专利名称：带有氨气喷射的节热器旁通的制作方法
技术领域：
本发明总的涉及电站锅炉和炉子，更具体地涉及一种新型和有用的选择性催化还原(SCR(selective catalytic reduction))设备，其中在锅炉的节热器出口烟气和节热器烟气旁通的每一个中设置独立的氨气喷射管网(AIG)，以用来控制NOx的排放。
背景技术：
NOx指的是矿物燃料在锅炉和炉子中燃烧的过程中所产生的一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)以及其它物质的残留微量的累积排放物。在锅炉中所建立起来的高温和高容积放热率促进分子和燃料氮转化成NOx。
使用SCR系统来从锅炉和炉子的排气中清除杂质，特别是减少NOx排放物。向锅炉的排气流中喷射氨气。通常使用喷射管将氨气喷射到排气流中来引入氨气。喷射管形成一氨气喷射管网(AIG)。在存在SCR催化剂时，排气发生化学反应，该化学反应从排气中去除大量的NOx，并将它们转化成水和元素状态的氮。
在《蒸汽/其产生和利用》(Steam/its generation and use，第40版，Stultz和Kitto，Jr.，Eds.，版权所有，巴布考克及威尔考克斯公司(Babcock&WilcoxCompany))的第34章中提供了有关NOx去除方面的更多细节，相关的文字全部援引于此，以供参考。
人们希望保持离开锅炉最后的截热器的烟气的温度，使其以NOx还原催化剂的最低工作温度或高于其的温度进入一SCR。即使在锅炉的载荷减小时，也要保持最低的温度。
目前，将烟气温度保持在SCR工作最低温度的一个较佳的方法是安装一节热器旁通管道系统。节热器旁通管道从最后截热器(或节热器)的上游将烟气传送到恰好要进入NOx还原装置-SCR之前。流过旁通的转移的烟气因为不经过节热器热交换表面而具有较高的温度。这样，转移的烟气就使进入SCR的烟气温度高于最小的工作温度。
使用节热器出口和旁通中的气流调节装置来控制烟气穿过旁通的流动。通过打开和关闭气流调节装置，可容易地调节穿过旁通的百分比流动。
不过，在某些新建的锅炉工地、或者将现有锅炉翻新成带有SCR系统的情况下，人们发现那里没有足够的空间来以成本经济的方式安装一节热器旁通管。在这种情况下，要么不对进入SCR的烟气的温度加以控制，要么安装旁通的成本过高以致无法施行修改。
当在SCR系统中所使用的催化剂需要仔细设计制造且价格昂贵时，有利的是能对排气/氨气/催化剂反应的化学计量和温度加以控制。在喷射氨气的SCR中的烟气温度不够高将会导致烟道中结垢的铵盐的形成。
目前所使用的氨气喷射管网(AIG)有多层的包括多个喷射口的喷射管。该AIG位于单个指定的空间中，位于节热器和旁通出口的下游处。喷射口的方向与排气流动相平行、朝向催化剂。选择该AIG的位置是为了避免所喷射的氨气进入在旁通状态的工作中将具有过低温度的烟道部分中，以防止在烟道中形成铵盐。诸组管子由独立控制的供应集管进行供应，以在管网中产生多个区域。
尽管管网设计能对氨气在排气流中的散射进行更多的控制，但它也会导致下游排气流动路径的大面积堵塞。需要大量管子或支管以向管网的各个区域提供氨气，这会导致堵塞。接着，堵塞又在炉子侧面与排放侧之间产生一压降。该压降是人们所不希望的，因为它会对整个锅炉或炉子系统的效率产生不利的影响。
而且，为了保证适当的烟气混合和速度，烟道的长度必须在AIG的上游和下游都具有一最小的长度。因此，在旁通出口下游设置AIG致使烟道长度必须加长，进一步导致占地面积、成本以及材料方面的增加。
目前对于SCR工作的一致意见是提供温度及化学成分均匀的、最高水平的流动。诸如AIG喷射、静态混合以及明智地选择使用流动校正装置的技术都被使用在已知的SCR设计中，以尝试提供实际上最均匀流动和混合的混合物。不过，这些技术仍没有提供极为均匀的流动或混合，所以仍然可以有所改进。
发明内容
本发明的一个目的提供一种用于炉子和锅炉的NOx去除系统，它比现有的系统更为紧凑，并同时能防止会结垢的铵盐的形成。
本发明的另一目的是提供一种用于炉子和锅炉的SCR设备，它比目前的系统成本低廉，并同时能同样或更好地从烟气中去除NOx。
因此，用于具有一节热器和节热器旁通的炉子或锅炉的本发明的SCR设备具有两个氨气喷射管网。一主AIG位于节热器出口与节热器旁通出口之间，而一次AIG位于旁通管道内。在这些位置放置AIG允许在一较短的总烟道长度上使用烟道网(fluework)来进行烟气速度分布以及烟气与氨气混合。旁通和节热器各设有用于控制烟气穿过相应管道的流动的气流调节装置。可以控制氨气喷射管网，以与穿过节热器以及旁通管的气体流动成正比地提供氨气。
在所附权利要求书中具体地指出了为本发明特征的各种新颖的特征，该权利要求书构成本公开文本的一部分。为了更好地理解本发明、采用本发明所实现的优点和特定目的，请参见其中示出本发明的一个较佳实施例的附图
和描述材料。
附图简述唯一的附图是根据本发明的一炉子或锅炉的节热器和SCR反应器的侧视示意图。
具体实施例方式
现在请参见该图，本发明的一NOx去除系统示为用于炉子或锅炉中的节热器部分50中。节热器部分50包括节热器52和节热器旁通管道54。一SCR反应器60位于烟气管道58的出口端处。两个独立的氨气喷射管网(AIG)20、30设置在节热器部分50中。
主AIG 20定位在节热器烟道中节热器烟气出口55与旁通管道出口57之间。次AIG 30位于靠近节热器旁通管54的上端处。主、次AIG 20、30中的每一个都定位在气流调节装置40、42的下游。旁通控制气流调节装置40位于节热器旁通管道入口53附近。节热器气流调节装置42设置在节热器烟道56中主AIG 20的上游。主、次AIG 20、30连接至氨气供应和控制装置80，操作该装置可控制通过每一AIG 20、30的氨气输送。
如同在已知的NOx去除系统中，其气流调节装置40、42系在打开和关闭之间调节，用以控制穿过节热器54旁通管道54相对节热器52的烟气流动。亦即，穿过节热器旁通管道54的烟气流动百分比可以在0-100％之间(包括0和100％)变化。
在非旁通状态下，当烟气都穿过节热器52时，氨气仅供向主AIG 20。当引导烟气穿过节热器旁通管道54时，一些氨气被引导至次AIG 30，以减小至诸AIG 20的流动。或者，当主要将烟气引导穿过节热器旁通管道54时，AIG20、30可以操作成仅向节热器旁通管道54提供氨气。通过从供应和控制装置80向次AIG 30引导合适部分的氨气来防止氨气由于节热器52中的较低温度而发生结垢。
与非旁通状态相比，在旁通运作状态中，由于在低热输入/烟气流动下SCR60中的烟气滞留时间增加，烟气速度分布和氨气/烟气混合就不那样关键了。因此，在次AIG 30中的氨气喷射点的数量以及次AIG 30上游和下游的节热器旁通管道54的长度与主AIG 20中的相同参数相比就不是那样关键了。由此，次AIG 30可以由单套喷射管构成，一套喷射管带有用于喷射氨气的多个口，或者甚至是带有一个或多个喷射孔的单根管子。诸管可以布置成一组平行的管子，且喷射口定向成正好指向上游，或者相对烟气的行进成一角度。
在旁通状态下工作时，当烟气穿过节热器52和节热器旁通管道54时，在主AIG 20和次AIG 30中每一个处喷射一部分氨气将在SCR反应器60的进口处形成更好的氨气对NOx的分布。即使在节热器52与SCR反应器60之间的一段缩短的烟气管道58中，氨气也有足够的时间在烟气内混合和散布。此外，向节热器旁通管道中的烟气引入氨气可防止在旁通管道出口57处有大量无氨气的烟气引入到烟气流中。
结果，烟气管道58的长度可以减小至约为50％的传统NOx去除系统的长度。该管道长度的减小可成为明显的成本节约以及更小的炉子和锅炉占地面积。本发明无需牺牲从烟气去除NOx的效率或质量就可实现这样的节约。
尽管没有在附图中示出，还可以使用位于次氨气喷射管网30下游静态混合装置来改善节热器旁通管道54内的混合和氨气散布效率。
尽管上面已经示出和描述了本发明的特定实施例和/或细节，以说明本发明原理的应用，但应予理解的是，可以如权利要求书中更完全地描述的、或那些熟悉本技术领域的人们所知的那样(包括任何和所有的等效措施)来实施本发明，而不背离这样的原理。
权利要求
1.一种用于一炉子或锅炉的NOx去除系统，所述炉子或锅炉具有一节热器，且该节热器带有用来围绕节热器旁通烟气的一烟气旁通管道，该旁通管道在位于节热器上游的一旁通管道入口与位于一节热器烟气出口下游的一旁通管道出口之间延伸，该旁通管道出口位于一选择性还原反应器的上游，该系统包括一主氨气喷射管网，它位于节热器出口与节热器旁通出口之间；以及一次氨气喷射管网，它位于旁通管道内。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括用于控制通过主、次氨气喷射管网中的每一个所喷射的氨气供应量的氨气控制装置。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括位于节热器出口附近的第一气流调节装置和位于旁通管入口附近的第二气流调节装置。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，主氨气喷射管网位于第一气流调节装置的下游。
5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，次氨气喷射管网位于第二气流调节装置的下游。
6.如权利要求3所述的系统，其特征在于，第一和第二气流调节装置是可调节的，以引导0-100％的烟气穿过旁通管道。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，氨气控制装置是可调节的，以引导0-100％的氨气穿过次氨气喷射管网。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，次氨气喷射管网包括至少一根喷射管。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，次氨气喷射管网包括多根喷射管，每一喷射管具有多个喷射孔。
10.一种用来将氨气引入一炉子或锅炉的烟气流中的氨气喷射系统，所述炉子或锅炉具有一节热器和位于一选择性还原反应器上游的一节热器烟气旁通，该系统包括一主氨气喷射管网，它位于节热器的一烟气出口与一节热器旁通出口之间；一次氨气喷射管网，它位于节热器的烟气旁通中；以及用于控制输送至主、次氨气喷射管网中的每一个的氨气供应百分比的控制装置。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，氨气控制装置是可调节的，以输送0-100％的氨气穿过次氨气喷射管网。
12.如权利要求10所述的系统，其特征在于，次氨气喷射管网包括至少一根喷射管。
13.如权利要求10所述的系统，其特征在于，次氨气喷射管网包括多根喷射管，每一喷射管具有多个喷射孔。
全文摘要
一种用于具有一节热器的炉子或锅炉的NOx去除系统，它包括位于一SCR上游的两个独立的氨气喷射管网(AIG)。一主AIG位于节热器的烟气出口与节热器旁出口的上游通出口之间。一次AIG位于旁通管道内。独立的AIG能在加热器与SCR之间的烟道总长度中进行还原，从而减小了NOx去除系统的占地面积、成本以及用材量。
文档编号F23J15/00GK1540208SQ200410032319
公开日2004年10月27日 申请日期2004年3月26日 优先权日2003年3月26日
发明者E·S·米勒, B·W·基舍尔, K·J·罗吉尔斯, E S 米勒, 基舍尔, 罗吉尔斯 申请人:巴布考克及威尔考克斯公司