一种燃机余热锅炉脱硝催化剂支撑结构的制作方法

本实用新型涉及烟气脱硝的技术领域，更具体地讲，涉及一种燃机余热锅炉脱硝催化剂支撑结构。

背景技术：

燃机余热锅炉的烟气流向为水平流动，为使所有烟气都流经催化剂从而达到降低nox排放的目的，催化剂的布置原则为垂直于烟气流动方向放置。

催化剂模块放置在脱硝构架上，催化剂的重量则通过构架梁层传递到脱硝立柱，脱硝立柱通过柱底板再将荷载传递到燃机余热炉的底梁构架上；烟气流动方向的地震作用及催化剂在烟道内受到的流动烟气压力荷载，则通过催化剂的固定立杆传递到脱硝水平构架梁层，再逐次通过脱硝构架的水平支撑、垂直支撑传递到燃机余热炉的顶梁构架和底梁构架上。

如图1（a）至图1（c）所示，现阶段的脱硝构架在沿烟气流通方向一般布置2排柱，在宽度方向根据锅炉的宽度尺寸也布置了相应的钢柱，由此组成一个柱网，来实现荷载的传递并保证结构的稳定。同时，脱硝构架在高度方向上布置多层水平构架梁层，且每一层水平构架梁层均由梁和水平支撑组成，每一层梁之间均需设置垂直支撑，完整的结构保证了催化剂在锅炉运行中的安全。

这种传统的结构，为了保证钢架有足够的刚度，是完整的框架+桁架的抗侧体系，但也具有很多局限性。一般而言，框架对于前后方向的空间尺寸有一定需求，导致其空间占有率较大，无法满足燃机余热炉的尺寸要求。同时，传统的脱硝催化剂支撑结构细部设计复杂，制造成本和安装量相对较高且会增大烟气阻力。

此外，传统脱硝构架的立柱通常会采用方钢管，且一些制造厂会采用拼接成型的方式进行制造。在炉体运行过程中，因为300～600℃左右的高温作用，焊接或冷成型的立柱单元在高温下释放残余应力的过程中可能出现立柱扭转、焊缝撕裂等情况，从而引起立柱和结构失效问题的发生。而采用成型的方钢管，还会导致成本增加和延长建设周期。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种能够解决适用余热锅炉尺寸问题并且能够满足荷载传递、催化剂吊装更换以及系统对于密封、热膨胀等要求的燃机余热锅炉脱硝催化剂支撑结构。

本实用新型提供了一种燃机余热锅炉脱硝催化剂支撑结构，所述支撑结构包括若干根立柱、若干根中间横梁和底部支撑层，底部支撑层固定在燃机余热锅炉底梁构架上，若干根立柱沿着炉宽方向间隔布置，立柱的一端与底部支撑层连接且另一端通过柱顶限位单元与燃机余热锅炉顶梁构架连接；若干根中间横梁沿着炉高方向间隔布置并与立柱垂直连接，中间横梁的两端通过梁周限位单元与燃机余热锅炉炉体连接。

根据本实用新型燃机余热锅炉脱硝催化剂支撑结构的一个实施例，所述底部支撑层包括支撑主梁、支撑小梁和水平支撑，所述支撑主梁围成底部支撑层的框架结构，所述支撑小梁设置在支撑主梁形成的框架结构中并与支撑主梁连接，所述水平支撑设置在支撑主梁与支撑小梁之间。

根据本实用新型燃机余热锅炉脱硝催化剂支撑结构的一个实施例，所述底部支撑层通过底座连接在在燃机余热锅炉底梁构架上，所述底座连接在燃机余热锅炉底梁构架上且底部支撑层焊接固定在底座上。

根据本实用新型燃机余热锅炉脱硝催化剂支撑结构的一个实施例，所述支撑结构还包括设置在立柱与中间横梁之间的垂直支撑，并且所述垂直支撑布置在立柱的中间位置处。

根据本实用新型燃机余热锅炉脱硝催化剂支撑结构的一个实施例，脱硝催化剂以模块化方式放置在底部支撑层上并且从下到上连续布置，所述脱硝催化剂采用自密封结构并且在脱硝催化剂的装载位置开孔处设置密封。

根据本实用新型燃机余热锅炉脱硝催化剂支撑结构的一个实施例，所述柱顶限位单元和/或底座采用圆孔匹配腰型孔的螺栓定向滑动结构，立柱通过螺栓与所述柱顶限位单元连接，燃机余热锅炉底梁构架通过螺栓与所述底座连接。

根据本实用新型燃机余热锅炉脱硝催化剂支撑结构的一个实施例，所述梁周限位单元采用套筒式结构，所述梁周限位单元焊接固定在燃机余热锅炉炉体上，中间横梁的端部插入固定在燃机余热锅炉炉体上的梁周限位单元内，与梁周限位单元不得焊接连接。

根据本实用新型燃机余热锅炉脱硝催化剂支撑结构的一个实施例，所述中间横梁的中心与燃机余热锅炉的烟道中心重合。

根据本实用新型燃机余热锅炉脱硝催化剂支撑结构的一个实施例，顶部的连接用螺栓或销轴，螺栓或销轴与余热炉顶部的固定支座之间采用的腰型孔连接结构，在锅炉宽度中心位置处采用的螺栓或者销轴仅在高度方向开腰形孔，保证反应器中心和锅炉中心一致，其余位置的连接件采用双向腰形孔，所述螺栓或销轴不得与腰型孔之间完全紧固，螺栓或销轴与腰型孔固定装置之间可以在余热炉启停时滑动，可避免对催化剂支撑结构产生不利的影响。

根据本实用新型燃机余热锅炉脱硝催化剂支撑结构的一个实施例，所述支撑结构中的杆件采用成型h型钢或成型圆钢。

与现有技术相比，本实用新型的燃机余热锅炉脱硝催化剂支撑结构能满足燃机余热炉脱硝系统空间狭小时的使用要求，在此条件下具有极大的经济性并可大幅降低成本和建设周期，能够满足结构限位和系统热膨胀需求。

附图说明

图1（a）至图1（c）分别示出了现有技术中燃机余热锅炉脱硝催化剂支撑结构的前视、侧视和俯视结构示意图。

图2示出了根据本实用新型示例性实施例燃机余热锅炉脱硝催化剂支撑结构的结构示意图。

图3a示出了图2中的a向视图，图3b示出了沿着图3a中b-b方向的视图，图3c示出了沿着图3a中c-c方向的局部视图。

图4a示出了根据本实用新型示例性实施例燃机余热锅炉脱硝催化剂支撑结构中柱顶限位单元的结构示意图，图4b示出了根据本实用新型示例性实施例燃机余热锅炉脱硝催化剂支撑结构中炉底底座限位单元连接示意图，图4c示出了图4b的俯视图。

附图标记说明：

1-柱顶限位单元、2-立柱、3-中间横梁、4-底部支撑层、5-底座、6-垂直支撑、7-梁周限位单元、8-脱硝催化剂、9-燃机余热锅炉炉体、10-燃机余热锅炉顶梁构架、11-燃机余热锅炉底梁构架、12-支撑主梁、13-支撑小梁、14-水平支撑。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

燃机余热锅炉脱硝催化剂一般布置在高压蒸发器以后、中压过热器以前，为了保证脱硝催化剂的布置和脱硝构架的稳定，通常布置单层催化剂时，采用传统的催化剂支撑结构则要求在燃机余热炉深度方向的柱间距需满足结构高宽比，这就需要本就紧张的炉内空间留出足够的长度来满足脱硝构架的布置和安装。

如图1（a）至图1（c）所示，传统脱硝构架由不少于6根立柱、多层水平梁层、垂直支撑组成，处于炉内构架水平方向的膨胀零点在后排中柱，脱硝柱底部与余热炉底梁构架相连，脱硝顶层梁与余热炉构架连接的部分，除膨胀零点限位外，其余均预留出膨胀量。从以上布置可以看出，目前的结构体系庞大，成本高。

本实用新型的目的在于提供一种新型的燃机余热锅炉脱硝催化剂支撑结构，以解决上述适应余热炉尺寸的问题，同时能够满足荷载传递、催化剂吊装更换，及系统对于密封、热膨胀等的要求。

下面结合附图对本实用新型的燃机余热锅炉脱硝催化剂支撑结构进行具体说明。

图2示出了根据本实用新型示例性实施例燃机余热锅炉催化剂支撑结构的结构示意图，图3a示出了图2中的a向视图，图3b示出了沿着图3a中b-b方向的视图，图3c示出了沿着图3a中c-c方向的局部视图。

如图2以及图3a至图3c所示，根据本实用新型的示例性实施例，所述燃机余热锅炉脱硝催化剂支撑结构包括若干根立柱2、若干根中间横梁3和底部支撑层4，底部支撑层4与底座5固定连接，底座5通过螺栓与燃机余热锅炉底梁构架11连接，若干根立柱2沿着炉宽方向间隔布置，立柱2的一端与底部支撑层4连接且另一端通过柱顶限位单元1与燃机余热锅炉顶梁构架10连接；若干根中间横梁3沿着炉高方向间隔布置并与立柱2垂直连接，中间横梁3的两端通过梁周限位单元7与燃机余热锅炉炉体9连接。

立柱2和中间横梁3为脱硝催化剂提供支撑作用，底部支撑层5起支撑和传递重量作用，柱顶限位单元1用销轴连接在燃机余热炉顶梁构架10上，梁周限位单元7能够满足限位要求并与燃机余热锅炉炉体连接。其中，除需满足热膨胀要求的节点外，其余主结构节点主要采用焊接的连接形式。

本实用新型采用依靠脱硝催化剂自身传递重力的形式，仅在支撑结构底部设置催化剂的底部支撑层4，将催化剂模块从下到上连续布置，减小了空间占有率和结构复杂度，结构体系得到了有效简化，能满足燃机余热锅炉脱硝系统空间狭小时的使用要求，并在此条件下具有极大的经济性。

如图3b所示，底部支撑层4包括支撑主梁12、支撑小梁13和水平支撑14，支撑主梁12围成底部支撑层4的框架结构，支撑小梁13设置在支撑主梁形成的框架结构中并与支撑主梁12连接，水平支撑14设置在支撑主梁12与支撑小梁13之间。通过取消常规结构中间支撑层并且仅设置上述结构的底部支撑层4，能够有效保证对脱硝催化剂的稳定承载。

底部支撑层4通过底座5连接在燃机余热锅炉底梁构架11上，底座5通过螺栓连接在燃机余热锅炉底梁构架11上且底部支撑层4焊接固定在底座5上，底座5的数量根据锅炉宽度方向的催化剂模数确定：可以一一对应，也可以两组间设置一个底座。

如图3a所示，支撑结构还包括设置在立柱2与中间横梁3之间的垂直支撑，并且垂直支撑6布置在立柱结构的中间位置处，垂直支撑6有助于增强支撑结构的支撑作用和稳定性。

本实用新型中的脱硝催化剂8以模块化方式放置在底部支撑层4上并且从下到上连续布置，脱硝催化剂8采用自密封结构并且在脱硝催化剂的装载位置开孔处设置密封。由此，按催化剂模块可完全叠放的结构形式，将催化剂模块重量传递到底部支撑层4，再通过底座5传递到燃机余热锅炉底梁构架11。沿炉深的地震作用及催化剂在烟道内受到的烟气荷载，则通过中间横梁3的端部传递到梁周限位单元7，最后由梁周限位单元传递到炉体上。

如图3c所示，梁周限位单元7采用套筒式结构，梁周限位单元7采用空心矩形型钢预埋焊接固定在燃机余热锅炉炉体9上，中间横梁3的端部设置限位块且插入梁周限位单元7的空心矩形型钢形成的套筒内，其插入长度须考虑中间横梁3在水平方向的膨胀，空心矩形型钢选择截面时须留出高度方向的膨胀量。其中，空心矩形型钢在高度方向与相对应的中间横梁3标高位置一致。现场安装时先将中间横梁3的限位块插入空心型钢后再与中间横梁3焊接，限位块插入空心型钢后，其高度方向的间隙需满足炉高方向的膨胀需求。

图4a示出了根据本实用新型示例性实施例燃机余热锅炉脱硝催化剂支撑结构中柱顶限位单元的结构示意图，图4b示出了根据本实用新型示例性实施例燃机余热锅炉脱硝催化剂支撑结构中炉底底座限位单元连接示意图，图4c示出了图4b的俯视图。

如图4a至图4c所示，本实用新型中的柱顶限位单元1采用圆孔匹配腰型孔的螺栓定向滑动结构，立柱2通过螺栓与柱顶限位单元1连接；底座5采用圆孔匹配腰型孔的螺栓定向滑动结构，燃机余热锅炉底梁构架11通过螺栓与底座5连接。

柱顶限位单元1顶部的连接用螺栓或销轴，螺栓或销轴与余热炉顶部的固定支座之间采用的腰型孔连接结构，在锅炉宽度中心位置处采用的螺栓或者销轴仅在高度方向开腰形孔，保证反应器中心和锅炉中心一致，其余位置的连接件采用双向腰形孔，所述螺栓或销轴不得与腰型孔之间完全紧固，螺栓或销轴与腰型孔固定装置之间可以在余热炉启停时滑动，可避免对催化剂支撑结构产生不利的影响。

其中，柱顶限位单元1或底座5的螺栓开孔方式可以根据实际热膨胀需求而定。由于整个脱硝构架焊接为一个整体，在锅炉运行时，构架下端固定，则在炉膛中心位置的炉顶腰形孔只要能够确保满足炉高方向的热膨胀要求即可，其余位置的连接除考虑炉高方向的膨胀外，还须在水平方向设置腰形孔来满足炉宽方向的膨胀。

本实用新型通过桁架体系及上下端的固定，保证所有中间横梁的中心与燃机余热锅炉的烟道中心重合以确保膨胀中心的唯一性并稳定地传递水平荷载。支撑结构的底部和顶部均设置有限位单元，能够同时满足结构限位和系统热膨胀需求；并且，中间横梁的两端也设置限位单元实现炉宽方向的限位。同时，本实用新型充分利用燃机余热锅炉炉体形成的整体刚度给新的催化剂支撑结构系统提供水平方向稳定需要的抗侧刚度。

本实用新型支撑结构中的杆件采用成型h型钢或成型圆钢，以避免运行过程中可能发生的结构失效问题。并且，本实用新型的主要结构均采用与环境温度相适应的材质，能保证整个结构体系在相应的运行环境下的可靠性和安全性。

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。

如图2至图4所示，本实施例的燃机余热锅炉催化剂支撑结构包括用以固定在燃机余热锅炉顶梁构架上的柱顶限位单元、为脱硝催化剂提供支撑作用的立柱、若干根中间横梁和垂直支撑、起支撑和传递重量作用的底部支撑层、满足限位要求并与燃机余热锅炉炉体连接的梁周限位单元。其中底部支撑层包括支撑主梁、支撑小梁、水平支撑。

柱顶限位单元的一端固定在燃机余热锅炉顶梁构架上，另一端与立柱连接，柱顶限位单元的螺栓开孔方式根据实际热膨胀需求而定。梁周限位单元用于将中间横梁的两端与燃机余热锅炉炉体连接，并且通过横梁的限位块传递炉深的水平力到余热锅炉炉体。立柱、中间横梁与垂直支撑固定连接形成催化剂模块的空间固定和支撑体系，脱硝催化剂放置在底部支撑层上，底部支撑层支在底座上并且通过焊接连接方式固定。底座固定在燃机余热锅炉底梁构架上并且通过螺栓连接。其中，与燃机余热锅炉炉体相连接的部位，需要在其上做好相关埋件后再进行安装。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。