一种燃气轮机脱硝喷氨装置及燃气轮机的制作方法

本发明涉及燃气轮机技术领域，具体涉及一种燃气轮机脱硝喷氨装置及燃气轮机。

背景技术：

北京市db11/847-2011《固定式燃气轮机大气污染物排放标准》中要求，北京市现有燃气轮机中未安装烟气脱硝装置的自2014年7月1日起余热锅炉烟气中nox排量低于30mg/nm³。现有的燃机烟气排放中的nox排量大多数都不达标。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种燃气轮机脱硝喷氨装置及燃气轮机。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种燃气轮机脱硝喷氨装置，包括喷射管、雾化空气管和雾化喷头，所述雾化空气管套设在所述喷射管外并与所述喷射管外壁之间形成一环形空腔；所述喷射管的两端分别为入口端和出口端，所述雾化空气管的两端分别为封堵端和开口端，所述出口端和所述开口端平齐并均与所述雾化喷头相连接，所述入口端从所述封堵端穿出；所述雾化空气管侧壁靠近所述出口端的位置开设有与所述环形空腔连通的雾化空气入口。

本发明的有益效果是：本发明通过设置喷射管、雾化空气管以及雾化喷头，可将氨水经雾化后喷入到燃气轮机的排气烟道内，与烟气充分混合后可有效降低氮氧化物的浓度；脱硝喷氨装置能够将还原剂氨水输送到燃气轮机尾部烟道内并喷射成雾状，可充分与燃气轮机排气烟道内的氮氧化物进行反应，有效降低了燃气轮机中的氮氧化物含量，从而使燃气轮机排气满足环保要求。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，还包括冷却空气输入管，所述冷却空气输入管套设在所述雾化空气管外侧并与所述雾化空气管的外壁之间形成一冷却间隙，所述冷却空气输入管侧壁靠近所述入口端的位置开设有与所述冷却间隙相连通的冷却空气入口。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置冷却空气输入管，可对雾化空气管以及喷射管进行冷却降温，可避免氨水在喷射管内因高温而气化形成气阻。

进一步，所述冷却空气输入管包括第一输入管和第二输入管，所述冷却空气入口位于所述第一输入管上；所述第一输入管的一端设有第一法兰，另一端设有第二法兰；所述第二输入管的一端设有第三法兰，所述第一法兰与所述雾化空气管靠近其封堵端的位置相连接，所述第二法兰与所述第三法兰相连接，所述第二输入管的另一端靠近所述开口端设置；所述雾化喷头从所述第二输入管伸出。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置第一输入管和第二输入管，可拆装。

进一步，还包括保温管和导向管，所述保温管套设在所述第二输入管的外侧并与所述第二输入管之间形成一保温间隙，所述保温间隙内填充有保温材料；

所述保温管一端与所述第二输入管一端固定连接，所述保温管的另一端为封堵端，所述保温管侧壁靠近所述封堵端的位置开设有喷口，所述导向管的一端套设在所述第二输入管靠近所述喷口的一端外壁上，所述导向管弯折后其另一端焊接在所述喷口的内壁上，所述雾化喷头位于所述导向管内并与所述喷口对应设置。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置保温管和导向管，可使有效隔绝外部的高温烟气，避免喷射管温度升高，保持氨水在喷出前是液体状态；导向管能够保证雾化喷头的喷射方向。

进一步，所述导向管包括一体连接的导向段和定位段，所述定位段套设在所述第二输入段上且与之滑动连接，所述导向段一端与所述定位段一端一体连接，所述导向段另一端焊接在所述喷口的内壁上，所述导向段靠近所述保温管封堵端的侧壁为斜面。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置导向段为斜面，避免导向管内残留氨水。

进一步，还包括热电偶，所述热电偶位于所述冷却间隙内并通过多个卡箍固定在所述雾化空气管上，所述热电偶沿所述喷射管的长度方向布设。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置热电偶，可对喷射管内部温度进行实时监控。

进一步，还包括空压机和氨水供给装置，所述雾化空气管的开口端和冷却空气输入管的冷却空气入口分别与所述空压机相连通，所述氨水供给装置与所述喷射管的入口端相连通。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置空压机，方便向雾化空气管和冷却空气管内输入空气。

一种燃气轮机，包括多个如上所述的脱硝喷氨装置和排气缸，所述排气缸的侧壁上开设有多个安装孔，所述安装孔内焊接有喷枪套管，所述喷枪套管一端设有第四法兰，所述喷枪套管设有第四法兰的一端位于排气缸外侧；所述脱硝喷氨装置插接在所述喷枪套管内，所述第四法兰与所述脱硝喷氨装置的外侧壁相连接；所述脱硝喷氨装置设有雾化喷头的一端位于所述排气缸内。

本发明的有益效果是：本发明的燃气轮机能够将作为还原剂的氨水以液态形式雾化后喷入燃气轮机的排气烟道内，而不至于在氨水喷出前被气化，且通过设置多个脱硝喷氨装置，能够使燃气轮机的排气烟道的各个位点的烟气与还原剂充分均匀混合，为直喷氨还原法降低烟气中氮氧化物提供了可靠的设备保障。本发明的燃气轮机还可在线更换喷射管，运行中出现突发情况可将喷射管抽出进行更换，十分便捷。

进一步，还包括加强杆，所述加强杆的一端焊接在所述排气缸的内壁上，另一端焊接在所述保温管封堵端的外侧。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置加强杆，避免因机组震动引起喷氨装置根部断裂。

附图说明

图1为本发明的脱硝喷氨装置的主视结构示意图；

图2为图1的a-a面示图；

图3为图2中a部的放大结构示意图；

图4为图2中b部的放大结构示意图；

图5为图1的b-b面示图；

图6为图2的c-c面示图；

图7为本发明的燃气轮机的排气缸的立体结构示意图；

图8为本发明的排气缸的轴侧示图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、喷射管；2、雾化空气管；21、环形空腔；22、雾化空气入口；23、法兰盘；3、雾化喷头；4、冷却空气输入管；41、冷却间隙；42、第一输入管；43、第二输入管；44、第一法兰；45、第二法兰；46、第三法兰；47、冷却空气入口；5、保温管；51、喷口；52、保温间隙；6、导向管；61、导向段；62、定位段；7、热电偶；71、卡箍；8、排气缸；81、加强杆；9、喷枪套管；91、第四法兰。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

如图1-图6所示，本实施例的一种燃气轮机脱硝喷氨装置，包括喷射管1、雾化空气管2和雾化喷头3，所述雾化空气管2套设在所述喷射管1外并与所述喷射管1外壁之间形成一环形空腔21；所述喷射管1的两端分别为入口端和出口端，所述雾化空气管2的两端分别为封堵端和开口端，所述出口端和所述开口端平齐并均与所述雾化喷头3相连接，所述入口端从所述封堵端穿出；所述雾化空气管2侧壁靠近所述出口端的位置开设有与所述环形空腔21连通的雾化空气入口22。所述雾化空气管2靠近封堵端的位置垂直安装有法兰盘23，雾化空气管2垂直穿过所述法兰盘23的中心。

如图1-图6所示，本实施例还包括冷却空气输入管4，所述冷却空气输入管4套设在所述雾化空气管2外侧并与所述雾化空气管2的外壁之间形成一冷却间隙41，所述冷却空气输入管4侧壁靠近所述入口端的位置开设有与所述冷却间隙41相连通的冷却空气入口47。通过设置冷却空气输入管，可对雾化空气管以及喷射管进行冷却降温，可避免氨水在喷射管内因高温而气化形成气阻。

如图2和图3所示，所述冷却空气输入管4包括第一输入管42和第二输入管43，所述冷却空气入口47位于所述第一输入管42上；所述第一输入管42的一端设有第一法兰44，另一端设有第二法兰45；所述第二输入管43的一端设有第三法兰46，所述第一法兰44与所述雾化空气管2靠近其封堵端的位置相连接，即与所述雾化空气管2上的法兰盘23通过螺栓连接；所述第二法兰45与所述第三法兰46通过螺栓相连接，所述第二输入管43的另一端靠近所述开口端设置；所述雾化喷头3从所述第二输入管43伸出。

如图2-图4所示，本实施例还包括保温管5和导向管6，所述保温管5套设在所述第二输入管43的外侧并与所述第二输入管43之间形成一保温间隙52，所述保温间隙52内填充有保温材料；

如图2-图4所示，所述保温管5一端与所述第二输入管43一端固定连接，所述保温管5的另一端为封堵端，所述保温管5侧壁靠近所述封堵端的位置开设有喷口51，所述导向管6的一端套设在所述第二输入管43靠近所述喷口51的一端外壁上，所述导向管6弯折后其另一端焊接在所述喷口51的内壁上，所述雾化喷头3位于所述导向管6内并与所述喷口51对应设置。通过设置保温管和导向管，可使有效隔绝外部的高温烟气，避免喷射管温度升高，保持氨水在喷出前是液体状态；导向管能够保证雾化喷头的喷射方向。

如图4所示，本实施例的所述导向管6包括一体连接的导向段61和定位段62，所述定位段62套设在所述第二输入管43上且与之滑动连接，所述导向段61一端与所述定位段62一端一体连接，所述导向段61另一端焊接在所述喷口51的内壁上，所述导向段61靠近所述保温管5封堵端的侧壁为斜面。所述定位段62与第二输入管43的滑动套接可方便第二输入管43从所述保温管5内取出和更换，通过设置导向段为斜面，避免导向管内残留氨水。

如图2-图4所示，本实施例还包括热电偶7，所述热电偶7位于所述冷却间隙41内并通过多个卡箍71固定在所述雾化空气管2上，所述热电偶7沿所述喷射管1的长度方向布设，所述热电偶7的一端靠近所述喷口51设置，另一端从所述法兰盘23穿出；通过设置热电偶，可对喷射管内部温度进行实时监控。

本实施例还包括空压机和氨水供给装置，所述雾化空气管2的开口端和冷却空气输入管4的冷却空气入口47分别与所述空压机相连通，所述氨水供给装置与所述喷射管1的入口端相连通。通过设置空压机，方便向雾化空气管和冷却空气管内输入空气。

本申请通过设置喷射管、雾化空气管以及雾化喷头，可将氨水经雾化后喷入到燃气轮机的排气烟道内，与烟气充分混合后可有效降低氮氧化物的浓度；脱硝喷氨装置能够将还原剂氨水输送到燃气轮机尾部烟道内并喷射成雾状，可充分与燃气轮机排气烟道内的氮氧化物进行反应，有效降低了燃气轮机中的氮氧化物含量，从而使燃气轮机排气满足环保要求。

实施例2

如图7和图8所示，本实施例的一种燃气轮机，包括多个如实施例1所述的脱硝喷氨装置和排气缸8，所述排气缸8的侧壁上开设有多个安装孔，所述安装孔内焊接有喷枪套管9，所述喷枪套管9一端设有第四法兰91，所述喷枪套管9设有第四法兰91的一端位于排气缸8外侧；所述脱硝喷氨装置插接在所述喷枪套管9内，所述第四法兰91与所述脱硝喷氨装置的外侧壁相连接；所述脱硝喷氨装置设有雾化喷头3的一端位于所述排气缸8内。所述第四法兰具体与所述第三法兰通过螺栓相连接。本实施例的燃气轮机能够将作为还原剂的氨水以液态形式雾化后喷入燃气轮机的排气烟道内，而不至于在氨水喷出前被气化，且通过设置多个脱硝喷氨装置，能够使燃气轮机的排气烟道的各个位点的烟气与还原剂充分均匀混合，为直喷氨还原法降低烟气中氮氧化物提供了可靠的设备保障。本实施例的燃气轮机还可在线更换喷射管，运行中出现突发情况可将喷射管抽出进行更换，十分便捷。

如图7所示，本实施例还包括加强杆81，所述加强杆81的一端焊接在所述排气缸8的内壁上，另一端焊接在所述保温管5封堵端的外侧。通过设置加强杆，避免因机组震动引起喷氨装置根部断裂。所述加强杆一端直接焊接在所述排气缸的内壁上，所述加强杆的另一端焊接在所述保温管的封堵端的外侧。在使用的时候，如果需要更换喷射管，可直接将第二法兰和第三法兰拆开，使得第一输入管、雾化空气管以及喷射管均从保温管内取出即可。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。