CN110917875A - 防积灰烟气导流叶片、装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防积灰烟气导流叶片，其包括具有通气腔和防灰导流帽的空心导流板，其中通气腔用于向上壁上表面提供吹扫气以防止积灰。本发明还提供防积灰烟气导流装置和方法。从压力吹扫气体源从通气腔入口向通气腔中输入吹扫气体，吹扫气体经过通气腔、通气腔出口和在通气腔出口与防灰导流帽之间的吹扫气流通路，流向所述上壁上表面，以吹扫表面上的积灰。本发明的防积灰烟气导流叶片、装置和方法可以同时具有均匀稳定的流场和稳定出色的防积灰效果。

Description

防积灰烟气导流叶片、装置和方法

技术领域

本发明涉及烟气处理领域，特别涉及防积灰烟气导流叶片、装置和方法。

背景技术

烟气处理中，为了控制烟道中的烟气流动，有时需要在烟道中设置导流板。导流板通常设置在烟道转弯处，用于使烟气平稳转向。

例如，在选择性催化还原(SCR)烟气脱硝工艺中，为了使到达顶层SCR催化剂上游的烟气速度均匀，通常SCR反应器前的水平烟道的两端，即在上升烟道出口和反应器入口处的两个90°转弯处布置两组导流板。

由于烟气中不可避免地含有固体颗粒物，如烟灰，因此在一段时间后，在导流板的向上且背风的面会发生积灰现象。积灰严重后，会导致流场恶化，烟气速度均匀性变差。特别是在上述SCR装置中，积灰将直接导致顶层催化剂入口流场恶化，烟气入射角变大。导流板上积灰坍塌还会直接造成下方催化剂积灰堵塞。流场的恶化和催化剂的积灰堵塞都会造成SCR脱硝装置性能下降，氨逃逸升高，催化剂寿命缩短，影响机组的安全环保经济运行。

已经提出了一些导流板设计，通过导流板的特定形状来改变烟气流场，从而减少积灰。一些被动型导流板的效果严重依赖于特定的烟气流速，在其他烟气流速下可能失效。另一些被动型导流板由于形状与理想导流板形状差距过大，虽然减少了积灰，但导流效果差。

也已经提出了通过在烟道中设置附加的吹灰管路进行主动吹灰的方案。例如，设置扰流风管，定期对背风面进行吹扫。但扰流风管本身便会破坏烟道中的流场形态，破坏流场的均匀性。

因此，对于导流板，仍存在着改进的需要。

发明内容

本发明提供一种防积灰烟气导流叶片，所述防积灰烟气导流叶片包括：

空心导流板，所述空心导流板具有上壁、下壁和在所述上壁与下壁之间的通气腔；

与所述通气腔气体连通的通气腔入口；

在所述上壁中的一个或多个通气腔出口；和

在每个所述通气腔出口上方的防灰导流帽，所述防灰导流帽的下表面与所述通气腔出口周围的上壁上表面形成吹扫气流通路。

可选地，所述通气腔出口是孔或槽。

可选地，所述上壁中具有1-5排所述通气腔出口。

可选地，所述导流板具有流线型形状。

本发明还提供一种防积灰烟气导流装置，所述防积灰烟气导流装置包括：

上述的防积灰烟气导流叶片；和

与所述通气腔入口气体连通的压力吹扫气体源。

可选地，所述吹扫气体是蒸汽或烟气。

本发明还提供一种防积灰烟气导流方法，所述方法包括：

设置上述的防积灰烟气导流装置，使得所述防积灰烟气导流叶片位于烟道中，以将所述烟道中的烟气导流，

从所述压力吹扫气体源向所述通气腔中输入吹扫气体，所述吹扫气体经过所述通气腔、所述通气腔出口和所述吹扫气流通路，流向所述上壁上表面，以吹扫所述上表面上的积灰。

可选地，所述吹扫气体流出所述通气腔出口时的温度为300-400℃。

可选地，所述吹扫气体流出所述通气腔出口时的温度与所述烟气导流叶片处的所述烟气温度差为±50℃。

可选地，所述通入高温气体周期进行或连续进行。

附图说明

图1示出了在SCR工艺中的典型导流板设置。

图2示出了本发明的导流叶片侧面横截面的一个实施方案的示意图。

图3是本发明的一个实施方案的导流叶片的示意图。

图4是本发明的一个实施方案的导流叶片的示意图。

图5示出了本发明的一个实施方案的导流叶片的外观视图。

具体实施方式

图1示出了在SCR工艺中的典型导流板设置。其中，1是SCR反应器，2是烟道，箭头表示烟气流动方向。在烟道转弯a、b、c处，均需设置导流板。其中，在a处的导流板的迎风面是其上表面，存在较少积灰问题，但在b和c处的导流板的上表面是其背风面，容易发生积灰问题。b和c处的导流板距离SCR反应器1近，积灰引起的流场恶化直接影响SCR反应的效果。特别是c处，导流板的积灰过多进而崩塌时，大块积灰落入SCR反应器的催化剂层，可能直接造成堵塞。

现有的被动型防积灰导流板存在依赖于特定烟气速度或导流效果不佳等问题，而主动型积灰吹扫装置的管线本身将对流场造成破坏。

针对上述问题，本发明提供一种防积灰烟气导流叶片，所述防积灰烟气导流叶片包括：

空心导流板，所述空心导流板具有上壁、下壁和在所述上壁与下壁之间的通气腔；

与所述通气腔气体连通的通气腔入口；

在所述上壁中的一个或多个通气腔出口；和

在每个所述通气腔出口上方的防灰导流帽，所述防灰导流帽的下表面与所述通气腔出口周围的上壁上表面形成吹扫气流通路。

本发明的空心导流板的特点在于其是空心的，并且该空心部分形成通气腔。然而，除了空心之外，其外形可以与理想的导流板相同。换言之，本发明的空心导流板可以在理想形状的导流板的基础上形成空心结构得到，而外形与理想导流板基本上相同。因此，本发明的导流叶片可以确保具有优秀的导流性质。

由于空心导流板是中空的且具有通气腔，因此其也具有上壁和下壁。上壁的外表面即是导流板的上表面，下壁的外表面即是导流板的下表面。本发明中的壁相当于空心体的壳，可以是均匀厚度的，但也可以是非均匀厚度的，本发明对此不作限定。

通气腔是使气体从入口流入并从出口流出的腔体。为了形成通气腔，上壁和下壁可以在边缘处结合，或者上壁和下壁可以通过侧壁连接。

本发明的导流叶片适用于上表面是背风面从而易发生积灰的情况，例如图1中b处和c处。因此，本发明中的“上”“下”均是根据其使用状态所处的方位描述的。

对于通气腔的大小没有特别的限定。不过，优选地是其在基本整个下壁下方延伸，以便于形成后述的通气腔出口。

通气腔入口与通气腔气体连通，用于向其中通入吹扫气。通气腔入口优选位于将导流板固定在烟道中的固定结构处，从而可以尽可能减少对流场的干扰。例如，当导流板的侧边缘固定在烟道侧壁上时，通气腔入口即可以位于导流板的侧边缘处。通气腔入口可以与烟道外的压力吹扫气体源气体连通。

在所述上壁中具有一个或多个通气腔出口，用于使从通气腔入口注入的吹扫气流出。通气腔出口可以是任意形状的。从便于加工和吹扫效果角度出发，优选为孔或槽。

本发明的防积灰烟气导流叶片还具有防灰导流帽。防灰导流帽位于通气腔出口上方，并且经由例如支撑柱固定在上壁的上表面上。防灰导流帽一方面可以防止周期吹扫间隔时间烟气中的飞灰落入导流叶片内部，另一方面可以将高温吹扫气沿着导流叶片外表面导向，提高吹灰准确性。在每个所述通气腔出口上方都具有相应的防灰导流帽。防灰导流帽遮盖通气腔出口，防止飞灰从通气腔出口落入通气腔。此外，所述防灰导流帽的下表面与所述通气腔出口周围的上壁上表面形成吹扫气流通路。或者说，防灰导流帽的下表面在上壁上表面的投影可以覆盖通气腔出口。这样，从通气腔出口吹出的吹扫气受到防灰导流帽的阻挡而转向，并向通气腔出口周围流出。气体从基本垂直于上表面的运动方向变为基本平行于上表面，从而可以将上表面上的积灰吹散。

本发明的防积灰烟气导流叶片可以具有理想的导流外形，同时主动除灰效果不受烟气流速的影响，并且并不在烟道中增加附加的管道、喷头等影响流场的结构。因此，本发明的防积灰烟气导流叶片可以同时具有均匀稳定的流场和稳定出色的防积灰效果。

图2示出了本发明的导流叶片侧面横截面的一个实施方案的示意图。图中，1是上壁、2是下壁、3是通气腔，三者组成了中空的导流板。4是位于导流板侧面的通气腔入口，其可以位于导流板的侧面端部。5是通气腔出口。6是防尘导流帽，其位于通气腔出口5的上方，并且具有多个支撑柱，固定在上壁上表面上。7表示防尘导流帽6和其周围的上壁1的上表面之间形成的吹扫气流通路。支撑柱的横截面小，且支撑柱之间距离大，因此对吹扫气横向流动影响很小。也可以将支撑柱替换为其他支撑结构，只要能支撑防尘导流帽使其与上表面保持距离并且不影响吹扫气横向流动即可。

图2中的箭头示意性显示了吹扫气体从通气腔入口进入通气腔后的流动方向。吹扫气可以吹散通气腔出口附近的积灰。

图3是本发明的一个实施方案的导流叶片的示意图。其中，通气出口为5个孔。其可以是图2的左侧表面视图，并且图2是其A-A′截面图。如图3所示，通气腔入口4位于导流板侧面。通气腔出口5是圆孔，防尘导流帽6是圆形的，防止灰尘落入，并使从中流出的吹扫气沿上壁1表面流动。

图4是本发明的一个实施方案的导流叶片的示意图。其中，通气出口为1个长槽。其也可以是图2的左侧表面视图，并且图2是其A-A′截面图。如图4所示，通气腔入口4位于导流板侧面。通气腔出口5是圆孔，防尘导流帽6是矩形的，防止灰尘落入，并使从中流出的吹扫气沿上壁1表面流动。

图3和4中仅是示意性实施例。有利地，可以设置多排通气腔出口。优选设置1-5排通气腔出口。通气腔多于5排时，结构过于复杂，但对吹扫效果的进一步改善不明显。

图5示出了一个实施方案的导流叶片的外观视图。该实施方案与图3的实施方案基本相同，不过为了更好地在本图中显示通气腔出口，其中防尘导流帽的支撑柱的设置位置与图3的实施方案稍有不同。

可以根据具体需要调节通气腔的尺寸、间距，防尘导流帽的尺寸，以及防尘导流帽与通气腔出口的间距，只要使得吹扫气体可以有效吹扫到上壁的积灰面即可。

如上所述，导流板是中空的，但外形可以选取最佳的导流板外形。一种优选的外形是流线型外形，其有利于烟气流动并减少积灰。

在一个实施方案中，防积灰导流叶片外表面呈流线型，内部采用中空结构，叶片上开1～5排吹扫孔/吹扫槽，吹扫孔/吹扫槽上部固定防灰导流帽。高温吹扫气从侧面导流叶片进入导流叶片内部，再经过吹扫孔/吹扫槽、防灰导流帽在导流叶片上表面散开，将导流叶片上表面可能存在的积灰吹散开。

本发明还提供一种防积灰烟气导流装置，所述防积灰烟气导流装置包括：

本发明的防积灰烟气导流叶片；和

与所述通气腔入口气体连通的压力吹扫气体源。

压力吹扫气体源设置在烟气通道外，用于向通气腔提供吹扫气体。吹扫气体应是高温的，因为低温气体会降低导流叶片的温度，使得导流叶片表面容易生成硫酸氢氨等物质，并附着积灰，增加积灰的牢固性，增加吹灰难度。

优选的吹扫气体包括蒸汽或烟气。它们成本低廉且来源丰富，并且无需专门的加热装置。

本发明还提供一种防积灰烟气导流方法，所述方法包括：

设置本发明的防积灰烟气导流装置，使得所述防积灰烟气导流叶片位于烟道中，以将烟道中的烟气导流，

从所述压力吹扫气体源向所述通气腔中输入吹扫气体，所述吹扫气体经过所述通气腔、所述通气腔出口和所述吹扫气流通路，流向所述上壁上表面，以吹扫所述上表面上的积灰。

吹扫气体流出所述通气腔出口时的温度优选为300-400℃。这是常规SCR装置的反应温度范围。这样，可以减小吹扫气体对SCR反应器的温度影响。

吹扫气体流出通气腔出口时的温度与烟气导流叶片处的烟气温度差优选为±50℃，更优选±30℃，更优选±10℃。这样，当其随后与烟气混合时，不会造成烟气温度的巨大变化和由此产生的温度不均。

优选地可以连续地或周期地进行吹扫。周期地进行吹扫是有利的，因为吹扫气体仍可能对流场有微小影响。因此，在等待积灰稍微累积后再进行一次吹扫是有利的。

吹扫气的提供方法优选为调节压力使得所述吹扫气流通路中气流速度为15-25m/s，优选约20m/s.，以达到出色的吹扫效果，同时不会对流场造成过多干扰。

本发明的防积灰烟气导流叶片、装置和方法可以同时具有均匀稳定的流场以及稳定出色的防积灰效果。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种防积灰烟气导流叶片，所述防积灰烟气导流叶片包括：

空心导流板，所述空心导流板具有上壁、下壁和在所述上壁与下壁之间的通气腔；

与所述通气腔气体连通的通气腔入口；

在所述上壁中的一个或多个通气腔出口；和

在每个所述通气腔出口上方的防灰导流帽，所述防灰导流帽的下表面与所述通气腔出口周围的上壁上表面形成吹扫气流通路。

2.根据权利要求1所述的防积灰烟气导流叶片，其特征在于，

所述通气腔出口是孔或槽。

3.根据权利要求1所述的防积灰烟气导流叶片，其特征在于，

所述上壁中具有1-5排所述通气腔出口。

4.根据权利要求1所述的防积灰烟气导流叶片，其特征在于，

所述导流板具有流线型形状。

5.一种防积灰烟气导流装置，所述防积灰烟气导流装置包括：

根据权利要求1所述的防积灰烟气导流叶片；和

与所述通气腔入口气体连通的压力吹扫气体源。

6.根据权利要求5所述的防积灰烟气导流装置，其特征在于，

所述吹扫气体是蒸汽或烟气。

7.一种防积灰烟气导流方法，所述方法包括：

设置权利要求5所述的防积灰烟气导流装置，使得所述防积灰烟气导流叶片位于烟道中，以将所述烟道中的烟气导流，

从所述压力吹扫气体源向所述通气腔中输入吹扫气体，所述吹扫气体经过所述通气腔、所述通气腔出口和所述吹扫气流通路，流向所述上壁上表面，以吹扫所述上表面上的积灰。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，

所述吹扫气体流出所述通气腔出口时的温度为300-400℃。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，

所述吹扫气体流出所述通气腔出口时的温度与所述烟气导流叶片处的所述烟气温度差为±50℃。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，

所述通入高温气体周期进行或连续进行。

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