论文部分内容阅读
摘要：本文结合工程实例针对目前脱硝行业一种常用的悬挂式反应器设计情况进行分析，并与另一种常用的直立式反应器进行对比，为今后设计能借鉴其中优点、屏弃其缺点，进行进一步的研究、创新提供一定的参考依据。
关键词：脱硫脱硝反应器设计探讨
1 悬挂式脱硝反应器工程概况
十二五期间是电力环保脱硝行业的建设高峰期，目前国内脱硝行业反应器设计主要有直立式和悬挂式两种方式。笔者曾接触一个采用悬挂式反应器的脱硝工程，此工程为2×300MW新建机组，反应器钢支架从零米起到标高40.69m处，建筑轴线总体积约为16724 m3，总用钢约为406吨。每台反应器顶部用八个支撑点将整台反应器和顶盖烟道及出口烟道支撑在钢架标高40.69m处钢架框梁上。反应器设计尺寸长宽高为11.58m×7.98m×11.2m，合计为1035m3，每台用钢约为111吨（支撑梁51.891吨、壳体吊杆组和水平支撑59.132吨）。催化剂采用板式催化剂，两运一备布置，每层为6*8=48个模块，每个模块8个催化剂单元，模块尺寸为1881mm*948mm*1022mm，每台反应器催化剂总重量约为149760kg。脱硝效率按不小于50%设计（入口烟气NOx含量650mg/Nm3，含尘浓度13.285 g/Nm3）。烟道在外削角急转弯头和变截面收缩急转弯头处等，设置导流板或整流装置。SCR反应器能承受运行温度420oC（每次不小于5小时，一年不超过三次）的考验，而不产生任何损坏。本工程7度抗震设防，基本风压为0.4Kn/m2基本风压。本工程采用悬挂式反应器，脱硝反应器及烟道总图见图一。直
立式反应器相应总图通常为如图二。
2 悬挂式反应器设计特点
结合笔者接触的悬挂式反应器工程实例，悬挂式反应器主要设计特点如下：
（1）反应器分为三大部分，即支撑梁部分、烟道壳体、催化剂水平支撑及吊杆组三部分。反应
器及进出口烟道通过支撑梁将荷载传递到脱硝钢架上（支撑梁在烟道壳体和顶盖烟道之间）。
（2）在钢架标高40.69m处框梁上（相应反应器入口处）设置8个荷载支撑点和4个限位点来
固定反应器（此方法通俗讲象一口锅架在钢架上，如图三）。在钢架标高31.2m处设置4个限位点。
（3）催化剂水平支撑为一层结构梁，由H250mm*125mm*6mm*9mm型钢、φ114*5的电焊钢管组成（见图三）。起吊轨道梁为150高工字钢吊轨（吊轨和H型钢之间150空间）。其每层结构高度为550mm。反应器层高为2.8mm。而直立式反应器催化剂水平支撑主要为上下两层梁组成（见图四）。
（4）反应器壳体由6mm厚钢板和加固肋组成，其设计类似竖向烟道。壳体加固肋由水平加固肋和竖向加固肋组成（见图五）。水平加固肋主要是由间距2.8m的400mm高H型钢和此H型钢之间间距700mm的75号角钢组成。竖向加固肋为H200mm*200mm*8mm*12mm，其布置为反应器宽度方向间距2m，反应器长度方向间距3.86m。
（5）反应器壳体竖向H型钢加固肋在壳体6mm厚钢板外。反应器壳体内部支撑及壳体水平加固肋设置防积灰措施，即H型钢外包2.3mm厚钢板。壳体内催化剂水平支撑和反应器支撑梁间用6组22mm*150mm的吊杆连接。
3反应器设计用钢量分析：
悬挂式反应器壳体及催化剂水平支撑比较轻巧，但悬挂式反应器设计主要多出六组桁架式支撑梁，此支撑梁主要用作支撑进出口烟道和反应器的工艺及结构荷载，支撑梁高达2m。而直立式反应器主要承受荷载的梁为反应器出口处的700mm的H型钢，且仅为4组。经过用钢量统计，在同等条件下，目前悬挂式反应器较直立式反应器的用钢量稍显节省，但并不存在实质上的差别。
4脱硝反应器钢支架概况：
本工程悬挂式反应器下脱硝钢架为乙类构筑物，涂漆总干膜厚度180um。材料选择为圆管水平支撑（采用焊接钢管）、角钢、热扎普通工字钢、槽钢采用Q235B，其它Q345B。钢结构横向一跨，纵向5跨，结构层十层，框架建筑轴线总体积约为16724 m3，总用钢約为406吨，用钢指标约为24.28kg/ m3。
悬挂式脱硝钢架轴线体积封口在反应器入口处，而直立式脱硝钢架轴线体积封口在反应器出口处。从理论角度讲，若反应器传递给钢架荷载一致，直立式反应器脱硝钢架用钢量应优于悬挂式反应器脱硝钢架。通过工程实例对比，直立式反应器用钢量脱硝钢架稍优于悬挂式反应器脱硝钢架。
5 对比指标
本工程悬挂式反应器用钢指标107 kg/ m3（约111吨）。脱硝钢支架钢结构用钢指标为24.28 kg/
m3（约406吨）。同等条件下，直立式计反应器用钢指标多为115 kg/ m3左右，钢结构用钢指标多为22 kg/ m3左右。
6 初步结论
通过对比分析，笔者认为，目前工程实施过程中无论是悬挂式反应器设计还是直立式反应器设计
均存在一定的优化空间。如悬挂式反应器部分的桁架式支撑梁存在一定的优化空间，直立式反应器应考虑烟道壳体的蒙皮效应等等。若今后设计中能将这两种反应器设计特点相互结合，借鉴其中优点、屏弃其缺点，进行进一步的研究、创新，相信我单位在市场上会有更大的竞争优势。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：脱硫脱硝反应器设计探讨
1 悬挂式脱硝反应器工程概况
十二五期间是电力环保脱硝行业的建设高峰期，目前国内脱硝行业反应器设计主要有直立式和悬挂式两种方式。笔者曾接触一个采用悬挂式反应器的脱硝工程，此工程为2×300MW新建机组，反应器钢支架从零米起到标高40.69m处，建筑轴线总体积约为16724 m3，总用钢约为406吨。每台反应器顶部用八个支撑点将整台反应器和顶盖烟道及出口烟道支撑在钢架标高40.69m处钢架框梁上。反应器设计尺寸长宽高为11.58m×7.98m×11.2m，合计为1035m3，每台用钢约为111吨（支撑梁51.891吨、壳体吊杆组和水平支撑59.132吨）。催化剂采用板式催化剂，两运一备布置，每层为6*8=48个模块，每个模块8个催化剂单元，模块尺寸为1881mm*948mm*1022mm，每台反应器催化剂总重量约为149760kg。脱硝效率按不小于50%设计（入口烟气NOx含量650mg/Nm3，含尘浓度13.285 g/Nm3）。烟道在外削角急转弯头和变截面收缩急转弯头处等，设置导流板或整流装置。SCR反应器能承受运行温度420oC（每次不小于5小时，一年不超过三次）的考验，而不产生任何损坏。本工程7度抗震设防，基本风压为0.4Kn/m2基本风压。本工程采用悬挂式反应器，脱硝反应器及烟道总图见图一。直
立式反应器相应总图通常为如图二。
2 悬挂式反应器设计特点
结合笔者接触的悬挂式反应器工程实例，悬挂式反应器主要设计特点如下：
（1）反应器分为三大部分，即支撑梁部分、烟道壳体、催化剂水平支撑及吊杆组三部分。反应
器及进出口烟道通过支撑梁将荷载传递到脱硝钢架上（支撑梁在烟道壳体和顶盖烟道之间）。
（2）在钢架标高40.69m处框梁上（相应反应器入口处）设置8个荷载支撑点和4个限位点来
固定反应器（此方法通俗讲象一口锅架在钢架上，如图三）。在钢架标高31.2m处设置4个限位点。
（3）催化剂水平支撑为一层结构梁，由H250mm*125mm*6mm*9mm型钢、φ114*5的电焊钢管组成（见图三）。起吊轨道梁为150高工字钢吊轨（吊轨和H型钢之间150空间）。其每层结构高度为550mm。反应器层高为2.8mm。而直立式反应器催化剂水平支撑主要为上下两层梁组成（见图四）。
（4）反应器壳体由6mm厚钢板和加固肋组成，其设计类似竖向烟道。壳体加固肋由水平加固肋和竖向加固肋组成（见图五）。水平加固肋主要是由间距2.8m的400mm高H型钢和此H型钢之间间距700mm的75号角钢组成。竖向加固肋为H200mm*200mm*8mm*12mm，其布置为反应器宽度方向间距2m，反应器长度方向间距3.86m。
（5）反应器壳体竖向H型钢加固肋在壳体6mm厚钢板外。反应器壳体内部支撑及壳体水平加固肋设置防积灰措施，即H型钢外包2.3mm厚钢板。壳体内催化剂水平支撑和反应器支撑梁间用6组22mm*150mm的吊杆连接。
3反应器设计用钢量分析：
悬挂式反应器壳体及催化剂水平支撑比较轻巧，但悬挂式反应器设计主要多出六组桁架式支撑梁，此支撑梁主要用作支撑进出口烟道和反应器的工艺及结构荷载，支撑梁高达2m。而直立式反应器主要承受荷载的梁为反应器出口处的700mm的H型钢，且仅为4组。经过用钢量统计，在同等条件下，目前悬挂式反应器较直立式反应器的用钢量稍显节省，但并不存在实质上的差别。
4脱硝反应器钢支架概况：
本工程悬挂式反应器下脱硝钢架为乙类构筑物，涂漆总干膜厚度180um。材料选择为圆管水平支撑（采用焊接钢管）、角钢、热扎普通工字钢、槽钢采用Q235B，其它Q345B。钢结构横向一跨，纵向5跨，结构层十层，框架建筑轴线总体积约为16724 m3，总用钢約为406吨，用钢指标约为24.28kg/ m3。
悬挂式脱硝钢架轴线体积封口在反应器入口处，而直立式脱硝钢架轴线体积封口在反应器出口处。从理论角度讲，若反应器传递给钢架荷载一致，直立式反应器脱硝钢架用钢量应优于悬挂式反应器脱硝钢架。通过工程实例对比，直立式反应器用钢量脱硝钢架稍优于悬挂式反应器脱硝钢架。
5 对比指标
本工程悬挂式反应器用钢指标107 kg/ m3（约111吨）。脱硝钢支架钢结构用钢指标为24.28 kg/
m3（约406吨）。同等条件下，直立式计反应器用钢指标多为115 kg/ m3左右，钢结构用钢指标多为22 kg/ m3左右。
6 初步结论
通过对比分析，笔者认为，目前工程实施过程中无论是悬挂式反应器设计还是直立式反应器设计
均存在一定的优化空间。如悬挂式反应器部分的桁架式支撑梁存在一定的优化空间，直立式反应器应考虑烟道壳体的蒙皮效应等等。若今后设计中能将这两种反应器设计特点相互结合，借鉴其中优点、屏弃其缺点，进行进一步的研究、创新，相信我单位在市场上会有更大的竞争优势。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。