CN107398163B - 一种可伸缩和摆动式的sncr还原剂喷射装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可伸缩和摆动式的SNCR还原剂喷射装置，包括由内至外依次套设的喷管、冷却套管和摆动套筒；所述摆动套筒包括垂直设置的筒体和转动手柄，在炉墙内设置有与筒体外壁形状匹配的密封结构，在炉墙外侧设置有与转动手柄可旋转连接的固定座，在喷管的前后两端分别设置有雾化喷嘴和热空气入口且在二者间还设置有还原剂入口，所述冷却套管的尾端与喷管管身间采用密封式可活动连接，且在冷却套管上还设置有冷却空气入口，所述冷却套管的前端开口以便于排出冷空气并实现喷管的轴向自由伸缩。该装置能根据烟气工况的变化对还原剂的喷射角度和喷射范围进行有效调整，使还原剂与烟气充分混合，进而提高脱硝效率和效果、降低锅炉运行成本。
Description
技术领域
本发明涉及SNCR烟气脱硝技术领域，具体地，涉及一种可伸缩和摆动式的SNCR还原剂喷射装置。
背景技术
近年来，我国NOx排放量的快速增长已经对环境和生态造成了严重影响，但是现行政策和脱硝技术无法满足实际排放控制需求。我国从2012年开始实施《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)，要求新建燃煤锅炉排放的NOx质量浓度不超过100mg/m3，从2014年7月1日起，重点地区投运火电机组NOx排放量不超过100mg/m3，非重点地区2003年以前投产的机组不超过200mg/m3；因此，作为NOx排放大头的工业锅炉设备面临着迫切的烟气脱硝任务。
烟气脱硝的主要原理是通过向锅炉烟道内喷入氨还原剂，并使其与尾部烟气内的氮氧化物反应从降低氮氧化物的排放量，根据外界反应条件的不同，主要包括SCR与SNCR两种脱硝方法。其中，SCR法因其催化剂要求高、安装与改造困难、投资成本昂贵等问题，大大制约了其在工业锅炉上的应用和发展；而SNCR(Selective Non-Catalytic Reductio，选择性非催化还原)法，是一种不使用催化剂、在850～1100℃温度范围内、将含氨基的还原剂(如氨水，尿素溶液等)喷入炉内，将烟气中的NOx还原脱除并生成N2和H2O的清洁脱硝技术，由于SNCR技术是利用炉内适宜的高温区域进行NOx还原反应，无需投入昂贵的催化剂，设备改造简单，初期投资低，运行成本不高，因而适用于当前环境下对工业锅炉的烟气脱硝处理。
由于SNCR脱硝法属于快反应，对温度非常敏感，如果反应环境温度过高，还原剂反而会被氧化成NOx，起到反作用；如果反应环境温度过低，则会导致烟气中NOx还原不充分，影响脱硝效率和脱硝效果，因此，应尽可量地使反应温度处于800-1000℃之间。考虑到炉膛内的温度各处不同且即使是同一区域的温度也是随着锅炉负荷的变化而变化，若在喷射还原剂时可根据炉膛内的温度分布情况将其喷射在处于最佳温度范围的合适区域内，则不仅能提高烟气的脱硝效率和脱硝效果，还能极大地避免还原剂的无效损耗，从而减少还原剂的使用量，有效降低工业锅炉的运行成本，这对火力发电厂锅炉的节能减排具有重要意义。
现有的还原剂喷射装置存在如下缺点：1、装置安装好后的喷孔位置固定，不能根据烟气工况的波动情况对喷孔位置进行及时调整，喷射出的还原剂无法落入合适温度的区域内，达不到理想的脱硝效率；2、喷孔喷射的面积固定，无法使喷入的还原剂与烟气充分混合，进而导致还原剂的浪费，设置造成对环境的二次污染；3喷管靠近喷孔位置的管身部分长期处于高温、高粉尘的工作环境中，隔热效果不好，使用寿命较短，需经常更换，增加了运行费用和劳动强度。
中国专利CN201610739696公开了一种用于脱硝的自动调节型还原剂喷射装置，包括由第一电机、第一异形齿轮、第二异形齿轮、齿条、第一连接杆、第一L形连杆、滑轨、滑块、第二电机、螺杆等，安装架内右壁上部设置有导杆的第二电机，导杆上套有导套，导套与导杆配合。所述喷射装置设置有巨大的安装架并通过齿轮齿条啮合带动喷枪上下摆动，结构复杂、占用空间大，且没有对喷枪摆动时炉墙的密封性问题作出处理，考虑到这一点，该发明的实用性存在不足，同时该发明也没有涉及到对喷枪进行冷却保护的相关内容。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、操作方便灵活、可调节喷孔位置及喷射角度的还原剂喷射装置，以解决背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种可伸缩和摆动式的SNCR还原剂喷射装置，包括前端均***锅炉内部且由内至外依次套设的喷管、冷却套管、以及摆动套筒的筒体；所述摆动套筒还包括垂直固连在所述筒体外壁上的转动手柄，在锅炉的炉墙内设置有与所述筒体外壁形状匹配的密封结构，在炉墙外侧设置有固定座且所述转动手柄通过轴承与所述固定座间实现可旋转连接，在所述喷管的前后两端分别设置有雾化喷嘴和热空气入口且在二者间还设置有还原剂入口，所述还原剂入口位于炉墙外侧，通过热空气流动实现对还原剂的运输和雾化，所述冷却套管的尾端与所述喷管的管身间采用密封式可活动连接，使得所述喷管能相对于冷却套管进行轴向移动，且在所述冷却套管上还设置有冷却空气入口，所述冷却套管的前端开口以便于排出冷空气并实现所述喷管的轴向自由伸缩；通过对转动手柄和喷管管身施加外力实现对整个喷射装置的摆动和伸缩操作。
优选地，所述密封结构包括分别设置于所述筒体上下两侧的两个伸缩门，且每个伸缩门均包括沿所述筒体长度方向分布的至少两组活塞式密封件、以及与所述活塞式密封件联动设置的密封片，所述活塞式密封件包括中空且朝筒体方向开口的活动室、设置于所述活动室开口位置处的活动柱、以及设置于所述活动室内的弹簧，所述弹簧的两端分别与活动室的底面以及活动柱位于活动室内的一端固连，所述活动柱的另一端和与其同侧设置的密封片固连，所述密封片为弧面结构且在所述活动柱的带动下始终与所述筒体的外壁保持紧贴。
优选地，所述活动柱位于活动室内的一端为T字型结构，且在所述活动室的出口处环设有台阶，通过该台阶与活动柱T字型结构间的卡接可实现对所述活动柱的位置固定。
优选地，在所述密封结构靠锅炉内部的一侧设置隔热层以减小高温对密封结构产生的损伤并延长其使用寿命。
优选地，所述喷射装置还包括用于控制所述转动手柄旋转方向和角度的第一驱动装置、以及用于控制所述喷管伸缩方向和距离的第二驱动装置。
优选地，所述喷射装置还包括用于放置所述第一驱动装置和/或第二驱动装置的底板，所述底板通过法兰与所述摆动套筒的筒体固连且在所述底板的底面设置有可伸缩杆，所述可伸缩杆的两端分别与所述底板和炉墙外壁铰接。
本发明提供的技术方案至少具有如下有益效果：
1、所述喷射装置结构简单且使用灵活方便，能根据烟气工况的变化情况对还原剂的喷射位置和喷射角度进行有效调整，使得还原剂被喷洒至反应温度合适的区域内且与烟气充分混合，进而提高了烟气的脱硝效率和脱硝效果，减少了还原剂的用量，降低了锅炉的运行成本；
2、所述喷射装置在炉墙内设置有匹配的密封结构，其利用弹簧的回复性使密封片始终紧贴在摆动套筒的外壁上，既确保了锅炉的密封性，减少安全隐患，又不会妨碍到装置的自由摆动，具有实用性和推广价值；
3、所述喷射装置的驱动装置整体悬空设置且通过可伸缩杆与炉墙外壁固连，既不需要增设额外的支撑架且受力结构简单、占用空间小，又不影响喷射装置的伸缩和摆动操作；
4、所述喷射装置在摆动套筒和喷管间设置一层冷却套管，通过将冷空气输送至喷孔附近实现对喷管前端部分的冷却降温，在延长装置使用寿命的同时还避免了最外侧的摆动套筒因温度过高而存在烫伤等安全隐患。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是本发明所述喷射装置的结构示意图；
图2是图1所示喷射装置的固定座的结构示意图；
图3是图1所示喷射装置的摆动套筒的A-A向剖视图；
图4是图1所示喷射装置的密封结构的结构示意图；
图中：01炉墙，02水冷壁管，1喷管，2冷却套管，3摆动套筒，4密封结构，5固定座，6第一驱动装置，7第二驱动装置，8底板，9可伸缩杆；11雾化喷嘴，12热空气入口，13还原剂入口；21冷却空气入口；31筒体，32转动手柄；41密封片，42活动室，43活动柱，44弹簧，45隔热层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，一种可伸缩和摆动式的SNCR还原剂喷射装置，包括喷管1、冷却套管2、摆动套筒3、密封结构4、固定座5、底板8和可伸缩杆9；所述喷管1、冷却套管2和摆动套筒3由内至外依次套设且三者的前端均穿过炉墙01***锅炉内部，所述密封结构4设置在炉墙01的***位置处，所述固定座5设置于炉墙外侧且用于实现所述摆动套筒3的位置固定和旋转运动，所述底板8通过法兰与所述摆动套筒3固连且用于放置控制喷射装置动作的驱动装置，所述可伸缩杆9的两端通过铰链分别与所述底板8的底面以及炉墙外壁可旋转连接，使得炉墙外壁、底板和可伸缩杆间形成一个三角形的稳定受力结构。
在所述喷管1的前后两端分别设置有雾化喷嘴11和热空气入口12且在二者间还设置有还原剂入口13，可通过热空气流动实现对还原剂的运输和雾化，且热空气还可对还原剂进行预热，所述还原剂入口13位于炉墙外侧。所述冷却套管2的尾端与所述喷管1的管身间采用密封式可活动连接，使得所述喷管1能相对于冷却套管2进行轴向移动，在所述冷却套管2上还设置有冷却空气入口21，冷空气输送至冷却套管2和摆动套筒3的前端位置处并起到冷却保护作用，以避免高温影响装置的使用寿命，所述冷却套管2的前端开口以便于排出冷空气并实现所述喷管1的轴向自由伸缩。
一并参见图2和图3，所述摆动套筒3为十字型结构且包括筒体31和垂直固连于所述筒体31外壁两侧的转动手柄32，所述固定座5为近Ω型结构且其主体沿所述转动手柄32的外周环绕包裹，所述固定座的两个支脚通过螺栓固定连接在炉墙外壁上，所述转动手柄32通过滚动轴承与所述固定座5的主体内壁可旋转连接。
继续参见图4，所述密封结构4包括分别设置于所述筒体31上下两侧的两个伸缩门，且每个伸缩门均包括沿所述筒体31长度方向分布的两组活塞式密封件、以及与所述活塞式密封件联动设置的密封片41，所述活塞式密封件包括中空且朝筒体方向开口的活动室42、设置于所述活动室42开口位置处的活动柱43、以及设置于所述活动室42内的弹簧44，所述弹簧44的两端分别与活动室42的底面以及活动柱43位于活动室内的一端固连，所述活动柱43的另一端和与其同侧设置的密封片41固连，所述密封片41为半圆形的面板结构且其内凹面形状与所述筒体31的外壁形状匹配，使得上下两个密封片41可在活动柱43的带动下始终与所述筒体31的外壁保持紧贴，进而实现对筒体31的360°密封保护。
而为了防止活动柱脱出并使其在运动时位置更加稳固，在所述活动室42的出口处环设有朝内水平延伸的台阶，同时所述活动柱43位于活动室内的一端设计成T字型结构，该T字型结构与所述台阶间配合卡接。
在本实施例中，所述密封结构4还包括设置在靠锅炉内侧方向上的隔热层45，所述隔热层45设置在水冷壁管02和活动室42的外壁之间，可以减小高温对密封结构4产生的损伤并延长其使用寿命。所述水冷壁管02排列设置在炉墙内壁上且绕过喷嘴11所在区域，使得所述喷射装置具有足够的喷射角度和空间。
所述驱动装置包括用于控制所述转动手柄32旋转方向和角度的第一驱动装置6、以及用于控制所述喷管1伸缩方向和距离的第二驱动装置7。其中，所述第一驱动装置6为电机；所述第二驱动装置7包括电机、气缸和连杆，所述电机和气缸分别通过固定臂和固定柱设置在所述底板8上，所述电机通过控制气缸压力的变化来控制活塞的伸缩，而所述气缸的活塞又通过L形的连杆与所述喷管1的管身连接，因此，通过电机带动气缸活塞的伸缩，可实现喷管1在冷却套管2内的自由伸缩，进而实现喷射装置的自动伸缩功能。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，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。在本发明的精神和原则之内，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的任何改进或等同替换，直接或间接运用在其它相关的技术领域，均应包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种可伸缩和摆动式的SNCR还原剂喷射装置，其特征在于，包括前端均***锅炉内部且由内至外依次套设的喷管(1)、冷却套管(2)、以及摆动套筒(3)的筒体(31)；所述摆动套筒(3)还包括垂直固连在所述筒体(31)外壁上的转动手柄(32)，在锅炉的炉墙(01)内设置有与所述筒体(31)外壁形状匹配的密封结构(4)，在炉墙外侧设置有固定座(5)且所述转动手柄(32)通过轴承与所述固定座(5)间实现可旋转连接，在所述喷管(1)的前后两端分别设置有雾化喷嘴(11)和热空气入口(12)且在二者间还设置有还原剂入口(13)，所述还原剂入口(13)位于炉墙外侧，通过热空气流动实现对还原剂的运输和雾化，所述冷却套管(2)的尾端与所述喷管(1)的管身间采用密封式可活动连接，使得所述喷管(1)能相对于冷却套管(2)进行轴向移动，且在所述冷却套管(2)上还设置有冷却空气入口(21)，所述冷却套管(2)的前端开口以便于排出冷空气并实现所述喷管(1)的轴向自由伸缩；通过对转动手柄和喷管管身施加外力实现对整个喷射装置的摆动和伸缩操作；
所述密封结构(4)包括分别设置于所述筒体(31)上下两侧的两个伸缩门，且每个伸缩门均包括沿所述筒体(31)长度方向分布的至少两组活塞式密封件、以及与所述活塞式密封件联动设置的密封片(41)，所述活塞式密封件包括中空且朝筒体方向开口的活动室(42)、设置于所述活动室(42)开口位置处的活动柱(43)、以及设置于所述活动室(42)内的弹簧(44)，所述弹簧(44)的两端分别与活动室(42)的底面以及活动柱(43)位于活动室内的一端固连，所述活动柱(43)的另一端和与其同侧设置的密封片(41)固连，所述密封片(41)为半圆形的面板结构且在所述活动柱(43)的带动下始终与所述筒体(31)的外壁保持紧贴。
2.根据权利要求1所述的喷射装置，其特征在于，所述活动柱(43)位于活动室内的一端为T字型结构，且在所述活动室(42)的出口处环设有台阶，通过该台阶与活动柱T字型结构间的卡接可实现对所述活动柱的位置固定。
3.根据权利要求2所述的喷射装置，其特征在于，在所述密封结构(4)靠锅炉内部的一侧设置隔热层(45)以减小高温对密封结构产生的损伤并延长其使用寿命。
4.根据权利要求1所述的喷射装置，其特征在于，所述喷射装置还包括用于控制所述转动手柄(32)旋转方向和角度的第一驱动装置(6)、以及用于控制所述喷管(1)伸缩方向和距离的第二驱动装置(7)。
5.根据权利要求4所述的喷射装置，其特征在于，所述喷射装置还包括用于放置所述第一驱动装置(6)和/或第二驱动装置(7)的底板(8)，所述底板(8)通过法兰与所述摆动套筒(3)的筒体(31)固连且在所述底板(8)的底面设置有可伸缩杆(9)，所述可伸缩杆(9)的两端分别与所述底板(8)和炉墙外壁铰接。
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