一种用于SCR脱硝系统的喷氨装置的制作方法

文档序号:13683374阅读:1218来源:国知局
一种用于SCR脱硝系统的喷氨装置的制作方法

本实用新型具体涉及一种用于电厂SCR脱硝系统的喷氨装置。



背景技术:

近年来,随着国民经济的快速发展,化石能源消费量逐年增加,氮氧化物排放量不断增长。据统计,我国氮氧化物排放总量巳经由2005年的1910万吨上升至2008年的2000万吨,排放量位列世界首位;2011年我国氮氧化物棑放总量继续上升至2404万吨,氮氧化物排放量已经远远超出环境承载能力。在我国电力行业是氮氧化物排放的最主要来源,近年来,随着我国电力行业的持续发展,火电厂氮氧化物排放量呈现不断增长的态势,按照目前的排放控制水平,到2020年火电厂的氮氧化物量将达1234万吨。由此可见,火电厂氮氧化物的排放对生态环境的影响将越来越严重,实现火电厂氮氧化物减排是氮氧化物排放总量控制的关键。

随着我国对环境保护政策要求的逐年提高,火电机组排放烟气中的NOx已纳入严格监管,进行高效的、可靠的、经济的烟气脱硝已刻不容缓。选择性催化还原法(SCR)的烟气脱硝技术因具有很高的脱硝率(可达90%以上)、技术可靠、结构简单且氨气逃逸率小等优点,已成为燃煤电站锅炉控制NOx排放的主要选择。SCR脱硝方法拥有众多优点,但实际运行过程中,SCR脱硝系统还存在诸多缺陷和技术问题,例如SCR脱硝系统实际运行中由于喷氨不均造成下游空预器堵塞、冷端低温腐蚀及电除尘极板粘灰等问题,严重影响机组的稳定运行和带负荷能力,甚至造成非计划停机等严重后果。

国电集团95%以上的燃煤机组喷氨系统采用的是涡流式静态混合喷射技术,该技术是利用涡流板产生驻涡,使氨气在驻涡区自由扩散后与烟气混合,保证氨气与烟气充分混合后,在催化剂的作用下将烟气中的NOx催化还原成N2和H2O。该技术结构简单可靠,喷氨管不容易堵塞,但对脱硝系统进行喷氨优化调整过程发现,大部分涡流板式脱硝系统出口沿烟道深度方向NOx浓度偏差较大,而涡流板喷氨系统只能对烟道的宽度方向进行喷氨量的调整,对烟道深度方向NOx浓度分布偏差大的问题无法调整,导致脱硝出口NOx分布均匀性较差,氨逃逸率较高,是导致喷氨优化后空预器堵塞问题不能彻底解决的重要原因。通过进一步分析脱硝系统出口烟道深度方向NOx偏差较大的问题得知,由于涡流式静态混合喷氨系统中的涡流混合器是固定式的,一旦安装就位就无法调整,且背流面处于涡流静压区,表面积灰严重,驻涡区域后移,严重影响氨气的自由扩散和混合效果,导致催化剂入口截面上氨气浓度分布的均匀性远偏离设计值,使氨逃逸量增加。

总结现有涡流喷氨装置存在的问题,如下:

1、由于涡流板的背面存在涡流区,此区域积灰严重,长时间运行后积灰严重板结成大块,机组运行期间无法清除。

2、由于涡流板的积灰问题,影响氨气的扩散和混合效果,导致脱硝出口NOx浓度沿烟道深度方向严重不均,大部分区域NOx浓度分布呈现靠锅炉侧NOx浓度高,靠除尘器侧NOx浓度低的特点。而导致烟道深度方向NOx浓度低的区域NH3逃逸量较大,导致空预器冷端堵塞严重,甚至严重影响机组带负荷能力,使机组安全存在重大隐患。

3、涡流板固定在烟道内支座上,布置角度固定,不能根据需要进行调整角度。

4、当稀释风采用一次风时,由于灰尘和氨混合结晶,容易堵塞喷氨阀堵,导致脱硝出口沿烟道宽度方向NOx分布不均,且运行过程无法处理。



技术实现要素:

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷,提供一种能够较小烟道深度方向NOx浓度偏差的喷氨装置。

为了达到上述目的,本实用新型提供了一种用于SCR脱硝系统的喷氨装置,包括摆动控制机构、支撑梁、涡流混合器和喷氨管、氨气和空气混合气母管;氨气和空气混合气母管通过喷氨管伸入烟道内;支撑梁固定在烟道内;涡流混合器的正面可转动地设于支撑梁上,背流面位于喷氨管的管口正下方;涡流混合器的一端与摆动控制机构的一端相连,摆动控制机构的另一端伸出烟道外。

涡流混合器的正面中心位置处设有支撑吊耳,边缘处设有摆动吊耳;支撑吊耳与立柱转动相连,并通过立柱与支撑梁相连;摆动控制机构包括连杆机构和手轮;摆动吊耳通过连杆机构与手轮相连;手轮设于烟道外侧。

连杆机构包括三段铰接的Z字形连杆和支柱;Z字形连杆的中间端与支柱转动相连;Z字形连杆一端与摆动吊耳铰链,另一端与手轮杆铰链,手轮杆一端伸出烟道与手轮固定相连。

涡流混合器的正面设有十字加强筋。

喷氨装置还包括吹扫装置;吹扫装置设于涡流混合器背流面的正上方,吹扫介质可采用辅汽联箱蒸汽或压缩空气。

吹扫装置包括平行设置的吹扫母管和多个平行设置的吹扫支管;各吹扫支管与吹扫母管相连,且下端均匀设置多个吹孔。

喷氨装置还包括主喷氨管道和旁路喷氨管;主喷氨管道和旁路喷氨管的两端分别与喷氨管、氨气和空气混合气母管相连通;主喷氨管道和旁路喷氨管上均设有截止阀;主喷氨管道上设有调节阀。

喷氨装置为多组,并列设于烟道同一深度处。

本实用新型相比现有技术具有以下优点:

1、本实用新型通过涡流混合器可摆动的设于烟道内,通过调节涡流混合器与烟道轴线的角度,改变喷入氨气在涡流混合器上面的扩散方向,控制氨气在烟道深度方向上浓度,最终达到SCR出口烟道深度方向上NOx浓度分布均匀性可调的目的。

2、利用吹扫装置对涡流混合器表面进行定期吹扫,可避免混合器背流面的积灰问题,防止涡流混合器表面因积灰而影响喷氨均匀性的问题。

3、在主喷氨管截止阀前后布置与其管平行的旁路喷氨管,并在旁路喷氨管上安装截止阀,当主喷氨管流量调节阀或主喷氨管道发生堵塞时,将主喷氨管上的截止阀关闭,利用旁路喷氨管进行喷氨,达到不退出脱硝系统的情况下,对堵塞管道进行维护检修的要求。

4、通过调整并列布置的喷氨管上的流量调节阀,调整氨气在烟道宽度方向上浓度分布的目的。

5、本实用新型喷氨装置能有效调节出口烟道深度方向NOx浓度,使其浓度分布均匀,减少氨逃逸率,保证机组稳定运行。

附图说明

图1为本实用新型喷氨装置的机构示意图;

图2为图1中Ⅰ处的局部放大图;

图3为图1中Ⅱ处的局部放大图;

图4为图1中涡流混合器的结构示意图;

图5为图4中涡流混合器的仰视图;

图6为本实用新型多组喷氨装置并列设置在烟道内的俯视图。

图中,1-涡流混合器,2-支撑梁,3-立柱,4-连杆机构,5-支撑吊耳,6-摆动吊耳,7-摆动控制机构,8-烟道,9-烟道内喷氨管,10-旁路喷氨管,11-主喷氨管道,12-主管道截止阀,13-旁路管截止阀,14-调节阀,15-流量孔板,16-吹扫装置,17-烟气导流板,18-催化剂层,19-SCR出口烟道,20-氨气和空气混合气母管,21-十字加强筋,22-手轮。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

如图1所示,本实用新型喷氨装置用于电厂SCR脱硝系统,包括摆动控制机构、支撑梁2、涡流混合器1、烟道内喷氨管9、氨气和空气混合气母管20、吹扫装置16。氨气和空气混合气母管20通过烟道内喷氨管9伸入烟道8内;支撑梁2固定在烟道8内;涡流混合器1的正面可转动地设于支撑梁2上,背流面位于烟道内喷氨管9的管口正下方,两者之间间距约300-400mm;涡流混合器1的一端与摆动控制机构7的一端相连,摆动控制机构7的另一端伸出烟道外。

如图4、图5所示,涡流混合器1正面设有十字加强筋21,中心位置处设有两个支撑吊耳5,边缘处设有两个摆动吊耳6。

如图2所示,摆动控制机构包括连杆机构4、手轮杆和手轮22。连杆机构4包括三段铰接的Z字形连杆和支柱;Z字形连杆的中间端与支柱铰接;Z字形连杆一端位于两个摆动吊耳6之间,与摆动吊耳6铰链,另一端与手轮杆铰链,手轮杆一端伸出烟道与手轮22固定相连。立柱3一端固定在支撑梁上,另一端位于两个支撑吊耳5之间,与支撑吊耳5铰接。通过转动手轮,调节涡流混合器1与支撑梁2之间的角度α在0°-90°范围内摆动。当手轮顺时针转动时,Z字形连杆向里,夹角α增加;反正,夹角减小。通过控制涡流混合器1与支撑梁2之间的夹角可改变烟道内喷氨管9喷出的氨气在涡流混合器1背流面的扩散角度,达到控制氨气在烟道深度方向上浓度。

结合图3,烟道内喷氨管9、氨气和空气混合气母管20之间并联设有主喷氨管道11和旁路喷氨管10。主喷氨管道11上设有两个主管道截止阀12和调节阀14。旁路喷氨管10上设有旁路管截止阀13。正常运行时,主喷氨管道11上的两个主管道截止阀12处于全开状态,旁路喷氨管10上的旁路管截止阀13处于关闭状态,通过调整主喷氨管道11上的调节阀14调整喷氨量,当主喷氨管道11发生堵塞时,将两个主管道截止阀12关闭,将旁路管截止阀13打开,即可对堵塞管道进行检修,解决了烟道内喷氨管9或阀门堵塞需要退出脱硝系统进行检修的问题,既方便又安全。

如图1所示,吹扫装置16位于烟道内喷氨管9的管口上方。结合图6,吹扫装置16包括平行设置的吹扫母管和多个平行设置的吹扫支管;各吹扫支管与吹扫母管相连,且下端均匀设置多个吹孔。吹扫介质可以是蒸汽,也可以是压缩空气。

如图6所示,在烟道8的宽度方向(同一深度截面处)设有多组喷氨装置,各涡流混合器1均通过对应的立柱与对应的支撑梁2连接。每个涡流混合器1均设有对应的吹扫装置16、摆动控制机构7、烟道内吹氨管9和相连的主喷氨管道11、旁路喷氨管10。通过控制各主喷氨管道11上的调节阀14控制烟道内吹氨管9的氨气流量,调整氨气在烟道宽度方向上浓度分布。

使用时,氨气和稀释风经过氨气和空气混合气母管20、流量孔板15输送至并列布置的各主喷氨管道11,进入烟道8中的烟道内喷氨管9,氨气和稀释风从烟道内喷氨管的管口喷射到涡流混合器1的背流面,由于涡流作用使烟气在混合器1背流面形成驻涡,氨气在驻涡内自由扩散后与烟气充分混合,通过转动手轮22调节涡流混合器1的角度,控制烟道深度方向的氨气浓度。氨气和烟气混合后经过导流板17分流后进入催化剂层18,在催化剂的催化作用下,氨气与烟气中的NOx发生化学反应,生成N2和H2O,通过SCR出口烟道19。

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