一种提高SCR脱硝喷氨均匀度的喷氨装置及喷氨混合装置

一种提高scr脱硝喷氨均匀度的喷氨装置及喷氨混合装置
技术领域
1.本发明涉及烟气脱硝技术领域，尤其涉及一种提高scr脱硝喷氨均匀度的喷氨装置及喷氨混合装置。


背景技术：

2.《锅炉大气污染物排放标准》(gb 13271-2014)中明确规定了电站锅炉no
x
的排放不得高于200mg/m3，因此各燃煤机组为满足日益严格的环保要求，大多采用了目前应用广泛的选择性还原法(scr)脱硝技术。scr脱硝的原理为利用氨气(nh3)等还原剂在催化剂的作用下，将烟气中的氮氧化物(no
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)转化为对环境无毒无害的氮气(n2)。在scr脱硝过程中，nh3与烟气的混合成为其最主要的工艺技术之一，其混合均匀程度决定了脱硝效率的高低，同时也影响到下游空气预热器的安全稳定运行。
3.现有技术中，常见的氨-烟气均混装置为装有圆形喷嘴的喷氨格栅或环形喷管，并配合导流板扰流，其工艺简单，但是喷氨阻力较大，氨与烟气混合效率低，很难达到氨量与烟气量相匹配。
4.因此，本领域亟需设计一种喷氨混合装置，以使氨气与烟气充分混合。


技术实现要素：

5.本发明目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种提高scr脱硝喷氨均匀度的雪花状喷氨及混合装置，该装置加工、安装简单，成本低，同时能在较短烟道内增强氨气与烟气的均匀混合效果，提升脱硝效率，减少硫酸氢铵的生成，保障空气预热器的安全运行。
6.为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：
7.一种提高scr脱硝喷氨均匀度的喷氨装置，包括相互连接的直段管路和喷管，以及设置在所述喷管上的喷口，其特征在于：所述喷管包括雪花型管路，所述雪花型管路由位于同一平面上的若干组主管路和支管路组成，所述主管路以所述直段管路为中心呈放射状分布，相邻主管路之间的夹角相同，每个主管路上对称设置有两个支管路。
8.进一步的，所述雪花状段管路喷管占烟道中烟气流通面积的10～15％。
9.进一步的，所述主管路的数量为6个，相邻主管路之间的夹角为60
°
，所述支管路与其所在主管路之间的夹角也均为60
°
。
10.进一步的，所述主管路的长度为550mm，所述支管路与主管路的连接点位于主管路的中点，分布在两侧的支管路长度为200mm。
11.进一步的，每个所述主管路及其上的所述支管路上共有6个所述喷口，以所述直段管路和主管路的连接处为起始点，所述主管路上的喷口分别分布在距离起始点150mm、250mm、350mm和550mm处，所述支管路上的喷口分布在支管路的末端。
12.进一步的，所述喷管的管径为25mm，所述喷口直径为10mm。
13.进一步的，所述直段管路的长度为0.5～1m。
14.一种提高scr脱硝喷氨均匀度的喷氨混合装置，包括喷氨装置和氨-烟气混合装
置，其特征在于：所述喷氨装置为权利要求1-7中任一项所述的喷氨装置，所述氨-烟气混合装置位于喷氨装置的下游1～1.5m处。
15.进一步的，所述氨-烟气混合装置包括同心圆状挡板，所述雪花型管路上的喷口在烟气流动方向上的投影落在所述同心圆状挡板上。
16.进一步的，所述同心圆状挡板中每一个圆环的宽度为20mm，面积占烟气流通面积的10～20％。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明设计的喷氨混合装置由简单直管段组合而成，喷氨结构更加规整，制作更加简单，更加节省管材，成本更低。可以在平面进行更好的组合铺设，同时直管加工难度更低。2、形状近似正六边形，便于多组喷氨装置在喷氨平面组合。3、本发明设计的雪花型喷管可以减小氨气在管路中的流动阻力，增强氨气与烟气的混合效果。3、本发明设计的混合装置与喷氨装置相匹配，混合挡板与喷氨管路对应，可以利用挡板后方的负压形成回流区，进而增强氨气与烟气的扰动，提高氨气与烟气的混合均匀性。4、本发明设计的喷氨和混合装置可使氨气与烟气在较短混合距离后浓度分布均匀，有效地解决了氨初始喷入烟道时和烟气混合效率较差的问题，提高了脱硝效率，保障了机组安全稳定运行。5、每个喷口的流量分配相对其他形式的喷管更加均匀。
附图说明
18.图1为本发明喷氨混合装置的结构示意图；
19.图2为雪花型管路的立体结构图；
20.图3为雪花型管路沿烟气流动方向的正视图；
21.图4为雪花型管路沿烟气流动方向的后视图；
22.图5为氨-烟气混合装置的正视图；
23.图6为本发明喷氨装置(a)和传统格栅式喷氨装置(b)分别在混合距离为5m处nh3速度云图。
24.其中：1-喷氨装置，2-同心圆状挡板，3-烟道，11-直段管路，12-主管路，13-支管路，14-喷口。
具体实施方式
25.为了加深本发明的理解，下面我们将结合附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
26.图1所示为一种提高scr脱硝喷氨均匀度的喷氨混合装置，包括喷氨装置1和氨-烟气混合装置，氨-烟气混合装置位于喷氨装置1的下游1～1.5m处，包括同心圆状挡板2，雪花型管路上的喷口14在烟道3中烟气流动方向上的投影落在同心圆状挡板2上。
27.喷氨装置如图2-4所示，包括直段管路11、由主管路12和支管路13组成的雪花型管路以及管路上的圆形喷口14。雪花型管路由6组完全相同的主管路12与其上的支管路13组成，相邻支管路13之间夹角均为60
°
，主管路12中部伸出2个对称的支管路13，其与主管路12夹角为60
°
。其中主管路12长度为550mm，支管路13的起点在主管路12的中点，而分布在两侧的支管路13长度为200mm。
28.雪花型管路中主管路12和支管路13管径均为为25mm，喷口14的直径为10mm，直段
管路11长度为1m，喷口14以相同的排列分布在主管路12及其支管路13上，以直段管路11和主管路12的连接处为起始点，主管路12上的喷口14分别分布在距离起始点150mm、250mm、350mm和550mm处，支管路13上的喷口14分布在支管路13的末端，每个主管路12及其支管路13上共6个喷口14。
29.如图5所示，氨-烟气混合装置为一块有一定厚度的挡板，安装在喷氨装置1下游，距离喷氨装置1～1.5m处，其形状为雪花型管路喷口14投影所在同心圆环，圆环半径为150mm、250mm、350mm、450mm、550mm，圆环宽度为20mm，利用挡板后方的负压区域形成回流，加剧氨气与烟气之间的混合。
30.在本实施例中，选取一组雪花状喷氨混合装置以及对应的scr烟道作为计算域进行cfd(computational fluid dynamics，即计算流体动力学)数值模拟计算，边界条件中，烟气入口流速为13m/s，温度为613k，氨气入口流速为5m/s。对比了本发明喷氨装置和传统格栅式喷氨装置的氨-烟气混合效果。在烟气入口流速和氨气入口流速一致的情况下，混合距离为5m时氨浓度分布云图示于图6，a图展示了本发明喷氨装置氨-烟气混合效果，其氨气在同心圆状挡板后扩散地较为充分，氨气分布相对均匀，不均匀度为13.22％；b图展示了传统格栅式喷氨装置氨-烟气混合效果，其氨气扩散较差，氨气分布明显不均匀，在正对喷氨格栅处氨气浓度较大，而在其他区域氨浓度很小，其氨气不均匀度为22.75％。因此，从数值模拟结果来看，本发明喷氨装置在氨-烟气混合效果方面优于传统的喷氨方式，可提高脱硝效率，减轻空气预热器堵灰问题，提过锅炉运行的安全稳定性。
31.图4中6个喷口a-f的相对流量(绝对流量除以平均流量)比为1.016，1.06，0.957，0.965，1.026，相对流量的标准差为0.037，喷口喷氨更为均匀。同时，6个主管路上喷口流量分布规律一致。而采用其他形式管路，如环形喷氨管路的喷口中的最大流量是最小流量的2.5倍，相对流量的标准差为0.25，喷口之间的流量差异远大于雪花型管路。
32.上述具体实施方式，仅为说明本发明的技术构思和结构特征，目的在于让熟悉此项技术的相关人士能够据以实施，但以上内容并不限制本发明的保护范围，凡是依据本发明的精神实质所作的任何等效变化或修饰，均应落入本发明的保护范围之内。