CN114377529A - 一种烟气脱硝***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及大气环保治理技术领域，具体涉及一种烟气脱硝***；烟气脱硝***，包括烟气引流道，所述烟气引流道内插设有氨水喷枪，所述氨水喷枪长度方向与所述烟气引流道引流方向存在一预设的角度，所述氨水喷枪沿所述氨水喷枪长度方向间隔设有多个喷头，所述喷头的喷射方向与所述烟气引流道的引流方向相反或夹角为钝角，可使氨水喷射方向与烟雾流动方向相反或夹角为钝角，进而使得烟雾与氨水水雾激烈的碰撞，确保烟气中的氮氧化物与氨水充分混合，提高氨水与氮氧化物的反应效率，以节约氨水和降低氧气的氮排放。脱硝方法基于前述的脱硝***，可确保烟气中的氮氧化物与氨水充分混合，提高氨水与氮氧化物的反应效率，以节约氨水和降低氧气的氮排放。

Description

一种烟气脱硝***及方法
技术领域
本发明涉及大气环保治理技术领域，具体涉及一种烟气脱硝***及方法。
背景技术
当前，我国有1700余条水泥窑生产线，几乎所有的生产线都增设了SNCR脱硝***。此前国家对水泥窑尾烟囱氮氧化物排放指标要求为400mg/Nm3，重点地区是320mg/Nm3，近年来，我国对水泥行业氮氧化物(NOX)的排放越来越重视，排放标准也日趋严格。部分地方政府也逐渐加强了对大气NOX排放标准的控制，已经开始(或计划)将大气NOX排放标准控制在50mg/Nm3，同时满足氨逃逸浓度小于5mg/Nm3。很多水泥企业只能增加氨水喷入量，而氨水用量增加极易造成氨逃逸超标，且氨水用量增加造成运行成本增加。
经研究，目前SNCR脱硝***效率偏低，可知的是，脱硝效率与反应时间、反应温度、烟气与还原剂混合程度三个因素关系最大。在SNCR脱硝***中适宜反应的温度其实有较长一段，但反应效率较低，通常是由于氨水喷枪雾化效果不好，或是烟气与还原剂混合不佳，导致反应时间较短，进而导致脱硝反应效率较低。
现有的SNCR脱硝***的氨水喷枪通常围绕烟道均匀分布，每支氨水喷枪一个喷头，雾化方式为扇形或锥形。氨水喷枪雾化喷出后覆盖不到烟道的全部截面，导致部分烟气中的NOX无法与NH3接触进行反应；同时布置位置通常选择在分解炉出口、鹅颈管、末级旋风筒锥部、末级旋风筒出口等位置，以一处或多处同时布置。其中，分解炉出口和鹅颈管处氨水喷入后由于在旋风筒前烟道没有任何混合装置，导致没有接触到NH3的烟气内的NOX始终无法与NH3混合，末级旋风筒锥部喷入氨水后虽然有旋风筒强制混合，但混合后适宜的脱硝反应时间的管道变短，导致反应时间短，脱硝效率也降低，同样的末级旋风筒出口的反应时间也短。
发明内容
针对上述现有的SNCR脱销***中，由于没有混合装置导致烟气中的氮氧化物无法与氨水充分接触的技术问题；本发明提供了一种烟气脱硝***及***，氨水喷射方向与烟气流动方向相对，氨水喷出后直接与烟气碰撞，能够确保烟气中的氮氧化物与氨水充分混合，提高氨水与氮氧化物的反应效率，以节约氨水和降低氧气的氮排放。
本发明通过下述技术方案实现：
第一方面，本发明提供了一种烟气脱硝***，包括烟气引流道，所述烟气引流道内插设有氨水喷枪，所述氨水喷枪长度方向与所述烟气引流道引流方向存在一预设的角度，所述氨水喷枪沿所述氨水喷枪长度方向间隔设有多个喷头，所述喷头的喷射方向与所述烟气引流道的引流方向相反或夹角为钝角。
在一可选的实施例中，所述氨水喷枪设有压缩空气接口和氨水接口。
在一可选的实施例中，所述氨水喷枪包括依次相连的连接段和旋转段，所述压缩空气接口和氨水接口均设在所述连接段上，所述旋转段与所述连接段转动连接，且所述旋转段可绕自身长度方向转动，所述喷头设在所述旋转段上。
在一可选的实施例中，还包括旋转驱动组件，所述旋转驱动组件用于驱动所述连接段旋转。
在一可选的实施例中，所述烟气引流道包括有连接弯管，所述连接弯管转弯段内部设有多个导流叶片，所述导流叶片两端分别与所述连接弯管侧壁固定连接，且所述导流叶片向所述连接弯管弯折方向倾斜。
在一可选的实施例中，所述连接弯管内还设有强筋梁，所述加强筋梁长度方向与所述导流叶片长度方向的存在夹角。
在一可选的实施例中，所述加强筋梁与所述导流叶片焊接固定。
在一可选的实施例中，所述导流叶片和所述均流片内部均设有冷却液流道。
在一可选的实施例中，所述连接弯管进气端连接有连接直管，所述连接直管内设有均流片，所述均流片宽度方向与所述连接直管长度方向平行，且所述均流片横纵交错呈网格装设置。
第二方面，本发明还通过一种烟气脱销方法，其特征在于，基于权利要求1～9中任意一项所述的烟气脱硝***，包括以下步骤：
将炉内烟气引入烟气引流道；
通过氨水喷枪的喷头向烟气引流道内喷入氨水，使所述氨水的喷射方向与烟气流动方向相反或夹角为钝角，并按照设定的第一时间间隔旋转氨水喷枪的旋转段，在第二时间间隔后复位所述旋转段。
本发明的有益效果：
1、本发明提供的烟气脱硝***，烟气引流道内插设的氨水喷枪长度方向与烟气引流道引流方向存在一预设的角度，且氨水喷枪沿上间隔设置的多个喷头，喷射方向与烟气引流道的引流方向相反或夹角为钝角，可使氨水喷射方向与烟雾流动方向相反或夹角为钝角，因此本发明能够使得烟雾与氨水水雾激烈的碰撞，确保烟气中的氮氧化物与氨水充分混合，提高氨水与氮氧化物的反应效率，以节约氨水和降低氧气的氮排放。
2、本发明提供的烟气脱硝方法，氨水喷射方向与烟雾流动方向相反或夹角为钝角，使得烟雾与氨水水雾激烈的碰撞，可确保烟气中的氮氧化物与氨水充分混合，提高氨水与氮氧化物的反应效率，以节约氨水和降低氧气的氮排放。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明实施例一烟气脱硝***结构示意图；
图2为本发明实施例氨水喷枪结构示意图；
图3为本发明实施例另一烟气脱硝***结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-连接弯管，11-导流叶片，12-加强筋梁，2-连接直管，21-均流片，3-氨水喷枪，31-喷头，32-压缩空气接口，33-氨水接口，34-连接段，35-旋转段，36-旋转驱动组件。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请实施例的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖向”、“纵向”、“侧向”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“开有”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
结合图1，本实施例提供了一种烟气脱硝***，包括烟气引流道，所述烟气引流道内插设有氨水喷枪3，所述氨水喷枪3长度方向与所述烟气引流道引流方向存在一预设的角度，所述氨水喷枪3沿所述氨水喷枪3长度方向间隔设有多个喷头31，所述喷头31的喷射方向与所述烟气引流道的引流方向相反或夹角为钝角。
结合图2，具体而言，所述氨水喷枪3设有压缩空气接口32和氨水接口33，以通过真空发生器的原理将氨水与压缩空气混合同时送入喷枪内，从而通过喷头31喷射出，能够确保氨水雾化的效果。
由于氨水喷枪3的喷头31正对烟气方向或喷射方向与烟气流动方向的夹角为钝角，烟气中的粉尘容易堵塞喷枪的喷头31。
为避免烟气中粉尘堵塞喷头31，在本实施例中，所述氨水喷枪3包括依次相连的连接段34和旋转段35，所述压缩空气接口32和氨水接口33均设在所述连接段34上，所述旋转段35与所述连接段34转动连接，且所述旋转段35可绕自身长度方向转动，所述喷头31设在所述旋转段35上。通常，旋转段35与密封套接在连接段34的端部，以防止氨水泄露。
在运行过程中，每间隔一定时间，旋转旋转段35，使得喷头31的喷射方向与烟气流动的方向相同或夹角为锐角，从而通过高速流动的烟气冲掉附着在喷头31上的粉尘，以利用烟气的流速自动将喷头31清理，达到自清洁的效果。
可以理解的是，还包括旋转驱动组件36，所述旋转驱动组件36用于驱动所述连接段34旋转，以通过旋转驱动组件36自动驱动氨水喷枪3旋转段35旋转。
旋转驱动组件36可以是电机带动的带轮机构，带轮机构的主动轮同轴套设在电机的输出轴上，带轮机构的从动轮同轴套设在旋转段35上，带轮机构也替换为链轮机构。当然，旋转驱动组件36还可以是电机带动的摩擦轮机构或齿轮机构。
本实施例在使用时，将烟气引流道与燃烧炉相连，使得烟气排入烟气引流道，并给氨水喷枪3输入压缩空气，旋转氨水喷枪3的旋转段35，可使氨水喷射方向与烟雾流动方向相反或夹角为钝角，继而使得烟雾与氨水水雾激烈的碰撞，确保烟气中的氮氧化物与氨水充分混合，提高氨水与氮氧化物的反应效率，以节约氨水和降低氧气的氮排放。
实施例2
结合图3，本实施例提供了一种烟气脱硝***，基于实施例1的结构和原理，所述烟气引流道包括有连接弯管1，所述连接弯管1转弯段内部设有多个导流叶片11，所述导流叶片11两端分别与所述连接弯管1侧壁固定连接，且所述导流叶片11向所述连接弯管1弯折方向倾斜，以使烟气向所述连接弯管弯折方向流动。
可以理解的是，导流叶片11的数量根据连接弯管1的管径设置，通常的，所述导流叶片11的数量为3-6片。
为确保导流叶片11有足够的强度，还包括加强筋梁12，所述加强筋梁12长度方向与所述导流叶片11长度方向的存在夹角，以防止导流叶片11在烟气压力的作用下产生变形而失效，通常的加强筋梁12长度与导流叶片11长度方向的夹角为45°到90°。
同样的，加强筋梁12的数量根据连接弯管1的管径设置，通常的，所述加强筋梁12的数量为2-3根。
为确保加强筋梁12与导流叶片11可靠连接，所述加强筋梁12与所述导流叶片11焊接固定。
优选的，所述加强筋梁12与导流叶片11均与所述连接弯管1焊接固定，以进一步防止导流叶片11变形失效。在筑设连接管时，将加强筋梁12与导流叶片11均与连接弯管1焊接固定后，再在连接弯管1外砌筑耐火材料，如耐火砖。
由于烟气在连接弯管1弯曲段最容易产生偏流，此时通过向连接管弯曲方向倾的导流叶片11，以使烟气向所述连接弯管1弯折方向流动，可改善烟气偏流的问题，进一步提高烟气中的氮氧化物与氨水混合的均匀性，从而进一步提高氨水与氮氧化物的反应效率、减少氨的逃逸，以节约氨水和降低氧气的氮排放。
实施例3
本实施例提供了一种烟气脱销***，基于实施例2所记载的结构和原理，连接弯管1进气端连接有连接直管2，所述连接直管2内设有均流片21，所述均流片21宽度方向与所述连接直管2长度方向平行，且所述均流片21横纵交错呈网格装设置。
本实施例在使用时，烟气经连接直管2内的网格状的第一均流片21初步均匀分流混合后，再经连接弯管1内的进行后再导流叶片11克服偏流的问题，能够确保烟气流动的均匀性，从而进一步提高烟气中的氮氧化物与氨水混合的均匀性，进一步提高氨水与氮氧化物的反应效率、减少氨的逃逸，进一步的节约氨水和降低氧气的氮排放。
可以理解的是，均流片21的数量根据连接直管2的管径设置，通常的，所述均流片21横向和纵向设置的数量均为3-6片。
同样的，为确保网格状的均流片21的刚度，所述均流片21间焊接连接连接，在筑设连接管时，将均流片21与连接直管2焊接固定后，再在连接直管2外砌筑耐火材料，如耐火砖。
另外，由于从分解炉内排放的烟气温度较高，通常在800-1000℃，为避免高温对均流片21和导流叶片11寿命的影响，所述导流叶片11和所述均流片21内部均设有冷却液流道，以在导流叶片11和均流片21工作时，通过冷却液对导流叶片11和均流片21降温，以提高其使用寿命。
需要说明的是，氨水喷枪3设置在所述连接弯管1进气端和/或出气端。
其中，在所述连接弯管1出气端设有所述氨水喷枪3的情况下，所述连接弯管1出气端还设有均流片21，此时所述氨水喷枪3位于所述均流片21与所述连接弯管1之间。
具体来说，仅在连接管1进气端设置氨水喷枪3时，烟气经第一均流片21均流混合后与氨水混合，再经导流叶片11导流；仅在连接管1出气端设置氨水喷枪3时，烟气经连接直管2内的网格状的第一均流片21初步均匀分流混合后，经连接弯管1内的进行后再导流叶片11克服偏流后，再与氨水混合后，并再次由第二均流片4对氨水与烟气混合气体进行均流混合。因此，不论氨水喷枪3设置在连接弯管1的进气端、出气端或两端，均能够确保氨水与烟气充分混合。
实施例4
结合图3，本实施例提供了一种烟气脱销***，基于实施例3的结构和原理，所述连接直管2串接有多个，且相邻的连接直管2通过缩颈管连接，以实现烟气与氨水的多级均流和整流，可进一步确保氨水与烟气中的氮氧化物充分混合。
实施例5
本实施例提供了一种烟气脱销方法，基于实施例1-4中任意一项所述的烟气脱硝***，包括以下步骤：
将炉内烟气引入烟气引流道；
通过氨水喷枪3的喷头31向烟气引流道内喷入氨水，使所述氨水的喷射方向与烟气流动方向相反或夹角为钝角，并按照设定的第一时间间隔旋转氨水喷枪3的旋转段35，在第二时间间隔后复位所述旋转段35。
本实施例氨水喷射方向与烟雾流动方向相反或夹角为钝角，进而使得烟雾与氨水水雾激烈的碰撞，同时烟气经连接弯管1内的导流叶片11整流、连接支管2内的网格均流片整流，能够确保烟气中的氮氧化物与氨水充分混合，提高氨水与氮氧化物的反应效率，以节约氨水和降低氧气的氮排放。
其中，按照第一时间间隔旋转氨水喷枪3的旋转段35，可使喷头31的喷射方向与烟气流动的方向相同或夹角为锐角，从而通过高速流动的烟气冲掉附着在喷头31上的粉尘，避免喷头31堵塞，以自清洁喷头21，在第二时间间隔后复位所述旋转段35。对于第一时间间隔和第二时间间隔的时长，根据烟气粉尘中的含量确定。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种烟气脱硝***，其特征在于，包括烟气引流道，所述烟气引流道内插设有氨水喷枪(3)，所述氨水喷枪(3)长度方向与所述烟气引流道引流方向存在一预设的角度，所述氨水喷枪(3)沿所述氨水喷枪(3)长度方向间隔设有多个喷头(31)，所述喷头(31)的喷射方向与所述烟气引流道的引流方向相反或夹角为钝角。
2.根据权利要求1所述的烟气脱硝***，其特征在于，所述氨水喷枪(3)设有压缩空气接口(32)和氨水接口(33)。
3.根据权利要求2所述的烟气脱硝***，其特征在于，所述氨水喷枪(3)包括依次相连的连接段(34)和旋转段(35)，所述压缩空气接口(32)和氨水接口(33)均设在所述连接段(34)上，所述旋转段(35)与所述连接段(34)转动连接，且所述旋转段(35)可绕自身长度方向转动，所述喷头(31)设在所述旋转段(35)上。
4.根据权利要求3所述的烟气脱硝***，其特征在于，还包括旋转驱动组件(36)，所述旋转驱动组件(36)用于驱动所述连接段(34)旋转。
5.根据权利要求1所述的烟气脱硝***，其特征在于，所述烟气引流道包括连接弯管(1)，所述连接弯管(1)转弯段内部设有多个导流叶片(11)，所述导流叶片(11)两端分别与所述连接弯管(1)侧壁固定连接，且所述导流叶片(11)向所述连接弯管(1)弯折方向倾斜，以使烟气向所述连接弯管(1)弯折方向流动。
6.根据权利要求5所述的烟气脱硝***，其特征在于，所述连接弯管(1)内还设有强筋梁，所述加强筋梁(12)长度方向与所述导流叶片(11)长度方向的存在夹角。
7.根据权利要求6所述的烟气脱硝***，其特征在于，所述加强筋梁(12)与所述导流叶片(11)焊接固定。
8.根据权利要求5～7中任意一项所述的烟气脱硝***，其特征在于，所述连接弯管(1)进气端连接有连接直管(2)，所述连接直管(2)内设有均流片(21)，所述均流片(21)宽度方向与所述连接直管(2)长度方向平行，且所述均流片(21)横纵交错呈网格装设置。
9.根据权利要求5～7中任意一项所述的烟气脱硝***，其特征在于，所述导流叶片(11)和所述均流片(21)内部均设有冷却液流道。
10.一种烟气脱销方法，其特征在于，基于权利要求1～9中任意一项所述的烟气脱硝***，包括以下步骤：
将炉内烟气引入烟气引流道；
通过氨水喷枪(3)的喷头(31)向烟气引流道内喷入氨水，使所述氨水的喷射方向与烟气流动方向相反或夹角为钝角，并按照设定的第一时间间隔旋转氨水喷枪(3)的旋转段(35)，在第二时间间隔后复位所述旋转段(35)。
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