CN102527232B - 一种用于煤粉/油锅炉的紧密型高效脱硝装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于煤粉/油锅炉的紧密型高效脱硝装置，属于燃煤/油锅炉高效脱硝技术领域。该脱硝装置主要在锅炉烟道中设置带有喷射脱硝剂的管道，并通过圆弧形导向板使锅炉烟气产生强劲涡流，显著提高脱硝效率。该装置简单、精巧和体积小，易设置在锅炉烟道内两个吸热器之间的狭小空间内。当锅炉烟气在830℃以上通过装置内的弧形导向板时，它将形成强烈的涡流。在两个相邻的管道间将产生两个相反旋转方向的涡流。这些涡流会碰撞并引起剧烈混合后才离开脱硝装置。脱硝剂由管道上的孔/喷嘴注入烟气中，在装置内烟气涡流与碰撞的帮助下，能迅速与烟气中的NOx混合并发生反应，因而有效减少烟气中的氮氧化物。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于煤粉/油锅炉的紧密型高效脱硝装置，属于燃煤/油锅炉高效脱硝技术领域。
背景技术
在一般无催化的脱硝(SNCR)方案中，利用通过在800-1100℃烟气处理工艺中注入脱硝剂如液氨、氨气或尿素溶液来降低氮氧化物(NOX)的排放量，该方法一定程度上可将氮氧化物(NOX)还原成氮气N2，但SNCR的脱硝效率难以超过50％，尤其对于大型锅炉而言。主要原因是脱硝效率受以下因素影响：1)氮氧化物和脱硝剂在燃烧室难以得到充分的混合；2)脱硝反应区域的烟气温度分布不均匀；3)脱硝区域的氮氧化物和脱硝剂浓度之比不匹配。因此，很多传统的SNCR方法已不能满足如今对燃煤锅炉氮氧化物排放量的严格要求。
在70和80年代出现一种新方法，即在300-400℃左右低温区域，利用催化物质促进以氨脱除氮氧化物的反应。目前许多燃煤电厂在锅炉烟道后部的省煤器和空气预热器之间设置选择性催化反应器(SCR)，该处烟温降至300-400℃之间。这种脱硝剂，大都为无水氨、液氨或尿素，在省煤器出口处喷入烟气中，并随即进入选择性催化反应器(SCR)中。但是，选择性催化反应器的效率和性能对多种过程因素很敏感，因而产生多个缺点，总结如下：
1.催化物质寿命过短。催化物质寿命长短取决于烟气中的飞灰浓度和其被污染物堵塞程度及催化物的设计。煤燃烧产生大量飞灰会导致加快堵塞催化层，并在运行5000个小时后会大幅降低催化物质活性。每两年更换一次催化层是经常有的事。
2.高投资和高运行成本。催化脱硝系统SCR建设和运行费用昂贵。主要昂贵运行成本之一是与常更换催化物的材料有关。
3.良好的催化床设计是非常关键的因素，好的设计可减缓烟气中飞灰在催化物的堆积及其孔隙的堵塞所引起的活性降低。
4.良好的SCR设计是很重要，尤其对因素如烟温，含尘量，氮氧化物和脱硝剂在烟气中的浓度比值。在进入SCR催化器之前这些因素必须均匀分布。欠佳的SCR设计将使脱硝效率降低，缩短催化物质的寿命和形成大量硫酸氨的潜在可能，即一种粘性物质会堵塞催化物质气隙并且阻塞烟气流通。
发明内容
为了解决现有SNCR技术中存在的问题，本发明提供一种用于煤粉/油锅炉的紧密型高效脱硝装置，它应通过一串管道的设置，并在这一串管道上布置圆弧形导向板和脱硝剂喷嘴，让脱硝剂注入锅炉烟气，使锅炉烟气能在烟道内产生强劲的涡流，通过互相碰撞和混合，注入烟气中的脱硝剂也能与烟气中的NOX有充分的混合，通过充分的接触和反应，以达到高脱硝的效果。它是针对原无催化脱硝系统的一项重大改进，
本发明的技术方案是：一种用于煤粉/油锅炉的紧密型高效脱硝装置，在锅炉炉膛内产生的锅炉烟气经第一吸热器、第二吸热器和第三吸热器后排放。在所述第一吸热器与第二吸热器之间设有一排脱硝剂供给管道，在每个脱硝剂供给管道上设有脱硝剂喷口和圆弧形导向板，脱硝剂喷口设置在脱硝剂供给管道面对锅炉烟气流动方向的两侧，圆弧形导向板也设置在脱硝剂供给管道的两侧，而圆弧形导向板的凹弧面正对锅炉烟气的流动方向，在脱硝剂供给管道的两端各设有一个脱硝剂和载体进口；脱硝剂和载体一起从脱硝剂和载体进口进入脱硝剂供给管道后，经脱硝剂喷口在垂直于锅炉烟气的流动方向喷入烟道。
所述脱硝剂供给管道的数量为1-10个。
所述脱硝剂喷口采用在脱硝剂供给管道上设置一排小孔的结构，或在脱硝剂供给管道上设置一排脱硝剂喷嘴。
所述脱硝剂采用液氨、氨气或尿素溶液；所述载体采用水蒸汽、压缩空气或水。
本发明的有益效果是：上述的技术方案主要在锅炉烟道中设置带有喷射脱硝剂的管道，并通过圆弧形导向板使锅炉烟气产生强劲涡流，显著提高脱硝效率。该装置简单、精巧和体积小，易设置在锅炉烟道内两个吸热器之间的狭小空间内。当锅炉烟气在830℃以上通过装置内的弧形导向板时，它将形成强烈的涡流。在两个相邻的管道间将产生两个相反旋转方向的涡流。这些涡流会碰撞并引起剧烈混合后才离开脱硝装置。脱硝剂由管道上的孔/喷嘴注入烟气中，在装置内烟气涡流与碰撞的帮助下，能迅速与烟气中的NOx混合并发生反应，因而有效减少烟气中的氮氧化物。
附图说明
图1是一种紧凑型脱硝装置工作原理图。
图2是图1的A-A视图。
图3是图2的B-B视图。
图4是烟气涡流形成示意图。
图中：1、锅炉炉膛，2、锅炉烟气，3、第一吸热器，4、脱硝剂供给管道，5、圆弧形导向板，6、第二吸热器，7、向下转弯烟气，8、第三吸热器，9、脱硝剂喷口，10、脱硝剂和载体进口，11、烟道，12、12a、烟气涡流。
具体实施方式
图1、2、3示出了一种紧凑型脱硝装置工作原理图。图中，在锅炉炉膛1内产生的锅炉烟气2经第一吸热器3、第二吸热器6和第三吸热器8后排放。在第一吸热器3与第二吸热器6之间设有4个脱硝剂供给管道4，在每个脱硝剂供给管道4上设有12个脱硝剂喷口9和2个圆弧形导向板5，脱硝剂喷口9设置在脱硝剂供给管道4面对锅炉烟气2来流方向的两侧，圆弧形导向板5也设置在脱硝剂供给管道4的两侧，而圆弧形导向板5的凹弧面正对锅炉烟气2的来流方向，在脱硝剂供给管道4的两端各设有一个脱硝剂和载体进口10。脱硝剂和载体一起从脱硝剂和载体进口10进入脱硝剂供给管道4后，经脱硝剂喷口9在垂直于锅炉烟气2的流动方向喷入烟道11。
上述的脱硝剂喷口9可以采用在脱硝剂供给管道4上设置二排、每排6个小孔的结构，或在脱硝剂供给管道4上设置二排、每排6个脱硝剂喷嘴。
上述的脱硝剂采用液氨、氨气或尿素溶液；所述载体采用水蒸汽、压缩空气或水。脱硝剂和载体经外围设备充分混合后进入脱硝剂供给管道4。
图4示出了烟气涡流形成示意图。在装置内，锅炉烟气2沿着圆弧形导向板5形成一股强而有力的烟气涡流12。但在离开前，烟气涡流12与另一股有相反方向的烟气涡流12a碰撞和混合。脱硝剂从管壁上一连串的孔或喷嘴注入烟气涡流中，在烟气涡流互相碰撞/混合的帮助下，脱硝剂能迅速蔓延/混合，接触烟气中的氮氧化物，能迅速与NOx反应并导致NOx的还原。
Claims (1)
1.一种用于煤粉/油锅炉的紧密型高效脱硝装置，在锅炉炉膛（1）内产生的锅炉烟气（2）经第一吸热器（3）、第二吸热器（6）和第三吸热器（8）后排放，在所述第一吸热器（3）与第二吸热器（6）之间设有一排脱硝剂供给管道（4），在每个脱硝剂供给管道（4）上设有脱硝剂喷口（9）和圆弧形导向板（5），脱硝剂喷口（9）设置在脱硝剂供给管道（4）面对锅炉烟气（2）流动方向的两侧，圆弧形导向板（5）也设置在脱硝剂供给管道（4）的两侧，而圆弧形导向板（5）的凹弧面正对锅炉烟气（2）的流动方向，在脱硝剂供给管道（4）的两端各设有一个脱硝剂和载体进口（10）；脱硝剂和载体一起从脱硝剂和载体进口（10）进入脱硝剂供给管道（4）后，经脱硝剂喷口（9）在垂直于锅炉烟气（2）的流动方向喷入烟道（11）；所述脱硝剂供给管道（4）的数量为1-10个；其特征是：
所述脱硝剂喷口（9）采用在脱硝剂供给管道（4）上设置一排小孔的结构，或在脱硝剂供给管道（4）上设置一排脱硝剂喷嘴；所述脱硝剂采用液氨、氨气或尿素溶液，所述载体采用水蒸汽、压缩空气或水。
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