專利名稱：用于選擇性催化還原脫硝裝置的v形混合格柵的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種煙氣脫硝技術領域的裝置，具體是一種用于選擇性催化還原 (SCR)脫硝裝置的V形混合格柵。
背景技術：
煙氣脫硝方法包括選擇性催化還原(SCR)技術、選擇性非催化還原(SNCR)技術、 SNCR/SCR聯合煙氣脫硝技術、液體吸收法、微生物吸收法、活性炭吸附法、電子束法等。目 前應用最廣、最有效的煙氣脫硝主流技術是SCR技術，其脫硝效率在80%以上。選擇性催 化還原法的主要原理是利用氨氣NH3作為還原劑與煙氣中的氮氧化物NOx在催化劑的作用 下發生氧化還原發應，生成氮氣隊和水H2O,其主要SCR脫硝工藝流程是氨氣由噴氨格柵 噴射入煙道，與省煤器排出的煙氣經過混合格柵在煙道中經過充分混合后進入SCR脫硝反 應器，在V205/W03及MoO3等催化劑的作用下，氮氧化物被還原成氮氣。選擇性催化還原SCR 工藝的關鍵指標是煙氣進入脫硝反應器之前，煙氣中的NOx和NH3的混合均勻度和煙氣速度 分布均勻度。SCR脫硝設備冷模試驗結果表明現有的脫硝裝置煙氣速度分布均勻度一般 能被控制在合格范圍，但是氨濃度分布均勻度的控制難度較大，一般只能勉強達到工藝設 計要求。目前，工程設計中常用的混合格柵是由直徑為Φπιπι的橫向間距a圓形鋼管格柵與 直徑Φ ‘ mm縱向間距b圓形鋼管格柵構成的mXn陣列，橫向格柵陣列與縱向格柵陣列相 距Dmm，橫縱兩組圓柱體鋼管成90°交叉兩端固定在煙道壁。混合格柵安裝在SCR脫硝系 統的噴氨格柵上方Hmm處。在對現有的技術文獻檢索后發現，朱樂敏，張彬，李豈凡在《南昌大學學報》1998年 3月第22卷1期發表了 “超濾器中的高蹺格柵壓力降和傳質特性的分析”。該論文探討了 高蹺格柵的壓力損失與傳質特性，通過實驗定量測定流體強制對流流過高蹺格柵的壓力損 失及傳質系數，并討論其影響因素，通過實驗定量指出格柵的結構如固定角，自由縫隙等因 素對壓力損失和傳質系數的相互影響。即固定角較小時，格柵的壓力損失比較大，自由縫隙 較小時，格柵壓力損失比較小；并給出兩組固定角的壓力損失對比，找到了在壓損較小的固 定角情況下，傳質系數最優的自由縫隙值。但該論文沒有給出基于流場分布的格柵安裝位 置對傳質特性的影響，也沒有提出格柵本身柱體形狀對壓力損失和傳值特性的CFD定量計算。
發明內容
本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種用于選擇性催化還原脫硝裝置的 V形混合格柵，通過加強湍流強度使氨氣與煙氣的混合更均勻，有提高SCR反應脫硝效率和 降低氨逃逸率的應用前景。本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括由下而上依次水平布置于煙道 內的橫向V形柱體混合格柵陣列和縱向V形柱體混合格柵陣列，其特征在于橫向V形柱體混合格柵陣列的兩側及縱向V形柱體混合格柵陣列的兩側均設有環套裝置，該環套裝置與 煙道壁面固定連接，橫向V形柱體混合格柵陣列設置于噴氨格柵上方。所述的橫向V形柱體混合格柵陣列和縱向V形柱體混合格柵陣列均由若干個V形 格柵柱體以陣列方式排布組成。所述的環套裝置包括內徑與V形格柵柱體相一致的圓環以及與圓環固定連接的 圓墊底座，其中圓墊底座固定于煙道壁面上，V形格柵柱體嵌套固定于圓環中。本發明實際工作時，氨氣在V形混合格柵處由于格柵增加湍流的效果，氨氣在撞 擊V形格柵柱體并沿錐面流動產生湍流使氨氣成扇面狀擴散，進而使氨濃度的均勻度得到改善。
圖1為本發明結構示意圖；圖2為V形混合格柵安裝位置示意圖；其中1整體煙道壁面、2橫向V形格柵陣列、3縱向V形格柵陣列、4V形格柵柱體、 5噴氨格柵裝置、6環套裝置。圖3為未加裝V形混合格柵噴氨格柵后不同距離截面氨濃度相對標準差分布曲 線。圖4為原始圓形混和格柵與V形混個格柵局部速度分布云圖；其中(a)圓形混合格柵；(b) V形混合格柵。圖5為距離噴氨格柵4000mm處煙道考察截面氨濃度分布云圖；其中(a)現有技術；(b)實施例。
具體實施例方式下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行 實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施 例。如圖1和圖2所示，為某火力電站SCR脫硝裝置噴氨格柵和混合格柵部分，其煙道 外壁尺寸為15700 X 3600 X 4800mm，其V形混合格柵包括橫向V形格柵陣列2，縱向V形格 柵陣列3，橫縱兩組V形柱體成90°交叉兩端固定在煙道壁。所述的V形格柵混合器，橫向V格柵陣列2與縱向V格柵陣列3相距Dmm，由橫縱 兩組V形柱體鋼管組成mXn陣列，V形格柵柱體4為鋼結構，兩端由壁面柱體環套裝置固 定在煙道壁面。所述的V形格柵混合器的安裝方式，根據煙道的具體幾何尺寸與其內部的流場情 況確定由CFD軟件仿真的出，將V形格柵混合器根據前文所確定的最優位置安裝到距離噴 氨格柵5上方Hmm處。所述的V形格柵混合器的結構，在保證壓力損失46 和孔隙率0. 364的前提下， 結構設計如圖1和圖2所示，橫向V形格柵陣列2間距a柱體橫截面長度Ψπιπι，高度hmm。 縱向V形格柵陣列3間距b柱體截面長度Ψ' mm，高度h' mm。V形格柵柱體4的橫截面 長度φ = φ' = Ψ = Ψ'，高度h = h'，柱體長度Lmm橫向與L' mm縱向和柱體鋼體厚度λ mm。其中Φ = Φ ‘ = Ψ = Ψ ‘ = 40mm ；h = h' = 35mm ；a = 310mm, b = 255mm ；D = 300mm ；H = 550mm ；L = 3600mm, L' = 15700mm ；λ = IOmm ；實施結果如圖3-圖5所示，在上述實施例子的噴氨格柵煙道中，煙氣入口速度12. 6m/s,噴 氨速度13. 4m/s，煙氣出口靜壓力-50pa，溫度設定為648K。用Fluent6. 24軟件進行CFD 仿真計算。原始設計距離噴氨格柵4000mm處煙道截面處的氨濃度相對標準差為7. 22%， 相應的氨濃度分布云圖見附圖4(a)；在采用了 V形混合格柵裝置優化設計后，距離噴氨格 柵4000mm處煙道截面處的氨濃度相對標準差降低至5. 42 %，相應的氨濃度分布圖見附圖 4 (b)，氨濃度相對標準差降幅達24. 93 %。
改善效果優化指標氨濃度相對標準差原始設計7. 22%優化設計5. 42% CFD仿真結果表明采用了混合格柵優化設計后距離噴氨格柵出4000mm處煙道截 面的氨濃度分布均勻度有了明顯的改善。這說明上述的V形混合格柵設計方案可以使SCR 脫硝反應有更高的脫硝效率和更低的氨逃逸率。
權利要求
1.一種用于選擇性催化還原脫硝裝置的V形混合格柵，包括由下而上依次水平布置 于煙道內的橫向V形柱體混合格柵陣列和縱向V形柱體混合格柵陣列，其特征在于橫向V 形柱體混合格柵陣列的兩側及縱向V形柱體混合格柵陣列的兩側均設有環套裝置，該環套 裝置與煙道壁面固定連接，橫向V形柱體混合格柵陣列設置于噴氨格柵上方。
2.根據權利要求1所述的用于選擇性催化還原脫硝裝置的V形混合格柵，其特征是，所 述的橫向V形柱體混合格柵陣列與噴氨格柵之間距離為550mm ；所述的橫向V形柱體混合 格柵陣列和縱向V形柱體混合格柵陣列之間距離為300mm。
3.根據權利要求1所述的用于選擇性催化還原脫硝裝置的V形混合格柵，其特征是，所 述的橫向V形柱體混合格柵陣列和縱向V形柱體混合格柵陣列均由若干個V形格柵柱體以 陣列方式排布組成。
4.根據權利要求3所述的用于選擇性催化還原脫硝裝置的V形混合格柵，其特征是，所 述的V形格柵柱體的柱體長度為3600-15700mm，橫截面長度40mm，高度35mm，柱體鋼體厚度 10mm，兩兩柱體相距255-310mm。
5.根據權利要求1所述的用于選擇性催化還原脫硝裝置的V形混合格柵，其特征是，所 述的環套裝置包括內徑與V形格柵柱體相一致的圓環以及與圓環固定連接的圓墊底座， 其中圓墊底座固定于煙道壁面上，V形格柵柱體嵌套固定于圓環中。
全文摘要
一種煙氣脫硝技術領域的用于選擇性催化還原脫硝裝置的V形混合格柵，包括由下而上依次水平布置于煙道內的橫向V形柱體混合格柵陣列和縱向V形柱體混合格柵陣列，橫向V形柱體混合格柵陣列的兩側及縱向V形柱體混合格柵陣列的兩側均設有環套裝置，該環套裝置與煙道壁面固定連接，橫向V形柱體混合格柵陣列設置于噴氨格柵上方。本發明通過加強湍流強度使氨氣與煙氣的混合更均勻，有提高SCR反應脫硝效率和降低氨逃逸率的應用前景。
文檔編號B01D53/56GK102078767SQ201010574010
公開日2011年6月1日 申請日期2010年12月4日 優先權日2010年12月4日
發明者張善偉, 張碩, 李 雨, 王景成, 袁景淇, 許媛媛, 金強 申請人:上海交通大學, 上海電氣石川島電站環保工程有限公司