烟气净化装置及安装有该装置的链条锅炉的制作方法

本实用新型属于锅炉环保技术领域，具体地说，尤其涉及一种烟气净化装置及安装有该装置的链条锅炉。

背景技术：

链条锅炉作为机械化程度较高的一种层燃炉，在工业锅炉使用中较为广泛。链条锅炉在燃烧过程中会产生大量烟气，如果这些烟气直接排放到大气中会对空气产生严重的污染。锅炉在燃烧过程中产生的烟气，除含有粉尘外，还包括一定量的氮氧化物及硫化物。

在实际使用过程中，通常采用氨水或者尿素来进行氮氧化物的处理，但是氨水或者尿素必须在适宜的温度范围内才能与氮氧化物进行充分地反应。如果反应温度或反应时间不符合要求，则会造成氮氧化物的还原效率较低，烟气中的含氧量及氨的逸出量增加，烟气中伴有黑烟现象。如果采用催化剂来有选择的处理上述有害物质，不仅处理设备更加复杂、占地面积大、投入成本较高，而且在实际处理过程中会造成以TiO₂为载体，包含V₂O₅活性成分的还原剂损耗，严重时造成二次重金属污染。

而对硫化物的处理则需要另一套专用的设备进行处理，如利用石灰石—石膏法进行脱硫，其与脱硝工艺分开进行，存在着投资成本高，运行费用高，同时产生大量的副产脱硫石膏，后期处理较为困难。

现有的烟气处理装置如果需要进行两种物质的同时脱离，存在着工艺技术复杂，反应条件苛刻，脱硫脱硝效果差和运行费用高的问题。上述现象在现有的锅炉进行升级改造过程中会导致升级改造成本较高，改造难度大，安装调试困难的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种烟气净化装置及安装有该装置的链条锅炉，其能够提高燃料的燃烧程度及氧气的利用率，在提高SNCR技术脱硝效率的同时提高硫化物的处理效率，且改造成本低，难度小，便于安装调试。

为达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本申请中所述的烟气净化装置，包括若干并列或错位排列的管道，管道由管壁围成两端开口的密闭通道，所述管道的纵截面至少包括一个内径缩小段，所述内径缩小段至少有一个位于管道的入口处，所述管壁内部设有冷却层。

进一步地讲，本申请中所述的内径缩小段的数量为2个，包括位于管道入口处的前内径缩小段、位于中段且靠近入口处的中内径缩小段。

进一步地讲，本申请中所述的冷却层为水冷层，水冷层与水冷装置连接。

进一步地讲，本申请中所述的冷却层为风冷层，风冷层与风冷装置连接。

进一步地讲，本申请中所述的管壁包括若干水冷管、连接板，相邻水冷管之间采用连接板连接，水冷层由水冷管内的水路构成，所述水冷管的上下两端分别与分布管连接。

一种安装有烟气净化装置的链排锅炉，包括炉膛、链排、换热室、上锅筒、下锅筒，其中炉膛包括前拱、后拱，链排位于炉膛的下方，所述烟气净化装置位于链排的上方，并分别与前拱、后拱连接；所述烟气净化装置包括若干并列或错位排列的管道，管道由管壁围成两端开口的密闭通道，所述管壁内部设有冷却层，所述管道的纵截面至少包括一个内径缩小段，所述内径缩小段至少有一个位于管道的入口处。

进一步地讲，本申请中所述的内径缩小段的数量为2个，包括位于入口处的前内径缩小段、位于管道中段且靠近入口处的中内径缩小段。

进一步地讲，本申请中所述的管壁包括若干水冷管、连接板，相邻水冷管之间采用连接板连接，水冷层由水冷管内的水路构成，所述水冷管的上下两端分别与分布管连接。

进一步地讲，本申请中所述的分布管分别通过进集箱管、下降管与上锅筒、下锅筒连接。

进一步地讲，本申请中所述的烟气净化装置与前拱、后拱的连接处采用耐火材料进行封堵。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型能够提高SNCR技术下的氮氧化物及硫化物的转化效率，降低氮氧化物及硫化物的排放量，提高燃料的燃烧程度，使得排放烟气中的氧气含量由常规的6％～8％降低至2～3.5％。

2、本实用新型在促进氮氧化物及硫化物转化效率的同时，由于提高了氧气的利用率，能够降低锅炉一次风与二次风的进风量，降低鼓引风机的功率，减少加热空气所需的用煤量，减少黑烟。

3、本实用新型能够提高脱硝率至93～98％，经喷淋塔后的硫化物无检出，且能够减少氨水或尿素的使用量。

4、本实用新型中所述的烟气净化装置的使用寿命与锅炉的使用寿命等长，有效减少了锅炉升级改造的成本及后续烟气净化装置的维护成本，且便于安装调试。

附图说明

图1是实施例1中的管道结构示意图。

图2是实施例2中的管道结构示意图。

图3是水冷层或风冷层的位置结构示意图。

图4是水冷管构成的管道结构示意图。

图5是烟气净化装置中并列管道的分布示意图。

图6是烟气净化装置中错位排列的管道分布示意图。

图7是实施例1的安装位置示意图。

图8是安装有烟气净化装置的链排锅炉示意图。

图9是烟气净化装置中管道的分布示意图及烟气净化装置的位置示意图。

图中：1、链排；2、前拱；3、后拱；4、下降管；5、分布管；6、前内径缩小段；7、中内径缩小段；8、集箱管；9、上锅筒；10、换热室；11、下锅筒；12、水冷管；13、连接板；14、管道；15、管壁；16、冷却层；17、内径缩小段；18、炉膛；19、入口处；20、出口处；21、耐火材料。

具体实施方式

下面结合实施例对本申请所述的技术方案作进一步地描述说明。

实施例1：一种烟气净化装置，包括若干排列的管道14，管道14由管壁15围成两端开口的密闭通道，所述管道14的纵截面至少一个内径缩小段17，所述内径缩小段17位于管道的入口处19，所述管壁15内部设有冷却层16。

实施例2：一种烟气净化装置，包括若干排列的管道14，管道14由管壁15围成两端开口的密闭通道，所述管道14的纵截面设有内径缩小段17，所述内径缩小段17包括位于管道入口处19的前内径缩小段6，位于中段靠近入口处19的中内径缩小段7，所述管壁15内部设有冷却层16。

实施例3：一种烟气净化装置，所述冷却层16采用水冷层，水冷层与所安装的链条锅炉原有的水循环系统连接，其余部分的结构与实施例1或实施例2中的结构相同。

实施例4：一种烟气净化装置，其中所述冷却层16采用风冷层，风冷层与外置或者锅炉本身的送风系统连接。其余部分的结构与实施例1或实施例2中的结构相同。

实施例5：一种烟气净化装置，其中所述管壁15包括若干水冷管12、连接板13，相邻水冷管12之间采用连接板13连接，水冷管12与连接板13构成两端开口的密封的管道14。水冷层由水冷管12内的水路构成，所述水冷管12的上下两端分别与分布管5连接。其余部分的结构与实施例1或2相同。

实施例6：一种安装有烟气净化装置的链排锅炉，包括炉膛18、链排1、换热室10、上锅筒9、下锅筒11，其中炉膛18包括前拱2、后拱3，链排1位于炉膛18的下方，所述烟气净化装置位于链排1的上方，并分别与前拱2、后拱3连接；所述烟气净化装置包括若干排列的管道14，管道14由管壁15围成两端开口的密闭通道，所述管壁15内部设有冷却层16，所述管道14的纵截面包括一个内径缩小段17，所述内径缩小段17位于管道14的入口处19。

实施例7：一种安装有烟气净化装置的链排锅炉，其中所述烟气净化装置中的内径缩小段包括2个，分别为位于入口处19的前内径缩小段6、位于管道14中段且靠近入口处19处的中内径缩小段7。其余部分的结构与实施例6中的机构相同。

实施例8：一种安装有烟气净化装置的链排锅炉，其中所述管壁15由若干水冷管12与连接板13构成，水冷管12与连接板13构成两端开口周边密封的管道14。在管道14的两端分别连接有分布管5，分布管5分别通过进集箱管8、下降管4与上锅筒9、下锅筒11连接。其余部分的结构与实施例6或实施例7的结构相同。

实施例9：一种安装有烟气净化装置的链排锅炉，其中所述15由若干水冷管12与连接板13构成，水冷管12与连接板13构成两端开口周边密封的管道14。在管道14的两端分别连接有分布管5，分布管5与外接的水循环系统连接。其余部分的结构与实施例6或7中叙述的结构相同。

实施例10：一种安装有烟气净化装置的链排锅炉，其中所述烟气净化装置与链排锅炉内的前拱2、后拱3之间连接处的位置采用耐火材料21进行封堵。其余部分的结构与实施例6至实施例9中的结构相同。

实施例1中所述的管道14可单独使用，如说明书附图1所示；亦可以组合使用，即所述的管道14首尾相接，来实现更加好地烟气处理效果，首尾相接的方式如说明书附图7所示。

鉴于上述实施例及附图，对本实用新型的结构及原理作进一步地描述说明。

SNCR技术采用的是在炉膛18的内部喷入一定浓度的氨水或尿素，对炉膛18内部的燃料产生的氮氧化物或硫化物进行还原，从而减少氮氧化物或硫化物的排放。但是SNCR仅仅使用氨水或尿素等的还原剂来对氮氧化物或硫化物进行处理，且SNCR技术对反应温度、浓度范围等具有一定的要求。

一般来讲，氮氧化物NO_X与氨水或尿素的反应温度一般在850℃～1100℃范围内反应最佳，而此温度范围通常在炉膛18的链排1的上方、前拱2与后拱3之间。所以本实用新型通过将烟气净化装置安装在此处以实现对氮氧化物NO_X及硫化物的一体化综合处理，加快氨水或尿素与上述物质的反应进度，增加烟气本身的燃烧程度，提高氧气本身利用率。

进一步地讲，本实用新型中的烟气处理装置采用空气扰流及对流的原理，通过烟气不同流速的差值来实现烟气的充分混合，烟气对流及扰流现象的存在也能够增加烟气净化装置内部的压强，促进烟气的二次燃烧及二次反应，促进燃料的充分燃烧，促进氨水或尿素等还原剂与氮氧化物NO_X及硫化物的反应程度。

为实现上述原理，本实用新型通过在炉膛18的链排1的上方、前拱2与后拱3之间设有一个或多个排列的管道14，相邻管道14之间及管道14与前拱2、后拱3之间采用耐火材料21封堵，这样使得炉膛18下方的链排1燃烧产生的烟气均通过管道14进入到炉膛18的上方，并由此进入到换热室10之内。

当烟气进入到管道14内时，由于管道14的纵截面至少包括一个内径缩小段17，内径缩小段17的位置至少有一个位于管道14的入口处19，这样，当烟气由较窄的入口处19进入到较宽孔径的管道14时，由于横截面直径的变化导致烟气流速发生变化，烟气流速的变化会造成扩张效应，该扩张效应一是会增加管道14内部的气压，二是会产生烟气的对流及扰流现象，促进烟气燃烧的同时也能促进各物质如氨水或尿素、氮氧化物、硫化物等的混合，促进反应。

本实用新型的最佳方案是在管道入口处19设置前内径缩小段6，在管道14的中段且靠近入口处19的位置上设置中内径缩小段7，在中内径缩小段7的作用下对经前内径缩小段6进入的烟气产生一个阻流作用，产生比较明显的烟气对流、扰流的效果，同是也增加了在这段管道内的烟气压力。上述现象使得烟气在中内径缩小段7与前内径缩小段6之间产生更加明显的二次燃烧、二次混合的现象，从而促进氧气参与燃烧及还原反应的程度。

经过上述反应后的烟气经由中内径缩小段7进入到后续的管道14内，管道14的出口处20位于炉膛18的上方，从管道14内出来的烟气进入到换热室10内进行换热。经过换热室10的烟气可通过脱硫塔的喷淋作用来实现产生硫酸副产物，不仅能够对烟气进行处理而且还能够实现一定的附加产值。

在本实用新型中，管道14的管壁15内设有冷却层，该冷却层可为水冷层或风冷层，水冷层可采用外置的水循环装置，也可以通过链排锅炉内部的水循环装置来实现。风冷层可通过锅炉内部的送风系统或外置的送风系统来实现冷却功能。本领域的技术人员能够通过上述结构依据现有技术设计出合理的循环路径及装置，本实用新型中不对此作进一步详细的说明。

本实用新型提供了一种具体的水冷层结构，即通过若干水冷管12及连接板13来实现构成管道14的管壁15。管壁15的横截面为圆形，如附图4所示。水冷管12通过分布管5分别与集箱管8、下降管4与上锅筒9、下锅筒11连接，从而通过链排锅炉内部的水循环系统来实现对管壁15的冷却，利用管壁15与燃烧产生的高温度颗粒物之间的温度差来避免高温度颗粒物在内径缩小段17处的沉积，造成管道14的堵塞。在实现上述冷却的功能下，本实用新型中的水冷管12还能够起到换热的作用，增加锅炉本身的换热效果，提升锅炉原有的热能利用率。

上述的结构形式，能够使得原有的链排锅炉在升级改造过程中，通过在炉膛的链排上方增加本实用新型所述的烟气净化装置，能够实现链排锅炉中氮氧化物、硫化物的达标排放，消除因燃烧原料不同及氧气利用不充分而产生的黑烟现象，减少一次风、二次风系统的供风量，能够在新建锅炉中减少钢材的使用量且保证锅炉运行的稳定性，安全可靠。