用於SCR脫硝的階梯型雙層整流裝置的防積灰擾流裝置的製作方法

2024-04-03 16:29:05

本發明適用於SCR脫硝入口罩整流設計領域，通過在入口罩和催化劑層(脫硝反應器)之間添加整流裝置，達到煙氣均勻的效果。

背景技術：

SCR脫硝裝置的運行需滿足催化劑前流場均勻性要求，因此需要增設擾流裝置調整煙氣流場。

SCR常規通過入口罩導流板配合整流柵格(見圖1)調整煙氣流場，使得流場滿足性能要求。據統計，SCR項目投入運行前期性能穩定，但是隨著脫硝裝置運行時間的增加，逐漸出現導流板及整流柵格積灰問題，尤其在高灰煤項目中，體現明顯。

發明人研究發現：

1.入口罩的導流板為沿水平煙道法相方向間隔布置的若干排水平和帶角度貫穿煙道的直板，水平直板使飛灰在導流板上有一段停留時間，為飛灰沉積提供了條件。尤其在低負荷、高塵工況下，更容易因飛灰停留而堆積(見圖5)；

2.整流柵格為同間距格子型結構，在整流的過程中，煙氣會在格子內部形成X方向(煙道深度方向)渦流，Z方向格子間隔為Z方向(煙道寬度方向)飛灰搭橋提供了條件(見圖2-4)，使得整流柵格容易積灰(見圖6)。

導流板和整流柵格的積灰改變了原煙氣流場均勻性，使流場出現局部高速區(見圖7、8)，極易造成催化劑堵塞和破損。因此需要設計新型的整流裝置，既滿足流場均勻性要求，又避免導流板和整流裝置積灰造成煙氣流場變化。

技術實現要素：

本發明的目的在於：提出一種用於SCR脫硝的防積灰擾流裝置，使流場滿足均勻性要求，並解決現有技術中入口罩導流板、整流柵格的飛灰沉積以及由此帶來的流場不均問題。

本發明目的通過下述技術方案來實現：

包括設於入口罩和脫硝反應器之間煙道內的整流裝置，而沒有設於入口罩的導流板，整流裝置採用雙層整流器，第一層整流器位於入口罩出口至脫硝反應器連接處，第一層整流器下邊緣距入口罩前水平煙道下邊高度為100～200mm，第一層整流器為條形直板狀，由沿煙道深度方向平行間隔布置的若干直板組成，各直板平行煙道高度方向，並沿煙道寬度方向貫穿於煙道內，各直板高度為100～300mm，且沿起於入口罩前水平煙道下邊沿的煙道深度方向，包括高度呈階梯增高的階梯段直板，以及之後與階梯段直板高度最高的直板高度相等的等高段直板，階梯段直板的各直板上邊沿連線方向與煙道深度方向夾角r角度為0°＜r＜90°，階梯段直板的各直板間距為100～500mm，等高段直板的各直板間距為100～500mm，其中等高段直板的各直板間距小於階梯段直板的各直板間距；

第二層整流器布置於第一層整流器下方，第二層整流器下邊沿距第一層整流器下邊沿800～1300mm，第二層整流器為柵格狀，由沿煙道深度方向平行間隔布置的若干直板和沿煙道寬度方向平行間隔布置的若干直板十字交叉成格柵構成，各直板平行煙道高度方向，各直板高度為100～300mm，且對應第一層整流器的等高段直板的第二層整流器各直板之間等高度，對應第一層整流器的階梯段直板的第二層整流器的各直板之間等高度；沿煙道深度方向間距為100～300mm，且對應第一層整流器的等高段直板的第二層整流器直板間距，小於對應第一層整流器的階梯段直板的第二層整流器直板間距，沿煙道寬度方向等間距為100～500mm。

作為選擇，階梯段直板的第一塊直板(即最靠近入口罩前水平煙道下邊沿轉角那塊，也即高度最低的那塊)上邊緣與入口罩前水平煙道下邊沿平齊。

作為選擇，第一層整流器下邊緣距入口罩前水平煙道下邊沿100mm，階梯段直板為10塊，間距為150mm，階梯段直板的各直板上邊沿連線方向與煙道深度方向夾角r角度為4°，等高段直板為40塊，高度200mm，間距為100mm；第二層整流器下邊沿距第一層整流器下邊沿1000mm，各直板高度為200mm，沿煙道深度方向數量為50，對應第一層整流器的階梯段直板的第二層整流器直板為10塊，間距為150mm，對應第一層整流器的等高段直板的第二層整流器直板為40塊，間距為100mm，沿煙道寬度方向數量為136，間距100mm。

前述本發明主方案及其各進一步選擇方案可以自由組合以形成多個方案，均為本發明可採用並要求保護的方案；且本發明，(各非衝突選擇)選擇之間以及和其他選擇之間也可以自由組合。本領域技術人員在了解本發明方案後根據現有技術和公知常識可明了有多種組合，均為本發明所要保護的技術方案，在此不做窮舉。

工作過程為：根據脫硝入口罩斜坡型結構，為了使流場均勻，本專利設置整流裝置。由數值模擬速度矢量圖(見圖9，圖中X部位為渦流)可以看出，入口罩出口的煙氣流場複雜，速度分布不均且有大面積渦流。因此在此處需一組整流煙氣流向的裝置(第一層整流器)，使煙氣流向近似垂直反應器。煙氣經過煙氣流向調整後，垂直進入第二層柵格狀整流裝置(第二層整流器)，整流裝置內部不存在渦流，既優化流場又防止整流裝置積灰。

第一層整流器為條形直板狀，位於入口罩斜坡出口至反應器連接處，直板為長度相同、X方向間距相同或不同、平行布置於煙道中，主要起調整煙氣流向的作用，使得煙氣經過第一層整流器後煙氣流向近似垂直於第二層整流器，同時可以根據間距的不同起粗調流場均勻性的作用。入口罩出口由於結構的原因，在整流的過程中不可避免存在渦流，但是此組裝置是由間距大於等於100mm的直板組成，且不存在Z方向飛灰搭橋，因此第一層整流裝置能夠避免積灰。

第二層整流器為柵格狀，與第一層整流器之間留有一定距離，通過不同X方向間距孔隙調整煙氣流場。由於經過第一層整流器流向整流，第二層整流器內部不存在渦流，即使是格子狀，由於沒有了渦流，飛灰不再在各個方向搭橋，這樣就避免了積灰。(見圖10、11)

本發明的有益效果：本發明通過新型整流裝置使得煙氣流場均勻性滿足運行要求，能夠避免積灰以及由此帶來的流場不均問題。

附圖說明

圖1是現有技術脫硝導流板配合整流柵格結構示意圖；

圖2是現有技術整流柵格煙氣矢量圖；

圖3是圖2中W位置的渦流的煙氣矢量圖；

圖4是圖2中W位置的Z方向飛灰搭橋的煙氣矢量圖；

圖5是現有技術現場導流板積灰圖；

圖6是現有技術現場整流柵格積灰圖；

圖7是現有技術無積灰催化劑前速度分布雲圖；

圖8是現有技術積灰後催化劑速度分布雲圖；

圖9是本發明無整流裝置的脫硝速度矢量圖；

圖10是本發明雙層整流裝置速度矢量圖；

圖11是圖10中Y位置的放大圖；

圖12是本發明的結構示意圖；

圖13是本發明雙層裝流裝置的結構示意圖；

圖14是本發明第一層整流器的結構示意圖；

圖15是本發明第二層整流器的結構示意圖；

圖16是本發明無整流裝置的催化劑前速度雲圖；

圖17是本發明的催化劑前速度雲圖；

其中1為導流板、2為整流格柵、3為入口罩、4為脫硝反應器、5為第一層整流器、6為第二層整流器。

具體實施方式

下列非限制性實施例用於說明本發明。

如附圖12-17所示，一種用於SCR脫硝的防積灰擾流裝置，包括設於入口罩3和脫硝反應器4之間煙道內的整流裝置，而沒有設於入口罩3的導流板，整流裝置採用雙層整流器，第一層整流器5位於入口罩出口至脫硝反應器4連接處，第一層整流器5下邊緣距入口罩前水平煙道下邊高度H1為100～200mm，第一層整流器5為條形直板狀，由沿煙道深度方向(X方向)平行間隔布置的若干直板組成，各直板平行煙道高度方向(Y方向)，並沿煙道寬度方向(Z方向)貫穿於煙道內，各直板高度為100～300mm，且沿起於入口罩前水平煙道下邊沿的煙道深度方向(X方向)，包括高度呈階梯增高的階梯段直板N1(各直板高度分別為Ln1、Ln2……Lnn)，以及之後與階梯段直板高度最高的直板高度相等的等高段直板N2，其高度為L2＝Lnn，階梯段直板N1的各直板上邊沿連線方向與煙道深度方向(X方向)夾角r角度為0°＜r＜90°，階梯段直板N1的各直板間距D1為100～500mm，等高段直板N2的各直板間距D2為100～500mm，其中等高段直板的各直板間距D2小於階梯段直板的各直板間距D1。

第二層整流器布置於第一層整流器下方，第二層整流器6下邊沿距第一層整流器5下邊沿H＝800-1300mm，第二層整流器6為柵格狀，由沿煙道深度方向(X方向)平行間隔布置的若干直板和沿煙道寬度方向(Z方向)平行間隔布置的若干直板十字交叉成格柵構成，各直板平行煙道高度方向(Y方向)，各直板高度L3、L4為100～300mm，且對應第一層整流器的等高段直板N2的第二層整流器各直板N4之間等高度為L4，對應第一層整流器的階梯段直板N1的第二層整流器的各直板N3之間等高度為L3；沿煙道深度方向(X方向)間距D3、D4為100～300mm，等間距和不等間距均可，且對應第一層整流器的等高段直板N2的第二層整流器直板N4間距D4，小於對應第一層整流器的階梯段直板N1的第二層整流器直板N3間距D3，沿煙道寬度方向(Z方向)N5等間距D5為100～500mm。

以某660MW脫硝SCR為例，入口罩前水平煙道尺寸為1650mmX13610mm，反應器尺寸為6150mmX13610mm。

第一層整流器5下邊緣距入口罩前水平煙道下邊沿高度H1為100mm，階梯段直板N1為10塊，間距為150mm，階梯段直板N1的各直板上邊沿連線方向與煙道深度方向(X方向)夾角r角度為4°，階梯段直板N1的第一塊直板Ln1上邊緣與入口罩前水平煙道下邊沿平齊，等高段直板N2為40塊，高度200mm，間距為100mm，直板過高會佔用多的空間，過低會增加數量且整流煙氣流向效果不佳。

第二層整流器6下邊沿距第一層整流器5下邊沿1000mm，各直板高度為200mm，沿煙道深度方向數量為50，對應第一層整流器的階梯段直板N1的第二層整流器直板N3為10塊，間距為150mm，對應第一層整流器的等高段直板N2的第二層整流器直板N4為40塊，間距為100mm，沿煙道寬度方向數量為136，間距100mm。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。