CN109224838A - 一种入口烟道三角桁架悬挂式脱硝反应器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种入口烟道三角桁架悬挂式脱硝反应器装置，该装置将传统脱硝反应器本体顶部支撑梁两端延伸至脱硝反应器外围钢支架平台上，作为三角桁架的下弦杆，每道支撑梁上方设置一榀三角桁架；下弦杆节点处安装吊杆并连接下方各层催化剂模块支撑梁；外围吊杆安装反应器壁板，组成脱硝反应器本体；出口烟道安装在脱硝反应器本体的下端；以及反应器中部四周分别设置水平方向的限位器，构成悬挂式脱硝反应器装置。本发明的有益效果为：该装置能够充分释放原入口烟道的结构性能，并且改变整个结构的受力特征，规避受压构件稳定性和长细比方面的限制；从整体上降低了构件截面，减轻了自重，节约成本，利用悬挂式结构，也能减小构件受到的地震作用。
Description
技术领域
本发明涉及脱销技术领域，具体而言，涉及一种入口烟道三角桁架悬挂式脱硝反应器装置。
背景技术
脱硝反应器装置是选择性催化还原法(SCR)烟气脱硝成套技术的核心环节，主要由脱硝反应器本体、入口烟道、出口烟道组成。传统结构型式为脱硝反应器本体由四角立柱支撑，顶部连接入口烟道，底部连接出口烟道。主要的承压构件为反应器四角框架柱，除了支撑整个脱硝反应器系统总体荷载外，还要承受烟道内压引起的水平荷载，框架柱受荷大，截面大。
脱硝反应器本体中布置有还原反应使用的催化剂模块，并且依据催化反应的要求，构造足够的空间以降低烟气流速，增加烟气与催化剂接触和反应的时间。因此，脱硝反应器本体的截面尺寸要比原烟道截面大许多，入口烟道便是连接原烟道与脱硝反应器的变径接头，由此，在原烟道路径中形成一个由入口烟道、脱硝反应器和出口烟道组成的脱硝反应空间。传统的脱硝反应器本体由四角立柱支撑，架立在钢支架上，并在顶部放置入口烟道，由于入口烟道斜面跨度较大，在传统设计方案中便已经设计了三角桁架托起其顶面，其结构型式类似钢屋架。此外，高温段原烟气温度高达380℃-420℃，钢材强度在高温环境下屈服强度大幅下降，420℃时降低至原强度的35％左右；由于强度剧烈下降，使得在同等受力条件下需要提高构件截面以满足强度要求，尤其是脱硝反应器四角的框架柱，需要承受整个脱硝反应器的压力，同时承受烟气系统的内压引起的水平力，是典型的压弯构件，因此传统的脱硝反应器构件往往截面大，自重大。另外，传统脱硝反应器设计时出入口烟道与脱硝反应器本体为独立的部件，各自独立设计，只在施工时进行焊接连接，未考虑入口烟道对整体结构受力的影响。
由此可见，现有技术的主要缺点有：
(1)传统脱硝反应器结构主构件多为承压构件，构件需要考虑整体稳定和局部稳定性，长细比控制更严格，截面较大。
(2)入口烟道只作为独立部件考虑，未参与整体计算，未对整体结构受力作出贡献。
(3)入口烟道在烟气内压作用下将受到较大推力，而此推力作用点距离支座较远，力臂大，形成较大的弯矩，进一步增加框架柱的负荷。
(4)由于脱硝反应器正下方设置了出口烟道，因此脱硝反应器内部支撑梁下方无法增加支点，只有两端支撑。当脱硝反应器尺寸增大，支撑梁跨度随之增加，只能增加支撑梁的截面大小以保证强度和挠度的要求。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种入口烟道三角桁架悬挂式脱硝反应器装置，对入口三角桁架进行加强和改造，将原本位于底部的支座上移至脱硝反应器顶部，然后利用吊杆将整个脱硝反应器及催化剂模块支撑梁吊挂在入口烟道内的三角桁架上，充分发挥入口烟道的结构优势，通过悬挂将承压构件转换为受拉构件，发挥钢结构的力学特性，从而减小构件截面，减少结构用钢量。
本发明提供了一种入口烟道三角桁架悬挂式脱硝反应器装置，该装置包括：入口烟道、脱硝反应器本体、出口烟道以及外围支持钢梁；
所述入口烟道的下端与脱销反应器本体顶部连接，所述入口烟道的上端设置横梁，若干所述横梁沿着所述入口烟道的上壁面倾斜设置，同时所述横梁作为所述入口烟道的加劲肋；；
所述出口烟道安装在所述脱销反应器本体的底部；
所述脱销反应器本体与所述入口烟道的连接处设置支撑梁，若干所述支撑梁延伸至与所述脱硝反应器本体外部的外围支持钢梁连接；
所述横梁和所述支撑梁之间设置若干竖向支撑杆和斜向支撑杆；所述斜向支撑杆的一端连接至所述竖向支撑杆和所述横梁的交点处，另一端连接至所述竖向支撑杆和所述支撑梁的交点处；所述支撑梁、所述横梁、所述竖向支撑杆和所述斜向支撑杆共同构成三角桁架结构，所述横梁为所述三角桁架的上弦杆，所述支撑梁为所述三角桁架的下弦杆；
每榀所述三角桁架的下弦杆交点处安装一组吊杆；每组所述吊杆连接若干层平行设置的催化剂模块支撑梁；每个所述催化剂模块支撑梁上安装若干催化剂模块；
所述脱硝反应器本体由位于外围的吊杆和反应器壁板组成，所述反应器壁板安装在外围的吊杆上，形成一个封闭的箱体，在箱体上设置安装门和吹灰器。
作为本发明进一步的改进，所述支撑梁(2)和所述横梁(5)为H型钢。
作为本发明进一步的改进，位于外围的吊杆为H型钢。
作为本发明进一步的改进，脱销反应器本体顶部的若干支撑梁平行设置。
作为本发明进一步的改进，所述支撑梁位于所述脱硝反应器本体外部的部分为所述支撑梁的延伸段，所述支撑梁的延伸段上设置滑动支座；所述脱硝反应器本体最外侧支撑梁中部安装水平限位器，所述水平限位器位于反应器高度方向的居中位置，水平两个方向均匀布置。
作为本发明进一步的改进，所述吊杆铰接在所述支撑梁上。
作为本发明进一步的改进，所述三角桁架的竖向支撑杆和斜向支撑杆焊接在弦杆上。
作为本发明进一步的改进，所述催化剂模块支撑梁悬挂在所述吊杆上。
作为本发明进一步的改进，悬挂催化剂模块支撑梁的吊杆为钢板带。
作为本发明进一步的改进，所述滑动支座由聚四氟乙烯板制成。
本发明的有益效果为：通过对脱硝反应器装置入口烟道内既有的三角桁架进行升级改造，将主要受力构件由受压构件转换为受拉构件；将脱硝反应器支座从底部移动至顶部，烟气内压推力的力臂减小；并利用从上至下的悬挂方式，增加模块支撑梁的支点，减小支撑梁的计算长度。改进后的装置能够充分发挥原入口烟道的结构性能，并且改变整个结构的受力特征，规避受压构件稳定性和长细比方面的限制；从整体上降低了构件截面，减轻了自重，节约成本，利用悬挂式结构，也能减小构件受到的地震作用。
附图说明
图1为本发明实施例所述的一种入口烟道三角桁架悬挂式脱硝反应器装置结构示意图。
图中，
1、入口烟道；2、支撑梁；3、竖向支撑杆；4、斜向支撑杆；5、横梁；6、三角桁架；7、脱硝反应器本体；8、吊杆；9、催化剂模块支撑梁；10、催化剂模块；11、滑动支座；12、外围支持钢梁；13、出口烟道；14、水平限位器。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
实施例如图1所示，本发明实施例所述的一种入口烟道三角桁架悬挂式脱硝反应器装置，该装置包括：入口烟道1、脱硝反应器本体7、出口烟道13以及外围支持钢梁12；
入口烟道1的下端与脱销反应器本体7顶部连接，入口烟道1的上端设置横梁5，若干横梁5沿着入口烟道1的上壁面倾斜设置，同时横梁5也作为入口烟道1的加劲肋；
出口烟道13安装在脱销反应器本体(7)的底部；
脱销反应器本体7与入口烟道1的连接处设置支撑梁2，若干支撑梁2延伸至与脱硝反应器本体7外部的外围支持钢梁12连接；
入口烟道1的横梁5和支撑梁2之间设置若干竖向支撑杆3和斜向支撑杆4；斜向支撑杆4的一端连接至竖向支撑杆3和横梁5的交点处，另一端连接至竖向支撑杆3和支撑梁2的交点处；支撑梁2、横梁5、竖向支撑杆3和斜向支撑杆4共同构成三角桁架6结构，横梁5为三角桁架6的上弦杆，支撑梁2为三角桁架6的下弦杆；
每榀三角桁架6的下弦杆交点处安装一组吊杆8；每组吊杆8连接若干层平行设置的催化剂模块支撑梁9；每个催化剂模块支撑梁9上安装若干催化剂模块10；
三角桁架6的下弦杆安装一组吊杆8，位于最外侧的吊杆8为外围吊杆，脱硝反应器本体7由位于外围的吊杆8、反应器壁板和出口烟道13构成，反应器壁板安装在外围的吊杆8上，形成一个封闭的箱体，并在箱体上设置安装门和吹灰器。一般情况下，外围的吊杆8位于入口烟道1侧壁面正下方。
将传统脱硝反应器由立柱支撑调整为顶部悬挂，释放脱硝反应器本体构件的压力，承压构件转换为受拉构件，地震对悬挂系统的作用也大幅下降；将入口烟道1内的三角桁架6作为悬吊架，与脱硝反应器本体7共同计算，发挥整体效应；而且三角桁架6支撑于两端，水平推力至支座的距离减小，使整个脱硝反应器高度、弯矩降低，减小对结构的负荷；并且利用吊杆8连接催化剂模支撑梁9，增加支撑梁的支点，减小支撑梁的弯曲应力并能把挠度控制在更高的水平，增加支点后支撑梁截面降低，进一步可以降低脱硝反应器整体尺寸，减小用钢量。
进一步的，支撑梁2和横梁5为H型钢。
进一步的，位于外围的吊杆为H型钢。由于位于外围的吊杆属于脱硝反应器本体7的一部分，会受到烟气内压以及外侧风荷载的作用，使用H型钢，增加对水平荷载的抵抗能力。
进一步的，脱销反应器顶部的若干支撑梁2平行设置。可根据脱销反应器的实际尺寸大小，设置合理数量和结构的支撑梁。
进一步的，支撑梁2位于脱硝反应器本体7外部的延伸段设置滑动支座11；另外，脱硝反应器本体7最外侧支撑梁中部安装水平限位器14，水平限位器14位于反应器高度方向的居中位置，水平两个方向均布置，防止悬吊点的水平位移和悬吊体的晃动。
进一步的，吊杆8铰接在所述支撑梁2上，方便安装，减少装置摆动时对三角桁架的水平作用力。
进一步的，三角桁架6的竖向支撑杆3和斜向支撑杆4焊接在弦杆上。使入口烟道1和三角桁架6形成一个稳固的上部支撑整体结构。
进一步的，催化剂模块支撑梁9悬挂在所述吊杆8上，方便安装和后期维护。
进一步的，悬挂催化剂模块支撑梁9的吊杆8为钢板带，根据下方悬挂体的结构和重量，选择不同形状和钢量的钢板带作为吊杆8，合理的减少装置自重，节约成本。
进一步的，滑动支座11由聚四氟乙烯板制成。结构简单、承载力大，适应性强、使用寿命长，且价格底廉。
具体实施例：
上海某炼铁厂SCR脱硝反应器装置，此工程抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值0.13g，设计地震分组为第一组，场地类别二类，基本风压：0.40KN/m2；脱硝反应器尺寸为10.20m*6.60m*12.00m(高)，入口烟道高1.65m。将整体模型在结构设计软件中进行计算和受力分析，最终确定三角桁架弦杆和脱硝反应器本体各构件的截面如图1所示。
安装时，将传统脱硝反应器顶部支撑梁2(支撑整流格栅和入口烟道)两端延伸至脱硝反应器外围钢支架平台上，作为三角桁架6的下弦杆，每道支撑梁2上方设置一榀三角桁架6，并在延伸段安装由聚四氟乙烯板制作成的滑动支座11，滑动支座上11安装水平限位器14。在下弦杆的节点处安装吊杆8，外围吊杆安装反应器壁板，组成脱硝反应器本体7；位于脱硝反应器本体7内部的吊杆8连接下方各层催化剂模块支撑梁9，出口烟道13安装在脱硝反应器本体7的下端；同时，在桁架四周，以及脱硝反应器本体7中部四周分别设置两个水平方向的限位器14。
在相同的条件下，分别测得原传统自立式脱硝反应器装置和本发明一种入口烟道三角桁架悬挂式脱硝反应器装置中承压构件(四角框架柱)在不同工况下的内力值，如表1(杆件基本工况内力表(kN，kN*m))所示：
表1
从表1的数据反映出传统脱硝反应器结构中的承压构件修改型式后轴力(Fx，正值为受压，负值为收拉)在不同工况下均大幅下降，恒荷载下轴力为负值，构件受拉，符合吊杆的力学特征。
位于脱硝反应器相同位置的主要受力构件在两种模式下的应力情况如表2脱硝反应器主要构件应力统计表所示：
表2
另外，悬挂式脱硝反应器入口烟道内的三角桁架的弦杆截面由原来的Φ89*6(12.2kg/m)加强为Φ168*10(39kg/m)。
经统计，该自立式脱硝反应器框架构件(含入口烟道构件，不含烟道壁板)总重为51273.45kg；而三角桁架悬挂式脱硝反应器总重为28030kg，仅为原结构的54.6％，截面优化效果显著。由于其独提的受力体系，更适用于烟气量大，反应器截面尺寸大的脱硝反应器装置。
从以上统计结果可看出本发明所述的一种入口烟道三角桁架悬挂式脱硝反应器装置，对原有的脱硝反应器入口烟道的三角桁架进行改造升级，并将原来的自立式脱硝反应器改为悬挂式脱硝反应器，显著的降低装置本身自重，整体上减小用钢量，节约成本，提高结构的整体效应和抗震性能。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种入口烟道三角桁架悬挂式脱硝反应器装置，其特征在于，该装置包括：入口烟道(1)、脱硝反应器本体(7)、出口烟道(13)以及外围支持钢梁(12)；
所述入口烟道(1)的下端与脱销反应器本体(7)顶部连接，所述入口烟道(1)的上端设置横梁(5)，若干所述横梁(5)沿着所述入口烟道(1)的上壁面倾斜设置，同时所述横梁(5)作为所述入口烟道(1)的加劲肋；
所述出口烟道(13)安装在所述脱销反应器本体(7)的底部；
所述脱销反应器本体(7)与所述入口烟道(1)的连接处设置支撑梁(2)，所述支撑梁(2)和所述横梁(5)在同一竖直平面内，若干所述支撑梁(2)延伸至与所述脱硝反应器本体(7)外部的外围支持钢梁(12)连接；
所述横梁(5)和所述支撑梁(2)之间设置若干竖向支撑杆(3)和斜向支撑杆(4)；所述斜向支撑杆(4)的一端连接至所述竖向支撑杆(3)和所述横梁(5)的交点处，另一端连接至所述竖向支撑杆(3)和所述支撑梁(2)的交点处；所述支撑梁(2)、所述横梁(5)、所述竖向支撑杆(3)和所述斜向支撑杆(4)共同构成三角桁架(6)结构，所述横梁(5)为所述三角桁架(6)的上弦杆，所述支撑梁(2)为所述三角桁架(6)的下弦杆；
每榀所述三角桁架(6)的下弦杆交点处安装一组吊杆(8)，每组所述吊杆(8)连接若干层平行设置的催化剂模块支撑梁(9)；每个所述催化剂模块支撑梁(9)上安装若干催化剂模块(10)；
所述脱硝反应器本体(7)由位于外围的吊杆(8)和反应器壁板组成，所述反应器壁板安装在外围的吊杆(8)上，形成一个封闭的箱体，在箱体上设置安装门和吹灰器。
2.根据权利要求1所述的一种入口烟道三角桁架悬挂式脱硝反应器装置，其特征在于，所述支撑梁(2)和所述横梁(5)为H型钢。
3.根据权利要求1所述的一种入口烟道三角桁架悬挂式脱硝反应器装置，其特征在于，位于外围的吊杆(8)为H型钢。
4.根据权利要求1所述的一种入口烟道三角桁架悬挂式脱硝反应器装置，其特征在于，所述脱销反应器本体(7)顶部的若干支撑梁(2)平行设置。
5.根据权利要求1所述的一种入口烟道三角桁架悬挂式脱硝反应器装置，其特征在于，所述支撑梁(2)位于所述脱硝反应器本体(7)外部的延伸段设置滑动支座(11)；所述脱硝反应器本体(7)最外侧支撑梁中部安装水平限位器(14)。
6.根据权利要求1所述的一种入口烟道三角桁架悬挂式脱硝反应器装置，其特征在于，所述吊杆(8)铰接在所述支撑梁(2)上。
7.根据权利要求1所述的一种入口烟道三角桁架悬挂式脱硝反应器装置，其特征在于，所述三角桁架的竖向支撑杆(3)和斜向支撑杆(4)焊接在弦杆上。
8.根据权利要求1所述的一种入口烟道三角桁架悬挂式脱硝反应器装置，其特征在于，所述催化剂模块支撑梁(9)悬挂在所述吊杆(8)上。
9.根据权利要求1所述的一种入口烟道三角桁架悬挂式脱硝反应器装置，其特征在于，悬挂催化剂模块支撑梁(9)的吊杆为钢板带。
10.根据权利要求1所述的一种入口烟道三角桁架悬挂式脱硝反应器装置，其特征在于，所述滑动支座(11)由聚四氟乙烯板制成。
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