CN101342463A - 一种具有特殊整流元件的烟气脱硝方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

一种具有特殊整流元件的烟气脱硝方法及其装置，在反应器的顶部依次连通渐缩段烟道和入口段水平烟道，反应器内有至少一个催化剂层，其特征在于：在渐缩段烟道的顶板上固定至少一根垂直于烟气流动方向的整流钢管，相邻的两根整流钢管的间距大于整流钢管的直径。本发明的特殊的整流元件结构、定位简单，安装、调节简便。本发明通过采用结构简单、高效、易调节的烟气整流装置，可以使烟气在SCR系统中流场分布均匀，使烟气与催化剂均匀充分的接触，从而提高脱硝效率。本发明可广泛应用于火力发电厂选择性催化还原烟气脱硝系统中，调节烟气流场，保证在各个工况下，SCR反应器内流场均匀分布。

Description

一种具有特殊整流元件的烟气脱硝方法及其装置
技术领域
本发明涉及一种流体整流方法及其装置，特别是烟气脱硝系统中的烟气整流方法及其装置。
背景技术
在电力锅炉的燃烧过程中，会产生以NO和NO2为主要成分的氮氧化物(以下简称NOx)，随烟气排向大气，NOx是一种对环境有害的物质。选择性催化还原(SCR)技术是目前工业上应用最为广泛的一种脱硝技术，如图1所示，在一个钢结构的负压反应器中，向烟气中喷入还原剂NH3，混合烟气进入垂直段烟道后，经弯头转向后进入SCR入口水平烟道，经过SCR反应器上方渐缩段转向后流道变宽，向下到达反应器内第一层催化剂入口断面。含NOx、NH3的烟气通过反应器，在催化剂层中发生还原反应，烟气中的NOX转变为无害的N2和H2O，以脱除NOX，满足日趋严格的环保要求。
SCR技术的关键是第一层催化剂表面的流场均匀分布，即气流速度大小、方向基本均匀(偏差在±15％以内)，烟气流场分布的不均匀会造成SCR系统性能的下降。
通常情况，烟气进入SCR反应器入口上方，由于渐缩段的存在，气流受到渐缩段阻挡后，改变流向，形成了沿顶板壁面向入口远端(Y)运动的趋势，造成远端(Y)处烟气过于集中，流速流量过大，从而导致了烟气流场分布的严重不均匀。
为了保证第一层催化剂表面的流场的均匀分布，一般采取的方法是在第一层催化剂上方渐缩段处采用导流叶片以使气流转向向下，气量分布均匀，并且在第一层催化剂上方采用细孔整流格栅，使进入催化剂表面的气流分布进一步均匀，达到要求。
但这种方法存在着一些不足之处，由于导流叶片结构复杂，根据烟气条件的不同需要对导叶长度、弧度、角度、数量等多个参数进行调整，安装、定位要求很高，不易精确，影响了安装质量，从而使得反应器结构复杂。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种具有特殊整流元件的烟气脱硝方法及其装置，采用定位简单，易制作，安装简便的特殊整流元件，保证在各个工况下，SCR反应器内流场分布均匀，从而提高脱硝效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种具有特殊整流元件的烟气脱硝方法，在反应器的顶部依次连通渐缩段烟道和入口段水平烟道，反应器内有至少一个催化剂层，其特征在于：在渐缩段烟道的顶板上固定至少一根垂直于烟气流动方向的整流钢管，相邻的两根整流钢管的间距大于整流钢管的直径。
所述反应器顶部的入口处安装格栅式等压力整流器，使烟气经过整流钢管后部分被整流钢管阻挡反射并与来流混合，之后，烟气通过格栅式等压力整流器。
所述入口段水平烟道经内弯道连通垂直段烟道。
所述内弯道内可安装弯弧形导流板。
所述入口段水平烟道连通垂直段烟道，垂直段烟道下端经外弯道与传输段水平烟道连通。
所述外弯道内可安装斜置的涡流混合元件，在斜置的涡流混合元件上方、从烟道壁插入喷氨管。
一种具有特殊整流元件的烟气脱硝装置，包括依次与反应器顶部连通的渐缩段烟道和入口段水平烟道，其特征在于：在渐缩段烟道的顶板上固定至少一根垂直于烟气流动方向的整流钢管，相邻的两根整流钢管的间距大于整流钢管的直径。
本发明使用整流钢管调节烟气流场，对比传统的导流叶片，只需调节直径和间距两个参数，而不用对其角度进行调节，大大减少了调试工作量。
本发明的特殊的整流元件结构、定位简单，安装、调节简便。本发明通过采用结构简单、高效、易调节的烟气整流装置，可以使烟气在SCR系统中流场分布均匀，使烟气与催化剂均匀充分的接触，从而提高脱硝效率。
本发明可广泛应用于火力发电厂选择性催化还原(SCR)烟气脱硝系统中，调节烟气流场，保证在各个工况下，SCR反应器内流场均匀分布。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是整流钢管的位置示意图。
图2是本发明实施方案的结构示意图。
1-入口段水平烟道、2-弯道、3-垂直段烟道、4-涡流混合元件、5-喷氨管、6-导流板、7-传输段水平烟道、8-渐缩段烟道、9-整流钢管、10-格栅式等压力整流器、11-第一层催化剂、12-反应器、13-烟气。
具体实施方式
参见图1所示，一种具有特殊整流元件的烟气脱硝装置，包括依次与反应器12顶部连通的渐缩段烟道8和入口段水平烟道1，其特征在于：在渐缩段烟道8的顶板上焊接至少一根垂直于烟气流动方向的整流钢管9，整流钢管9的直径小于入口段水平烟道横断面边长的一半，相邻的两根整流钢管9的间距大于整流钢管9的直径。
参见图2，一种具有特殊整流元件的烟气脱硝方法，在反应器12的顶部依次连通渐缩段烟道8和入口段水平烟道1，反应器内有至少一个催化剂层，其特征在于：在渐缩段烟道8的顶板上固定至少一根垂直于烟气流动方向的整流钢管9，相邻的两根整流钢管9的间距大于整流钢管9的直径。
反应器顶部的入口处安装格栅式等压力整流器10，格栅式等压力整流器的大小与反应器大小一致。使烟气13经过整流钢管9后部分被整流钢管阻挡反射并与来流混合，之后烟气通过格栅式等压力整流器10。
入口段水平烟道1经内弯道连通垂直段烟道3。内弯道内安装弯弧形导流板6。
入口段水平烟道1连通垂直段烟道3，垂直段烟道3下端经外弯道2与传输段水平烟道7连通。外弯道2内安装有斜置的涡流混合元件4，在斜置的涡流混合元件4上方、从烟道壁插入喷氨管5。
锅炉尾部烟气进入SCR烟气脱硝系统，首先进入传输段水平烟道7，经过斜烟道2和垂直段烟道3处的涡流混合器4，烟气与氨充分混合，均匀进入垂直段烟道3，经过导流叶片转向后进入SCR入口水平烟道1。烟气继续向前流动，抵达SCR反应器12入口处的渐缩段8，由于方向及横截面积的突然变化，气流冲击渐缩段顶板，形成了沿顶板壁面向入口远端(Y)运动的趋势，导致SCR入口截面近壁处流速过高流量过大。因此，为解决渐缩段造成的气流分布不均匀，在渐缩段顶板上设置整流钢管。烟气遇到整流钢管9后，部分气流被钢管阻挡反射并与来流混合，在钢管迎风面与渐缩段8的夹角处形成旋涡，使得钢管迎风面形成高流速区；部分气流则绕过钢管继续向远端流动，并由于摩擦阻力与压差阻力作用在钢管背风面形成旋涡；还有部分气流在整流钢管的迎风面与壁面分离，改变了原有的流动方向，结果使得烟气在整流钢管背风面降低了流向远端的气流速度与流量。
如果一根钢管不足以解决远端气流过于集中的问题，也可以依次多设置几根钢管。通过调节布置在顶板上的整流钢管的数量、直径和间距，使气流分布基本均匀。最后烟气通过格栅式等压力整流器，再次调整烟气流向和流速，保证到达反应器内第一层催化剂11入口断面各点烟气气流速度偏差在±15％以内。
参见图2。锅炉尾部烟气进入SCR烟气脱硝系统，首先进入传输段水平烟道7，经过斜烟道2垂直段烟道3处的涡流混合器4，烟气与氨充分混合，均匀进入垂直段烟道，经过导流叶片6转向后进入SCR入口水平烟道1。烟气继续向前流动，抵达反应器入口弯头处的渐缩段10，以及设置在渐缩段顶板上的整流钢管9。通过调节布置在顶板上的整流钢管的直径和间距，最后烟气通过格栅式等压力整流器10后，在SCR反应器各截面均匀分布，到达反应器内第一层催化剂11入口断面各点烟气流速偏差在±15％以内。
实例：在SCR反应器垂直段烟道流速11--15m/s，SCR反应器第一层催化剂表面流速3.1--5m/s的条件下。在渐缩段烟道上布置两根直径不同的整流钢管，分别为45mm及89mm。格栅式等压力整流器栅条净距11.25mm，栅条高度为37.50mm。

Claims (7)

1.一种具有特殊整流元件的烟气脱硝方法，在反应器(12)的顶部依次连通渐缩段烟道(8)和入口段水平烟道(1)，反应器内有至少一个催化剂层，其特征在于：在渐缩段烟道(8)的顶板上固定至少一根垂直于烟气流动方向的整流钢管(9)，相邻的两根整流钢管(9)的间距大于整流钢管(9)的直径。
2.根据权利要求1所述的具有特殊整流元件的烟气脱硝方法，其特征在于：所述反应器顶部的入口处安装格栅式等压力整流器(10)，使烟气(13)经过整流钢管(9)后部分被整流钢管阻挡反射并与来流混合，之后，烟气通过格栅式等压力整流器(10)。
3.根据权利要求1所述的具有特殊整流元件的烟气脱硝方法，其特征在于：所述入口段水平烟道(1)经内弯道连通垂直段烟道(3)。
4.根据权利要求3所述的具有特殊整流元件的烟气脱硝方法，其特征在于：所述内弯道内安装弯弧形导流板(6)。
5.根据权利要求1或3所述的具有特殊整流元件的烟气脱硝方法，其特征在于：所述入口段水平烟道(1)连通垂直段烟道(3)，垂直段烟道(3)下端经外弯道(2)与传输段水平烟道(7)连通。
6.根据权利要求5所述的具有特殊整流元件的烟气脱硝方法，其特征在于：所述外弯道(2)内安装有斜置的涡流混合元件(4)，在斜置的涡流混合元件(4)上方、从烟道壁插入喷氨管(5)。
7.一种具有特殊整流元件的烟气脱硝装置，包括依次与反应器(12)顶部连通的渐缩段烟道(8)和入口段水平烟道(1)，其特征在于：在渐缩段烟道(8)的顶板上固定至少一根垂直于烟气流动方向的整流钢管(9)，相邻的两根整流钢管(9)的间距大于整流钢管(9)的直径。
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