公開的主題涉及流控制柵格，并且更特別地涉及包括流矯直區(qū)段和流轉(zhuǎn)向區(qū)段的流控制柵格，流矯直區(qū)段具有多個流通道組件，而流轉(zhuǎn)向區(qū)段具有多個轉(zhuǎn)向?qū)~，轉(zhuǎn)向?qū)~延伸到流矯直區(qū)段中，并且與流矯直區(qū)段協(xié)作，以使流體流的方向改變，以及在流控制柵格的出口上形成均勻的流速度分布。

背景技術(shù)：
世界上使用的大部分能量源自含有碳和氫的燃料(諸如煤、石油和天然氣)的燃燒。除了碳和氫以外，這些燃料還包含氧、水分和污染物。煙道氣是燃料燃燒的副產(chǎn)物，并且可包含灰、硫(常常呈硫氧化物的形式，其被稱為“SOx”)、氮化合物(常常呈氮氧化物的形式，其被稱為“NOx”)、氯、汞和其它微量元素。人們意識到在燃燒期間釋放的污染物有損害作用，這觸發(fā)對功率裝置、精煉廠和其它工業(yè)工藝的排放實施越來越嚴格的限制。這樣的裝置的運營商在實現(xiàn)污染物近零排放方面受到增大的壓力。響應(yīng)于對實現(xiàn)污染物近零排放的期望，已經(jīng)開發(fā)出許多工藝和系統(tǒng)。系統(tǒng)和工藝包括(但不限于)選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)(其被稱為濕法煙道氣脫硫“WFGD”和干法煙道氣脫硫“DFGD”)、顆粒過濾器(其包括例如，袋室、顆粒收集器等)，以及使用一種或多種吸收來自煙道氣的污染物的吸收劑。在商業(yè)性SCR系統(tǒng)的固體催化劑表面上的化學(xué)反應(yīng)將NOx轉(zhuǎn)化成N2。典型地，固體催化劑設(shè)置在形成于柵格中的襯底上，柵格構(gòu)造成允許煙道氣流過柵格，以及與催化劑反應(yīng)。關(guān)于SCR系統(tǒng)的一個問題在于，催化劑的活性取決于溫度和煙道氣組分，并且會隨時間的推移而退化。例如，由于通過柵格的一部分的煙道氣的局部高速而導(dǎo)致的腐蝕的原因，可能需要過早地更換催化劑。但是，控制煙道氣進入柵格的速度可為困難的，因為典型地，煙道氣一般從一側(cè)水平地進入SCR，而且必須在柵格的入口處轉(zhuǎn)向和變成向下的方向。用于改變煙道氣的方向且試圖對進入柵格的煙道氣建立均勻的速度分布的設(shè)備典型地較大，而且使SCR顯著地增高。這樣的設(shè)備非常重，難以安裝，而且增加的SCR高度會產(chǎn)生增加的成本。因此，需要一種較緊湊和有效的流控制柵格，其可改變流體流的方向，以及在其出口處產(chǎn)生基本均勻的速度分布。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
根據(jù)本文示出的方面，提供一種流控制柵格，其包括連接到彼此上的多個通道組件。多個通道組件中的各個限定流矯直區(qū)段和流轉(zhuǎn)向區(qū)段。流轉(zhuǎn)向區(qū)段具有弓形節(jié)段和第一基本平坦節(jié)段。第一基本平坦節(jié)段定位在流矯直區(qū)段中。弓形節(jié)段從流矯直區(qū)段向外延伸。根據(jù)本文公開的其它方面，提供一種用于控制流體速度的管道，其包括與罩區(qū)段處于流體連通的入口導(dǎo)管。管道包括延伸穿過罩區(qū)段的、呈階梯式構(gòu)造的流控制柵格。管道還包括連接到彼此上的多個通道組件。多個通道組件中的各個限定流矯直區(qū)段和流轉(zhuǎn)向區(qū)段。流轉(zhuǎn)向區(qū)段具有弓形節(jié)段和基本平坦節(jié)段。基本平坦節(jié)段定位在流矯直區(qū)段中，而弓形節(jié)段從流矯直區(qū)段向外延伸。附圖和詳細描述舉例說明以上描述和其它特征。附圖說明現(xiàn)在參照附圖，附圖是示例性實施例，以及其中，以相同的方式對相同元件編號：圖1是其中包括選擇性催化還原(SCR)反應(yīng)器的功率裝置系統(tǒng)的示意圖；圖2是其中安裝有流控制柵格的SCR的側(cè)視平面圖；圖3是在圖2的橫截面3-3上得到的圖2的流控制柵格的一部分的俯視圖；圖4是圖3的流控制柵格的一部分的放大圖；圖5是離開流控制柵格的流體流的隨入口到柵格的距離而改變的歸一化速度的速度分布圖；圖6是離開流控制柵格的流體的隨入口到柵格的距離而改變的進入角的圖表。具體實施方式現(xiàn)在參照圖1，諸如燃煤式功率裝置的功率裝置大體由標號10標示。功率裝置10包括爐12，爐12限定燃燒室14和定位在燃燒室下游的煙道氣出口區(qū)段16。煙道氣出口區(qū)段16通過管道20而與選擇性催化還原(SCR)反應(yīng)器18處于流體連通，并且聯(lián)接到SCR反應(yīng)器18上。管道20連接在出口區(qū)段16的出口22和SCR反應(yīng)器18的入口24之間。SCR反應(yīng)器18限定出口26，出口26與空氣預(yù)熱器28處于流體連通。靜電除塵器30與空氣預(yù)熱器28處于流體連通，并且定位在空氣預(yù)熱器28下游。煙道氣脫硫系統(tǒng)(FGDS)32與靜電除塵器30處于流體連通，并且定位在靜電除塵器30下游。煙囪34與FGDS32和抽風(fēng)機33處于流體連通，并且定位在FGDS32和抽風(fēng)機33下游。SCR反應(yīng)器18限定主體區(qū)段18A，主體區(qū)段18A具有下部下游端，下部下游端定位在出口26附近，并且與出口26處于流體連通。反應(yīng)器18還限定罩區(qū)段18B，罩區(qū)段18B定位在入口24附近，并且與入口24處于流體連通。兩個催化劑柵格36定位在由SCR反應(yīng)器18限定的內(nèi)部區(qū)域18C中。催化劑柵格36具有延伸通過其中的多個流徑36A。催化材料36B設(shè)置在催化劑柵格36的表面上，使得與從另一個柵格46中噴射出的氨一起流過催化劑柵格36的煙道氣暴露于催化材料，并且與催化材料反應(yīng)，以從煙道氣中移除諸如NOx的污染物。SCR反應(yīng)器18還包括流控制柵格40，流控制柵格40在罩區(qū)段18B中定位在入口24的下游，以及在催化劑柵格36的上游且在其上方。流控制柵格40限定定位在流控制柵格40的下部節(jié)段(例如下游)中的流矯直區(qū)段42。流控制柵格40還包括流轉(zhuǎn)向區(qū)段44。流轉(zhuǎn)向區(qū)段44包括第一節(jié)段44A和第二節(jié)段44B，第一節(jié)段44A從流矯直區(qū)段42向外延伸，并且定位在流矯直區(qū)段42的上方(例如，上游)，而第二節(jié)段44B定位在矯直區(qū)段42中，并且構(gòu)成矯直區(qū)段42的一部分。流控制柵格40構(gòu)造成使流體流有九十度的方向變化，以及在流控制柵格的出口40B上形成均勻流速分布。例如，參照圖2，流體流的方向從大體平行于管道20中的被標示為X軸的軸的第一方向F1變成流控制柵格40下面的第二方向F2。流體在管道20和出口40B之間沿箭頭F3的大體方向流動。第一方向F1定向成與第二方向成九十度，并且大體平行于被標示為Z軸的軸。雖然顯示和描述了流控制柵格40會實現(xiàn)九十度的流向變化，但本公開在此方面不受限制，因為流控制柵格可構(gòu)造成有其它大小的流向變化，包括(但不限于)具有大于或小于九十度的大小的那些。參照圖2，顯示了控制柵格40具有十六個通道組件51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65和66，它們定位在罩區(qū)段18B中呈階梯式構(gòu)造，階梯式構(gòu)造具有由第一基準線R1和第二基準線R2之間的角度S限定的坡度。在一個實施例中，角度S為大約8度至大約12度。通道組件52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65和66中的各個沿箭頭T的方向(例如，向上)與通道組件51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64和65中的相鄰的且在入口24側(cè)的相應(yīng)的一個偏開。例如，通道組件52沿箭頭T指示的方向與通道組件51偏開距離G。雖然顯示和描述了控制柵格40具有十六個定位在罩區(qū)段18B中的通道組件51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64，65和66，但本公開在此方面不受限制，可采用任何數(shù)量的通道組件。角度S可取決于實際的管道尺寸而改變。如圖3中顯示的那樣，流通道51、52、53和54從SCR反應(yīng)器18的第一側(cè)18F延伸，并且固定到第一側(cè)18F上，而且在SCR反應(yīng)器18的第二側(cè)18R處終止，并且固定到第二側(cè)18R上。類似于圖3中針對流通道51、52、53和54所顯示的那樣，流通道55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65和66也從SCR反應(yīng)器18的第一側(cè)18F延伸，并且固定到第一側(cè)18F上，而且在SCR反應(yīng)器18的第二側(cè)18R處終止，并且固定到第二側(cè)18R上，這類似于針對流通道組件51、52、53和54所描述和顯示的。如圖2中顯示的那樣，通道組件51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64，65和66布置成從入口24附近的區(qū)域40S開始的階梯式構(gòu)造40。通道組件51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64，65和66的端面68定位成沿箭頭U的大體方向，沿對角線跨過罩區(qū)段18B的第一側(cè)18F和第二側(cè)18R，以及在罩區(qū)段18B的角部40T附近終止。如圖2和3中示出的那樣，兩個板72沿橫向延伸跨過通道組件51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65和66，并且支承通道組件。各個板72的一個邊緣72E固定到由罩區(qū)段18B限定的內(nèi)表面18T上。參照圖2-4，在入口24附近的流通道組件51包括轉(zhuǎn)向?qū)~51A和五個流板51B、51C、51D、51E和51F，流板定位成基本平行于彼此，并且彼此間隔開距離W1。流板51B、51C、51D、51E和51F中的各個基本是平坦的，并且具有高度H和厚度W3。轉(zhuǎn)向?qū)~51A由下者限定：1)在第一點77和第二點75之間延伸的第一基本筆直區(qū)段51J；2)弓形節(jié)段51K，其在第二點75和第三點74之間延伸，并且具有曲率半徑R5；以及3)第二基本平坦區(qū)段51L，其從第三點74延伸，并且在第四點76(即，平坦區(qū)段51L的遠端)處終止。第二基本平坦區(qū)段51L相對于基準線R3以角度A2偏離流板51B、51C、51D、51E和51F。第二基本平坦區(qū)段51L和弓形節(jié)段51K在流板51B、51C、51D、51E和51F上面，沿箭頭T2指示的方向，朝入口24延伸距離W2。在一個實施例中，距離G為高度H的大約三分之一。在一個實施例中，距離W2大約等于距離W1的五倍加上厚度W3的大約五倍。在一個實施例中，角度A2為大約十度。在一個實施例中，距離W1為大約四英寸。雖然描述了角度A2為大約十度，但本發(fā)明在這方面不受限制，因為角度A2可為其它大小，包括大于或小于十度的那些。雖然描述了距離W1為大約四英寸，但距離W1可為大于或小于四英寸的其它大小。流板51B、51C、51D、51E和51F的相鄰的一對在它們之間限定流徑70(例如，具有長方形橫截面的流徑)。第一基本筆直區(qū)段51J和流板51B在它們之間限定另一個流徑70。各個流徑70在入口平面79和出口平面80它們之間延伸。轉(zhuǎn)向區(qū)域78限定在第二基本平坦區(qū)段51L和弓形節(jié)段51K和入口平面79之間。在轉(zhuǎn)向區(qū)域78中，沿方向F1流動的流體轉(zhuǎn)向九十度到達方向F2，如箭頭F3顯示的那樣。第四點76沿箭頭T指示的方向，與入口平面79間隔開距離H2，沿著垂直于入口平面的線測量距離H2。流通道組件51具有總高度H3，總高度H3等于距離H2和流板51B、51C、51D、51E和51F的高度H的總和。參照圖2-4，定位在流通道組件51和53之間的流通道組件52包括轉(zhuǎn)向?qū)~52A和八個流板52B、52C、52D、52E、52F、52G、52H和52I，流板定位成基本平行于彼此，并且彼此間隔開距離W1。流板52B、52C、52D、52E、52F、52G、52H和52I中的各個基本是平坦的，并且具有高度H。轉(zhuǎn)向?qū)~52A由下者限定：1)在第一點77和第二點75之間延伸的第一基本筆直區(qū)段52J；2)弓形節(jié)段52K，其在第二點75和第三點74之間延伸，并且具有曲率半徑R5；以及3)第二基本平坦區(qū)段52L，其從第三點74延伸，并且在第四點76處終止。第二基本平坦區(qū)段52L相對于基準線R3，以角度A2偏離流板52B、52C、52D、52E和52F。第二基本平坦區(qū)段52L和弓形節(jié)段52K在流板52B、52C、52D、52E和52F上面朝入口24延伸距離W2。流板52B、52C、52D、52E、52F、52G、52H和52I的相鄰的一對在它們之間限定流徑70。第一基本筆直區(qū)段52J和流板52B在它們之間限定另一個流徑70；而第一基本筆直區(qū)段51J和流板52I在它們之間限定另一個流徑70。各個流徑70在入口平面79和出口平面80之間延伸。轉(zhuǎn)向區(qū)域78限定在第二基本平坦區(qū)段52L和弓形節(jié)段52K和入口平面79之間。在轉(zhuǎn)向區(qū)域78中，沿方向F1流動的流體轉(zhuǎn)向九十度到達方向F2。第四點76沿箭頭T指示的方向，與入口平面79間隔開距離H2，沿著垂直于入口平面的線測量距離H2。流通道組件52具有總高度H3，總高度H3等于距離H2和流板52B、52C、52D、52E、52F、52G、52H和52I的高度H的總和。流通道組件53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64和65中的各個構(gòu)造成類似于流通道組件52。流通道組件66構(gòu)造成類似于流通道組件51。因此，對相同元件分配相同元件標號和字母。例如，流通道組件53包括轉(zhuǎn)向?qū)~53A和八個流板53B、53C、53D、53E、53F、53G、53H和53I，流板定位成基本平行于彼此，并且彼此間隔開距離W1。流板53B、53C、53D、53E、53F、53G、53H和53I中的各個基本是平坦的，并且具有高度H。轉(zhuǎn)向?qū)~53A由下者限定：1)在第一點77和第二點75之間延伸的第一基本筆直區(qū)段53J；2)弓形節(jié)段53K，其在第二點75和第三點74之間延伸，并且具有曲率半徑R5；以及3)第二基本平坦區(qū)段53L，其從第三點74延伸，并且在第四點76處終止。第二基本平坦區(qū)段53L相對于基準線R3，以角度A2偏離流板53B、53C、53D、53E和53F。第二基本平坦區(qū)段53L和弓形節(jié)段53K在流板53B、53C、53D、53E和53F上面，朝入口24延伸距離W2。流通道組件51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64，65和66各自具有總高度H3，總高度H3等于距離H2和高度H的總和。參照圖2和4，流通道組件51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64，65和66各自限定第一縱橫比A1，第一縱橫比A1等于高度H除以距離W1。在一個實施例中，第一縱橫比A1等于大約3至大約4.5。雖然描述了第一縱橫比A1等于大約3至大約4.5，但本公開在此方面不受限制，因為第一縱橫比A1可為其它大小，包括(但不限于)以下范圍：2至9。發(fā)明人進行了大量的計算流體動態(tài)分析，與傳統(tǒng)邏輯相反，該分析表明，與具有較高縱橫比的柵格相比，具有等于大約3至大約4.5的第一縱橫比A1的通道組件51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64，65和66會產(chǎn)生更均勻的流速分布和流角度。參照圖2和3，第一流分配陣列82定位在管道20和罩區(qū)段18B中；而第二流分配陣列84在管道20中定位在入口24上游。第一流分配陣列82由成第一排82A的十二個基本圓柱形部件(諸如(但不限于)各自具有直徑D9的管86)和成第二排82B的十三個基本圓柱形部件(諸如(但不限于)各自具有直徑D10的管86)限定。管86中的一個定位在罩區(qū)段18B中。排82A和82B彼此間隔開距離W5，并且相對于基準線R9傾斜角度S9。在一個實施例中，直徑D9為大約2英寸，間隔W5為大約六英寸，而角度S9為大約四十五度。第二流分配陣列84由四個基本圓柱形部件限定，諸如(不限于)具有直徑D10的管85。管85布置成兩個排84A和84B，排84A中的管85中的兩個定位在排84B中的管85上方。管86和85在管道20的第一側(cè)20F和第二側(cè)20R之間延伸，并且固定到第一側(cè)20F和第二側(cè)20R上。管86中的一個定位在罩區(qū)段18B的第一側(cè)18F和第二側(cè)18R之間，并且固定到第一側(cè)18F和第二側(cè)18R上。第一流分配陣列82和第二流分配陣列84可用于降低進入入口24附近的流通道組件51的速度。雖然描述和顯示了管86中的一個定位在罩區(qū)段18B中，但本公開在此方面不受限制，因為任何數(shù)量的管可定位在罩區(qū)段和/或管道20中。在SCR反應(yīng)器18的運行期間，煙道氣沿箭頭F1的大體方向，從出口區(qū)段16中流出，并且進入到管道20中。煙道氣沿箭頭F3的大體方向行進通過罩區(qū)段18B，并且進入到流控制柵格中。流分配陣列82和84將流基本均勻地分配到流通道組件51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65和66中的各個中。煙道氣的流向在轉(zhuǎn)向區(qū)域78中有九十度的變化，以及然后流過流徑70。煙道氣沿箭頭F2的大體方向離開流徑70。流通道組件51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65和66和/或流分配陣列82和84協(xié)作，以在流通道組件的下游，從用于允許進入催化劑柵格36的點40V至另一個點40W，產(chǎn)生基本均勻的流速分布。在本文中根據(jù)煙道氣離開各個流徑70的歸一化速度來描述均勻的流速分布。歸一化速度在本文中被定義為在點40V和點40W之間的某一點處的流體流的速度除以在點40V和點40W之間的多個點處的流體流的平均速度。例如，如圖5中顯示的那樣，在V軸上顯示在出口平面80附近離開流徑70的煙道氣的歸一化速度，以及在X軸上顯示從點40V點到40W的距離的百分比。在一個實施例中，在出口平面80附近離開流徑70的煙道氣的歸一化速度介于大約0.85和1.35之間。特別地，從點40V到點40X定位有從點40V到點40W的距離X1的大約17%的距離，在出口平面80附近離開流徑70的煙道氣的歸一化速度介于大約0.85和1.35之間；而從點40X到點40W，在出口平面80附近離開流徑70的煙道氣的歸一化速度介于大約0.85和大約1.1之間，或者介于大約0.09和大約1.1之間。參照圖2，4和6，在一個實施例中，煙道氣在出口平面80附近離開流徑70的速度相對于Z軸處于角度θ。對于具有負的X分量Vx(--)和Vz分量的流體向量，角度θ為負。對于具有正的X分量(+)和Vz分量的流體向量，角度θ為正。圖6是在θ軸上顯示的角度θ的曲線圖，并且在X軸上顯示從點40V到點40W的距離的百分比。在一個實施例中，煙道氣在出口平面80附近離開流徑70的角度θ的大部分點在基準線(Vz)Z軸(例如豎軸)的+/-(正或負)15度內(nèi)。流控制柵格可操作來在其出口處實現(xiàn)基本均勻的速度分布。在一個實施例中，基本均勻的速度分布由大多數(shù)值在大約0.85和1.1之間的歸一化速度的最大偏差限定。在一個實施例中，在出口42處的均勻的速度分布由相對于基準線Vz具有在大約+/-15度的范圍內(nèi)的方向的角速度向量限定。流控制柵格可用于在排出包含灰(諸如煤)的煙道氣的爐(在較小程度上，燃油爐)中使用的選擇性催化還原(SCR)反應(yīng)器中。在這樣的SCR中，由流控制柵格產(chǎn)生的均勻的角速度分布會改進SCR的效率，以及減少高的局部流速引起的腐蝕。本發(fā)明的優(yōu)點在于，降低SCR反應(yīng)器高度，從而減少建造材料和支承鋼材，顯著節(jié)約材料和勞動力成本。用語“第一”、“第二”等在本文不表示任何順序、數(shù)量或重要性，相反，它們用來區(qū)分一個元件與另一個元件。用語“一個”和“一種”在本文中不表示對數(shù)量的限制，而是表示存在至少一個所指項目。雖然參照多個示例性實施例對本發(fā)明進行了描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下做出各種改變，而且等效物可代替本發(fā)明的元件。另外，可在不偏離本發(fā)明的實質(zhì)范圍的情況下作出許多改良，以使具體情況或內(nèi)容適于本公開的教導(dǎo)。因此，意圖的是本發(fā)明不限于被公開為為了執(zhí)行本發(fā)明而構(gòu)想的最佳模式的特定實施例，相反，本發(fā)明將包括落在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有實施例。