具有流速调节器的废气处理装置 【技术领域】
本发明涉及一种具有挡板装置的废气处理装置。更明确地说，本发明涉及这样一种装置，其在催化剂装置的入口处具有一挡板格栅，以改善在催化剂装置中废气流速的分布，并且用于处理废气，尤其是用于废气的脱硝。背景技术
迄今为止，在热电站的大型锅炉中，安装有一个较大的废气处理装置比如脱硝装置。图7是一装置的结构示意图，包括局部的放大视图，其中该装置位于一个脱硝装置的附近，该脱硝装置安装在一个用于上述燃烧装置中产生的废气的管子中。该装置包括进气管1、催化剂管9、弯曲部2、挡板格栅3以及梁6，其中，废气G通过进气管1流入，催化剂管9内具有脱硝催化剂层4，弯曲部2将进气管1和催化剂管9连接起来，挡板格栅3沿管子横截面的方向位于催化剂管9的入口处，梁6直接支承挡板格栅3。在该装置中，废气G通过进气管1到达形成于废气管中间位置的弯曲部2，并以90°改变其流向，继而通过挡板格栅3流入催化剂管9中的催化剂层4，接着在经过脱硝后到达出气管5。在图7中，示出了催化剂层4入口处的气体流速分布，并且分布表示了废气的流速在催化剂管9横截面的方向上是不均匀的。因此，人们非常希望或要求
(i)废气尽可能均匀地流入催化剂层4；
(ii)移动到催化剂层4中的废气的流动和催化剂层4中废气的流动尽可能相同，也就是说，废气流道地流谱在刚流入催化剂层4中之前就与在用于废气的催化剂层4中形成的流道的流谱一致。这些要求是基于下列原因产生的：
也就是说，(i)之所以要求废气尽可能均匀地流入催化剂层4，是为了有效地增大废气与催化剂层4中催化剂接触的面积。如果废气在催化剂层中的流动不均匀，那么催化剂层4中催化剂的特定部分就与大量的废气接触，从而整个地降低催化剂的性能。此外，还存在与大量废气接触的催化剂部分明显变质且由此缩短催化剂寿命的问题。
(ii)之所以要求移动到催化剂层4中的废气的流动与催化剂层4中废气的流动尽可能一致，是因为，例如在废气中包含比如飞尘和未燃烧物质的灰尘时，废气有时会倾斜地流入形成在用于废气的催化剂层内的催化剂(催化剂板)当中的流道中，且由此(a)灰尘直接撞到催化剂板上，从而磨损其表面，(b)灰尘粘附并沉积在催化剂板的前部上，从而阻止随后的废气流入流道。
为了解决上面描述的(i)和(ii)中的问题，提出了两种方法，一种方法是将挡板格栅3定位在催化剂管的入口处(日本专利第2637119号)，另一种方法是将一挡板装置设在反应器的入口处，该挡板装置具有既形成在梁上游端(上凸缘上)又形成在下游端(下凸缘上)的挡板(日本实用新型公开号昭59-102134)。发明内容
在上述的前一个方法中，挡板格栅3位于催化剂管9(日本专利第2637119号中的催化剂管10)的入口处，该挡板格栅3设有一个外框架，该外框架具有与挡板格栅高度相同的高度，并且，用于直接支承挡板格栅3并防止反应器变形的梁6布置成使挡板格栅3的板的下端与梁6的上凸缘的上表面接触，如图7的放大部分所示。不过，在该结构中，用于直接支承挡板格栅的梁6部分地堵塞了挡板格栅3中的废气流道。此外，沿垂直于进气管1中废气流向的方向的横截面积在弯曲部2减小。因此，原本应流经由直接用于支承挡板格栅的梁6堵塞的流道的废气流入位于梁6的进气管1那端的流道中，从而在催化剂层上产生高气体流速的局部区域(见图7中的气体流速分布)。另一方面，在具有位于梁上凸缘和下凸缘上的挡板的挡板装置位于反应器入口处的方法中，阻碍效应不足。
本发明的目的在于提供一种挡板装置的结构，以防止流入一装置的催化剂管中的废气发生沟流(不均匀流动)，所述装置用于处理废气，它包括一进气管、一弯曲部以及一催化剂管，废气通过该进气管流入，催化剂管通过该弯曲部与进气管相连并具有一种位于管中且用于净化废气的催化剂，并且
该装置还具有一个挡板格栅，沿管子横截面的方向位于催化剂管的入口处。
为了实现上述目的，将本发明概括如下：
(1)一种具有挡板装置的废气处理装置，它包括：
(a)一进气管，废气通过该进气管流入，
(b)一弯曲部，
(c)一催化剂管，通过弯曲部连接到进气管上并具有一种位于其内且用于净化废气的催化剂，
挡板装置为一挡板格栅，具有高度A且沿催化剂管的横截面方向位于催化剂管的入口处，
其中，为支承格栅，该挡板格栅设有一外框架，该外框架具有高度B且布置成使外框架的上端与挡板格栅的上端处在同一水平面上；该外框架在其交替支承框架的下端上设有梁，该梁与形成挡板格栅的矩形板平行；并且高度A与高度B之间满足下列关系：
A＜B；
(2)根据上述款(1)的废气处理装置，其中，包括一对平板的挡板以对立的关系设置在用于支承挡板格栅的梁的上凸缘的上表面和下凸缘的下表面上，这样，在挡板的表面与梁的上或下凸缘的上或下表面之间形成的角度α满足下面的关系式：
0°＜α＜90°；
(3)根据上述款(1)的废气处理装置，其中，包括一对平板的挡板以对立的关系仅设置在用于支承挡板格栅的梁的上凸缘的上表面或下凸缘的下表面上，这样，在挡板的表面与梁的上或下凸缘的上或下表面之间形成的角度α满足下面的关系式：
0°＜α＜90°。
在本发明的废气处理装置中，设在一个内有催化剂层的催化剂管中的挡板格栅的形状可以为格栅状、蜂窝状或任何其它形状，只要挡板格栅布置在催化剂管横截面方向上的催化剂管的入口处。并且，位于本发明装置内催化剂管6中催化剂层4所用的催化剂并不局限于脱硝催化剂，它可以是一种用于处理包含有害卤素化合物、如二恶英的废气的催化剂，或别的催化剂。附图说明
图1示出了本发明废气处理装置一实例的脱硝装置附近的一个装置的结构，包括局部装置的放大视图；
图2是图1所示装置使用的挡板格栅的外框架的立体图；
图3是与图1类似的视图，并且示出了图1所示装置中废气的流速分布的状态；
图4是与图3类似的视图，但是挡板仅设在用于支承挡板格栅外框架的梁的上边(在上凸缘的上表面上)；
图5是与图3类似的视图，但是挡板仅设在用于支承挡板格栅外框架的梁的下边(在下凸缘的下表面上)；
图6是与图3类似的视图，但是在用于支承挡板格栅外框架的梁上没有设置挡板；
图7示出了一传统的废气处理装置中脱硝装置附近的一装置的结构，包括局部装置的放大视图。
标号说明：附图中标号的含义如下：
1-进气管；2-弯曲部；3-挡板格栅；4-催化剂层；5-出气管；6-用于支承挡板格栅外框架的梁；7-挡板格栅的外框架；8-挡板；9-催化剂管；G-废气。具体实施方式
现在将参照附图中所示的实例对本发明进行详细的描述。但应理解，本发明的范围决不受该特定实例的限制。
图1是示出本发明废气处理装置的一实例中脱硝装置附近的一装置结构的视图，包括局部装置的放大视图。该装置包括进气管1、弯曲部2、催化剂管9、挡板格栅3、外框架7以及梁6，其中，废气G通过该进气管1流入，该催化剂管9通过弯曲部连接到进气管上并在其内具有一层脱硝催化剂层4，挡板格栅3沿管子横截面的方向位于催化剂管9的入口处并具有高度A，外框架7用于支承挡板隔栅并具有大于高度A的高度B，梁6平行于镀成挡板隔栅的矩形板并用于交替支承设于外框架下端上的外框架7。
其内具有催化剂层4的催化剂管9布置成催化剂管的方向与进气管1的方向垂直相交，并且两管通过弯曲部2连接，以形成一个结构。然后，弯曲部的外壳2a使得弯曲部的末端与进气管1的底面1a的延长线的交点X、通过一直线连接到催化剂管的进气管端处壁面的延长线与进气管1的顶部1b的交点Y上。外壳2a的倾斜度、也就是进气管1顶部1b的延长线与弯曲部的外壳2a之间形成的角度θ由下列方程式表示：
θ＝tan-1(C/D)
其中，C为进气管1的宽度(或直径)，而D为催化剂管9的宽度(或直径)。
挡板格栅3布置成使其上端的水平面与催化剂管9的入口部分处进气管的底面1a的水平面大致相同。在挡板格栅3中，具有高度A的矩形板相互平行布置，如图所示，而具有高度B的外框架7设在挡板格栅3的外部。挡板格栅的外框架7布置成使框架上端的水平面与挡板格栅3的上端大致相同，而外框架设计成使框架的高度B大于如图2所示挡板格栅3的高度A。
用于支承挡板格栅外框架的梁6布置成使外框架7下端的水平面与梁6的上凸缘的上表面的水平面相同，并且梁和框架形成这样一种结构，即在其中，梁布置成与挡板格栅的矩形板平行并支承格栅的外框架7。在用于支承挡板格栅外框架的梁6的上凸缘的上表面和下凸缘的下表面上，在除去梁6的凸缘与外框架7接触的那部分的延伸梁的整个长度上设置有一对挡板8，该对挡板均具有仰角α。该挡板的仰角的范围满足关系式0°＜α＜90°。
图3中示出了在具有上述结构的本发明的装置中废气的流动状态。
当分别使废气在具有上述结构的装置(如图3所示)中流动和在一传统装置(如图7所示)中流动，且观察气体的流动状态时，发现下列事实：
(1)在传统装置(图7)中，挡板格栅中一些板之间的流道用于直接支承挡板格栅的梁6的上凸缘堵塞，因为板的下端与上凸缘的上表面之间没有空隙，且因此，原本应流入堵塞通道的废气就额外地流入堵塞通道进气管端处的通道。因此，在传统装置中，气体流速高的区域就局部地产生于催化剂层的入口。
(2)另一方面，在本发明的装置中(图3)，废气流经挡板格栅而不会被堵塞，因为在挡板格栅3的下端与支承外框架的梁6的上凸缘的上表面之间存在空隙，外框架交替支承挡板格栅3。并且，尤其在将挡板8设在梁6上凸缘的上表面和下凸缘的下表面上时，减小了对用于支承挡板格栅外框架的梁6造成的坏影响。因而，根据本发明，就可获得废气非常均匀的气流分布。
为了评定设在用于支承挡板格栅外框架的梁6上的挡板8的效果，分别使废气流入
i)一个装置(如图1所示)，其中，挡板8不仅设在用于支承挡板格栅外框架的梁6的上凸缘的上表面上，还设在下凸缘的下表面上；
ii)另一装置(如图4所示)，其中，挡板8仅设在用于支承挡板格栅外框架的梁6的上凸缘的上表面上；
iii)再一装置(如图5所示)，其中，挡板8仅设在用于支承挡板格栅外框架的梁6的下凸缘的下表面上；
iv)又一装置(如图6所示)，其中不设挡板；
并分别观察废气的流动状态。表1示出了由此获得的结果，还示出了作为对比的采用常规装置时获得的结果。
表1中示出的变化系数(ξ)、最大偏差(ε1)和最小偏差(ε2)由下列方程式限定：
ξ＝σ/Va×100(其中“σ”为标准偏差，而“ Va”为平均气体流速)
ε1＝(max-Va)/Va×100(其中“max”为最大气体流速值)
ε2＝(min-Va)/Va×100(其中“min”为最小气体流速值)
表1 测试号 测试条件 ξ(％) ε1(％) ε2(％) 1 传统技术 16 +25 -13 2 挡板设在上凸缘 和下凸缘上 8 +8 -5 3 挡板仅设在 上凸缘上 10 +10 -13 4 挡板仅设在 下凸缘上 11 +13 -12 5 不设挡板 13 +17 -13
根据上面表1中所示的测试结果，可将装置中阻碍效应的等级从高到低评定为：
挡板8设在用于支承挡板格栅外框架的梁6的上凸缘和下凸缘上的装置(图1)；
挡板8仅设在梁6的上凸缘上的装置(图4)；
挡板8仅设在梁6的下凸缘上的装置(图5)；
不设挡板的装置(图6)；
传统装置(图7)。
根据下面的权利要求1所限定的本发明，可防止由直接支承挡板格栅的梁在催化剂层的入口处形成高气体流速的局部区域，并可防止废气在催化剂层的入口处形成沟流(气流分布不均匀)。
此外，根据下面的权利要求2或3所限定的本发明，可进一步增强催化剂层入口处的阻碍效应。