CN102166472A - 用于scr脱硝***的旋流式喷氨装置 - Google Patents

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缪明烽
徐晓亮
李娜
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Abstract

本发明公开了一种用于SCR脱硝***的旋流式喷氨装置，包含若干根布置在烟道中的氨喷射管，所述的氨喷射管的上端与氨、空气混合气体供应总管连接，下端则封闭，在氨喷射管上设置有喷射孔，其特征在于；在每根氨喷射管或若干根氨喷射管配有一个流量可单独调节的阀门，在所述的喷射孔上安装有旋流式喷嘴。采用上述喷氨装置的SCR烟气脱硝装置。氨气由旋流式喷嘴喷出，在喷氨装置的下游形成大量漩涡，氨气将烟气螺旋式包裹，从而加强扰动强度，使得喷入的氨气与烟气充分混合均匀，大大缩短了氨气和烟气混合所需要的距离，提高脱硝效率。同时，由于氨喷嘴孔径大，喷嘴的数量减少，保证在机组低负荷运行时仍做到无堵塞运行，降低了喷氨调节难度和维护费用。

Description

用于SCR脱硝***的旋流式喷氨装置
技术领域
本发明涉及一种用于电厂烟气脱硝或类似领域中向烟气中喷射氨气的装置，属于环保设备的技术领域。
背景技术
燃煤锅炉及类似装置排放尾气中氮氧化物是大气主要污染物之一，目前选择性催化还原（SCR）烟气脱硝技术，由于其效率高、性能稳定，广泛应用在国内外的工程中，成为电站烟气脱除氮氧化物的主流技术。SCR主要原理是采用液氨或氨水作为还原剂，将其与空气混合后喷入SCR反应器的上游烟道中，在催化剂的作用下与烟气中的氮氧化物进行反应生成无毒、无污染的氮气和水。
在SCR脱硝技术各工艺环节中，稀释的氨气与烟气的均匀扩散混合是保证反应完全，提高脱硝效率和氨利用率，以及控制较低氨逃逸率的关键因素。氨在某些区域过量，会导致过剩的氨逃逸出反应器，造成环境的二次污染，还易引起副反应的发生，导致脱硝效果变差；某些区域的氨量不足，则导致NOx并未被还原的结果。因此，这一“混合环节”效果的好坏直接关系到整套脱硝装置的成败。
目前工程上喷氨装置普遍采用喷氨格栅（AIG），它是由排列在一起的管道以及其上的小孔组成，喷氨格栅采用多点喷射分区调节，以适应烟气中NOx浓度分布。喷氨格栅喷出的氨气与烟气扰动过弱，混合效果较差，这样导致混合距离过长，尤其是当烟道长度不够时将不能够保证氨与烟气混合均匀，从而影响脱硝效率。同时，由于喷氨格栅的喷孔数量多（常达数百个），在喷孔通畅的情况下喷氨的均匀性还可以得到保证，但由于喷孔直径小，流经此处的烟气流速通常较低，尤其在机组低负荷运行时烟气量减少，烟气流速更低，因此运行中喷孔时常发生积灰堵塞现象，造成氨喷射不均匀，直接影响脱硝反应器内的脱硝效率，而且该***调节非常复杂，经常发生故障。
发明内容
技术问题：为了克服传统SCR脱硝***喷氨格栅的缺陷，本发明提供了一种旋流式喷氨装置，该装置能较好地解决上述问题，增强氨气与烟气的混合效果，以提高脱硝效率和氨气利用率，降低***阻力，减少氨逃逸。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于SCR脱硝***的旋流式喷氨装置，包含若干根布置在烟道中的氨喷射管，所述的氨喷射管的上端与氨、空气混合气体供应总管连接，下端则封闭，在氨喷射管上设置有喷射孔，其特征在于；在每根氨喷射管或若干根氨喷射管配有一个流量可单独调节的阀门，在所述的喷射孔上安装有旋流式喷嘴。
在同一工况条件下，所述旋流式喷嘴的孔径是氨喷射管内径的2~5倍。
所述的的旋流式喷嘴内部设置有螺旋线。
该装置由若干根氨喷射管布置在烟道中，氨喷射管的上端与氨、空气混合气体供应总管连接，下端则为盲端；每根氨喷射管或若干根氨喷射管均配有一个流量可单独调节的阀门。氨喷射管以金属管道为主体，每根氨喷射管的径向上设有若干个大孔径旋流式喷嘴，该喷嘴孔径是传统SCR脱硝***喷氨格栅喷嘴孔径的2~5倍，并沿氨喷射管的轴向上等间距地布置，且喷嘴与氨喷射管连通。该喷嘴采用螺旋线切割的结构方式，氨气由切线方向进入，经螺旋后从喷嘴以旋流式喷出。在上述旋流式喷氨强混装置的基础上，还提供一种使用该装置的SCR法烟气脱硝工艺，对通过该装置的烟气速度限定为15m/s~25m/s；相应的，所述喷嘴喷氨的流速为40m/s~70m/s。氨经喷嘴以旋流式喷出，这样改进的喷氨装置可以使喷出的氨气在其下游生成大量漩涡，产生剧烈的扰动，加快氨气在烟气中的混合扩散，减小混合距离，提高脱硝效率。同时，由于氨喷嘴孔径大，喷嘴的数量减少，保证在机组低负荷运行时仍做到无堵塞运行，降低了喷氨调节难度和维护费用。
有益效果：与现有的技术相比，本发明的特点有：
（1）采用旋流式喷氨装置能在其下游形成稳定的漩涡，从而加强扰动，增强氨与烟气的混合，提高脱硝效率。与此同时，由于缩短了混合的长度，从而可以减小进入SCR装置的烟道段的长度和体积，进一步减小整个SCR装置的体积，降低脱硝***阻力，减小氨的逃逸和空气的漏入。
（2）该装置结构合理，有效减少了氨喷射管和喷孔的数量，减小了设备制造成本，并且由于喷嘴孔径大，有效解决小孔喷氨刚度不够，可以保证在机组低负荷运行时仍做到无堵塞运行，降低了喷氨调节难度和维护费用。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明：
图1是采用旋流式喷氨装置的SCR脱硝工艺示意图。
图2是旋流式喷氨装置整体示意图；
图3是旋流式喷嘴的结构示意图（左）及左视图（右）。
图4是旋流式喷氨强混装置喷射的氨气与烟气混合时的示意图。
图中有：1. 锅炉，2. 省煤器，3. 旋流式喷氨装置，4. SCR反应器，5. 空预器，6. 氨入口，7. 氨和空气混合器，8. 加热器，9. 稀释风机；10. 烟道，11. 氨喷射管； 12. 旋流式喷嘴，13、氨气；14、烟气。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。本实施例以燃煤电厂锅炉为例进行说明，但不限于应用于其他燃烧设备中。
如图1所示的SCR脱硝工艺示意图，锅炉1燃烧后产生的烟气通过省煤器2换热，氨气与来自稀释风机9的热空气混合成氨气体积含量为5%的混合气体，通过喷氨装置3的旋流式喷嘴喷12入烟气中，并在SCR反应器4连接烟道中与烟气进行充分混合，经整流后进入SCR反应器4，在SCR反应器4内烟气中的氮氧化物在催化剂的作用下与氨气反应除掉部分氮氧化物，净化后的烟气进入空气预热器进行热交换，烟气温度降为150℃左右，然后进入下一步烟气处理设施如电除尘器、烟气脱硫装置后通过烟囱排入大气。
图2示出了旋流式喷氨装置整体示意图，在烟道10的截面上布置有若干根氨喷射管11，氨喷射管11的一端与氨空气混合气体供应总管连接，另一端则封闭。每根氨喷射管或若干根氨喷射管配有阀门，其流量可单独调节，在氨喷射管上等距布置若干个旋流式喷嘴。同一工况条件下，该喷嘴孔径是传统SCR脱硝***喷氨格栅喷嘴孔径的3倍。
图3示出了旋流式喷嘴的结构示意图。该喷嘴采用螺旋线切割的结构方式，氨气13由切线方向进入，经螺旋后从喷嘴以旋流式喷出。
图4是喷氨装置喷射的氨气与烟气混合时的示意图。烟气14通过该装置的流速限定为15m/s~25m/s，喷嘴喷氨的流速为40m/s~70m/s，当氨气从上述喷嘴以旋流式喷出时，在喷氨装置的下游形成大量漩涡，由于氨混合气的速度快，而周围的烟气的流速相对较低，喷出的氨气会将烟气螺旋式包裹，从而加强扰动，可在最大程度上增强氨气和烟气的混合，实现混合长度的最小化，提高脱硝效率。同时，由于氨喷嘴孔径大，喷嘴的数量减少，保证在机组低负荷运行时仍做到无堵塞运行，降低了喷氨调节难度和维护费用。

Claims (2)

1.一种用于SCR脱硝***的旋流式喷氨装置，包含若干根布置在烟道中的氨喷射管，所述的氨喷射管的上端与氨、空气混合气体供应总管连接，下端则封闭，在氨喷射管上设置有喷射孔，其特征在于；在每根氨喷射管或若干根氨喷射管配有一个流量可单独调节的阀门，在所述的喷射孔上安装有旋流式喷嘴。
2.根据权利要求1所述的旋流式喷氨装置，其特征在于：所述的的旋流式喷嘴内部设置有螺旋线。
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