專利名稱：煙道式脫硝反應器的制作方法
技術領域：
本發明涉及ー種脫硝反應器，特別涉及一種煙道式脫硝反應器，適用于燃煤電站SCR脫硝技術的反應器。
背景技術：
對于燃煤電站SCR (選擇性催化還原)脫硝工程建設來說，反應器是SCR裝置的核心部件，是提供煙氣中NOX與NH3在催化劑表面上生成N2和H2O的場所，其主要功能是承載催化劑，為脫硝反應提供空間，同時保證煙氣流動的順暢與氣流分布的均勻，為脫硝反應的順利進行創造條件。在エ業廢氣治理工程中催化反應器主要有固定床和流化床兩種，目前廣泛應用的是固定床反應器，脫硝反應器即為固定床反應器的ー種。催化劑反應器布置形式有水平和·垂直氣流兩種形式，由于煙氣中含塵量很高，國內外SCR反應器一般采用垂直氣流方式。在垂直氣流方式的脫硝反應器設計中，根據支座形式目前一般分為自立式和懸掛式兩種。如若按反應器受カ模型劃分，則主要有以下三種第一種是結構框架式，即將反應器入口煙道和反應器出口煙道與反應器本體(出入口煙道中間部分)脫開設計，反應器本體按獨立結構框架進行建模，反應器本體模型考慮出入口煙道荷載、催化劑及積灰荷載、煙氣壓カ荷載、風荷載、地震荷載等各種載荷后進行應カ分析和計算，從而設計出反應器本體主要梁、柱構件。在此模型中，反應器壁板及次要加固肋不做構件輸入，其上的承重也不考慮。反應器出入口煙道則主要依據《火力發電廠煙風煤粉管道設計技術規程》、《火力發電廠煙風煤粉管道設計技術規程配套設計計算方法》按煙道形式進行設計。這種受力模型因壁板不參與計算，出入口煙道與反應器本體脫開設計，受カ模型簡化太多，其框架結構構件計算結果偏大。第二種受カ模型是桁架-煙道結合式，此種受力模型主要是在入口煙道以下、反應器本體內的整流裝置以上設置幾道桁架，桁架下設置拉桿與整流裝置支撐梁和催化劑支撐梁連接，反應器將本身承重最大的催化劑支撐梁通過拉桿將荷載傳遞給桁架承擔，反應器出入口煙道及桁架以下的反應器本體主要按煙道進行設計，反應器出入口煙道及反應器本體荷載均由桁架承擔，此種模型反應器壁板按煙道設計形式參與一定的承載。這種受力模型反應器本體構件較為輕盈，但現有技術對該受カ模型的反應器壁板的承載僅限于煙氣壓力，而將模型的幾乎全部荷載都由增設的桁架來承載，從而使反應器整體用鋼量相較第一種受カ模型并沒有明顯的減少(桁架用鋼量較大)。第三種受カ模型是整體煙道應力分析型，此種受力模型是利用CAE技術對反應器進行實體建模，反應器本體、出入口煙道、支撐梁等盡可能多的構件進入模型進行應力分祈。這種模型相對前兩種模型更加接近實際，但其布置仍局限于壁板6_的前提而進行構件布置(在目前的脫硝反應器設計當中，反應器壁板同大多數煙道設計壁板一祥，基本都是按6_設計，模型中的框架梁、柱或橫向、豎向加固肋均是基于6_壁板來進行布置從而使反應器殼體達到一定的剛度。)，其構件布置和整體用鋼量仍不夠理想，且因建模比較復雜，在實際工程中應用較少。此外，在以上三種受カ模型中，反應器保溫材料大都采用外置式(即保溫材料在反應器殼體壁板外側)以使反應器內構件在高溫情況下盡量受カー致，當梁、柱加固肋等構件布置在壁板內側時，則容易出現積灰和流場不均的情況。

發明內容
為解決上述現有技術中的問題，本發明在第二種模型基礎上，重新考慮反應器壁板的承重問題，將現有技術中由桁架上的荷載轉移到反應器壁板上，從而提供ー種能充分降低反應器整體用鋼量且不易積灰、流場較好的脫硝反應器。具體來講，本發明的技術方案為一種煙道式脫硝反應器，包括反應器殼體，所述反應器內無桁架結構；，所述反應器殼體包括反應器壁板、型鋼加固肋、角鋼加固肋；所述型鋼加固肋位于反應器壁板外側；·所述角鋼加固肋位于型鋼加固肋之間。所述型鋼加固肋包括水平型鋼加固肋和豎向型鋼加固肋，均為焊接型鋼。所述反應器內從上到下設置有整流裝置層和催化劑層，所述型鋼加固肋布置在整流裝置層和催化劑層的支撐梁附近。所述位于整流裝置層四周的水平型鋼加固肋為箱型梁構件。所述支撐梁為井字梁體系，支撐整流裝置層和催化劑層，以有效降低反應器層高。所述支撐梁鉸接于反應器壁板。所述角鋼加固肋包括水平角鋼加固肋和豎向角鋼加固肋；所述水平角鋼加固肋和豎向型鋼加固肋焊接在一起，所述豎向角鋼加固肋和水平型鋼加固肋焊接。所述反應器壁板的厚度為5 =IOmm 18mm之間。經多次模擬計算，發現在此范圍內的壁板厚度即能滿足受カ要求，又能充分降低反應器殼體加固肋用鋼量，使反應器整體用鋼量最為經濟。本發明的結構還包括一反應器入口煙道和一反應器出ロ煙道，通常在入/出口煙道的膨脹節處都設有內撐桿，但本發明通過對出入口煙道壁板加厚后其常規技術的內撐桿可適當減少或不設。本發明的結構還包括一反應器支座，所述反應器支座位于整流裝置層支撐梁相對應處，反應器殼體外側。所述反應器支座設有12個，對稱布置。根據實際情況可以適當調整反應器支座的個數。所述反應器支座與整流裝置層的水平型鋼加固肋固接。本發明的結構還包括保溫層，其保溫材料覆蓋在反應器壁板和全體加固肋之上。本發明取消了反應器內桁架的設置，將原先由桁架承載的反應器整體荷載并入反應器壁板的承載參數進行設計；通過增加反應器壁板的厚度，在整流裝置層和催化劑層支撐梁附近設置水平型鋼加固肋和豎向型鋼加固肋，以及在型鋼加固肋之間設置水平角鋼加固肋和豎向角鋼加固肋的方式保證反應器滿足原有的承載要求，降低反應器層高，并保證反應器殼體不變形。梁、柱的加固肋設置在反應器殼體的外側，并被保溫材料覆蓋，從而避免反應器內因加固肋而引起的積灰和流場不順暢的問題。


圖I是煙道式脫硝反應器整體主視圖；圖2是煙道式脫硝反應器整流裝置層結構布置示意圖；圖3是煙道式脫硝反應器殼體斷面示意圖。其中I-反應器； 2-反應器殼體；3-支撐梁；4 一反應器入口煙道；5—反應器出口煙道；6—反應器支座；·7-膨脹節； 8-整流裝置；9-整流裝置層箱型梁加固肋；10-催化劑層水平型鋼加固肋；11-豎向型鋼加固肋；12-水平向角鋼加固肋；13-豎向角鋼加固肋；14-殼體壁板；15-保溫材料。
具體實施例方式以下結合附圖，對本發明作進ー步的說明。首先分析反應器受カ情況反應器內部受到的煙氣壓力大致為5. 8KPa，設計溫度一般為40(T450° C，反應器受到催化劑荷載、積灰荷載、整流裝置荷載、風荷載、溫度荷載、煙氣壓力等荷載。然后對反應器進行整體結構構件布置，結構構件布置及計算依據主要為《鋼結構設計規范》、《火力發電廠煙風煤粉管道設計技術規程》、《火力發電廠煙風煤粉管道設計技術規程配套設計計算方法》等現行規范規程，建模后整體進行應力分析計算和設計。反應器本體需考慮三層催化劑的荷載(個別反應器為兩層或四層)，煙氣壓力和支撐梁傳來的荷載是導致反應器殼體發生變形的主要原因，而如何増加殼體剛度則是抵抗殼體發生變形的關鍵。本發明從三個方向增強殼體剛度其一為增加反應器壁板14的厚度，其ニ是在催化劑層支撐梁附近設置水平型鋼加固肋10和豎向型鋼加固肋11，其三是在型鋼加固肋之間設置水平角鋼加固肋12和豎向角鋼加固肋13。如圖I所示，本發明的反應器I包括反應器殼體2、反應器入口煙道4、反應器出口煙道5、反應器支座6、整流裝置層8、催化劑層、型鋼加固肋和角鋼加固肋。反應器殼體2包括反應器壁板14、整流裝置層型鋼加固肋9、催化劑層水平型鋼加固肋10、催化劑層豎向型鋼加固肋11、水平向角鋼加固肋12、豎向角鋼加固肋13。型鋼加固肋布置在整流裝置層和催化劑層的支撐梁附近，角鋼加固肋布置在型鋼加固肋之間。角鋼加固肋主要保證反應器壁板14的局部穩定；催化劑層水平型鋼加固肋10、豎向型鋼加固肋11和反應器壁板14整體受カ并傳遞荷載到整流裝置層的型鋼加固肋9上。為使整流裝置層四周殼體加固肋9有足夠的剛度和抗扭性能，需適當加大整流裝置8的支撐梁3的結構構件，并將整流裝置層四周的殼體水平向加固肋9設置為箱型梁構件，將催化劑層加固肋設置為井字梁體系。井字梁體系能有效減少支撐梁計算長度從而降低支撐梁型鋼高度進而縮減反應器層聞。保溫材料15設置在反應器壁板14外側并覆蓋所有加固肋。因反應器入口煙道4和出ロ煙道5主要受煙氣壓力作用，入/出ロ煙道壁板加厚后其常規技術在入/出ロ煙道的膨脹節7附近的內撐桿可適當減少或不設。催化劑層9及整流裝置層8的支撐梁3可采用下翼緣寬度及厚度小于上翼緣的焊接H型鋼，鉸接于反應器壁板。支撐梁層高根據催化劑換裝及催化劑懸吊軌道等因素確定，一般為2. 8米即可滿足要求。如圖2所示，反應器支座6布置在整流裝置層支撐梁相對應處，固接在反應器整流裝置層四周殼體箱型梁加固肋9上。反應器支座6可根據工程實際情況在反應器轉角處適當縮減，但要求對稱布置。在本實施例中，為降低整流裝置層四周殼體箱型梁加固肋構件高度，在整流裝置層四周設置12個反應器支座。圖3為煙道式脫硝反應器殼體斷面示意圖，由圖3可看出，水平角鋼加固肋12和豎向型鋼加固肋11焊接在一起，覆于反應器壁板14外側；在加固肋的另ー側，則包裹有保溫材料15。
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現以一臺300MW機組的脫硝反應器本體為例，來對本發明與常規技術進行對比分祈。該反應器本體軸線長寬尺寸為11. 58mX7. 92m，該反應器催化劑為兩運ー備設置，反應器本體為三層結構。若按傳統背景技術ニ(桁架一煙道結合式)設計，則反應器本體共有三層(底層層高2. 8m，頂層層高4. 8m，中間層層高2. 8m，合計本體層高為10. 4m)，在背景技術ニ中，反應器本體壁板8 =6_，單臺反應器本體用鋼達到118噸左右(其中反應器殼體壁板約為20噸，殼體加固肋約為26噸，支撐梁約為16噸，桁架約為53噸，支座約為3噸)。采用本發明技術，因反應器支撐梁全部承擔催化劑荷載，支撐梁規格將會相較傳統技術偏大，根據計算結果，催化劑支撐梁采用HM300X200規格型鋼、整流裝置支撐梁采用HM300X200規格型鋼即可滿足要求(應カ達到許用應カ的85%，最大撓度變形為整體長度的1/540，滿足最大變形1/500要求)，反應器支撐梁總體用鋼約為25噸。采用本發明技術，背景技術ニ中的桁架將予以取消，反應器本體層高將會有所變化，其頂層高將由背景技術的4. Sm縮減到2. 5m (其它兩層層高不變，反應器本體層高為8. Im,縮減2. 3m)。反應器殼體壁板采用S =IOmm壁板,整流裝置層四周殼體箱型水平加固肋采用ロ 600X300規格，反應器殼體其它水平和豎向加固肋采用HW300X300a規格，角鋼加固肋采用75號角鋼。經建模計算，反應器殼體應カ達到許用應力的86%，撓度變形最大
3.5_，滿足規范規程要求。經統計分析，反應器殼體壁板用鋼量約為25噸，殼體加固肋約為30噸，反應器支座用鋼量約為6噸。采用本發明技術，反應器本體用鋼量約為86噸，為背景技術(反應器本體用鋼量約為118噸)的73%，約節省用鋼量27%。本發明技術中反應器殼體加固肋可置于殼體壁板外側，反應器本體殼體內壁光滑，使煙氣流暢且不易積灰。反應器因層高降低及用鋼量減少，使反應器容積及荷載均有明顯減少。以上僅為本發明的一典型實施例，為方便本領域內人員的理解，但本發明并不以此為限。任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護范圍以權利要求書為準。
權利要求
1.一種煙道式脫硝反應器，包括反應器殼體，其特征在于，所述反應器殼體包括反應器壁板、型鋼加固肋、角鋼加固肋；所述型鋼加固肋位于反應器壁板外側，所述角鋼加固肋位于型鋼加固肋之間。
2.如權利要求I所述的煙道式脫硝反應器，其特征在于，所述型鋼加固肋包括水平型鋼加固肋和豎向型鋼加固肋，均為焊接型鋼。
3.如權利要求2所述的煙道式脫硝反應器，其特征在于，所述反應器內從上到下設置有整流裝置層和催化劑層，所述型鋼加固肋布置在整流裝置層和催化劑層的支撐梁附近。
4.如權利要求3所述的煙道式脫硝反應器，其特征在于，所述整流裝置層四周的水平型鋼加固肋為箱型梁構件。
5.如權利要求3所述的煙道式脫硝反應器，其特征在于，所述支撐梁為井字梁體系，鉸接于反應器壁板。
6.如權利要求2所述的煙道式脫硝反應器，其特征在于，所述角鋼加固肋包括水平角鋼加固肋和豎向角鋼加固肋；所述水平角鋼加固肋和豎向型鋼加固肋焊接在一起，所述豎向角鋼加固肋和水平型鋼加固肋焊接在一起。
7.如權利要求I所述的煙道式脫硝反應器，其特征在于，所述反應器壁板的厚度為IOmm 18mm0
8.如權利要求3所述的煙道式脫硝反應器，其特征在于，還包括反應器支座，所述反應器支座對稱布置在整流裝置層支撐梁相對應處，固接在反應器整流裝置層的水平型鋼加固肋上。
9.如權利要求I所述的煙道式脫硝反應器，其特征在于，所述反應器還包括保溫層，其保溫材料包裹于反應器壁板、角鋼加固肋和型鋼加固肋的外側。
全文摘要
本發明提供一種煙道式脫硝反應器，取消了反應器內桁架的設置，將原先由桁架承載的反應器整體荷載并入反應器壁板的承載參數進行設計；通過增加反應器壁板的厚度，在整流裝置層和催化劑層支撐梁附近設置水平型鋼加固肋和豎向型鋼加固肋，以及在型鋼加固肋之間設置水平角鋼加固肋和豎向角鋼加固肋的方式保證反應器滿足原有的承載要求，降低反應器層高，并保證反應器殼體不變形。梁、柱的加固肋設置在反應器殼體的外側，并被保溫材料覆蓋，從而避免反應器內因加固肋而引起的積灰和流場不順暢的問題。
文檔編號B01D53/56GK102784559SQ20121028919
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月14日 優先權日2012年8月14日
發明者曹東, 申鎮, 肖志均 申請人:中國大唐集團環境技術有限公司