一种耐高温且强化混合的高效SNCR喷射装置的制作方法

本实用新型涉及一种耐高温且强化混合的高效sncr喷射装置，属于锅炉设备排气污染物控制技术领域。

背景技术：

选择性非催化还原技术（sncr）是在特定的温度窗（约850～1100℃）内无需催化剂的作用，让还原剂与烟气中的nox反应生成无污染的n2和h2o，实现脱除烟气中的nox的目的，因sncr技术改造简单、投资小、运行成本低等优势得到了较为广泛的应用，如申请号为201621017029.1的中国专利。sncr作为比较成熟的技术方案，应用业绩较多，但也存在一些亟待解决的问题，其中sncr喷枪分为两种及其主要限制因素如下：

（1）墙式喷枪：固定安装于炉墙上，依靠稀释水或者压缩空气的压力将还原剂喷射进入炉膛，对于电站锅炉炉膛空间相对较大，墙式喷枪射流钢性严重不足，还原剂与烟气的混合效果不佳，炉膛中心区域还原剂喷入量低，系统脱硝效率较低。

（2）可伸缩式喷枪：工作在高温环境下存在变形甚至烧损的情况，且执行机构复杂故障率高。混合效果较墙式喷枪好，但喷枪冷却问题亟待解决，有学者提出喷枪冷却的解决方案，其中忽略的技术问题有：1）空气冷却，需要的空气量非常巨大；2）水冷却，冷却水吸热后的热媒水处理难度大，循环水量需求大，热媒水能量浪费现象普遍。两种方案对于还原剂喷射区域因喷射导致的热量损失无利用方案，不利于系统热平衡。

（3）传统的还原剂经稀释水或压缩空气喷入炉内，还原剂反应窗有限，还原剂在炉内蒸发热解浪费有限的反应窗导致还原剂反应不充分，脱硝效率降低。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理的耐高温且强化混合的高效sncr喷射装置，其基于稳定的冷却系统保证布置在炉膛内部的喷射系统能够在设计工况下稳定运行，同时通过布置在炉膛内部的多个喷射点实现还原剂与烟气的充分混合，根据锅炉运行工况的变化适当调整喷射装置的运行方式，实现喷射系统在高温环境中稳定运行，保证还原剂与烟气的混合效果的同时系统的负荷适应性更加理想。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：一种耐高温且强化混合的高效sncr喷射装置，包括锅炉，其特征在于，还包括炉内冷却管道、冷却液供给管道、冷却液回流管道、炉内还原剂管道、还原剂供应管道和强化混合装置；所述炉内冷却管道贯穿锅炉炉膛，且炉内冷却管道设置有多根，所述炉内冷却管道的一端与冷却液供给管道连接，所述炉内冷却管道的另一端与冷却液回流管道连接；所述还原剂供应管道有部分布置在冷却液回流管道内，且还原剂供应管道与炉内还原剂管道的一端连接，所述炉内还原剂管道的另一端为封闭端；所述炉内还原剂管道布置在炉内冷却管道内，且在炉内冷却管道上设置有还原剂喷口；还原剂喷口射流区域的烟气下游或者上游设置有强化混合装置，所述强化混合装置设置有多个，且强化混合装置布置在炉内冷却管道上。

进一步而言，所述炉内冷却管道内炉内还原剂管道的设置形式不局限于本实用新型给出的形式，亦可采用圆弧形布局或者支管式布局，冷却介质可以为水但不局限于水。

进一步而言，所述还原剂喷口包括烟气逆流方向喷口和烟气顺流方向的喷口。

进一步而言，所述强化混合装置为星型结构或圆盘型等结构，用于保证烟气中的nox与还原剂在有限的反应窗内充分混合、及时反应。

工作原理如下：在锅炉内，炉内还原剂管道在炉内冷却管道中冷却液的保护下在高温环境中稳定工作，通过还原剂喷口喷射还原剂，在强化混合装置的作用下，还原剂与烟气充分混合，并在有限的反应窗内反应。

进一步而言，冷却液通过冷却液供给管道输送给炉内冷却管道，并由冷却液回流管道排出；在冷却液的作用下炉内还原剂管道的射流区域能够均匀覆盖整个炉内烟气流通截面。

进一步而言，冷却液能够保证锅炉内的喷射系统管路温度在设计范围内连续稳定运行，通过支管形式及多喷嘴实现锅炉内喷射区域的全覆盖，保证还原剂与烟气的充分混合。

进一步而言，喷嘴设置有若干个，根据射流方向烟气流通面积及烟气量等参数合理布置喷嘴的数量。

进一步而言，单根炉内冷却管道表面的还原剂喷口可以为对向布置亦可多向布置，多项布置可以根据喷射区域烟温的变化适当的调整开启不同方向的还原剂喷口，高负荷时开启烟气逆流方向喷口，低负荷时开启烟气顺流方向的喷口。

进一步而言，强化混合装置设置在喷射区域的烟气下游方向或者上游方向，起到强化烟气与还原剂的混合作用，保证还原剂与烟气中的nox在有限的反应窗内充分的反应，提高脱硝效率。强化混合装置可以为耐高温合金材料或者陶瓷等材料。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：其一，冷却液能够有效的保证炉内喷射系统温度满足设计要求，为系统的连续稳定运行提供保障。其二，在冷却系统的保护下，可以根据具体情况提出多种炉内喷射管路布置形式。其三，强化混合装置能够强化烟气与还原剂的混合，保证在有限的反应窗内实现还原剂与nox的充分反应，提高脱硝效率。其四，还原剂的喷射方向的多向设置，能够提高一套喷射系统的多工况适应性，最大限度的提高设备的运行稳定性；综上，本实用新型改造工程量小、运行稳定，无需专人操作，只需停机期间检查维护即可，设备运行及维护成本低。

附图说明

图1是本实用新型实施例的整体结构示意图。

图2是本实用新型实施例中炉内喷射系统炉膛纵切面示意图。

图3是本实用新型实施例中炉内冷却管道、炉内还原剂管道及还原剂喷口结构示意图。

图中：锅炉1、炉内冷却管道2、冷却液供给管道21、冷却液回流管道22、炉内还原剂管道3、还原剂供应管道31、还原剂喷口4、烟气逆流方向喷口41、烟气顺流方向的喷口42、强化混合装置5。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1至图3，本实施例中，耐高温且强化混合的高效sncr喷射装置设置在锅炉1炉膛上部、温度区间满足设计要求，炉内还原剂管道3设置在炉内冷却管道2内部，保证炉内管道系统工作温度满足设计要求，炉内冷却管道2内部冷却液的流动带走该区域一定的热量，在冷却液的保护下，炉内还原剂管道3能够根据需要采用多种布置形式，达到还原剂射流在锅炉1内的全覆盖，强化混合装置5能够保证在有限的反应窗内还原剂与烟气的充分混合，提高脱硝效率。

本实施例中，耐高温且强化混合的高效sncr喷射装置包括炉内冷却管道2、冷却液供给管道21、冷却液回流管道22、炉内还原剂管道3、还原剂供应管道31和强化混合装置5。

炉内冷却管道2贯穿锅炉1炉膛，且炉内冷却管道2设置有多根，炉内冷却管道2的一端与冷却液供给管道21连接，炉内冷却管道2的另一端与冷却液回流管道22连接；还原剂供应管道31有部分布置在冷却液回流管道22内，且还原剂供应管道31与炉内还原剂管道3的一端连接，炉内还原剂管道3的另一端为封闭端；炉内还原剂管道3布置在炉内冷却管道2内，且在炉内冷却管道2上设置有还原剂喷口4，炉内还原剂管道3通过支管与还原剂喷口4联通，还原剂喷口4设置在炉内冷却管道2的表面；还原剂喷口4射流区域的烟气下游或者上游设置有强化混合装置5，强化混合装置5设置有多个，且强化混合装置5通过金属构件固定在炉内冷却管道2上。强化混合装置5为星型结构或圆盘型等结构，用于保证烟气中的nox与还原剂在有限的反应窗内充分混合、及时反应。

工作过程如下：

在锅炉1内，炉内还原剂管道3在炉内冷却管道2中冷却液的保护下在高温环境中稳定工作，通过还原剂喷口4喷射还原剂，在强化混合装置5的作用下，还原剂与烟气充分混合，并在有限的反应窗内反应。

冷却液通过冷却液供给管道21输送给炉内冷却管道2，为炉内还原剂喷射系统降温后经冷却液回流管道22回流利用；在冷却液的作用下炉内还原剂管道3的射流区域能够均匀覆盖整个炉内烟气流通截面。还原剂由还原剂供应管道31进入还原剂管道3后在锅炉1内喷射还原剂。

还原剂喷口4包括烟气逆流方向喷口41和烟气顺流方向的喷口42，根据喷射区域烟温的变化调整开启不同方向的喷口，高负荷时开启烟气逆流方向喷口41，低负荷时开启烟气顺流方向的喷口42。

虽然本实用新型以实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本实用新型的保护范围。