一种用于SCR和SNCR联合脱硝的脱硝烟道的制作方法

本发明属于锅炉烟气脱硝领域，尤其涉及用于SCR和SNCR联合脱硝的脱硝烟道结构，特别是用于W火焰锅炉实现脱硝超低排放。

背景技术：

国内电力市场基本以燃煤锅炉为主，随着国家环保政策越发严格，对于锅炉NOx排放的要求也越来越高。为了减少污染物的排放，SCR(选择性催化氧化还原反应)和SNCR(选择性非催化氧化还原反应)等脱硝技术被用于锅炉烟气减排系统。在实际工程运行中，单一脱硝技术已经无法满足越加严格的环保指标，因此SCR+SNCR联合脱硝技术在燃煤锅炉上得到广泛应用。

传统SCR+SNCR的脱硝技术方案存在很多问题。锅炉在高负荷运行工况时，因为SNCR温度窗口的限制，还原剂喷枪只能布置在炉膛出口区域，然而该区域后墙因为空间和结构限制、技术难度大往往没有布置喷枪，造成SNCR系统还原剂在烟道中的喷射覆盖面窄，与烟气的混合差，脱硝效率低；同时SNCR系统造成的烟气中还原剂、氮氧化物浓度偏差影响到下游SCR的烟气入口条件，造成SCR系统氨逃逸偏高，锅炉空预器因氨逃逸超标积灰。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提供燃煤锅炉SCR+SNCR脱硝技术新的烟道设计方案，通过在省煤器出口将脱硝烟道分成若干小烟道，先通过大尺度烟气混合器消除每个小烟道SCR入口烟气流场、浓度场的不均匀性，然后每个分隔烟道的脱硝剂喷射系统根据实际氮氧化物浓度独立调节。该方案总体上增强了SCR+SNCR联合脱硝系统的可靠性、可调节性和安全性，提高了脱硝效率，避免局部氨逃逸超标。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种用于SCR和SNCR联合脱硝的脱硝烟道，包括省煤器出口后的水平烟道，以及水平烟道后至SCR脱硝反应器之前的上升烟道，在水平烟道和上升烟道中设置一段连续烟道，该段连续烟道内通过若干沿烟道延伸的分隔结构将烟道在横断面上分隔成若干个分隔烟道，且各个分隔烟道的入口处均设置有烟气混合器，各个分隔烟道的出口处均设置有各自独立控制的脱硝还原剂喷射装置；烟气混合器由若干组混合器叶片组沿烟道断面排列成排组成，每组混合器叶片组均由一对混合器叶片沿烟气方向交叉构成，且混合器叶片组朝向烟气方向的交叉角度为60-90°，每一混合器叶片均由两直板以60-90°夹角拼接构成。

本专利中，在锅炉省煤器出口，脱硝烟道采用分隔烟道布置，分隔结构从脱硝入口烟道一直到还原剂喷射装置出口，每个分隔烟道入口均布置大尺度烟气混合器，提高烟气中氮氧化物分布的均匀性；每个分隔烟道还原剂喷射装置采用独立控制，保证实际氨氮摩尔比在设计值。烟气流经该大尺度烟气混合器后，可以实现烟道宽度方向和高度方向的均匀性调整，将传统无混合器方案的组分浓度偏差从50％减低到10％以内。

作为选择，分隔烟道断面呈近似正方形。该方案中，以保证烟道还原剂喷射装置处喷射的还原剂(例如氨)在烟道内均匀覆盖。作为选择，各分隔烟道在连续烟道内的横断面上组成“田”字形或“日”字形。

作为选择，在水平烟道和上升烟道的转折处下方还设有烟道灰斗。该方案中，烟道灰斗收集烟道内沉降的积灰。

作为选择，混合器叶片组朝向烟气方向的交叉角度为90°，每一混合器叶片均由两直板以90°夹角拼接构成。该方案中，根据实际情况可调节混合器叶片夹角和叶片组夹角，以及混合器叶片的长度和宽度，实现不同的混合效果，优选两个角度均为90°。

前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案；且本发明，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。

本发明的有益效果：省煤器出口脱硝烟道采用分隔方案，分隔烟道入口布置的大尺度烟气混合装置，减小了小烟道内SCR入口烟气的还原剂和氮氧化物浓度偏差，将传统无混合器方案的组分浓度偏差从50％减低到10％以内，同时采用分隔烟道AIG独立控制的策略，从而保证整个烟道截面上的氨氮摩尔比的保持在设计值，提高了脱硝系统的效率，脱硝效率可达90％以上。

附图说明

图1是本发明实施例的装置结构示意图；

图2是本发明实施例的田字型分隔烟道结构示意图；

图3是本发明实施例的日字型分隔烟道结构示意图；

图4是本发明实施例的烟气混合器结构示意图；

其中11-折焰角喷枪布置，12-烟气混合器，13-AIG喷氨栅格，14-SCR脱硝反应器，15-混合器叶片，21-分隔烟道，22-水平烟道，23-上升烟道，24-烟道灰斗。

具体实施方式

下列非限制性实施例用于说明本发明。

如图1所示的W火焰锅炉烟道脱硝方案，采用SNCR+SCR联合脱硝技术，省煤器出口后具有水平烟道，以及水平烟道后至SCR脱硝反应器之前的上升烟道，在水平烟道和上升烟道的转折处下方还设有烟道灰斗。如图1所示在锅炉省煤器出口，在水平烟道和上升烟道中设置一段连续烟道，该段连续烟道内通过若干沿烟道延伸的分隔结构将烟道在横断面上分隔成若干个分隔烟道，分隔结构从脱硝入口烟道一直到SCR还原剂喷射装置(AIG喷氨栅格)出口，每个分隔烟道入口均布置大尺度烟气混合器12，提高烟气中氮氧化物分布的均匀性；每个分隔烟道出口处的SCR还原剂喷射装置(AIG喷氨栅格13)采用独立控制，保证实际氨氮摩尔比在设计值。

烟气混合器12结构示意图如图4，图中箭头为烟气方向，烟气混合器由若干组混合器叶片组沿烟道断面排列成排组成，每组混合器叶片组均由一对混合器叶片15沿烟气方向交叉(且混合器叶片组的两混合器叶片15的长度方向与烟气方向形成的两平面平行)构成，且混合器叶片组朝向烟气方向的交叉角度α(即两混合器叶片15的长度方向，在朝向烟气方向一侧的夹角)为60-90°，每一混合器叶片15均由两直板以60-90°夹角β拼接构成。根据实际情况可调节混合器叶片15夹角和叶片组夹角，以及混合器叶片15的长度和宽度，实现不同的混合效果，控制阻力；烟气流经该大尺度烟气混合器后，可以实现烟道宽度方向和高度方向的均匀性调整；

分隔烟道根据大烟道的结构尺寸，尽量分隔成正方形结构，尺寸为3×3米左右，以保证烟道AIG喷氨栅格处喷射的氨在烟道内均匀覆盖，小分隔烟道分为田字型(由若干十字形分隔结构分隔而成)，如图2所示，或日字型(由若干一字型分隔结构分隔而成)，如图3所示。

作为示例，某600MW的W火焰锅炉施行SCR-SNCR技术脱硝系统，SNCR系统使用还原剂为液氨，通过喷枪往锅炉炉膛喷射，省煤器出口布置脱硝烟道和SCR反应器。

省煤器出口脱硝烟道采用分隔技术，每个分隔小烟道入口布置大尺度烟气混合器，混合器叶片组朝向烟气方向的交叉角度为90°，每一混合器叶片均由两直板夹角角度为90°，大尺度烟气混合器将脱硝烟道入口的氮氧化物及还原剂浓度最大偏差从50％降低至10％，改善了SCR系统入口的烟气条件；分隔烟道AIG系统采用独立控制，喷按量根据各个分隔烟道内的氮氧化物浓度调节，从而使整体脱硝系统高效运行。

该项目锅炉炉膛出口氮氧化物800mg/m³，出口烟气氮氧化物达到48mg/m³，脱硝效率94％。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。