本發(fā)明涉及一種SCR脫硝系統(tǒng)預除爆米花灰的方法及裝置，屬于大氣污染物控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

爆米花灰是一種形成于鍋爐受熱面表面的大顆?；?，通常尺寸可以達到10mm及以上，除此之外，這種灰還具有低密度、疏松多孔和外形不規(guī)則等特性。因此，在SCR脫硝系統(tǒng)中，爆米花灰一旦進入催化劑層，勢必會磨損催化劑表面，降低催化劑活性，有時甚至會堵塞催化劑孔道，從而加劇未堵塞側(cè)催化劑的磨損，使SCR系統(tǒng)脫硝功能快速失效。

為了防止爆米花灰的堵塞，有必要對進入催化劑層的煙氣進行預除灰處理。目前，發(fā)達國家和地區(qū)的一般做法是在轉(zhuǎn)向煙道下方設置灰斗，并采用計算流體力學軟件進行優(yōu)化設計，但該方法在國內(nèi)電廠的具體應用過程中并未取得滿意效果，主要原因是國內(nèi)在對脫硝系統(tǒng)設計時首先考慮的是流場均勻性優(yōu)化，即在速度梯度較大的轉(zhuǎn)向煙道設置導流板。導流板的應用強迫煙氣在整個煙道截面上流速均勻，這就會使流入灰斗的灰量偏低，從而顯著降低整體除灰效率。也有部分電廠采取在煙道內(nèi)加裝過濾網(wǎng)的措施，但僅僅依靠單一的過濾網(wǎng)很難有效捕集大部分灰粒，而且除塵效率明顯受制于過濾網(wǎng)的空隙大小，因為過小的濾網(wǎng)孔徑會大大增加煙道的壓降損失。

由以上分析可知，為了降低SCR脫硝系統(tǒng)催化劑的磨損，提高整套系統(tǒng)的脫硝能力，非常有必要開發(fā)一種既不顯著增加脫硝系統(tǒng)壓降，又能高效分離爆米花灰的預除灰方法及裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明針對SCR脫硝系統(tǒng)內(nèi)存在爆米花灰而導致催化劑堵塞、磨損嚴重等突出問題，提供了一種SCR脫硝系統(tǒng)預除爆米花灰的裝置及方法，用于分離進入催化劑層前脫硝煙氣中的爆米花灰。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種SCR脫硝系統(tǒng)預除爆米花灰的裝置，包括順序連接的豎井煙道、水平煙道和上升煙道，其中：

所述的豎井煙道與水平煙道垂直相連，拐彎連接處設置成流線型外形，內(nèi)部不設置導流板。

所述水平煙道底板的下側(cè)設置灰斗，底板上側(cè)的前部設置1～20個捕集器，沿煙氣流動方向并列布置，每個捕集器的下部對應設置一個分離板；水平煙道中部設置10～100個分離器，上部與水平煙道頂板相連，下部與水平煙道底板相連，并與灰斗內(nèi)相聯(lián)通；水平煙道后部設置兩層過濾網(wǎng)，第一層過濾網(wǎng)縱向布置，上下兩頭分別固定于頂板和底板，第二層過濾網(wǎng)橫向布置，左右兩頭分別固定于側(cè)板，底部與灰斗內(nèi)相聯(lián)通；水平煙道尾部底板上開設煙氣連通口，與灰斗相聯(lián)通。

所述的上升煙道與水平煙道垂直相連，拐彎連接處設置成流線型外形，內(nèi)部設置導流板。

所述的捕集器由捕集板、引流板和穩(wěn)流器組成，其中，捕集板與水平煙道底板夾角為θ＝35～50°，迎流端高于底板H＝50～120mm；引流板呈圓弧形，前端與捕集板相切連接，后端與相鄰捕集板的前端豎直對齊；穩(wěn)流器呈倒三角形，置于引流板下端，其中一條邊在捕集板的延長線上。

所述的分離板由兩塊尺寸相同的鋼板焊接而成，夾角為α＝75～90°，每塊分離板的頂點與引流板的后端在同一豎直方向，并相距E＝150～500mm，分離板的迎流面與捕集板的延長線相互垂直。

所述的分離器呈現(xiàn)凹槽型，凹面對著來流方向，10～100個分離器布置成兩排，呈錯列布置，每個分離器與底板傾角為β＝60～75°，每排分離器相距W＝100～180mm，每列分離器相距L＝100～150mm。

本發(fā)明進一步提出了一種利用上述SCR脫硝系統(tǒng)預除爆米花灰裝置的除塵方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)從鍋爐豎井煙道流過來的含塵煙氣轉(zhuǎn)向進入水平煙道時，在重力和離心力的共同作用下，被甩向水平煙道下部區(qū)域，尤其是粒徑較大的爆米花灰，貼著底板運動，利用這種情況，在水平煙道的底板處設置若干捕集器。

(2)一些夾帶較大粒徑爆米花灰的煙氣在第一塊捕集板的引流作用下，進入灰斗，并撞擊在分離板上，爆米花灰在重力作用下沿著分離板側(cè)板向下運動，并掉落灰斗底部，煙氣在負壓作用下，沿著分離板側(cè)板向上運動。

(3)一些夾帶較大粒徑爆米花灰的煙氣在引流板和第二塊捕集板的共同作用下，進入灰斗，重復步驟(2)的過程。

(4)一些夾帶中等粒徑爆米花灰和粗灰的煙氣進入水平煙道中部，與第一排分離器的凹槽面撞擊，煙氣繞過凹槽面從第一排分離器間隙流出，爆米花灰和粗灰沿著凹槽面向下滑動，通過底部的出口進入灰斗，從第一排分離器間隙流過的夾帶中等粒徑爆米花灰和粗灰的煙氣與第二排分離器的凹槽面撞擊，并重復以上過程。

(5)一些夾帶小粒徑爆米花灰和細灰的煙氣進入水平煙道后部，與兩層過濾網(wǎng)作用，部分灰被攔截掉入灰斗，饒流后的煙氣通過導流板的均流作用進入上升煙道。

(6)進入灰斗區(qū)域的爆米花灰在重力沉降作用下，掉入灰斗底部的灰?guī)?，而進入灰斗區(qū)域的煙氣則在負壓作用下從煙氣聯(lián)通口匯入水平煙道的主流煙氣，同樣經(jīng)過導流板的均流作用后進入上升煙道。

有益效果：與常規(guī)的SCR脫硝裝置相比較，本發(fā)明具有如下的特色及優(yōu)點：

(1)常規(guī)SCR脫硝裝置通常不額外加裝預除塵裝置，只是在轉(zhuǎn)向煙道或水平煙道下側(cè)安裝灰斗，沉降收集小部分粒徑較大的爆米花顆粒，而本發(fā)明專門加裝了預除塵裝置，可去除絕大部分爆米花灰和一部分細灰，極大地降低了煙道內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)和催化劑的灰磨損問題。

(2)本發(fā)明有機結(jié)合了多種氣固分離原理，如轉(zhuǎn)向彎道的離心分離原理、分離板和分離器的繞流撞擊式分離原理、過濾網(wǎng)的攔截分離原理和灰斗的重力沉降原理等，這種多物理過程的綜合應用可以實現(xiàn)爆米花灰和煙氣的高效分離。

(3)本發(fā)明在水平煙道的底板上設置了捕集器，該結(jié)構(gòu)將捕集板和引流板有機結(jié)合，有效捕集了高塵煙氣，為后續(xù)重力沉降分離和繞流撞擊式分離提供了基礎(chǔ)。

(4)本發(fā)明采用的分離器在水平煙道內(nèi)凹槽迎流和整體傾斜布置，這種布置方式既有效利用了分離器的繞流撞擊式分離原理，也大大降低了分離器的局部阻力，可以在保證除塵效率的基礎(chǔ)上不增加系統(tǒng)能耗。

(5)本發(fā)明采用的過濾網(wǎng)將縱向網(wǎng)絲和橫向網(wǎng)絲分開一定距離布置，這種布置方式在保證一定分離效率的基礎(chǔ)上，降低了煙氣通過過濾網(wǎng)的壓降損失，有助于減小引風機的電耗。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例的SCR脫硝系統(tǒng)預除爆米花灰裝置的主視圖，其中有：豎井煙道-1；水平煙道-2；上升煙道-3；灰斗-4；頂板-5；底板-6；捕集器-7；分離板-8；分離器-9；過濾網(wǎng)-10；煙氣連通口-11；

圖2是本發(fā)明實施例的SCR脫硝系統(tǒng)預除爆米花灰裝置中的捕集器示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例的SCR脫硝系統(tǒng)預除爆米花灰裝置中的分離器局部示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例的SCR脫硝系統(tǒng)預除爆米花灰裝置的A-A向示意圖；

圖5是本發(fā)明實施例的SCR脫硝系統(tǒng)預除爆米花灰裝置的B-B向示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明提出了一種SCR脫硝系統(tǒng)預除爆米花灰的裝置，如圖1～4所示，包括順序連接的豎井煙道1、水平煙道2和上升煙道3，豎井煙道1與水平煙道2垂直相連，拐彎連接處設置成流線型外形，內(nèi)部不設置導流板，上升煙道3與水平煙道2垂直相連，拐彎連接處設置成流線型外形，內(nèi)部設置導流板，水平煙道底板6的下側(cè)設置灰斗4，底板6上側(cè)的前部設置捕集器7，頂板5和底板6之間的中部設置分離器9，后部設置過濾網(wǎng)10，尾部底板上開設煙氣連通口11。

其中，捕集器(如圖2所示)由捕集板12、引流板13和穩(wěn)流器14組成，捕集板12與水平煙道底板夾角為θ＝35～50°，迎流端高于底板H＝50～120mm，引流板13呈圓弧形，前端與捕集板12相切連接，后端與相鄰捕集板12的前端豎直對齊，穩(wěn)流器14呈倒三角形，置于引流板13下端，其中一條邊在捕集板12的延長線上。1～20個捕集器沿煙氣流動方向并列布置，每個捕集器的下部對應設置一個分離板。

分離板8由兩塊尺寸相同的鋼板焊接而成，夾角為α＝75～90°，每塊分離板的頂點與引流板的后端在同一豎直方向，并相距E＝150～500mm，分離板的迎流面與捕集板的延長線相互垂直。

分離器9呈現(xiàn)凹槽型，上部與水平煙道頂板相連，下部與水平煙道底板相連，并與灰斗內(nèi)相聯(lián)通，凹面對著來流方向，10～100個分離器布置成兩排，呈錯列布置，每個分離器與底板傾角為β＝60～75°，每排分離器相距W＝100～180mm，每列分離器相距L＝100～150mm。

過濾網(wǎng)10在分兩層布置，第一層過濾網(wǎng)縱向布置，上下兩頭分別固定于頂板和底板，第二層過濾網(wǎng)橫向布置，左右兩頭分別固定于側(cè)板，底部與灰斗內(nèi)相連，從AA方向看，兩層過濾網(wǎng)縱橫交錯成網(wǎng)狀，如圖4所示，從BB視圖上可以看到橫向設置的過濾網(wǎng)，如圖5所示。

以下通過具體的實施例詳細說明本發(fā)明技術(shù)方案的應用過程。本實施例在以本技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了實施方式，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。

本實施例針對某電站燃煤鍋爐進行SCR脫硝除塵技術(shù)改造，該鍋爐標態(tài)煙氣量為200000Nm³/h，水平煙道截面尺寸為高1.8m、寬2m、深6m。改造后，水平煙道與豎井煙道拐彎連接處設置成圓弧形外形，內(nèi)部不設置導流板。在水平煙道底板的下側(cè)設置灰斗，覆蓋整個底板。水平煙道底板上側(cè)的前部設置5個沿煙氣流動方向并列布置的捕集器，每個捕集器由捕集板、引流板和穩(wěn)流器組成。捕集板與水平煙道底板夾角為45°，迎流端高于底板80mm。圓弧形引流板前端與捕集板相切連接，后端與相鄰捕集板的前端豎直對齊。呈倒三角形的穩(wěn)流器置于引流板下端，其中一條邊在捕集板的延長線上。

在水平煙道中部設置兩排分離器，每個分離器呈現(xiàn)凹槽型，凹面對著來流方向，呈傾斜布置，與底板傾角為68°，上部與水平煙道頂板相連，下部與水平煙道底板相連，每排分離器相距150mm，每列分離器相距120mm，錯列布置，分離器底部與灰斗相聯(lián)通。

在水平煙道后部設置兩層過濾網(wǎng)，第一層過濾網(wǎng)縱向布置，上下兩頭分別固定于頂板和底板，第二層過濾網(wǎng)橫向布置，左右兩頭分別固定于側(cè)板，底部與灰斗內(nèi)相連通。水平煙道尾部底板上開設煙氣連通口，與灰斗相聯(lián)通。

分離板由兩塊尺寸相同的鋼板焊接而成，夾角為85°，設置在每個捕集器的下部，每塊分離板的頂點與引流板的后端在同一豎直方向，并相距300mm，分離板的迎流面與捕集板的延長線相互垂直。

當SCR脫硝系統(tǒng)預除爆米花灰的裝置工作時，從鍋爐下降煙道流過來的含塵煙氣轉(zhuǎn)向進入水平煙道時，在重力和離心力的共同作用下，被甩向水平煙道下部區(qū)域，尤其是粒徑較大的爆米花灰，貼著底板運動。此時，一些夾帶較大粒徑爆米花灰的煙氣在第一塊捕集板的引流作用下，進入灰斗，并撞擊在分離板上，爆米花灰在重力作用下沿著分離板側(cè)板向下運動，并掉落灰斗底部，煙氣在負壓作用下，沿著分離板側(cè)板向上運動。另一些夾帶較大粒徑爆米花灰的煙氣在引流板和第二塊捕集板的共同作用下，進入灰斗，重復上述過程。而一些夾帶中等粒徑爆米花灰和粗灰的煙氣進入水平煙道中部，與第一排分離器的凹槽面撞擊，煙氣繞過凹槽面從第一排分離器間隙流出，爆米花灰和粗灰沿著凹槽面向下滑動，通過底部的出口進入灰斗，從第一排分離器間隙流過的夾帶中等粒徑爆米花灰和粗灰的煙氣與第一排分離器的凹槽面撞擊，并重復以上過程。其余一些夾帶小粒徑爆米花灰和細灰的煙氣進入水平煙道后部，與兩層過濾網(wǎng)作用，部分灰被攔截掉入灰斗，煙氣通過導流板的均流作用后進入上升煙道。進入灰斗區(qū)域的爆米花灰在重力沉降作用下，掉入灰斗底部的灰?guī)?，而進入灰斗區(qū)域的煙氣則在負壓作用下從煙氣連通口匯入水平煙道的主流煙氣，同樣經(jīng)過導流板的均流作用后進入上升煙道。

本發(fā)明有機結(jié)合了多種氣固分離原理，如轉(zhuǎn)向彎道的離心分離原理、分離板和分離器的繞流撞擊式分離原理、過濾網(wǎng)的攔截分離原理和灰斗的重力沉降原理等，這種多物理過程的綜合應用可以實現(xiàn)爆米花灰和煙氣的高效分離。同時，通過在水平煙道的底板上設置了捕集器，該結(jié)構(gòu)將捕集板和引流板有機結(jié)合，有效捕集了高塵煙氣，為后續(xù)重力沉降分離和繞流撞擊式分離提供了基礎(chǔ)。

另外，本發(fā)明采用的分離器在水平煙道內(nèi)凹槽迎流和整體傾斜布置，這種布置方式既有效利用了分離器的繞流撞擊式分離原理，也大大降低了分離器的局部阻力，可以在保證除塵效率的基礎(chǔ)上不增加系統(tǒng)能耗。另一方面，通過采用的過濾網(wǎng)將縱向網(wǎng)絲和橫向網(wǎng)絲分開一定距離布置，這種布置方式在保證一定分離效率的基礎(chǔ)上，降低了煙氣通過過濾網(wǎng)的壓降損失，有助于減小引風機的電耗。