專利名稱：Scr脫硝反應(yīng)器入口煙氣均流導(dǎo)流組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種火力發(fā)電煙氣脫硝技術(shù)領(lǐng)域的改進(jìn)技術(shù)，具體是一種SCR (Selective Catalytic Reduction,選擇性催化還原法)脫硝反應(yīng)器入口煙氣均流導(dǎo)流組件。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的火力電站煙氣脫硝技術(shù)有選擇性催化還原法、選擇性非催化還原法、電子線照射法等，其中選擇性催化還原法的脫硝效率高、操作穩(wěn)定、應(yīng)用廣泛。選擇性催化還原脫硝工藝控制需要解決兩個關(guān)鍵問題，一是煙氣和還原劑(通常采用氨氣)的高速均勻混合問題，二是含有還原劑的煙氣進(jìn)入SCR脫硝反應(yīng)器入口時的速度分布均勻控制問題(即負(fù)荷均勻控制問題)。本項(xiàng)專利申請技術(shù)是針對后者提出的解決方案，它尤其是適用于n型脫硝流程的負(fù)荷均勻控制。現(xiàn)有技術(shù)中脫硝裝置包括噴氨格柵、3組導(dǎo)流板、SCR脫硝反應(yīng)器和連接煙道，其中連接煙道截面為矩形、且沿?zé)煔饬鲃臃较蚬艿纼?nèi)側(cè)寬度恒定。鍋爐煙氣在第1組導(dǎo)流板的導(dǎo)流下上行至噴氨格柵，在此還原劑氨與煙氣混合，經(jīng)過第2和第3組導(dǎo)流板的導(dǎo)流，混合煙氣通過SCR脫硝反應(yīng)器。本質(zhì)上，脫硝反應(yīng)器就是固定床催化反應(yīng)器，在催化劑表面，煙氣中的氮氧化物(N0x，俗稱硝)在催化劑的作用下和氨發(fā)生還原發(fā)應(yīng)生成水和氮?dú)?。其中催化層的截面積達(dá)數(shù)十到數(shù)百平方米，含有還原劑的煙氣能否均勻地進(jìn)入脫硝反應(yīng)器入口直接影響煙氣脫硝效率和催化劑使用壽命局部速度過高將導(dǎo)致反應(yīng)時間縮短、脫硝效率下降、催化劑結(jié)構(gòu)損傷加大、氨逃逸率增大；局部速度過低則導(dǎo)致催化層有效利用率降低、易于積灰、降低總體脫硝率。對負(fù)荷均勻控制而言，導(dǎo)流板起著決定性作用。對此均勻性的評價指標(biāo)是煙氣進(jìn)入第一層催化劑時的速度分布方差。目前，n型脫硝工藝普遍采用的負(fù)荷均勻控制方法是采用導(dǎo)流板將彎道處沿?zé)煔饬鲃臃较騽澐殖扇舾蓚€區(qū)域，煙氣流經(jīng)彎道處時，從不同的區(qū)域分別通過。導(dǎo)流板通常采用半徑相同的圓弧形薄板。然而，導(dǎo)流板所處變徑彎道連接了兩根管道截面積相差很大的直管，計(jì)算流體力學(xué)仿真結(jié)果表明，采用形狀相同的、半徑相同、弧長相同的圓弧形導(dǎo)流板，對變徑程度很大的SCR脫硝反應(yīng)器不能達(dá)到很好的負(fù)荷均勻控制效果。 對現(xiàn)有的技術(shù)文獻(xiàn)檢索后發(fā)現(xiàn)，沈丹等在《電力環(huán)境保護(hù)》(2007年第23巻第1期，第42-45頁)發(fā)表文章"600麗電廠SCR煙氣脫硝反應(yīng)器內(nèi)不同導(dǎo)流板的流場數(shù)值模擬"，該文研究了不同形狀導(dǎo)流板形狀(平直、弧形)和導(dǎo)流板在彎道中的分布(均勻分布、非均勻分布)對SCR脫硝反應(yīng)器入口氣體速度分布的影響，得出了同半徑弧形帶平直拖尾導(dǎo)流板有利于改善速度分布的結(jié)論。對此，該論文沒有給出定量分析結(jié)果。此外，論文沒有涉及變半徑導(dǎo)流板、變弧長的設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中火電廠煙氣選擇性催化還原法脫硝裝置中SCR脫硝反應(yīng)器入口前端彎道(即圖1中第3組導(dǎo)流板所處彎道)截面積變化大的問題，提供一種SCR脫硝反應(yīng)器入口煙氣均流導(dǎo)流組件，使得本發(fā)明能夠較好的解決截面積變化很大彎道處煙 氣均流導(dǎo)流問題，優(yōu)化了 SCR脫硝反應(yīng)器入口速度分布，具有提高催化劑利用率和脫硝效 率的潛力。 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明由彎道、兩根作為彎道內(nèi)外管壁連接 弧的直管煙道和彎道內(nèi)側(cè)和外側(cè)管道圓弧連接的導(dǎo)流板構(gòu)成，導(dǎo)流板將彎道通道進(jìn)行等分 分割。 所述的彎道內(nèi)外管壁連接弧，是指所需連接的水平管煙道與豎直管煙道兩根直 管煙道的內(nèi)切圓圓弧，弧度為n/2。
所述的導(dǎo)流板，其縱截面半徑、弧度與導(dǎo)流板的總數(shù)構(gòu)成相互關(guān)系當(dāng)彎道中加入 n片導(dǎo)流板，即將彎道劃分為(n+l)個通道，那么第i片導(dǎo)流板的半徑a為
r丄=r。+hXi/(n+l)， 其中r。是彎道內(nèi)側(cè)管壁內(nèi)切圓的半徑；h為水平直管流通面的上下高度；n為導(dǎo) 流板片數(shù)，(n+l)為彎道通道個數(shù)。 所有導(dǎo)流板的弧度均為Ji/2 ;導(dǎo)流板縱截面圓弧對應(yīng)的圓心均位于豎直煙道上 沿，圓心位置需要確保導(dǎo)流板的下沿將豎直煙道左右均勻等分。 本發(fā)明所述的導(dǎo)流板與彎道所連接的直煙道中氣體流動方向相切，減少了氣體流 動的動能損失；導(dǎo)流板采用半徑不同、弧度為n/2圓弧型板，可以減小導(dǎo)流板背風(fēng)側(cè)形成 渦的區(qū)域，使組件后端盡可能形成均勻的速度分布，以便提高催化劑利用率和提高脫硝效率。


圖l本發(fā)明剖面示意圖。 圖2本實(shí)施例彎道內(nèi)外管壁連接弧和變半徑、變弧長圓弧導(dǎo)流板的確定方法示意 圖。 圖3本實(shí)施例實(shí)施示意圖。 圖4具體實(shí)施例效果對比_速度分布散點(diǎn)圖； 其中圖(a)改進(jìn)前，圖(b)改進(jìn)后。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前 提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下 述的實(shí)施例。 圖1所示的、第3組導(dǎo)流板所處彎道的正視圖見圖2。本實(shí)施例采用變半徑導(dǎo)流 板、變弧長的導(dǎo)流板將此彎道通道進(jìn)行等分分割。彎道內(nèi)外管壁連接弧就是所需連接的兩 根直管煙道(水平管煙道與豎直管煙道兩根直管煙道)的內(nèi)切圓圓弧，弧度為n/2。如圖 2中的a、 b所示。彎道中第3組導(dǎo)流板(如圖2中c所示)的半徑、弧長與導(dǎo)流板的總數(shù) 有關(guān)。具體地，假如要在彎道中加入n片導(dǎo)流板，即將彎道劃分為(n+l)個通道，那么第i 片導(dǎo)流板(圖2中最左端的導(dǎo)流板i = 1)的半徑a將由下式計(jì)算& = r。+hX i/(n+l)， 其中r。是彎道內(nèi)側(cè)管壁內(nèi)切圓(如圖2中a所示)的半徑；h為水平直管流通面的上下高度；n為第3組導(dǎo)流板的片數(shù)，(n+1)為彎道內(nèi)的通道個數(shù)。 各片導(dǎo)流板在圓弧半徑確定后需進(jìn)一步確定圓心位置各片導(dǎo)流板的圓心均位于 圖2中水平線段d上，d線等同于彎道下沿與豎直煙道上沿之間的焊縫。線段d被n均分 后形成n個平分點(diǎn)(如圖2中的e所示)。以這些平分點(diǎn)為起點(diǎn)，向左移ri的長度，就獲得 了第i片導(dǎo)流板的弧線圓心。以此為圓心、ri為半徑，逆時針作弧度為Ji/2的圓弧，就得到 第i片導(dǎo)流板縱截面弧。
實(shí)施結(jié)果 如圖3所示，本實(shí)施例SCR脫硝反應(yīng)器上方彎道連接了流通截面為 9000mmX 2400mm的水平煙道和流通截面為9000mmX 7680mm的豎直煙道，彎道進(jìn)出口截面 積相差很大。在此彎道中均勻分布若干變半徑、變弧長圓弧導(dǎo)流板，導(dǎo)流板的邊緣分別與 氣體流入、流出方向相切。前文中描述了該彎道內(nèi)外管壁連接弧半徑和變半徑、變弧長圓 弧導(dǎo)流板半徑的具體確定方法。根據(jù)實(shí)際工況，彎道前端水平直管流通面的上下高度h為 2400mm ;水平與豎直煙道確定的彎道內(nèi)壁圓弧(圖2中的a)半徑為700mm，即r。為700mm ; 安裝7片導(dǎo)流板，則n為7。根據(jù)公式ri = r。+hXi/(n+l)得到變半徑、變弧長圓弧導(dǎo)流 板的半徑大小依次為1000mm、1300mm、1600mm、1900mm、2200mm、2500mm和2800mm。鑒于n =7，故對圖2中水平線d作7個平分點(diǎn)(圖2中的e)，以這些平分點(diǎn)為起點(diǎn)，分別向左移 1000mm、1300mm、1600mm、1900mm、2200mm、2500mm和2800mm，得到7片導(dǎo)流板圓弧的圓心，以 此為圓心和相應(yīng)的半徑，逆時針作弧度為Ji/2的圓弧，得到對應(yīng)的第i片導(dǎo)流板的縱截面 弧。 在上述實(shí)施例子煙道中，采用等半徑、等弧長圓弧導(dǎo)流板，脫硝反應(yīng)器入口截面混 合氣速度分布相對標(biāo)準(zhǔn)差約為23X，相應(yīng)的速度分布散點(diǎn)圖見圖4(a);采用本發(fā)明變半 徑、變弧長圓弧導(dǎo)流板，脫硝反應(yīng)器入口截面混合氣速度分布相對標(biāo)準(zhǔn)差約為9% ，相應(yīng)的 速度分布散點(diǎn)圖見圖4(b)。圖4中橫坐標(biāo)為SCR脫硝反應(yīng)器入口平面、距離煙道左壁的距 離，縱坐標(biāo)為煙氣速度。顯然，改進(jìn)設(shè)計(jì)下煙氣在催化劑中的分布更為均勻。這也意味著，多 孔催化劑與混合氣的接觸時間更加均勻了，從而避免了不均勻速度分布導(dǎo)致的總體脫硝效 率下降圖4(a)催化劑層左側(cè)區(qū)域速度較高、右側(cè)區(qū)域煙氣速度較低，因此，右側(cè)區(qū)域煙氣 在催化劑中的停留時間(即反應(yīng)時間)較左側(cè)區(qū)域?yàn)殚L、脫硝更充分，但它是以左側(cè)區(qū)域欠 脫硝為代價的，導(dǎo)致總體脫硝效率下降。這也是SCR脫硝反應(yīng)器設(shè)計(jì)規(guī)范要求進(jìn)入催化層 的煙氣速度分布方差必須低于15%的原因。本實(shí)施例的效果明顯，方差從23% (不合格) 降到了9% (合格)。
權(quán)利要求
一種SCR脫硝反應(yīng)器入口煙氣均流導(dǎo)流組件，其特征在于，由彎道、兩根作為彎道內(nèi)外管壁連接弧的直管煙道和彎道內(nèi)側(cè)和外側(cè)管道圓弧連接的導(dǎo)流板構(gòu)成，導(dǎo)流板將彎道通道進(jìn)行等分分割。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的SCR脫硝反應(yīng)器入口煙氣均流導(dǎo)流組件，其特征是，所述的彎道內(nèi)外管壁連接弧，是指所需連接的水平管煙道與豎直管煙道兩根直管煙道的內(nèi)切圓圓弧，弧度為n/2。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的SCR脫硝反應(yīng)器入口煙氣均流導(dǎo)流組件，其特征是，所述的導(dǎo)流板，導(dǎo)流板的半徑、弧長與導(dǎo)流板的總數(shù)構(gòu)成相互關(guān)系當(dāng)彎道中加入n片導(dǎo)流板，即將彎道劃分為(n+l)個通道，那么第i片導(dǎo)流板的半徑ri為A = r。+hX i/(n+l)，其中r。是彎道內(nèi)側(cè)管壁內(nèi)切圓的半徑；h為水平直管流通面的上下高度；n為導(dǎo)流板片數(shù)，(n+l)為彎道通道個數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的SCR脫硝反應(yīng)器入口煙氣均流導(dǎo)流組件，其特征是，所有導(dǎo)流板的圓心均位于豎直煙道上沿。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的SCR脫硝反應(yīng)器入口煙氣均流導(dǎo)流組件，其特征是，所述的導(dǎo)流板的圓心均位于豎直煙道上沿的水平線段上，將水平線段n均分后形成n個平分點(diǎn)并以這些平分點(diǎn)為起點(diǎn)，向左移A的長度，就獲得了第i片導(dǎo)流板的弧線圓心。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的SCR脫硝反應(yīng)器入口煙氣均流導(dǎo)流組件，其特征是，當(dāng)彎道前端水平直管流通面的上下高度h為2400mm ;水平與豎直煙道確定的彎道內(nèi)壁圓弧半徑為700mm，即r。為700mm ;安裝7片導(dǎo)流板，則n為7，得到變半徑、變弧長圓弧導(dǎo)流板半徑大小依次為1000mm、 1300mm、 1600mm、 1900mm、2200mm、2500mm和2800mm，對應(yīng)水平線d上的7個平分點(diǎn)，以這些平分點(diǎn)為起點(diǎn)，分別向左移1000mm、1300mm、1600mm、1900mm、2200mm、2500mm和2800mm，得到7片導(dǎo)流板圓弧的圓心，以此為圓心和相應(yīng)的半徑，逆時針作弧度為n /2的圓弧，得到對應(yīng)的第i片導(dǎo)流板縱截面弧。
全文摘要
一種火力發(fā)電站煙氣脫硝技術(shù)領(lǐng)域的SCR脫硝反應(yīng)器入口煙氣均流導(dǎo)流組件，由彎道、兩根作為彎道內(nèi)外管壁連接弧的直管煙道和彎道內(nèi)側(cè)和外側(cè)管道圓弧連接的導(dǎo)流板構(gòu)成，若干層導(dǎo)流板以相互平行的方式依次由內(nèi)而外設(shè)置于煙氣脫硝管道內(nèi)部的彎道處。本發(fā)明通過采用不同半徑的圓弧型導(dǎo)流板，能夠解決截面積變化很大的彎道處煙氣均流導(dǎo)流問題，優(yōu)化了選擇性催化還原脫硝反應(yīng)器入口速度分布，提高催化劑利用率和脫硝效率。
文檔編號B01D53/56GK101766950SQ20081020506
公開日2010年7月7日 申請日期2008年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者宋善奎, 張碩, 李 雨, 王景成, 袁景淇, 金強(qiáng) 申請人:上海電氣石川島電站環(huán)保工程有限公司;上海交通大學(xué)