载体结构，每个含有一种或多种催化剂。固定燃烧系统可以是任何燃烧不是用于路上操作的轿车、卡车或飞机的烃基燃料的系统。它们可以是例如燃煤系统、燃油(石油)系统或燃气轮机。固定燃烧系统也可以用于海洋应用，其中将燃烧系统如柴油机用于大型集装箱或游轮。固定燃烧系统通常在恒定的固定负荷下连续操作，而移动燃烧系统通常在变化负荷下操作。

这些系统和用于移动应用的发动机中的烃燃烧产生废气，其必须经处理来除去形成的污染物如氮氧化物(NO_x)、一氧化碳(CO)或烃(HC)。已知NO_x引起许多的人和动物的健康问题以及引起许多有害的环境影响，包括形成烟雾和酸雨。CO对于人和动物是有毒的，并且HC会引起不利的健康影响。为了减轻废气中这些污染物，尤其是NO_x对于人和环境二者的影响，期望消除这些不期望的组分，优选通过不产生其他有害或有毒物质的方法。

固定燃烧系统可以装备有排放控制系统，其提供有催化剂模块。图1是现有技术已知的催化剂模块的描述。催化剂模块是包含多个元件框架的结构，其中每个元件框架可以含有多个整料，每个包含催化剂载体和一种或多种催化剂。催化剂模块安装在排放控制系统的烟气管道中，并且要净化的烟气在操作过程中流过整料。烟气管道可以典型地具有几平方米的横截面积，并且可以为几十到几百平方米。烟气管道的尺寸可以根据许多因素包括发动机尺寸、发动机的操作条件、可允许的背压等而广泛变化。在一些情况中，烟气管道可以具有矩形横截面，并且管道的宽度和高度每个是几米，例如10m×10m。烟气管道的整个横截面被一个或多个催化剂模块覆盖。催化剂模块彼此相邻排列，以使得全部烟气经过整料，接触整料之上或之中的催化剂，和变得净化。几个例如2-5个催化剂模块可以成行和成列彼此相邻布置，经常在烟气管道内在负载框架中连接(图2)。催化剂模块本身典型地具有边缘长度为几米的矩形横截面。

在烟气流动方向上，催化剂模块经常位于一个接一个布置的几个平面中。在一些应用中，催化剂模块可以在流动方向上延伸几米，甚至高达10-15米(图3)。对于一些应用如海洋或燃气轮机，对于催化剂模块会存在在机械应力方面相对苛刻的环境条件。例如，在海洋船舶上，会经历几倍于重力的力。另外，特别是对于燃气轮机所用的大横截面催化剂模块来说，必须考虑由地震引起的机械应力。

催化剂模块可以使用堆叠框架来构建，其中插入几个元件框架单元，其中元件框架单元含有包含一种或多种催化剂的整料。烟气在烟气流动方向上流过单个整料。整料也称作蜂窝体型催化剂。这些蜂窝体型催化剂通常由陶瓷材料制成，并且具有多个在气流方向上穿过整料的流动通道。在安装的、操作状态时，烟气流过整料中的流动通道，在这里它接触整料中或整料表面上涂层中的催化剂，变得净化。