[实用新型]一种渐扩入口段的高效SCR反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种渐扩入口段(烟道与反应器主体的连接段截面逐渐扩大)的SCR脱硝反应器的内部结构，尤其是涉及一种SCR脱硝反应器入口段的结构及导流板的形式及布置方式。

背景技术

SCR是一种高效的烟气脱硝技术，广泛应用于锅炉、炉窑及其他产生大量氮氧化物的工业设施的脱硝治理。SCR技术的脱硝效率受诸多因素影响，其中流场分布是最重要的技术指标之一。流场分布均匀性的考核面为第一层催化剂表面上游0.5m处的横截面上，要求该断面处的烟气速度分布的最大偏差系数(CV)≤15％，CV的定义为：

其中：

平均值

Vi：采样值

N：采样点数

SCR反应器内部烟气流速较高，且受粉尘含量影响，为避免粉尘的沉积，烟气通常从竖直烟道垂直向上，而后通过水平烟道进入反应器顶部区域，再往下流动，依次经过整流器和催化剂，最后从反应器出口排出。烟气入口通常与反应器主体成垂直布置。常规的反应器示意图见图1，可以看出为保证流场均匀，一般反应器入口段的宽度H即为反应器主体宽度H，且反应器入口段呈水平布置，与垂直布置的反应器主体呈90°角。经导流板和整流器后，烟气完成90度的转向并形成较为均匀的速度分布，这种形式的反应器的优化工作只需要通过增设导流板来调整X方向上气流的分布。

但是在某些特殊情况下，反应器入口段不能采用水平布置形式，而采用一种渐扩的形式，如图2所示。其特征为烟气入口段与反应器主体在同一垂直方向上，反应器入口段X方向的宽度H1渐扩至H2、Y方向的宽度H3渐扩至H4。也就是说需要同时调节X、Y方向上的速度分布才能满足技术指标要求。常规的导流板的形式和布置方式无法满足流体分布指标要求。

导流板的设计和优化过程复杂，如果设计不当，反应器的流场指标不能满足要求，而且还会带来很大的磨损风险。导流板的设计和优化工作通常需要较长时间，常常成为影响工程进度的重要因素之一。因此，研发一种渐扩入口段的高效SCR反应器显得尤为迫切。

发明内容

本实用新型的目的就是为解决上述问题，利用先进的CFD软件star-ccm+，并结合物理模型测试，设计了一种渐扩入口段的高效SCR反应器，示意图见图2。1.一种渐扩入口段的高效SCR反应器，反应器由入口段、主体段和出口段构成，反应器整体呈对称结构，其特征在于：

反应器入口段采用渐扩的形式，即烟道与反应器主体的连接段截面逐渐扩大；

反应器入口至少设置3层导流板，也就是1#～3#,1#导流板位于反应器入口段上部，其顶部与反应器入口段与烟道的交界面相接；

2#和3#导流板位于反应器入口段的中部，由多对位于同一高度上的导流板构成,2#和3#导流板的布置方向相互垂直；每对导流板截面成八字型布设。

2.进一步，2#和3#导流板每对导流板间的最小距离为H12，两对导流板间的最小距离为H11，导流板的截面宽度为H10，0<H11<2H10，0<H12<2H10。

3.进一步，B为2#导流板与垂直方向夹角，C为3#导流板与垂直方向夹角；5°<B≤45°,5°<C≤45°。

4.进一步，2#和3#导流板之间的应保留一定的安装距离H7，0<H7≤50mm。

5.进一步，反应器侧视图中，斜边与垂直方向夹角为E；反应器前视图中，斜边与垂直方向夹角为F；当F为0°时，也就是入口段前视图为矩形时，只设置2#导流板，或者同时设置有2#和3#导流板。

6.进一步，还设置有4#导流板，4#导流板位于反应器入口段下部。4#导流板底部与整流器之间的高度H9为保留的安装高度，0<H9≤50mm。

8.进一步，在1#与2#，3#与4#之间任意部位增加导流板；增加导流板一定要设置倾斜部分以均匀分布流速，倾斜部分与垂直方向的夹角为A和D，A和D不超过60°。

CFD软件数值模拟过程主要用到以下模型：

(1)气相湍流模型

a)连续性方程：

b)X方向的动量方程：

c)Y方向上的动量方程：

d)Z方向上的动量方程：

e)K方程：

f)ε方程：

其中，湍流粘性系数p为流体压力；ρ为气体密度；湍流产生项G_k为：