CN111425874A - 一种用于煤粉锅炉烟气sncr脱硝并加热污泥干化导热油的烟道结构 - Google Patents

一种用于煤粉锅炉烟气sncr脱硝并加热污泥干化导热油的烟道结构 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种用于煤粉锅炉烟气SNCR脱硝并加热污泥干化导热油的烟道结构，在煤粉锅炉的烟道内合适区域设置SNCR脱硝装置，让裹挟着还原剂的烟气在流经其中时能实现充分混合，收获理想的脱硝效率；在基本机构单元上预埋导热油加热器管道，简化了导热油加热系统，获取了高温烟气内的部分热能用以干挂城市污泥；整个设计结构简单，在大幅降低SCR装置前烟气NOx浓度的同时，以简单的结构获取了烟气中能量用以干化城市污泥，在污染物减排与城市废弃物利用两方面都可以收获较好的经济效益与社会效益。

Description

一种用于煤粉锅炉烟气SNCR脱硝并加热污泥干化导热油的烟 道结构
技术领域
本发明涉及燃煤锅炉环保技术与废弃物无害化处理领域，特别涉及一种用于煤粉锅炉烟气SNCR脱硝并加热污泥干化导热油的烟道结构。
背景技术
为适应国家对燃煤机组排放烟气的污染物(如NOx等)超低排放要求，煤粉锅炉一般采用选择性催化还原(SCR)法进行NOx脱除，该方法存在脱硝装置建设成本高、催化剂耗量大、催化剂失效或中毒、废弃催化剂处置成本高且对环境潜在危害大等诸多问题。如果能在烟气进入SCR装置前大幅度脱除其大部分NOx，可有效缓解下游SCR装置的脱硝压力，有利于延长SCR催化剂的寿命，产生良好的经济与社会效益。
同时，利用燃煤机组耦合燃烧处置生物质(如城市污泥等)，是实现废弃生物质减量化、资源化、无害化的重要方法；特别地，对城市污泥利用而言，使用烟气加热导热油，使其与污泥在污泥干化机内进行非接触式换热干化，是一种广泛应用的污泥干化方法。干化后的污泥可充当燃料进入煤粉锅炉中燃烧利用，从而达到资源化利用的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于煤粉锅炉烟气SNCR脱硝并加热污泥干化导热油的烟道结构，解决了现有煤粉锅炉的烟气脱硝存在建设成本高、催化剂使用成本高，以及在燃煤机组耦合燃烧处置生物质时存在的干化城市污泥换热器的结构复杂等缺陷。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供的一种用于煤粉锅炉烟气SNCR脱硝并加热污泥干化导热油的烟道结构，包括用于烟气SNCR脱硝装置的基本机构单元，所述基本机构单元置于SCR装置的上游；所述基本机构单元设置有多个，且呈S型结构依次布置在烟道的内腔中；所述第一基本机构单元中的上方设置有喷枪，所述喷枪连接有SNCR还原剂容器；所述基本机构单元上预埋有导热油加热器管道，所述导热油加热器管道的入口连接污泥干化系统。
优选地，所述基本机构单元包括第一挡板和第二挡板，其中，所述第一挡板和第二挡板分别布置在烟道的两侧壁，且形成S型通道。
优选地，所述第一挡板和第二挡板的结构相同；其中，第一挡板为耐热钢材板结构，所述耐热钢材板结构的两侧面均涂覆有耐火耐磨材料层。
优选地，所述第一挡板和第二挡板的一侧侧面预埋有导热油加热器管道，或所述第一挡板和第二挡板的两侧侧面均预埋有导热油加热器管道。
优选地，所述烟道内还设置有第一倾斜挡板和第二倾斜挡板，所述第一倾斜挡板和第二倾斜挡板与烟道的侧壁之间均设置有倾角；其中，第一倾斜挡板置于第一个基本机构单元的上游，且与第一个基本机构单元连接；所述第二倾斜挡板置于最后一个基本机构单元的下游，且与最后一个基本机构单元连接。
优选地，所述第一倾斜挡板和第二倾斜挡板呈镜像结构布置在烟道的两侧壁；所述第一倾斜挡板和第二倾斜挡板的结构相同，其中，第一倾斜挡板为耐热钢材板状结构，所述耐热钢材板状结构的两侧面均涂覆有耐火耐磨材料。
优选地，所述第一倾斜挡板的上方设置有喷枪，所述喷枪连接有SNCR还原剂容器。
优选地，所述第一倾斜挡板和第二倾斜挡板的一侧侧面上预埋有导热油加热器管道；或所述第一倾斜挡板和第二倾斜挡板的两侧侧面上均预埋有导热油加热器管道。
优选地，所述导热油加热器管道呈S型结构布置；所述导热油加热器管道的入口连接有导热油入口集箱；所述导热油加热器管道的出口连接导热油出口集箱，所述导热油出口集箱的导热油出口连接污泥干化机的入口；所述污泥干化机的出口连接导热油入口集箱。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种用于煤粉锅炉烟气SNCR脱硝并加热污泥干化导热油的烟道结构，在煤粉锅炉的烟道内合适区域设置SNCR脱硝装置，让裹挟着还原剂的烟气在流经其中时能实现充分混合，收获理想的脱硝效率；在基本机构单元上预埋导热油加热器管道，简化了导热油加热系统，获取了高温烟气内的部分热能用以干挂城市污泥；整个设计结构简单，在大幅降低SCR装置前烟气NOx浓度的同时，以简单的结构获取了烟气中能量用以干化城市污泥，在污染物减排与城市废弃物利用两方面都可以收获较好的经济效益与社会效益。
进一步的，设置的第一倾斜挡板，是的烟道形成渐缩型烟道；设置的第二倾斜挡板，形成渐扩型烟气流道，以减小流动压力损失。
附图说明
图1是本发明涉及的烟道结构的正视图；
图2是本发明涉及的烟道结构的俯视图；
图3是挡板的结构图；
图4是煤粉锅炉烟气高效SNCR脱硝装置的尺寸示意图；
图5是使用烟气加热导热油的污泥干化系统图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明进一步详细说明。
如图1至图5所示，本发明提供的一种用于煤粉锅炉烟气SNCR脱硝并加热污泥干化导热油的烟道结构，包括煤粉锅炉1、烟道2、第一倾斜挡板3、第一挡板4、第二挡板5、第二倾斜挡板6、耐火耐磨材料7、耐热钢材板状结构8、导热油加热器管道9、控制阀门10、导热油入口集箱11、导热油出口集箱12、循环泵13、污泥干化机14、SCR装置15和喷枪16，其中，煤粉锅炉1的烟气出口连接有烟道2，所述烟道2的烟气出口连接有SCR装置15的烟气入口。
在烟道2的内腔中，自上游至下游依次设置有第一倾斜挡板3、多个用于烟气高效SNCR脱硝装置的基本机构单元和第二倾斜挡板6，其中，第一倾斜挡板3和第一基本机构单元连接；所述第二倾斜挡板6与最后一个基本机构单元连接。
所述第一倾斜挡板3和第二倾斜挡板6呈镜像结构布置。
所述第一倾斜挡板3和第二倾斜挡板6的结构相同，其中，第一倾斜挡板3包括耐热钢材板状结构8，所述耐热钢材板状结构8的两侧涂覆有耐火耐磨材料7。
所述基本机构单元包括第一挡板4和第二挡板5，其中，所述第一挡板4和第二挡板5组成S型通道。
所述第一倾斜挡板3和第一挡板4连接；所述第二倾斜挡板6和第二挡板5连接。
所述第一挡板4和第二挡板5结构相同，其中，第一挡板4和第二挡板的高度相等；第一挡板4包括耐热钢材板状结构8，所述耐热钢材板状结构8的两侧涂覆有耐火耐磨材料层7。
两个相邻的挡板之间的间距相等。
第一倾斜挡板3或第一挡板4的上方布置有多个喷枪16。
所述喷枪16连接有SNCR还原剂容器。
所述第一倾斜挡板3、第一挡板4、第二挡板5或第二倾斜挡板6上的一侧面预埋有S型结构的导热油加热器管道9，所述导热油加热器管道9的入口连接有导热油入口集箱11；所述导热油加热器管道9的出口连接导热油出口集箱12，所述导热油出口集箱12的导热油出口经过循环泵13连接污泥干化机14的入口。
所述污泥干化机的出口经过控制阀门10连接导热油入口集箱11。
本发明的工作工程：
在煤粉锅炉1的烟道2的适当位置布置以一定角度α的第一倾斜挡板3形成渐缩型烟道，第一倾斜挡板3的中间部分为耐热钢材板状结构8，两侧涂有一定厚度的耐火耐磨材料7。
与第一倾斜挡板3相连接的是第一挡板4，第一挡板4与相对位置布置的第二挡板5组成了烟气高效SNCR脱硝装置的基本机构单元。
所述第一挡板4与第二挡板5分别布置于烟道2的两侧，在烟道2中根据需求与空间情况可布置1～3个该基本结构单元。
在烟气SNCR脱硝装置的尾部连接有一定角度的第二倾斜挡板6，形成渐扩型烟气流道，以减小流动压力损失。
在具体尺寸设计上，SNCR脱硝的基本机构单元的第一挡板4与第二挡板5具有相同高度H2，挡板与烟道2壁面的距离H1与H3保持相同，两块挡板间的距离D1与D2亦保持相同，通流区域截面积保持不变可有效减少烟气流动压力损失。
SNCR脱硝装置采用的基本结构的数量及结构尺寸(H1、H2和D1及倾斜挡板的角度α)可结合烟道实际尺寸及锅炉运行参数等详细信息进行具体设计。
为了促进SNCR还原剂与烟气的良好混合，在第一倾斜挡板3或第一挡板4的上部靠近烟道2的壁面的适当区域布置一定数量的喷枪16。
SNCR还原剂(如尿素溶液、氨水等)经喷枪16雾化并喷射入高速流动的烟气中，在短时间内完成蒸发。
高速烟气裹挟着还原剂进入SNCR脱硝装置，由于第一挡板4与第二挡板5等结构的导流作用，烟气在SNCR脱硝装置内将沿着U型或倒U型路线流动，促进了烟气与还原剂的混合，同时，高速流动在第一挡板4与第二挡板5垂直于烟道2的壁面的局部区域会形成强回流区，进一步提升了局部区域还原剂与烟气的混合程度。
烟气与还原剂在SNCR脱硝装置内流经1～3个基本机构单元，便可达到有效混合，从而收获较为理想的SNCR脱硝效率(如超过65％)，大幅降低了烟气中NOx的浓度，缓解了下游SCR装置15的脱硝压力。
为了延长第一挡板4与第二挡板5的寿命，可选择耐热钢材板状结构8(如310S不锈钢)为挡板材料，同时在其两侧覆盖以一定厚度的耐火耐磨材料层7。
耐热钢材板状结构8与耐火耐磨材料层7的厚度可结合煤粉锅炉1与SNCR脱硝装置情况进行综合设计。
由于烟道2中第一倾斜挡板3、第二倾斜挡板6或第一挡板4、第二挡板5所处环境烟气温度整体较高，可作为加热污泥的导热油的热源。
将导热油加热器管道9以蛇形方式预埋在第一倾斜挡板3、第二倾斜挡板6或第一挡板4、第二挡板5的耐火耐磨材料层7中，可在相关挡板的迎风侧单独布置，也可双侧同时布置。
导热油加热器管道9的具体形状及埋藏位置需结合待干化污泥需求具体设计。在耐火耐磨材料层7内布置导热油加热器管道9并实现有效加热，即避免了在下游烟道需单独设置换热器的复杂结构改动，简化了污泥干化系统，也充分利用了本专利所涉及的SNCR脱硝装置的设计结构。
导热油在导热油加热器管道9被加热并被汇集至导热油出口集箱12，经循环泵13驱动，高温导热油进入污泥干化机14，干化污泥的同时自身被冷却并流经控制阀门10进入导热油入口集箱11，最终分配至各个导热油加热器管道9中实现循环加热。
本发明在煤粉锅炉1的烟道2内合适区域使用结构简单的挡板构建高效SNCR脱硝装置，让裹挟着还原剂的烟气在流经其中时能实现充分混合，收获理想的脱硝效率。
同时，在挡板的耐火耐磨材料层7内设置导热油加热器管道9，简化导热油加热系统，获取了高温烟气内的部分热能用以干挂城市污泥。整个设计结构简单，在大幅降低SCR装置15前烟气NOx浓度的同时，以简单的结构获取了烟气中能量用以干化城市污泥，在污染物减排与城市废弃物利用两方面都可以收获较好的经济效益与社会效益。

Claims (9)

1.一种用于煤粉锅炉烟气SNCR脱硝并加热污泥干化导热油的烟道结构，其特征在于，包括用于烟气SNCR脱硝的基本机构单元，所述基本机构单元置于SCR装置(15)的上游；所述基本机构单元设置有多个，且呈S型结构依次布置在烟道(2)的内腔中；或所述第一基本机构单元中的上方设置有喷枪(16)，所述喷枪(16)连接有SNCR还原剂容器；所述基本机构单元上预埋有导热油加热器管道(9)，所述导热油加热器管道(9)的入口连接污泥干化系统。
2.根据权利要求1所述的一种用于煤粉锅炉烟气SNCR脱硝并加热污泥干化导热油的烟道结构，其特征在于，所述基本机构单元包括第一挡板(4)和第二挡板(5)，其中，所述第一挡板(4)和第二挡板(5)分别布置在烟道(2)的两侧壁，且形成S型通道。
3.根据权利要求2所述的一种用于煤粉锅炉烟气SNCR脱硝并加热污泥干化导热油的烟道结构，其特征在于，所述第一挡板(4)和第二挡板(5)的结构相同；其中，第一挡板(4)为耐热钢材板结构，所述耐热钢材板结构的两侧面均涂覆有耐火耐磨材料层。
4.根据权利要求2所述的一种用于煤粉锅炉烟气SNCR脱硝并加热污泥干化导热油的烟道结构，其特征在于，所述第一挡板(4)和第二挡板(5)的一侧侧面预埋有导热油加热器管道(9)，或所述第一挡板(4)和第二挡板(5)的两侧侧面均预埋有导热油加热器管道(9)。
5.根据权利要求1所述的一种用于煤粉锅炉烟气SNCR脱硝并加热污泥干化导热油的烟道结构，其特征在于，所述烟道(2)内还设置有第一倾斜挡板(3)和第二倾斜挡板(6)，所述第一倾斜挡板(3)和第二倾斜挡板(6)与烟道(2)的侧壁之间均设置有倾角；其中，第一倾斜挡板(3)置于第一个基本机构单元的上游，且与第一个基本机构单元连接；所述第二倾斜挡板(6)置于最后一个基本机构单元的下游，且与最后一个基本机构单元连接。
6.根据权利要求5所述的一种用于煤粉锅炉烟气SNCR脱硝并加热污泥干化导热油的烟道结构，其特征在于，所述第一倾斜挡板(3)和第二倾斜挡板(6)呈镜像结构布置在烟道(2)的两侧壁；所述第一倾斜挡板(3)和第二倾斜挡板(6)的结构相同，其中，第一倾斜挡板(3)为耐热钢材板状结构，所述耐热钢材板状结构(8)的两侧面均涂覆有耐火耐磨材料。
7.根据权利要求5所述的一种用于煤粉锅炉烟气SNCR脱硝并加热污泥干化导热油的烟道结构，其特征在于，所述第一倾斜挡板(3)的上方设置有喷枪(16)，所述喷枪(16)连接有SNCR还原剂容器。
8.根据权利要求5所述的一种用于煤粉锅炉烟气SNCR脱硝并加热污泥干化导热油的烟道结构，其特征在于，所述第一倾斜挡板(3)和第二倾斜挡板(6)的一侧侧面上预埋有导热油加热器管道(9)；或所述第一倾斜挡板(3)和第二倾斜挡板(6)的两侧侧面上均预埋有导热油加热器管道(9)。
9.根据权利要求5所述的一种用于煤粉锅炉烟气SNCR脱硝并加热污泥干化导热油的烟道结构，其特征在于，所述导热油加热器管道(9)呈S型结构布置；所述导热油加热器管道(9)的入口连接有导热油入口集箱(11)；所述导热油加热器管道(9)的出口连接导热油出口集箱(12)，所述导热油出口集箱(12)的导热油出口连接污泥干化机(14)的入口；所述污泥干化机的出口连接导热油入口集箱(11)。
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