CN103028321B - 内成雾耐热脱硝喷枪 - Google Patents

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Abstract

一种雾滴均匀，颗粒质量稳定，雾化及脱硝效果好，避免露滴，不产生堵塞现象的内成雾耐热脱销喷枪，包括喷枪支撑本体，在喷枪支撑本体上设置喷枪伸缩执行控制器，在喷枪伸缩执行控制器上前后设有位置检测开关，在喷枪支撑本体上并列设置药液输送管线和雾化空气管线构成双管体管，在药液输送管线和雾化空气管线进口端设有流量调节记录仪和压力调节仪，在药液输送管线和雾化空气管线出口端分别设有药液均化室和雾化空气平衡室，在药液均化室和雾化空气平衡室出口处设有双流体雾化成型腔室，在双流体雾化成型腔室的出口设有扩射喷嘴，在喷枪支撑本体外还设置有信号检测器，在双流体管外环绕保护风反吹管线，所述环绕保护风反吹管线出口面向扩射喷嘴。

Description

内成雾耐热脱硝喷枪
技术领域
本发明涉及在SNCR选择性非催化还原领域应用的一种内成雾耐热脱硝喷枪
背景技术
进入新世纪以来，中国经济持续高速增长使得能源消耗量大增，已经引起政治、经济以及生态环境等一系列问题，以煤为主的能源消费结构造成了大气环境质量的严重恶化。在煤燃烧利用过程中，燃料中和燃烧空气中的氮被转化成一氧化氮（NO）、氧化亚氮（N2O）和二氧化氮（NO2）等氮氧化物（NOx），对空气质量和地面臭氧浓度的影响越来越大，已成为空气中的主要污染物。选择性非催化还原（SNCR）由于不采用催化剂，不受煤质和煤灰的影响，可以在锅炉上更经济有效地取得总量控制的较好效果，价格低廉，是一种可行的技术方案，可以单独使用或作为SCR 及其它低氮燃烧技术的必要补充。选择性非催化还原（SNCR）的关键部件喷枪（内成雾耐热脱销喷枪结构图见附图1）在使用过程中发现存在还原剂在烟气中分布不均，雾化效果不佳；使用寿命短，喷枪损毁严重，防护措施不完善；腐蚀水冷壁，严重造成停产；自动流体运动压缩空气的量和药液的量要有一定比例，比例不对就会产生堵塞现象。
发明内容
本发明是要解决现有技术所存在的上述问题，提供一种雾滴均匀，颗粒质量稳定，雾化及脱硝效果好，穿透力强，避免扩射喷嘴喷出雾滴碰撞结合在一起形成露滴的内成雾耐热脱销喷枪，其使用寿命长，防护措施完善，不产生堵塞现象。
本发明的技术解决方案是：
一种内成雾耐热脱硝喷枪，包括喷枪支撑本体（12），其特殊之处是：在喷枪支撑本体（12）上设置喷枪伸缩执行控制器(13) ，在喷枪伸缩执行控制器(13) 上前后设有位置检测开关，在喷枪支撑本体（12）上并列设置有药液输送管线（3）和雾化空气管线（6）构成双管体管，在药液输送管线（3）和雾化空气管线（6）进口端分别设有流量调节记录仪（10）和压力调节仪（11），在药液输送管线（3）和雾化空气管线（6）出口端分别设有药液均化室（4）和雾化空气平衡室（5），在药液均化室（4）和雾化空气平衡室（5）出口处设有双流体雾化成型腔室（2），在双流体雾化成型腔室（2）的出口设有扩射喷嘴（7），在喷枪支撑本体（12）外还设置有信号检测器（9），在双流体管外环绕保护风反吹管线(8)，所述环绕保护风反吹管线(8)出口面向扩射喷嘴（7）。
所述药液均化室（4）内设螺旋片。
所述雾化空气平衡室（5）为锥形。
所述喷枪伸缩执行控制器(13)为气动伸缩机构。
所述药液输送管线（3）和雾化空气管线（6）为不锈钢，所述环绕保护风反吹管线(8)为耐高温材料，适合于高温工作环境，具有良好的热膨胀性、抗热变形性和抗振性。
本发明的有益效果是：
1. 结合PLC进行动态流体运动时序编程能实现对氨逃逸值进行自动扫描和数据处理，由人工或自动伸缩本体伸缩和喷枪工作，满足各种工况下的自动运行要求。通过对设备的监视和自诊断，减少了人的干预，使人为事故大大减少。并且可减少系统运行维护成本，提高经济效益，设备可靠性增加，维护方便；减少了操作人员的劳动量。
通过信号检测响应器反馈炉内喷射区域温度场的变化，当检测到喷射区域温度低于850℃时通过控制系统自动将喷枪退出，停止对该区域的还原剂喷射，通过对监测氨的逃逸量来跟踪脱硝量，检测的氨量直接反应脱销效果，国家标准规定氨逃逸控制在8mg/m3以下，按检测到氨逃逸值决定脱销的量，控制烟气中氨浓度，从反应源头控制硫酸氢氨的生成。监测氨的逃逸率还是用来调节还原剂的添加量和浓度的重要参数。通过控制氨的逃逸率，烟气出口检测NOX的量与锅炉内脱销系统前端检测到的NOX的量进行比，比值可直观看出氨逃逸量，不但可以避免不必要的还原剂的浪费，也限制了氨的二次污染。
通过实时监测信号检测响应器反馈的现场温度、差压及保护风流量信号，
在非工作状态或故障状态时将该内成雾耐热脱硝喷枪从高温区域自动抽出，以保护内成雾耐热脱硝喷枪和扩射喷嘴不在高温下停留；；运动平稳可靠，通过控制系统移动速度可以无级调节，对系统无冲击，通过设置在执行机构上的位置检测开关，保证内成雾耐热脱硝喷枪最佳位置工作；设有保护风反吹管线，可以降低了炉内高温对扩射喷嘴的热传导作用，提高了使用寿命。 
4. 该内成雾耐热脱硝喷枪结合动态流体运动时序编程，避免扩射喷嘴结露。控制系统采用可编程控制器，运用PID控制技术实现顺序控制，当检测氨的逃逸量超出要求值时，喷枪伸入炉膛内，同时保护风开启，保护风保证微正压，避免炉内物质进入喷枪内堵塞喷嘴。再打开雾化空气管线，确认开启，再打开药液输送管线，确认开启，信号检测响应器的流量回路投入工作，采用条件流量PID控制，根据现场实际工况调节加药量。停止顺序是先关闭药液管，在确保喷枪支撑本体归位前提下，保护风和雾化空气智能吹扫完毕，彻底消除扩射喷嘴结露现象。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中雾化轮结构示意图；
图3是图2的左视图；
图4是图1的A部放大图；
图5是本发明的工艺流程图。
图中：位置检测开关1，双流体雾化成型腔室2，药液输送管线3，药液均化室4，螺旋片401，雾化空气平衡室5，雾化空气管线6，扩射喷嘴7，圆腔701，细出口702，保护风反吹管线8，信号检测响应器9，流量调节记录仪10，压力调节仪11，喷枪支撑本体12，喷枪伸缩执行控制器13，雾化轮14。
具体实施方式
如图1-图4所示，该内成雾耐热脱硝喷枪，包括喷枪支撑本体(12)，在喷枪支撑本体(12)上并列设置有药液输送管线(3)和雾化空气管线(6)构成双流体管，采取点焊结合在一起，在药液输送管线(3)和雾化空气管线(6)入口端分别设有流量调节记录仪(10)和压力调节仪(11)，在药液输送管线(3)和雾化空气管线(6)出口端分别设有药液均化室(4)和雾化空气平衡室(5)，所述药液均化室(4)内部设有螺旋片401，当注入多种液体时，在均化室可以充分的混合。雾化空气平衡室(5)为锥形，使气体喷出时的速度增大。在药液均化室(4)和雾化空气平衡室(5)出口设置双流体雾化成型腔室(2)，双流体雾化成型腔室(2)为锥形且其入口安装雾化轮(14)，当雾化空气以很大的速度进入双流体雾化成型腔室(2)时冲击旋转形成雾化扰流结构，在双流体雾化成型腔室(2)的出口设有扩射喷嘴(7)，所述扩射喷嘴（7）前部为圆腔701且圆腔出口为细出口702，细出口702后为扩散口。在喷枪支撑本体(12)外还设置有信号检测响应器(9)，在双流体管上设置有保护风反吹管线(8)，双流体管采用不锈钢材料构成，保护风反吹管（8）采用耐高温材料构成，在喷枪支撑本体(12)上设置喷枪伸缩执行控制器（13），本实例中喷枪伸缩执行控制器（13）为气动伸缩机构，在喷枪伸缩执行控制器（13）上前后设有位置检测开关（1）。安装时，根据燃煤锅炉内结构、温度、流速情况设计布置内成雾耐热脱硝喷枪，经过流体力学模拟试验，最终确保该内成雾耐热脱硝喷枪安装在最佳喷射位置，每只喷枪的喷射的还原剂量都可以精确控制调节，从而确保还原剂分散布置并与烟气均匀混合，实现最佳脱硝效果。
如图5所示，实时监测信号检测响应器(9)反馈的现场温度、差压及保护风流量信号传给控制系统，自动调节喷枪伸缩执行控制器（13）的伸缩，移动速度可以无级调节，对系统无冲击。在非工作状态或故障状态时将喷枪支撑本体（12）从高温区域自动抽出，以保护内成雾耐热脱硝喷枪不在高温下停留，通过自动启停保护风反吹管线（8）冷却防护；保证该内成雾耐热脱硝喷枪在最佳位置工作。工作时，脱硝药液经喷枪支撑本体（12）上的药液输送管线（3），通过流量调节记录仪（10）按照设定剂量进入药液均化室（4），然后直接进入双流体雾化成型腔室（2），形成连续的环状液膜。同时雾化空气经喷枪支撑本体（12）上的雾化空气管线（6），通过压力调节仪（11）自动进行压力调节，进入雾化空气平衡室（5），然后直接进入双流体雾化成型腔室（2）的环形腔内部；在双流体雾化成型腔室（2）内部的脱硝药液被雾化空气冲击成微小液滴，即与雾化空气混合成型，完成药剂雾化，形成一定质量的雾化颗粒经由扩射喷嘴（7）完成雾化成型过程并进入烟道，与烟气充分混合达到脱硝目的。该内成雾耐热脱硝喷枪能够适应锅炉最低稳燃负荷工况和BMCR 之间的任何负荷持续安全运行，并能适应机组的负荷变化和机组启停次数的要求。并应尽量考虑利用现有锅炉平台进行安装和维修。该内成雾耐热脱硝喷枪具有良好的热膨胀性、抗热变形性和抗振性，其药液工作压力（0.2—0.4）MPa、雾化空气压力：（0.2—0.4）MPa、气液比：70—100 、雾化粒径：（70—100）μm，适用温度上限：1200℃、喷雾形状见附图2。距离喷嘴500mm的中心处的初始速度为22.7m/s, 距离喷嘴500mm的边缘速度为7.5m/s，这样药液在炉膛内有良好的穿透力，边缘区域由于气速低，更容易与被炉内上升烟气流一起扰动均匀混合。

Claims (4)

1.一种内成雾耐热脱硝喷枪，包括喷枪支撑本体（12），其特征是：在喷枪支撑本体（12）上设置喷枪伸缩执行控制器(13)，在喷枪伸缩执行控制器(13) 上前、后设有位置检测开关（1），在喷枪支撑本体（12）上并列设置有药液输送管线（3）和雾化空气管线（6）构成双管体管，在药液输送管线（3）和雾化空气管线（6）进口端分别设有流量调节记录仪（10）和压力调节仪（11），在药液输送管线（3）和雾化空气管线（6）出口端分别设有药液均化室（4）和雾化空气平衡室（5），在药液均化室（4）和雾化空气平衡室（5）出口处设有双流体雾化成型腔室（2），所述双流体雾化成型腔室(2)为锥形且其入口安装雾化轮(14)，在双流体雾化成型腔室（2）的出口设有扩射喷嘴（7），在喷枪支撑本体（12）外还设置有信号检测器（9），在双流体管外环绕保护风反吹管线(8)，所述环绕保护风反吹管线(8)出口面向扩射喷嘴（7）。
2.根据权利要求1所述的内成雾耐热脱硝喷枪，其特征是：所述药液均化室（4）内设螺旋片。
3.根据权利要求1所述的内成雾耐热脱硝喷枪，其特征是：所述雾化空气平衡室（5）为锥形。
4.根据权利要求1所述的内成雾耐热脱硝喷枪，其特征是：所述喷枪伸缩执行控制器(13)为气动伸缩机构。
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