專利名稱：新式桁架-煙道式脫硝反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種脫硝反應(yīng)器，特別涉及一種桁架-煙道式脫硝反應(yīng)器，適用于燃煤電站SCR脫硝技術(shù)的反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
“十二五”期間是國內(nèi)燃煤電站脫硝工程建設(shè)的高峰期。目前SCR (選擇性催化還原)法是國際上應(yīng)用最多、技術(shù)最成熟的一種煙氣脫硝技術(shù)。在此技術(shù)中，反應(yīng)器是SCR裝置的核心部件，是提供煙氣中NOX與NH3在催化劑表面上生成N2和H20的場所，其主要功能是承載催化劑，為脫硝反應(yīng)提供空間，同時保證煙氣流動的順暢與氣流分布的均勻，為脫硝反應(yīng)的順利進(jìn)行創(chuàng)造條件。
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在工業(yè)廢氣治理工程中催化反應(yīng)器主要有固定床和流化床兩種，目前廣泛應(yīng)用的是固定床反應(yīng)器，脫硝反應(yīng)器即為固定床反應(yīng)器的一種。催化劑反應(yīng)器布置形式有水平和垂直氣流兩種形式，由于煙氣中含塵量很高，國內(nèi)外SCR反應(yīng)器一般采用垂直氣流方式。在垂直氣流方式的脫硝反應(yīng)器設(shè)計中，根據(jù)支座形式目前一般分為自立式和懸掛式兩種。如若按反應(yīng)器受力模型劃分，則主要有以下三種第一種是結(jié)構(gòu)框架式，即將反應(yīng)器入口煙道(4)和反應(yīng)器出口煙道(5)與反應(yīng)器本體(出入口煙道中間部分)脫開設(shè)計，反應(yīng)器本體按獨立結(jié)構(gòu)框架進(jìn)行建模，反應(yīng)器本體模型考慮出入口煙道荷載、催化劑及積灰荷載、煙氣壓力荷載、風(fēng)荷載、地震荷載等各種載荷后進(jìn)行應(yīng)力分析和計算，從而設(shè)計出反應(yīng)器本體主要梁、柱構(gòu)件。在此模型中，反應(yīng)器壁板及次要加固肋不做構(gòu)件輸入。反應(yīng)器出入口煙道則主要依據(jù)《火力發(fā)電廠煙風(fēng)煤粉管道設(shè)計技術(shù)規(guī)程》、《火力發(fā)電廠煙風(fēng)煤粉管道設(shè)計技術(shù)規(guī)程配套設(shè)計計算方法》按煙道形式進(jìn)行設(shè)計。這種受力模型因壁板不參與計算，出入口煙道與反應(yīng)器本體脫開設(shè)計，受力模型簡化太多，其框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件計算結(jié)果偏大。第二種受力模型是桁架-煙道結(jié)合式，此種受力模型主要是在入口煙道以下、整流裝置以上設(shè)置幾道桁架，桁架下設(shè)置吊桿與整流裝置支撐梁和催化劑支撐梁連接，反應(yīng)器將本身承重最大的催化劑支撐梁通過吊桿將荷載傳遞給桁架承擔(dān)，反應(yīng)器出入口煙道及桁架以下的反應(yīng)器本體主要按煙道進(jìn)行設(shè)計，反應(yīng)器出入口煙道及反應(yīng)器本體荷載均由桁架承擔(dān)，此種模型反應(yīng)器壁板按煙道設(shè)計形式參與一定的承載。這種受力模型反應(yīng)器本體構(gòu)件顯輕盈，但因桁架最終承擔(dān)所有反應(yīng)器荷載，致使桁架高度較高，且桁架是增設(shè)在入口煙道和反應(yīng)器主體之間，從而使反應(yīng)器整體高度過高，造成反應(yīng)器整體用鋼量仍顯偏高。第三種受力模型是整體煙道應(yīng)力分析型，此種受力模型是利用CAE技術(shù)對反應(yīng)器進(jìn)行實體建模，反應(yīng)器本體、出入口煙道、支撐梁等盡可能多的構(gòu)件進(jìn)入模型進(jìn)行應(yīng)力分析。這種形式因建模比較復(fù)雜，在實際工程中應(yīng)用較少。此外，為了加固壁板，當(dāng)在壁板內(nèi)側(cè)布置梁、柱加固肋等構(gòu)件時，容易出現(xiàn)積灰和流場不均的情況。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明在第二種受力模型基礎(chǔ)上提供一種新式桁架-煙道式脫硝反應(yīng)器，將桁架設(shè)置于入口煙道內(nèi)，并取消入口煙道處的內(nèi)撐桿設(shè)計，從而實現(xiàn)降低反應(yīng)器整體用鋼量并能有效降低反應(yīng)器層高，且不易積灰和流場較好的效果。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案以如下方式實現(xiàn)一種新式桁架-煙道式脫硝反應(yīng)器，包括反應(yīng)器主體、支撐梁桁架、吊桿等，其中反應(yīng)器主體連接一反應(yīng)器入口煙道和一反應(yīng)器出口煙道，桁架設(shè)置在反應(yīng)器入口煙道內(nèi)；支撐梁設(shè)置在反應(yīng)器主體內(nèi)；吊桿為扁鋼或圓鋼吊桿，設(shè)置在支撐梁之間，并與桁架連接，將大部分催化劑及積灰荷載從支撐梁上傳遞到桁架上；反應(yīng)器主體外側(cè)的殼體主要承載反應(yīng)器內(nèi)的煙氣壓力荷載。反應(yīng)器的主體內(nèi)設(shè)置有催化劑層和整流裝置層，為有效降低反應(yīng)器層高，支撐梁采用型鋼井字梁體系，貫穿整個催化劑層及整流裝置層。通過井字梁體系有效減少支撐梁計算長度從而降低支撐梁型鋼高度進(jìn)而縮減反應(yīng)器層高。型鋼井字梁下翼緣受力較小，型·鋼下翼緣可考慮寬度和厚度的縮減，采用焊接型鋼。在現(xiàn)有技術(shù)中，出口煙道主要受煙氣壓力作用，內(nèi)撐桿設(shè)置在出入口煙道內(nèi)的膨脹節(jié)附近；而本發(fā)明的桁架位于入口煙道內(nèi)，所述桁架包括桁架上弦桿、桁架腹桿、桁架下弦桿，所述桁架腹桿與桁架上弦桿、桁架下弦桿交錯連接。桁架腹桿即可實現(xiàn)內(nèi)撐桿的作用，故而在入口煙道內(nèi)不再設(shè)置內(nèi)撐桿。桁架下弦桿和支撐梁組合設(shè)置，桁架上弦桿與入口煙道殼體的加固肋組合設(shè)置。這種布置方式既能使桁架起到入口煙道內(nèi)撐桿和壁板加固肋的積極作用，又不占用反應(yīng)器本體空間。桁架數(shù)目可以根據(jù)工程實際情況進(jìn)行調(diào)整，所述加固肋緊貼反應(yīng)器殼體外側(cè)。本發(fā)明的反應(yīng)器荷載中的絕大多數(shù)都集中在桁架上，故反應(yīng)器及進(jìn)出口煙道殼體壁板只需考慮煙氣壓力荷載和其他的常規(guī)荷載即可，其厚度可僅按6mm設(shè)置。本發(fā)明還包括反應(yīng)器支座，設(shè)置在反應(yīng)器殼體外側(cè)、桁架下方的位置，既可左右布置，亦可前后布置。除此之外，為保證反應(yīng)器的工作溫度盡量維持在恒定溫度，會增設(shè)有反應(yīng)器的保溫層，本發(fā)明保溫層的保溫材料采用外置式(即保溫材料在反應(yīng)器殼體壁板外側(cè))以使反應(yīng)器內(nèi)構(gòu)件在高溫情況下盡量受力一致。


圖I新式桁架一煙道式脫硝反應(yīng)器斷面示意圖；圖2新式桁架一煙道式脫硝反應(yīng)器整流裝置層平面示意圖；圖3新式桁架一煙道式脫硝反應(yīng)器上弦桿平面示意圖。其中I一反應(yīng)器；2—反應(yīng)器殼體；3—支撐梁；4一反應(yīng)器入口煙道；5—反應(yīng)器出口煙道；6—反應(yīng)器支座；7—膨脹節(jié)；8—祐1架；9一整流裝置層；10—催化劑層；11 一吊桿；12—縱向桁架；13—橫向桁架；14一桁架上弦桿；15—桁架下弦桿；16—桁架腹桿
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。先分析反應(yīng)器(I)受力情況，一般反應(yīng)器內(nèi)部受到的煙氣壓力為5. 8KPa，設(shè)計溫度為40(T45(rc，反應(yīng)器本體還需考慮催化劑層(通常為三層，個別反應(yīng)器為兩層或四層)和整流裝置層的荷載。整流裝置層(9)和催化劑層(10)的荷載位于支撐梁上。該發(fā)明設(shè)計方式先進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置，反應(yīng)器殼體(2)、反應(yīng)器入口煙道
(4)、反應(yīng)器出口煙道(5)結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置及計算依據(jù)主要為《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》、《火力發(fā)電廠煙風(fēng)煤粉管道設(shè)計技術(shù)規(guī)程》、《火力發(fā)電廠煙風(fēng)煤粉管道設(shè)計技術(shù)規(guī)程配套設(shè)計計算方法》等規(guī)范規(guī)程。反應(yīng)器殼體(2)主要受力為煙氣壓力、支撐梁(3)傳來的荷載、出口煙道
(5)荷載等系列荷載，其中煙氣壓力和支撐梁傳來的荷載是導(dǎo)致反應(yīng)器殼體發(fā)生變形的主要原因，本發(fā)明將桁架設(shè)置在入口煙道內(nèi)，并與支撐梁通過吊桿連接，在起到原入口煙道內(nèi)內(nèi)撐桿作用的同時，也承載了反應(yīng)器本體內(nèi)由支撐梁傳來的荷載，使反應(yīng)器殼體上主要承載煙氣壓力荷載。這種結(jié)構(gòu)取消了原入口煙道內(nèi)撐桿的設(shè)計，同時桁架位置的改變也消除·了隨桁架高度而定的反應(yīng)器殼體的用鋼量。支撐梁(3)受力模型可按兩邊簡支的連續(xù)梁考慮。吊桿(11)按受拉構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計計算。桁架(8)可按簡支桁架進(jìn)行設(shè)計，由縱向桁架(12)和橫向桁架(13)垂直交叉組合而成，并將吊桿荷載、反應(yīng)器殼體荷載、出入口煙道荷載加設(shè)到祐1架相應(yīng)節(jié)點上。位于反應(yīng)器入口煙道(4)內(nèi)的桁架結(jié)構(gòu)包括桁架上弦桿(14)、桁架下弦桿(15)和桁架腹桿(16)，桁架腹桿(16)即可實現(xiàn)內(nèi)撐桿的作用，故而在反應(yīng)器入口煙道(4)內(nèi)不再設(shè)置內(nèi)撐桿。桁架下弦桿(15)和支撐梁(3)組合設(shè)置，桁架上弦桿(14)與入口煙道殼體的加固肋組合設(shè)置。反應(yīng)器亦可整體建模進(jìn)行應(yīng)力分析計算。在反應(yīng)器殼體(2)構(gòu)件布置中，催化劑層的支撐梁(3)與反應(yīng)器殼體壁板交接處應(yīng)設(shè)置水平和豎向型鋼加固肋，支撐梁(3)和反應(yīng)器殼體鉸接處理。反應(yīng)器殼體壁板按6mm進(jìn)行設(shè)置，且反應(yīng)器殼體型鋼加固肋設(shè)置在壁板外側(cè)，保溫材料亦設(shè)置在殼體板外側(cè)并覆蓋所有加固肋。這樣可以避免反應(yīng)器積灰和流場不均的情況。在出口煙道(5)與反應(yīng)器殼體(2)交接處可用角鋼進(jìn)行壁板加強(qiáng)處理。出口煙道(5)僅在膨脹節(jié)(7)附近設(shè)置內(nèi)撐桿即可。反應(yīng)器支座(6 )設(shè)置在桁架下方(圖2 )，支座(6 )既可左右布置，亦可前后布置?，F(xiàn)以一臺600麗機(jī)組的脫硝反應(yīng)器為例，來對該發(fā)明與常規(guī)技術(shù)進(jìn)行對比分析。該反應(yīng)器本體軸線長寬尺寸為15. 9mX10. lm，該反應(yīng)器催化劑為兩運(yùn)一備設(shè)置，反應(yīng)器本體為三層結(jié)構(gòu)，入口煙道高度為3. 2m。若按傳統(tǒng)背景技術(shù)二設(shè)計(桁架一煙道結(jié)合式)，則反應(yīng)器本體共有三層，反應(yīng)器底層層高2. 8m，頂層層高4. 8m (其中桁架高度2m)，中間層層高2. 8m,合計本體層高為10. 4m,采用背景技術(shù)二中的模型,反應(yīng)器本體壁板δ=6πιπι,單臺反應(yīng)器本體用鋼達(dá)到180噸左右(其中反應(yīng)器殼體壁板約為26噸，殼體加固肋約為64噸，支撐梁約為25噸，桁架約為65噸，支座約為3噸)，入口煙道內(nèi)內(nèi)撐桿約為3噸。而采用本發(fā)明技術(shù)，桁架移至入口煙道內(nèi)，反應(yīng)器本體層高將會有所變化，其頂層層高將由背景技術(shù)的4. Sm縮減到2. 5m (其它兩層層高不變，反應(yīng)器本體層高為8. lm，縮減2.3m)。因反應(yīng)器本體內(nèi)煙壓及催化劑和積灰等荷載不變，故反應(yīng)器殼體壁板采用S=6mm壁板不變，殼體加固肋規(guī)格型號不變，催化劑支撐梁規(guī)格型號不變。但因反應(yīng)器本體層高縮減了 2. 3m，反應(yīng)器殼體壁板及殼體加固肋將有明顯減少，反應(yīng)器殼體壁板將減為20噸左右，殼體加固肋將減為50噸左右。因催化劑支撐梁受力方式及荷載沒有變化，其支撐梁用鋼量仍約為25噸。反應(yīng)器本體部分用鋼量減少約20噸。原入口煙道主要有入口煙道本身荷載及煙氣壓力荷載作用，原入口煙道內(nèi)撐桿(直徑為IOOmm的鋼管)主要起加強(qiáng)入口煙道殼體剛度作用，其受力方式主要為受拉。采用該發(fā)明后，將桁架移至入口煙道內(nèi)，為維持改進(jìn)前的受力強(qiáng)度和受力方式，在支撐反應(yīng)器本體的同時，承受反應(yīng)器本體內(nèi)的荷載，桁架高度由原來的2m調(diào)整為3. 2m。桁架兼顧了原內(nèi)撐桿作用并主要起支撐反應(yīng)器本體和本體內(nèi)催化劑等荷載的作用。桁架構(gòu)件因桁架高度變高將有稍微增大，其用鋼量約達(dá)75噸左右，但桁架上弦桿(14)、桁架下弦桿(15)及四周的桁架腹桿(16)替代了部分入口煙道加固肋，其替代部分用鋼量約為5噸左右。故采用該發(fā)明桁架部分用鋼量可比數(shù)據(jù)應(yīng)為68噸(75-5-2=68)。反應(yīng)器桁架用鋼量可比增加約3噸。但由于桁架移至入口煙道，反應(yīng)器高度變矮，由工藝省煤器接出的脫硝入口煙道(長X寬為15. 9mX 3m)也將隨之縮短2. 3m，故其用鋼量將節(jié)省10噸左右。
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通過以上分析，采用該發(fā)明，其用鋼量將可比減少27噸左右，相較背景技術(shù)用鋼量可節(jié)約15%左右的鋼材。該發(fā)明技術(shù)中反應(yīng)器殼體加固肋可置于殼體壁板外側(cè)，反應(yīng)器本體殼體內(nèi)壁光滑，使煙氣流暢且不易積灰。反應(yīng)器因高度降低及用鋼量減少，使反應(yīng)器容積及荷載均有明顯減少，反應(yīng)器工藝布置更顯方便。
權(quán)利要求
1.一種桁架-煙道式脫硝反應(yīng)器，包括反應(yīng)器主體、支撐梁、桁架、吊桿，其特征在于，所述反應(yīng)器主體分別連接一反應(yīng)器入口煙道和一反應(yīng)器出口煙道，所述桁架設(shè)置在反應(yīng)器入口煙道內(nèi)；所述支撐梁設(shè)置在反應(yīng)器主體內(nèi)；所述吊桿設(shè)置在支撐梁之間，并與桁架連接。
2.如權(quán)利要求I所述的桁架-煙道式脫硝反應(yīng)器，其特征在于，所述桁架包括桁架上弦桿、桁架腹桿、桁架下弦桿，所述桁架腹桿與桁架上弦桿、桁架下弦桿交錯連接；所述桁架下弦桿和支撐梁組合設(shè)置，所述桁架上弦桿與反應(yīng)器入口煙道殼體的加固肋組合設(shè)置。
3.如權(quán)利要求I所述的桁架-煙道式脫硝反應(yīng)器，其特征在于，所述吊桿為扁鋼或圓鋼吊桿。
4.如權(quán)利要求I所述的桁架-煙道式脫硝反應(yīng)器，其特征在于，所述支撐梁采用型鋼井字梁體系。
5.如權(quán)利要求4所述的桁架-煙道式脫硝反應(yīng)器，其特征在于，所述型鋼為焊接型鋼。
6.如權(quán)利要求I所述的桁架-煙道式脫硝反應(yīng)器，其特征在于，所述反應(yīng)器的殼體厚度為 6mm。
7.如權(quán)利要求I所述的桁架-煙道式脫硝反應(yīng)器，其特征在于，還包括加固肋，緊貼反應(yīng)器殼體外側(cè)。
8.如權(quán)利要求I所述的桁架-煙道式脫硝反應(yīng)器，其特征在于，還包括反應(yīng)器支座，設(shè)置在反應(yīng)器殼體外側(cè)、祐1架下方。
9.如權(quán)利要求I所述的桁架-煙道式脫硝反應(yīng)器，其特征在于，還包括反應(yīng)器保溫材料，所述保溫材料采用外置式。
全文摘要
本發(fā)明為一種新式桁架-煙道式脫硝反應(yīng)器，包括反應(yīng)器殼體、整流裝置及催化劑支撐梁、反應(yīng)器入口煙道、反應(yīng)器出口煙道、桁架、拉桿、反應(yīng)器支座。桁架結(jié)構(gòu)設(shè)置在入口煙道內(nèi)，吊桿連接催化劑支撐梁將催化劑相關(guān)荷載傳遞到桁架上，反應(yīng)器入口煙道、反應(yīng)器殼體及反應(yīng)器出口煙道荷載亦傳遞到桁架承擔(dān)，入口煙道斷面為矩形或梯形，反應(yīng)器所有荷載最終通過桁架傳遞到反應(yīng)器支座上。同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的SCR反應(yīng)器整體用鋼量較經(jīng)濟(jì)；反應(yīng)器整體高度較底，方便反應(yīng)器布置；煙氣流場較好、不易積灰；SCR反應(yīng)器支座荷載較小，能有效降低相應(yīng)反應(yīng)器鋼支架及相應(yīng)基礎(chǔ)工程量。
文檔編號B01D53/90GK102784560SQ20121028958
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月14日
發(fā)明者曹東, 申鎮(zhèn), 肖志均 申請人:中國大唐集團(tuán)環(huán)境技術(shù)有限公司