CN216498569U - 一种脱硝导流板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种脱硝导流板的设计方法，主要用于锅炉尾气SCR脱硝工艺的流场控制。SCR脱硝设备斜坡下区域作为整个设备烟气流场的最不规则区域，流场控制最不容易，采用本实用新型，可以较为简洁、高效地完成烟气导流，使得进入反应器的烟气流速更为均匀，氨气扩散的基础条件也更加均衡，有利于提高烟气脱硝的反应效率，从而提升锅炉尾气处理的质量。本实用新型研究的主方向为流场设计(流体力学方向)，是针对特定脱硝工艺要求进行导流板初步设计。结合CFD数值模拟手段，本实用新型通过多个工程项目的实际使用，验证了具体实施效果，并积累了各类不同初始条件下导流板的常用布置参数范围，为初次使用者提供了良好的入门途径。

Description

一种脱硝导流板

技术领域

本实用新型涉及生态环境治理技术中的大气污染控制领域，具体为一种 SCR脱硝设备中的导流板。

背景技术

脱硝的目的是从燃烧烟气中去除氮氧化物，防止氮氧化物污染环境，目前世界上比较主流的工艺分为：SCR和SNCR。SCR工艺采用以催化剂为媒介，通过固相表面催化反应来实现脱硝，相较于通过炉内喷雾条件下的纯气相反应来实现脱硝的SNCR工艺，前者脱硝效率总体上会明显更高。

SCR脱硝反应器，在已确定的反应器外轮廓、催化剂层布置、烟气流量、氨气喷射等基本条件下，要实现尽可能高的氮氧化物脱除效率，就需要进入催化剂层的烟气流速尽可能均匀，以提高烟气在催化剂层内的最低停留时间，杜绝“漏气”短板；因此，在整个烟气流动通道内，通过加设导流和整流部件，以控制和优化烟气流场，均匀烟气流速，对保证脱硝目标的实现是至关重要的。

参见图2，在入口烟道部分，一般SCR脱硝反应器均会设置2组以上的圆弧形导流板，以控制烟道拐弯引起的偏流，由于外形变化比较规则、规律容易掌握，圆弧形导流板在布置形式上各厂家的设计会比较相似。而在反应器上方、顶部斜坡和整流格栅之间的区域，是整个流道最后、也是最关键的流场控制区；由于该区域外轮廓变化很不规则，又有远端的尖锐角存在，流场变动规律复杂而敏感，造成该区域的导流板布置各厂家的做法差异较大，设备实际运行后的脱硝效果也呈现良莠不齐的局面。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种SCR脱硝设备导流板的方案设计，用于常规构型新建SCR脱硝设备的反应器上方斜坡区域。本型导流板，为针对一般锅炉正常运行状态时、特定烟气量条件下的固定式部件组合，通过采用原创性的总体布局方式，以及各项经过实际项目验证的经验布局参数，使得进入催化剂层的流速更加均匀，足以解决前面背景技术中提到的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种SCR脱硝设备导流板，包括：

导流结构，所述导流结构包括三片导流板包括3片平直板体；该3片平直板体的长度布置方向，均为等同于脱硝反应器的设备水平横向，板长度均为贯穿整个横向通长布置；3片板的宽度方向中点，均沿连接顶部斜坡中点和左侧直拐角角点的中轴线布置。该3片平直板体的两端连接方式，均采用焊接方式固定于脱硝反应器的两个侧壁面；该3片平直板体的中间加劲方式，通过附加的支撑结构与该3片平直板体焊接连接后加以实现。

支撑结构，所述支撑结构为平面杆件组合体系，包括上弦杆、下弦杆以及3组斜撑杆。本支撑结构属于焊接结构，上、下弦杆两端分别与斜坡顶和内转角处设备外壁焊接固定。本支撑结构，沿导流板横向、每隔一定间距设置一组，用以减小导流板在气流压力下导致弯曲变形的受力跨距。

作为优选，3个所述板体的定位间距，按照向斜坡远端等比例扩张设置，迎合了斜坡高度下压、流阻增大的趋势。

作为优选，3个所述板体的倾斜角度均不相同，可以满足下部反应器在不同水平纵向位置上有不同量级的补气需求。

作为优选，3个所述板体的宽度也均不相同，平衡了在不同气速分布位置下板背面底流速区尾迹的负面影响。

作为优选，支撑结构采用的总体布局形式和3片导流板体的位置紧密贴合。下弦杆的下端点设定巧妙的利用了整流格栅的斜切角，避开了格栅部件本体并得以落在设备外壁面上。每组支撑，除主弦杆之外只需要较少量的小斜撑杆即可形成稳定结构，方案设计高效而简洁。

图4、图5为采用本实用新型导流板实际案例(一)的相关CFD流场模拟结果。图4是纵向中间截面的流速等值线分布，反器区域内的流速分布非常均匀，跨越的级数很少。图5为催化剂前水平截面的流速等值线分布，可见均匀度也非常高。

图6、图7为采用本实用新型导流板实际案例(二)、(三)的烟气流速分布图，纵向中间截面的流速分布也同样具有很高的均匀性。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型设计的SCR脱硝导流板的优点在于：在总体布局概念上，该种组合布置能够同时对烟气转向的近端(轮廓内转角)和远端(轮廓外转角) 都控制地比较好；近端处板离格栅近，对烟气盲区补气效率高，远端处板离最外角距离适中，对最外角点限流影响可控。在具体布局参数选用上，依托多个实际项目的使用经验，确定了板间距比、板宽、板倾角的合理经验参数范围，针对不同基本条件的SCR脱硝设备，设计者均可便捷地采用该种构型的导流板设计，将会使得进入催化剂层的烟气流速均匀度更为可靠，有利于提高最终的烟气脱硝效率。另外，本型导流板的导流结构3块直板尺寸均较小，配套的支撑结构设计也非常简洁，部件的材料总用量少，总体上制作和安装都较为方便。

附图说明

图1-a为本实用新型脱硝导流板在脱硝设备中的布局立体简图；

图1-b为本实用新型脱硝导流板在脱硝设备中的布局平面简图；

图2为本实用新型脱硝导流板在脱硝设备中的分部件说明详图；

图3为本实用新型导流板在脱硝设备中的定位参数详图；

图4为采用本实用新型导流板实际案例(一)的烟气流速等值线图A；

图5为采用本实用新型导流板实际案例(一)的烟气流速等值线图B；

图6为采用本实用新型导流板实际案例(二)的烟气流速等值线图；

图7为采用本实用新型导流板实际案例(三)的烟气流速等值线图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-a～7，本实用新型提供一种技术方案：

一种SCR脱硝设备导流板，包括：

导流结构(1)，所述导流结构(1)包括三片平直导流板，即下板(101)、中板(102)、上板(103)；该导流结构各板体的布置方向，均为板的长边平行于脱硝反应器的设备横向，长度均为贯穿整个横向通长布置；该导流结构各板体的两端连接方式，均采用焊接方式固定于脱硝反应器的两个侧壁面；该导流结构各板体的中间加劲方式，通过附加的支撑结构(2)与该导流结构各板体焊接连接后加以实现；

支撑结构(2)，所述支撑结构(2)为平面杆件组合体系，包括上弦杆 (201)、下弦杆(202)以及下斜撑杆(203)、中斜撑杆(204)、上斜撑杆(205)；本支撑结构属于焊接结构，上弦杆(201)和下弦杆(202)两端分别与斜坡顶和内转角处设备外壁焊接固定；本支撑结构，沿导流板横向、每隔一定间距设置一组，用以减小导流板在气流压力下导致弯曲变形的受力跨距。

具体的，其导流结构(1)各板体，均沿连接顶部斜坡中点和左侧直拐角角点的中轴线布置，板宽度中点在轴线上；设定左侧直拐角角点和下板(101) 宽度中点间距为L1，中板(102)宽度中点和下板(101)宽度中点的间距为 L2，上板(103)宽度中点和中板(102)宽度中点的间距为L3，顶部斜坡中点和上板(103)宽度中点的间距为L4，各个定位间距满足比值L3∶L2∶L1在 1.6～2.2之间，L4∶L3在0.8～1.4之间。

具体的，其导流结构(1)各板体的宽度取值范围，W0为下部反应器纵向宽度，下板(101)宽度W1/W0在0.015～0.023之间；中板(102)宽度W2/W0 在0.04～0.06之间；上板(103)宽度W3/W0在0.06～0.09之间。

具体的，其导流结构(1)各板体的板平面与水平面夹角的取值范围，下板(101)倾角θ1在50°～70°之间；中板(102)倾角θ2在30°～45°之间；上板(103)倾角θ3在25°～40°之间。

具体的，支撑结构上弦杆(201)和下弦杆(202)的定位原则是，弦杆轴线以上方宽度较大的两片导流板中板(102)、上板(103)的两个外边缘点连线为准；斜撑杆共3组，每组包括2条小斜杆，其定位原则是，斜撑杆轴线在弦杆一侧的端点落在各分段弦杆长度的中点位置；斜杆轴线在导流板一侧的端点，下斜撑杆(203)落在下板(101)的两个外边缘点，中斜撑杆(204) 落在中板(102)的中点，上斜撑杆(205)落在上板(103)的中点。

实际设计时，设计者可根据以上范围初步确定3片板的定位参数，然后利用CFD数值模拟技术，模拟烟气流场，求解气体速度场和压力场。如果发现模拟结果中进入催化剂层时的流速均匀度不够，则可在该范围内适当调整定位参数，重新模拟，直到最后均匀度逼近比较理想的效果。

要达到良好效果，本型导流板设计对于其周边各部件的配合要求如下：参见图3，首先，右侧斜坡相对水平面倾角θ0宜控制在13°～20°之间；其次，导流板下方整流格栅高度h不宜小于0.3m，格栅高度h与格栅片间距 t比值h/t不宜小于5.0；最后，整流格栅需在靠近轮廓内转角端、上平面切斜角，以利于盲区补气，斜切部分高度h1/h宜控制在0.35～0.5之间，斜切部分宽度L5/h宜控制在2.0～3.0之间。

支撑结构(2)的设计具体由机械专业完成，杆件采用截面较小的的扁钢、方钢、角钢等都可以，选型时需注意各杆件的迎风面要尽量小，以免干扰了已经优化好的烟气流场分布(CFD模拟一般不考虑杆件的影响)。此种支撑结构条件下，由于对导流板的钢板没有四周边框固定，所以该类钢板厚度需比常规加厚2～3mm，以免钢板随气流振动明显。各榀支撑结构的横向间距，一般不宜大于1.0m，以免导流板挠度过大。

本实用新型中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种脱硝导流板，其特征在于，包括：

导流结构(1)，所述导流结构(1)包括三片平直导流板，即下板(101)、中板(102)、上板(103)；该导流结构各板体的布置方向，均为板的长边平行于脱硝反应器的设备横向，长度均为贯穿整个横向通长布置；该导流结构各板体的两端连接方式，均采用焊接方式固定于脱硝反应器的两个侧壁面；该导流结构各板体的中间加劲方式，通过附加的支撑结构(2)与该导流结构各板体焊接连接后加以实现；

支撑结构(2)，所述支撑结构(2)为平面杆件组合体系，包括上弦杆(201)、下弦杆(202)以及下斜撑杆(203)、中斜撑杆(204)、上斜撑杆(205)；本支撑结构属于焊接结构，上弦杆(201)和下弦杆(202)两端分别与斜坡顶和内转角处设备外壁焊接固定；本支撑结构，沿导流板横向、每隔一定间距设置一组，用以减小导流板在气流压力下导致弯曲变形的受力跨距。

2.根据权利要求1所述的一种脱硝导流板，其特征在于：其导流结构(1)各板体，均沿连接顶部斜坡中点和左侧直拐角角点的中轴线布置，板宽度中点在轴线上；设定左侧直拐角角点和下板(101)宽度中点间距为L1，中板(102)宽度中点和下板(101)宽度中点的间距为L2，上板(103)宽度中点和中板(102)宽度中点的间距为L3，顶部斜坡中点和上板(103)宽度中点的间距为L4，各个定位间距满足比值L3∶L2∶L1在1.6～2.2之间，L4∶L3在0.8～1.4之间。

3.根据权利要求1所述的一种脱硝导流板，其特征在于：其导流结构(1)各板体的宽度取值范围，W0为下部反应器纵向宽度，下板(101)宽度W1/W0在0.015～0.023之间；中板(102)宽度W2/W0在0.04～0.06之间；上板(103)宽度W3/W0在0.06～0.09之间。

4.根据权利要求1所述的一种脱硝导流板，其特征在于：其导流结构(1) 各板体的板平面与水平面夹角的取值范围，下板(101)倾角θ1在50°～70°之间；中板(102)倾角θ2在30°～45°之间；上板(103)倾角θ3在25°～40°之间。

5.根据权利要求1所述的一种脱硝导流板，其特征在于：支撑结构上弦杆(201)和下弦杆(202)的定位原则是，弦杆轴线以上方宽度较大的两片导流板中板(102)、上板(103)的两个外边缘点连线为准；斜撑杆共3组，每组包括2条小斜杆，其定位原则是，斜撑杆轴线在弦杆一侧的端点落在各分段弦杆长度的中点位置；斜杆轴线在导流板一侧的端点，下斜撑杆(203)落在下板(101)的两个外边缘点，中斜撑杆(204)落在中板(102)的中点，上斜撑杆(205)落在上板(103)的中点。

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