本實用新型屬于SCR脫硝除塵領(lǐng)域，尤其涉及SCR脫硝反應(yīng)器前的預(yù)除塵。

背景技術(shù)：

SCR脫硝的爐膛后煙道通常沿?zé)煔夥较蛞来卧O(shè)置有省煤器、水平煙道、上升煙道和SCR 脫硝反應(yīng)器(參見圖1)，根據(jù)國內(nèi)SCR脫硝運行情況統(tǒng)計，SCR脫硝裝置運行初期性能穩(wěn)定，但是經(jīng)過幾年的運行，部分電廠陸續(xù)出現(xiàn)煙道積灰、催化劑堵塞和破損等情況。目前解決的方法主要是加強(qiáng)吹灰、更換催化劑，不能根本解決問題。經(jīng)過分析，出現(xiàn)此情況的裝置主要是部分高含塵項目，這些項目煙氣含塵量最多達(dá)到50g/Nm³。顆粒物的高濃度對于催化劑的沖刷磨蝕是相當(dāng)嚴(yán)重的，對于蜂窩狀催化劑而言，出現(xiàn)磨蝕的孔道在流經(jīng)煙氣時，流動阻力和壓降都會減小，相比之下會有更多的煙氣流過，從而進(jìn)一步加劇這種磨蝕效果。而且高含塵項目在低負(fù)荷時越容易出現(xiàn)煙道積灰、催化劑堵塞和破損等情況。鑒于此，如果高含塵項目不進(jìn)行脫硝預(yù)除塵，那么現(xiàn)有的SCR技術(shù)將很難滿足高含塵項目正常的運行要求。因此現(xiàn)有技術(shù)急需在SCR反應(yīng)器之前進(jìn)行預(yù)除塵，除去部分飛灰。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于：提出一種SCR預(yù)除塵裝置，在催化反應(yīng)發(fā)生之前除去部分飛灰，避免由于飛灰沉積帶來流場不均、催化劑堵塞等問題，使得脫硝裝置正常運行，特別是高含塵項目在低負(fù)荷運行時的正常運行。

本實用新型目的通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種用于SCR脫硝的預(yù)除塵裝置，包括沿?zé)煔夥较蛞来卧O(shè)置的省煤器、水平煙道、上升煙道和SCR脫硝反應(yīng)器，預(yù)除塵裝置設(shè)于水平煙道區(qū)域，預(yù)除塵裝置包括第一至三灰斗、第一至六導(dǎo)流板組，以及擴(kuò)口和擋板，省煤器下接第一灰斗，省煤器出口通過擴(kuò)口連接第二灰斗，上升煙道下接第三灰斗；省煤器出口設(shè)有第一導(dǎo)流板組，其導(dǎo)流板為水平布置的直板，上下間隔平均布置于水平煙道中，各導(dǎo)流板起點與省煤器出口上交點平齊；擴(kuò)口起始端設(shè)有第五導(dǎo)流板組，其導(dǎo)流板為豎直布置且朝向水平煙道外側(cè)邊傾斜的直板，沿?zé)煹缹挾确较蜷g隔布置于水平煙道中，各導(dǎo)流板起點與擴(kuò)口起始端對齊；擴(kuò)口終端設(shè)有第六導(dǎo)流板組，其導(dǎo)流板為豎直布置且與煙氣方向平齊的直板，各導(dǎo)流板末端與擴(kuò)口終端對齊，沿?zé)煹缹挾确较蚱叫虚g隔平均布置于水平煙道中；擴(kuò)口后、第二灰斗前設(shè)有第二導(dǎo)流板組，其導(dǎo)流板為水平布置的直板，上下間隔平均布置于水平煙道中，各導(dǎo)流板末端與第二灰斗前交點對齊；第二灰斗上方中間設(shè)有豎直直板的擋板，擋板與水平煙道上部相接，其直板平面垂直于煙氣方向，直板長度大于水平煙道高度且不伸入第二灰斗內(nèi)；第三灰斗前設(shè)有第三導(dǎo)流板組，其導(dǎo)流板為水平布置的直板，上下間隔平均布置于水平煙道中，各導(dǎo)流板末端與第三灰斗前交點對齊；第三灰斗到上升煙道之間設(shè)有第四導(dǎo)流板組，其導(dǎo)流板為豎直布置且與煙氣方向垂直的直板，各導(dǎo)流板在煙氣方向上呈階梯型間隔布置，各導(dǎo)流板的上邊沿低于相鄰前導(dǎo)流板的上邊沿，下邊沿低于相鄰前導(dǎo)流板的下邊沿。

目前應(yīng)用于電廠的除塵技術(shù)分為重力除塵器、慣性除塵器、旋風(fēng)除塵器、過濾除塵技術(shù)、電除塵技術(shù)、濕式除塵技術(shù)等。

SCR脫硝裝置位于鍋爐省煤器出口和空預(yù)器入口之間，包括AIG系統(tǒng)和帶有整流器及催化劑床層的反應(yīng)器。根據(jù)SCR脫硝裝置的結(jié)構(gòu)，預(yù)除塵設(shè)置在省煤器出口和反應(yīng)器前比較合理。過濾除塵技術(shù)、電除塵技術(shù)、濕式除塵技術(shù)受空間和阻力的限制，不適合SCR預(yù)除塵。而且對于各除塵技術(shù)，現(xiàn)有技術(shù)中往往采用單一除塵方式，存在著除塵能力較低的問題，而采用復(fù)合除塵同等條件下相對單一除塵又存在著效率下降的缺陷，本專利采用重力和慣性除塵復(fù)合除塵并配合特殊導(dǎo)流裝置的方式作為脫硝預(yù)除塵的設(shè)計方案，實現(xiàn)既具有良好除塵能力，又具有較高除塵效率的目的，特別對于高含塵項目在低負(fù)荷時越容易出現(xiàn)煙道積灰、催化劑堵塞和破損等情況的問題，具有更好效果。

省煤器出口的速度一般較高，在5m/s以上，因此采用重力沉降需降低速度，本專利在省煤器出口設(shè)置擴(kuò)口，飛灰粒徑50μm擴(kuò)口后的速度可以控制在10m/s以下，飛灰粒徑20 μm擴(kuò)口后的速度可以控制在2.5m/s以下。更進(jìn)一步在第二灰斗中設(shè)置垂直擋板，相當(dāng)于增加了氣流的路徑，延長了氣流在沉降室的停留時間，使顆粒在重力作用下逐漸沉降下來，進(jìn)一步提高重力除塵效果。

本專利采用兩組重力除塵，第一組設(shè)置在省煤器下部，是因為省煤器速度一般較低，在 4m/s以下，通過自身重力可以捕集部分大顆粒飛灰。第二組通過擴(kuò)口降低速度，擋板加長路徑，導(dǎo)流板使流速均勻，考慮到空間，所以只采用一組。慣性除塵需要較高的速度，而脫硝上升煙道速度一般較高，為7m/s～15m/s，符合慣性除塵的速度要求。且水平煙道到上升煙道一般都需要添加導(dǎo)流板使流速均勻，因此此處添加慣性除塵不僅起到除塵作用，還可以調(diào)整流場均勻性。

現(xiàn)有技術(shù)中，在相同速度及同粒徑50μm條件下，飛灰粒子的運行軌跡?？梢钥闯鍪∶浩鞒隹谶M(jìn)入重力沉降室的氣流分布不均勻，氣流是渦流，粒子的軌跡也會發(fā)生變化，出現(xiàn)逆流。本專利中設(shè)置沿?zé)煔夥较虻牡谝粚?dǎo)流板組，粒子軌跡不再逆流。

作為選擇，第一、三灰斗頂部與水平煙道底部平齊，第二灰斗頂部低于水平煙道底部。

作為選擇，第五導(dǎo)流板組的各導(dǎo)流板的直板平面與擴(kuò)口起始端的夾角不同，且越靠近水平煙道外側(cè)邊夾角越小。

作為選擇，第一、二、三導(dǎo)流板組的各導(dǎo)流板起點與省煤器出口上交點平齊，間距為 0.3～0.8m，導(dǎo)流板長度為0.1～0.5m。

作為選擇，擴(kuò)口向水平煙道外側(cè)邊擴(kuò)張寬度，擴(kuò)口后水平煙道寬度為擴(kuò)口前寬度的4倍以下，擴(kuò)口處的水平煙道外側(cè)邊與擴(kuò)口終端夾角角度大于18°。

作為選擇，第二灰斗的深度大于等于2倍的水平煙道高度，第二灰斗高度為3～6m。

作為選擇，第五導(dǎo)流板組的各導(dǎo)流板直板平面與擴(kuò)口起始端的夾角小于90°，各導(dǎo)流板布置深度為0.2～0.6m，間距為0.3～1m。

作為選擇，第六導(dǎo)流板組的各導(dǎo)流板長度為0.1～0.5m，間距為0.3～1.5m。

作為選擇，第四導(dǎo)流板組的最高處的導(dǎo)流板上邊沿與水平煙道出口上邊沿高度差為 0.05～0.5m，各導(dǎo)流板上邊沿與相鄰更高導(dǎo)流板上邊沿高度差為0.1～1m，各導(dǎo)流板之間水平間隔為0.1～1m。

作為進(jìn)一步選擇，擴(kuò)口后水平煙道寬度為擴(kuò)口前寬度的3倍，擴(kuò)口處的水平煙道外側(cè)邊與擴(kuò)口終端夾角角度為21°，第二灰斗的深度等于2倍的水平煙道高度，第二灰斗高度為 3.5m，第二灰斗頂部低于水平煙道底部2m；第一導(dǎo)流板組的各導(dǎo)流板間距為0.52m，導(dǎo)流板長度為0.3m；第五導(dǎo)流板組由6塊導(dǎo)流板組成，各導(dǎo)流板從水平煙道內(nèi)側(cè)面至外側(cè)面，直板平面與擴(kuò)口起始端的夾角依次為85°、75°、65°、55°、45°、35°，各導(dǎo)流板布置深度為0.4m，間距為0.7m；第六導(dǎo)流板組由12塊導(dǎo)流板組成，各導(dǎo)流板長度為0.3m，間距為1.5m；第二導(dǎo)流板組的各導(dǎo)流板間距為0.52m，導(dǎo)流板長度為0.3m；擋板的直板長度為3m；第三導(dǎo)流板組的各導(dǎo)流板間距為0.52m，導(dǎo)流板長度為0.3m；第四導(dǎo)流板組由3 塊導(dǎo)流板組成，導(dǎo)流板長度0.5m，且最高處的導(dǎo)流板上邊沿與水平煙道出口上邊沿高度差為0.2m，第二高的導(dǎo)流板上邊沿與最高導(dǎo)流板上邊沿高度差為0.4m，第三高的導(dǎo)流板上邊沿與第二高導(dǎo)流板上邊沿高度差為0.4m，最高處的導(dǎo)流板與相鄰上升煙道側(cè)邊之間水平間隔為0.3m，最高處的導(dǎo)流板與第二高導(dǎo)流板之間水平間隔為0.8m，第三高的導(dǎo)流板與第二高導(dǎo)流板之間水平間隔為0.8m。

前述本實用新型主方案及其各進(jìn)一步選擇方案可以自由組合以形成多個方案，均為本實用新型可采用并要求保護(hù)的方案；且本實用新型，(各非沖突選擇)選擇之間以及和其他選擇之間也可以自由組合。本領(lǐng)域技術(shù)人員在了解本實用新型方案后根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)和公知常識可明了有多種組合，均為本實用新型所要保護(hù)的技術(shù)方案，在此不做窮舉。

本實用新型的有益效果：采用本專利的預(yù)除塵裝置，對于粒徑20μm的飛灰，在煙氣速度2m/s時，捕灰率約43％；煙氣速度1.5m/s時捕灰率達(dá)到79％；粒徑50μm的飛灰在煙氣速度6～8m/s時，捕灰率達(dá)到85％以上，且速度降低，50μm粒徑的飛灰更容易達(dá)到捕灰效果。且飛灰捕集率隨著運行負(fù)荷降低而升高，飛灰粒徑增大而升高。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的脫硝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本專利實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本專利實施例的導(dǎo)流板和擋板布置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3的A-A視圖；

圖5是本專利實施例的20μm煙氣速度對除塵效率影響曲線圖；

其中1.省煤器；2.水平煙道；3.上升煙道；4.SCR脫硝反應(yīng)器；5.第一灰斗；6.第二灰斗；7.第三灰斗；8.第一導(dǎo)流板組；9.第二導(dǎo)流板組；10.第三導(dǎo)流板組；11.擋板；12. 第四導(dǎo)流板組；13.第五導(dǎo)流板組；14.第六導(dǎo)流板組；15.水平煙道外側(cè)邊；16.擴(kuò)口。

具體實施方式

下列非限制性實施例用于說明本實用新型。

參考圖2-5所示，一種用于SCR脫硝的預(yù)除塵裝置，包括沿?zé)煔夥较蛞来卧O(shè)置的省煤器 1、水平煙道2、上升煙道3和SCR脫硝反應(yīng)器4，預(yù)除塵裝置設(shè)于水平煙道2區(qū)域，預(yù)除塵裝置包括第一至三灰斗5、6、7，第一至六導(dǎo)流板組8、9、10、12、13、14，以及擴(kuò)口 16和擋板11。

省煤器1下接第一灰斗5，省煤器1出口通過擴(kuò)口16連接第二灰斗6，擴(kuò)口16向水平煙道外側(cè)邊15擴(kuò)張寬度，擴(kuò)口后水平煙道寬度G2為擴(kuò)口前寬度G1的4倍以下(大于1倍小于等于4倍)，擴(kuò)口處的水平煙道外側(cè)邊15與擴(kuò)口終端夾角β角度大于18°(18°<β <90°)，飛灰粒徑50μm擴(kuò)口后的速度可以控制在10m/s以下，飛灰粒徑20μm擴(kuò)口后的速度控制在2.5m/s以下；第二灰斗6的深度大于等于2倍的水平煙道高度，即K2≥H，第二灰斗6高度H2為3～6m，上升煙道3下接第三灰斗7，且第一、三灰斗5、7頂部與水平煙道2底部平齊，第二灰斗6頂部低于水平煙道2底部。

省煤器1出口設(shè)有第一導(dǎo)流板組8，其導(dǎo)流板為水平布置的直板，上下間隔平均布置于水平煙道2中，各導(dǎo)流板起點與省煤器1出口上交點平齊，間距D為0.3～0.8m，導(dǎo)流板長度L為0.1～0.5m，過長會使飛灰沉積在導(dǎo)流板上，過短導(dǎo)流效果不明顯。

擴(kuò)口16起始端設(shè)有第五導(dǎo)流板組13，其導(dǎo)流板為豎直布置且朝向水平煙道外側(cè)邊15 傾斜的直板，沿?zé)煹缹挾确较蜷g隔布置于水平煙道2中，各導(dǎo)流板起點與擴(kuò)口起始端對齊，且其直板平面與擴(kuò)口起始端的夾角α小于90°(0°<α<90°)，各導(dǎo)流板布置深度K3為0.2～0.6m，間距D1為0.3～1m；作為選擇，第五導(dǎo)流板13組的各導(dǎo)流板的直板平面與擴(kuò)口起始端的夾角不同，且越靠近水平煙道外側(cè)邊15夾角越小。

擴(kuò)口終端設(shè)有第六導(dǎo)流板組14，其導(dǎo)流板為豎直布置且與煙氣方向平齊的直板，各導(dǎo)流板末端與擴(kuò)口終端對齊，沿?zé)煹缹挾确较蚱叫虚g隔平均布置于水平煙道2中，各導(dǎo)流板長度L1為0.1～0.5m，間距D2為0.3～1.5m。

擴(kuò)口16后、第二灰斗6前設(shè)有第二導(dǎo)流板9組，其導(dǎo)流板為水平布置的直板，上下間隔平均布置于水平煙道2中，各導(dǎo)流板末端與第二灰斗6前交點對齊，間距為0.3～0.8m，導(dǎo)流板長度為0.1～0.5m。

第二灰斗6上方中間設(shè)有豎直直板的擋板11，擋板11與水平煙道2上部相接，其直板平面垂直于煙氣方向，直板長度L2大于水平煙道2高度H且不伸入第二灰斗6內(nèi)，直板過短導(dǎo)流效果不明顯，過長會增加阻力。

第三灰斗7前設(shè)有第三導(dǎo)流板組10，其導(dǎo)流板為水平布置的直板，上下間隔平均布置于水平煙道2中，各導(dǎo)流板末端與第三灰斗7前交點對齊，間距為0.3～0.8m，導(dǎo)流板長度為0.1～0.5m。

第三灰斗7到上升煙道3之間設(shè)有第四導(dǎo)流板組12，其導(dǎo)流板為豎直布置且與煙氣方向垂直的直板，各導(dǎo)流板在煙氣方向上呈階梯型間隔布置，且最高處的導(dǎo)流板上邊沿與水平煙道2出口上邊沿高度差N1為0.05～0.5m，各導(dǎo)流板上邊沿與相鄰更高導(dǎo)流板上邊沿高度差N2、N3、……NN為0.1～1m，各導(dǎo)流板的上邊沿低于相鄰前導(dǎo)流板的上邊沿，下邊沿低于相鄰前導(dǎo)流板的下邊沿，各導(dǎo)流板之間水平間隔M為0.1～1m。

以某SCR脫硝為例，省煤器出口2.6m(高)×6.5m(寬)。擴(kuò)口16深度K1＝5m，擴(kuò)口后寬度G2＝19.5m，擴(kuò)口后水平煙道2寬度為擴(kuò)口前寬度的3倍，擴(kuò)口16處的水平煙道外側(cè)邊 15與擴(kuò)口終端夾角β角度為21°，第二灰斗6的深度等于2倍的水平煙道2高度，即 K2＝H＝2.6m，第二灰斗6高度H2為3.5m，第二灰斗6頂部低于水平煙道2底部距離H1＝2m；第一導(dǎo)流板組8的各導(dǎo)流板間距D為0.52m，導(dǎo)流板長度L為0.3m；第五導(dǎo)流板組13由6 塊導(dǎo)流板組成，各導(dǎo)流板從水平煙道內(nèi)側(cè)面至外側(cè)面15，直板平面與擴(kuò)口起始端的夾角α依次為85°、75°、65°、55°、45°、35°，各導(dǎo)流板布置深度K3為0.4m，間距為0.7m；第六導(dǎo)流板組14由12塊導(dǎo)流板組成，各導(dǎo)流板長度L1為0.3m，間距D2為1.5m；第二導(dǎo)流板組9的各導(dǎo)流板間距為0.52m，導(dǎo)流板長度為0.3m；擋板11的直板長度L2為3m；第三導(dǎo)流板組10的各導(dǎo)流板間距為0.52m，導(dǎo)流板長度為0.3m；第四導(dǎo)流板組12由3塊導(dǎo)流板組成，導(dǎo)流板長度L3＝0.5m，且最高處的導(dǎo)流板上邊沿與水平煙道出口上邊沿高度差 N1為0.2m，第二高的導(dǎo)流板上邊沿與最高導(dǎo)流板上邊沿高度差N2為0.4m，第三高的導(dǎo)流板上邊沿與第二高導(dǎo)流板上邊沿高度差N3為0.4m，最高處的導(dǎo)流板與相鄰上升煙道側(cè)邊之間水平間隔M1為0.3m，最高處的導(dǎo)流板與第二高導(dǎo)流板之間水平間隔M2為0.8m，第三高的導(dǎo)流板與第二高導(dǎo)流板之間水平間隔M3為0.8m。

前述實例的數(shù)值模擬計算結(jié)果：

采用軟件ANSYS和BARRUCUD軟件，通過建模、網(wǎng)格劃分，邊界條件設(shè)置，應(yīng)用顆粒軌道模型對系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值模擬計算。

(1)飛灰粒徑20μm的除塵效率：

對于粒徑20μm的飛灰，在煙氣速度2m/s時，捕灰率約43％；煙氣速度1.5m/s時捕灰率達(dá)到79％(見下表1及圖5)。

表1 20μm除塵效率表

(2)飛灰粒徑50μm的除塵效率：

通過數(shù)值模擬計算，粒徑50μm的飛灰在煙氣速度5～8m/s時，捕灰率達(dá)到65％以上，因此如果速度降低，50μm粒徑的飛灰更容易達(dá)到捕灰效果。

由數(shù)值模擬飛灰顆粒沉積圖可以看出，飛灰在灰斗底部有明顯的沉積。數(shù)值模擬計算數(shù)據(jù)表明，飛灰捕集率隨著運行負(fù)荷降低而升高，飛灰粒徑增大而升高。

對比例：

某電廠飛灰的除塵效率

表2飛灰粒度表

通過數(shù)值模擬計算，采用前述實例，飛灰在煙氣速度5.44m/s時，捕灰率達(dá)到39％。

對比例1：

本對比例與前述實施例基本相同，其區(qū)別在于未設(shè)置各導(dǎo)流板和擋板，按照表2飛灰粒度組成，其效果數(shù)據(jù)為：飛灰在煙氣速度5.44m/s時，捕灰率為27％。

對比例2：

本對比例與前述對比例1基本相同，其區(qū)別在于未設(shè)置各擋板，按照表2飛灰粒度組成，其效果數(shù)據(jù)為：飛灰在煙氣速度5.44m/s時，捕灰率為33％。

對比例3：

本對比例與前述對比例1基本相同，其區(qū)別在于未設(shè)置擴(kuò)口、導(dǎo)流及擋板裝置，按照表 2飛灰粒度組成，其效果數(shù)據(jù)為：捕灰率13％。

由該效果數(shù)據(jù)對比前述實施例數(shù)據(jù)可知，本專利復(fù)合脫塵顯著提高了除塵效果，改善了現(xiàn)有技術(shù)已有復(fù)合脫塵相對單一除塵效率下降的問題。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。