用于烟气脱硝的网格喷射系统的制作方法

本发明涉及烟气脱硝技术领域，具体涉及一种用于烟气脱硝的网格喷射系统。

背景技术：

选择性非催化还原(SNCR)脱硝工艺是世界公认的高温烟气脱硝成熟技术，近年从国外引入国内，在电厂锅炉，水泥厂等高温烟气脱硝工程中已广泛应用。其技术关键是在锅炉(窑炉)炉壁的特定位置装设喷枪，将脱硝还原剂喷入炉膛与烟气中氮氧化物(NO和NO₂)进行选择性非催化还原反应，将NO和NO₂转化成N₂和H₂O。该反应的决定因素一是温度，只有在850℃-1200℃温度区间内该反应才能进行；二是混合效果，混合效果越好，脱硝效率越高。

现有技术中，一般都是使用墙式喷枪，在炉壁上开孔预埋钢套管，喷射还原剂的喷枪通过套管插入炉膛。这种装置在尺寸较小的炉膛或窑炉上有很好的混合和雾化效果，脱硝效率高。但由于喷射距离受到限制，在大尺寸的炉膛上就存在不足，如电厂的300MW及以上锅炉脱硝，其炉膛尺寸都是十几米到几十米，墙式喷枪难以保证炉膛中心部位的混合效果，致使部分烟气接触不到还原剂，脱硝效率达不到要求。现在国家在电力行业实行超低排放，原来单用SCR脱硝系统的锅炉均难达到超低排放标准，须加装SNCR脱硝系统。而电力行业锅炉炉膛尺寸均较大，急需一种能覆盖整个炉膛断面的喷射雾化系统。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种覆盖面积广、脱硝效率高的用于烟气脱硝的网格喷射系统。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种用于烟气脱硝的网格喷射系统，包括安装于锅炉的炉壁上的夹套管以及穿设于所述夹套管内并伸入所述锅炉的炉膛内的喷枪，所述喷枪包括喷枪头和喷枪管，所述喷枪头上设有压缩空气进口和还原剂进口，所述夹套管为多个，多个所述夹套管安装在所述炉壁的不同高度处，每个夹套管内均安装有所述喷枪，所述喷枪管伸入锅炉的炉膛内，喷枪管上沿喷枪管的径向和轴向设置有多个喷嘴。

作为对上述技术方案的进一步改进：

优选的，所述喷枪可在所述夹套管内伸缩和旋转，所述喷枪头上连接有一驱动所述喷枪沿所述夹套管伸入或缩回的喷枪伸缩机构。

更优选的，所述喷枪伸缩机构包括由电机驱动的喷枪伸缩轨道，所述喷枪伸缩轨道上开设有卡槽，所述喷枪头上设置有与所述卡槽相匹配的将所述喷枪头与所述喷枪伸缩轨道进行连接的连接座。

优选的，所述喷嘴的喷孔呈圆柱形，或者呈锥角为30°-60°的锥形，且锥口朝外设置。

优选的，所述夹套管的管壁为中空结构，夹套管伸入炉膛的一端开设有与所述夹套管的管壁内腔连通的用于对所述喷枪管进行吹扫的吹扫孔，所述夹套管伸出炉膛的一端设置有与所述夹套管的管壁内腔连通的吹扫气进口。

更优选的，所述夹套管伸入炉膛的一端开设有多个所述吹扫孔，多个所述吹扫孔沿所述夹套管环向均布设置。

更优选的，所述吹扫孔与所述夹套管的轴线呈40°-50°角朝向所述炉膛内设置。

更优选的，所述喷枪管的管壁为中空结构，所述喷枪管伸出所述锅炉的炉壁的一端设置有与所述喷枪管的管壁内腔连通的冷却水进口和冷却水出口。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)在炉壁的不同高度处安装多个夹套管，在每个夹套管中安装喷枪，并在喷枪管上沿喷枪管的径向和轴向设置多个喷嘴，联网组成网格状的喷射系统。该网格喷射系统喷射覆盖范围广，可实现整个炉膛断面的全覆盖，有效提高还原剂与烟气的混合程度，提高脱硝效率。

(2)本发明的网格喷射系统可根据炉膛的尺寸和单个喷嘴的喷射面积确定组成网格喷射系统的喷枪数量和布置、以及单根喷枪的喷嘴数量和间距，可根据不同炉型的实际情况进行调整，使用灵活。

(3)本发明的网格喷射系统中喷枪可在夹套管内伸缩和旋转，可根据不同锅炉的实际情况调整伸入炉膛的喷枪管的长度，同时方便将喷枪取出进行检修，并可调节喷嘴的喷孔朝向，进而对还原剂的喷射方向进行调节，进一步提高了使用的灵活性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明烟气脱硝的网格喷射系统的结构示意图。

图2为本发明烟气脱硝的网格喷射系统中单根喷枪的结构示意图。

图3为本发明烟气脱硝的网格喷射系统中喷孔为圆柱形时喷嘴的结构示意图。

图4为本发明烟气脱硝的网格喷射系统中喷孔为锥形且锥角为30°时的结构示意图。

图5为本发明烟气脱硝的网格喷射系统中喷孔为锥形且锥角为45°时的结构示意图。

图6为本发明烟气脱硝的网格喷射系统中喷孔为锥形且锥角为60°时的结构示意图。

图7为本发明烟气脱硝的网格喷射系统中夹套管上吹扫孔的结构示意图。

图例说明：

1、炉壁；2、夹套管；3、喷枪；4、炉膛；5、喷枪伸缩轨道；21、吹扫孔；22、吹扫气进口；31、喷枪头；32、喷枪管；33、压缩空气进口；34、还原剂进口；35、喷嘴；36、连接座；37、冷却水进口；38、冷却水出口。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

需要特别说明的是，当某一元件被描述为“固定于、固接于、连接于或连通于”另一元件上时，它可以是直接固定、固接、连接或连通在另一元件上，也可以是通过其他中间连接件间接固定、固接、连接或连通在另一元件上。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

实施例

一种本发明的用于烟气脱硝的网格喷射系统，该网格喷射系统主要应用于大型电站的锅炉上，主要解决在大型电站锅炉采用SNCR脱硝技术时，由于锅炉的炉膛空间尺寸大而造成的脱硝还原剂与烟气混合不充分，进而导致SNCR脱硝效率低的问题。该网格喷射系统的结构如图1和图2所示。由图1和图2可见，其主要包括安装于锅炉的炉壁1上的夹套管2和喷枪3。喷枪3穿设在夹套管2内。喷枪3包括喷枪头31和喷枪管32，该喷枪管32伸入锅炉的炉膛4内。喷枪头31上设有压缩空气进口33和还原剂进口34。该网格喷射系统中包含多个夹套管2，该多个夹套管2安装在炉壁1的不同高度处，每个夹套管2内均安装有喷枪3，喷枪管32上沿喷枪管32的径向和轴向设置有多个喷嘴35。从压缩空气进口33和还原剂进口34分别向喷枪管32内通入压缩空气和还原剂(如氨气、氨水和尿素溶液)，进行双流体雾化喷射。还原剂从多个喷嘴35喷出，通过沿炉壁1的不同高度处设置的多个喷枪3以及喷枪3上沿径向和轴向设置有多个喷嘴35，构建成网格状的还原剂喷射系统，实现对锅炉炉膛4的各个部位进行喷射还原剂，提高还原剂喷射的覆盖范围，进而提高还原剂和烟气的混合效果，提高脱硝效率。采用压缩空气辅助雾化的双流体雾化方式，选定气液二相流体的流量、压力，据此控制喷射液滴的大小和喷射速率可使还原剂喷射达到炉膛4的不同部位，以适应不同负荷情况下与全部烟气充分混合。根据炉膛4的尺寸确定所需喷枪3的数量和布置方式，以及单根喷枪3的喷嘴35数量和间距，以提高该网格喷射系统的适用范围，使用更加灵活。

该网格喷射系统中的喷枪3不仅可以采用与夹套管2固定的安装方式，也可以采用可伸缩及旋转的活动安装方式。当采用活动安装方式时，喷枪3可在夹套管2内伸缩和旋转，喷枪头31上连接有一个驱动该喷枪3沿夹套管2伸入或缩回的喷枪伸缩机构。将喷枪3设置为可在夹套管2内伸缩和旋转，当喷枪3出现故障时，通过喷枪伸缩机构驱动喷枪3缩回，即可将喷枪3取出进行检修。通过喷枪伸缩机构还可根据实际需要对伸入锅炉炉膛4内的喷枪管32的长度进行调节。该喷枪头31可在360°范围内在夹套管2中任意旋转安装，以调节喷嘴35的喷孔朝向，进而对还原剂的喷射方向进行调节，使用更加灵活。

该喷枪伸缩机构包括由电机驱动的喷枪伸缩轨道5。该喷枪伸缩轨道5上开设有卡槽，喷枪头31上设置有与该卡槽相匹配的用于将喷枪头31与喷枪伸缩轨道5进行连接的连接座36。将喷枪3的喷枪头31通过连接座36固定连接在喷枪伸缩轨道5上的卡槽中，然后通过电机驱动喷枪伸缩轨道5，即可实现喷枪头31的伸入或缩回。

如图3至图6所示，本实施例中，喷嘴35的喷孔的形状可根据实际情况进行选择。喷孔的形状优选采用呈圆柱形，或者呈锥角为30°-60°的锥形，且锥口朝外设置，可达到不同的覆盖范围和喷距。如图2所示，夹套管2的管壁为中空结构，夹套管2伸入炉膛4的一端开设有与夹套管2的管壁内腔连通的对喷枪管32进行吹扫的吹扫孔21。夹套管2伸出炉膛4的一端设置有与夹套管2的管壁内腔连通的吹扫气进口22。该夹套管2不仅可以起到固定和保护喷枪的作用，而且，从吹扫孔21引入高压气体对喷枪3进行吹扫，可保证喷枪3缩回顺畅。该吹扫用高压气体可采用过热蒸汽或压缩空气。使用时，也可在需要时或每隔一定时间将喷枪3缩回退出一次定期进行吹扫，以防止喷枪管32上集灰结焦。另外，还可对喷枪管32采用表面处理，防止喷枪管32结焦和过度磨损。

如图2和图7所示，作为优选，在夹套管2伸入炉膛4的一端开设多个吹扫孔21，并且，将多个吹扫孔21沿夹套管2环向均布设置，以进一步提高吹扫效果。此外，优选将吹扫孔21与夹套管2的轴线呈40°-50°角朝向炉膛4内设置(图7中α)，更优选为45°。更进一步地提高吹扫效果，较少喷枪管32上的集灰结焦。

本实施例中，喷枪管32的管壁为中空结构，喷枪管32伸出锅炉的炉壁1的一端设置有与喷枪管32的管壁内腔连通的冷却水进口37和冷却水出口38。从冷却水进口37通入冷却水即可对喷枪管32进行冷却。该该喷枪管32采用夹套水冷却方式，可避免喷枪管32被锅炉炉膛4内的高温烧坏。喷嘴35采用可拆卸安装方式(如螺纹连接)，方便在喷嘴35磨损后进行更换。

当喷枪3采用与夹套管2可伸缩活动的安装方式时，该网格喷射系统的工作原理如下：

(1)根据锅炉规模和炉膛4的尺寸确定雾化喷嘴35的数量和位置以及喷枪3的数量和位置，通过管道和控制阀门向所有喷枪3供应压缩空气、还原剂、冷却水和吹扫用气。

(2)投运时，先开启喷枪3的冷却水进口37和冷却水出口38阀门，然后启动喷枪伸缩机构，将喷枪3伸入炉膛4内。全部到位后，按先后顺序开启压缩空气进口33和还原剂进口34阀门，还原剂在压缩空气辅助雾化下均匀喷入炉膛4内，实现脱硝功能。

(3)根据锅炉负荷和炉内温度分布情况，可选择性投用不同高度的喷枪3。也可视需要对喷枪3进行旋转，让还原剂雾化喷射流朝向左右二边或是上下方向，或换用不同开口角度的喷嘴35，以达到最佳的雾化和混合效果，实现最高脱硝效率。

(4)停用时，先关闭还原剂控制阀，再关压缩空气阀门，同时打开吹扫孔21，退出喷枪3。退到位后关闭冷却水进口37和冷却水出口38阀门，短时或临时退出喷枪3可不关冷却水。

当喷枪3采用与夹套管2固定的安装方式时，该网格喷射系统的工作原理如下：

(1)根据锅炉规模和炉膛4的尺寸确定雾化喷嘴35的数量和位置以及喷枪3的数量和位置，喷枪3的两端均固定于锅炉的炉壁1上。通过管道和控制阀门向所有喷枪3供应压缩空气、还原剂、冷却水。

(2)锅炉启动前先开启所有喷枪3的冷却水进口37、冷却水出口38、压缩空气进口33和还原剂进口34阀门。

(3)投运时，直接开启还原剂进口34阀门，还原剂在压缩空气辅助雾化下均匀喷入炉膛4内，实现脱硝功能。

(4)根据锅炉负荷和炉内温度分布情况，可选择性投用不同高度的喷枪3。也可视需要改变喷嘴35的安装方向，或换用不同开口角度的喷嘴35，以达到最佳的雾化和混合效果，实现最高脱硝效率。

(5)停用时，先关闭还原剂控制阀，停炉后再关闭压缩空气进口33、冷却水进口37和冷却水出口38阀门，短时或临时停用而不停炉时，不能关压缩空气和冷却水。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。