一种尿素直喷热解喷枪特性测试实验装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种试验装置，具体涉及一种尿素直喷热解喷枪特性测试实验装置。


背景技术：

2.燃气蒸汽联合循环发电技术以其清洁高效的特点在我国得到了广泛的应用。近年，随着国家环保标准的提高，很多地区对于燃机的nox 排放提出了更加严格的要求，例如深圳市人民政府印发的深府[2017]1 号文件“深圳市大气环境质量提升计划(2017-2020年)”要求新建燃气发电机组nox排放浓度控制在15mg/m3以下，2020年前e级燃气发电机组nox排放浓度控制在25mg/m3以下，f级燃气发电机组nox排放浓度控制在15mg/m3以下。在江苏、北京等省市也对燃气蒸汽联合循环机组的nox排放浓度提出了更高的要求。在这种情况下，需要采用scr 脱硝技术使nox达标排放。scr脱硝技术常用的还原剂为液氨、氨水和尿素，其中尿素以其安全性高、易运输和储存得到了广泛的关注。在燃气蒸汽联合循环机组中，尿素直喷热解技术具有系统简单、能耗低、运行维护简单的特点受到了学者的关注。
[0003]
燃气蒸汽联合循环机组尿素直喷热解技术是将尿素直喷热解喷枪布置在燃气轮机出口过渡烟道中，利用高温烟气的热量将雾化后的尿素液滴热解。为了使尿素热解产物与烟气中nox混合均匀，通常需要将尿素直喷热解喷枪伸入烟道内部，对于e级以上机组，燃气轮机出口烟道的直径通常较大，喷枪伸入烟道的最长距离达到了2～3米；另一方面，由于燃机初始nox数值较低，单支喷枪的尿素溶液流量较小，导致喷枪内部尿素溶液流速通常低于0.1m/s，所以喷枪在高温烟气环境中面临尿素溶液在内部流动过程中被高温蒸干从而堵塞喷枪的风险。
[0004]
在这种情况下，喷枪结构和特征参数对尿素直喷热解技术成功应用尤其重要，而在实际机组上做喷枪的特性试验成本较高，因此，需要有一套实验装置，能够模拟燃气蒸汽联合循环机组燃机排气的工况，对喷枪的结构和特征参数进行实验研究。


技术实现要素：

[0005]
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种尿素直喷热解喷枪特性测试实验装置，该装置能够模拟实现尿素直流热解喷枪特性的测试。
[0006]
为达到上述目的，本实用新型所述的尿素直喷热解喷枪特性测试实验装置包括双流体尿素直喷热解喷枪、管式加热器、鼓风机、热风枪、水箱、齿轮泵、空气压缩机、过滤减压器、第一手动阀门、第二手动阀门及第三手动阀门；
[0007]
双流体尿素直喷热解喷枪的中部安装于管式加热器内部；
[0008]
鼓风机的出口经第一手动阀门与热风枪的入口相连通，热风枪的出口与管式加热器的热风入口相连通；
[0009]
水箱的出口经齿轮泵与双流体尿素直喷热解喷枪的液体管道入口相连通；
[0010]
空气压缩机的出口经过滤减压器后分为两路，其中一路经第二手动阀门与双流体
尿素直喷热解喷枪的雾化空气接口相连通，另一路经第三手动阀门与双流体尿素直喷热解喷枪的冷却空气接口相连通。
[0011]
鼓风机的出口经第一手动阀门及第一浮子流量计与热风枪的入口相连通，热风枪的出口与管式加热器的热风入口相连通。
[0012]
水箱的出口经齿轮泵及第一压力表与双流体尿素直喷热解喷枪的液体管道入口相连通。
[0013]
空气压缩机的出口经过滤减压器后分为两路，其中一路经第二手动阀门、第二浮子流量计及第二压力表与双流体尿素直喷热解喷枪的雾化空气接口相连通，另一路经第三手动阀门及第三浮子流量计与双流体尿素直喷热解喷枪的冷却空气接口相连通。
[0014]
所述管式加热器包括圆钢管及连接管，其中，连接管的端部与圆钢管尾部的侧面相连通，圆钢管的尾部封闭，热风枪插入于所述连接管内，圆钢管的外壁上缠绕有高温电加热丝，圆钢管的外壁上包裹有保温棉层，双流体尿素直喷热解喷枪的中部套接于所述圆钢管内。
[0015]
热风枪的加热功率可调。
[0016]
保温棉层的外侧设置有钢板层。
[0017]
双流体尿素直喷热解喷枪的中部通过法兰安装于管式加热器内部。
[0018]
本实用新型具有以下有益效果：
[0019]
本实用新型所述的尿素直喷热解喷枪特性测试实验装置在具体操作时，空气通过鼓风机送至热风枪中加热后送入管式加热器中，通过管式加热器模拟高温的烟气环境，且烟气的温度可调节。通过齿轮泵将水调节至所需流量及压力后送入双流体尿素直喷热解喷枪中，通过空气压缩机、过滤减压器及手动阀门将空气调节到所需要的流量及压力后分别作为雾化空气及冷却空气送入双流体尿素直喷热解喷枪中，以测试双流体尿素直喷热解喷枪在模拟高温烟气环境下的保温隔热性能，进而可以进行调节以满足工程的需要，具有系统简单、参数可调及可靠性高的特点。
附图说明
[0020]
图1为本实用新型的结构示意图。
[0021]
其中，1为双流体尿素直喷热解喷枪、2为管式加热器、3为鼓风机、 4为热风枪、51为第一手动阀门、52为第二手动阀门、53为第三手动阀门、61为第一浮子流量计、62为第二浮子流量计、63为第三浮子流量计、7为过滤减压器、8为空气压缩机、9为水箱、10为齿轮泵、111为第一压力表、112为第二压力表。
具体实施方式
[0022]
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本实用新型公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本实用新型公开的概念。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
[0023]
在附图中示出了根据本实用新型公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
[0024]
参考图1，本实用新型所述的尿素直喷热解喷枪特性测试实验装置包括双流体尿素直喷热解喷枪1、管式加热器2、鼓风机3、热风枪4、第一手动阀门51、第二手动阀门52、第三手动阀门53、第一浮子流量计61、第二浮子流量计62、第三浮子流量计63、过滤减压器7、空气压缩机8、水箱9、齿轮泵10、第一压力表111及第二压力表112；
[0025]
双流体尿素直喷热解喷枪1的中部通过法兰安装于管式加热器2内部；
[0026]
鼓风机3的出口经第一手动阀门51及第一浮子流量计61与热风枪 4的入口相连通，热风枪4的出口与管式加热器2的热风入口相连通；
[0027]
水箱9的出口经齿轮泵10及第一压力表111与双流体尿素直喷热解喷枪1的液体管道入口相连通，通过第一压力表111测量进入双流体尿素直喷热解喷枪1的液体压力；
[0028]
空气压缩机8的出口经过滤减压器7后分为两路，其中一路经第二手动阀门52、第二浮子流量计62及第二压力表112与双流体尿素直喷热解喷枪1的雾化空气接口相连通，另一路经第三手动阀门53及第三浮子流量计63与双流体尿素直喷热解喷枪1的冷却空气接口相连通，作为双流体尿素直喷热解喷枪1的冷却空气。
[0029]
所述管式加热器2包括圆钢管及连接管，其中，连接管的端部与圆钢管尾部的侧面相连通，圆钢管的尾部封闭，热风枪4插入于所述连接管内，圆钢管的外壁上缠绕有高温电加热丝，圆钢管的外壁上包裹有保温棉层，保温棉层的外侧设置有钢板层，热风枪4的加热功率可调，同时结合电加热丝的加热作用以及保温棉层的保温作用，使得圆钢管内部温度维持在预设范围内，双流体尿素直喷热解喷枪1的中部套接于所述圆钢管内。
[0030]
本实用新型主要作用为提供一个模拟实际高温烟气的环境，从而进行双流体尿素直喷热解喷枪1保温隔热性能的实验。
[0031]
本实用新型的具体操作过程为：
[0032]
1)打开空气压缩机8、过滤减压器7、第二手动阀门52、第三手动阀门53，将冷却空气及雾化空气送入双流体尿素直喷热解喷枪1中；打开鼓风机3及第一手动阀门51，将空气送入热风枪4中，空气经热风枪 4加热后进入到圆钢管中，向电加热丝通电，测量圆钢管的出口风温，当圆钢管的出口风温达到预设范围内时，则打开齿轮泵10，向双流体尿素直喷热解喷枪1中通入液体，液体经雾化空气雾化后喷出。
[0033]
在试验过程中，通过调节过滤减压器7来调节雾化空气的压力，通过调节第三手动阀门53，以调节进入到双流体尿素直喷热解喷枪1中的冷却空气流量。
[0034]
通过第一手动阀门51调节将进入到热风枪4中的空气流量至预设定值，再打开热风枪4的电源开关，设定热风枪4的温度，此时空气通过热风枪4加热后进入到圆钢管中。
[0035]
等待双流体尿素直喷热解喷枪1喷出的冷却空气温度稳定后，观察双流体尿素直喷热解喷枪1的雾化效果，同时测量冷却空气的温度。
[0036]
本实用新型的原理为：将空气通过鼓风机3送至热风枪4中加热后送入管式加热器2，管式加热器2中圆钢管上设置有电加热丝及保温棉层，通过热风枪4的加热功能及电加热
丝的加热和保温棉层的保温，模拟一种高温的烟气环境，同时高温烟气的流量及温度可调节。另一方面，通过齿轮泵10将水调节到所需要的流量及压力后送入双流体尿素直喷热解喷枪1，空气压缩机8、过滤减压器7、第二手动阀门52及第三手动阀门53将雾化空气及冷却空气送入双流体尿素直喷热解喷枪1中，其中，进入双流体尿素直喷热解喷枪1中的冷却空气流量独立调节，进入双流体尿素直喷热解喷枪1中的雾化空气的压力及流量也可独立调节。
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需要说明的是，本实用新型可以模拟高温烟气环境，并且能够调节高温烟气的流量和温度，同时可以调节进入双流体尿素直喷热解喷枪1 的冷却空气流量、雾化空气压力和水的流量，从而测试双流体尿素直喷热解喷枪1在高温烟气环境下的保温隔热性能，并根据需要进行改进，进而设计出满足不同工程应用场景需要的双流体尿素直喷热解喷枪1，本实用新型系统简单、参数可调、可靠性高，可为工程实施提供技术保障。