CN106943841B - 一种燃机排气烟囱脱硝装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种燃机排气烟囱脱硝装置，包括吸附段、固定段、移动段、挡板门和集气罩，所述移动段可在固定段上升降，所述挡板门设于固定段上端，固定段外侧设有集气罩，集气罩内设有吸附段，所述固定段下端向外侧延伸有连接支撑板，所述吸附段设于连接支撑板上，所述连接支撑板通过法兰连接烟囱的顶部。本发明具有以下的特点和有益效果：(1)吸附模块拆卸方便，易于更换。(2)操作灵活，运行可靠，自动化程度高。(3)布置紧凑，节约空间。
Description
技术领域
本发明涉及脱硝装置，尤其涉及一种燃机排气烟囱脱硝装置。
背景技术
天然气燃机(以下简称燃机)在正常工作负荷范围内，其排放的烟气中NOx浓度较低，完全满足国家相关火电厂大气污染物标准的要求。但在燃机启动或低负荷(小于40％最高负荷)运行时，排气中氮氧化物已超出排放限值，烟囱出口往往冒出黄烟，在白天给人的视觉效果较差。燃机电厂在启动和低负荷时烟囱冒黄烟是普遍现象。对于大部分燃机，当采用热态启动至高负荷时，一般冒黄烟现象持续半小时左右；冷态启动时，冒黄烟现象持续两小时左右。目前燃机电厂多位于城市中心区域，由于公众对于燃机燃烧特性的不了解，烟囱冒黄烟很容易引起周围居民的关注，甚至被认为电厂在“偷排”废气，针对燃机电厂的环保投诉多次发生。
目前可供选择的脱硝技术有低氮燃烧技术、选择性催化还原(SCR)脱硝、选择性非催化还原(SNCR)脱硝、液体吸收法、吸附法。
其中SNCR技术需要在900℃～1100℃的温度区间内进行脱硝，而燃机电厂排烟温度相对较低，无法达到这一温度范围，如果燃机本体安装SNCR设备会影响机组的燃烧，因此燃机不适合配置SNCR设备。
对于低氮燃烧技术，由于其在低负荷时保证燃烧稳定性，采用高温扩散燃烧模式，氮氧化物浓度不降反升，因此该技术仍无法降低燃机启动和低负荷运行时氮氧化物排放。
由于燃机启动和低负荷运行时烟气温度低，对于SCR脱硝装置，不在其最佳工作温度范围，且SCR装置会对燃机烟风系统造成永久性阻力上升，对于已有燃机还需改造其余热锅炉。因此采用SCR脱硝技术来进行脱除燃机启动和低负荷运行时烟气中的氮氧化物，技术经济性都较差。
对于液体吸收法，不仅系统设置比较复杂，且需对吸收之后废液进行处理，吸收后的净烟气因含有大量水汽，烟囱排气往往出现冒白烟和液滴沉降，造成二次污染，需要对烟气进行二次加热，投资和运行成本高，不适合进行燃机排气脱硝。
发明内容
为了克服现有技术不足，本发明提供了一种燃机排气烟囱脱硝装置，可以实现在燃机启动和低负荷运行时进行高效低阻力脱硝；在燃机进入高负荷工况时，该装置可以自动退出，不会造成燃机尾部烟风系统阻力明显上升。
为实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案：
一种燃机排气烟囱脱硝装置，包括吸附段、固定段、移动段、挡板门和集气罩，所述移动段可在固定段上升降，所述挡板门设于固定段上端，固定段外侧设有集气罩，集气罩内设有吸附段，所述固定段下端向外侧延伸有连接支撑板，所述吸附段设于连接支撑板上，所述连接支撑板通过法兰连接烟囱的顶部。
作为优选：所述固定段是笼状结构，由纵向加固筋和横向加固筋组成；吸附段由吸附模块组成，吸附模块安装在相邻两道纵向加固筋之间，通过纵向加固筋之间的凹槽卡位固定，吸附模块中填装吸附剂颗粒。
作为优选：所述吸附模块内侧与外侧均为细金属网，其网眼直径小于吸附剂颗粒的直径。
作为优选：所述移动段是筒状结构，两侧对称布置有齿条，齿条与传动轮紧密咬合；所述移动段通过传动轮在固定段上升降。
作为优选：所述固定段下端内侧设有限位移动段的限位器；所述限位器为一根金属杆和金属球组成，金属杆穿过固定段与烟囱之间的法兰小孔，可上下自由移动；在金属杆的最下端连接一个金属球，其直径大于固定段与烟囱之间的法兰小孔的直径。
作为优选：所述挡板门由挡板密封、挡板本体和挡板轴组成；挡板轴固定在固定段上，挡板本体可围绕挡板轴旋转。
作为优选：所述集气罩内布置有烟气检测探头。
本发明具有以下的特点和有益效果：
(1)吸附模块拆卸方便，易于更换
由于吸附模块中的吸附剂在使用一段时间后会饱和失效，需要定期进行更换。本装置吸附模块通过从固定段相邻两道纵向加固筋之间的凹槽抽出即可完成拆卸，非常方便。
(2)操作灵活，运行可靠，自动化程度高
本装置中挡板和移动段均可根据烟囱排气脱硝要求实现自动操作。当燃机启动或停机时，烟囱排气氮氧化物浓度出现短暂超标，需要进行脱硝操作时，关闭挡板门，移动段上移至最高位置，烟气从固定段的吸附模块通过，其中的氮氧化物被吸附剂脱除，完成脱硝过程。但燃机高负荷运行时，烟囱排气氮氧化物浓度不超标，不需进行脱硝操作，此时打开挡板门，移动段下移至最低位置，烟气从装置顶部出口流出，固定段的吸附模块不工作。
(3)布置紧凑，节约空间
本装置为一体化结构，布置紧凑，且安装在原有烟囱出口即可，无需另外布置场地，节约电厂空间，较适用于老燃机电厂的脱硝改造。
附图说明
图1为本发明脱硝状态结构示意图。
图2为本发明非脱硝状态结构示意图。
图3为吸附模块俯视图。
图4为吸附模块侧视图。
图5为挡板门示意图。
附图标记说明：吸附段1、固定段2、移动段3、挡板门4、传动轮5、限位器6、连接支撑板7、集气罩8、纵向加固筋9、横向加固筋10、挡板密封11、挡板本体12、挡板轴13、吸附模块14、烟囱15、法兰16。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
如图1至图5所示，本实施例的燃机排气烟囱脱硝装置，包括吸附段1、固定段2、移动段3、挡板门4和集气罩8，所述移动段3可在固定段2上升降，所述挡板门4设于固定段2上端，固定段2外侧设有集气罩8，集气罩8内设有吸附段1，所述固定段2下端向外侧延伸有连接支撑板7，所述吸附段1设于连接支撑板7上，所述连接支撑板7通过法兰16连接烟囱15的顶部。所述固定段2是笼状结构，由纵向加固筋9和横向加固筋10组成；吸附段1由吸附模块14组成，吸附模块14安装在相邻两道纵向加固筋9之间，通过纵向加固筋9之间的凹槽卡位固定，吸附模块14中填装吸附剂颗粒。所述吸附模块14内侧与外侧均为细金属网，其网眼直径小于吸附剂颗粒的直径。所述移动段3是筒状结构，两侧对称布置有齿条，齿条与传动轮5紧密咬合；所述移动段3通过传动轮5在固定段2上升降。所述固定段2下端内侧设有限位移动段3的限位器6；所述限位器6为一根金属杆和金属球组成，金属杆穿过固定段2与烟囱15之间的法兰16小孔，可上下自由移动；在金属杆的最下端连接一个金属球，其直径大于固定段2与烟囱15之间的法兰16小孔的直径。所述挡板门4由挡板密封11、挡板本体12和挡板轴13组成；挡板轴13固定在固定段2上，挡板本体12可围绕挡板轴13旋转。所述集气罩8内布置有烟气检测探头。
本装置安装于烟囱顶部，通过连接支撑板与烟囱通过法兰连接。
如图1，当需要利用本装置进行烟气脱硝时，装置中移动段上升至固定段的顶部位置，然后挡板门关闭，使烟气流向从固定段的侧面流出，经过装置中的吸附段后，烟气中的氮氧化物在其中吸附剂的吸附作用下而被脱除。
如图2，当不需要进行烟气脱硝时，装置中移动段下降至固定段的底部位置，然后挡板门打开，烟气从烟囱出口流入本装置，从装置移动段顶部流出。
如图3、图4，本装置的固定段是笼状结构，由纵向加固筋、横向加固筋、法兰和吸附模块组成。吸附模块安装在相邻两道纵向加固筋之间，通过加固筋之间的凹槽卡位固定，吸附模块中填装吸附剂颗粒。吸附模块的垂直荷载由其下部的连接支撑板承受，水平荷载由固定段的横向、纵向加固筋承受。根据固定段直径大小，一般一个固定段设置4～10个吸附模块。吸附模块内侧与外侧均为细金属网，其网眼直径小于吸附剂颗粒的直径，从而防止吸附剂颗粒从金属网漏出，而烟囱排出的烟气可以顺利通过。本装置一般露天布置，为防止雨水从侧面进入吸附模块内，吸附模块外侧连接有集气罩，烟气从集气罩下侧流出。另外，集气罩内布置有烟气检测探头，可实时连续测量脱硝后烟气中氮氧化物浓度和烟气压力。细金属网可拆卸，以便于更换吸附剂颗粒。拆卸吸附模块时，将其整体从相邻两道纵向加固筋之间的凹槽向上抽出即可，更换完其中的吸附剂颗粒后，再将吸附模块整体放入相邻两道纵向加固筋之间的凹槽间，通过卡位固定即可。
如图1、图2，本装置移动段是筒状结构，两侧对称布置有齿条，齿条与传动轮紧密咬合，在传动轮带动下，移动段可以向上或向下运动。为防止传动齿轮误操作而导致移动段脱位，在移动段底部安装了若干限位装置。每个限位装置由一根金属杆和金属球组成，金属杆穿过固定段与烟囱之间的法兰小孔，可上下自由移动。在金属杆的最下端连接一个金属球，其直径大于固定段与烟囱之间的法兰小孔的直径。但移动段向上移动到极限位置后，限位装置的金属球被烟囱法兰卡住，从而使移动段无法再继续向上移动。
如图5，本装置挡板门由挡板密封、挡板本体和挡板轴组成。挡板轴固定在固定段上，挡板本体可围绕轴旋转。挡板密封截面为圆环状，连接在挡板本体上，采用耐高温、腐蚀且可变形的金属材料。当挡板门关闭时，挡板密封紧密贴合在移动段的内壁上，防止烟气逃逸泄漏。挡板本体、密封和轴的材质应选用耐硝酸、硫酸腐蚀的材质，可用316L不锈钢等材质；在烟囱排烟温度不高时(一般小于90℃)，挡板本体和挡板轴可选用碳钢外衬丁基橡胶或涂鳞片树脂防腐。
本装置的传动轮和挡板轴均与电机相连，通过与烟囱内的烟气检测装置联锁，测量脱硝前后的氮氧化物浓度与本装置的运行烟气差压，控制传动轮与挡板轴的运动，可实现装置自动运行。当烟气氮氧化物超过环保排放要求时，通过控制电机转动，传动轮带动移动段上升至固定段的顶部位置，同时挡板关闭，装置处于脱硝工作状态。当装置入口烟气氮氧化物浓度达标时，控制电机转动，传动轮带动移动段下降至固定段的底部位置，同时挡板打开，装置处于不脱硝工作状态。当装置运行烟气差压超过安全限值或脱硝效率较低时，发出报警信号，可进行吸附剂更换或进行设备检修。
Claims (1)
1.一种燃机排气烟囱脱硝装置，其特征在于：包括吸附段(1)、固定段(2)、移动段(3)、挡板门(4)和集气罩(8)，所述移动段(3)可在固定段(2)上升降，所述挡板门(4)设于固定段(2)上端，固定段(2)外侧设有集气罩(8)，集气罩(8)内设有吸附段(1)，所述固定段(2)下端向外侧延伸有连接支撑板(7)，所述吸附段(1)设于连接支撑板(7)上，所述连接支撑板(7)通过法兰(16)连接烟囱(15)的顶部；
所述移动段(3)是筒状结构，两侧对称布置有齿条，齿条与传动轮(5)紧密咬合；所述移动段(3)通过传动轮(5)在固定段(2)上升降；
所述固定段(2)下端内侧设有限位移动段(3)的限位器(6)；所述限位器(6)为一根金属杆和金属球组成，金属杆穿过固定段(2)与烟囱(15)之间的法兰(16)小孔，可上下自由移动；在金属杆的最下端连接一个金属球，其直径大于固定段(2)与烟囱(15)之间的法兰(16)小孔的直径；
所述挡板门(4)由挡板密封(11)、挡板本体(12)和挡板轴(13)组成；挡板轴(13)固定在固定段(2)上，挡板本体(12)可围绕挡板轴(13)旋转；
传动轮(5)和挡板轴(13)均与电机相连；
所述固定段(2)是笼状结构，由纵向加固筋(9)和横向加固筋(10)组成；吸附段(1)由吸附模块(14)组成，吸附模块(14)安装在相邻两道纵向加固筋(9)之间，通过纵向加固筋(9)之间的凹槽卡位固定，吸附模块(14)中填装吸附剂颗粒；
所述吸附模块(14)内侧与外侧均为细金属网，其网眼直径小于吸附剂颗粒的直径；
所述集气罩(8)内布置有烟气检测探头。
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