本發(fā)明涉及電廠廢氣處理的
技術(shù)領(lǐng)域：
，更具體地講，涉及一種用于SCR脫硝的離心式預(yù)除塵裝置。
背景技術(shù)：
：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、更換催化劑等，但這不能解決根本問題。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)磨蝕的孔道在煙氣流經(jīng)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。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，在省煤器出口和SCR反應(yīng)器之間增加一個預(yù)除塵處理器除去部分飛灰是十分必要的。技術(shù)實現(xiàn)要素：為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠在SCR催化反應(yīng)發(fā)生之前除去煙氣中的部分飛灰并避免由于飛灰沉積帶來流場不均、催化劑堵塞等問題而使得脫硝裝置正常運行的用于SCR脫硝的離心式預(yù)除塵裝置。本發(fā)明提供了一種用于SCR脫硝的離心式預(yù)除塵裝置，所述離心式預(yù)除塵裝置包括進(jìn)氣煙道、外筒、灰斗、中心筒和離心葉片單元，所述外筒的入口端與進(jìn)氣煙道的出口端連接，所述灰斗設(shè)置在外筒的下方并通過外筒底部的外筒出口端與外筒連通；所述離心葉片單元設(shè)置在進(jìn)氣煙道的中心線上并且包括錐體和葉片，所述錐體由前傘狀錐體、后傘狀錐體和中間的圓柱體連接構(gòu)成，所述葉片均勻地布置在所述圓柱體的外圓周表面上；所述中心筒設(shè)置在離心葉片單元的后方，所述中心筒的入口端面對離心葉片單元設(shè)置且出口端從外筒的后部伸出，所述中心筒與外筒之間具有間隙。根據(jù)本發(fā)明用于SCR脫硝的離心式預(yù)除塵裝置的一個實施例，所述離心式預(yù)除塵裝置設(shè)置在省煤器出口與上升煙道之間。根據(jù)本發(fā)明用于SCR脫硝的離心式預(yù)除塵裝置的一個實施例，所述進(jìn)氣煙道的入口端通過入口方圓接頭與省煤器出口連接，所述中心筒的出口端通過出口方圓接頭與上升煙道連接。根據(jù)本發(fā)明用于SCR脫硝的離心式預(yù)除塵裝置的一個實施例，所述進(jìn)氣煙道為入口端直徑小于出口端直徑的擴(kuò)錐形進(jìn)氣煙道，所述外筒為圓柱體外筒，所述中心筒為圓柱體中心筒，所述進(jìn)氣煙道的中心線與所述外筒的中心線和所述中心筒的中心線重合。根據(jù)本發(fā)明用于SCR脫硝的離心式預(yù)除塵裝置的一個實施例，所述中心筒包括擴(kuò)口段和圓柱段，所述擴(kuò)口段的入口端直徑小于出口端直徑。根據(jù)本發(fā)明用于SCR脫硝的離心式預(yù)除塵裝置的一個實施例，所述前傘狀錐體的錐角為0～90°，所述后傘狀錐體的錐角為0～90°，所述離心葉片單元距離進(jìn)氣煙道的入口端的最小距離為0～0.1m。根據(jù)本發(fā)明用于SCR脫硝的離心式預(yù)除塵裝置的一個實施例，所述葉片與進(jìn)氣煙道的中心線之間的傾斜夾角為0～90°，所述葉片的數(shù)量為6～12片。根據(jù)本發(fā)明用于SCR脫硝的離心式預(yù)除塵裝置的一個實施例，當(dāng)所述省煤器出口的寬度大于高度的兩倍時，采用兩組以上的所述離心式除塵器并聯(lián)設(shè)置在省煤器出口與上升煙道之間。根據(jù)本發(fā)明用于SCR脫硝的離心式預(yù)除塵裝置的一個實施例，當(dāng)采用兩組所述離心式除塵器并聯(lián)設(shè)置在省煤器出口與上升煙道之間時，兩組離心式除塵器的葉片排列方向?qū)ΨQ設(shè)置。本發(fā)明提供的用于SCR脫硝的離心式預(yù)除塵裝置結(jié)構(gòu)簡單且易于制造，安裝維護(hù)管理以及設(shè)備投資和操作費用都較低，并且能夠在SCR催化反應(yīng)發(fā)生之前除去煙氣中的部分飛灰(尤其可以用來去除5μm以上的粒子)并避免由于飛灰沉積帶來流場不均、催化劑堵塞等問題而使得脫硝裝置正常運行。附圖說明圖1示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的用于SCR脫硝的離心式預(yù)除塵裝置的安裝位置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的用于SCR脫硝的離心式預(yù)除塵裝置的透視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3示出了沿著圖1中A-A方向的剖視圖。圖4示出了方圓接頭的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。圖5示出了并聯(lián)設(shè)置兩組離心式預(yù)除塵裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6示出了實施例中利用數(shù)值模擬飛灰顆粒的運動軌跡圖。圖7示出了實施例中煙氣速度對除塵效率的影響曲線。附圖標(biāo)記說明：10-省煤器、11-省煤器出口、20-離心式預(yù)除塵裝置、21-進(jìn)氣煙道、22-外筒、23-灰斗、24-中心筒、241-擴(kuò)大段、242-圓柱段、25-離心葉片單元、251-前傘狀錐體、252-圓柱體、253-后傘狀錐體、254-葉片、30-上升煙道、31-上升煙道入口、40-入口方圓接頭、50-出口方圓接頭。具體實施方式本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。下面將對本發(fā)明用于SCR脫硝的離心式預(yù)除塵裝置的結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行詳細(xì)的說明。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脫硝裝置位于鍋爐的省煤器的出口11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)，本發(fā)明的預(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脫硝的預(yù)除塵；而結(jié)構(gòu)簡單的重力除塵對小粒徑(30μm以下)粒子的除塵效率有限。相對來說，離心式除塵在合理的阻力范圍內(nèi)對飛灰粒徑的選擇范圍更大，更適用于本發(fā)明的工況。具體地，離心式除塵機(jī)的原理是使含塵氣流作旋轉(zhuǎn)運動，借助于離心力將塵粒從氣流中分離并沿外壁旋轉(zhuǎn)，再借助重力作用使塵粒落入灰斗。在普通操作條件下，作用于粒子上的離心力是重力的5～2500倍。本發(fā)明則利用該原理開發(fā)出應(yīng)用于SCR脫硝預(yù)除塵的離心式除塵裝置?？梢杂脕砣コ?μm以上的塵土粒子。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的用于SCR脫硝的離心式預(yù)除塵裝置的安裝位置結(jié)構(gòu)示意圖，圖2示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的用于SCR脫硝的離心式預(yù)除塵裝置的透視結(jié)構(gòu)示意圖，圖3示出了沿著圖1中A-A方向的剖視圖。如圖1至圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，所述用于SCR脫硝的離心式預(yù)除塵裝置20設(shè)置在省煤器出口11與上升煙道30之間，其包括進(jìn)氣煙道21、外筒22、灰斗23、中心筒24和離心葉片單元25。由此，煙氣氣流進(jìn)入該離心式預(yù)除塵裝置20之后，通過撞擊離心葉片單元25產(chǎn)生的慣性力，進(jìn)而向四周撞擊葉片產(chǎn)生離心力，將飛灰顆粒甩向壁面，使飛灰沿著外筒壁旋流并進(jìn)行氣固分離，再借助重力作用落入灰斗，凈化后的氣體則沿中心筒進(jìn)入排氣管到達(dá)上升煙道。根據(jù)本發(fā)明，外筒22的入口端與進(jìn)氣煙道21的出口端連接，灰斗23設(shè)置在外筒22的下方并通過外筒22底部的外筒出口端與外筒22連通，由此煙氣氣流中的飛灰通過進(jìn)氣煙道21進(jìn)入后在離心力作用下緊貼外筒22的內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)，再通過重力作用落入下方的灰斗23中被收集。離心葉片單元25設(shè)置在進(jìn)氣煙道21的中心線上并且包括錐體和葉片254，錐體由前傘狀錐體251、后傘狀錐體253和中間的圓柱體252連接構(gòu)成，葉片254均勻地布置在圓柱體252的外圓周表面上。由于前傘狀錐體251、后傘狀錐體253帶有一定的錐角，因此氣流進(jìn)入進(jìn)氣煙道21之后會在慣性力的作用下碰撞傘狀錐體并向四周擴(kuò)散；葉片254為帶有一定角度的直板，其均勻布置在圓柱體252的外圓周表面上，葉片254固定在圓柱體252與進(jìn)氣煙道21之間，由此擴(kuò)散的氣流能夠沿著葉片254旋轉(zhuǎn)，氣流撞擊葉片254產(chǎn)生的離心力將其中的飛灰顆粒甩向外筒22的內(nèi)壁面并使飛灰沿著外筒22的內(nèi)壁面旋流而實現(xiàn)氣固分離。其中，包括葉片254的離心葉片單元25既可以是固定的，也可以是能夠旋轉(zhuǎn)的，優(yōu)選為能夠旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)更好的氣固分離效果。中心筒24設(shè)置在離心葉片單元25的后方，中心筒24的入口端面對離心葉片單元25設(shè)置且出口端從外筒22的后部伸出，中心筒24與外筒22之間具有間隙。事實上，飛灰是在中心筒24與外筒22之間的間隙中貼壁旋轉(zhuǎn)，繼而在重力作用下進(jìn)入與該間隙連通的灰斗23中，而凈化后的凈化煙氣則進(jìn)入中心筒24并到達(dá)上升煙道30。其中，進(jìn)氣煙道21優(yōu)選為入口端直徑小于出口端直徑的擴(kuò)錐形進(jìn)氣煙道，有利于煙氣的進(jìn)入；外筒22優(yōu)選為圓柱體外筒，中心筒24優(yōu)選為圓柱體中心筒；并且，進(jìn)氣煙道21的中心線與外筒22的中心線和中心筒24的中心線重合。優(yōu)選地，中心筒24包括擴(kuò)口段241和圓柱段242，擴(kuò)口段241的入口端直徑小于出口端直徑，擴(kuò)口段241與圓柱段242的連接位置和進(jìn)氣煙道21與外筒22的連接位置可以在橫截面方向上重合或不重合。其中，設(shè)置擴(kuò)口段241的目的是為了減小氣流帶走飛灰的面積，從而使更多飛灰貼壁旋轉(zhuǎn)。其中，由于省煤器出口11一般為矩形出口，而除塵裝置的進(jìn)氣煙道21入口端一般為圓形出口，因此需要通過方圓接頭連接省煤器出口11和進(jìn)氣煙道21，即進(jìn)氣煙道21的入口端通過入口方圓接頭40與省煤器出口11連接；類似地，由于中心筒出口端一般為圓形出口，而上升煙道入口31一般為矩形入口，因此也需要方圓接頭連接中心筒24和上升煙道30，即中心筒24的出口端通過出口方圓接頭50與上升煙道30連接，圖4示出了方圓接頭的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖，入口方圓接頭40、出口方圓接頭50的結(jié)構(gòu)如圖4所示，但本發(fā)明不限于此。為了達(dá)到最佳的除塵效果，前傘狀錐體的錐角α優(yōu)選為0～90°，更優(yōu)選為45～60°；后傘狀錐體的錐角β優(yōu)選為0～90°，更優(yōu)選為30～45°；離心葉片單元25距離進(jìn)氣煙道21的入口端的最小距離為0～0.1m。，葉片254與進(jìn)氣煙道21的中心線之間的傾斜夾角θ為0～90°，更優(yōu)選為45～60°；葉片254的數(shù)量優(yōu)選為6～12片，更優(yōu)選為8片。預(yù)除塵器的性能因結(jié)構(gòu)不同而異。離心式預(yù)除塵器要求較高的氣流速度，氣體在撞到離心葉片單元25的錐體之前的速度越高，碰撞后沿葉片254的旋流強(qiáng)度越高，則分離出的粉塵越多且除塵效率越高。通常省煤器出口11的氣流速度在7m/s～20m/s之間，而本發(fā)明的離心式預(yù)除塵器在入口氣流速度為4m/s以上時就能夠?qū)崿F(xiàn)較高的除塵率，能夠滿足現(xiàn)有工況。其中，離心式預(yù)除塵裝置的各個部件都有一定的尺寸比例，每一個比例關(guān)系的變動都會影響效率和壓力損失，本領(lǐng)域技術(shù)人員需根據(jù)除塵要求和實際工況進(jìn)行設(shè)計。從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)諸方面考慮本發(fā)明的離心式預(yù)除塵裝置的壓力損失應(yīng)控制在1000Pa以下，從空間分布來講，還可以采用并聯(lián)的多管離心式除塵器裝置。具體地，省煤器出口11一般為矩形且深度為高度的兩到三倍，而離心式預(yù)除塵裝置的進(jìn)氣煙道入口端為圓形，為了使進(jìn)入離心式預(yù)除塵裝置的氣流分布均勻，因此可采用并聯(lián)兩組或更多組離心式預(yù)除塵裝置達(dá)到優(yōu)化流場的目的。并且，為了控制阻力，單組除塵器體積龐大不利于空間分布，而采用多組并聯(lián)方式在相同流速和阻力的條件下，能夠縮小體積并利于空間分布和加工。圖5示出了并聯(lián)設(shè)置兩組離心式預(yù)除塵裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，當(dāng)省煤器出口11的寬度大于高度的兩倍時，采用兩組以上的離心式除塵器并聯(lián)設(shè)置在省煤器出口11與上升煙道30之間。并且，當(dāng)采用兩組離心式除塵器并聯(lián)設(shè)置在省煤器出口11與上升煙道30之間時，兩組離心式除塵器的葉片254排列方向?qū)ΨQ設(shè)置。下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明用于SCR脫硝的離心式預(yù)除塵裝置作進(jìn)一步說明。以某SCR脫硝裝置為例，省煤器出口尺寸為2.6m×6.5m。采用本發(fā)明的離心式預(yù)除塵裝置作為脫硝預(yù)除塵的設(shè)計方案，其中預(yù)除塵裝置設(shè)置在省煤器出口和上升煙道之間。由于省煤器出口的寬度方向尺寸大于高度尺寸的2倍，因此采用并聯(lián)雙管離心式除塵裝置。1)方案省煤器出口分為兩路，第一路出口尺寸為2.6m×3.25m，后接入口方圓接頭，直徑為3.25m。入口方圓接頭后接擴(kuò)錐形進(jìn)氣煙道，最大直徑為4m且長度為2.5m。擴(kuò)錐形進(jìn)氣煙道后接圓柱體外筒，直徑為4m且長度為2.6m。外筒底部的出口端下接灰斗，灰斗寬度為2.6m且高度為3m。離心葉片單元的錐體距離進(jìn)氣煙道的入口端的距離為0.05m，錐體由前后兩個傘狀錐體和中間的圓柱體相連接構(gòu)成，其中前傘狀錐體的錐角α為55°，后傘狀錐體的錐角β為30°，圓柱體的直徑為1m且長度為1m，葉片均勻地布置在圓柱體的外圓周表面上并且嵌于圓柱體與外筒之間，葉片與中心線的夾角θ為60°，沿圓柱體的外圓周表面依次排列8個。中心筒由擴(kuò)口段和圓柱段組成，其中擴(kuò)口段與圓柱段的連接位置和進(jìn)氣煙道與外筒的連接位置在橫截面方向上重合，擴(kuò)口段的長度為0.05m，圓柱段的長度為3.5m。中心筒后接出口方圓接頭，其中，第二路與第一路的結(jié)構(gòu)相同，區(qū)別在于葉片排列方向與第一路對稱。出口方圓接頭后并聯(lián)的兩路離心預(yù)除塵裝置混合后接上升煙道入口。2.試驗結(jié)果：(1)數(shù)值模擬計算通過通用計算軟件FLUENT對離心式預(yù)除塵裝置20內(nèi)部的氣固兩相流進(jìn)行數(shù)值模擬，對流場的阻力損失進(jìn)行了分析，并采用離散相模型(DPM)模擬固體顆粒運動軌跡。圖6示出了本實施例中利用數(shù)值模擬飛灰顆粒的運動軌跡圖，由圖6可以看出，飛灰顆粒碰撞到錐體和葉片后，飛灰顆粒沿著外筒內(nèi)壁并在外筒與中心筒之間的間隙內(nèi)旋轉(zhuǎn)，大部分飛灰顆粒在重力作用下落入灰斗，少部分飛灰顆粒進(jìn)入中心筒和上升煙道。(2)物理模型試驗熱態(tài)試驗完全遵從相似定理，按照以下步驟進(jìn)行：1)根據(jù)試驗條件確定模型的比例10:1，按照幾何相似比例計算模型的尺寸并制作模型，且盡量保持與實際的邊界條件相似。2)根據(jù)相似原理，模型試驗流速為4m/s，8m/s、12m/s、16m/s和20m/s。表1示出了本實施例中煙氣中飛灰的粒度分布情況，表2示出了本實施例中模擬所得在不同煙氣氣流速度下的除塵效率情況，圖7示出了本實施例中煙氣速度對除塵效率的影響曲線。表1本實施例中煙氣中飛灰的粒度分布情況粒徑(μm)0～70～170～330～590～770～100粒度組成(％)1025507584100表2本實施例中模擬所得在不同煙氣氣流速度下的除塵效率情況由表1、表2和圖7的模型試驗結(jié)果可以看出，飛灰在灰斗底部有明顯的沉積。試驗數(shù)據(jù)表明，在省煤器出口的氣流速度或離心式預(yù)除塵裝置的入口氣流速度為4m/s以上時，除塵效率即可達(dá)28％以上，且飛灰捕集率隨著運行負(fù)荷升高而升高，阻力隨負(fù)荷升高而增大。由于省煤器出口的氣流速度一般在7m/s～20m/s之間，則應(yīng)用本發(fā)明的離心式預(yù)除塵裝置后的除塵效率在30％～60％之間，阻力在500Pa以下，能夠較好地保持脫硝裝置正常運行。綜上所述，本發(fā)明的用于SCR脫硝的離心式預(yù)除塵裝置結(jié)構(gòu)簡單且易于制造，安裝維護(hù)管理以及設(shè)備投資和操作費用都較低，并且能夠在SCR催化反應(yīng)發(fā)生之前除去煙氣中的部分飛灰(尤其可以用來去除5μm以上的粒子)并避免由于飛灰沉積帶來流場不均、催化劑堵塞等問題而使得脫硝裝置正常運行。本發(fā)明并不局限于前述的具體實施方式。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。當(dāng)前第1頁1 2 3