一種scr脫硝反應器的設計方法
【專利摘要】一種SCR脫硝反應器的設計方法，該方法有三大步驟：步驟一：在SCR脫硝反應器的四角設立角鋼或“十”形立柱，用以傳遞豎向力；減小立柱的偏心影響和減小反應器角部區(qū)域溫度應力影響；步驟二：SCR脫硝反應器內(nèi)支撐鋼梁與柱連接采用鉸接連接，水平支撐采用剛度小的柔性拉桿；此做法是減少約束，以減小SCR脫硝反應器中間區(qū)域溫度應力影響，釋放平面角部區(qū)域溫度應力；步驟三：在SCR脫硝反應器承載力計算、應力分析時應考慮反應器壁板與加固肋共同受力；適當考慮結構的空間效應，板殼效應，使結構既安全又經(jīng)濟。
【專利說明】—種SCR脫硝反應器的設計方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種SCR脫硝反應器的設計方法。它是對傳統(tǒng)反應器的一種改進，其溫度和偏心荷載應力影響小、節(jié)省鋼材，屬于環(huán)?！炯夹g領域】選擇性催化還原(SCR)煙氣脫硝技術。
【背景技術】
[0002]煤燃燒后產(chǎn)生的大氣污染物主要有二氧化硫、氮氧化物、煙塵(可吸入顆粒物)和作為溫室氣體的二氧化碳。由于燃煤排放和機動車尾氣排放的原因，我國的氮氧化物的污染已經(jīng)非常嚴重。
[0003]近年來，隨著環(huán)保要求的逐漸提高，為了降低排煙尾氣中氮氧化物的排放量，許多行業(yè)(如電力、化工、鋼鐵、水泥、垃圾焚燒等)的鍋爐和其他設備(如水泥窯、燒結機等)紛紛增設煙氣脫硝裝置。
[0004]目前選擇性催化還原(SCR)煙氣脫硝法，由于其效率高，性能穩(wěn)定，廣泛應用在國內(nèi)外的工程中，成為排煙尾氣脫除氮氧化物的主流技術。SCR脫硝系統(tǒng)是指在催化劑的作用下，通過向煙氣中噴入氨氣，將煙氣中的氮氧化物還原成氮氣和水，對環(huán)境不造成二次污染。SCR脫硝工藝的主要設備為SCR脫硝反應器。
[0005]SCR脫硝反應器是SCR脫硝工藝中煙氣中氮氧化物(NOx)與氨氣反應的場所，是此脫硝工藝的核心設備。SCR脫硝反應器截面一般為長寬比小于等于2.5的矩形，SCR脫硝反應器內(nèi)部輸送溫度約400攝氏度的高溫煙氣，它除了要承受設備自重，多層脫硝催化劑模塊重量，積灰重、風荷載、雪荷載、反應器內(nèi)煙氣內(nèi)壓外，還要承受由常溫?高溫?常溫的溫差變化(溫差可達450度)，設備殼體和內(nèi)部支撐催化劑的幾層鋼梁都要經(jīng)受相當幅度的熱漲和冷縮，會產(chǎn)生相當大的變形和溫度應力。
[0006](注:SCR脫硝反應器內(nèi)主要元件為催化劑模塊，一個反應器內(nèi)一般設置2?4層催化劑。而每層催化劑由多塊催化劑一塊緊貼一塊平鋪而成。單塊催化劑模塊一般為標準件，模塊尺寸一般為:長約2m，寬約lm，高0.6?1.Sm范圍的長方體。催化劑模塊重量根據(jù)其高度的不同，重量變化較大，每模塊重量在0.6?1.5T之間。)
[0007]溫度應力對SCR脫硝反應器用鋼量影響較大。一般傳統(tǒng)SCR脫硝反應器內(nèi)部縱向和橫向的梁與立柱都采用剛性連接，這會產(chǎn)生相當大的溫度應力，為保證結構安全，結構的總應力都要控制在鋼材允許的應力范圍內(nèi)，這就需要加大桿件截面，增加鋼材的用量，這種剛接做法不是一種較好的解決辦法。
[0008]另外傳統(tǒng)反應器一般是通過設四根或多根主立柱將荷載傳遞給下部鋼架，主立柱一般采用H型或箱型截面，貼焊于反應器外壁板。因此不管主立柱采用H型還是箱型截面型鋼，其形心距離反應器壁板均存在一定偏心。反應器立柱一般需傳遞較大的豎向力，由于此部分偏心的存在，反應器立柱應力會增大，勢必增加反應器的用鋼量。
[0009]本發(fā)明針對上述導致反應器用鋼量增大的兩個方面做了改進，使其更適應溫度變化，偏心影響更小，更節(jié)省鋼材。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]1、本發(fā)明的目的是提供一種溫度和偏心荷載應力影響小、節(jié)省鋼材的SCR脫硝反應器。SCR脫硝反應器受熱后，如能讓它在各向都能自由活動，則它就不會產(chǎn)生溫度應力；如果加以限制和約束，就會產(chǎn)生溫度應力。限制，約束的剛度越大，則產(chǎn)生的溫度應力也越大。因此對可能遭受較大溫度變化的結構最好采取“以柔克剛”的結構方案，不宜硬抗。
[0011 ] 根據(jù)SCR脫硝反應器的結構布置，每層催化劑支撐梁的平面內(nèi)部都設有相當剛度的水平支撐，四周壁板平面內(nèi)的抗側剛度和強度也是非常強大的，因此即使各層支撐梁兩端與壁板的豎柱采用鉸接連接，這種結構體系也是穩(wěn)定的，是一個相當完整的“豎盒”結構。這種豎盒結構四周豎壁平面內(nèi)的剛度極大，但平面外的剛度卻非常小，因此宜采用“以柔克剛”的結構方案，對壁板平面內(nèi)外的梁柱節(jié)點都采用鉸接連接，使結構遭受的溫度應力最小，最大程度的利用、發(fā)揮豎盒結構的空間作用。
[0012]特別是SCR脫硝反應器四角的角柱，如果采用單角鋼(或“十”字形立柱)，一邊角肢對其垂直平面的約束能力是很小的，故產(chǎn)生的溫度應力十分微??；此外SCR脫硝反應器的垂直荷載是通過壁板傳給角柱的，對“常規(guī)”采用“工字形”截面的角柱，偏心彎矩產(chǎn)生的應力遠大于垂直荷載產(chǎn)生的應力，角柱截面越大，偏心彎矩產(chǎn)生的應力也越大。“工字形”截面立柱大多數(shù)截面是用來抵抗偏心和溫差的。而單角鋼角柱(荷載較大時可采用“十”字形立柱)，考慮同SCR脫硝反應器壁板共同受力，則幾乎沒有偏心?？砂摧S心受壓柱計算，因此單角鋼角柱比傳統(tǒng)“工字鋼”角柱要合理、經(jīng)濟得多。
[0013]2、為了達到上述發(fā)明的目的，本發(fā)明采用如下的技術措施:
[0014]本發(fā)明一種SCR脫硝反應器的設計方法，該方法具體步驟如下:
[0015]步驟一:在SCR脫硝反應器的四角設立角鋼或“十”形立柱，用以傳遞豎向力。此做法主要作用在于減小立柱的偏心影響和減小反應器角部區(qū)域溫度應力影響。詳見本發(fā)明附圖“圖1” 一 “SCR脫硝反應器典型平面布置圖”。
[0016]步驟二:SCR脫硝反應器內(nèi)支撐鋼梁與柱連接采用鉸接連接，水平支撐采用剛度小的柔性拉桿。此做法主要目的是減少約束，以減小SCR脫硝反應器中間區(qū)域溫度應力影響，釋放平面角部區(qū)域溫度應力。詳見本發(fā)明附圖“圖1”。
[0017]步驟三:SCR脫硝反應器承載力計算和應力分析時應考慮反應器壁板與加固肋共同受力。適當考慮“盒子”結構的空間效應，板殼效應，使結構既安全又經(jīng)濟。
[0018]其中:步驟一“圖1”中SCR脫硝反應器催化劑支撐鋼鋼梁平面間距一般為2000mm。
[0019]其中:步驟二中“圖1”平面設置的柔性拉桿采用交叉支撐，并靠SCR脫硝反應器催化劑支撐鋼梁的上部設置。角部區(qū)格僅設一根拉桿，詳見“圖1”。
[0020]其中:步驟三中為考慮反應器壁板的剛度和空間作用，需保證反應器壁板的穩(wěn)定和具有一定的剛度。SCR脫硝反應器壁板厚度一般為6_?？紤]高溫鋼材許用應力的折減較多，SCR脫硝反應器板、肋材質(zhì)一般采用Q345B鋼。為保證SCR反應器壁板具有一定的剛度和安全裕度，需根據(jù)荷載大小計算確定環(huán)向加固肋的截面型號和間距。SCR反應器側壁板加固肋布置詳見“圖2”一 “A-A剖面圖”(反應器側壁板加固肋典型布置圖)。圖中“大加固肋”需環(huán)向周圈布置，一般采用H型鋼，間距約為3500mm (與SCR脫硝反應器催化劑支撐梁層間距相同)?！靶〖庸汤摺币话悴捎媒卿?，間距約為700mm。但“小加固肋”在靠立柱底部位置，應根據(jù)應力分析結果適當加密。
[0021]3、優(yōu)點及功效:本發(fā)明SCR脫硝反應器溫度和偏心荷載應力影響小。在同等工況荷載下，節(jié)省鋼材，節(jié)約建設成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明“SCR脫硝反應器典型平面布置圖”；
[0023]圖2為圖1的“A-A剖面圖”一反應器側壁板加固肋典型布置圖
【具體實施方式】
[0024]見圖1、圖2，本發(fā)明一種SCR脫硝反應器的設計方法，該方法具體步驟如下:
[0025]步驟一:在SCR脫硝反應器的四角設立角鋼或“十”形立柱，用以傳遞豎向力。此做法主要作用在于減小立柱的偏心影響和減小反應器角部區(qū)域溫度應力影響。詳見本發(fā)明附圖“圖1” 一 “SCR脫硝反應器典型平面布置圖”。
[0026]步驟二:SCR脫硝反應器內(nèi)支撐鋼梁與柱連接采用鉸接連接，水平支撐采用剛度小的柔性拉桿。此做法主要目的是減少約束，以減小SCR脫硝反應器中間區(qū)域溫度應力影響，釋放平面角部區(qū)域溫度應力。詳見本發(fā)明附圖“圖1”。
[0027]步驟三:SCR脫硝反應器承載力計算和應力分析時應考慮反應器壁板與加固肋共同受力。適當考慮“盒子”的空間效應，板殼效應，使結構既安全又經(jīng)濟。
[0028]其中:
[0029]步驟一附圖“圖1”中SCR脫硝反應器催化劑支撐鋼鋼梁平面間距一般為2000mm。
[0030]步驟二中“圖1”平面設置的柔性拉桿采用交叉支撐，并靠SCR脫硝反應器催化劑支撐鋼梁的上部設置。角部區(qū)格僅設一根拉桿，詳見“圖1”。
[0031]步驟三中為考慮反應器壁板的剛度和空間作用，需保證反應器壁板的穩(wěn)定和具有一定的剛度。SCR脫硝反應器壁板厚度一般為6_?？紤]高溫鋼材許用應力的折減較多，SCR脫硝反應器板、肋材質(zhì)一般采用Q345B鋼。為保證SCR反應器壁板具有一定的剛度和安全裕度，需根據(jù)荷載大小計算確定環(huán)向加固肋的截面型號和間距。典型SCR反應器側壁板加固肋布置詳見“圖2”一 “A-A剖面圖”(反應器側壁板加固肋典型布置圖)。圖中“大加固肋”需環(huán)向周圈布置，一般采用H型鋼，間距約為3500mm (與SCR脫硝反應器催化劑支撐梁層間距相同)。“小加固肋”一般采用角鋼，間距約為700mm。但“小加固肋”在靠立柱底部位置，應根據(jù)應力分析結果適當加密。
【權利要求】
1.一種SCR脫硝反應器的設計方法，其特征在于:該方法具體步驟如下: 步驟一:在SCR脫硝反應器的四角設立角鋼或“十”形立柱，用以傳遞豎向力，減小立柱的偏心影響和減小反應器角部區(qū)域溫度應力影響； 步驟二:SCR脫硝反應器內(nèi)支撐鋼梁與柱連接采用鉸接連接，水平支撐采用剛度小的柔性拉桿；以減小SCR脫硝反應器中間區(qū)域溫度應力影響，釋放平面角部區(qū)域溫度應力和減少約束； 步驟三:在SCR脫硝反應器承載力計算和應力分析時應考慮反應器壁板與加固肋共同受力；考慮“盒子”結構的空間效應，板殼效應，使結構既安全又經(jīng)濟。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種SCR脫硝反應器的設計方法，其特征在于:該SCR脫硝反應器催化劑支撐鋼鋼梁平面間距為2000mm。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種SCR脫硝反應器的設計方法，其特征在于:步驟二中所述的柔性拉桿采用交叉支撐，并靠SCR脫硝反應器催化劑支撐鋼梁的上部設置，角部區(qū)格僅設一根拉桿。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種SCR脫硝反應器的設計方法，其特征在于: 在步驟三中為考慮反應器壁板的剛度和空間作用，需保證反應器壁板的穩(wěn)定和具有預定的剛度；SCR脫硝反應器壁板厚度設為6_，考慮高溫鋼材許用應力的折減較多，SCR脫硝反應器板和肋材質(zhì)采用Q345B鋼；為保證SCR反應器壁板具有預定的剛度和安全裕度，需根據(jù)荷載大小計算確定環(huán)向加固肋的截面型號和間距；SCR反應器側壁板加固肋布置是“大加固肋”需環(huán)向周圈布置，采用H型鋼，間距為3500mm，與SCR脫硝反應器催化劑支撐梁層間距相同；“小加固肋”采用角鋼，間距為700mm，但“小加固肋”在靠立柱底部位置，應根據(jù)應力分析結果加密。
【文檔編號】B01D53/90GK103816802SQ201410115303
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月26日 優(yōu)先權日:2014年3月26日
【發(fā)明者】楊小虎, 姚德康 申請人:北京博智偉德環(huán)?？萍加邢薰?br>