專利名稱：煙道式脫硝反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種脫硝反應(yīng)器，特別涉及一種煙道式脫硝反應(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)：
對(duì)于燃煤電站SCR (選擇性催化還原)脫硝工程建設(shè)來說，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H2O的場(chǎng)所，其主要功能是承載催化劑，為脫硝反應(yīng)提供空間，同時(shí)保證煙氣流動(dòng)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。在エ業(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)器的ー種。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(jì)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)器受カ模型劃分，則主要有以下三種第一種是結(jié)構(gòu)框架式，即將反應(yīng)器入口煙道和反應(yīng)器出口煙道與反應(yīng)器本體(出入口煙道中間部分)脫開設(shè)計(jì)，反應(yīng)器本體按獨(dú)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、煙氣壓カ荷載、風(fēng)荷載、地震荷載等各種載荷后進(jìn)行應(yīng)カ分析和計(jì)算，從而設(shè)計(jì)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，其上的承重也不考慮。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(jì)技術(shù)規(guī)程》、《火力發(fā)電廠煙風(fēng)煤粉管道設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程配套設(shè)計(jì)計(jì)算方法》按煙道形式進(jìn)行設(shè)計(jì)。這種受力模型因壁板不參與計(jì)算，出入口煙道與反應(yīng)器本體脫開設(shè)計(jì)，受カ模型簡(jiǎn)化太多，其框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件計(jì)算結(jié)果偏大。第二種受カ模型是桁架-煙道結(jié)合式，此種受力模型主要是在入口煙道以下、反應(yīng)器本體內(nèi)的整流裝置以上設(shè)置幾道桁架，桁架下設(shè)置拉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拉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(jì)，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(jì)形式參與一定的承載。這種受力模型反應(yīng)器本體構(gòu)件較為輕盈，但現(xiàn)有技術(shù)對(duì)該受カ模型的反應(yīng)器壁板的承載僅限于煙氣壓力，而將模型的幾乎全部荷載都由增設(shè)的桁架來承載，從而使反應(yīng)器整體用鋼量相較第一種受カ模型并沒有明顯的減少(桁架用鋼量較大)。第三種受カ模型是整體煙道應(yīng)力分析型，此種受力模型是利用CAE技術(shù)對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行實(shí)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)力分祈。這種模型相對(duì)前兩種模型更加接近實(shí)際，但其布置仍局限于壁板6_的前提而進(jìn)行構(gòu)件布置(在目前的脫硝反應(yīng)器設(shè)計(jì)當(dāng)中，反應(yīng)器壁板同大多數(shù)煙道設(shè)計(jì)壁板一祥，基本都是按6_設(shè)計(jì)，模型中的框架梁、柱或橫向、豎向加固肋均是基于6_壁板來進(jìn)行布置從而使反應(yīng)器殼體達(dá)到一定的剛度。)，其構(gòu)件布置和整體用鋼量仍不夠理想，且因建模比較復(fù)雜，在實(shí)際工程中應(yīng)用較少。此外，在以上三種受カ模型中，反應(yīng)器保溫材料大都采用外置式(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カー致，當(dāng)梁、柱加固肋等構(gòu)件布置在壁板內(nèi)側(cè)時(shí)，則容易出現(xiàn)積灰和流場(chǎng)不均的情況
實(shí)用新型內(nèi)容
為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本實(shí)用新型在第二種模型基礎(chǔ)上，重新考慮反應(yīng)器壁板的承重問題，將現(xiàn)有技術(shù)中由桁架上的荷載轉(zhuǎn)移到反應(yīng)器壁板上，從而提供ー種能充分降低反應(yīng)器整體用鋼量且不易積灰、流場(chǎng)較好的脫硝反應(yīng)器。具體來講，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種煙道式脫硝反應(yīng)器，包括反應(yīng)器殼體，所述反應(yīng)器內(nèi)無桁架結(jié)構(gòu)；所述反應(yīng)器 殼體包括反應(yīng)器壁板、型鋼加固肋、角鋼加固肋；所述型鋼加固肋位于反應(yīng)器壁板外側(cè)；所述角鋼加固肋位于型鋼加固肋之間。所述型鋼加固肋包括水平型鋼加固肋和豎向型鋼加固肋，均為焊接型鋼。所述反應(yīng)器內(nèi)從上到下設(shè)置有整流裝置層和催化劑層，所述型鋼加固肋布置在整流裝置層和催化劑層的支撐梁附近。所述位于整流裝置層四周的水平型鋼加固肋為箱型梁構(gòu)件。所述支撐梁為井字梁體系，支撐整流裝置層和催化劑層，以有效降低反應(yīng)器層高。所述支撐梁鉸接于反應(yīng)器壁板。所述角鋼加固肋包括水平角鋼加固肋和豎向角鋼加固肋；所述水平角鋼加固肋和豎向型鋼加固肋焊接在一起，所述豎向角鋼加固肋和水平型鋼加固肋焊接。所述反應(yīng)器壁板的厚度為5 =IOmm 18mm之間。經(jīng)多次模擬計(jì)算，發(fā)現(xiàn)在此范圍內(nèi)的壁板厚度即能滿足受カ要求，又能充分降低反應(yīng)器殼體加固肋用鋼量，使反應(yīng)器整體用鋼量最為經(jīng)濟(jì)。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)還包括一反應(yīng)器入口煙道和一反應(yīng)器出口煙道，通常在入/出ロ煙道的膨脹節(jié)處都設(shè)有內(nèi)撐桿，但本實(shí)用新型通過對(duì)出入口煙道壁板加厚后其常規(guī)技術(shù)的內(nèi)撐桿可適當(dāng)減少或不設(shè)。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)還包括一反應(yīng)器支座，所述反應(yīng)器支座位于整流裝置層支撐梁相對(duì)應(yīng)處，反應(yīng)器殼體外側(cè)。所述反應(yīng)器支座設(shè)有12個(gè)，對(duì)稱布置。根據(jù)實(shí)際情況可以適當(dāng)調(diào)整反應(yīng)器支座的個(gè)數(shù)。所述反應(yīng)器支座與整流裝置層的水平型鋼加固肋固接。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)還包括保溫層，其保溫材料覆蓋在反應(yīng)器壁板和全體加固肋之上。本實(shí)用新型取消了反應(yīng)器內(nèi)桁架的設(shè)置，將原先由桁架承載的反應(yīng)器整體荷載并入反應(yīng)器壁板的承載參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)；通過增加反應(yīng)器壁板的厚度，在整流裝置層和催化劑層支撐梁附近設(shè)置水平型鋼加固肋和豎向型鋼加固肋，以及在型鋼加固肋之間設(shè)置水平角鋼加固肋和豎向角鋼加固肋的方式保證反應(yīng)器滿足原有的承載要求，降低反應(yīng)器層高，并保證反應(yīng)器殼體不變形。[0025]梁、柱的加固肋設(shè)置在反應(yīng)器殼體的外側(cè)，并被保溫材料覆蓋，從而避免反應(yīng)器內(nèi)因加固肋而引起的積灰和流場(chǎng)不順暢的問題。

圖I是煙道式脫硝反應(yīng)器整體主視圖；圖2是煙道式脫硝反應(yīng)器整流裝置層結(jié)構(gòu)布置示意圖；圖3是煙道式脫硝反應(yīng)器殼體斷面示意圖。其中I-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-整流裝置；9-整流裝置層箱型梁加固肋；10-催化劑層水平型鋼加固肋；11-豎向型鋼加固肋；12-水平向角鋼加固肋；13-豎向角鋼加固肋；14-殼體壁板；15-保溫材料。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)ー步的說明。首先分析反應(yīng)器受カ情況反應(yīng)器內(nèi)部受到的煙氣壓力大致為5. 8KPa，設(shè)計(jì)溫度一般為40(T450° C，反應(yīng)器受到催化劑荷載、積灰荷載、整流裝置荷載、風(fēng)荷載、溫度荷載、煙氣壓力等荷載。然后對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置，結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置及計(jì)算依據(jù)主要為《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《火力發(fā)電廠煙風(fēng)煤粉管道設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》、《火力發(fā)電廠煙風(fēng)煤粉管道設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程配套設(shè)計(jì)計(jì)算方法》等現(xiàn)行規(guī)范規(guī)程，建模后整體進(jìn)行應(yīng)力分析計(jì)算和設(shè)計(jì)。反應(yīng)器本體需考慮三層催化劑的荷載(個(gè)別反應(yīng)器為兩層或四層)，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，而如何増加殼體剛度則是抵抗殼體發(fā)生變形的關(guān)鍵。本實(shí)用新型從三個(gè)方向增強(qiáng)殼體剛度其一為增加反應(yīng)器壁板14的厚度，其ニ是在催化劑層支撐梁附近設(shè)置水平型鋼加固肋10和豎向型鋼加固肋11，其三是在型鋼加固肋之間設(shè)置水平角鋼加固肋12和豎向角鋼加固肋13。如圖I所示，本實(shí)用新型的反應(yīng)器I包括反應(yīng)器殼體2、反應(yīng)器入口煙道4、反應(yīng)器出ロ煙道5、反應(yīng)器支座6、整流裝置層8、催化劑層、型鋼加固肋和角鋼加固肋。反應(yīng)器殼體2包括反應(yīng)器壁板14、整流裝置層型鋼加固肋9、催化劑層水平型鋼加固肋10、催化劑層豎向型鋼加固肋11、水平向角鋼加固肋12、豎向角鋼加固肋13。型鋼加固肋布置在整流裝置層和催化劑層的支撐梁附近，角鋼加固肋布置在型鋼加固肋之間。角鋼加固肋主要保證反應(yīng)器壁板14的局部穩(wěn)定；催化劑層水平型鋼加固肋10、豎向型鋼加固肋11和反應(yīng)器壁板14整體受カ并傳遞荷載到整流裝置層的型鋼加固肋9上。為使整流裝置層四周殼體加固肋9有足夠的剛度和抗扭性能，需適當(dāng)加大整流裝置8的支撐梁3的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，并將整流裝置層四周的殼體水平向加固肋9設(shè)置為箱型梁構(gòu)件，將催化劑層加固肋設(shè)置為井字梁體系。井字梁體系能有效減少支撐梁計(jì)算長度從而降低支撐梁型鋼高度進(jìn)而縮減反應(yīng)器層聞。保溫材料15設(shè)置在反應(yīng)器壁板14外側(cè)并覆蓋所有加固肋。[0042]因反應(yīng)器入口煙道4和出ロ煙道5主要受煙氣壓力作用，入/出ロ煙道壁板加厚后其常規(guī)技術(shù)在入/出ロ煙道的膨脹節(jié)7附近的內(nèi)撐桿可適當(dāng)減少或不設(shè)。催化劑層9及整流裝置層8的支撐梁3可采用下翼緣寬度及厚度小于上翼緣的焊接H型鋼，鉸接于反應(yīng)器壁板。支撐梁層高根據(jù)催化劑換裝及催化劑懸吊軌道等因素確定，一般為2. 8米即可滿足要求。如圖2所示，反應(yīng)器支座6布置在整流裝置層支撐梁相對(duì)應(yīng)處，固接在反應(yīng)器整流裝置層四周殼體箱型梁加固肋9上。反應(yīng)器支座6可根據(jù)工程實(shí)際情況在反應(yīng)器轉(zhuǎn)角處適當(dāng)縮減，但要求對(duì)稱布置。在本實(shí)施例中，為降低整流裝置層四周殼體箱型梁加固肋構(gòu)件高度，在整流裝置層四周設(shè)置12個(gè)反應(yīng)器支座。圖3為煙道式脫硝反應(yīng)器殼體斷面示意圖，由圖3可看出，水平角鋼加固肋12和豎向型鋼加固肋11焊接在一起，覆于反應(yīng)器壁板14外側(cè)；在加固肋的另ー側(cè)，則包裹有保 溫材料15?，F(xiàn)以一臺(tái)300MW機(jī)組的脫硝反應(yīng)器本體為例，來對(duì)本實(shí)用新型與常規(guī)技術(shù)進(jìn)行對(duì)比分析。該反應(yīng)器本體軸線長寬尺寸為11. 58mX7. 92m，該反應(yīng)器催化劑為兩運(yùn)ー備設(shè)置，反應(yīng)器本體為三層結(jié)構(gòu)。若按傳統(tǒng)背景技術(shù)ニ(桁架一煙道結(jié)合式)設(shè)計(jì)，則反應(yīng)器本體共有三層(底層層高2. 8m，頂層層高4. 8m，中間層層高2. 8m，合計(jì)本體層高為10. 4m)，在背景技術(shù)ニ中，反應(yīng)器本體壁板S =6_，單臺(tái)反應(yīng)器本體用鋼達(dá)到118噸左右(其中反應(yīng)器殼體壁板約為20噸，殼體加固肋約為26噸，支撐梁約為16噸，桁架約為53噸，支座約為3噸)。采用本實(shí)用新型技木，因反應(yīng)器支撐梁全部承擔(dān)催化劑荷載，支撐梁規(guī)格將會(huì)相較傳統(tǒng)技術(shù)偏大，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，催化劑支撐梁采用HM300X200規(guī)格型鋼、整流裝置支撐梁采用HM300 X 200規(guī)格型鋼即可滿足要求(應(yīng)カ達(dá)到許用應(yīng)カ的85%，最大撓度變形為整體長度的1/540，滿足最大變形1/500要求)，反應(yīng)器支撐梁總體用鋼約為25噸。采用本實(shí)用新型技術(shù)，背景技術(shù)ニ中的桁架將予以取消，反應(yīng)器本體層高將會(huì)有所變化，其頂層高將由背景技術(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)。反應(yīng)器殼體壁板采用S =IOmm壁板，整流裝置層四周殼體箱型水平加固肋采用ロ 600X300規(guī)格，反應(yīng)器殼體其它水平和豎向加固肋采用HW300X300a規(guī)格，角鋼加固肋采用75號(hào)角鋼。經(jīng)建模計(jì)算，反應(yīng)器殼體應(yīng)カ達(dá)到許用應(yīng)力的86%，撓度變形最大3. 5_，滿足規(guī)范規(guī)程要求。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，反應(yīng)器殼體壁板用鋼量約為25噸，殼體加固肋約為30噸，反應(yīng)器支座用鋼量約為6噸。采用本實(shí)用新型技木，反應(yīng)器本體用鋼量約為86噸，為背景技術(shù)(反應(yīng)器本體用鋼量約為118噸)的73%，約節(jié)省用鋼量27%。本實(shí)用新型技術(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?qū)痈呓档图坝娩摿繙p少，使反應(yīng)器容積及荷載均有明顯減少。以上僅為本實(shí)用新型的一典型實(shí)施例，為方便本領(lǐng)域內(nèi)人員的理解，但本實(shí)用新型并不以此為限。任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤飾，故本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種煙道式脫硝反應(yīng)器，包括反應(yīng)器殼體，其特征在于，所述反應(yīng)器殼體包括反應(yīng)器壁板、型鋼加固肋、角鋼加固肋；所述型鋼加固肋位于反應(yīng)器壁板外側(cè)，所述角鋼加固肋位于型鋼加固肋之間。
2.如權(quán)利要求I所述的煙道式脫硝反應(yīng)器，其特征在于，所述型鋼加固肋包括水平型鋼加固肋和豎向型鋼加固肋，均為焊接型鋼。
3.如權(quán)利要求2所述的煙道式脫硝反應(yīng)器，其特征在于，所述反應(yīng)器內(nèi)從上到下設(shè)置有整流裝置層和催化劑層，所述型鋼加固肋布置在整流裝置層和催化劑層的支撐梁附近。
4.如權(quán)利要求3所述的煙道式脫硝反應(yīng)器，其特征在于，所述整流裝置層四周的水平型鋼加固肋為箱型梁構(gòu)件。
5.如權(quán)利要求3所述的煙道式脫硝反應(yīng)器，其特征在于，所述支撐梁為井字梁體系，鉸接于反應(yīng)器壁板。
6.如權(quán)利要求2所述的煙道式脫硝反應(yīng)器，其特征在于，所述角鋼加固肋包括水平角鋼加固肋和豎向角鋼加固肋；所述水平角鋼加固肋和豎向型鋼加固肋焊接在一起，所述豎向角鋼加固肋和水平型鋼加固肋焊接在一起。
7.如權(quán)利要求I所述的煙道式脫硝反應(yīng)器，其特征在于，所述反應(yīng)器壁板的厚度為IOmm 18mm0
8.如權(quán)利要求3所述的煙道式脫硝反應(yīng)器，其特征在于，還包括反應(yīng)器支座，所述反應(yīng)器支座對(duì)稱布置在整流裝置層支撐梁相對(duì)應(yīng)處，固接在反應(yīng)器整流裝置層的水平型鋼加固肋上。
9.如權(quán)利要求I所述的煙道式脫硝反應(yīng)器，其特征在于，所述反應(yīng)器還包括保溫層，其保溫材料包裹于反應(yīng)器壁板、角鋼加固肋和型鋼加固肋的外側(cè)。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種煙道式脫硝反應(yīng)器，取消了反應(yīng)器內(nèi)桁架的設(shè)置，將原先由桁架承載的反應(yīng)器整體荷載并入反應(yīng)器壁板的承載參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)；通過增加反應(yīng)器壁板的厚度，在整流裝置層和催化劑層支撐梁附近設(shè)置水平型鋼加固肋和豎向型鋼加固肋，以及在型鋼加固肋之間設(shè)置水平角鋼加固肋和豎向角鋼加固肋的方式保證反應(yīng)器滿足原有的承載要求，降低反應(yīng)器層高，并保證反應(yīng)器殼體不變形。梁、柱的加固肋設(shè)置在反應(yīng)器殼體的外側(cè)，并被保溫材料覆蓋，從而避免反應(yīng)器內(nèi)因加固肋而引起的積灰和流場(chǎng)不順暢的問題。
文檔編號(hào)B01D53/90GK202751953SQ20122040275
公開日2013年2月27日 申請(qǐng)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(qǐng)人:中國大唐集團(tuán)環(huán)境技術(shù)有限公司