CN106731827A - 一种aig上游烟气大范围自混合装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种AIG上游烟气大范围自混合装置，包括设置在省煤器出口下游、AIG上游之间烟道内的自混合器，所述的自混合器具有位于其一侧的第一烟气入口、位于其另一侧的第二烟气入口以及烟气出口，所述的自混合器还具有相间隔的多层烟气通道，奇数层所述的烟气通道与所述的第一烟气入口连通，偶数层所述的烟气通道与所述的第二烟气入口连通。本发明能够在不明显增加烟道阻力的前提下实现烟气在到达氨喷射格栅前的大范围整体充分自混合，改善了氨喷射格栅入口烟气NOx浓度和温度分布均匀性，提高了SCR脱硝装置氨喷射系统对机组运行在不同负荷与磨煤机组合下的烟气条件的适应性。

Description

一种AIG上游烟气大范围自混合装置
技术领域
本发明涉及一种AIG上游烟气大范围自混合装置。
背景技术
SCR：Selective Catalytic Reduction，简称SCR。SCR脱硝技术是指在280~420℃范围内，还原剂（如NH3、尿素和氨水等）在催化剂作用下，“有选择性”地与烟气中的NOx反应，生成无污染的N2和H2O的NOx减排技术。
AIG：Ammonia Injection Grid，简称AIG。AIG是SCR烟气脱硝装置的氨喷射格栅的简称，又叫还原剂喷射系统。
当前NOx超低排放形势下，燃煤电厂NOx排放要降低到50mg/m3以下，SCR脱硝效率需提高到约90%。为控制氨逃逸浓度确保机组安全运行，NOx超低排放对SCR反应器顶层催化剂入口的NH3/NO摩尔比分布均匀性提出了更高的要求。早期在50-80%的脱硝效率下，主要通过喷氨格栅氨喷射格栅系统获得较低的NH3/NO摩尔比分布。但在超低排放更高的NH3/NO分布均匀性要求下，除做好氨喷射格栅系统本体的优化设计外，还需要改善氨喷射格栅上游的NOx浓度分布和烟气速度分布。现场试验数据表明，机组在变工况条件下运行时（负荷、磨煤机组合等发生变化），SCR氨喷射格栅上游的NOx浓度、温度及速度分布会发生明显变化。对于墙式锅炉和W火焰锅炉，这种分布状态的变化尤其明显。在氨喷射格栅气氨调阀开度固定的情况下（通常氨喷射格栅手动调阀开度在喷氨优化调整后保持固定），入口NOx浓度分布的变化势必会造成催化剂入口的NH3/NO摩尔比分布均匀性下降，脱硝装置出口局部氨逃逸峰值浓度上升，恶化空预器运行安全性。
当前在役的SCR脱硝装置均安装有烟气导流板，部分SCR脱硝装置还在氨喷射格栅前后安装了静态混合器。烟气导流板通过改变气流方向和流量分配，提高氨喷射格栅入口和顶层催化剂入口的烟气速度分布均匀性。静态混合器通过加强烟气自混合以及与喷入氨气的多相混合，提高顶层催化剂入口的NH3/NO摩尔比分布均匀性。
目前已设计开发的SCR脱硝装置烟气导流板的作用是使气流尽可能地以截面均匀的流速沿烟道流动，无法使烟道截面上不同位置的烟气大范围混合。静态混合器只能扰动局部烟气，也无法实现宽度达十几米的烟道两侧的烟气相互掺混。因此，现有SCR脱硝装置烟气导流和混合技术难以实现SCR脱硝装置入口烟道截面上不同位置的烟气大范围充分混合，致使SCR脱硝装置无法同时适应机组不同负荷与磨煤机组合下NOx浓度、温度及速度分布显著变化的入口烟气条件。
发明内容
本发明的目的是提供一种AIG上游烟气大范围自混合装置。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种AIG上游烟气大范围自混合装置，包括设置在省煤器出口下游、AIG上游之间烟道内的自混合器，所述的自混合器具有位于其一侧的第一烟气入口、位于其另一侧的第二烟气入口以及烟气出口，所述的自混合器还具有相间隔的多层烟气通道，奇数层所述的烟气通道与所述的第一烟气入口连通，偶数层所述的烟气通道与所述的第二烟气入口连通。
优选地，所述的自混合器包括多块平行设置的分隔板、多个封口部，相邻两块所述的平行设置的分隔板之间形成同时与所述的第一烟气入口、第二烟气入口相连通的烟气通道，所述的封口部将奇数层所述的烟气通道的第二烟气入口封闭，将偶数层所述的烟气通道的第一烟气入口封闭。
进一步优选地，所述的自混合器还包括设置在所述的烟道在宽度方向中间的分隔部，所述的平行设置的分隔板、封口部与所述的分隔部连接成一体，所述的第一烟气入口、第二烟气入口分别位于所述的分隔部的两侧。
进一步优选地，所述的平行设置的分隔板均呈三角形，所述的平行设置的分隔板的一个顶点均位于所述的烟道宽度方向的中间，与该顶点连接的两边分别延伸至所述的烟道的两侧壁。
进一步优选地，所述的自混合装置还包括设置在所述的自混合器上游的多块导流板，多块所述的导流板将烟气分别向所述的第一烟气入口和第二烟气入口导流。
进一步优选地，所述的导流板竖直的设置在所述的烟道内。
优选地，所述的烟气通道设置有偶数层。
优选地，所述的烟气通道在所述的烟道内烟气流动方向延伸一段距离。
优选地，所述的自混合器设置有一个或多个。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：
本发明能够在不明显增加烟道阻力的前提下实现烟气在到达氨喷射格栅前的大范围整体充分自混合，改善了氨喷射格栅入口烟气NOx浓度和温度分布均匀性，提高了SCR脱硝装置氨喷射系统对机组运行在不同负荷与磨煤机组合下的烟气条件的适应性。
附图说明
附图1为本实施例的前视图；
附图2为本实施例的侧视图；
附图3为本实施例的俯视图；
附图4为本实施例设置在SCR脱硝装置内的示意图；
附图5为本实施例中省煤器出口（SCR入口）NOx分布图一；
附图6为本实施例中省煤器出口（SCR入口）NOx分布图二；
附图7为本实施例中省煤器出口（SCR入口）NOx分布图三。
其中：1、导流板；2、自混合器；20、第一烟气入口；21、第二烟气入口；22、烟气出口；23、烟气通道；24、平行设置的分隔板；25、封口部；26、分隔部；3、省煤器出口；4、AIG；5、SCR反应器。
具体实施方式
下面结合附图及实施案例对本发明作进一步描述：
如图1-3所示的一种AIG上游烟气大范围自混合装置，包括沿烟气流动方向依次设置的多块导流板1、自混合器2。其中：
自混合器2具有位于其一侧的第一烟气入口20、位于其另一侧的第二烟气入口21以及烟气出口22，自混合器2还具有相间隔的多层烟气通道23，奇数层烟气通道23与第一烟气入口20连通，偶数层烟气通道23与第二烟气入口21连通，即相邻两层烟气通道23连通不同的烟气入口，其中，烟气通道23设置有偶数层，两侧烟气进入均匀。这样，烟气交叉从两边的第一烟气入口20、第二烟气入口21分别进入多层烟气通道23内，并在烟气出口22进行充分混合。多块导流板1竖直的设置在烟道内，并将烟气分别向第一烟气入口20和第二烟气入口21进行导流。
在本实施例中：自混合器2包括多块平行设置的分隔板24、多个封口部25，其中：平行设置的分隔板24均呈三角形，平行设置分隔板24的一个顶点均位于烟道宽度方向的中间，与该顶点连接的两边分别延伸至烟道的两侧壁。相邻两块平行设置分隔板24之间形成同时与第一烟气入口20、第二烟气入口21相连通的烟气通道23，封口部25将奇数层烟气通道23的第二烟气入口21封闭，将偶数层烟气通道23的第一烟气入口20封闭。由于设置在烟道内，自混合器2最上层和最下层的分隔板直接使用烟道的上壁面和下壁面。
自混合器2还包括设置在烟道在宽度方向中间的分隔部26，平行设置的分隔板24、封口部25与分隔部26连接成一体，第一烟气入口20、第二烟气入口21分别位于分隔部26的两侧；导流板1一分部设置在分隔部26一侧，对进入第一烟气入口20的烟气进行导流，另一分部设置在分隔部26另一侧，对进入第二烟气入口21的烟气进行导流。
本实施例可根据烟道尺寸和截面NOx分布在SCR脱硝装置的AIG上游烟道水平段（如∏型锅炉）的高度方向上或竖直段（如塔式炉）的深度方向上，根据需求布置一个或多个，使烟气在到达氨喷射格栅前达到最佳的自混合效果。
如图4所示，自混合装置设置在省煤器出口3下游、AIG4上游之间烟道内。省煤器出口3的烟气经过转弯进入水平段SCR入口烟道，并在导流板1的作用下烟道两侧的烟气交叉进入自混合器2，从自混合器2出来后两侧的烟气进行相互掺混。自混合器2可以通过放大或缩小尺寸，根据截面的NOx浓度和温度分布情况灵活布置，实现烟气在到达氨喷射格栅前在烟道宽度方向或深度方向上的整体充分自混合。
根据某电厂省煤器出口烟气NOx浓度分布（图5-7）和温度分布实测结果，采用数值计算方法模拟分析了本发明提出的SCR脱硝装置AIG上游烟气大范围自混合装置对氨喷射格栅入口NOx浓度场、顶层催化剂入口NH3/NO摩尔比分布和温度场的改善作用。
模拟结果（表1~3）显示，本发明提出的SCR脱硝装置AIG上游烟气大范围自混合装置对改善氨喷射格栅入口烟道截面NOx浓度和温度分布均匀性有明显作用，可使氨喷射格栅入口的NOx浓度分布相对标准偏差下降20%~40%（表1）。采用AIG上游烟气大范围自混合装置后，喷氨优化调整得到的最佳喷氨量的工况适用性明显增强。对于所模拟的三种工况，顶层催化剂入口的NH3/NO摩尔比分布相对标准偏差均降低到了5%以下（表2），且顶层催化剂入口最大温度偏差降低到了10℃左右（表3）。数值计算和物理模型试验显示，本发明提出的AIG上游烟气大范围自混合装置阻力约100Pa，不会明显增加SCR脱硝系统的烟道阻力。
表1 氨喷射格栅入口NOx分布相对标准偏差
模拟工况 分布1 分布2 分布3
无混合器 (%) 9.8 6.3 5.8
有混合器(%) 5.8 4.3 4.4
下降幅度 (%) 40.8 31.2 24.1
表2 催化剂入口NH3/NO分布相对标准偏差
模拟工况 分布1 分布2 分布3
无混合器 (%) 4.9 4.2 5.5
有混合器(%) 3.7 3.1 4.1
下降幅度 (%) 24.5 26.2 25.5
备注：在同一喷氨量分布条件下
表3 催化剂入口最大温度偏差
模拟工况 分布1 分布2 分布3
无混合器 (℃) 18.0 18.9 15.1
有混合器(℃) 9.0 11.0 11.2
下降幅度 (%) 50.0 41.8 25.8
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种AIG上游烟气大范围自混合装置，其特征在于：包括设置在省煤器出口下游、AIG上游之间烟道内的自混合器，所述的自混合器具有位于其一侧的第一烟气入口、位于其另一侧的第二烟气入口以及烟气出口，所述的自混合器还具有相间隔的多层烟气通道，奇数层所述的烟气通道与所述的第一烟气入口连通，偶数层所述的烟气通道与所述的第二烟气入口连通。
2.根据权利要求1所述的一种AIG上游烟气大范围自混合装置，其特征在于：所述的自混合器包括多块平行设置的分隔板、多个封口部，相邻两块所述的平行设置的分隔板之间形成同时与所述的第一烟气入口、第二烟气入口相连通的烟气通道，所述的封口部将奇数层所述的烟气通道的第二烟气入口封闭，将偶数层所述的烟气通道的第一烟气入口封闭。
3.根据权利要求2所述的一种AIG上游烟气大范围自混合装置，其特征在于：所述的自混合器还包括设置在所述的烟道在宽度方向中间的分隔部，所述的平行设置的分隔板、封口部与所述的分隔部连接成一体，所述的第一烟气入口、第二烟气入口分别位于所述的分隔部的两侧。
4.根据权利要求2所述的一种AIG上游烟气大范围自混合装置，其特征在于：所述的平行设置的分隔板均呈三角形，所述的平行设置的分隔板的一个顶点均位于所述的烟道宽度方向的中间，与该顶点连接的两边分别延伸至所述的烟道的两侧壁。
5.根据权利要求1或3所述的一种AIG上游烟气大范围自混合装置，其特征在于：所述的自混合装置还包括设置在所述的自混合器上游的多块导流板，多块所述的导流板将烟气分别向所述的第一烟气入口和第二烟气入口导流。
6.根据权利要求5所述的一种AIG上游烟气大范围自混合装置，其特征在于：所述的导流板竖直的设置在所述的烟道内。
7.根据权利要求1所述的一种AIG上游烟气大范围自混合装置，其特征在于：所述的烟气通道设置有偶数层。
8.根据权利要求1所述的一种AIG上游烟气大范围自混合装置，其特征在于：所述的烟气通道在所述的烟道内烟气流动方向延伸一段距离。
9.根据权利要求1所述的一种AIG上游烟气大范围自混合装置，其特征在于：所述的自混合器设置有一个或多个。
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