專利名稱：雙層鋼板殼體脫硝反應器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種脫硝反應器，特別涉及一種具有特殊殼體的脫硝反應器，本實用新型適用于有一定壓力和承載的矩形工業(yè)容器，屬于脫硝改造領域。
背景技術：
“十二五”期間是國內(nèi)燃煤電站脫硝工程建設的高峰期。目前SCR (選擇性催化還原)法是國際上應用最多、技術最成熟的一種煙氣脫硝技術。在此技術中，反應器是SCR裝置的核心部件，是提供煙氣中NOx與NH3在催化劑表面上生成N2和H2O的場所，其主要功能是承載催化劑，為脫硝反應提供空間，同時保證煙氣流動的順暢與氣流分布的均勻，為脫硝反應的順利進行創(chuàng)造條件。在工業(yè)廢氣治理工程中催化反應器主要有固定床和流化床兩種，目前廣泛應用的是固定床反應器，脫硝反應器即為固定床反應器的一種。催化劑反應器布置形式有水平和垂直氣流兩種形式，由于煙氣中含塵量很高，國內(nèi)外SCR反應器一般采用垂直氣流方式。在垂直氣流方式的脫硝反應器設計中，根據(jù)支座形式目前一般分為自立式和懸掛式兩種。如若按反應器受力模型劃分，則主要有以下三種第一種是結構框架式，即將反應器入口煙道和反應器出口煙道與反應器本體(出入口煙道中間部分)脫開設計，反應器本體按獨立結構框架進行建模，反應器本體模型考慮出入口煙道荷載、催化劑及積灰荷載、煙氣壓力荷載、風荷載、地震荷載等各種載荷后進行應力分析和計算，從而設計出反應器本體主要梁、柱構件。在此模型中，反應器壁板及次要加固肋不做構件輸入。反應器出入口煙道則主要依據(jù)《火力發(fā)電廠煙風煤粉管道設計技術規(guī)程》、《火力發(fā)電廠煙風煤粉管道設計技術規(guī)程配套設計計算方法》結合相關技術按煙道形式進行設計。第二中受力模型是桁架-煙道結合式，此種受力模型主要是在入口煙道以下、整流裝置以上設置幾道桁架，桁架下設置拉桿與整流裝置支撐梁和催化劑支撐梁連接，反應器將本身承重最大的催化劑支撐梁通過拉桿將荷載傳遞給桁架承擔，反應器出入口煙道及桁架以下的反應器本體主要按煙道進行設計，反應器出入口煙道及反應器本體荷載均由桁架承擔，此種模型反應器壁板按煙道設計形式參與一定的承載。第三種受力模型是整體煙道應力分析型，此種受力模型是利用CAE技術對反應器進行實體建模，反應器本體、出入口煙道、支撐梁等盡可能多的構件進入模型進行應力分析。在目前的脫硝反應器設計當中，反應器壁板基本都是按6mm設計(同大多數(shù)煙道設計壁板一致)，模型中的框架梁、柱或橫向、豎向加固肋均是基于6_壁板來進行布置從而使反應器殼體達到一定的剛度。在以上三種受力模型中，前兩種在國內(nèi)應用比較廣泛，第三種形式因建模比較復雜，在實際工程中應用較少。另外，第一種受力模型因壁板不參與計算，出入口煙道與反應器本體脫開設計，受力模型簡化太多，其框架結構構件計算結果偏大。第二種受力模型反應器本體構件顯輕盈，但因桁架最終承擔所有反應器荷載，致使桁架高度較高，從而使反應器本體高度過高，造成反應器整體用鋼量仍顯偏高。第三種受力模型相對前兩種模型接近實際，但其布置仍局限于壁板6_的前提而進行構件布置，其構件布置和整體用鋼量仍不夠理想。在以上三種受力模型中，反應器保溫材料大都采用外置式(即保溫材料在反應器殼體壁板外側)以使反應器內(nèi)構件在高溫情況下盡量受力一致，當梁、柱加固肋等構件布置在壁板內(nèi)側時，則容易出現(xiàn)積灰和流場不均的情況。

實用新型內(nèi)容為解決上述現(xiàn)有技術中的問題，本實用新型的目的是提供一種即能充分降低反應器整體用鋼量又不易積灰且流場較好的反應器。為達到上述目的，本實用新型的技術方案以如下方式實現(xiàn)一種雙層鋼板殼體脫硝反應器，包括反應器殼體和支撐梁，所述反應器殼體為雙層鋼板結構。所述反應器殼體雙層鋼板有間隔，所述反應器殼體內(nèi)部通過所述支撐梁支撐催化劑和整流裝置。所述雙層鋼板為非等厚結構。所述反應器殼體雙層鋼板間填充保溫材料，所述雙層鋼板間依靠H型鋼或鋼板加固肋支撐。所述加固助之間設有梅花型圓鋼。所述脫硝反應器還設有反應器支座、反應器入口煙道和反應器出口煙道，所述反應器支座布置在該反應器入口煙道和/或該反應器出口煙道。所述反應器煙氣入口煙道和出口處煙道設置有內(nèi)撐桿。所述反應器入口煙道和反應器出口煙道為雙層結構。所述反應器殼體覆蓋整個反應器；所述反應器殼體外側有保溫材料。所述支撐梁為井字梁結構。本實用新型的有益效果I.脫硝反應器整體用鋼量減少；2脫硝反應器內(nèi)氣流順暢，積灰減少；3.脫硝反應器整體容積較小，方便現(xiàn)場施工布置；4脫硝反應器支座荷載降低，能夠有效減少反應器鋼結構以及相應基礎設施的工程量。

圖I是本實用新型雙層鋼板殼體脫硝反應裝置橫截面結構示意圖；圖2是本實用新型雙層鋼板殼體脫硝反應裝置支撐梁平面示意圖；圖3是本實用新型雙層鋼板殼體脫硝反應裝置殼體結構中橫截面示意圖。其中，I一反應器2—反應器殼體3—支撐梁4一反應器入口煙道5—反應器出口煙道6—反應器支座7—膨脹節(jié)8—整流裝置9一催化劑10 —內(nèi)撐桿11一入口煙道殼體12—出口煙道13—保溫材料14、15、19一加固肋16 — H型鋼加固肋17—殼體側板外側18—殼體側板內(nèi)側
具體實施方式
[0027]本實用新型一種雙層鋼板殼體脫硝反應器的一實施例中，包括反應器殼體和支撐梁，所述反應器殼體為雙層鋼板結構。所述反應器殼體雙層鋼板有間隔，反應器殼體內(nèi)部通過所述支撐梁支撐催化劑和整流裝置。雙層鋼板為非等厚結構，反應器殼體雙層鋼板間填充保溫材料，雙層鋼板間依靠H型鋼或鋼板加固肋支撐。在加固助之間設有梅花型圓鋼，脫硝反應器還設有反應器支座、反應器入口煙道和反應器出口煙道，反應器支座布置在該反應器入口煙道和/或該反應器出口煙道。反應器煙氣入口煙道和出口處煙道設置有內(nèi)撐桿，反應器入口煙道和反應器出口煙道為雙層結構，反應器殼體覆蓋整個反應器；所述反應器殼體外側有保溫材料，反應器支撐梁為井字梁結構。本實用新型的一實施例中，以600麗機組的一臺脫硝反應器為例，反應器本體軸線長寬尺寸為15. 9mX10. lm，該反應器催化劑為兩運一備設置，反應器本體為三層結構。若按前面提到的背景技術技術方案一設計(結構框架式)，則反應器本體共有三層，分別是底層層高3. 5m，頂層層高3. 4m，中間層層高3. 5m，合計本體層高為11. 3m，在背景技術技術方案一中，反應器本體壁板δ =6mm，單臺反應器本體用鋼達到190噸左右，其中反應器殼體壁板約為20噸，殼體加固肋約為110噸，支撐梁約為60噸，其中殼體合計為130噸。本實用新型實用新型的技術方案中，因反應器支撐梁采用井字梁結構，支撐梁規(guī)格將會明顯減小(井字梁結構受力特性，計算長度減小從而構件規(guī)格減小)，根據(jù)計算結果，催化劑支撐梁采用HW300X300b規(guī)格型鋼、整流裝置支撐梁采用HW200X200a規(guī)格型鋼即可滿足以下要求應力達到許用應力的85%，最大撓度變形為整體長度的1/550，滿足最大變形1/500要求，反應器支撐梁總體用鋼約為40噸。支撐梁用鋼量約為背景技術技術方案一中的67%。因反應器采用井字梁結構，支撐梁構件明顯減小，從而可使反應器各層層高降低，根據(jù)工藝要求及反應器計算結果，在本實用新型的一實施例中，其反應器本體底層層高可為2. 8m，頂層層高可為2. 5m，中間層層高可為2. 8m，合計本體層高為8. lm，反應器殼體內(nèi)側板采用鋼板厚度鋼板厚度δ =8mm鋼板，殼體外側板采用鋼板厚度δ =6mm鋼板，殼體加固肋采用HW150X 150規(guī)格型鋼及鋼板厚度δ =8mm鋼板和直徑Φ=8πιπι圓鋼等組成，根據(jù)以上構件組合，經(jīng)計算，反應器殼體剛度及承載能力滿足要求，其許用應力和撓度變形均滿足規(guī)范要求。根據(jù)統(tǒng)計，反應器殼體壁板約為47噸，殼體加固肋約為25噸，殼體用鋼量合計約為72噸，本實用新型技術殼體用鋼量為背景技術技術方案一的55% (若采用可比性的反應器本體同高計算，則殼體壁板用鋼量約為65噸，殼體加固肋約為30噸，其殼體用鋼量約為傳統(tǒng)技術的73%)。采用該實用新型技術，反應器本體用鋼量約為112噸，為背景技術技術方案一(反應器本體用鋼量約為190噸)的59%，約節(jié)省用鋼量41%。該實用新型技術中反應器殼體加固肋內(nèi)置于殼體內(nèi)外側板中，反應器本體殼體內(nèi)壁光滑，使煙氣流暢且不易積灰。反應器因層高降低及殼體厚度減少，使反應器容積及荷載均有明顯減少。實用新型原理本實用新型先分析了脫硝反應器反應器I中的受力情況，脫硝反應器內(nèi)部受到的煙氣壓力一般為5. 8KPa，設計溫度一般為40(Γ450° C，反應器本體還需考慮三層催化劑的荷載(個別反應器為兩層或四層)，煙氣壓力和支撐梁傳來的荷載是導致反應器殼體發(fā)生變形的主要原因，而如何增加殼體剛度則是抵抗殼體發(fā)生變形的關鍵。[0034]在反應器中，催化劑荷載一般為每個模塊I. 2噸左右,催化劑模塊數(shù)量一般根據(jù)煙氣NOx含量和脫硝效率等工藝要求計算確定，若該反應器每層需布置8X10個催化劑模塊，反應器催化劑荷載按三層考慮，其催化劑荷載將達288噸，整流裝置一般為鋼板厚度δ=3_鋼板組成，其荷載較小，一般為lOOKn/m2左右，催化劑及整流裝置均由支撐梁支撐，催化劑及整流裝置荷載通過支撐梁傳遞到反應器殼體上。反應器內(nèi)煙氣壓力沿反應器四周均布，反應器殼體不但承受煙氣壓力，還承擔支撐梁傳來的催化劑及支撐荷載，反應器殼體受力為既受催化劑及整流裝置產(chǎn)生的拉力，還受煙氣壓力，其受力模式主要為拉彎形式。支撐梁有對反應器殼體傳遞荷載的負作用，因煙氣壓力作用，支撐梁和反應器殼體相互之間還有相互受拉的貢獻作用。支撐梁采用井字梁結構因其梁構件在一個平面內(nèi)將使荷載傳遞更為均勻，相互輔助作用更大，其撓度變形將會更小，相應其構件亦會變小。反應器殼體受煙氣壓力作用，四周矩形殼體受彎距作用，彎距使產(chǎn)生撓度變形，而殼體剛度則是抵抗撓度變形的主要作用，在傳統(tǒng)技術中，殼體剛度主要由殼體壁板加固肋承擔，加固肋剛度較小，造成加固肋用鋼量較大(殼體加固肋約占殼體用鋼量的4/5左右)， 并且傳統(tǒng)技術中殼體壁板對殼體的貢獻作用基本不予考慮，使反應器用鋼量明顯偏大。在該技術實用新型中，反應器殼體受力進行重新調(diào)整，采用雙壁板殼體結構(內(nèi)置加固肋)，使殼體壁板主要受力，內(nèi)置加固肋起輔助受力作用，這樣，殼體不但有較強的剛度(殼體形成了鋼板墻，剛度遠大于傳統(tǒng)技術)，而且鋼材的良好受拉性能在殼體中得到了充分發(fā)揮，其整體用鋼量明顯下降。計算模擬(以上述實施方式為例)，催化劑支撐梁采用HW300X300b規(guī)格型鋼、整流裝置支撐梁采用HW200X200a規(guī)格型鋼即可滿足要求(傳統(tǒng)技術要用到HN600以上的支撐梁)，支撐梁應力達到許用應力的85%，支撐梁最大撓度變形為整體長度的1/550，滿足最大變形1/500要求。在該技術實用新型中，反應器殼體內(nèi)側板采用用δ=8_鋼板，殼體外側板采用鋼板厚度δ =6mm鋼板(采用不等厚鋼板主要是考慮殼體內(nèi)側煙溫高，殼體外側溫度低，溫差作用的緣故)，殼體加固肋采用HW150X150規(guī)格型鋼及δ =8mm鋼板和直徑Φ=8πιπι圓鋼等組成，根據(jù)以上構件組合根據(jù)計算機模擬計算，殼體應力僅為許用應力的65%，殼體撓度變形最大僅為3_，遠小于相關規(guī)范計算跨度的1/120要求。根據(jù)上述分析，具體實施如下如圖I所示，一種雙層鋼板殼體脫硝反應器1，包括反應器殼體2和支撐梁3，反應器殼體2為雙層結構。在本實施例中將常規(guī)的反應器單層壁板設置為兩層，兩層鋼板間考慮一定的厚度，約150mm厚,根據(jù)工藝要求,反應器保溫厚度一般為175mm厚,雙層鋼板間填充約150mm厚保溫材料，殼體外側敷設25mm厚保溫材料。反應器殼體2雙層鋼板有間隔，反應器殼體2內(nèi)部通過所述支撐梁3支撐催化劑9和整流裝置8。考慮溫度差的作用，組合殼體內(nèi)外側鋼板采用非等厚鋼板，外側鋼板稍薄于內(nèi)側鋼板。所述反應器殼體2雙層鋼板間填充保溫材料13，雙層鋼板間依靠H型鋼或鋼板加固肋支撐。加固助之間設有梅花型圓鋼，為了保持殼體局部穩(wěn)定和抵抗殼體局部變形。脫硝反應器還設有反應器支座6、反應器入口煙道4和反應器出口煙道5，反應器支座6布置在該反應器入口煙道4和/或該反應器出口煙道5。反應器本體還可在最底層催化劑支撐梁附近殼體內(nèi)布置鋼梁做反應器支座(圖中未示出)催化劑荷載通過水平和豎向加固肋傳遞給組合鋼板結構并最終傳遞給支座6。支撐梁3層高根據(jù)催化劑換裝及催化劑懸吊軌道等因素確定，一般為2. 8米即可滿足要求。[0039]如圖2所示，反應器殼體與反應器出入口煙道及支撐梁整體建模計算并進行應力分析和設計，相應設置反應器入口煙道4和反應器出口煙道5為雙層結構。反應器煙氣入口煙道4和出口處煙道5設置有膨脹節(jié)7和/或內(nèi)撐桿10。反應器殼體2外側有保溫材料13，保溫材料13主要填塞在組合鋼板內(nèi)，在組合鋼板外側亦進行較薄的保溫封閉，入口煙道殼體11和出口煙道12外側覆蓋有保溫材料。支撐梁3為井字梁結構。通過井字梁結構有效減少支撐梁計算長度從而降低支撐梁型鋼高度進而縮減反應器層高。型鋼井字梁下翼緣受力較小，型鋼下翼緣可考慮寬度和厚度的縮減，采用焊接型鋼。如圖3所示，為使催化劑支撐梁傳來的荷載有效由組合鋼板結構承擔，在催化劑支撐梁處在雙鋼板組合殼體內(nèi)置豎向和H型鋼加固肋16和水平向 內(nèi)置H型鋼加固肋(圖中未不出)。保溫材料置于殼體外側板17、殼體內(nèi)側板18之間和在殼體外側板外覆蓋整個反應器。在反應器殼體轉角處(圖3)由于有應力集中，可在轉角處設置箱型加固肋19來抵抗應力集中，并根據(jù)應力分析結果視情況設置鋼板加固肋14和角鋼加固肋15。
權利要求1.一種雙層鋼板殼體脫硝反應器，包括反應器殼體(2)和支撐梁(3)，其特征在于，所述反應器殼體(2)為雙層鋼板結構。
2.如權利要求I所述的雙層鋼板殼體脫硝反應器，其特征在于，所述反應器殼體(2)雙層鋼板有間隔，所述反應器殼體(2)內(nèi)部通過所述支撐梁(3)支撐催化劑(9)和整流裝置(8)。
3.如權利要求I所述的雙層鋼板殼體脫硝反應器，其特征在于，所述雙層鋼板非等厚。
4.如權利要求I所述的雙層鋼板殼體脫硝反應器，其特征在于，所述反應器殼體(2)雙層鋼板間填充保溫材料(13)，所述雙層鋼板間依靠H型鋼或鋼板加固肋支撐。
5.如權利要求4所述的雙層鋼板殼體脫硝反應器，其特征在于，所述加固助之間設有梅花型圓鋼。
6.如權利要求I所述的雙層鋼板殼體脫硝反應器，其特征在于，所述脫硝反應器還設有反應器支座(6)、反應器入口煙道(4)和反應器出口煙道(5)，所述反應器支座(6)布置在該反應器入口煙道(4)和/或該反應器出口煙道(5)。
7.如權利要求6所述的雙層鋼板殼體脫硝反應器，其特征在于，所述反應器煙氣入口煙道(4)和反應器出口煙道(5)設置有內(nèi)撐桿(10)。
8.如權利要求6所述的雙層鋼板殼體脫硝反應器，其特征在于，所述反應器入口煙道(4)和反應器出口煙道(5)為雙層結構。
9.如權利要求I所述的雙層鋼板殼體脫硝反應器，其特征在于，所述反應器殼體(2)覆蓋整個脫硝反應器；所述反應器殼體(2)外側有保溫材料(13)。
10.如權利要求I所述的雙層鋼板殼體脫硝反應器，其特征在于，所述支撐梁(3)為井字梁結構。
專利摘要本實用新型涉及一種雙層鋼板殼體脫硝反應器，包括反應器殼體(2)和支撐梁(3)，所述反應器殼體(2)為雙層鋼板結構。反應器殼體(2)以及出入口煙道殼體采用內(nèi)外設置保溫材料的雙鋼板組合殼體，支撐梁采用型鋼井字梁結構。本實用新型使反應器殼體(2)鋼板組合結構承受反應器內(nèi)煙氣壓力和支撐梁(3)上催化劑等荷載，殼體雙鋼板體系與保溫材料形成足夠剛度抵抗撓度及變形。
文檔編號B01D53/56GK202762309SQ20122041088
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月17日 優(yōu)先權日2012年8月17日
發(fā)明者曹東, 申鎮(zhèn), 肖志均 申請人:中國大唐集團環(huán)境技術有限公司