一种SCR脱硝装置变径烟道导流板设计方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种SCR脱硝装置变径烟道导流板设计方法，该方法通过设置导流板对流经变径烟道的烟气进行分割，所述导流板安装在SCR脱硝装置的水平变径烟道内部，导流板在变径烟道中改变飞灰颗粒的运动方向，避免飞灰颗粒发生局部富集；根据变径烟道的长度、入口宽度、出口宽度，进一步确定变径烟道内部导流板结构参数和安装位置；所述导流板结构参数包括：导流板数量n、导流板长度L、导流板间距d及导流板与变径烟道入口横截面夹角θ。本发明专利技术能在满足烟气速度分布均匀度的同时改善飞灰颗粒分布的均匀度，从而避免飞灰颗粒在催化层局部富集及其对催化剂的冲蚀损伤。

【技术实现步骤摘要】
一种SCR脱硝装置变径烟道导流板设计方法
本专利技术涉及一种旨在调理飞灰颗粒分布的SCR脱硝装置变径烟道导流板设计方法，属于火电环保

技术介绍
烟气脱硝方法包括选择性催化还原（SCR-SelectiveCatalyticReduction）技术、选择性非催化还原（SNCR）技术、SNCR/SCR联合烟气脱硝技术、液体吸收法等。在现有的火电烟气脱硝方法中，SCR脱硝以其脱硝效率高、选择性好、运行温度低等优点成为应用最为广泛的烟气净化技术。选择性催化还原法的主要原理是利用氨气（NH3）和氮氧化物（NOx）在V2O5/WO3/TiO2或V2O5/MoO3/TiO2组成的催化剂的作用下进行的氧化还原反应，生成氮气（N2）和水（H2O），从而脱除烟气中有害的NOx。SCR脱硝装置的导流板用于调节烟气速度场和还原剂浓度场，以控制催化剂入口处烟气速度分布和还原剂（氨气）浓度分布尽可能均匀，如通常以第一层催化剂入口平面的烟气速度分布相对标准差来衡量烟气速度分布的均匀度，并要求该指标小于15%。然而，对发生催化剂破损事故的脱硝装置分析表明，当烟气飞灰含量较高时，即使烟气速度分布均匀度满足设计要求，烟气中不均匀分布的飞灰颗粒的局部富集也会导致催化剂结构损伤，严重降低了催化剂的使用寿命。因此，对于高灰分机组，设计导流板时不仅要考虑速度分布均匀度，还要考虑飞灰颗粒分散控制问题。具体来说，由于飞灰颗粒密度远高于烟气，在流动情况下具有比烟气更大的惯性。当飞灰颗粒运动至变径烟道时通常难以快速改变运动方向，从而在烟气离开变径烟道后，飞灰颗粒出现富集现象，后延至催化层时，对局部催化剂高烈度冲蚀的可能性就增大了。通过对变径烟道导流板进行合理设计可以消除飞灰颗粒的这一富集现象，达到催化剂延寿的目的。工程实践中用来控制烟气速度分布均匀度的导流板通常是半径为R（R≈600mm）弧度为π/2的弧形结构，并且在弧的两端沿切线方向接100-300mm的延长直板。对现有的技术文献检索后发现，毛剑宏、宋浩、吴卫红等在《浙江大学学报（工学版）》（2011年45卷6期）发表了“电站锅炉SCR脱硝系统导流板的设计与优化”。该文对脱硝装置内的导流板设计方案进行了分析与研究，并对导流板位置、角度进行了优化，从而改善了催化剂入口处烟气速度与氨气浓度分布均匀度。然而该文并未针对装置内部的飞灰颗粒分布情况进行分析研究，相应的导流板设计也未考虑此因素。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种SCR脱硝装置变径烟道导流板设计方法，该方法在脱硝装置烟气速度分布均匀度满足设计要求的前提下提高催化剂入口处的飞灰颗粒分布均匀度，以使催化剂免遭局部过度冲蚀，提高催化剂使用寿命。为实现以上目的，本专利技术提供一种SCR脱硝装置变径烟道导流板设计方法，该方法通过设置导流板对流经变径烟道的烟气进行分割，所述导流板安装在SCR脱硝装置的水平变径烟道内部，该导流板在变径烟道中改变飞灰颗粒的运动方向，避免飞灰颗粒发生局部富集。优选地，所述导流板的结构参数，包括：导流板数量n、导流板长度L、导流板间距d、导流板与变径烟道入口横截面夹角θ，这些参数根据变径烟道的长度、入口宽度、出口宽度通过CFD（计算流体动力学）仿真寻优得到。优选地，所述导流板对变径烟道进行分割，是指：当导流板个数为n时，将弯道划分为（n+1）个通道，每个通道入口的宽度为di（i=1,2,…,n+1），即导流板迎风侧端点之间的两两间距。优选地，所述导流板与变径烟道烟道入口截面夹角θ是各导流板所在平面与变径烟道入口横截面的夹角。优选地，所述变径烟道为水平或竖直烟道中起衔接作用的、入口与出口宽度不相等、中心轴线不重合的过渡烟道。优选地，所述导流板为直板结构。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术能够在烟气速度分布满足设计要求的前提下提高催化层入口平面飞灰颗粒分布的均匀度，同时对烟气速度分布也有改善效果，从而避免飞灰颗粒在催化层局部富集及其对催化剂的冲蚀损伤，具有延长SCR脱硝系统催化剂寿命、提高脱硝效率的作用。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术SCR脱硝装置结构及变径烟道示意图；图中：1为第一直弯，2为第二直弯导流板，3为第三直弯导流板，4为省煤器，5为SCR反应器，6为喷氨格栅、混合格栅，7为变径烟道导流板；图2为本专利技术变径烟道导流板尺寸示意图；图3为未加装变径烟道导流板时，催化层入口平面示踪飞灰颗粒分布图；图4为加装变径烟道导流板后，催化层入口平面示踪飞灰颗粒分布图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。本实施例提供一种用于飞灰颗粒均匀度调理的SCR脱硝装置变径烟道导流板设计方法，通过设置导流板对流经变径烟道的烟气进行分割，导流板在变径烟道中改变飞灰颗粒的运动方向，避免飞灰颗粒发生局部富集；根据变径烟道的长度、入口宽度、出口宽度，进一步确定变径烟道内部导流板结构参数和安装位置。如图1所示，为某燃煤机组SCR脱硝装置结构及变径烟道示意图，1为第一直弯，2为第二直弯导流板，3为第三直弯导流板，4为省煤器，5为SCR反应器，6为喷氨格栅、混合格栅，7为变径烟道导流板；其中省煤器4和第一直弯1之间的水平烟道上有一段变径烟道，该变径烟道采用本专利技术所设计的导流板即变径烟道导流板7，而其余各直弯烟道处均采用工程常用的弧度为π/2的弧形导流板；其中：变径烟道导流板长度为Li（i=1,2）。变径烟道入口和出口宽度分别为D1、D2，长度为S，导流板片数为n（n≥1），导流板所分割出的烟道各部分宽度为di（i=1,2,3，…），各导流板与变径烟道入口横截面夹角为θi（i=1,2，…）尺寸标注如图2所示。上述参数n、Li、di、θi通过CFD（计算流体动力学）仿真寻优得到，其中：n=2；D1=10200mm，D2=11880mm，S=2600mm；L1=1870mm，L2=1870mm；d1=3675mm，d2=3900mm，d3=2625mm；θ1=43°，θ2=40°。本实施例中，省煤器入口烟气速度16m/s，喷氨速度77m/s，烟气出口静压力-1500Pa，温度设定为650K，催化层入口平面尺寸为10.70mx12.20m，计130.54m2。CFD仿真使用Fluent6.3.26软件，装置各弯道位置使用工程常用的导流板设计方案。图1中SCR反应器含两层，采用蜂窝状催化剂，烟气进入SCR反应器的入口平面为矩形。图3为未加装变径烟道导流板时，催化层入口平面示踪飞灰颗粒分布图俯视，左侧为近锅炉侧，烟气流动方向由读者指向纸面，SCR反应器入口烟道尺寸为：左右向10.70m，前后向12.20m.在水平烟道梯形变径处未加装导流板时，催化剂入口平面烟气速度分布相对标准差为12.4%。而该位置加装导流板后，相应的烟气速度分布相对标准差降为10.4%，以上两种情况下烟气速度分布相对标准差均优于设计标准（<15%），满足速度分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SCR脱硝装置变径烟道导流板设计方法，其特征在于，该方法通过设置导流板对流经变径烟道的烟气进行分割，所述导流板安装在SCR脱硝装置的水平变径烟道内部，该导流板在变径烟道中改变飞灰颗粒的运动方向，避免飞灰颗粒发生局部富集。

【技术特征摘要】
1.一种SCR脱硝装置变径烟道导流板设计方法，其特征在于，所述方法是一种用于飞灰颗粒均匀度调理的SCR脱硝装置变径烟道导流板设计方法，该方法通过设置针对颗粒分布的导流板对流经变径烟道的烟气进行分割，所述导流板安装在SCR脱硝装置的水平变径烟道内部，该导流板在变径烟道中改变飞灰颗粒的运动方向，避免飞灰颗粒发生局部富集；所述导流板，其结构参数包括：导流板数量n、导流板长度L、导流板间距d、导流板与变径烟道入口横截面夹角θ，这些参数根据变径烟道的长度、入口宽度、出口宽度通过CFD仿真寻优得到；所述导流板对变径烟道进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭士义，曾豪骏，朱彬，潘玉霖，李林涛，袁景淇，王双骥，王景成，
申请(专利权)人：上海交通大学，上海电气电站环保工程有限公司，
类型：发明
国别省市：