CN101495807A - 灰分流化系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种用于使选择催化还原系统的导管(124)中灰分流态化的系统(120)。系统(120)包括导管(124)，用于产生压缩空气的气源(126)，和空气喷射集管(128)，所述空气喷射集管(128)与气源(126)连接，并通过导管(124)中的一个或多个孔(130)与导管(124)连接。空气喷射集管(128)适合于将压缩空气从气源(126)喷射到导管易于粉尘聚集的区域中。空气喷射集管(128)包括一分集管(132)，所述分集管(132)与多个喷射枪(134)连接。多个喷射枪(134)中每个都具有端部喷嘴(136)。端部喷嘴(136)可以具有蘑菇形帽(137)或倾斜端配置，以便使空气朝向特定方向。

Description

灰分流化系统及方法

发明背景

(1)发明领域

[0001]本发明一般涉及一种用于防止在风管中粉尘聚集的系统。更具体地说，本发明涉及一种系统，所述系统利用喷射空气来将灰分在穿过选择催化还原(SCR)系统的风管流动的烟气中重新带走/或流化灰分。

(2)相关技术说明

[0002]选择催化还原(SCR)系统通常应用于公用事业和工业燃烧装置，以便减少NOx(氮氧化物)排放。在SCR系统中，将氨或类似物喷射到烟气中。喷射了氨的烟气通过催化剂，在这里进行化学反应以便将NOx排放物转化成元素氮和水。一般要求存在催化剂以加速化学反应，因为SCR系统通常是在较低温度下运行，而较低温度可能减缓或阻止化学反应。通常使用的催化剂包括钒/钛制剂、沸石材料，及诸如此类。

[0003]许多安装都是在颗粒物收集系统之前将SCR反应器放置在高粉尘的位置。仔细注意风管和SCR反应器的设计，以避免粉尘沉积。催化剂专门设计，以便经受得住腐蚀和飞灰的潜在毒害作用。选择风管速度以保证飞灰保持在设计点处带走，因为灰分落在风管中是不希望有的。

[0004]然而，对这些系统来说，常见的是经历在某些情况下粉尘沉积在风管内某些位置中。当燃烧装置在减小的负荷下运行时所经历的穿过风管的气体速度减小是粉尘沉积的主要原因。粉尘沉积也可能由于在装置运行时例如在较低过量空气情况下运行时环境的变化，或者不同的燃料引起。最常见的沉积点是在风管中或者在SCR入口排风罩的刚好上游的风管中的盲流段(dead leg)。

[0005]图1和2提供一SCR系统由于灰分聚集而产生粉尘和最终堵塞的例子。图1示出当燃烧装置是在低负荷22下运行时SCR系统20的一部分。SCR系统20通常位于蒸汽发生器出口(未示出)和预热器入口(未示出)之间。随着烟气流21穿过导管24流动，飞灰通常是存在于烟气流中。催化剂26装在导管24内SCR系统20中，并随着烟道气流21通过导管24而经受将飞灰完全集中。催化剂26通常被筛网28覆盖，以便在飞灰到达催化剂通道(未示出)之前捕集飞灰。

[0006]SCR系统20加工成一定尺寸，以便当燃烧装置(未示出)满负荷运行时接收烟气流21。当燃烧装置(未示出)在低负荷22下运行时，导管24有较少烟道气通过它。因此，烟气流21的速度大大减小。这种速度减小可能导致粉尘沉集。随着烟气流21穿过导管24流动，飞灰30聚集并沉降成粉尘堆32。由于导管24的设计，所以粉尘堆32通常是仅仅在SCR入口排风罩34的上游产生。

[0007]现在参见图2，当SCR系统20在满负荷36下运行时，烟气流21的速度增加回到设计速度。随着速度增加到适应满负荷36，已聚集在粉尘堆32中的飞灰30可以突然地重新带走，同时使蜂涌而至的飞灰38落到催化剂26上。结果，催化剂26内的通道可能变堵塞，且使SCR的效率降低。跨过SCR系统20的压降也可能增加。

[0008]通常，为防止用于粉尘堆聚集采取的唯一措施包括风管的设计。一般，通向SCR入口排气罩的入口形状可以这样设计，以使穿过该过渡件的速度在设计点处恒定。结果是风管具有一倾斜的顶部，所述倾斜的顶部同时扩张，以便匹配SCR反应器横断面。旁通管用下述方法进行保持：或是使它们装备有阻尼器以便消除盲流段，或是将旁通管制成没有灰分可以集聚的架。

[0009]这些途径一般已证明不成功。在SCR入口排气罩入口和风管中的盲流段处的粉尘沉积的问题仍然保留。随着燃烧装置回到满输出负荷，灰堆滑坍到催化剂床上是个问题。现行工艺几乎没有提供解决在SCR反应器入口区处灰分沉积的潜力。

发明提要

[0010]本发明的一方面是一种用于使选择催化还原系统的导管中灰分流态化的系统。系统包括气源和空气喷射集管，上述气源用于产生压缩空气，而上述空气喷射集管与气源连接，并通过导管中的一个或多个孔与导管连接。空气喷射集管适合于将压缩空气从气源喷射到导管易于粉尘聚集的区域。

[0011]本发明的另一方面是用于使选择催化还原系统的导管中灰分流态化的系统。系统包括导管，用于产生压缩空气的机构，和空气喷射集管，所述空气喷射集管与用于产生压缩空气的机构连接，并通过导管中的一个或多个孔与导管连接。空气喷射集管包括一分集管，所述分集管与多个喷射枪连接。多个喷射枪中的每一个都具有端部喷嘴。空气喷射集管适合于将压缩空气从用于产生压缩空气的机构喷射到导管易于粉尘聚集的区域。

[0012]本发明的还有另一方面是用于使选择催化还原系统的导管中灰分流态化的方法。方法包括下列步骤：提供包括导管的选择催化还原系统；产生压缩空气；及通过空气喷射集管和导管中的一个或多个孔将压缩空气喷射到导管易于粉尘聚集的区域。

[0013]本发明还有另一个方面选择催化还原系统，所述选择催化还原系统包括导管，位于导管内的催化剂，及用于在催化剂的上游位置处将压缩空气喷射到导管中的机构。

附图简介

[0014]为了举例说明本发明起见，附图示出目前优选的本发明的形式。然而，应该理解，本发明不限于附图中所示的精确配置和工具(instrumentality)，其中：

图1是SCR系统在低负荷下运行的剖视图；

图2是SCR系统在满负荷下运行的剖视图；

图3A是按照本发明的一个实施例所述系统的剖视图；

图3B是按照本发明的一个实施例所述分集管的等角视图；

图4是按照本发明的一个实施例所述喷嘴的剖视图；

图5A-5C是按照本发明的不同实施例所述的喷嘴的剖视图；和

图6是供在本发明的实施例中使用的歧管的剖视图。

详细说明

[0015]现在参见附图，和尤其是参见图3A和3B，在上述附图中同样标号表示同样部件，本发明的一方面是系统120，所述系统120用于使灰分流态化，以便防止在选择催化还原系统(SCR)的导管124中形成粉尘123的尘堆122。在系统120中，将压缩空气(未示出)从空压机126或者工厂用气源(未示出)的喷射到导管124易于粉尘123聚集的区域中。

[0016]系统120通常位于SCR易于粉尘123聚集的区域中，比如，见图1和2。空气喷射集管128通过导管中的一个或多个孔130与导管124连接。空气喷射集管128通常包括用于控制气流的控制阀131和系统120用于维护的隔离部分。空气喷射集管128通常包括一分集管132，所述分集管132与多个喷射枪134连接。每个喷射枪134一般都包括一端部喷嘴136。

[0017]现在参见图4和5A-5C，端部喷嘴136可以具有蘑菇形帽137，倾斜端138，穿孔端139，或者开口端140，以便使压缩空气141朝向特定方向。蘑菇形帽137配置成使穿过喷射枪134向上流动的压缩空气141向下对准导管124的表面(见箭头)。倾斜端138配置成使穿过喷射枪134向上流动的压缩空气141朝向特定方向，比如侧向方向(见箭头)。穿孔端139配置成使穿过喷射枪134向上流动的压缩空气141朝向特定方向，比如侧向方向。开口端140配置成使穿过喷射枪134向上流动的压缩空气141朝向特定方向，比如向上方向。蘑菇形帽137，倾斜端138，穿孔端139，和开口端140配置成包括筛网或者合适尺寸的孔，以便帮助防止粉尘123进入喷射枪134。可以设想，每种类型端部喷嘴136都可以朝无数方向，比如伸缩式、旋转式、垂直地、水平地、侧向上、轴向上等调节或活动。单个分集管132内的多个喷射枪134可以包括不同类型端部喷嘴136的任何组合。可供选择地，如图3B中所示，多个喷射枪134的至少其中之一可以不包括端部喷嘴136，和压缩空气141可以穿过喷射枪及导管124中的通孔130向上流动。

[0018]现在参见图6，在另一个实施例中，分集管132包括一箱形歧管142，所述箱形歧管142具有顶部144、底部146、和两侧边148，它们形成一内腔150。顶部144包括顶部表面152。顶部表面152可以包括外侧唇边153，所述外侧唇边153靠在导管124上，以便保证集管132和导管之间的密封配合。多个喷射枪134向上贯穿顶部表面152，并将压缩空气从内腔150喷射到导管124易于粉尘123聚集的区域中，上述内腔150通过空气喷射集管128提供。许多喷射枪134中的一个或多个可以装配有端部喷嘴136。任选地，装有发动机、气压缸或者其它机构154与歧管142连接，并配置成在侧向上前后移动歧管(见箭头)，来促进粉尘123在导管124中的运动。还可以设想，可以利用一机构来移动图3A和3B中的歧管。

[0019]在使用中，将压缩机126中的空气传送到空气喷射集管128。空气喷射集管128供气给分集管132，所述分集管132又将空气送到喷射枪134中。喷射枪134穿过孔130伸入导管124。喷射枪134的总数可以根据SCR系统的尺寸改变。每个分集管128通常都给多个喷射枪134供气。在每个喷射枪134的端部处通常是一喷嘴136。每个喷嘴136排出的空气使喷嘴136的区域中的粉尘123流态化，并变成在穿过导管124流动的烟气中重新带走。

[0020]利用压缩空气系统来消除SCR系统中灰分沉积具有优于现有技术设计的优点是它排除粉尘大量涌入落到催化剂上并堵塞催化剂。本发明具有压缩空气是廉价介质并容易得到的优点。空压机所必需的维护众所周知、便于实施、且费用低。此外，由于喷嘴设计和集管配置可以为工厂的特殊要求定制，所以本发明的各方面可以很容易改进。

[0021]尽管本发明已相对于其示例性实施例进行了说明和举例说明，但该领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，对本发明可以进行上述和各种其它改变、省略和添加。因此，其它实施例都在下面权利要求的范围内。

Claims (19)

1.一种系统，用于使选择催化还原系统的导管中的灰分流态化，包括：

包括导管的选择催化还原系统；

用于产生压缩空气的气源；和

空气喷射集管，所述空气喷射集管与上述气源连接，并通过上述导管中的一个或多个孔与上述导管连接，其中上述空气喷射集管适合于将压缩空气从上述气源喷射到上述导管的易于粉尘聚集的区域中。

2.按照权利要求1所述的系统，其中上述空气喷射集管还包括一分集管，所述分集管与多个喷射枪连接，上述多个喷射枪中每个都具有一端部喷嘴。

3.按照权利要求2所述的系统，其中上述端部喷嘴包括蘑菇形帽、倾斜端配置、穿孔端配置、或者开口端配置的其中之一。

4.按照权利要求2所述的系统，其中上述端部喷嘴可调节或者可移动。

5.按照权利要求1所述的系统，其中上述空气喷射集管还包括歧管，所述歧管包括顶部表面，该顶部表面具有多个喷射枪，用于将多个压缩空气喷射对准风管的易于聚集粉尘的区域。

6.按照权利要求5所述的系统，还包括用于侧向上移动上述歧管的机构，以方便粉尘在上述导管中的运动。

7.按照权利要求6所述的系统，其中上述用于移动的机构包括电机或气压缸。

8.用于使选择催化还原系统的导管中灰分流态化的系统，包括：

导管；

用于产生压缩空气的机构；和

空气喷射集管，所述空气喷射集管与上述用于产生压缩空气的机构连接，并通过上述导管中的一个或多个孔与所述导管连接，上述空气喷射集管包括一分集管，所述分集管具有多个喷射枪，上述多个喷射枪中的每个都具有一端部喷嘴，其中上述空气喷射集管适合于将压缩空气从上述用于产生压缩空气的机构喷射到上述导管易于粉尘聚集的区域中。

9.按照权利要求8所述的系统，其中上述端部喷嘴包括蘑菇形帽、倾斜端配置、穿孔端配置、或开口端配置的其中之一。

10.按照权利要求8所述的系统，其中上述端部喷嘴可调节或可移动。

11.按照权利要求8所述的系统，其中上述空气喷射集管还包括一歧管，所述歧管包括顶部表面，该顶部表面具有多个喷射枪用于将多个压缩空气喷射对准上述导管易于粉尘聚集的区域。

12.按照权利要求11所述的系统，还包括用于侧向上移动上述歧管的机构，以方便粉尘在上述导管中的运动。

13.按照权利要求12所述的系统，其中上述用于移动的机构包括电机或气压缸。

14.一种方法，用于使选择催化还原系统的导管中灰分流态化，包括：

提供包括导管的选择催化还原系统；

产生压缩空气；和

通过空气喷射集管和上述导管中的一个或多个孔将上述压缩空气喷射到上述导管易于粉尘聚集的区域中。

15.按照权利要求14所述的系统，还包括用于侧向上移动上述歧管的机构，以方便粉尘在上述导管中的运动。

16.选择催化还原系统，包括：

导管；

位于上述导管内的催化剂；和

用于在上述催化剂上游的位置处将压缩空气喷射到上述导管中的机构。

17.按照权利要求16所述的选择催化还原系统，其中上述用于喷射的机构还包括：

用于产生压缩空气的机构；和

空气喷射集管，所述空气喷射集管与上述用于产生压缩空气的机构连接，并通过上述导管中的一个或多个孔与所述导管连接，上述空气喷射集管包括一分集管，所述分集管与多个喷射枪连接，上述多个喷射枪中每个都具有端部喷嘴，其中上述空气喷射集管适合于将压缩空气从上述用于产生压缩空气的机构喷射到上述导管易于粉尘聚集的区域中。

18.按照权利要求17所述的催化还原系统，其中上述端部喷嘴包括蘑菇形帽、倾斜端配置、穿孔端配置、或开口端配置的其中之一。

19.按照权利要求17所述的选择催化还原系统，其中上述端部喷嘴可调节或可移动。

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