CN105465109B - 一种旋流叶片和烟气喷氨脱硝的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种旋流叶片和烟气喷氨脱硝的装置，所述旋流叶片包括两个相互平行的第一隔板(51)和第二隔板(52)，第一隔板(51)和第二隔板(52)之间设有多个导流片(53)，第二隔板(52)的中部含有出风口(54)，相邻的两个导流片(53)的外端之间为进风口(55)，两个导流片(53)的内端之间为内出口(56)，气流能够依次经过进风口(55)、内出口(56)和出风口(54)后流出该旋流叶片。该旋流叶片通过优化设计后，可以使该旋流叶片在无需外加动力和能量的情况下使烟道截面上气体组分浓度分布趋于均匀。在不增加NOx测点数量的前提下，发挥还原剂流量自动控制的作用，实现脱硝系统优化运行。
Description
技术领域
本发明涉及环保装置技术领域，具体是一种旋流叶片，还是一种烟气喷氨脱硝的装置。
背景技术
锅炉运行中，SCR(selective catalytic reduction)还原剂流量过小，SCR出口烟气中NOx浓度不能达到国家规定的排放标准；还原剂流量过大，其中一部分NH3未与NOx完全反应，会进一步转化为硫酸氢氨，造成SCR之后的受热面烟道堵塞。因此，在保证SCR出口NOx浓度达标的前提下尽量减少还原剂的使用量，是SCR还原剂流量自动控制的主要目的。
在SCR出口处的烟气中，NOx等气体组分的分布通常很不均匀，锅炉在不同的负荷下运行时，NOx等气体组分的浓度分布情况也不相同，安装在SCR出口截面上某一位置的NOx浓度测点无法代表SCR出口烟气中NOx的平均浓度，这就使得SCR的还原剂流量自动控制系统缺少可靠的监测量，导致该系统不能正常发挥作用。
为了便于理解，将本文所涉及的技术名称进行解释：
SCR(selective catalytic reduction)脱硝：选择性催化还原法脱硝，即在锅炉尾部烟道喷入液氨或氨水，在280℃～420℃和催化剂作用下，烟气中氮氧化物被NH3还原脱除的反应。
均流格栅：布置在SCR反应区前的格栅板，使烟气均匀流过反应区内的催化剂，以提高脱硝反应效率。
省煤器：布置在锅炉尾部烟道内的受热面，用于预加热即将进入锅炉水冷壁的给水。
负压：气体压力低于大气压力的状态。
发明内容
为了解决现有的烟道内还原剂与烟气混合不均匀的技术问题。本发明提供了一种旋流叶片和烟气喷氨脱硝的装置，该旋流叶片为侧向进风结构，通过优化设计其中的导流片，可以使该旋流叶片在无需外加动力和能量的情况下使烟道截面上气体组分浓度分布趋于均匀。在不增加NOx测点数量的前提下，发挥还原剂流量自动控制的作用，实现脱硝系统优化运行。
本发明为解决其技术问题采用的技术方案是：一种旋流叶片，包括两个相互平行的第一隔板和第二隔板，第一隔板和第二隔板之间均匀分布有多个导流片，第二隔板的中部含有出风口，相邻的两个导流片的外端之间为进风口，两个导流片的内端之间为内出口，气流能够依次经过进风口、内出口和出风口后流出该旋流叶片。
所有的导流片的内端均位于第一个圆形上，该第一个圆形为该旋流叶片的内径，所有的导流片的外端均位于第二个圆形上，该第二个圆形为该旋流叶片的外径，该第一个圆形的圆心和该第二个圆形的圆心重合；
导流片在第一隔板上的投影为极坐标方程
在该极坐标方程中r为导流片上的任意一点到该第一个圆形圆心的距离，单位为mm；r1为该第一个圆形的半径，单位为mm；r2为该第二个圆形的半径，单位为mm；θ为导流片上的任意一点与该导流片的内端之间对应的圆心角，单位为°；为导流片的外端与该导流片的内端之间对应的圆心角，单位为°；β1为经过导流片的内端处的切线与垂足为该导流片的内端且垂直于经过该导流片的内端的该第一个圆形半径的直线之间的夹角，单位为°；β2为经过导流片的外端处的切线与垂足为该导流片的外端且垂直于经过该导流片的外端的该第二个圆形半径的直线之间的夹角，单位为°。
r1：r2的比值为0.3～0.8。
为40°～120°。
β1为0°～45°。
β2为0°～45°。
一种烟气喷氨脱硝的装置，包括烟道，在烟道内沿着烟气的流动方向依次设置有旋流叶片和反应区催化剂，该旋流叶片为上述的旋流叶片，旋流叶片和反应区催化剂之间还设有用于向烟道内喷射还原剂的还原剂喷射口，旋流叶片的出风口朝向还原剂喷射口。
在烟道内，还原剂喷射口和反应区催化剂之间设有均流格栅或导流叶片，还原剂喷射口连接有还原剂供应管线和稀释风供应管线，反应区催化剂的下游设有NOx浓度测点。
本发明的有益效果是：
1、使SCR出口NOx浓度测点与截面平均浓度接近，实现还原剂流量的自动控制；
2、不增设NOx浓度测点和自动调节机构，投资成本低，系统可靠性高；
3、不受锅炉负荷变化的影响，自适应性强；
4、结构简单，对安装空间的要求低，特别适用于现役锅炉改造。
附图说明
下面结合附图对本发明所述的旋流叶片作进一步详细的描述。
图1是旋流叶片的主视图。
图2是图1中沿A-A方向的剖视图。
图3是导流片的计算公式中各参数含义的示意图。
图4是烟气喷氨脱硝的装置的结构示意图。
图5是另一种旋流叶片的主视图。
图6是图5中沿A-A方向剖视图。
其中1.均流格栅，2.反应区催化剂，3.烟道，4.NOx浓度测点，5.旋流叶片，6.稀释风供应管线，7.还原剂供应管线，8.还原剂喷射口，9.SCR入口烟道壁面；
51.第一隔板，52.第二隔板，53.导流片，54.出风口，55.进风口，56.内出口。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使烟道截面上气体组分浓度分布趋于均匀，本发明提供了一种旋流叶片，该旋流叶片为侧向式进风结构，包括两个相互平行的第一隔板51和第二隔板52，第一隔板51和第二隔板52之间均匀分布有多个导流片53，第二隔板52的中部含有出风口54，相邻的两个导流片53的外端之间为进风口55，两个导流片53的内端之间为内出口56，气流能够依次经过进风口55、内出口56和出风口54后流出该旋流叶片，如图1和图2所示。
在本实施例中，第一隔板51为圆形，第二隔板52为圆环形，第一隔板51的轴线和第二隔板52的轴线重合，第一隔板51和第二隔板52的外径相同，所有的导流片53的内端均位于第一个圆形上，该第一个圆形为该旋流叶片的内径，该第一个圆形与第二隔板52的内径重合，所有的导流片53的外端均位于第二个圆形上，该第二个圆形为该旋流叶片的外径，该第一个圆形的圆心和该第二个圆形的圆心重合，该第二个圆形与第二隔板52的外径重合，导流片53垂直于第一隔板51和第二隔板52，如图1和图2所示。另外，出风口54外还套设有出风筒。
导流片53在第一隔板51上的投影为极坐标方程形成的曲线；
在该极坐标方程中r为导流片53上的任意一点到该第一个圆形圆心的距离，单位为mm；r1为该第一个圆形的半径，单位为mm；r2为该第二个圆形的半径，单位为mm；θ为该导流片53上的该任意一点与该导流片53的内端之间对应的圆心角，单位为°；为一个导流片53的外端与该导流片53的内端之间对应的圆心角，单位为°；β1为经过导流片53的内端处的切线与垂足为该导流片53的内端且垂直于经过该导流片53的内端的该第一个圆形半径的直线之间的夹角，单位为°；β2为经过导流片53的外端处的切线与垂足为该导流片53的外端且垂直于经过该导流片53的外端的该第二个圆形半径的直线之间的夹角，单位为°，如图3所示。
该旋流叶片为侧向式进风结构，该旋流叶片的进风方向为沿第一隔板51的径向，该旋流叶片的出风方向为沿第一隔板51的轴向，通过上述优化设计该导流片后，可以使该旋流叶片在无需外加动力和能量的情况下仅依靠烟气自身的流动，就可以使烟道截面上气体组分浓度分布趋于均匀，至少可以提高脱销效率15％以上。
在本实施例中，优选r1：r2的比值为0.3～0.8，如r1：r2的比值为0.5。为40°～120°，如为45°。β1为0°～45°，如β1为30°。β2为0°～45°，如β2为30°。θ为
下面介绍本发明中的一种烟气喷氨脱硝的装置，该烟气喷氨脱硝的装置包括烟道3，在烟道3内沿着烟气A的流动方向依次设置有旋流叶片5和反应区催化剂2，该旋流叶片5为上述的旋流叶片，旋流叶片5和反应区催化剂2之间还设有用于向烟道3内喷射还原剂的还原剂喷射口8，旋流叶片5的出风口54朝向还原剂喷射口8，如图4所示。
在烟道3内，还原剂喷射口8和反应区催化剂2之间设有均流格栅1或导流叶片，还原剂喷射口8连接有还原剂供应管线7和稀释风供应管线6，还原剂供应管线7和稀释风供应管线6上均设有流量调节阀，反应区催化剂2的下游设有NOx浓度测点4，如该烟气喷氨脱硝的装置的出口处设置NOx浓度测点4。
在SCR入口烟道截面设置一组旋流叶片5，通过旋流叶片5的扰动，在旋流叶片5后形成一定范围的旋流区B，旋流区B的主要作用是增强烟气和还原剂的混合，以及增强截面上不同位置烟气的混合，从而使进入SCR的烟气组分分布均匀，具体的，烟道3内可以设置一个环形的安装板，安装板的外径与烟道3的内壁密封连接，旋流叶片5的出风口54与安装板的内径相对应，旋流叶片5的外径小于烟道3的内径。在旋流区内选择最佳位置设置一组还原剂喷射口8，即还原剂喷射口8布置在旋流区B内气体混合效果最强的区域，其具体位置和布置方式可以通过CFD软件计算确定，各喷口流量相同，还原剂与烟气充分混合后经过均流格栅1(或导流叶片)，在反应区催化剂2的作用下，还原剂将烟气中的NOx脱除。按照SCR出口NOx浓度测点4的示值，还原剂流量自动控制系统通过调节还原剂供应管线7和稀释风供应管线6上流量调节阀的开度，将SCR出口NOx浓度控制在设定范围内。
作为本申请的一种替代方案，可以将SCR入口烟道改造为圆形截面，采用风扇、轴流风机或搅拌器等转动设备替代旋流叶片5，强化SCR入口烟气混合，同时还能减小SCR系统的烟气阻力。另外，该旋流叶片也可以为轴向式进风结构，如图5和图6所示，SCR入口烟道壁面9内含有多个旋流叶片5，该旋流叶片5的边缘相对于该旋流叶片的轴线倾斜设置。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。
Claims (7)
1.一种旋流叶片，其特征在于，所述旋流叶片包括两个相互平行的第一隔板(51)和第二隔板(52)，第一隔板(51)和第二隔板(52)之间均匀分布有多个导流片(53)，第二隔板(52)的中部含有出风口(54)，相邻的两个导流片(53)的外端之间为进风口(55)，两个导流片(53)的内端之间为内出口(56)，气流能够依次经过进风口(55)、内出口(56)和出风口(54)后流出该旋流叶片；
所有的导流片(53)的内端均位于第一个圆形上，该第一个圆形为该旋流叶片的内径，所有的导流片(53)的外端均位于第二个圆形上，该第二个圆形为该旋流叶片的外径，该第一个圆形的圆心和该第二个圆形的圆心重合；
导流片(53)在第一隔板(51)上的投影为极坐标方程
在该极坐标方程中r为导流片(53)上的任意一点到该第一个圆形圆心的距离，单位为mm；r1为该第一个圆形的半径，单位为mm；r2为该第二个圆形的半径，单位为mm；θ为导流片(53)上的任意一点与该导流片(53)的内端之间对应的圆心角，单位为°；为导流片(53)的外端与该导流片(53)的内端之间对应的圆心角，单位为°；β1为经过导流片(53)的内端处的切线与垂足为该导流片(53)的内端且垂直于经过该导流片(53)的内端的该第一个圆形半径的直线之间的夹角，单位为°；β2为经过导流片(53)的外端处的切线与垂足为该导流片(53)的外端且垂直于经过该导流片(53)的外端的该第二个圆形半径的直线之间的夹角，单位为°。
2.根据权利要求1所述的旋流叶片，其特征在于：r1：r2的比值为0.3～0.8。
3.根据权利要求1所述的旋流叶片，其特征在于：为40°～120°。
4.根据权利要求1所述的旋流叶片，其特征在于：β1为0°～45°。
5.根据权利要求1所述的旋流叶片，其特征在于：β2为0°～45°。
6.一种烟气喷氨脱硝的装置，其特征在于：所述烟气喷氨脱硝的装置包括烟道(3)，在烟道(3)内沿着烟气的流动方向依次设置有旋流叶片(5)和反应区催化剂(2)，该旋流叶片(5)为权利要求1～5中任意一项所述的旋流叶片，旋流叶片(5)和反应区催化剂(2)之间还设有用于向烟道(3)内喷射还原剂的还原剂喷射口(8)，旋流叶片(5)的出风口(54)朝向还原剂喷射口(8)。
7.根据权利要求6所述的烟气喷氨脱硝的装置，其特征在于：在烟道(3)内，还原剂喷射口(8)和反应区催化剂(2)之间设有均流格栅(1)或导流叶片，还原剂喷射口(8)连接有还原剂供应管线(7)和稀释风供应管线(6)，反应区催化剂(2)的下游设有NOx浓度测点(4)。
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| CN105465109A (zh) | 2016-04-06 |
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