专利名称：烟道式脱硝反应器的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种脱硝反应器，特别涉及一种烟道式脱硝反应器，适用于燃煤电站SCR脱硝技术的反应器。
背景技术：
对于燃煤电站SCR (选择性催化还原)脱硝工程建设来说，反应器是SCR装置的核心部件，是提供烟气中NOX与NH3在催化剂表面上生成N2和H2O的场所，其主要功能是承载催化剂，为脱硝反应提供空间，同时保证烟气流动的顺畅与气流分布的均匀，为脱硝反应的顺利进行创造条件。在エ业废气治理工程中催化反应器主要有固定床和流化床两种，目前广泛应用的是固定床反应器，脱硝反应器即为固定床反应器的ー种。催化剂反应器布置形式有水平和·垂直气流两种形式，由于烟气中含尘量很高，国内外SCR反应器一般采用垂直气流方式。在垂直气流方式的脱硝反应器设计中，根据支座形式目前一般分为自立式和悬挂式两种。如若按反应器受カ模型划分，则主要有以下三种第一种是结构框架式，即将反应器入口烟道和反应器出口烟道与反应器本体(出入口烟道中间部分)脱开设计，反应器本体按独立结构框架进行建模，反应器本体模型考虑出入口烟道荷载、催化剂及积灰荷载、烟气压カ荷载、风荷载、地震荷载等各种载荷后进行应カ分析和计算，从而设计出反应器本体主要梁、柱构件。在此模型中，反应器壁板及次要加固肋不做构件输入，其上的承重也不考虑。反应器出入口烟道则主要依据《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程》、《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程配套设计计算方法》按烟道形式进行设计。这种受力模型因壁板不參与计算，出入口烟道与反应器本体脱开设计，受カ模型简化太多，其框架结构构件计算结果偏大。第二种受カ模型是桁架-烟道结合式，此种受力模型主要是在入口烟道以下、反应器本体内的整流装置以上设置几道桁架，桁架下设置拉杆与整流装置支撑梁和催化剂支撑梁连接，反应器将本身承重最大的催化剂支撑梁通过拉杆将荷载传递给桁架承担，反应器出入口烟道及桁架以下的反应器本体主要按烟道进行设计，反应器出入口烟道及反应器本体荷载均由桁架承担，此种模型反应器壁板按烟道设计形式參与一定的承载。这种受力模型反应器本体构件较为轻盈，但现有技术对该受カ模型的反应器壁板的承载仅限于烟气压力，而将模型的几乎全部荷载都由增设的桁架来承载，从而使反应器整体用钢量相较第一种受カ模型并没有明显的減少(桁架用钢量较大)。第三种受カ模型是整体烟道应力分析型，此种受力模型是利用CAE技术对反应器进行实体建模，反应器本体、出入口烟道、支撑梁等尽可能多的构件进入模型进行应力分祈。这种模型相对前两种模型更加接近实际，但其布置仍局限于壁板6_的前提而进行构件布置(在目前的脱硝反应器设计当中，反应器壁板同大多数烟道设计壁板一祥，基本都是按6_设计，模型中的框架梁、柱或横向、竖向加固肋均是基于6_壁板来进行布置从而使反应器壳体达到一定的刚度。)，其构件布置和整体用钢量仍不够理想，且因建模比较复杂，在实际工程中应用较少。此外，在以上三种受カ模型中，反应器保温材料大都采用外置式(即保温材料在反应器壳体壁板外側)以使反应器内构件在高温情况下尽量受カー致，当梁、柱加固肋等构件布置在壁板内侧时，则容易出现积灰和流场不均的情况。
发明内容
为解决上述现有技术中的问题，本发明在第二种模型基础上，重新考虑反应器壁板的承重问题，将现有技术中由桁架上的荷载转移到反应器壁板上，从而提供ー种能充分降低反应器整体用钢量且不易积灰、流场较好的脱硝反应器。具体来讲，本发明的技术方案为一种烟道式脱硝反应器，包括反应器壳体，所述反应器内无桁架结构；，所述反应器壳体包括反应器壁板、型钢加固肋、角钢加固肋；所述型钢加固肋位于反应器壁板外侧；·所述角钢加固肋位于型钢加固肋之间。所述型钢加固肋包括水平型钢加固肋和竖向型钢加固肋，均为焊接型钢。所述反应器内从上到下设置有整流装置层和催化剂层，所述型钢加固肋布置在整流装置层和催化剂层的支撑梁附近。所述位于整流装置层四周的水平型钢加固肋为箱型梁构件。所述支撑梁为井字梁体系，支撑整流装置层和催化剂层，以有效降低反应器层高。所述支撑梁铰接于反应器壁板。所述角钢加固肋包括水平角钢加固肋和竖向角钢加固肋；所述水平角钢加固肋和竖向型钢加固肋焊接在一起，所述竖向角钢加固肋和水平型钢加固肋焊接。所述反应器壁板的厚度为5 =IOmm 18mm之间。经多次模拟计算，发现在此范围内的壁板厚度即能满足受カ要求，又能充分降低反应器壳体加固肋用钢量，使反应器整体用钢量最为经济。本发明的结构还包括一反应器入口烟道和一反应器出ロ烟道，通常在入/出口烟道的膨胀节处都设有内撑杆，但本发明通过对出入口烟道壁板加厚后其常规技术的内撑杆可适当減少或不设。本发明的结构还包括一反应器支座，所述反应器支座位于整流装置层支撑梁相对应处，反应器壳体外侧。所述反应器支座设有12个，对称布置。根据实际情况可以适当调整反应器支座的个数。所述反应器支座与整流装置层的水平型钢加固肋固接。本发明的结构还包括保温层，其保温材料覆盖在反应器壁板和全体加固肋之上。本发明取消了反应器内桁架的设置，将原先由桁架承载的反应器整体荷载并入反应器壁板的承载參数进行设计；通过增加反应器壁板的厚度，在整流装置层和催化剂层支撑梁附近设置水平型钢加固肋和竖向型钢加固肋，以及在型钢加固肋之间设置水平角钢加固肋和竖向角钢加固肋的方式保证反应器满足原有的承载要求，降低反应器层高，并保证反应器壳体不变形。梁、柱的加固肋设置在反应器壳体的外侧，并被保温材料覆盖，从而避免反应器内因加固肋而引起的积灰和流场不顺畅的问题。
图I是烟道式脱硝反应器整体主视图；图2是烟道式脱硝反应器整流装置层结构布置示意图；图3是烟道式脱硝反应器壳体断面示意图。其中I-反应器； 2-反应器壳体；3-支撑梁；4 一反应器入口烟道；5—反应器出口烟道；6—反应器支座；·7-膨胀节； 8-整流装置；9-整流装置层箱型梁加固肋；10-催化剂层水平型钢加固肋；11-竖向型钢加固肋；12-水平向角钢加固肋；13-竖向角钢加固肋；14-壳体壁板；15-保温材料。
具体实施例方式以下结合附图，对本发明作进ー步的说明。首先分析反应器受カ情况反应器内部受到的烟气压力大致为5. 8KPa，设计温度一般为40(T450° C，反应器受到催化剂荷载、积灰荷载、整流装置荷载、风荷载、温度荷载、烟气压力等荷载。然后对反应器进行整体结构构件布置，结构构件布置及计算依据主要为《钢结构设计规范》、《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程》、《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程配套设计计算方法》等现行规范规程，建模后整体进行应力分析计算和设计。反应器本体需考虑三层催化剂的荷载(个别反应器为两层或四层)，烟气压力和支撑梁传来的荷载是导致反应器壳体发生变形的主要原因，而如何増加壳体刚度则是抵抗壳体发生变形的关键。本发明从三个方向增强壳体刚度其一为增加反应器壁板14的厚度，其ニ是在催化剂层支撑梁附近设置水平型钢加固肋10和竖向型钢加固肋11，其三是在型钢加固肋之间设置水平角钢加固肋12和竖向角钢加固肋13。如图I所示，本发明的反应器I包括反应器壳体2、反应器入口烟道4、反应器出口烟道5、反应器支座6、整流装置层8、催化剂层、型钢加固肋和角钢加固肋。反应器壳体2包括反应器壁板14、整流装置层型钢加固肋9、催化剂层水平型钢加固肋10、催化剂层竖向型钢加固肋11、水平向角钢加固肋12、竖向角钢加固肋13。型钢加固肋布置在整流装置层和催化剂层的支撑梁附近，角钢加固肋布置在型钢加固肋之间。角钢加固肋主要保证反应器壁板14的局部稳定；催化剂层水平型钢加固肋10、竖向型钢加固肋11和反应器壁板14整体受カ并传递荷载到整流装置层的型钢加固肋9上。为使整流装置层四周壳体加固肋9有足够的刚度和抗扭性能，需适当加大整流装置8的支撑梁3的结构构件，并将整流装置层四周的壳体水平向加固肋9设置为箱型梁构件，将催化剂层加固肋设置为井字梁体系。井字梁体系能有效减少支撑梁计算长度从而降低支撑梁型钢高度进而缩减反应器层闻。保温材料15设置在反应器壁板14外侧并覆盖所有加固肋。因反应器入口烟道4和出ロ烟道5主要受烟气压力作用，入/出ロ烟道壁板加厚后其常规技术在入/出ロ烟道的膨胀节7附近的内撑杆可适当減少或不设。催化剂层9及整流装置层8的支撑梁3可采用下翼缘宽度及厚度小于上翼缘的焊接H型钢，铰接于反应器壁板。支撑梁层高根据催化剂换装及催化剂悬吊轨道等因素确定，一般为2. 8米即可满足要求。如图2所示，反应器支座6布置在整流装置层支撑梁相对应处，固接在反应器整流装置层四周壳体箱型梁加固肋9上。反应器支座6可根据工程实际情况在反应器转角处适当缩减，但要求对称布置。在本实施例中，为降低整流装置层四周壳体箱型梁加固肋构件高度，在整流装置层四周设置12个反应器支座。图3为烟道式脱硝反应器壳体断面示意图，由图3可看出，水平角钢加固肋12和竖向型钢加固肋11焊接在一起，覆于反应器壁板14外侧；在加固肋的另ー侧，则包裹有保温材料15。
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现以一台300MW机组的脱硝反应器本体为例，来对本发明与常规技术进行对比分祈。该反应器本体轴线长宽尺寸为11. 58mX7. 92m，该反应器催化剂为两运ー备设置，反应器本体为三层结构。若按传统背景技术ニ(桁架一烟道结合式)设计，则反应器本体共有三层(底层层高2. 8m，顶层层高4. 8m，中间层层高2. 8m，合计本体层高为10. 4m)，在背景技术ニ中，反应器本体壁板8 =6_，单台反应器本体用钢达到118吨左右(其中反应器壳体壁板约为20吨，壳体加固肋约为26吨，支撑梁约为16吨，桁架约为53吨，支座约为3吨)。采用本发明技术，因反应器支撑梁全部承担催化剂荷载，支撑梁规格将会相较传统技术偏大，根据计算结果，催化剂支撑梁采用HM300X200规格型钢、整流装置支撑梁采用HM300X200规格型钢即可满足要求(应カ达到许用应カ的85%，最大挠度变形为整体长度的1/540，满足最大变形1/500要求)，反应器支撑梁总体用钢约为25吨。采用本发明技术，背景技术ニ中的桁架将予以取消，反应器本体层高将会有所变化，其顶层高将由背景技术的4. Sm缩减到2. 5m (其它两层层高不变，反应器本体层高为8. Im,缩减2. 3m)。反应器壳体壁板采用S =IOmm壁板,整流装置层四周壳体箱型水平加固肋采用ロ 600X300规格，反应器壳体其它水平和竖向加固肋采用HW300X300a规格，角钢加固肋采用75号角钢。经建模计算，反应器壳体应カ达到许用应力的86%，挠度变形最大
3.5_，满足规范规程要求。经统计分析，反应器壳体壁板用钢量约为25吨，壳体加固肋约为30吨，反应器支座用钢量约为6吨。采用本发明技术，反应器本体用钢量约为86吨，为背景技术(反应器本体用钢量约为118吨)的73%，约节省用钢量27%。本发明技术中反应器壳体加固肋可置于壳体壁板外侧，反应器本体壳体内壁光滑，使烟气流畅且不易积灰。反应器因层高降低及用钢量减少，使反应器容积及荷载均有明显减少。以上仅为本发明的一典型实施例，为方便本领域内人员的理解，但本发明并不以此为限。任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围以权利要求书为准。
权利要求
1.一种烟道式脱硝反应器，包括反应器壳体，其特征在于，所述反应器壳体包括反应器壁板、型钢加固肋、角钢加固肋；所述型钢加固肋位于反应器壁板外侧，所述角钢加固肋位于型钢加固肋之间。
2.如权利要求I所述的烟道式脱硝反应器，其特征在于，所述型钢加固肋包括水平型钢加固肋和竖向型钢加固肋，均为焊接型钢。
3.如权利要求2所述的烟道式脱硝反应器，其特征在于，所述反应器内从上到下设置有整流装置层和催化剂层，所述型钢加固肋布置在整流装置层和催化剂层的支撑梁附近。
4.如权利要求3所述的烟道式脱硝反应器，其特征在于，所述整流装置层四周的水平型钢加固肋为箱型梁构件。
5.如权利要求3所述的烟道式脱硝反应器，其特征在于，所述支撑梁为井字梁体系，铰接于反应器壁板。
6.如权利要求2所述的烟道式脱硝反应器，其特征在于，所述角钢加固肋包括水平角钢加固肋和竖向角钢加固肋；所述水平角钢加固肋和竖向型钢加固肋焊接在一起，所述竖向角钢加固肋和水平型钢加固肋焊接在一起。
7.如权利要求I所述的烟道式脱硝反应器，其特征在于，所述反应器壁板的厚度为IOmm 18mm0
8.如权利要求3所述的烟道式脱硝反应器，其特征在于，还包括反应器支座，所述反应器支座对称布置在整流装置层支撑梁相对应处，固接在反应器整流装置层的水平型钢加固肋上。
9.如权利要求I所述的烟道式脱硝反应器，其特征在于，所述反应器还包括保温层，其保温材料包裹于反应器壁板、角钢加固肋和型钢加固肋的外侧。
全文摘要
本发明提供一种烟道式脱硝反应器，取消了反应器内桁架的设置，将原先由桁架承载的反应器整体荷载并入反应器壁板的承载参数进行设计；通过增加反应器壁板的厚度，在整流装置层和催化剂层支撑梁附近设置水平型钢加固肋和竖向型钢加固肋，以及在型钢加固肋之间设置水平角钢加固肋和竖向角钢加固肋的方式保证反应器满足原有的承载要求，降低反应器层高，并保证反应器壳体不变形。梁、柱的加固肋设置在反应器壳体的外侧，并被保温材料覆盖，从而避免反应器内因加固肋而引起的积灰和流场不顺畅的问题。
文档编号B01D53/56GK102784559SQ20121028919
公开日2012年11月21日 申请日期2012年8月14日 优先权日2012年8月14日
发明者曹东, 申镇, 肖志均 申请人:中国大唐集团环境技术有限公司