CN106955593A - 一种适用于烟道式尿素直喷热解工艺的双流体喷枪结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于烟道式尿素直喷热解工艺的双流体喷枪结构，包括枪杆及雾化喷嘴，其中，枪杆包括冷却风管道、雾化空气管道及尿素溶液管道；尿素溶液管道、雾化空气管道及冷却风管道由内到外依次分布，其中，冷却风管道一端的侧面设有冷却风入口，雾化空气管道一端的侧面设有雾化空气入口，雾化喷嘴固定于冷却风管道另一端的侧面，雾化喷嘴的雾化空气入口与雾化空气管道的另一端相连接，雾化喷嘴的尿素溶液入口与尿素溶液管道相连通，冷却风管道的外壁上设有保温层，其中，保温层位于烟道内，该结构能够有效降低尿素直喷热解工艺双流体喷枪的冷却风量，并能够使枪杆内的尿素溶液保持液态，尿素直喷热解喷枪的雾化效果较好。
Description
技术领域
本发明涉及一种双流体喷枪结构，具体涉及一种适用于烟道式尿素直喷热解工艺的双流体喷枪结构。
背景技术
在SCR脱硝技术中通常使用液氨或尿素制备SCR脱硝反应所需的还原剂。由于液氨是一种有毒的危险化学品，近年来，以尿素制备还原剂的SCR脱硝技术获得了广泛的应用。使用尿素制备还原剂，有三种比较成熟的技术：传统的尿素热解技术、尿素水解技术和尿素烟道直喷热解技术。尿素热解需要使用电加热器或高温烟气换热器将热一次风加热到500～600℃，送入到热解炉内使尿素溶液热解得到SCR脱硝反应的还原剂；而尿素水解技术是利用一定温度和压力(0.4～0.6MPa、140～160℃)的蒸汽在水解反应器内使尿素溶液发生水解反应，产生SCR脱硝反应的还原剂。这两种尿素制氨技术都需要单独的热解或水解系统来产生氨气，并且都需要消耗大量热源，系统较为复杂，能耗较高，运行成本较高，在一定程度上制约了尿素热解和水解技术的工程应用。尿素烟道直喷热解技术是将尿素溶液雾化喷入到烟道中，利用高温烟气(温度在300-700℃)的热量将尿素溶液热解生成NH3和HNCO，供下游SCR脱硝反应使用。
一种利用SCR系统的尿素溶液烟道内直喷热解装置(201520015482.8)公布了一种利用SCR系统进口烟道烟气热量使尿素溶液热解的装置。这种装置使用SCR进口烟道中300-400℃的烟气来加热喷入烟道中的尿素溶液，使尿素溶液发生热解反应，生成SCR脱硝反应所需要的还原剂。在尿素直喷热解工艺中为了将尿素直喷热解喷枪喷出的尿素溶液雾滴均匀的与烟气中NOx混合，需要将尿素热解喷枪在烟道内以网状布置。
由于烟道尺寸一般比较大，喷枪的插入深度比较深(典型的烟道喷枪插入深度在1米～3米左右)；尿素直喷热解工艺中喷入烟道的尿素溶液浓度较高(一般在40～50％左右)，单支喷枪所需的尿素溶液流量较小，导致喷枪内尿素溶液的流速较低(低于0.5m/s)，较低流速的尿素溶液在烟道中流动很容易被高温的烟气蒸干，导致尿素颗粒析出，堵塞枪杆和喷嘴。虽然目前现有的SNCR系统所使用的长喷枪有水冷结构来冷却枪杆内的液体，阻止其蒸发；但水冷系统较为复杂，运行维护工作量大，能耗也较高，而且尿素直喷系统中喷枪数量较多，不适合用水冷系统。如果在尿素直喷热解喷枪中单独使用风冷，由于喷枪插入深度较深，所需冷却风的流量较大。经过计算单独使用风冷，冷却风的流量是雾化空气流量的2倍以上，用户需要单独配置空压机系统来提供冷却风，增加了系统的初投资成本和运行电耗。
所以为了使尿素直喷热解系统稳定高效的运行，需要一种经济节能且适用于烟道式尿素直喷热解工艺的双流体喷枪。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种适用于烟道式尿素直喷热解工艺的双流体喷枪结构，该结构能够有效降低尿素直喷热解工艺双流体喷枪的冷却风量，并能够使枪杆内的尿素溶液保持液态，尿素直喷热解喷枪的雾化效果较好。
为达到上述目的，本发明所述的适用于烟道式尿素直喷热解工艺的双流体喷枪结构包括枪杆及雾化喷嘴，其中，枪杆包括冷却风管道、雾化空气管道及尿素溶液管道；
尿素溶液管道、雾化空气管道及冷却风管道由内到外依次分布，其中，冷却风管道一端的侧面设有冷却风入口，雾化空气管道一端的侧面设有雾化空气入口，雾化喷嘴固定于冷却风管道另一端的侧面，雾化喷嘴的雾化空气入口与雾化空气管道的另一端相连接，雾化喷嘴的尿素溶液入口与尿素溶液管道相连通，冷却风管道的外壁上设有保温层，其中，保温层位于烟道内。
保温层4的外壁上设有外侧套管。
雾化喷嘴朝向的方向与雾化空气管道的轴线相垂直。
雾化空气入口及冷却风入口沿尿素溶液流通的方向依次分布。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的适用于烟道式尿素直喷热解工艺的双流体喷枪结构在使用时，利用保温层的保温作用延缓高温烟气向尿素溶液管道传热，同时通过通入少量的冷却风带走部分传递到尿素溶液管道的热量，通过保温层及冷却风的共同作用有效地阻碍高温烟气的热量向喷枪内的尿素溶液传递，从而使枪杆中的尿素溶液保持液态，进而有效的提高尿素直喷热解喷枪的雾化效果，同时冷却风流经冷却风管道与雾化空气管道之间，从而有效的降低冷却风量，结构简单，操作方便，实用性极强。本发明能够适用于尿素直喷热解系统，能够有效解决尿素直喷热解喷枪在高温烟气环境下出现的尿素溶液蒸干堵塞喷枪的问题，使尿素直喷热解喷枪能够稳定高效的运行。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
其中，1为尿素溶液管道、2为雾化空气管道、3为冷却风管道、4为保温层、5为外侧套管、6为雾化喷嘴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
本发明所述的适用于烟道式尿素直喷热解工艺的双流体喷枪结构包括枪杆及雾化喷嘴6，其中，枪杆包括冷却风管道3、雾化空气管道2及尿素溶液管道1；尿素溶液管道1、雾化空气管道2及冷却风管道3由内到外依次分布，其中，冷却风管道3一端的侧面设有冷却风入口，雾化空气管道2一端的侧面设有雾化空气入口，雾化喷嘴6固定于冷却风管道3另一端的侧面，雾化喷嘴6的雾化空气入口与雾化空气管道2的另一端相连接，雾化喷嘴6的尿素溶液入口与尿素溶液管道1相连通，冷却风管道3的外壁上设有保温层4，其中，保温层4位于烟道内。
保温层4的外壁上设有外侧套管5；雾化喷嘴6朝向的方向与雾化空气管道2的轴线相垂直；雾化空气入口及冷却风入口沿尿素溶液流通的方向依次分布。
尿素溶液以一定的压力及流量进入尿素溶液管道1中，然后再进入到雾化喷嘴6中，雾化空气以一定的压力及流量进入雾化空气管道2，然后再进入雾化喷嘴6中，在雾化喷嘴6内尿素溶液与雾化空气混合雾化后喷入烟道中；冷却风进入冷却风管道3与雾化空气管道2之间，最后喷入烟道中。保温层4覆盖在冷却风管道3的外侧，并通过外侧套管5固定，运行时，高温烟气首先冲刷外侧套管5，并通过保温层4延缓高温烟气传递的热量，然后通过冷却风带走部分热量，从而保证尿素溶液管道1内的尿素溶液不被高温烟气蒸干，保证雾化喷嘴6喷出尿素溶液的雾化效果。
本发明利用保温层4的保温作用延缓高温烟气向尿素溶液管道1的传热，同时通过通入少量的冷却风带走部分传递到尿素溶液管道1的热量，通过保温层4及冷却风的共同作用有效地阻碍高温烟气的热量向喷枪内的尿素溶液传递，从而保证喷枪的雾化效果。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所述领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (4)
1.一种适用于烟道式尿素直喷热解工艺的双流体喷枪结构，其特征在于，包括枪杆及雾化喷嘴(6)，其中，枪杆包括冷却风管道(3)、雾化空气管道(2)及尿素溶液管道(1)；
尿素溶液管道(1)、雾化空气管道(2)及冷却风管道(3)由内到外依次分布，其中，冷却风管道(3)一端的侧面设有冷却风入口，雾化空气管道(2)一端的侧面设有雾化空气入口，雾化喷嘴(6)固定于冷却风管道(3)另一端的侧面，雾化喷嘴(6)的雾化空气入口与雾化空气管道(2)的另一端相连接，雾化喷嘴(6)的尿素溶液入口与尿素溶液管道(1)相连通，冷却风管道(3)的外壁上设有保温层(4)，其中，保温层(4)位于烟道内。
2.根据权利要求1所述的适用于烟道式尿素直喷热解工艺的双流体喷枪结构，其特征在于，保温层(4)的外壁上设有外侧套管(5)。
3.根据权利要求1所述的适用于烟道式尿素直喷热解工艺的双流体喷枪结构，其特征在于，雾化喷嘴(6)朝向的方向与雾化空气管道(2)的轴线相垂直。
4.根据权利要求1所述的适用于烟道式尿素直喷热解工艺的双流体喷枪结构，其特征在于，雾化空气入口及冷却风入口沿尿素溶液流通的方向依次分布。
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