[发明专利]用于分散飞灰颗粒的烟气脱硝装置及其导流条设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于分散飞灰颗粒的烟气脱硝装置及其导流条设计方法，属于火电环保技术领域。

背景技术

SCR(Selective Catalytic Reduction)脱硝以其脱硝效率高、运行温度低、技术成熟等优点成为目前应用最广泛的烟气脱销技术。该技术利用氮氧化物(NO_x)与氨气(NH₃)经过催化剂时发生的氧化还原反应，达到脱除烟气中NOx的目的。催化剂的主要成分为V₂O₅/WO₃/TiO₂或V₂O₅/MoO₃/TiO₂。一般在设计脱硝装置时，需要对其进行流场优化，通过在烟道中设置导流板，使得到达催化剂平面的烟气分布较为均匀。这样做一方面是为了保证NOx的脱除效率、控制氨逃逸量，另一方面防止局部烟气速度过大，冲蚀催化剂，破坏催化剂结构。

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，催化剂结构也会发生损伤，并且损伤的位置集中在催化剂靠近锅炉侧。原因就在于烟气中的飞灰颗粒分布不均匀，具体来说，当携带大量飞灰颗粒的烟气经过水平烟道进入竖直烟道时，由于自身惯性，会冲击到远离锅炉侧的壁面，并在这一侧聚集，产生壁面高速区，虽然烟气分布的不均匀程度可以通过自身扩散以及下游的直弯导流板解决，但是富集在远离锅炉侧的飞灰颗粒由于惯性较大，并不会随着流动分散开来，这些飞灰颗粒在流经顶部水平烟道时也沉积于底部，当进入催化剂时，就会在靠近锅炉侧产生富集现象，从而对催化剂造成冲蚀，导致催化剂结构损伤，降低了催化剂的使用寿命。因此，对于燃煤灰分较高的机组，流场优化时不仅要考虑速度分布是否均匀，还要兼顾分散可能会富集的飞灰颗粒。

经过对现有的技术文献检索后发现，孙叶柱、王义兵、梁学东等在《电力建设》(2011年第32卷第12期)发表了“火电厂SCR烟气脱硝反应器前设置灰斗及增加烟道截面的探讨”。该文阐述了飞灰颗粒磨损催化剂的原理，分析了飞灰颗粒浓度及烟气流速对催化剂磨损的影响，通过设置大容积灰斗并增加烟道截面积，避免催化剂磨损。然而该文并未对烟道流场进行具体分析研究，也未对相应的导流结构进行优化设计。

中国发明专利CN200810205061，提供了一种SCR脱硝反应器入口烟气均流导流组件，该组件通过采用不同半径的圆弧型导流板，能够解决截面积变化很大的弯道处烟气均流导流问题。但是无法解决飞灰颗粒在烟道一侧富集的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于分散飞灰颗粒的烟气脱硝装置及其导流条设计方法，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分散贴壁的飞灰颗粒，避免飞灰颗粒在烟道一侧富集，从而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，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种于分散飞灰颗粒的烟气脱硝装置，该装置的上升烟道中设置用于分散贴壁飞灰颗粒分布的导流条，所述导流条的纵截面形状为三角形，在烟道中贴壁安装。

优选地，所述上升烟道为连接底部水平烟道和顶部水平烟道的过渡烟道，烟道中烟气的流向为竖直向上。

优选地，所述导流条为通透安装，即导流条结构贯穿整个上升烟道。

本发明提供一种用于分散飞灰颗粒的烟气脱硝装置导流条的设计方法，该方法在脱硝装置的上升烟道中设置导流条对贴壁的飞灰颗粒进行分散，所述导流条的纵截面形状为三角形，导流条的迎风斜面能将瞬间改变飞灰颗粒的运动方向，使之远离壁面区，避免贴壁飞灰颗粒经后继两个直弯弯道最内侧的导流板的导流后富集在催化剂的特定区域，从而缓解飞灰颗粒对催化剂的冲蚀强度。

优选地，所述导流条的结构参数，包括：导流条高度h、导流条底边长度s、迎风角θ、背风角θ′、导流条安装高度H，这些参数根据脱硝装置的整体高度、上升烟道的宽度、上升烟道中烟气的流速通过CFD(计算流体动力学)仿真寻优得到。

优选地，所述导流条高度h，是指：导流条贴壁安装后，从纵截面看，与壁面不接触的顶点到壁面的垂直距离。

优选地，所述导流条安装高度H，是指：导流条贴壁安装后，安装位置与上游直弯出口平面之间的距离。

优选地，所述导流条底边长度s，是指：导流条贴壁安装后，从纵截面看，紧贴壁面的边的长度。