一种分区混合烟气旁路注入系统的制作方法

1.本发明涉及烟气脱硝治理技术领域，具体为一种分区混合烟气旁路注入系统。


背景技术：

2.scr技术被广泛用于火电、钢铁、焦化、水泥等行业以脱除烟气中的氮氧化物。其原理是将还原剂nh3通入烟气中，在催化剂的作用下与烟气中no
x
反应生成n2和h2o。通常催化剂的最低喷氨温度在320℃左右，当烟气温度低于催化剂活性反应温度时，催化剂的活性较低氨逃逸增大易造成空预器堵塞。随着火电机组参与深度调峰逐渐成为常态，多数火电机组的运行状态偏离了基本设计工况，存在低负荷下烟气温度低于催化剂反应温度的情况。
3.目前，用于提高烟温的方案中，增设省煤器旁路的方案由于投资成本低，运行灵活，对高负荷烟气温度无影响等优点被广泛采用。但是常规的布置方案仅将烟气旁路和烟气主路直接相连，主烟道内无任何混合措施或仅仅通过一个涡盘型混合器连接烟气旁路和烟气主路进行烟气混合。
4.在低负荷工况下旁路高温烟气往往会局限在靠近注入口的一侧烟道区域里，烟气仅需数秒即可从注入口留至催化剂层，依靠温度差的自然混合无法实现烟温的均匀混合。此外，若主烟道内设置分层混合装置，在满负荷工况下分层混合装置的存在会造成主烟道内烟气流通面积变小，系统阻力增加，磨损严重等问题。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种分区混合烟气旁路注入系统，一方面能够在低负荷时实现旁路高温烟气和主路中温烟气的均匀混合，另一方面能够在满负荷下降低对主烟道的影响，减小系统阻力，延长主烟道使用寿命。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种分区混合烟气旁路注入系统，包括，
8.多个烟气分配管道，烟气分配管道的进气端与旁路烟道连接，烟气分配管道的出气端伸入主烟道内部；烟气分配管道上设有电动调节开关装置；
9.主烟道的内部设置有混合注入装置；
10.所述混合注入装置包括多个混合涡盘和多个高温烟气喷口，混合涡盘设置在主烟道内部的烟气分配管道的预设位置处，所述多个高温烟气喷口分别与多个烟气分配管道的出气端一一对应连接；
11.主烟道内部划分为多个分区，每个分区内包括一个或多个烟气分配管道。
12.优选地，还包括除灰装置，其形状呈倒锥形，所述除灰装置的一端与旁路烟道的出气端连接；所述除灰装置的两侧设置有多个出气端，所述除灰装置的多个出气端与所述多个烟气分配管道的进气端一一对应连接。
13.优选地，所述除灰装置的底部设置有灰斗。
14.优选地，相邻的烟气分配管道之间间隔相同。
15.优选地，所述每个分区内混合涡盘的数量为3
‑
4片。
16.优选地，所述混合涡盘与迎风面的夹角为45
°±5°
。
17.优选地，所述混合涡盘的直径不大于1500mm。
18.优选地，烟气分配管道包括设置在主烟道外部的第一烟气分配管道以及设置在主烟道内部的第二烟气分配管道，所述第一烟气分配管道和第二烟气分配管道通过弹性装置连接。
19.优选地，所述同一分区内同一烟气分配管道上的混合涡盘反向布置，同一分区内相邻烟气分配管道上的混合涡盘反向布置，相邻分区的混合涡盘对称布置。
20.优选地，所述烟气分配管道的出气端与主烟道平行设置。
21.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
22.本发明提供一种分区混合烟气旁路注入系统，通过分区设置多个烟气分配管道和对应配合设置的多个混合注入装置，先将旁路烟道中的高温烟气由多个烟气分配管道进行均匀分区分配，并控制电动调节开关装置的开度，动态控制旁路高温烟气和主烟道中温烟气的混合均匀程度，从而适应深度调峰需求或者解决低负荷时脱硝烟气温度不满足催化剂活性反应温度的问题；烟气分配管道将旁路高温烟气输送至主烟道内部后，通过混合注入装置中混合涡盘的分区化布置实现高温烟气和主烟道烟气的均匀混合，再由高温烟气喷口注入主烟道内，完成混合烟气旁路注入，以最合理的阻力值实现预期混合效果，降低对主烟道的影响，减小系统阻力，延长主烟道使用寿命，为催化剂的高效利用提供有力支撑。
23.本发明提供的分区混合烟气旁路注入系统还兼顾烟气飞灰脱除，通过在烟气分配管道和旁路烟道之间设置有除灰装置，旁路高温烟气先经过除灰装置进行烟气飞灰脱除，降低烟气中的粉尘量，脱除的烟气经除尘装置底部出气端设置的灰斗进行捕集，能够有效减缓脱硝旁路烟道的调节挡板门出现卡涩导致调节失灵等问题，并有助于减缓飞灰对设置在烟气分配管道的弹性装置的磨损。
24.本发明提供了一种预设的模拟烟气混合强度的计算模型，在兼顾注入口压差的同时尽可能选择较高的混合强度，目的是为了加强烟气之间的传质及换热过程，使得烟气混合的更加均匀，烟温更加均衡，具体涉及几个相关计算参数，包括对于分区数量n的设置，每个分区内涡盘数量m的布置，涡盘直径d
w
的选择和布置涡盘时，涡盘与迎风面的夹角θ的设置提高混合强度，上述关于计算参数的范围为本发明经过多次试验得到的最优布置范围，能够在兼顾注入口压差的同时保证较高的混合强度，从而实现旁路高温烟气和主路中温烟气的均匀混合，并且降低对主烟道的影响，减小系统阻力，延长主烟道使用寿命。
25.本发明主烟道内外部的烟气分配管道之间通过弹性装置连接，为补偿因旁路高温烟气和主烟气之间的温度差或机械振动引起的附加应力，防止超过允许的补偿量，能够在轴向方向上自由伸缩或产生少量弯曲。
附图说明
26.图1是本发明分区混合烟气旁路注入系统结构示意图；
27.图2是本发明实施例中单分区烟气喷口和混合涡盘三维模型示意图。
28.图中，烟气分配管道1，弹性装置2，电动调节开关装置3，混合涡盘4，高温烟气喷口5，灰斗6，除灰装置7，主烟道8，旁路烟道9。
具体实施方式
29.下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
30.如图1所示，本发明一种分区混合烟气旁路注入系统，包括，
31.多个烟气分配管道1，烟气分配管道1的进气端与旁路烟道9连接，烟气分配管道1的出气端伸入主烟道8内部；烟气分配管道1上设有电动调节开关装置3；
32.以及主烟道8的内部设置的混合注入装置；
33.混合注入装置包括多个混合涡盘4和多个高温烟气喷口5，混合涡盘4设置在主烟道8内部的烟气分配管道1的预设位置处，多个高温烟气喷口5分别与多个烟气分配管道1的出气端一一对应连接；
34.主烟道8内部划分为多个分区，每个分区内包括一个或多个烟气分配管道1。
35.本发明提供一种分区混合烟气旁路注入系统，通过分区设置多个烟气分配管道1和对应配合设置的多个混合注入装置，先将旁路烟道9中的高温烟气由多个烟气分配管道1进行均匀分区分配，并控制电动调节开关装置3的开度，动态控制旁路高温烟气和主烟道8中温烟气的混合均匀程度，从而适应深度调峰需求或者解决低负荷时脱硝烟气温度不满足催化剂活性反应温度的问题；烟气分配管道1将旁路高温烟气输送至主烟道8内部后，通过混合注入装置中混合涡盘4的分区化布置实现高温烟气和主烟道8烟气的均匀混合，再由高温烟气喷口5注入主烟道8内，完成混合烟气旁路注入，以最合理的阻力值实现预期混合效果，降低对主烟道8的影响，减小系统阻力，延长主烟道8使用寿命，为催化剂的高效利用提供有力支撑。
36.进一步地，还包括除灰装置7，其形状呈倒锥形，除灰装置7的一端与旁路烟道9的出气端连接；除灰装置7的两侧设置有多个出气端，除灰装置7的多个出气端与多个烟气分配管道1的进气端一一对应连接。
37.再进一步地，除灰装置7的底部设置有灰斗6。
38.本发明提供的分区混合烟气旁路注入系统还兼顾烟气飞灰脱除，通过在烟气分配管道1和旁路烟道9之间设置有除灰装置7，旁路高温烟气先经过除灰装置7进行烟气飞灰脱除，降低烟气中的粉尘量，脱除的烟气经除尘装置底部出气端设置的灰斗6进行捕集，能够有效减缓脱硝旁路烟道9的调节挡板门出现卡涩导致调节失灵等问题，并有助于减缓飞灰对设置在烟气分配管道1的弹性装置2的磨损。
39.如图2所示，本实施例中，相邻的烟气分配管道1之间间隔相同。
40.本实施例中，单个分区内混合涡盘4的数量为3到4片。
41.本实施例中，混合涡盘4与迎风面的夹角宜为45
°
左右。
42.本实施例中，混合涡盘4的直径不宜大于1500mm。
43.本发明在进行cfd模拟设计时，在兼顾注入口压差的同时应该尽可能选择较高的混合强度，目的是为了加强烟气之间的传质及换热过程，使得烟气混合的更加均匀，烟温更加均衡，本发明提供了一种预设的模拟烟气混合强度的计算模型，具体涉及几个相关计算参数，包括对于分区数量n的设置，每个分区内涡盘数量m的布置，涡盘直径d
w
的选择和布置涡盘时，涡盘与迎风面的夹角θ的设置提高混合强度，上述关于计算参数的范围为本发明经过多次试验得到的最优布置范围，能够在兼顾注入口压差的同时保证较高的混合强度，从
而实现旁路高温烟气和主路中温烟气的均匀混合，并且降低对主烟道8的影响，减小系统阻力，延长主烟道8使用寿命。
44.本实施例中，同一分区内同一烟气分配管道1上的混合涡盘4布置反向，且同一分区内相邻烟气分配管道1上的混合涡盘4反向布置，可以使经过的烟气发生旋转，烟气混合更加均匀；相邻分区的混合涡盘4对称布置，该种布置方式为本发明的优选实施例，能够较大程度上的提高烟气的混合强度，但本发明的保护范围不限于该种布置方式。
45.具体地，所述预设的混合强度的计算模型为：
[0046][0047]
其中，s为混合强度，d为分区当量直径，a为主烟道8高度，b为主烟道8宽度，n为分区数量，m为每个分区的涡盘数量，d
w
为涡盘直径，θ为涡盘与迎风面的夹角。
[0048]
本实施例中，烟气分配管道1包括设置在主烟道8外部的第一烟气分配管道以及设置在主烟道8内部的第二烟气分配管道，所述第一烟气分配管道和第二烟气分配管道通过弹性装置2连接。
[0049]
具体地，弹性装置2为金属膨胀节，或者可以采用具有相同或类似功能的弹性部件。
[0050]
本发明主烟道内外部的烟气分配管道1之间通过弹性装置2连接，为补偿因旁路高温烟气和主烟气之间的温度差或机械振动引起的附加应力，防止超过允许的补偿量，能够在轴向方向上自由伸缩或产生少量弯曲。
[0051]
本实施例中，烟气分配管道1的出口端与主烟道8平行设置。
[0052]
本发明所述的分区混合烟气旁路注入系统的注入过程如下：
[0053]
旁路烟道9的高温烟气先在除灰装置7中进行飞灰脱除和烟气量初步分配。除灰后的烟气中粉尘量降低，有助于减缓对弹性装置2的磨损和电动调节开关装置3的卡涩；飞灰经旁路灰斗6捕集后，输送至脱硝灰斗6或接至脱硝反应器出口烟道。
[0054]
初步分配后的高温烟气依次经过烟气分配管道1、弹性装置2和电动调节开关装置3均匀分为多股烟气后进入主烟道8，同时可依据脱硝反应器的温度测点示值对电动调节开关装置3开度进行二次调整，进入主烟道8后每路的烟气分配管道1对应一个混合涡盘4和高温烟气喷口5，主烟道8的烟气和旁路烟道9的高温烟气在混合涡盘4的作用下发生旋转混合，实现烟温均匀分布后，从高温烟气喷口5注入温度均匀的烟气，完成旁路烟气均匀注入。