CN203725030U - 一种scr脱硝***及其喷氨装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种SCR脱硝***及其喷氨装置，该喷氨装置包括多列喷氨管组，多列喷氨管组沿垂直烟气流向依次间隔设置于SCR脱硝***的烟气通道内并每列喷氨管组包括至少一个喷氨管，每个喷氨管具有多个喷氨口；还包括多列绕流盘组，多列绕流盘组沿垂直烟气流向依次间隔设置于烟气通道内，每列绕流盘组包括至少一个绕流盘，绕流盘相对于喷氨口设置于烟气流向的下游侧，绕流盘的迎流面与烟气流向呈夹角α设置，且0°＜α≤90°。采用上述喷氨装置，当氨气和烟气流过绕流盘的迎流面并流至其背流面时，将在背流面形成涡流效应，在涡流效应的强烈搅动下，烟气和氨气不断进行充分混合，使混合气在到达催化剂层前断面前其内氨浓度分布较为均匀。
Description
技术领域
本实用新型涉及SCR脱硝***的氨气与烟气混合技术领域，特别涉及一种SCR脱硝***及其喷氨装置。
背景技术
燃料燃烧过程中产生的氮氧化物(NOx)已成为主要的大气污染物，其过量排放会引发酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏等一系列环境问题，因此控制和治理氮氧化物污染是环保科技领域一大重要任务。目前，选择性催化还原(SCR)脱硝技术是国际上应用最为成熟的烟气脱硝技术，其以装置结构简单、可靠性好、脱硝效率高等优点占据了世界80％的烟气脱硝市场。
现结合图1来说明SCR脱硝***的结构及其工作原理，SCR脱硝***包括烟气通道1′，以及沿烟气流向依次设置于烟气通道1′内的导流板2′、喷氨装置3′、整流格栅4′和催化剂层5′，其工作原理是通过喷氨装置3′将还原剂NH3喷入烟气中，NH3与NOx混合流动至催化剂层5′时，在催化剂的作用下发生氧化还原反应后将NOx被还原为无害的N2。
脱硝效率和氨逃逸率是衡量SCR脱硝***脱硝性能的两大重要指标，而氨气和烟气中NOx的均匀混合程度是影响SCR脱硝效率和氨逃逸率的一个关键因素，到达催化剂前氨气与烟气混合效果越好，沿催化剂层断面氨气浓度分布越均匀，越有利于氨气与氮氧化物催化还原反应。因此，为了提高烟气脱硝效率和减小氨逃逸率，应尽力采取措施加强氨气与烟气的混合，使氨浓度沿催化剂层断面分布均匀。但强化氨气与烟气的混合常常是SCR脱硝***设计的难点。
现有的喷氨装置包括多个间隔设置的喷氨管，每个沿轴向喷氨管依次间隔设置有多个喷氨口，并且每个喷氨口轴线与烟气流向一致。氨气从流量分配***注入喷氨管并从喷氨口喷入烟气中，依靠气流对流、浓度差扩散作用使氨气与烟气混合。
上述结构喷氨装置的特点是，在喷氨口附近氨气浓度高，喷口之间的氨气浓度低，但由于喷口间距均匀，且喷口数量众多，因此整个喷氨断面的氨浓度是相对均匀的。在喷氨断面至催化剂之间的烟道距离内，氨气依靠气流对流、浓度差实现氨气从高浓度区域向低浓度扩散。理论上，氨气的扩散作用足够强烈时能使催化剂前氨气浓度均匀，但SCR脱硝流场数值模拟、模型试验和工程实践表明单纯依靠气流对流、浓度差引起的氨气扩散很难使催化剂前断面混合气中的氨浓度分布均匀。
有鉴于此，在氨气和烟气混合气达到催化剂层前断面前，采用何种措施以提高混合气中氨浓度的均匀性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
实用新型内容
针对上述缺陷，本实用新型提供一种用于SCR脱硝***的喷氨装置，以在混合气流达到催化剂层前断面前，提高混合气中氨浓度的均匀性。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于SCR脱硝***的喷氨装置，包括多列喷氨管组，多列喷氨管组沿垂直烟气流向依次间隔设置于SCR脱硝***的烟气通道内，并每列喷氨管组包括至少一个喷氨管，每个喷氨管具有多个喷氨口；还包括多列绕流盘组，多列绕流盘组沿垂直烟气流向依次间隔设置于烟气通道内，每列绕流盘组包括至少一个绕流盘，绕流盘相对于喷氨口设置于烟气流向的下游侧，绕流盘的迎流面与烟气流向呈夹角α设置，且0°＜α≤90°。
与现有技术相比，在喷氨装置中增设上述结构的多个绕流盘组后，氨气和烟气流过绕流盘的迎流面并流至其背流面时，将在背流面形成涡流效应，在涡流效应的强烈搅动下，烟气和氨气不断进行充分混合，使混合气在到达催化剂层前断面前其内氨浓度分布较为均匀，从而克服了SCR脱硝***设计难点，有利于提高SCR脱硝效率、降低氨逃逸率。同时具有重要的实际应用价值，特别适合用于燃煤电厂干涉、烟道形状复杂、氨气与烟气混合距离短的脱硝改造和脱硝提效工程中。
本实用新型的一优选方案中喷氨装置还包括导流件，所述导流件固定连接于所述烟气通道并具有间隙地设置于相邻两列所述喷氨管组之间，用于将部分烟气导流至喷氨区域。导流件的形状为正三棱柱，所述正三棱柱的一侧面垂直于所述烟气流向设置、其另外两侧面分别靠近相邻两列所述喷氨管组并朝向烟气流向。
本方案中的喷氨装置通过增设导流件，当烟气流经导流件时，烟气被三棱柱两侧面导向喷氨区域，被导向喷氨区域的这部分烟气可以与部分氨气相遇，能够减小喷氨区域的氨浓度偏差，可在一定程度上可提高喷氨区域氨浓度均匀性，从而可进一步提高SCR脱硝***的脱硝效率、降低氨逃逸率，进而进一步提高SCR脱硝***的脱硝性能。
本实用新型的又一优选方案中的喷氨管包括两个喷射段、连通段和进氨段，每个所述喷射段沿轴向依次间隔设有多个所述喷氨口，所述连通段连通两个所述喷射段形成“工”字型结构，所述进氨段相对于所述喷射段位于烟气流向的下游侧，并与所述连通段连通。
本方案通过进一步限定喷氨管的具体结构，进气段相对于喷射段位于烟气流向的下游侧，烟气流经进气段时形成绕流效应，可使氨气和烟气混合气流入绕流盘前形成一定地混合效果，从而进一步提高混合气中氨浓度的均匀性。
优选地，40°≤α≤60°。
优选地，相邻两列所述绕流盘组的间隔距离为1000～1200mm。
优选地，每列所述绕流盘组包括多个间隔设置的所述绕流盘，相邻两个所述绕流盘的间隔距离为800～1000mm。
优选地，所述绕流盘的形状为圆形，且其直径为600～800mm。
本实用新型还提供一种SCR脱硝***，包括烟气通道和沿烟气流向依次设置于烟气通道内的喷氨装置和催化剂层，该喷氨装置具体为如上所述的结构。
由于上述喷氨装置具有上述技术效果，因此包括该喷氨装置的SCR脱硝***应当具有相同的技术效果，故在此不再赘述。
附图说明
图1示出了SCR脱硝***的典型结构示意图；
图2示出了本实用新型所提供喷氨装置的一种具体实施方式的结构示意图；
图3示出了图2中所示喷氨装置的右视结构示意图；
图4示出了图2中所示喷氨装置中多列喷氨管组的俯视结构示意图；
图5示出了本实用新型所提供喷氨装置的另一种具体实施方式的结构示意图；
图6示出了图5中所示喷氨装置的右视结构示意图。
图1中附图标记与各个部件名称之间的对应关系：
1′烟气通道、2′导流板、3′喷氨装置、4′整流格栅、5′催化剂层。
图2至图6中附图标记与各个部件名称之间的对应关系：
1烟气通道、31喷氨管、311喷射段、311-a喷氨口、312连通段、313进气段、32绕流盘、33导流件。
具体实施方式
本实用新型的核心在于，提供一种SCR脱硝***及其喷氨装置，通过在现有喷氨装置基础上增设多列绕流盘组，使氨气和烟气在达到催化剂层前流经绕流盘组在涡流效应作用下进行充分混合，以提高混合气中氨浓度的均匀性，从而提高SCR脱硝***的脱硝效率、降低氨逃逸率，进而进一步提高SCR脱硝***的脱硝性能。
现结合说明书附图，来说明本实用新型所提供的喷氨装置的具体结构示意图。需要说明的是，说明书附图中代表烟气流向，代表氨气流向。
请参见图2和图3，其中，图2示出了本实用新型所提供喷氨装置的一种具体实施方式的结构示意图，图3示出了图2中所示喷氨装置的右视结构示意图。
结合图2和图3所示，本方案所提供的一种用于SCR脱硝***的喷氨装置，包括多列喷氨管组，多列喷氨管组沿垂直烟气流向依次间隔设置于SCR脱硝***的烟气通道1内，并每列喷氨管组具有至少一个喷氨管31，每个喷氨管31具有多个喷氨口311-a；还包括多列绕流盘组，多列绕流盘组沿垂直烟气流向依次间隔设置于烟气通道1内，每列绕流盘组包括至少一个绕流盘32，绕流盘32相对于喷氨口311-a设置于烟气流向的下游侧，绕流盘32的迎流面与烟气流向呈夹角α设置，且0°＜α≤90°。
与现有技术相比，在现有喷氨装置基础上增设上述结构的多列绕流盘组后，氨气和烟气流过绕流盘32的迎流面并流至其背流面时，将在背流面形成涡流效应，在涡流效应的强烈搅动下，烟气和氨气不断进行充分混合，使混合气在到达催化剂层前其内氨浓度分布较为均匀，从而克服了SCR脱硝***设计难点，有利于提高SCR脱硝效率、降低氨逃逸率。同时具有重要的实际应用价值，特别适合用于燃煤电厂干涉、烟道形状复杂、氨气与烟气混合距离短的脱硝改造和脱硝提效工程中。
需要说明的是，经技术人员多次数值模拟仿真试验分析得出，绕流盘32的迎流面与烟气流所成夹角40°≤α≤60°时，既可减少绕流盘32背流面的积尘量，又可增强涡流效应使氨气和烟气混合更为充分。可以理解，在满足形成涡流效应功能及装配工艺要求的基础上，绕流盘32的迎流面与烟气流所成夹角α可以为0°至90°间的其他任意数值。
此外，更进一步地，请结合图2和图3所示，本方案包括三列绕流盘组，且每列绕流盘组包括10个绕流盘32，经技术人员多次数值模拟仿真试验分析得出，当相邻两个绕流盘组的间隔距离L1＝1000～1200mm(毫米)，绕流盘组内相邻两个绕流盘32的间隔距离L2＝800～1000mm(毫米)时，气流流经绕流盘32时产生的涡流效应最强烈，即可使氨气和烟气在涡流效应作用下的混合更为充分，从而可进一步提高SCR脱硝***的脱硝效率、降低氨逃逸率，进而进一步提高SCR脱硝***的脱硝性能。
当然，绕流盘组的布置方式及数量取决于SCR脱硝***的烟气通道1的具体结构和喷氨管31的布置方式及数量，因此，在满足提高氨气与烟气混合效果功能及装配工艺要求基础上，本方案中绕流盘组的布置方式及数量也可采用其他形式。
另外地，绕流盘32的形状为圆形，且其直径为600～800mm(毫米)，本方案通过进一步限定绕流盘32的形状及其尺寸，可使经迎流面流入背流面氨气和烟气更为均匀，从而可进一步的提高达到催化剂层时混合气中氨浓度的均匀性。当然，在满足形成涡流效应功能、加工及装配工艺要求的基础上，绕流盘32的形状亦可采用方形或者其他形状。
本实用新型还提供了喷氨装置的另一实施方式，具体请参见图5，该图示出了本实用新型所提供的喷氨装置的另一具体实施方式，该实施方式与前一实施方式的区别点在于，本实施方式中的喷氨装置还包括导流件33，该导流件33固定连接于烟气通道1内并具有间隙地设置于相邻两个喷氨管31之间，用于将烟气分流并导流至喷氨管31的喷氨区内。
具体地，如图5所示，导流件33的形状为三棱柱，其一侧面与烟气流向垂直设置，另外两侧面分别靠近两个喷氨管31并朝向烟气流向。为了便于理解该实施方式中喷氨装置的具体结构，请一并参见图6，该图示出了图6中所示喷氨装置的右视结构示意图。
本方案中的喷氨装置通过增设导流件33，当烟气流经导流件33时，烟气被三棱柱两侧面导向喷氨区域，被导向喷氨区域的这部分烟气可以与部分氨气相遇，能够减小喷氨区域的氨浓度偏差，可在一定程度上可提高喷氨区域氨浓度均匀性，从而可进一步提高SCR脱硝***的脱硝效率、降低氨逃逸率，进而进一步提高SCR脱硝***的脱硝性能。
需要说明的是，在满足将部分烟气分流导向至喷氨区域功能、加工及装配工艺要求的基础上，本方案中导流件33亦可采用本领域技术人员常用的其他结构形式。
接下来，结合图2至图4来详细说明本方案中喷氨管31的具体结构，其中，图4示出了图2中所示喷氨装置中多列喷氨管组的俯视结构示意图。
本方案中的喷氨装置包括4列喷氨管组，每列喷氨管组包括依次间隔设置的3个喷氨管31，每个喷氨管31包括两个喷射段311、连通段312和进气段313，每个喷射段311沿长度方向依次间隔设有多个喷氨口311-a，并且喷氨口311-a的开口方向与烟气流向一致；两个喷射段311通过连通段312连通呈“工”字型结构，进气段313相对于喷射段311位于烟气流向的下游侧并与连通段312连通。
本方案通过进一步限定喷氨管31的具体结构，进气段313相对于喷射段311位于烟气流向的下游侧，烟气流经进气段313时形成绕流效应，可使氨气和烟气混合气流入绕流盘32前形成一定地混合效果，从而进一步提高混合气中氨浓度的均匀性。
可以理解，在满足均匀喷氨功能、加工及装配工艺要求的基础上，本方案中的喷氨管31亦可采用本领域常用的其他结构。
除上述喷氨装置外，本实用新型还提供一种SCR脱硝***，该SCR脱硝***包括烟气通道和沿烟气流向依次设置于烟气通道内的喷氨装置和催化剂层，其中，喷氨装置具体为如上所述的结构。可以理解，构成该SCR脱硝***的基本功能元件及其工作原理与现有技术基本相同，本领域技术人员基于现有技术完全可以实现，故再在不再赘述。
以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于SCR脱硝***的喷氨装置，包括多列喷氨管组，多列所述喷氨管组沿垂直烟气流向依次间隔设置于所述脱硝***的烟气通道内，每列所述喷氨管组包括至少一个喷氨管(31)，每个所述喷氨管(31)具有多个喷氨口(311-a)，其特征在于，还包括多列绕流盘组，多列所述绕流盘组沿垂直烟气流向依次间隔设置于所述烟气通道内，每列所述绕流盘组包括至少一个绕流盘(32)，每个所述绕流盘(32)相对于所述喷氨口(311-a)位于烟气流向的下游侧，所述绕流盘(32)的迎流面与烟气流向呈夹角α设置，且0°＜α≤90°。
2.如权利要求1所述的喷氨装置，其特征在于，还包括导流件(33)，所述导流件(33)固定连接于所述烟气通道并具有间隙地设置于相邻两列所述喷氨管组之间，用于将烟气导流至喷氨区域内。
3.如权利要求2所述的喷氨装置，其特征在于，所述导流件(33)的形状为正三棱柱，所述正三棱柱的一侧面垂直于烟气流向设置、其另外两侧面分别靠近相邻两列所述喷氨管组并朝向烟气流向。
4.如权利要求1至3中任一项所述的喷氨装置，其特征在于，每个所述喷氨管(31)包括两个喷射段(311)、连通段(312)和进氨段(313)，每个所述喷射段(311)沿轴向依次间隔设有多个所述喷氨口(311-a)，两个所述喷射段(311)通过所述连通段(312)连通并呈“工”字型结构，所述进氨段(313)相对于所述喷射段(311)位于烟气流向的下游侧，并与所述连通段(312)连通。
5.如权利要求1至3中任一项所述的喷氨装置，其特征在于，40°≤α≤60°。
6.如权利要求1至3中任一项所述的喷氨装置，其特征在于，相邻两列所述绕流盘组的间隔距离L1＝1000～1200mm。
7.如权利要求6所述的喷氨装置，其特征在于，每列所述绕流盘组包括多个间隔设置的所述绕流盘(32)，相邻两个所述绕流盘(32)的间隔距离L2＝800～1000mm。
8.如权利要求7所述的喷氨装置，其特征在于，每个所述绕流盘(32)的形状为圆形，且其直径为600～800mm。
9.一种SCR脱硝***，包括烟气通道和沿烟气流向依次设置于所述烟气通道内的喷氨装置和催化剂层，其特征在于，所述喷氨装置具体为权利要求1至8中任一项所述的喷氨装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20140723 |
|
| CX01 | Expiry of patent term |