《一種具有整流元件的煙氣脫硝方法及其裝置》是北京國電龍源環保工程有限公司於2008年8月21日申請的發明專利，該專利申請號為2008103041239，公布號為CN101342463B，專利公布日為2010年12月22日，發明人是路光傑、趙禹、劉漢強、吳敵、沈濱。
《一種具有整流元件的煙氣脫硝方法及其裝置》在反應器的頂部依次連通漸縮段煙道和入口段水平煙道，反應器內有至少一個催化劑層，其特徵在於：在漸縮段煙道的頂板上固定至少一根垂直於煙氣流動方向的整流鋼管，相鄰的兩根整流鋼管的間距大於整流鋼管的直徑。該發明的特殊的整流元件結構、定位簡單，安裝、調節簡便。該發明通過採用結構簡單、高效、易調節的煙氣整流裝置，可以使煙氣在SCR系統中流場分布均勻，使煙氣與催化劑均勻充分的接觸，從而提高脫硝效率。該發明可廣泛套用於火力發電廠選擇性催化還原煙氣脫硝系統中，調節煙氣流場，保證在各個工況下，SCR反應器內流場均勻分布。
2017年12月11日，《一種具有整流元件的煙氣脫硝方法及其裝置》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種具有整流元件的煙氣脫硝方法及其裝置》的摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種具有整流元件的煙氣脫硝方法及其裝置
- 公布號：CN101342463B
- 公布日：2010年12月22日
- 申請號：2008103041239
- 申請日：2008年8月21日
- 申請人：北京國電龍源環保工程有限公司
- 地址：北京市宣武區宣武門外大街28號富卓大廈A座1609號
- 發明人：路光傑、趙禹、劉漢強、吳敵、沈濱
- 代理機構：北京中建聯合智慧財產權代理事務所
- 代理人：朱麗岩; 白雲
- Int.Cl.：B01D53/86(2006.01)I; B01D53/76(2006.01)I; B01D53/56(2006.01)I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
在電力鍋爐的燃燒過程中，會產生以NO和NO2為主要成分的氮氧化物（簡稱NOx），隨煙氣排向大氣，NOx是一種對環境有害的物質。選擇性催化還原（SCR）技術是2008年前工業上套用最為廣泛的一種脫硝技術，如圖1所示，在一個鋼結構的負壓反應器中，向煙氣中噴入還原劑NH3，混合煙氣進入垂直段煙道後，經彎頭轉向後進入SCR入口水平煙道，經過SCR反應器上方漸縮段轉向後流道變寬，向下到達反應器內第一層催化劑入口斷面。含NOx、NH3的煙氣通過反應器，在催化劑層中發生還原反應，煙氣中的NOX轉變為無害的N2和H2O，以脫除NOX，滿足日趨嚴格的環保要求。
SCR技術的關鍵是第一層催化劑表面的流場均勻分布，即氣流速度大小、方向基本均勻（偏差在±15％以內），煙氣流場分布的不均勻會造成SCR系統性能的下降。
通常情況，煙氣進入SCR反應器入口上方，由於漸縮段的存在，氣流受到漸縮段阻擋後，改變流向，形成了沿頂板壁面向入口遠端（Y）運動的趨勢，造成遠端（Y）處煙氣過於集中，流速流量過大，從而導致了煙氣流場分布的嚴重不均勻。
為了保證第一層催化劑表面的流場的均勻分布，一般採取的方法是在第一層催化劑上方漸縮段處採用導流葉片以使氣流轉向向下，氣量分布均勻，並且在第一層催化劑上方採用細孔整流格柵，使進入催化劑表面的氣流分布進一步均勻，達到要求。
但這種方法存在著一些不足之處，由於導流葉片結構複雜，根據煙氣條件的不同需要對導葉長度、弧度、角度、數量等多個參數進行調整，安裝、定位要求很高，不易精確，影響了安裝質量，從而使得反應器結構複雜。
發明內容
專利目的
為解決上述問題，《一種具有整流元件的煙氣脫硝方法及其裝置》提供一種具有特殊整流元件的煙氣脫硝方法及其裝置，採用定位簡單，易製作，安裝簡便的特殊整流元件，保證在各個工況下，SCR反應器內流場分布均勻，從而提高脫硝效率。
技術方案
《一種具有整流元件的煙氣脫硝方法及其裝置》解決其技術問題所採用的技術方案是：
一種具有特殊整流元件的煙氣脫硝方法，在反應器的頂部依次連通漸縮段煙道和入口段水平煙道，反應器內有至少一個催化劑層，其特徵在於：在漸縮段煙道的頂板上固定至少一根垂直於煙氣流動方向的整流鋼管，相鄰的兩根整流鋼管的間距大於整流鋼管的直徑。
所述反應器頂部的入口處安裝格柵式等壓力整流器，使煙氣經過整流鋼管後部分被整流鋼管阻擋反射並與來流混合，之後，煙氣通過格柵式等壓力整流器。
所述入口段水平煙道經內彎道連通垂直段煙道。所述內彎道內可安裝彎弧形導流板。所述入口段水平煙道連通垂直段煙道，垂直段煙道下端經外彎道與傳輸段水平煙道連通。所述外彎道內可安裝斜置的渦流混合元件，在斜置的渦流混合元件上方、從煙道壁插入噴氨管。
一種具有特殊整流元件的煙氣脫硝裝置，包括依次與反應器頂部連通的漸縮段煙道和入口段水平煙道，其特徵在於：在漸縮段煙道的頂板上固定至少一根垂直於煙氣流動方向的整流鋼管，相鄰的兩根整流鋼管的間距大於整流鋼管的直徑。
改善效果
《一種具有整流元件的煙氣脫硝方法及其裝置》使用整流鋼管調節煙氣流場，對比傳統的導流葉片，只需調節直徑和間距兩個參數，而不用對其角度進行調節，大大減少了調試工作量。
《一種具有整流元件的煙氣脫硝方法及其裝置》的特殊的整流元件結構、定位簡單，安裝、調節簡便。《一種具有整流元件的煙氣脫硝方法及其裝置》通過採用結構簡單、高效、易調節的煙氣整流裝置，可以使煙氣在SCR系統中流場分布均勻，使煙氣與催化劑均勻充分的接觸，從而提高脫硝效率。
《一種具有整流元件的煙氣脫硝方法及其裝置》可廣泛套用於火力發電廠選擇性催化還原（SCR）煙氣脫硝系統中，調節煙氣流場，保證在各個工況下，SCR反應器內流場均勻分布。
附圖說明
圖1是整流鋼管的位置示意圖。
圖2是《一種具有整流元件的煙氣脫硝方法及其裝置》實施方案的結構示意圖。
1—入口段水平煙道、2—彎道、3—垂直段煙道、4—渦流混合元件、5—噴氨管、6—導流板、7—傳輸段水平煙道、8—漸縮段煙道、9—整流鋼管、10—格柵式等壓力整流器、11—第一層催化劑、12—反應器、13—煙氣。
技術領域
《一種具有整流元件的煙氣脫硝方法及其裝置》涉及一種流體整流方法及其裝置，特別是煙氣脫硝系統中的煙氣整流方法及其裝置。
權利要求
1.《一種具有整流元件的煙氣脫硝方法及其裝置》在反應器（12）的頂部依次連通漸縮段煙道（8）和入口段水平煙道（1），反應器內有至少一個催化劑層，其特徵在於：在漸縮段煙道（8）的頂板上固定至少一根垂直於煙氣流動方向的整流鋼管（9），相鄰的兩根整流鋼管（9）的間距大於整流鋼管（9）的直徑。
2.根據權利要求1所述的具有特殊整流元件的煙氣脫硝方法，其特徵在於：所述反應器頂部的入口處安裝格柵式等壓力整流器（10），使煙氣（13）經過整流鋼管（9）後部分被整流鋼管阻擋反射並與來流混合，之後，煙氣通過格柵式等壓力整流器（10）。
3.根據權利要求1所述的具有特殊整流元件的煙氣脫硝方法，其特徵在於：所述入口段水平煙道（1）經內彎道連通垂直段煙道（3）。
4.根據權利要求3所述的具有特殊整流元件的煙氣脫硝方法，其特徵在於：所述內彎道內安裝彎弧形導流板（6）。
5.根據權利要求1或3所述的具有特殊整流元件的煙氣脫硝方法，其特徵在於：所述入口段水平煙道（1）連通垂直段煙道（3），垂直段煙道（3）下端經外彎道（2）與傳輸段水平煙道（7）連通。
6.根據權利要求5所述的具有特殊整流元件的煙氣脫硝方法，其特徵在於：所述外彎道（2）內安裝有斜置的渦流混合元件（4），在斜置的渦流混合元件（4）上方、從煙道壁插入噴氨管（5）。
7.一種具有特殊整流元件的煙氣脫硝裝置，包括依次與反應器（12）頂部連通的漸縮段煙道（8）和入口段水平煙道（1），其特徵在於：在漸縮段煙道（8）的頂板上固定至少一根垂直於煙氣流動方向的整流鋼管（9），相鄰的兩根整流鋼管（9）的間距大於整流鋼管（9）的直徑。
實施方式
參見圖1所示，《一種具有整流元件的煙氣脫硝方法及其裝置》包括依次與反應器12頂部連通 的漸縮段煙道8和入口段水平煙道1，其特徵在於：在漸縮段煙道8的頂板上焊接至少一根垂直於煙氣流動方向的整流鋼管9，整流鋼管9的直徑小於入口段水平煙道橫斷面邊長的一半，相鄰的兩根整流鋼管9的間距大於整流鋼管9的直徑。
參見圖2，《一種具有整流元件的煙氣脫硝方法及其裝置》在反應器12的頂部依次連通漸縮段煙道8和入口段水平煙道1，反應器內有至少一個催化劑層，其特徵在於：在漸縮段煙道8的頂板上固定至少一根垂直於煙氣流動方向的整流鋼管9，相鄰的兩根整流鋼管9的間距大於整流鋼管9的直徑。
反應器頂部的入口處安裝格柵式等壓力整流器10，格柵式等壓力整流器的大小與反應器大小一致。使煙氣13經過整流鋼管9後部分被整流鋼管阻擋反射並與來流混合，之後煙氣通過格柵式等壓力整流器10。
入口段水平煙道1經內彎道連通垂直段煙道3。內彎道內安裝彎弧形導流板6。
入口段水平煙道1連通垂直段煙道3，垂直段煙道3下端經外彎道2與傳輸段水平煙道7連通。外彎道2內安裝有斜置的渦流混合元件4，在斜置的渦流混合元件4上方、從煙道壁插入噴氨管5。
鍋爐尾部煙氣進入SCR煙氣脫硝系統，首先進入傳輸段水平煙道7，經過斜煙道2和垂直段煙道3處的渦流混合器4，煙氣與氨充分混合，均勻進入垂直段煙道3，經過導流葉片轉向後進入SCR入口水平煙道1。煙氣繼續向前流動，抵達SCR反應器12入口處的漸縮段8，由於方向及橫截面積的突然變化，氣流衝擊漸縮段頂板，形成了沿頂板壁面向入口遠端（Y）運動的趨勢，導致SCR入口截面近壁處流速過高流量過大。因此，為解決漸縮段造成的氣流分布不均勻，在漸縮段頂板上設定整流鋼管。煙氣遇到整流鋼管9後，部分氣流被鋼管阻擋反射並與來流混合，在鋼管迎風面與漸縮段8的夾角處形成旋渦，使得鋼管迎風面形成高流速區；部分氣流則繞過鋼管繼續向遠端流動，並由於摩擦阻力與壓差阻力作用在鋼管背風面形成旋渦；還有部分氣流在整流鋼管的迎風面與壁面分離，改變了原有的流動方向，結果使得煙氣在整流鋼管背風面降低了流向遠端的氣流速度與流量。
如果一根鋼管不足以解決遠端氣流過於集中的問題，也可以依次多設定幾根鋼管。通過調節布置在頂板上的整流鋼管的數量、直徑和間距，使氣流分布基本均勻。最後煙氣通過格柵式等壓力整流器，再次調整煙氣流向和流速，保證到達反應器內第一層催化劑11入口斷面各點菸氣氣流速度偏差在±15％以內。
參見圖2，鍋爐尾部煙氣進入SCR煙氣脫硝系統，首先進入傳輸段水平煙道7，經過斜煙道2垂直段煙道3處的渦流混合器4，煙氣與氨充分混合，均勻進入垂直段煙道，經過導流葉 片6轉向後進入SCR入口水平煙道1。煙氣繼續向前流動，抵達反應器入口彎頭處的漸縮段10，以及設定在漸縮段頂板上的整流鋼管9。通過調節布置在頂板上的整流鋼管的直徑和間距，最後煙氣通過格柵式等壓力整流器10後，在SCR反應器各截面均勻分布，到達反應器內第一層催化劑11入口斷面各點菸氣流速偏差在±15％以內。
實例：在SCR反應器垂直段煙道流速11-15米/秒，SCR反應器第一層催化劑表面流速3.1-5米/秒的條件下。在漸縮段煙道上布置兩根直徑不同的整流鋼管，分別為45毫米及89毫米。格柵式等壓力整流器柵條淨距11.25毫米，柵條高度為37.50毫米。
2017年12月11日，《一種具有整流元件的煙氣脫硝方法及其裝置》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
