CN108939903A - 一种针对scr尿素法脱硝喷嘴结晶的在线消除装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明本涉及气体净化领域，公开了一种针对SCR尿素法脱硝喷嘴结晶的在线消除装置及方法。本发明的装置包括热风枪、阀门及热风管；采用本发明的装置，将阀门的一端与热风枪连接，另一端与热风管连接；热风枪与阀门设置在烟道的炉墙外，热风管伸入炉墙内，控制开启热风枪，使得热风通过热风管对喷嘴进行加热。控制热风管前端向尿素喷枪弯折角度以及两者之间的位置关系对热风管前端进行限位；优化了热风枪的温度参数。通过实施本发明，能够在不影响喷嘴正常工作的雾化喷射效果的前提下，起到精准预防和消除喷嘴结晶的效果。

Description

一种针对SCR尿素法脱硝喷嘴结晶的在线消除装置及方法

技术领域

本发明涉及气体净化领域，具体涉及一种针对SCR尿素法脱硝喷嘴结晶的在线消除装置及方法。

背景技术

针对大气污染问题的日趋严峻，各种气体排放的环保标准也相应不断提高，对应气体的治理技术也在不断完善与升级。其中，基于选择性催化还原法(SCR)的脱硝方法在火力发电站脱硝系统中得到了广泛的应用。在SCR技术中，需要以氨气为原料，SCR技术中还原剂NH3的来源有3种：液氨、氨水和尿素。由于液氨是危险化学品，电厂在液氨的使用时会在审批、工期、占地、环保验收等诸多方面受到越来越多的制约，而氨水也因为其运行成本居高不下而受到应用的局限。作为无危险的制氨原料，尿素具有与液氨相同的脱硝性能，是绿色肥料、无毒性，使用完全，因而没有法规限制，并且便于运输、储存和使用。目前在国内SCR脱硝采用尿素为还原剂已经成为一种趋势，并逐渐成为主流。

其中，在SCR工艺中，尿素水解法由于其反应完全，不易产生中间聚合物堵塞管道和喷嘴而被广泛应用。尿素水解法是指通过压缩空气使雾化后的尿素溶液快速进入尾部烟道与高温烟气充分混合反应瞬间热解为氨气和二氧化碳，经SCR反应器进行反应。然而，由于气体紊流、雾化不完全或尿素溶液进入烟道蒸发吸热造成喷嘴附近局部烟气温度过低等原因，容易导致尿素溶液喷枪出口出现尿素结晶的发生，堵塞的晶体一旦聚集，将导致脱硝系统效率降低、氮氧化物排放不达标，脱销经济性下降等严重后果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种针对SCR尿素法脱硝喷嘴结晶的在线消除装置及消除方法，能够提高尿素喷嘴的局部温度，同时不影响喷嘴正常工作的雾化喷射效果，能够起到预防和消除喷嘴结晶的效果。

本发明的方案如下：

一种针对SCR尿素法脱硝喷嘴结晶的在线消除装置，包括热风枪、阀门及热风管；其中，阀门的一端与热风枪连接，另一端与热风管连接；所述热风管前端向后弯折，弯折处与水平方向呈一定角度夹角。

进一步的，所述热风管弯折处与水平方向呈45-60°夹角。

进一步的，所述热风管远离阀门端设置有束流喷嘴。束流喷嘴的作用能够控制热风的流向，防止热风扩散，一方面避免影响尿素液滴雾化的喷射方向，另一方面可防止尿素喷枪除喷嘴外的其它地方受热，使得尿素溶液提前热分解引起结晶。

进一步的，热风枪与阀门可拆卸连接。热风枪的可拆卸意义在于，降低投资成本，方便运行操作，一套热风枪可用于多点位的尿素喷枪。

一种针对SCR尿素法脱硝喷嘴结晶的在线消除方法，通过在尿素喷射与烟道气混合的过程中，在尿素喷枪的喷嘴上方设立加热装置，用于对尿素喷枪的喷嘴进行局部加热。

进一步的，所述加热装置包括热风枪、阀门及热风管；其中，阀门的一端与热风枪连接，另一端与热风管连接；热风枪与阀门设置在烟道的炉墙外，热风管伸入炉墙内，控制阀门来开启热风枪，使得热风通过热风管对喷嘴进行局部加热。

进一步的，所述热风的温度控制在350-450℃。加热温度对结晶的消除有重要的影响。在尿素分解为氨气的过程中，容易生成氰酸、缩二脲、三聚氰酸等中间产物，从而形成尿素结晶。根据大量现场的经验与实验数据，当烟气温度大于350℃时，尿素喷枪的喷嘴很难产生结晶，而当烟气温度超过400℃，就几乎不会出现如缩二脲和三聚氰酸等易在低温条件下结晶的物质。因此，在面临低温烟气的工况时喷嘴附近更加容易结晶，则需要外界来补充热量防止结晶。适宜的温度能够起到提高消除结晶效率的效果，过高的温度则对设备提出了更高的要求，增加了运营成本，同时造成能量的浪费。

进一步的，所述热风管水平伸入炉墙内，进入炉墙的热风管的长度大于尿素喷枪，热风管远离阀门端设置有束流喷嘴，向尿素喷枪弯折，弯折部分与尿素喷枪的安装水平线呈45-60°夹角。进一步的，热风管可以从上往下弯折，也可以从下往上弯折。为了增加尿素喷枪的喷射效果，一般情况下，在工业化现场，尿素喷枪喷射的液滴呈圆锥体状，根据现场经验与实验数据，其圆锥体的顶角角度为90-120°。为了不影响喷嘴正常工作时的雾化效果，热风的吹入角度需要与圆锥扩散的角度避开。否则热风与喷出的尿素液滴交叉，由于风力的作用，影响了尿素液滴喷射入烟道的角度，从而会影响尿素液滴与烟道气的混合，阻碍了后续的SCR反应。

进一步的，所述热风管前端出口与炉墙的距离大于尿素喷枪喷嘴与炉墙的距离，热风管管口相对于尿素喷枪轴向和径向的安装余量均不小于30mm。在不影响尿素喷枪雾化效果的前提下，热风管管口与尿素喷枪出口的距离当然是越近效果越好。然而热风管、尿素喷枪常规情况下都属于水平安装，在炉膛内必然会在高温和自身重力的影响下向下弯曲，因此需要对热风管管口与尿素喷枪出口的位置做进一步限位，能够进一步提高加热时的精度，控制热风吹出的轨迹方向，消除对尿素喷枪喷嘴的雾化效果及尿素喷枪其余部分受余热易结晶的影响。

进一步的，所述热风管在炉墙外的部分外面包裹保温层。

进一步的，所述阀门为程控阀，所述热风枪和阀门均与尿素喷射过程中的中控系统连接，依据尿素溶液分配模块的流量对尿素喷枪的喷射效果进行判断，当流量低于设定正常值时，说明尿素喷枪的喷嘴有结晶堵塞，则自动开启热风枪与阀门，对尿素喷枪的喷嘴进行局部加热；当流量达到或大于设定正常值时，则自动关闭热风枪与阀门。

进一步的，针对尿素喷枪的大小及结晶情况的差异，所述在线消除装置的数量可以进行增减。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：精准提高尿素喷嘴的局部温度，能够预防尿素在低温易于结晶的情况，同时不影响喷嘴正常工作的雾化喷射效果，有利于后续SCR反应的进行；由于尿素结晶受热后也会分解，因此采用本发明也可以在喷嘴产生结晶后进行在线消除，避免停炉停机，对电站、工厂的运行基本没有影响，同时也保证了污染排放波动的最小化；另外，本发明涉及的装置为可拆卸的方式，可自动化操作，进一步降低安装、改造、运营的成本。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的一种针对SCR尿素法脱硝喷嘴结晶的在线消除装置及方法的工作示意图；

图2是本发明的实施例2的双热风枪结构的在线消除装置俯视图；

图3是本发明的实施例2的双热风枪结构的在线消除装置正视图；

附图标记说明：1为热风枪，2为阀门，3为热风管，4为束流喷嘴，5为炉墙，6为尿素喷枪，7为尿素喷枪喷嘴，8为尿素喷枪喷射锥体。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1

如图1所示，一种针对SCR尿素法脱硝喷嘴结晶的在线消除装置，包括热风枪1、阀门2及热风管3；其中，阀门2的一端与热风枪1连接，另一端与热风管3连接；所述热风管3前端向后弯折，弯折处与竖直方向呈60度夹角。所述热风管3出口设置有束流喷嘴4。

结合图1，以单管尿素喷射为例，热风枪1与阀门2设置在烟道的炉墙5外，热风管3伸入炉墙5内，热风管3在炉墙5外的部分外面包裹保温层，热风管3伸入炉墙6长度大于尿素喷枪6长度，热风管3前端向尿素喷枪6弯折，弯折部分与竖直方向呈60°夹角。所述束流喷嘴4与炉墙5的距离大于尿素喷枪喷嘴7与炉墙5的距离，且束流喷嘴4相对于尿素喷枪喷嘴7的轴向与径向的距离均为40mm，这样设计充分考虑了设备由于重力和高温的变形情况，同时能够有效避免热风对尿素喷枪喷射锥体8的流向及雾化效果产生影响。

在尿素喷枪6进行尿素喷射的过程中，当检测到喷射出的尿素溶液的分配模块的流量低于正常值时，关闭尿素溶液的进口开关，顺延5-10秒后关闭尿素喷枪6上的压缩空气阀门，延时关闭压缩空气供给有助于防止尿素喷枪6内的残液蒸发结晶。开启热风枪1进行预热，打开阀门2，调节热风枪1的工作温度为400℃，连续喷吹10min以上，喷吹完成后，先关闭热风枪1，再关闭阀门2，开启尿素溶液管道，从尿素溶液分配模块的流量，对喷吹效果进行判断，如仍然存在明显流量不足，重复之前操作。

在一种优选的方案中，所述阀门2为程控阀，所述热风枪1和阀门2均与尿素喷射过程中的中控系统连接，依据尿素溶液分配模块的流量对尿素喷枪6的喷射效果进行判断，当流量低于设定正常值时，则自动开启热风枪1与阀门2，对尿素喷枪喷嘴7进行加热；当流量达到或大于设定正常值时，则自动关闭热风枪1与阀门2。

在一种优选的方案中，所述热风枪1与阀门2为可拆卸安装。当本组尿素喷枪6的的喷射效果满足要求后，将热风枪1拆卸后，对下一结晶的尿素喷枪6进行相同操作，以此类推。

实施例2

针对结晶较为严重的大型装置，可采用如图2、图3所示的两组由热风枪1、热风管3构成的装置与图1的装置结合进行在线消除。由图3可知，其中两组热风管3的弯折处与炉墙水平线及尿素喷枪6的安装线均呈60°。对有需要除结晶的尿素喷枪6，先关闭尿素溶液通道的阀门，顺延5-10秒后通过关闭尿素喷枪6上的压缩空气阀门使得快速排尽残余尿素溶液；连接热风枪1至外部管道，开启热风枪1预热，打开阀门2，继续加热至工作温度400℃后，连续喷吹10min以上；喷吹完成后，先关闭热风枪1，再关闭阀门2，开启尿素溶液管道，从尿素溶液分配模块的流量，对喷吹效果进行判断，如仍然存在明显流量不足，重复之前操作，如流量明显增加，则对下一喷枪进行相同操作，以此类推。

由两组装置进行在线消除，可提高在线消除的效率，同时通过精准的限位使得吹出的的热风在不影响尿素溶液喷吹的效果同时，两者之间也互不影响。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种针对SCR尿素法脱硝喷嘴结晶的在线消除装置，其特征在于：包括热风枪、阀门及热风管；其中，阀门的一端与热风枪连接，另一端与热风管连接；所述热风管前端向后弯折，弯折处与水平方向呈一定角度夹角。

2.根据权利要求1所述的一种针对SCR尿素法脱硝喷嘴结晶的在线消除装置，其特征在于：所述热风管弯折处与水平方向呈45-60°夹角。

3.根据权利要求1所述的一种针对SCR尿素法脱硝喷嘴结晶的在线消除装置，其特征在于：所述热风管远离阀门端设置有束流喷嘴。

4.一种针对SCR尿素法脱硝喷嘴结晶的在线消除方法，其特征在于：通过在尿素喷射与烟道气混合的过程中，在喷嘴上方设立加热装置，用于对尿素喷枪的喷嘴进行局部加热。

5.根据权利要求4所述的一种针对SCR尿素法脱硝喷嘴结晶的在线消除方法，其特征在于：所述加热装置包括热风枪、阀门及热风管；阀门的一端与热风枪连接，另一端与热风管连接；热风枪与阀门设置在烟道的炉墙外，热风管伸入炉墙内，控制阀门来开启热风枪，使得热风通过热风管对喷嘴进行局部加热。

6.根据权利要求5所述的一种针对SCR尿素法脱硝喷嘴结晶的在线消除方法，其特征在于：所述热风的加热温度控制在350-450℃。

7.根据权利要求5所述的一种针对SCR尿素法脱硝喷嘴结晶的在线消除方法，其特征在于：所述热风管水平伸入炉墙内，进入炉墙的热风管的长度大于尿素喷枪，热风管远离阀门端设置有束流喷嘴，向尿素喷枪弯折，弯折部分与尿素喷枪的安装水平线方向呈45-60°夹角。

8.根据权利要求7所述的一种针对SCR尿素法脱硝喷嘴结晶的在线消除方法，其特征在于：所述热风管管口与炉墙的距离大于尿素喷枪喷嘴与炉墙的距离，热风管管口相对于尿素喷枪轴向和径向的安装余量均不小于30mm。

9.根据权利要求5所述的一种针对SCR尿素法脱硝喷嘴结晶的在线消除方法，其特征在于：所述热风管在炉墙外的部分包裹保温层。

10.根据权利要求5所述的一种针对SCR尿素法脱硝喷嘴结晶的在线消除方法，其特征在于：所述阀门为程控阀，所述热风枪和阀门均与尿素喷射过程中的中控系统连接，依据尿素溶液分配模块的流量对尿素喷枪的喷射效果进行判断，当流量低于设定正常值时，控制尿素溶液进口关闭，自动开启热风枪与阀门，对尿素喷枪的喷嘴进行加热；当流量达到或大于设定正常值时，则自动关闭热风枪与阀门。