CN108939914A - 一种scr烟气脱硝分级旋流混合装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于烟气脱硝技术领域，具体涉及一种SCR烟气脱硝分级旋流混合装置。本发明包括SCR装置中的省煤器出口灰斗、整流格栅、催化剂层、导流板、脱硝出口烟道以及省煤器出口；在省煤器出口的上升烟道内设有喷氨管道、初级旋流混合器以及次级旋流混合器；在脱硝喷氨格栅上下部分别设置旋流混合器，构成分级旋流混合装置。本发明能使烟气与氨气充分混合，提高脱硝效率。在增加喷氨区域湍流程度的同时，降低分级旋流混合装置的整体压降，喷氨量减少，减少SCR还原剂用量，使烟道中氨气分布更加均匀，氨逃逸率降低，减少由于氨逃逸而产生的下游烟气设备的堵塞等问题，提高生产过程中设备运行的稳定性，避免二次污染，能够显著提高经济效益。
Description
技术领域
本发明属于烟气脱硝技术领域，具体涉及一种SCR烟气脱硝分级旋流混合装置。
背景技术
燃煤电厂废气污染物中二氧化硫，氮氧化物等是大气污染的主要指标之一。若空气中排放的氮氧化物浓度过高，易行成光化学烟雾和酸雨等问题，对环境危害巨大。因此，氮氧化物排放的控制和治理是长久以来环保领域的一项重大课题。目前，针对燃煤电厂氮氧化物排放的控制主要采取选择性催化还原（SCR）、选择性非催化还原（SNCR）以及对锅炉炉膛加设低氮燃烧器等方法。其中SCR脱硝技术以其反应物清洁、脱硝效率高、设备结构简单等优点，成为目前国内外应用最为成熟的技术。
然而电厂在实际运行中，由于氨气分布不均、供给氨气不纯以及喷氨量与实际烟气中NOx浓度不匹配等问题，造成管道腐蚀以及空预器堵塞等情况。氨分布不均导致后果最为严重，若供给氨分布不均会使烟道中局部氨气供给不足，NOx未与氨气发生反应，造成脱硝出口NOx浓度不达标，影响电力生产；氨分布不均还会造成烟道中局部氨供给过量，氨气在反应器局部超过反应容量，使部分氨气未与NOx反应直接排除，从而造成脱硝出口氨逃逸。而氨气与烟气充分混合均匀是氨均布的前提和关键。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种SCR烟气脱硝分级旋流混合装置，其目的是为了解决现有技术中烟气与氨气混合的充分性与均匀性等问题。
为了解决以上技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种SCR烟气脱硝分级旋流混合装置，包括SCR装置中的省煤器出口灰斗、整流格栅、催化剂层、导流板、脱硝出口烟道以及省煤器出口；在省煤器出口的上升烟道内设有喷氨管道、初级旋流混合器以及次级旋流混合器；在脱硝喷氨格栅上下部分别设置旋流混合器，构成分级旋流混合装置。
所述喷氨管道与省煤器出口上升烟道相连接，喷氨管道的一端固定在烟道内；根据烟道尺寸将喷氨管道在烟道中的部分连接若干组喷氨格栅；所述喷氨格栅，在每组喷氨格栅上设有若干喷孔，氨喷孔的喷氨方向为背风侧，向烟道上部喷氨，烟气在初级旋流混合器和次级旋流混合器的作用下与氨气充分混合；氨气由喷氨管道经氨喷嘴，喷射入省煤器出口上升烟道至脱硝催化剂之间的上升烟道中。
所述初级旋流混合器固定于烟道中喷氨管道下方的迎风侧前端，靠近喷氨管道的位置。
所述初级旋流混合器整体布置于省煤器出口的上升烟道内的正中间，烟道四周不设旋流器，垂直布置于烟气的流动方向的上游；烟气通过烟道中间布置的初级旋流混合器以及烟道与初级旋流混合器之间的空隙流过。
所述初级旋流混合器与上升烟道中间具有一定的间隙，间隙距离为1/6-1/5 倍烟道当量直径。
所述初级旋流混合器紧贴上升烟道，初级旋流混合器靠近烟道中心的边缘与烟道的距离为1/5-1/4 倍烟道当量直径。
所述次级旋流混合器固定于烟道中喷氨管道上方的迎风侧后端远离喷氨管道的位置。
所述次级旋流混合器整体布置于烟道内部的一周，垂直布置于烟气的流动方向下游，中间烟道未布置；烟气经由省煤器出口的上升烟道向旋流混合区流动，首先经过初级旋流混合器，在初级旋流混合器上方与烟气初步混合，混合烟气经过次级旋流混合器进一步充分混合；将未经初级旋流混合器的高速湍流烟气进一步旋流，并与流经烟道中间初级旋流混合器的旋流烟气一起将烟气充分混合。
所述初级旋流混合器和次级旋流混合器是由混合器壳体和若干个紧密排布的旋流子组成的；所述旋流子由叶轮外壳、叶轮中轴以及多个螺旋上升的旋流叶片组成，其中旋流叶片固定环绕于叶轮中轴，旋流叶片与叶轮中轴线的夹角角度为30°-75°；旋流叶轮固定于叶轮中轴，叶轮中轴固定于叶轮外壳构成旋流子；混合器壳体将紧密排布的旋流子固定连接形成旋流混合器。
所述旋流叶片设有5-10个；所述次级旋流混合器的旋流子直径为初级旋流混合器的旋流子直径的1.5-2.0倍。
与现有技术相比，本发明的优点及有益效果是：
1. 本发明能使烟气与氨气充分混合，提高脱硝效率。由于烟道对烟气的摩擦阻力，所以靠近烟道侧的烟气湍流程度较高，烟道中间的烟气流速大于烟道两侧。通过设置在喷氨管道下方烟道的中心位置的初级旋流混合器，将烟道中间流速较快的烟气旋流；而受初级旋流器阻力的影响溢出至旋流器周围的烟气以及烟道侧烟气在旋流器与烟道中间的空间流过，由于烟道和旋流器对烟气的挤压以及摩擦阻力，使烟气的湍流程度曾加。烟气在喷氨管道上方与氨气充分混合后，经初级旋流器两侧的高速烟气通过设置在烟道周围的次级旋流器后，将已经湍流化的烟气再次旋流，并与初级旋流混合器旋流化的烟气再次混合，通过分级旋流装置，将氨气与烟气充分混合。
2. 本发明在增加喷氨区域湍流程度的同时，降低了分级旋流混合装置的整体压降。本发明首先利用初级旋流混合器将烟气初级分离成两部分，即通过旋流混合器的部分以及为沿着烟道侧通过的部分，后者在进入次级旋流混合器前，首先一部分烟气沿着烟道侧通过次级旋流混合器，而另一部分则未进入旋流混合装置，而是直接进入烟道中间与通过初级旋流混合器的旋流烟气混合共同从次级旋流混合器的中间通过。未经过两级旋流混合器旋流子的那部分烟气，与旋流烟气充分混合，由于这部分烟气未经过旋流混合器，因此，这部分烟气与旋流烟气混合后湍流化程度提高的同时，也降低了由于旋流子造成的压力降，最终降低了分级旋流混合装置的整体压降。
3. 降低了氨的不均匀性。通过初级旋流混合器，降低中间烟道流速的同时，增加烟道中部烟气流动阻力，使部分烟气流至烟道侧空间，从而使烟道中心烟气和烟道侧烟气流场均匀更加均匀，从而改善了烟气的均匀性。
本装置在保证现有脱硝效率的前提下，与现有技术相比，喷氨量减少，减少SCR还原剂用量，而且可以使烟道中氨气分布更加均匀，氨逃逸率降低，减少了由于氨逃逸而产生的下游烟气设备的堵塞等问题，提高了生产过程中设备运行的稳定性，同时也避免二次污染，显著提高了经济效益。
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
附图说明
图1是本发明布置的示意图；
图2为初级旋流器的俯视图；
图3为次级旋流器的俯视图；
图4为旋流子结构示意图。
图中：喷氨管道1，初级旋流混合器2，次级旋流混合器3，省煤器出口灰斗4，整流格栅5，催化剂层6，导流板7，脱硝出口烟道8，省煤器出口9。
具体实施方案
实施例1：
本发明是一种SCR烟气脱硝分级旋流混合装置，包括SCR装置，SCR装置包括省煤器出口灰斗4，整流格栅5，催化剂层6，导流板7，脱硝出口烟道8以及省煤器出口9。本发明装置布置在省煤器出口的上升烟道内，主要包括喷氨管道1、初级旋流混合器2以及次级旋流混合器3，具体是在脱硝喷氨格栅上下部分别设置旋流混合器，构成分级旋流混合装置。如图1所示，图1是本发明布置的示意图。其中：喷氨管道1与省煤器出口上升烟道相连接，喷氨管道1的一端固定在烟道内；根据烟道尺寸将喷氨管道1在烟道中的部分连接若干组喷氨格栅，每组喷氨格栅上设有若干喷孔，氨喷孔的喷氨方向为背风侧，向烟道上部喷氨，烟气在初级旋流混合器和次级旋流混合器的作用下与氨气充分混合。氨气由喷氨管道经氨喷嘴，喷射入省煤器出口上升烟道至脱硝催化剂之间的上升烟道中。
省煤器出口9的上升烟道如图1所示。
初级旋流混合器2固定于烟道中喷氨管道1下方的迎风侧前端，靠近喷氨管道1的位置。
所述的初级旋流混合器2整体布置于省煤器出口的上升烟道内的正中间，烟道四周不设旋流器，垂直布置于烟气的流动方向的上游。烟气通过烟道中间布置的初级旋流混合器2以及烟道与初级旋流混合器2之间的空隙流过。
所述的初级旋流混合器2与上升烟道中间具有一定的间隙，间隙距离为1/6-1/5倍烟道当量直径。所述初级旋流混合器2紧贴上升烟道，初级旋流混合器2靠近烟道中心的边缘与烟道的距离为1/5-1/4 倍烟道当量直径。
次级旋流混合器3固定于烟道中喷氨管道1上方的迎风侧后端远离喷氨管道1的位置。
所述的次级旋流混合器3整体布置于烟道内部的一周，垂直布置于烟气的流动方向下游，中间烟道未布置。烟气经由省煤器出口的上升烟道向旋流混合区流动，首先经过初级旋流混合器2，增加了烟气流速同时使烟气湍流程度增强，在初级旋流混合器2上方与烟气初步混合，混合烟气经过次级旋流混合器3进一步充分混合。将未经初级旋流混合器2的高速湍流烟气进一步旋流，并与流经烟道中间初级旋流混合器2的旋流烟气一起将烟气充分混合。
如图2和图3所示，图2为初级旋流器的俯视图，图3为次级旋流器的俯视图。所述的初级旋流混合器2和次级旋流混合器3是由混合器壳体和若干个紧密排布的旋流子组成的。所述的旋流子由叶轮外壳、叶轮中轴以及多个螺旋上升的旋流叶片组成，其中旋流叶片固定环绕于叶轮中轴，旋流叶片与叶轮中轴线的夹角角度为30°-75°。旋流叶轮固定于叶轮中轴，叶轮中轴固定于叶轮外壳构成旋流子。混合器壳体将紧密排布的旋流子固定连接形成旋流混合器。
如图4所示，图4为旋流子结构示意图。所述旋流叶片设有5-10个。所述的次级旋流混合器3的旋流子直径为初级旋流混合器2的旋流子直径的1.5-2.0倍。
Claims (10)
1.一种SCR烟气脱硝分级旋流混合装置，其特征是：包括SCR装置中的省煤器出口灰斗、整流格栅、催化剂层、导流板、脱硝出口烟道以及省煤器出口；在省煤器出口的上升烟道内设有喷氨管道、初级旋流混合器以及次级旋流混合器；在脱硝喷氨格栅上下部分别设置旋流混合器，构成分级旋流混合装置。
2.根据权利要求1所述的一种SCR烟气脱硝分级旋流混合装置，其特征是：所述喷氨管道与省煤器出口上升烟道相连接，喷氨管道的一端固定在烟道内；根据烟道尺寸将喷氨管道在烟道中的部分连接若干组喷氨格栅；所述喷氨格栅，在每组喷氨格栅上设有若干喷孔，氨喷孔的喷氨方向为背风侧，向烟道上部喷氨，烟气在初级旋流混合器和次级旋流混合器的作用下与氨气充分混合；氨气由喷氨管道经氨喷嘴，喷射入省煤器出口上升烟道至脱硝催化剂之间的上升烟道中。
3.根据权利要求1所述的一种SCR烟气脱硝分级旋流混合装置，其特征是：所述初级旋流混合器固定于烟道中喷氨管道下方的迎风侧前端，靠近喷氨管道的位置。
4.根据权利要求1所述的一种SCR烟气脱硝分级旋流混合装置，其特征是：所述初级旋流混合器整体布置于省煤器出口的上升烟道内的正中间，烟道四周不设旋流器，垂直布置于烟气的流动方向的上游；烟气通过烟道中间布置的初级旋流混合器以及烟道与初级旋流混合器之间的空隙流过。
5.根据权利要求1所述的一种SCR烟气脱硝分级旋流混合装置，其特征是：所述初级旋流混合器与上升烟道中间具有一定的间隙，间隙距离为1/6-1/5 倍烟道当量直径。
6.根据权利要求1所述的一种SCR烟气脱硝分级旋流混合装置，其特征是：所述初级旋流混合器紧贴上升烟道，初级旋流混合器靠近烟道中心的边缘与烟道的距离为1/5-1/4 倍烟道当量直径。
7.根据权利要求1所述的一种SCR烟气脱硝分级旋流混合装置，其特征是：所述次级旋流混合器固定于烟道中喷氨管道上方的迎风侧后端远离喷氨管道的位置。
8.根据权利要求1所述的一种SCR烟气脱硝分级旋流混合装置，其特征是：所述次级旋流混合器整体布置于烟道内部的一周，垂直布置于烟气的流动方向下游，中间烟道未布置；烟气经由省煤器出口的上升烟道向旋流混合区流动，首先经过初级旋流混合器，在初级旋流混合器上方与烟气初步混合，混合烟气经过次级旋流混合器进一步充分混合；将未经初级旋流混合器的高速湍流烟气进一步旋流，并与流经烟道中间初级旋流混合器的旋流烟气一起将烟气充分混合。
9.根据权利要求1所述的一种SCR烟气脱硝分级旋流混合装置，其特征是：所述初级旋流混合器和次级旋流混合器是由混合器壳体和若干个紧密排布的旋流子组成的；所述旋流子由叶轮外壳、叶轮中轴以及多个螺旋上升的旋流叶片组成，其中旋流叶片固定环绕于叶轮中轴，旋流叶片与叶轮中轴线的夹角角度为30°-75°；旋流叶轮固定于叶轮中轴，叶轮中轴固定于叶轮外壳构成旋流子；混合器壳体将紧密排布的旋流子固定连接形成旋流混合器。
10.根据权利要求9所述的一种SCR烟气脱硝分级旋流混合装置，其特征是：所述旋流叶片设有5-10个；所述次级旋流混合器的旋流子直径为初级旋流混合器的旋流子直径的1.5-2.0倍。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20181207 |