中级工程师论文大型高温选择性还原反应器结构

发布时间：2022-10-05 10:04 热度：

　　这篇中级工程师论针对大型高温选择性还原反应器来说，其主要应用到600MW的机组当中，要想保证该反应器的正确应用，应当深入研究其结构设计相关问题，要在结合流体力学相关知识的基础上，对反应器各个装置结构设计情况进行研究，还要对其布置情况进行研究，要从根本上调节烟气速度等，从根本上改善脱销反应情况。另外还要在应用计算机网络技术的基础上，加大对反应器结构和热应力情况的研究力度，从根本上避免反应器变形等一系列问题出现。

　　《》(月刊)创刊于1958年，由中国电力科学研究院;中国电力工程顾问集团公司主办。本刊立足于我国的电力建设，包括国家宏观政策、规范以及投资方向，规划设计，工程管理，科研技术，产品优化等。是我国电力建设领域的权威性期刊，在全国电力行业颇具影响。

　　【摘要】随着我国社会经济的不断发展和科学技术的不断进步，一系列大型高温选择性还原反应器被创新和研制出来，目前投入工程应用的NOx减排技术主要有选择性催化还原技术，SCR脱硝技术以氨作还原剂，在340～400°C温度范围内氨与烟气中的NOx发生还原反应，最终生成相应的产物，不仅会生成氮气，还会生成水。火电厂烟气脱硝技术在我国工程当中的应用次数还比较少，且技术还未足够成熟，但至今为止，我国也已经研发出专业的烟气脱硝装置和相关设备。

　　【关键词】选择性还原反应器;结构设计;问题研究

　　随着我国环保产业的不断发展，火电厂烟气脱硝产业得到了推广和发展，在当前的环保工程当中，已经开始应用的烟气脱硝技术比较多，不仅包括催化还原技术，还包括活性炭吸附技术以及燃烧器等。针对那些大规模的火电机组来说，往往都要应用催化还原技术，只有这样才能从根本上降低火电厂烟气脱硝排放量和排放浓度。

　　一、选择性还原反应器脱硝功能

　　针对大型高温选择性催化还原反应器来说，是一种重要设备，其存在烟气脱硝相关性能，不仅可以发挥出催化剂承载作用，还可以为后期脱硝反应奠定基础，另外还可以提升烟气流动通畅性，提升后期脱硝反应发生效率[1]。要想从根本上增强系统脱硝功能，不仅要选择有效的催化剂，还要保证反应器结构设计得当。针对我国烟气脱硝来说，主要是由旧机组改造而成的，无法促进后期装置建设。而针对反应器结构设计来说，其存在比较多的约束因素，要想完成反应器结构设计，不仅要掌握现场空间大小以及环境温度，还要掌握反应器三维以及相关气流参数变化情况[2]。本研究当中所述的机组主要为600MW机组。

　　二、设计方案概括研究

　　针对催化剂来说，其可以发挥最大作用的温度是省煤器烟气对应的出口温度，所以，针对大型高温选择性还原反应器来说，应当在省煤器以后进行设计布置，另外要和地面保留一定距离，这个距离往往控制在25米左右[3]。对于反应器对应的截面积大小来说，要想确定的话，要结合烟气流的速度以及脱硝率的高低，还要控制反应器的尺寸大小。在大型高温选择性还原反应器的进出口，要实现接头和机组的有效联接。要在反应器的进口设置相应合理的导流板，针对催化剂模块来说，最好设置三层。要选择专业声波清灰器，通过振动起到清灰效果。针对导流板来说，不仅可以起到框架支撑作用，还能起到內撑加强作用，另外，针对反应器壁来说，应当选择低合金钢材料，只有选择这类材料，才能起到耐高温的作用[4]。

　　三、选择性还原反应器结构设计

　　(一)结构设计价值研究

　　对于反应器来说，其要承受的重量比较大，其外压也比较大，其主要的受力比较多，不仅包括外压，还包括热应力等。针对大型高温选择性还原反应器来说，应当在高空布置，针对主体框架来说，对应的承载力往往比较小，所以必须重新打桩，以此来增多柱梁的数量。在分离脱硝装置的时候，要保证架设高度足够高，但其需要的结构建设费用比较高。所以，最好避免脱硝装置分离现象出现，还要在满足一定标准要求的基础上，实现反应器和机组框架的有效结合，从根本上降低反应器重量和结构建设费用。要想实现这一目标，必须加大力学计算力度，在得出准确数据和掌握真实信息之后，制定出最优化的结构设计方案。

　　(二)技术应用措施和设计方法

　　对于那些规模较大的钢壳结构来说，对应的载荷能力和承压能力都比较低，所以，不能单纯依靠壁板提升反应器承重力，应当通过增加增强加强筋的功能，提升反应器结构承重能力，还可以增强梁柱承重能力，提升相关设备强度[5]。对于反应器对应的催化剂模块来说，不能采取本体传送方式，要把其支撑梁放置到壳壁外面，使得梁端替代支座，完成重量传送工作，钢壳体承受的重量可以依靠加强筋，把重量传送到支座上。所以，在具体的加强筋结构设计过程中，要在结合重量载荷原理的基础上进行，避免外压导致钢壳变形问题出现。在具体的开发过程中，最好应用大量CAE技术，同时在开发过程中，还要避免过于简化，加大对校核指标的研究力度，最终得出最优化结构设计方案。

　　三、支座设计方法研究

　　要想深入研究反应器支座结构设计问题，必须加大热应力分析力度。热应力最可能发生的部位是支座和反应器外壁上尺寸较大的加强筋或柱梁处。支座对反应器的热胀冷缩效应会起到约束作用，合理的支座设计是减小热应力的关键。因此，在设计壁外的加强结构时，应尽量减小加强结构的径向尺寸，并尽量使钢结构贴近壁板，且连续布置，以保证从内壁到加强结构之间良好的热传导，以减小误差。只有保证支座结构设计科学合理，才能从根本上降低热应力。具体来说，在实际的反应器外壁结构设计过程中，要从根本上缩小对应的径向尺寸，还要保证反应器内部和加强结构热传导情况良好，从根本上降低温度差。

　　在具体的支座设计过程中，要保证支座分布在一个平面上，防止反应器热变形问题出现，在多个支座当中，要固定其中一个支座，根据各个支座确定对应的滑动方向，另外还要在掌握热变形方向的基础上进行相应的结构设置。所有的支座当中，只能有一个支座是完全固定的，各个支座的滑动自由度方向也不完全相同，应根据热变形的方向合理设置。对于该固定支座来说，往往都设置在核心位置，可以从根本上降低热变形量。对于多个滑动支座来说，往往需要有一个存在耐温减摩性能的支座，这样可以从根本上降低摩擦力，避免反应器相关结构和框架受损。