CN103506005B - 一种适用于中小型锅炉的scr脱硝装置及脱硝方法 - Google Patents

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CN103506005B CN201310473172.6A CN201310473172A CN103506005B CN 103506005 B CN103506005 B CN 103506005B CN 201310473172 A CN201310473172 A CN 201310473172A CN 103506005 B CN103506005 B CN 103506005B
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张勇
金保昇
钟文琪
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东南大学
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Abstract

本发明公开了一种适用于中小型锅炉的SCR脱硝装置及方法。通过对竖直烟道内的省煤器进行结构改造,保留部分受热面,另一部分受热面移至引出烟道的水平段,并将剩下烟道斜向分割,分别用于脱硝烟道的引出和导入;并设置两级除尘喷氨系统使烟气与氨气进行混合,并经过催化剂预留层后进入SCR反应器,发生催化反应,绝大部分NOx转变成N2,脱硝后的烟气从反应器下部两侧引出,并从尾部烟道侧墙的两侧进入烟道,最后通过空预器排出烟道。本发明满足了中小型锅炉加装SCR脱硝装置时需要拉出和引入脱硝烟道的空间要求,实现了在低狭长烟道内氨气与烟气的充分快速有效混合,具有脱硝系统结构紧凑、脱硝效率高、催化剂磨损低等优点。

Description

一种适用于中小型锅炉的SCR脱硝装置及脱硝方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种适用于中小型锅炉的SCR脱硝装置,属于燃煤锅炉大气污染物控制技术领域。
背景技术
[0002] 选择性催化还原法脱硝技术(SCR技术),是指在催化剂的作用下,利用还原剂(如NH3、液氨、尿素)来“有选择性”地与烟气中的NOx反应并生成无毒无污染的Ν#ΡΗ20。该技术具有NOx脱除效率高、二次污染小、技术较成熟等特点,是目前世界上应用最多、最有成效的一种烟气脱硝技术。如何布置喷氨设备有效混合氨气与烟气,是SCR脱硝技术提高脱硝效率的关键。因此,对于大型锅炉和中小型锅炉,由于炉膛截面积和烟道结构存在明显差异,SCR脱硝工艺也存在一定差别。
[0003] 对于大型锅炉,由于炉膛和烟道截面大,烟道结构和边壁效应对流场的影响较小,通常采用大尺度喷氨混合器+静态混合器的喷氨工艺来强制干扰流场,强化氨气与烟气的混合,如典型的涡流混合器+V型静态混合器,同时,大型锅炉较高的烟道高度形成了较长的混合距离,这为氨气与烟气的混合提供了较长的混合时间。
[0004] 对于中小型锅炉,尽管经过过热器、省煤器等换热面的整流作用,烟气的速度在烟道内仍然呈现不均匀分布,而且锅炉尺寸小,结构紧凑,且折转、突扩等不利因素和边壁效应对烟气流场的扰动影响更趋明显,在相同的流动条件下对烟气/氨气混合距离和混合时间的要求更趋严格,同时,对于燃用高灰分燃料的中小型锅炉,烟道内积聚的灰团和灰堆更易干扰流场均匀性。
[0005] 具不完全统计,目前中国有中小型锅炉49.9万台,其中工业锅炉23.4万台,生活用锅炉26.5万台,这些中小型锅炉大部分为燃煤锅炉,年总耗煤约400Mt以上。中小型锅炉的典型特征是燃煤量大、灰分高、硫分较高、锅炉效率低、污染严重,尤其是氮氧化物的污染。因此,对中小型锅炉实施污染治理,采用适合其自身特征的SCR脱硝技术进行NOx减排,是中国洁净煤技术的主要内容,对节约能源,改善环境都具有重要意义。
发明内容
[0006] 发明目的:本发明针对中小型锅炉加装SCR脱硝装置时存在锅炉尾部竖直烟道紧凑无充足空间拉出和引入脱硝烟道、低狭长烟道无足够空间充足时间混合氨与烟气、常规脱硝装置中因烟气中飞灰浓度高导致催化剂磨损严重等问题,提供了一种适用于中小型锅炉的SCR脱硝装置及脱硝方法。
[0007] 技术方案:为解决上述技术问题,本发明提供一种适用于中小型锅炉的SCR脱硝装置,所述的SCR脱硝装置包括顺序连接的第一省煤器、除尘喷氨系统、SCR脱硝反应器及空预器,
[0008] 其中,所述第一省煤器设置在竖直烟道的上部;
[0009] 所述除尘喷氨系统包括一级除尘喷氨系统、二级除尘喷氨系统和螺旋出灰器,其中,一级除尘喷氨系统设置于从竖直烟道的第一省煤器下部引出的水平烟道中,包括烟道分隔板、滤灰导向板、一级凹形除尘喷氨管、第二省煤器和溜灰板,所述烟道分隔板设置于第一省煤器的下部将烟道上下部分斜向分开,滤灰导向板设置在烟道分隔板上;所述一级凹形除尘喷氨管和第二省煤器并列设置在水平烟道进口处,所述一级凹形除尘喷氨管呈现凹形状,安装在第二省煤器迎流面每隔一排管子的第一根管子上,凹形端为迎流面,平板端为逆流面,所述平板端与水平烟道纵截面呈CI2= 38〜48°夹角,在平板端由上至下每隔8〜1mm开设Φ2〜2.5mm的喷氨孔;所述溜灰板设置在第二省煤器的下部,与水平方向呈α 3= 50〜55°夹角,并与所述烟道分隔板的延伸部分构成灰斗;通过在水平烟道内设置第二省煤器,在保证换热的前提下,可以节省竖直烟道的空间,使竖直烟道中的省煤器与空预器之间留有足够的距离引出水平烟道;
[0010] 所述的二级除尘喷氨系统由烟气分隔板、外中心筒、内中心筒、外筒体、锥段、二次喷氨装置、三次喷氨装置和四次喷氨装置组成,其中,所述烟气分隔板安装在第二省煤器的右侧,将烟道上下均匀隔开;内中心筒与外中心筒竖直同心安装在所述烟气分隔板的右侧,外中心筒的下端与水平入口烟道的下端平齐,内中心筒的下端与烟气分隔板平齐;二次喷氨装置安装在内外中心筒连接处的上部,三次喷氨装置安装在外筒体筒体外侧的中部,四次喷氨装置安装在内中心筒的出口处,所述锥段与外筒体相连,设置在外筒体下方;
[0011] 所述螺旋出灰器设置在所述一级除尘喷氨系统和二级除尘喷氨系统的下方,由前部入灰口、后部入灰口和螺旋组成,其中,前部入灰口与一级除尘喷氨系统的灰斗相连,后部入灰口与二级除尘喷氨系统的锥段相连;由一级除尘喷氨系统和二级除尘喷氨系统处理的灰尘颗粒通过螺旋出灰器排出;
[0012] 所述除尘喷氨系统依次连通SCR反应器上升烟道、转向烟道、SCR反应器、反应器出口烟道,所述反应器出口烟道分成两股,分别从竖直烟道尾部的侧墙两侧从烟道分隔板下方进入竖直烟道,并与设置在锅炉尾部竖直烟道内烟道分隔板下方的空预器相通。
[0013] 具体地,所述烟道分隔板与烟道前后墙呈α 1= 45〜55°夹角;所述滤灰导向板在烟道分隔板上每隔L1= L/(m-l)布置;所述滤灰导向板由圆弧板和直板焊接而成,圆弧半径r = LXcos(a1)/(2m+l),圆弧板一端与烟道分隔板相切连接,另一端直板段与水平烟道平行,且滤灰导向板的圆弧段上开设Φ5〜1mm圆孔;其中L为烟道分隔板在烟道内的长度,m为滤灰导向板的个数。
[0014] 所述二次喷氨装置由二级汇氨室、二级环形喷氨板和垂直喷氨孔组成,其中,二级环形喷氨板安装于二级汇氨室的底部,其内径等于内中心筒的外径,外径等于外中心筒的内径,垂直喷氨孔开设于二级环形喷氨板上,孔径d2= I〜2mm,开孔率η 2= 3〜7%,开孔方向与二级环形喷氨板垂直。
[0015] 所述三次喷氨装置由环形汇氨室和切向喷氨管组成,其中,η根内径为Cl1的切向喷氨管沿外筒体周向布置,η = 4〜8,Cl1= 32〜70mm,一端与筒体相切,并伸进筒体100〜120mm,另一端放置在环形汇氨室内。
[0016] 所述四次喷氨装置由四级汇氨室、四级环形喷氨板和斜向喷氨孔组成,其中,四级环形喷氨板安装于四级汇氨室的顶部,与上升烟道前后墙呈a 4= 35〜50°夹角,板上开设斜向喷氨孔,孔径d3= 2〜3mm,开孔率η 3= 7〜18%,开孔方向为水平。
[0017] 所述SCR反应器的上升烟道内装有催化剂预留层;所述SCR反应器内安装有催化剂层,所述催化剂的上面安装有整流器。
[0018] 为了实现对烟气更好的除尘脱硝效果,上述的SCR脱硝装置至少具有一套除尘喷氨系统。在具体应用过程中,可以根据现场施工情况合理安排除尘喷氨系统的个数。
[0019] 在应用过程中,烟气通过第一省煤器进入一级除尘喷氨系统,通过滤灰导向板离心导向作用和凹形喷氨管的惯性作用进行一级除尘,并将氨气和烟气进行初次混合;经过初级除尘喷氨后的烟气分别从水平烟道的上部和下部进入二级除尘喷氨系统,上部携带细颗粒的烟气进入外中心筒分离细颗粒,并在二次喷氨装置与氨气进行小尺度交互式二次混合,下部携带粗颗粒的烟气进入外筒体分离粗颗粒,并通过三次喷氨装置与氨气进行大尺度旋流式三次混合,进入汇氨室的氨气均匀分配到每根切向喷氨管,以V1= 35〜50m/s的入口速度多点切向进入外筒体内部,并与烟气进行大尺度旋流式混合,两者在中心筒汇合并上升流动进入SCR反应器的上升烟道,然后在出口处通过四次喷氨装置与氨气进行小尺度回流式混合;从一级除尘喷氨系统和二级除尘喷氨系统分离下来的灰尘颗粒通过螺旋出料器排出烟道;经过二级除尘喷氨系统的烟气首先通过催化剂预留层,然后进入SCR反应器,通过催化剂的催化反应,绝大部分NOx转变成N2,脱硝后的烟气从反应器下部两侧引出,并从锅炉尾部烟道侧墙的两侧进入尾部烟道,烟气流经空预器后排出锅炉。
[0020] 有益效果:与常规的SCR脱硝装置相比较,本发明具有如下的特色及优点:
[0021] 1、本发明采用惯性分离和离心分离作用组合成二级除尘系统,同时利用涡流、旋流、交互、回流原理组合成多次喷氨系统,通过二级除尘和多次喷氨系统有机组合,不仅实现了高温高浓度灰颗粒的快速有效分离,而且实现了氨气与烟气的多尺度充分混合。
[0022] 2、一级除尘喷氨系统中的喷氨管具有迎流面凹形和逆流面平面的结构特性,这种特殊结构一方面具有惯性除尘的功能,另一方面还可以在逆流面形成涡流区,强化氨气与烟气的混合,这种装配方式不仅实现了集成系统的多功能性,还实现了关键设备的结构紧凑性。
[0023] 3、二次喷氨装置通过环形喷氨板将氨气均匀喷入内外中心筒夹层,并且烟气与氨气呈交互式接触,这种结构有利于氨与烟气的良好混合,同时,由于喷氨板设置在烟气的上方,因此可以有效避免常规喷氨系统存在的灰颗粒堵塞或倒灌进喷氨室的问题。
[0024] 4、三次喷氨系统中的汇氨室将氨气均匀分配至切向进入外筒体的喷氨管,喷入的氨气在筒体内作快速旋转运动,同时又推动了在筒体内旋转运动的烟气,不仅有助于通过离心力快速分离烟气中的灰颗粒,而且有利于氨气与烟气的强烈混合。
[0025] 5、本发明的四次喷氨装置安装在二级除尘喷氨系统和SCR反应器上升烟道的拐角连接处,由于内中心筒比上升烟道面积小,烟气从内中心筒流入到上升烟道时,容易在拐弯处形成驻涡区,脱离的涡在上升烟道形成涡街,当氨喷入时,涡的转动和流动过程不断地搅动烟气场,有助于氨气与烟气的充分混合。
[0026] 6、与常规SCR反应器烟道布置方式不同,本发明中经过SCR反应器的烟气分两股从锅炉尾部烟道侧墙的两侧进入烟道,比常规的从后墙进入方式至少节约了一半烟道空间,大大降低了改造锅炉的成本。
附图说明
[0027] 图1是本发明的一种适用于中小型锅炉的SCR脱硝装置俯视图,其中有:第一省煤器1、第二省煤器5、一级凹形除尘喷氨管6、外中心筒11、内中心筒12、外筒体15、脱硝反应器26、反应器出口烟道29。
[0028] 图2是本发明的一种适用于中小型锅炉的SCR脱硝装置从图1的A-A方向的剖视图,其中有:氨引入口 G、第一省煤器1、烟道分隔板2、滤灰导向板3、空预器4、第二省煤器5、一级凹形除尘喷氨管6、溜灰板7、灰斗8、前部入灰口 9、烟气分隔板10、外中心筒11、内中心筒12、环形汇氨室13、切向喷氨管14、外筒体15、锥段16、二级汇氨室17、二级环形喷氨板18、垂直喷氨孔19、四级汇氨室20、四级环形喷氨板21、斜向喷氨孔22、后部入灰口23,SCR反应器上升烟道24、催化剂预留层25、脱硝反应器26、催化剂层27、整流器28、反应器出口烟道29、螺旋出灰器30。
[0029] 图3是本发明的一种适用于中小型锅炉的SCR脱硝装置中一级凹形除尘喷氨管三维示意图,其中有:第二省煤器5、一级凹形除尘喷氨管6、水平喷氨孔31、氨引入口 G。
[0030] 图4是本发明的一种适用于中小型锅炉的SCR脱硝装置中三次喷氨装置俯视图,其中有:外中心筒11、内中心筒12、环形汇氨室13、切向喷氨管14、外筒体15、氨引入口 G。
具体实施方式
[0031] 以下参照附图详细说明本发明实施。本实施例在以本技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0032] 本实施例针对170t/h电站燃煤锅炉进行SCR脱硝技术改造,该锅炉在额定工况运行时,尾部烟道高温省煤器后烟气温度为385°C,NOx含量高达650mg/Nm3,含尘量达3580mg/Nm3,尾部受热面布置结构紧凑,省煤器与空预器之间的距离仅为1.2m。本实施例根据烟气参数特性和锅炉原有结构特征,拟定了改造方案:
[0033] (I)对省煤器受热面进行热力计算,将其一分为二,一部分受热面仍安装在原来位置,另一部分受热面转移至水平烟道中,从而增加其与空预器之间的距离;
[0034] (2)设置除尘装置和脱硝装置,使烟气在进入空预器前进行除尘脱硝处理,然后再返回到竖直烟道中。
[0035] 在具体实施过程中,本发明的适用于中小型锅炉的SCR脱硝装置包括顺序连接的第一省煤器1、除尘喷氨系统、SCR脱硝反应器及空预器4,其中除尘喷氨系统包括设置一级除尘喷氨系统、二级除尘喷氨系统和螺旋出灰器,该除尘喷氨系统设置四次除尘喷氨装置,能够较好的对烟气除尘便于脱硝反应,脱除NOx的烟气从尾部烟道左右测量进入烟道。具体实施过程阐述如下:
[0036] 如图2所示,将原高2.2m省煤器受热面截掉1.3m,保留0.9m原有结构受热面作为第一省煤器1,这样第一省煤器I与空预器4之间的空间距离达到2.5m。在第一省煤器的下方引出水平烟道,设置除尘喷氨系统。该除尘喷氨系统包括一级除尘喷氨系统、二级除尘喷氨系统和螺旋出灰器,其中,一级除尘喷氨系统设置于从竖直烟道的第一省煤器I下部引出的水平烟道中,包括烟道分隔板2、滤灰导向板3、一级凹形除尘喷氨管6、第二省煤器5和溜灰板7,烟道分隔板2沿前后墙斜向分隔开,并与烟道前后墙呈48°夹角,并延伸出烟道后墙一定距离,同时在该烟道分隔板2上每隔0.3m布置滤灰导向板3。溜灰板7设置在第二省煤器5的下部,与水平方向呈50°夹角,并与烟道分隔板2的延伸部分构成灰斗。滤灰导向板3由圆弧板和直板焊接而成,圆弧半径0.5m,板上开设8mm圆孔,一端与烟道分隔板2相切连接,直板段长0.3m,与水平烟道平行。流过第一省煤器的烟气撞击滤灰导向板3后,一些大的灰颗粒在离心力作用下通过滤灰孔沿着分隔板滑入到灰斗8,而携带部分灰颗粒的烟气在直段导向板的导向作用下均匀流向水平烟道。
[0037] 把原截留下来的省煤器受热面进行热力计算,使其结构呈现斜向布置,构成第二省煤器5,同时保留原来的加热性能,使加热工质在其出口满足原有锅炉设计参数。根据飞灰颗粒特性和氨喷射特性构建一级凹形除尘喷氨管6,如图3所示,一级凹形除尘喷氨管6迎流面为凹形圆弧面,逆流面为平面,该平面与水平烟道纵截面呈40°角,贴面安装在第二省煤器5受热面的第一排管子上。烟气流过第二省煤器5段时,部分烟气正面撞击一级凹形除尘喷氨管6的凹形面,携带的颗粒在惯性力作用下从烟气中分离出来,并顺着凹形面下滑到溜灰板7,从溜灰板7最终汇集到灰仓,灰仓中的灰通过前部入灰口进入螺旋出灰器30,而烟气绕过一级凹形除尘喷氨管6在其斜向背面形成驻涡。氨与空气的混合物从一级凹形除尘喷氨管6 —端引入,然后从喷氨孔以25m/s的喷射速度喷出,在烟气形成的驻涡里与烟气充分混合。
[0038] 二级除尘喷氨系统由烟气分隔板10、外中心筒11、内中心筒12、外筒体15、锥段16、二次喷氨装置、三次喷氨装置和四次喷氨装置组成,其中,所述烟气分隔板10安装在第二省煤器5的右侧,将烟道上下均匀隔开;内中心筒12与外中心筒11竖直同心安装在所述烟气分隔板10的右侧,外中心筒11的下端与水平入口烟道的下端平齐,内中心筒12的下端与烟气分隔板10平齐;二次喷氨装置安装在内外中心筒连接处的上部,三次喷氨装置安装在外筒体15筒体外侧的中部,四次喷氨装置安装在内中心筒12的出口处,所述锥段16与外筒体15相连,设置在外筒体15下方。
[0039] 通过水平烟道的烟气然后进入二级除尘喷氨装置。由于离心力作用,含细颗粒的烟气进入烟气分隔板10的上入口,而含粗颗粒的烟气进入烟气分隔板10的下入口。由二级汇氨室17、二级环形喷氨板18、垂直喷氨孔19组合而成二次喷氨装置,安装在内外中心筒连接处的上部。在二级环形喷氨板18上开设垂直喷氨孔19,孔径为1.5mm,开孔率5.5%,开孔方向与二级环形喷氨板18垂直,这样,氨与空气的混合物以30m/s的喷射速度喷入烟气,与烟气进行小尺度混合。含细颗粒的烟气与氨气充分混合后绕过内中心筒12,并在内中心筒12与外中心筒11之间作旋转运动,细颗粒在离心力作用下沿着外中心筒11的内壁下落到后部入灰口。如图4所示,由环形汇氨室13和切向喷氨管14组成三次喷氨装置,安装在外筒体15的外部。6根内径为70mm的切向喷氨管14沿外筒体15周向布置,一端与筒体相切,并伸进筒体100_,另一端放置在环形汇氨室13内,进入环形汇氨室13的氨气均匀分配到切向喷氨管14。含粗颗粒的烟气绕过外筒体15,并在外筒体15内侧作旋转运动,在以40m/s A 口速度多点切向进入筒体的氨气的助推作用,作快速旋转运动,并与氨气进行回旋式混合,而粗颗粒在离心力作用下沿着外筒体15的内壁下落到后部入灰口,通过螺旋出灰器30的旋转排出,该螺旋出灰器30设置在所述一级除尘喷氨系统和二级除尘喷氨系统的下方,由前部入灰口 9、后部入灰口 23和螺旋组成,其中,前部入灰口 9与一级除尘喷氨系统的灰斗8相连,后部入灰口与二级除尘喷氨系统的锥段6相连。
[0040] 由四级汇氨室20、四级环形喷氨板21和斜向喷氨孔22组合而成四次喷氨装置,其中,四级环形喷氨板21与烟道前后墙呈45 °夹角,在四级环形喷氨板21上开设斜向喷氨孔22,孔径为2.5mm,开孔率为15%,开孔方向为水平。由于内中心筒12比上升烟道24截面积小,当烟气从内中心筒12流到SCR反应器上升烟道24时,会在四级环形喷氨板21外侧形成驻涡,涡的转动方向在左右侧分别是逆时针和顺时针,氨喷射时一方面助推涡的旋转,另一方面与烟气进行大尺度充分混合。此时,经过多级除尘后的烟气含尘量仅为300mg/Nm3,而经过多次喷氨后的烟气已与氨气充分混合,截面浓度相对标准差小于5%。
[0041] 除尘喷氨系统依次通过SCR反应器上升烟道24和转向烟道与SCR反应器、反应器出口烟道29相连,反应器出口烟道29分成两股,分别从竖直烟道尾部的侧墙两侧从烟道分隔板2下方进入竖直烟道,并与设置在锅炉尾部竖直烟道内烟道分隔板2下方的空预器4相通,因此,进入SCR反应器上升烟道24的烟气通过催化剂预留层25,经过转向烟道后依次流过SCR反应器的整流器28、首层催化剂、次层催化剂。在催化剂层27,烟气中的NOx与順3在催化剂的催化作用下发生化学反应,生成NjPH2O,脱硝效率达到90%,出口烟气NOx含量仅有65mg,完全满足国家对电站锅炉规定的NOx排放浓度小于10mg的要求。从SCR反应器出来的烟道分成两股,分别从锅炉尾部竖直烟道的左右两侧进入烟道,这样,烟气流经空预器4后排出锅炉。本发明满足了中小型锅炉加装SCR脱硝装置时需要拉出和引入脱硝烟道的空间要求,实现了在低狭长烟道内氨气与烟气的充分快速有效混合,具有脱硝系统结构紧凑、脱硝效率高、催化剂磨损低等优点。

Claims (8)

1.一种适用于中小型锅炉的SCR脱硝装置,其特征在于,所述的SCR脱硝装置包括顺序连接的第一省煤器(I)、除尘喷氨系统、SCR脱硝反应器及空预器(4), 其中,所述第一省煤器(I)设置在竖直烟道的上部; 所述除尘喷氨系统包括一级除尘喷氨系统、二级除尘喷氨系统和螺旋出灰器,其中,一级除尘喷氨系统设置于从竖直烟道的第一省煤器(I)下部引出的水平烟道中,包括烟道分隔板(2)、滤灰导向板(3)、一级凹形除尘喷氨管(6)、第二省煤器(5)和溜灰板(7),所述烟道分隔板(2)设置于第一省煤器(I)的下部将烟道上下部分斜向分开,所述滤灰导向板(3)设置于烟道分隔板(2)上;所述一级凹形除尘喷氨管(6)和第二省煤器(5)并列设置在水平烟道进口处,所述一级凹形除尘喷氨管(6)呈现凹形状,安装在第二省煤器(5)迎流面每隔一排管子的第一根管子上,凹形端为迎流面,平板端为逆流面,所述平板端与水平烟道纵截面呈α 2= 38〜48°夹角,在平板端由上至下每隔8〜1mm开设Φ2〜2.5mm的喷氨孔;所述溜灰板(7)设置在第二省煤器(5)的下部,与水平方向呈α3=50〜55°夹角,并与所述烟道分隔板(2)的延伸部分构成灰斗(8); 所述的二级除尘喷氨系统设置在一级除尘装置的右侧,由烟气分隔板(10)、外中心筒(11)、内中心筒(12)、外筒体(15)、锥段(16)、二次喷氨装置、三次喷氨装置和四次喷氨装置组成,其中,所述烟气分隔板(10)安装在第二省煤器(5)的右侧,将烟道上下均匀隔开;内中心筒(12)与外中心筒(11)竖直同心安装在所述烟气分隔板(10)的右侧,外中心筒(11)的下端与水平入口烟道的下端平齐,内中心筒(12)的下端与烟气分隔板(10)平齐;二次喷氨装置安装在内外中心筒连接处的上部,三次喷氨装置安装在外筒体(15)筒体外侧的中部,四次喷氨装置安装在内中心筒(12)的出口处,所述锥段(16)与外筒体(15)相连,设置在外筒体(15)下方; 所述螺旋出灰器(30)设置在所述一级除尘喷氨系统和二级除尘喷氨系统的下方,由前部入灰口(9)、后部入灰口(23)和螺旋组成,其中,前部入灰口(9)与一级除尘喷氨系统的灰斗⑶相连,后部入灰口与二级除尘喷氨系统的锥段(6)相连; 所述除尘喷氨系统依次连通SCR反应器上升烟道(24)、转向烟道、SCR反应器、反应器出口烟道(29),所述反应器出口烟道(29)分成两股,分别从竖直烟道尾部的侧墙两侧从烟道分隔板(2)下方进入竖直烟道,并与设置在锅炉尾部竖直烟道内烟道分隔板(2)下方的空预器⑷相通。
2.根据权利要求1所述的适用于中小型锅炉的SCR脱硝装置,其特征在于,所述烟道分隔板(2)与烟道前后墙呈α 45〜55°夹角;所述滤灰导向板(3)在烟道分隔板(2)上每隔L1=IVOi1-1)布置;所述滤灰导向板(3)由圆弧板和直板焊接而成,圆弧半径r =LXC0S(ai)/(2m+l),圆弧板一端与烟道分隔板⑵相切连接,另一端直板段与水平烟道平行,且滤灰导向板(3)的圆弧段上开设Φ5〜1mm圆孔;其中L为烟道分隔板(2)在烟道内的长度,m为滤灰导向板(3)的个数。
3.根据权利要求1所述的适用于中小型锅炉的SCR脱硝装置,其特征在于,所述二次喷氨装置由二级汇氨室(17)、二级环形喷氨板(18)和垂直喷氨孔(19)组成,其中,二级环形喷氨板(18)安装于二级汇氨室(17)的底部,其内径等于内中心筒(12)的外径,外径等于外中心筒(11)的内径,垂直喷氨孔(19)开设于二级环形喷氨板(18)上,孔径d2= I〜2mm,开孔率H2= 3〜7%,开孔方向与二级环形喷氨板(18)垂直。
4.根据权利要求1所述的适用于中小型锅炉的SCR脱硝装置,其特征在于:所述三次喷氨装置由环形汇氨室(13)和切向喷氨管(14)组成,其中,η根内径为Cl1的切向喷氨管沿外筒体(15)周向布置,η = 4〜8,Cl1= 32〜70mm,一端与筒体相切,并伸进筒体100〜120mm,另一端放置在环形汇氨室(13)内。
5.根据权利要求1所述的适用于中小型锅炉的SCR脱硝装置,其特征在于,所述四次喷氨装置由四级汇氨室(20)、四级环形喷氨板(21)和斜向喷氨孔(22)组成,其中,四级环形喷氨板(21)安装于四级汇氨室(20)的顶部,与上升烟道(24)前后墙呈α 4= 35〜50°夹角,板上开设斜向喷氨孔(22),孔径d3= 2〜3mm,开孔率η 3= 7〜18 %,开孔方向为水平。
6.根据权利要求1所述的适用于中小型锅炉的SCR脱硝装置,其特征在于,所述SCR反应器的上升烟道(24)内装有催化剂预留层(25);所述SCR反应器内安装有催化剂层(27),所述催化剂的上面安装有整流器(28)。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的适用于中小型锅炉的SCR脱硝装置,其特征在于,所述的除尘喷氨系统为2个。
8.一种利用权利要求1所述的SCR脱硝装置的脱硝方法,其特征在于,包括如下步骤: 1)烟气通过第一省煤器(I)进入一级除尘喷氨系统,通过滤灰导向板(3)的离心导向作用和一级凹形除尘喷氨管(6)的惯性作用进行一级除尘,并将氨气和烟气进行初次混合; 2)经过初级除尘喷氨后的烟气分别从水平烟道的上部和下部进入二级除尘喷氨系统,上部携带细颗粒的烟气进入外中心筒(11)分离细颗粒,并在二次喷氨装置与氨气进行小尺度交互式二次混合,下部携带粗颗粒的烟气进入外筒体(15)分离粗颗粒,并通过三次喷氨装置与氨气进行大尺度旋流式三次混合,进入环形汇氨室(13)的氨气均匀分配到每根切向喷氨管(14),以V1= 35〜50m/s的入口速度多点切向进入外筒体(15)内部,并与烟气进行大尺度旋流式混合,两者在中心筒汇合并上升流动进入SCR反应器的上升烟道(24),然后在出口处通过四次喷氨装置与氨气进行小尺度回流式混合; 3)从一级除尘喷氨系统和二级除尘喷氨系统分离下来的灰尘颗粒通过螺旋出灰器(8)排出烟道; 4)经过二级除尘喷氨系统的烟气首先通过催化剂预留层(25),然后进入SCR反应器,通过催化剂的催化反应,绝大部分NOx转变成N2,脱硝后的烟气从反应器下部两侧引出,并从锅炉尾部烟道侧墙的两侧进入尾部烟道,烟气流经空预器(4)后排出锅炉。
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