CN104607043B - 防止合壁脱硝反应器催化剂磨损的新型导流装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种防止合壁脱硝反应器催化剂磨损的新型导流装置，其为一凸起结构，设置于上升烟道内壁的与转弯方向相背一侧，并靠近上升烟道的转弯处。所述凸起结构的截面形状优选为三角形或梯形；所述凸起结构与上升烟道内壁的夹角优选为：上夹角为30～90°，下夹角为45～90°；所述凸起结构的凸起高度为400‑800mm。本发明能够使SCR入口断面流场、颗粒浓度场、颗粒直径均匀分布，能够解决催化剂不均运磨损的问题，延长催化剂使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于烟气脱硝技术领域，具体涉及一种防止合壁脱硝反应器催化剂磨损的新型导流装置。
背景技术
选择性催化还原技术(SCR)是目前世界上应用最成熟最广泛的烟气脱硝技术，其原理就是在含有NOx的尾气中喷入氨或者其它含氮化合物，在催化剂的作用下，使其中的NOx还原成N2和水。随着大批脱硝项目的投产，发现在一些项目中，脱硝催化剂在靠近中前部烟道处磨损严重，部分已坍塌。
SCR反应器入口中前部催化剂不均匀磨损是由于入口浓度及颗粒度分布不均匀引起的。合壁脱硝反应器的两个合壁式烟道共用一个侧壁，在烟道转弯处设有导流板。由于上升烟道急速转为水平烟道，使得颗粒在弯头外侧富集，浓度较高且大颗粒主要位于外侧壁面处，转弯上升过程中，由于大颗粒惯性较大，不易在气流速度携带下向整个断面扩散，因此高浓度、大颗粒的颗粒将被带到催化剂入口断面的中前部，形成催化剂中前部的加速磨损。
上述催化剂不均匀磨损问题是SCR烟气脱硝技术中亟待解决的问题，目前还没有很好的解决方案。
发明内容
本发明提供一种新型导流装置，以解决SCR催化剂不均运磨损问题，延长催化剂的整体使用寿命。
本发明针对SCR烟气流场及颗粒浓度场、颗粒直径的分布规律进行分析，确认了SCR催化剂不均运磨损的原因，提出改进SCR入口断面颗粒浓度场及不同直径颗粒分布均匀的原则，设计出防止合壁脱硝反应器催化剂磨损的新型导流装置，使SCR入口断面流场、颗粒浓度场、颗粒直径均匀分布。
本发明采用的技术方案如下：
一种防止合壁脱硝反应器催化剂磨损的新型导流装置，为一凸起结构，设置于上升烟道内壁的与转弯方向相背一侧，并靠近上升烟道的转弯处。
进一步地，所述凸起结构的截面形状优选为三角形或梯形。
进一步地，所述凸起结构与上升烟道内壁的夹角优选为：上夹角为30～90°，下夹角为45～90°。
进一步地，所述凸起结构的凸起高度为400-800mm。
进一步地，所述凸起结构位于转弯处和喷氨格栅之间的烟道位置。
进一步地，所述凸起结构的材质优选与烟道材质相同，如Q235等。
一种选择性催化还原装置，包含合壁式的上升烟道和SCR反应器，所述上升烟道中设有如上所述的防止合壁脱硝反应器催化剂磨损的新型导流装置。
本发明在脱硝反应器内设置新型导流装置，即上述凸起结构，通过该凸起结构使转弯后的烟气颗粒浓度和颗粒直径均匀分布；上升烟道急速转为水平烟道，颗粒不会在弯头外侧富集，气流向整个断面扩散，从而能够解决催化剂不均运磨损的问题，延长催化剂使用寿命。该方案结构简单，效果良好，工程造价低，易于推广使用。
附图说明
图1是实施例中防止合壁脱硝反应器催化剂磨损的三角形导流装置的位置示意图。
图2是图1中三角形导流装置的放大图。
图3是加装新型导流装置后SCR装置的烟气速度流场图。
图4是第一层催化剂上方0.5m处流场的速度分布图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面通过具体实施例和附图，对本发明做进一步说明。
如图1所示的合壁脱硝反应器，其中上升烟道1连接锅炉2，上升烟道1和SCR反应器3共用一个侧壁。烟道1内设有喷氨装置(喷氨格栅)4，SCR反应器2内设有整流器5和催化剂6。锅炉2产生的烟气7经烟道1上升，在转弯处转为水平烟道，然后进入SCR反应器2，在催化剂作用下进行脱硝反应。
图1中凸起结构8即为本实施例采用的防止合壁脱硝反应器催化剂磨损的导流装置，其位于烟道1内壁的与转弯方向相背一侧(外侧)，并靠近转弯处，位于转弯处和喷氨装置4之间的烟道位置。本实施例中，凸起结构8的截面形状为三角形，图2为凸起结构8的放大图，如该图所示，其三角形截面与烟道1内壁的上夹角为30°，下夹角为45°，两个边长分别为900mm，620mm。三角形靠近转弯处的距离为d为1000mm。
在不设置上述导流装置即凸起结构8的情况下，烟气经烟道1上升并在转弯处急速转为水平烟道，使得颗粒在弯头外侧富集，浓度较高，且大颗粒主要位于外侧壁面，转弯上升过程中，由于大颗粒惯性较大，不易在气流速度携带下向整个断面扩散，形成催化剂中前部的加速磨损，即催化剂产生不均匀磨损。在烟道1内设置上述导流装置即凸起结构8后，该凸起结构可以使转弯后的烟气颗粒浓度和颗粒直径均匀分布，颗粒不会在弯头外侧富集，气流向整个断面扩散，从而能够解决催化剂不均运磨损的问题，延长催化剂使用寿命。
图3和图4是对上述装置进行CFD(Computational Fluid Dynamics，计算流体动力学)模拟的计算结果。图3为加装新型导流装置后，SCR装置的烟气速度流场图，可以看出，新型导流装置下的反应器流场均匀，满足脱硝催化剂对流场的要求。图4为第一层催化剂上方0.5m处流场的速度分布图，可以看出速度分布变异率小于10％，满足脱硝催化剂对流场的要求。
本发明的防止合壁脱硝反应器催化剂磨损的导流装置，除采用如上所述的三角形截面外，也可以采用梯形等形状，也能取得相近的技术效果。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，本领域的普通技术人员可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，本发明的保护范围应以权利要求所述为准。
Claims (5)
1.一种防止合壁脱硝反应器催化剂磨损的新型导流装置，其特征在于，为一凸起结构，设置于上升烟道内壁的与转弯方向相背一侧，并靠近上升烟道的转弯处，位于转弯处和喷氨格栅之间的烟道位置；通过该凸起结构使转弯后的烟气颗粒浓度和颗粒直径均匀分布；所述凸起结构与上升烟道内壁的上夹角为30～90°，与上升烟道内壁的下夹角为45～90°；所述凸起结构的凸起高度为400-800mm。
2.如权利要求1所述的防止合壁脱硝反应器催化剂磨损的新型导流装置，其特征在于：所述凸起结构的截面形状为三角形或梯形。
3.如权利要求1所述的防止合壁脱硝反应器催化剂磨损的新型导流装置，其特征在于：所述凸起结构的材质与烟道材质相同。
4.如权利要求3所述的防止合壁脱硝反应器催化剂磨损的新型导流装置，其特征在于：所述凸起结构的材质为Q235。
5.一种选择性催化还原装置，包含合壁式的上升烟道和SCR反应器，其特征在于，所述上升烟道中设有权利要求1～4中任一项所述的防止合壁脱硝反应器催化剂磨损的新型导流装置。
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