CN101342462B - 一种气动流场均匀分布的装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
一种气动流场均匀分布的装置及其方法，该装置包括与反应器顶部连通的入口烟道、弯道、垂直烟道和置于弯道内的导流元件，所述导流元件是一组自弯道内侧向弯道外侧沿弯道半径依次排列的弯弧形导流板，相邻的弯弧形导流板之间留有烟气通道间隙，烟气进入烟气通道的一端为进气口，烟气流出烟气通道的一端为出气口，进气口间距均大于与之相对应的出气口间距，且出气口间距自弯道内侧向弯道外侧逐渐增大，各弯弧形导流板的两端与弯道两侧内壁连接。本发明的导流装置结构简单、造价低廉、并易于调节，在SCR烟气脱硝***中使用能够提高烟气在***中的均匀分布，使脱硝效率显著提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种流体的导流装置及其方法，特别是一种用于火力发电厂选择性催化还原(SCR)烟气脱硝***中调节烟气流场的方法。
背景技术
在电力锅炉的燃烧过程中，会产生以NO和NO2为主要成分的氮氧化物(以下简称NOx)，随烟气排向大气，NOx是一种对环境有害的物质。选择性催化还原(SCR)技术是目前工业上应用最为广泛的一种脱硝技术，该技术是在一个钢结构的负压反应器中，向烟气中喷入还原剂NH3，混合烟气进入垂直烟道后，经弯道转向后进入水平烟道，经过SCR反应器上方渐缩段转向后流道变宽，向下到达反应器内第一催化剂层入口断面。含NOx、NH3的烟气通过反应器，在催化剂层中发生还原反应，烟气中的NOX转变为无害的N2和H2O，以脱除NOX，满足日趋严格的环保要求。
SCR技术的关键是第一层催化剂表面的流场均匀分布，即气流速度大小、方向基本均匀(偏差在±15％以内)，烟气流场分布的不均匀会造成SCR***性能的下降。
传统方法是在烟气流道的转弯处设置导流元件，但是该方法存在着一些不足之处，仅仅简单的考虑了减小气流转弯的阻力，而未考虑对后续催化剂表面流场的影响，不足以保证第一催化剂层表面流场的均匀分布。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种气动流场均匀分布的装置及其方法，采用结构简单、科学排列、易于调节的一组弯弧形导流板，保证了流场在第一催化剂层表面的均匀分布，使烟气在SCR***中流速均衡、流场均匀，***脱硝效率稳定。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种气动流场均匀分布的装置，包括与反应器顶部连通的入口烟道、弯道、垂直烟道和置于弯道内的导流元件，其特征在于：所述导流元件是一组自弯道内侧向弯道外侧沿弯道半径依次排列的弯弧形导流板，相邻的弯弧形导流板之间留有烟气通道间隙，烟气进入烟气通道的一端为进气口，烟气流出烟气通道的一端为出气口，进气口间距均大于与之相对应的出气口间距，且出气口间距自弯道内侧向弯道外侧逐渐增大，各弯弧形导流板的两端与弯道两侧内壁连接。
上述弯弧形导流板为耐高温的金属或非金属材料。
上述弯道和弯弧形导流板的弧度为90度-150度。
上述弯弧形导流板的片数是3-20片。
上述弯弧形导流板的两端可与两侧的连接件连接，通过两侧的连接件与弯道两侧内壁连接。
上述相邻的弯弧形导流板的中段之间可连接支撑体。
一种气动流场均匀分布的方法，其特征在于：在与反应器顶部连通的弯道侧壁上安装导流元件，该导流元件是一组自弯道内侧向弯道外侧沿弯道半径依次排列的弯弧形导流板，相邻的弯弧形导流板之间留有烟气通道间隙，烟气进入烟气通道的一端为进气口，烟气流出烟气通道的一端为出气口，进气口间距均大于与之相对应的出气口间距，且出气口间距自下而上逐渐增大，使弯弧形导流板出气口的烟气流速总是大于进气口流速，且出气口的烟气流速自弯道内侧向弯道外侧逐渐减小，弯道内侧的烟气以较高的流速流动，降低了反应器入口断面近端处的烟气量，而进入弯道外侧的烟气则以较低的流速流动，降低了反应器入口断面远端的烟气量，从弯弧形导流板出气口流出的烟气经过渐缩段进入反应器，经整流格栅的整流后，在第一催化剂层分布均匀。
本发明利用流体力学原理，利用一组弯弧形导流板使气流均匀分布在反应器上方，这样布置的结果使得D1的气流以较高的流速流向SCR反应器入口断面远端，降低了近端(X)处的烟气量，而Dn的气流则以较低的气速流动，减少了到达远端(Y)的烟气量，气流均匀分布在SCR反应器上方，避免了过多的集中在反应器入口的近端与远端。烟气最后通过整流格栅，再次调整烟气流向和流速，保证了到达反应器内第一催化剂层入口断面各点烟气气流的均匀分布。本发明能够调节SCR烟气脱硝***烟道中烟气流场分布，保证在各个工况下，SCR反应器内流场分布均匀，本发明的导流装置结构简单、造价低廉、并易于调节，在SCR烟气脱硝***中使用能够提高烟气在***中的均匀分布，使脱硝效率显著提高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是弯弧形导流板的排列示意图。
图2是本发明应用于烟气脱硝***的示意图。
图3是一组弯弧形导流板的结构示意图。
1-入口烟道、2-弯道、3-垂直烟道、4-涡流混合元件、5-喷氨管、6-弯弧形导流板、7-水平烟道、8-渐缩段、9-整流格栅、10-第一催化剂层、11-反应器、12-进气口、13-出气口、14-连接件、15-支撑体。
具体实施方式
实施例参见图1所示，这种气动流场均匀分布的装置，包括与反应器11顶部连通的入口烟道1、弯道2、垂直烟道3和置于弯道2内的导流元件，所述导流元件是一组3至20片自弯道内侧向弯道外侧沿弯道半径依次排列的弯弧形导流板6，上述弯弧形导流板6为耐420℃高温的材料。上述弯道2和弯弧形导流板6的弧度可为90度-150度，各个导流板的间距和角度可以调节。相邻的弯弧形导流板之间留有烟气通道间隙，烟气进入烟气通道的一端为进气口12，烟气流出烟气通道的一端为出气口13，进气口间距均大于与之相对应的出气口间距(D1＞D′1，……，Dn＞D′n)。且出气口间距自弯道内侧向弯道外侧逐渐增大(D′1＜D′2＜…＜D′n)，各弯弧形导流板6的两端与弯道2两侧内壁连接。
参见图2，一种气动流场均匀分布的方法，在与反应器11顶部连通的弯道2侧壁上安装导流元件，该导流元件是一组自弯道内侧向弯道外侧沿弯道半径依次排列的弯弧形导流板6，相邻的弯弧形导流板之间留有烟气通道间隙，烟气进入烟气通道的一端为进气口12，烟气流出烟气通道的一端为出气口13，进气口间距均大于与之相对应的出气口间距，且出气口间距自下而上逐渐增大，使弯弧形导流板出气口的烟气流速总是大于进气口流速，且出气口的烟气流速自弯道内侧向弯道外侧逐渐减小，弯道内侧进气口处的烟气以较高的流速流动，降低了反应器入口断面近端处的烟气量，而进入弯道外侧的烟气则以较低的流速流动，降低了反应器入口断面远端的烟气量，从弯弧形导流板出气口流出的烟气经过渐缩段8进入反应器11，经整流格栅9的整流后，在第一催化剂层10分布均匀。
烟气由锅炉尾部烟气经过接口进入脱硝***，首先经过水平烟道7后经涡流混合元件4扰流进入垂直烟道3，在混合元件上方一段距离对应设置喷氨管5，使烟气与氨混合，在垂直烟道3与入口烟道1交界处的弯道中设置6个90°转向的弯弧形导流板6，安装时，根据不同工况，按照弯弧形导流板进气口间距均大于出气口间距的规则调整，并使弯弧形导流板出气口间距自下而上逐渐增大的方式，固定于弯道侧壁上。烟气经过导流元件转向后进入入口烟道1，经过渐缩段8进入反应器，经整流格栅9整流后，再次调整烟气流向和流速，使烟气均匀分布，保证了到达反应器内第一催化剂层10入口断面各点烟气气流速度偏差在±15％以内。上述弯道2与垂直烟道3连为一体。
参见图3，为安装方便，上述弯弧形导流板6的两端与两侧的连接件14连接，通过两侧的连接件可与弯道2两侧内壁焊接或锚接。当烟道尺寸较大时，为增加强度，上述相邻的弯弧形导流板6的中段之间可垂直连接支撑体15。
Claims (7)
1.一种气动流场均匀分布的装置，包括与反应器（11）顶部连通的入口烟道（1）、弯道（2）、垂直烟道（3）和置于弯道（2）内的导流元件，其特征在于：所述导流元件是一组自弯道内侧向弯道外侧沿弯道半径依次排列的弯弧形导流板（6），相邻的弯弧形导流板之间留有烟气通道间隙，烟气进入烟气通道的一端为进气口（12），烟气流出烟气通道的一端为出气口（13），进气口间距均大于与之相对应的出气口间距，且出气口间距自弯道内侧向弯道外侧逐渐增大，各弯弧形导流板（6）的两端与弯道（2）两侧内壁连接。
2.根据权利要求1所述的气动流场均匀分布的装置，其特征在于：上述弯弧形导流板（6）为耐高温的金属或非金属材料。
3.根据权利要求2所述的气动流场均匀分布的装置，其特征在于：上述弯道（2）和弯弧形导流板（6）的弧度为90度-150度。
4.根据权利要求3所述的气动流场均匀分布的装置，其特征在于：上述弯弧形导流板（6）的片数是3－20片。
5.根据权利要求4所述的气动流场均匀分布的装置，其特征在于：上述各弯弧形导流板（6）的两端与两侧的连接件（14）连接，通过两侧的连接件与弯道（2）两侧内壁连接。
6.根据权利要求5所述的气动流场均匀分布的装置，其特征在于：上述各弯弧形导流板（6）的中段连接支撑体（15）。
7.一种应用权利要求1-6之一的气动流场均匀分布的装置的气动流场均匀分布的方法，其特征在于：在与反应器（11）顶部连通的弯道（2）侧壁上安装导流元件，该导流元件是一组自弯道内侧向弯道外侧沿弯道半径依次排列的弯弧形导流板（6），相邻的弯弧形导流板之间留有烟气通道间隙，烟气进入烟气通道的一端为进气口（12），烟气流出烟气通道的一端为出气口（13），进气口间距均大于与之相对应的出气口间距，且出气口间距自下而上逐渐增大，使弯弧形导流板出气口的烟气流速总是大于进气口流速，且出气口的烟气流速自弯道内侧向弯道外侧逐渐减小，弯道内侧进气口处的烟气以较高的流速流动，降低了反应器入口断面近端处的烟气量，而进入弯道外侧的烟气则以较低的流速流动，降低了反应器入口断面远端的烟气量，从弯弧形导流板出气口流出的烟气经过渐缩段（8）进入反应器（11），经整流格栅（9）的整流后，在第一催化剂层（10）分布均匀。
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