CN114797459A - 烟气导流均布装置和余热锅炉 - Google Patents

烟气导流均布装置和余热锅炉 Download PDF

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Abstract

本公开涉及烟气导流均布装置和余热锅炉，烟气导流均布装置包括横梁；垂直设于横梁上的第一纵梁；垂直设于横梁上且平行于第一纵梁的第二纵梁；穿设在第一纵梁上且朝向第一方向倾斜设置的第一叶片；沿第一方向与第一叶片间隔设置在第一纵梁上的第二叶片，其位于第一纵梁的侧壁上且朝向第二方向倾斜设置；设置于第二纵梁的侧壁上且背离第二方向倾斜设置的第三叶片；沿第一方向与第三叶片间隔设置在第二纵梁上的第四叶片，其穿设在第二纵梁上且背离第一方向倾斜设置；第一方向平行于第一纵梁和第二纵梁，第二方向平行于横梁。本公开的烟气导流均布装置能够均匀烟气流场，使SCR脱销氨气和烟气充分混合，实现降低烟气NOx含量和氨逃逸的目的。

Description

烟气导流均布装置和余热锅炉
技术领域
本公开涉及燃机余热锅炉烟气流场设计技术领域，具体地，涉及一种烟气导流均布装置和余热锅炉。
背景技术
相比于燃煤锅炉，燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉的烟道截面积远比燃煤锅炉的截面积大，且余热锅炉进口烟温高以及内部保温的特点难以设置导流板，进而导致燃机余热锅炉的流场不均匀性差，NOx不均匀度可高达50％以上；并且，直喷式喷氨格栅结构使得烟气和氨气的混合非常不充分；此外，燃机的NOx排放标准更为严格，在机组快速变负荷工况下NOx排放出现大幅波动的现象，导致NOx排放存在超标的风险，为降低NOx排放而加大喷氨量却导致氨逃逸增大甚至超标。
由此可见，余热锅炉烟气流场不均匀、SCR脱销氨气混合不均匀以及机组快速变负荷工况下NOx排放量大幅波动而导致的NOx排放超标且氨逃逸大是目前亟待解决的问题。
发明内容
本公开提供了一种烟气导流均布装置，该烟气导流均布装置能够均匀烟气流场，使SCR脱销氨气在进入催化剂前和烟气充分混合并均流，从而实现经过催化剂脱销后的烟气的NOx含量和氨逃逸均符合环保要求的目的。
为了实现上述目的，本公开提供了一种烟气导流均布装置，包括横梁；第一纵梁，垂直设置于所述横梁上；第二纵梁，垂直设置于所述横梁上，且平行于所述第一纵梁；第一叶片，穿设在所述第一纵梁上，且朝向第一方向倾斜设置；第二叶片，沿所述第一方向，与所述第一叶片间隔设置在所述第一纵梁上，所述第二叶片位于所述第一纵梁的侧壁上，且朝向第二方向倾斜设置；第三叶片，设置于所述第二纵梁的侧壁上，且背离所述第二方向倾斜设置；第四叶片，沿所述第一方向，与所述第三叶片间隔设置在所述第二纵梁上，所述第四叶片穿设在所述第二纵梁上，且背离所述第一方向倾斜设置；其中，所述第一方向平行于所述第一纵梁和所述第二纵梁，所述第二方向平行于所述横梁。
可选地，所述第一纵梁、所述第二纵梁以及所述横梁形成安装平面，所述第一叶片与所述安装平面之间的夹角为30°-50°；和/或，所述第二叶片与所述安装平面之间的夹角为30°-50°；和/或，所述第三叶片与所述安装平面之间的夹角为30°-50°；和/或，所述第四叶片与所述安装平面之间的夹角为30°-50°。
可选地，所述第一叶片、所述第二叶片、所述第三叶片以及所述第四叶片均构造为方形叶片。
可选地，所述第一叶片的长度为350-450mm，宽度为250-350mm；和/或，所述第二叶片的长度为350-450mm，宽度为250-350mm；和/或，所述第三叶片的长度为350-450mm，宽度为250-350mm；和/或，所述第四叶片的长度为350-450mm，宽度为250-350mm。
可选地，所述烟气导流均布装置包括多个第一叶片、多个第二叶片、多个第三叶片以及多个第四叶片，其中，多个所述第一叶片和多个所述第二叶片交替设置在所述第一纵梁上，多个所述第三叶片和多个所述第四叶片交替设置在所述第二纵梁上。
可选地，相邻的所述第一叶片和所述第二叶片之间的间距为100-200mm；和/或，相邻的所述第三叶片和所述第四叶片之间的间距为100-200mm。
可选地，相邻的所述第一纵梁和所述第二纵梁之间的间距为400-600mm。
可选地，所述烟气导流均布装置还包括连接法兰，至少一根所述第一纵梁包括有第一活动纵梁和第一固定纵梁，所述第一活动纵梁通过所述连接法兰与所述第一固定纵梁连接；且至少一根所述第二纵梁包括有第二活动纵梁和第二固定纵梁，所述第二活动纵梁通过所述连接法兰与所述第二固定纵梁连接。
可选地，所述第一活动纵梁和所述第二活动纵梁均靠近所述烟气导流均布装置的边缘设置。
在上述技术方案的基础上，本公开还提供了一种余热锅炉，包括锅炉本体以及沿烟气流动方向依次设置在所述锅炉本体内的喷氨格栅结构和催化剂结构，所述余热锅炉还包括上述的烟气导流均布装置，其中，所述烟气导流均布装置设置在所述喷氨格栅结构和所述催化剂结构之间。
通过上述技术方案，在本公开提供的烟气导流均布装置中，通过横梁对平行设置的第一纵梁和第二纵梁固定，其中，沿第一方向，第一纵梁上间隔设置了第一叶片和第二叶片，第二纵梁上间隔设置了第三叶片和第四叶片，并且，第一叶片、第二叶片、第三叶片以及第四叶片的倾斜角度均不相同，通过在纵横交错的纵梁和横梁形成的结构上设置四块不同倾斜角度的叶片来对经过该烟气导流均布装置的烟气均布，以使SCR脱销氨气在进入催化剂前能够与烟气充分混合并均流，从而实现使经过催化剂脱销后的烟气的NOx含量和氨逃逸均降低至符合环保要求的目的。
另外，本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是本公开的烟气导流均布装置的结构示意图；
图2是本公开的烟气导流均布装置的局部结构示意图；
图3是本公开的余热锅炉的结构示意图。
附图标记说明
1-烟气导流均布装置；11-横梁；12-第一纵梁；121-第一活动纵梁；122-第一固定纵梁；13-第二纵梁；131-第二活动纵梁；132-第二固定纵梁；14-第一叶片；15-第二叶片；16-第三叶片；17-第四叶片；18-安装平面；19-连接法兰；2-锅炉本体；3-喷氨格栅结构；4-催化剂结构。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“横、纵”通常是指图中的方位，其中，横是指图1中的水平方向，纵是指图1中的竖直方向。此外，需要说明的是，所使用的术语如“第一、第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。另外，在参考附图的描述中，不同附图中的同一标记表示相同的要素。上述定义仅用于解释和说明本公开，不应当理解为对本公开的限制。
相比于燃煤锅炉，燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉的烟道截面积远比燃煤锅炉的截面积大，且余热锅炉进口烟温高以及内部保温的特点难以设置导流板，进而导致燃机余热锅炉的流场不均匀性差，NOx不均匀度可高达50％以上；而且，直喷式喷氨格栅结构的设置使得烟气和氨气的混合非常不充分；并且，燃机的NOx排放标准更严格，在机组快速变负荷工况下NOx排放出现大幅波动，导致NOx排放存在超标风险，为降低NOx排放而加大喷氨量却导致氨逃逸增大甚至超标；此外，余热锅炉的结构比较紧凑，烟气流程很短，因此对喷氨响应的及时性要求更高。
鉴于此，本公开提供了一种烟气导流均布装置1，参照图1和图2所示，包括横梁11；第一纵梁12，垂直设置于横梁11上；第二纵梁13，垂直设置于横梁11上，且平行于第一纵梁12；第一叶片14，穿设在第一纵梁12上，且朝向第一方向(图中用带箭头的直线和字母a表示)倾斜设置；第二叶片15，沿第一方向，与第一叶片14间隔设置在第一纵梁12上，第二叶片15位于第一纵梁12的侧壁上，且朝向第二方向(图中用带箭头的直线和字母b表示)倾斜设置；第三叶片16，设置于第二纵梁13的侧壁上，且背离第二方向倾斜设置；第四叶片17，沿第一方向，与第三叶片16间隔设置在第二纵梁13上，第四叶片17穿设在第二纵梁13上，且背离第一方向倾斜设置；其中，第一方向平行于第一纵梁12和第二纵梁13，第二方向平行于横梁11。
通过上述技术方案，在本公开提供的烟气导流均布装置1中，通过横梁11对平行设置的第一纵梁12和第二纵梁13固定，其中，沿第一方向，第一纵梁12上间隔设置了第一叶片14和第二叶片15，第二纵梁13上间隔设置了第三叶片16和第四叶片17，并且，第一叶片14、第二叶片15、第三叶片16以及第四叶片17的倾斜角度均不相同，通过在纵横交错的纵梁和横梁11形成的结构上设置四块不同倾斜角度的叶片来对经过该烟气导流均布装置1的烟气均布，以使SCR脱销氨气在进入催化剂前能够与烟气充分混合并均流，从而实现使经过催化剂脱销后的烟气的NOx含量和氨逃逸均降低至符合环保要求的目的。需要说明的是，SCR的原理是在催化剂作用下，还原剂NH3在290-400℃下有选择的将NO和NO2还原成N2，而几乎不发生NH3与O2的氧化反应，从而提高N2的选择性，而减少NH3的消耗。
其中，第一叶片14和第四叶片17以及第二叶片15和第三叶片16的设置方式以它们连线的中心为基准互为中心对称，以使经过的烟气能够被重新分配在该空间内，并最终达到对烟气的均流导向作用。
在本公开提供的具体实施方式中，第一纵梁12、第二纵梁13以及横梁11形成安装平面18，其中，关于第一叶片14、第二叶片15、第三叶片16以及第四叶片17与安装平面18之间的位置关系可以有以下十五种实现方式：
在第一至第四种实现方式中，第一叶片14、第二叶片15、第三叶片16以及第四叶片17中的任意一者与安装平面18之间的夹角为30°-50°。
在第五至第十种实现方式中，第一叶片14、第二叶片15、第三叶片16以及第四叶片17中的任意二者与安装平面18之间的夹角为30°-50°。
在第十一至第十四种实现方式中，第一叶片14、第二叶片15、第三叶片16以及第四叶片17中的任意三者与安装平面18之间的夹角为30°-50°。
在第十五种实现方式中，第一叶片14、第二叶片15、第三叶片16以及第四叶片17与安装平面18之间的夹角均为30°-50°。
上述实现方式中，通过限定相应叶片与安装平面18之间的夹角角度来限定该叶片的倾斜角度，并以此来实现对经过这些叶片的烟气的走向的引导，以最终实现使流经该烟气导流均布装置1的烟气能够被更好地均布的效果。其中，上述实现方式中所指的夹角可以为30°、40°或者50°，也可以为这些数值之间的任意角度，本公开对此不作限定。
在本公开提供的具体实施方式中，第一叶片14、第二叶片15、第三叶片16以及第四叶片17均构造为方形叶片，一方面使所有叶片均构造为方形叶片结构简单，有利于生产加工，另一方面，方形叶片的设计可以满足烟气导流均布的需求。
其中，关于第一叶片14、第二叶片15、第三叶片16以及第四叶片17的尺寸可以有以下几种实现方式：
在第一至第四种实现方式中，第一叶片14、第二叶片15、第三叶片16以及第四叶片17中的任意一者的长度为350-450mm，宽度为250-350mm。
在第五至第十种实现方式中，第一叶片14、第二叶片15、第三叶片16以及第四叶片17中的任意二者的长度为350-450mm，宽度为250-350mm。
在第十一至第十四种实现方式中，第一叶片14、第二叶片15、第三叶片16以及第四叶片17中的任意三者的长度为350-450mm，宽度为250-350mm。
在第十五种实现方式中，第一叶片14、第二叶片15、第三叶片16以及第四叶片17的长度均为350-450mm，宽度均为250-350mm。
上述实现方式中，通过对这些叶片的长度和宽度尺寸的限定，来实现对叶片结构的优化，以使设置在烟道截面内的烟气导流均布装置1具有更好的烟气导流效果。其中，上述实现方式中所指的长度尺寸可以为350mm、400mm或者450mm，也可以为这些数值之间的任意尺寸，宽度尺寸可以为250mm、300mm或者350mm，也可以为这些数值之间的任意尺寸，本公开对此不作限定。
在本公开提供的具体实施方式中，烟气导流均布装置1包括多个第一叶片14、多个第二叶片15、多个第三叶片16以及多个第四叶片17，其中，多个第一叶片14和多个第二叶片15交替设置在第一纵梁12上，多个第三叶片16和多个第四叶片17交替设置在第二纵梁13上，通过这样的设置，可以扩展该烟气导流均布装置1的使用范围，使其能够根据实际需求灵活调整，以便适用于不同大小的烟道截面尺寸。
在本公开提供的具体实施方式中，为使该烟气导流均布装置1对烟气的导流均布效果更佳，同一根纵梁上的相邻叶片之间的位置关系可以有以下几种实现方式：
在第一种实现方式中，相邻的第一叶片14和第二叶片15之间的间距为100-200mm。
在第二种实现方式中，相邻的第三叶片16和第四叶片17之间的间距为100-200mm。
在第三种实现方式中，相邻的第一叶片14和第二叶片15之间的间距为100-200mm，并且，相邻的第三叶片16和第四叶片17之间的间距也为100-200mm。
上述实现方式中，通过对同一根纵梁上相邻叶片之间间距的限定，来调整该烟气导流均布装置1的导流均布效果，从而使该烟气导流均布装置1可以根据实际生产的不同需求来灵活选择同一根纵梁上相邻叶片之间的间距尺寸。其中，上述实现方式中所指的相邻叶片之间的间距可以为100mm、150mm或者200mm，也可以为这些数值之间的任意尺寸，本公开对此不作限定。
在本公开提供的具体实施方式中，相邻的第一纵梁12和第二纵梁13之间的间距为400-600mm，这样设置是为了通过设置相邻的第一纵梁12和第二纵梁13之间间距来控制烟气流量，从而使该烟气导流均布装置1的导流均布效果更佳。其中，相邻的第一纵梁12和第二纵梁13之间的间距尺寸可以为400mm、500mm或者600mm，也可以为这些数值之间的任意尺寸，本公开对此不作限定。
在本公开提供的具体实施方式中，烟气导流均布装置1还包括连接法兰19，至少一根第一纵梁12包括有第一活动纵梁121和第一固定纵梁122，第一活动纵梁121通过连接法兰19与第一固定纵梁122连接；且至少一根第二纵梁13包括有第二活动纵梁131和第二固定纵梁132，第二活动纵梁131通过连接法兰19与第二固定纵梁132连接。此处，连接法兰19的设置使得该烟气导流均布装置1可以根据实际需求对相应模块灵活拆装，因而使用更为便捷灵活。其中，连接法兰19的设置数量以及设置位置可以根据实际生产需要灵活设置，本公开对此不作限定。
在本公开提供的具体实施方式中，第一活动纵梁121和第二活动纵梁131均靠近烟气导流均布装置1的边缘设置，这样设置是为了便于在实际生产中，通过拆卸掉连接法兰19便可以将第一活动纵梁121和第二活动纵梁131从烟气导流均布装置1中移开，从而使人和设备能够从中顺利通行以进行相应操作。
在上述技术方案的基础上，本公开还提供了一种余热锅炉，参照图3所示，包括锅炉本体2以及沿烟气流动方向(图中用带箭头的直线和字母c表示)依次设置在锅炉本体2内的喷氨格栅结构3和催化剂结构4，余热锅炉还包括上述的烟气导流均布装置1，其中，烟气导流均布装置1设置在喷氨格栅结构3和催化剂结构4之间。在本公开的余热锅炉中，烟气导流均布装置1设置在喷氨格栅结构3和催化剂结构4之间，通过不同方向的叶片的导流作用，使不均匀的烟气得到掺混，流场得以优化，同时氨气和烟气也能够充分混合，降低了氨气的不均匀性，从而使得通过催化剂后的烟气中的NOx趋于均布，避免出现局部喷氨量过大或过小的情况，最终实现降低烟囱出口处NOx含量、降低氨逃逸的目的。其中，关于烟气导流均布装置1的相关内容已经在前述做了详细描述，因而本公开在此不再赘述。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种烟气导流均布装置，其特征在于，包括
横梁；
第一纵梁，垂直设置于所述横梁上；
第二纵梁，垂直设置于所述横梁上，且平行于所述第一纵梁；
第一叶片，穿设在所述第一纵梁上，且朝向第一方向倾斜设置；
第二叶片，沿所述第一方向，与所述第一叶片间隔设置在所述第一纵梁上，所述第二叶片位于所述第一纵梁的侧壁上，且朝向第二方向倾斜设置；
第三叶片，设置于所述第二纵梁的侧壁上，且背离所述第二方向倾斜设置；
第四叶片，沿所述第一方向，与所述第三叶片间隔设置在所述第二纵梁上，所述第四叶片穿设在所述第二纵梁上，且背离所述第一方向倾斜设置；
其中，所述第一方向平行于所述第一纵梁和所述第二纵梁，所述第二方向平行于所述横梁。
2.根据权利要求1所述的烟气导流均布装置，其特征在于，所述第一纵梁、所述第二纵梁以及所述横梁形成安装平面，所述第一叶片与所述安装平面之间的夹角为30°-50°；和/或，
所述第二叶片与所述安装平面之间的夹角为30°-50°；和/或，
所述第三叶片与所述安装平面之间的夹角为30°-50°；和/或，
所述第四叶片与所述安装平面之间的夹角为30°-50°。
3.根据权利要求1所述的烟气导流均布装置，其特征在于，所述第一叶片、所述第二叶片、所述第三叶片以及所述第四叶片均构造为方形叶片。
4.根据权利要求3所述的烟气导流均布装置，其特征在于，所述第一叶片的长度为350-450mm，宽度为250-350mm；和/或，
所述第二叶片的长度为350-450mm，宽度为250-350mm；和/或，
所述第三叶片的长度为350-450mm，宽度为250-350mm；和/或，
所述第四叶片的长度为350-450mm，宽度为250-350mm。
5.根据权利要求1所述的烟气导流均布装置，其特征在于，所述烟气导流均布装置包括多个第一叶片、多个第二叶片、多个第三叶片以及多个第四叶片，其中，多个所述第一叶片和多个所述第二叶片交替设置在所述第一纵梁上，多个所述第三叶片和多个所述第四叶片交替设置在所述第二纵梁上。
6.根据权利要求1所述的烟气导流均布装置，其特征在于，相邻的所述第一叶片和所述第二叶片之间的间距为100-200mm；和/或，
相邻的所述第三叶片和所述第四叶片之间的间距为100-200mm。
7.根据权利要求1所述的烟气导流均布装置，其特征在于，相邻的所述第一纵梁和所述第二纵梁之间的间距为400-600mm。
8.根据权利要求1所述的烟气导流均布装置，其特征在于，所述烟气导流均布装置还包括连接法兰，至少一根所述第一纵梁包括有第一活动纵梁和第一固定纵梁，所述第一活动纵梁通过所述连接法兰与所述第一固定纵梁连接；且至少一根所述第二纵梁包括有第二活动纵梁和第二固定纵梁，所述第二活动纵梁通过所述连接法兰与所述第二固定纵梁连接。
9.根据权利要求8所述的烟气导流均布装置，其特征在于，所述第一活动纵梁和所述第二活动纵梁均靠近所述烟气导流均布装置的边缘设置。
10.一种余热锅炉，包括锅炉本体以及沿烟气流动方向依次设置在所述锅炉本体内的喷氨格栅结构和催化剂结构，其特征在于，所述余热锅炉还包括根据权利要求1至9中任一项所述的烟气导流均布装置，其中，所述烟气导流均布装置设置在所述喷氨格栅结构和所述催化剂结构之间。
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