CN111450703B - 燃煤锅炉高温喷氨脱硝装置 - Google Patents
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Abstract
本发明燃煤锅炉高温喷氨脱硝装置，包括若干均匀安装燃煤锅炉燃尽风喷口区和主燃烧器区之间的还原剂喷枪；还原剂喷枪的伸入端设置压力雾化喷头，另一端设置还原剂接口置于燃煤锅炉外；所有还原剂喷枪的还原剂接口经还原剂管路分别连接稀释水管路和还原剂供给管路；稀释水管路输入端依次设置稀释水储罐和稀释水泵，还原剂供给管路依次设置还原剂储罐和给料泵。通过在燃尽风喷口区和主燃烧器区之间的区域设置还原剂喷枪，从而将氨基还原剂均匀喷射到烟气温度约为1300‑1500℃的区域，该区域烟气中氧含量极低，特别适合高温喷氨脱硝技术。沿炉膛四周布置多只喷枪，每只喷枪只负责与其周边区域烟气的混合，提高喷入还原剂与烟气的混合效果。
Description
技术领域
本发明涉及燃煤锅炉脱硝设备，具体为燃煤锅炉高温喷氨脱硝装置。
背景技术
近年来，燃煤电厂氮氧化物的排放要求越来越严格，要求燃煤机组氮氧化物排放量小于50mg/m3，对于新建机组都要求能够接近或达到。并且一些重点区域都要求氮氧化物排放浓度不能超过30mg/m3。
目前火电厂NOx排放的控制措施一般分为两大类：一类是在炉内燃烧过程中控制NOx生成，如低氮燃烧器技术、空气分级技术、再燃技术等；另一类是锅炉尾部烟气处理法，包括SNCR技术和SCR技术等。随着NOx 排放指标越来越严格，需要新的脱硝手段提供技术支持。
富燃料区高温喷氨技术是一种先进的炉内脱除NOx技术。Wendt等人在20世纪70年代首次提出了富燃料区喷氨概念，其脱硝原理是在炉内主燃烧区营造高温欠氧环境，并喷入尿素或氨水等氨基还原剂，与NOx发生反应生成N2，从而实现NOx的还原脱除。相对于SCR技术，富燃料区高温喷氨技术无需使用催化剂，投资、维护成本大大降低；相对于SNCR技术，由于在富燃料、缺氧环境中喷入氨基还原剂，因此不存在NH3被氧化的条件，还原剂利用率高。
富燃料区高温喷氨技术在实验室内获得了较高的脱硝效率，但在实际生产过程中，尚没有得到推广应用。究其原因是：该技术对氨基还原剂的喷射条件要求较高，需要高温无氧环境，现有的设备难以满足使用要求，不能准确将氨基还原剂喷射到满足高温喷氨脱硝反应条件的区域。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种燃煤锅炉高温喷氨脱硝装置，结构合理，设计巧妙，能够液体还原剂均匀喷射到高温喷氨脱硝反应条件的区域，实现富燃料区高温喷氨。
本发明是通过以下技术方案来实现：
燃煤锅炉高温喷氨脱硝装置，包括若干均匀安装燃煤锅炉燃尽风喷口区和主燃烧器区之间的还原剂喷枪；还原剂喷枪的伸入端设置压力雾化喷头，另一端设置还原剂接口置于燃煤锅炉外；所有还原剂喷枪的还原剂接口经还原剂管路分别连接稀释水管路和还原剂供给管路；稀释水管路输入端依次设置稀释水储罐和稀释水泵，还原剂供给管路依次设置还原剂储罐和给料泵。
优选的，布置在同一层的还原剂喷枪共面均匀设置，还原剂喷枪插入炉内0.5--2米。
优选的，还原剂喷枪由高温合金管制成，外壁面喷涂高温涂层。
优选的，包括还原剂喷枪，设置在还原剂喷枪一端的压力雾化喷头，以及同轴套设在另一端的固定组件；
所述的压力雾化喷头用于将还原剂溶液雾化后喷入烟气中；
所述的固定组件包括密封管座、冷却风匣和套筒；套筒内侧同轴套设在还原剂喷枪上；冷却风匣一端固定连接密封管座，冷却风匣内侧与套筒外侧包围出一个空腔作为冷却风室；套筒与冷却风匣之间位于密封管座一端的连接处，设置有与还原剂喷枪相邻且同轴的环状狭缝；冷却风匣侧壁上设置有与冷却风室连通的冷却风接管。
进一步，所述的冷却风匣呈凹型设置，套筒由凹型开口插入固定配合；套筒的插入端外侧呈坡口设置，坡口与冷却风匣底部形成出口逐渐缩小的环状狭缝。
进一步，所述的冷却风匣在凹型开口处与套筒外侧螺纹连接，冷却风匣底部外侧经螺纹连接密封管座。
进一步，所述的压力雾化喷头包括喷嘴体、雾化板和喷嘴帽；
喷嘴体固定在还原剂喷枪上，喷嘴体上设置有与还原剂喷枪的还原剂通道连通的孔道；
喷嘴帽一端开口，另一端经螺纹连接在喷嘴体上，雾化板由喷嘴帽夹紧固定在喷嘴体上；雾化板中心设置有雾化通孔，连接喷嘴体的一端设置分别与孔道和雾化通孔连通的浅槽，另一端经雾化通孔与喷嘴帽的开口连通。
进一步，喷嘴体一端经螺纹套设连接在还原剂喷枪上，另一端经螺纹插入连接喷嘴帽中。
进一步，所述浅槽的外侧与孔道连通，中间与雾化通孔连通。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明所述的燃煤锅炉高温喷氨脱硝装置，通过在燃尽风喷口区和主燃烧器区之间的区域设置还原剂喷枪，从而将氨基还原剂均匀喷射到烟气温度约为1300--1500℃的区域，该区域且烟气中氧含量极低，特别适合高温喷氨脱硝技术。沿炉膛四周布置多只喷枪，每只喷枪只负责与其周边区域烟气的混合，提高喷入还原剂与烟气的混合效果。
进一步的，为增加还原剂在炉膛内的射入深度，将喷枪插入炉内0.5--2 米，由于炉内布置喷枪位置温度高，喷枪材料选用高温合金管，外壁面喷涂高温涂层。
进一步的，为简化喷枪结构，优选溶液态还原剂，每只喷枪只在其端部设置一个压力雾化喷头。
进一步的，本发明通过设置的密封管座作为固定组件，能够将喷枪固定在锅炉侧壁的同时，一方面通过同轴套设滑动连接的套筒保证其在固定组件中的滑动伸缩，另一方面通过设置在冷却风室上的环状狭缝进行高压空气密封的同时，能够将冷却风沿还原剂喷枪的外壁流动形成冷却空气膜，起到延伸的冷却效果，配合内部的液体氨基还原剂的冷却，从而能够将氨基还原剂准确喷射到满足高温喷氨脱硝反应条件的区域。
附图说明
图1为本发明实例中所述装置的结构布置示意图。
图2为本发明实例中所述还原剂喷枪的结构示意图。
图3为本发明实例中所述的喷枪固定端的结构示意图。
图4为本发明实例中所述的喷枪喷头端的结构示意图。
图中：密封管座1，冷却风匣2，套筒3，冷却风接管4，喷嘴体5，雾化板6，浅槽61，喷嘴帽7，孔道8，还原剂喷枪9，还原剂接口10，压力雾化喷头11，锅炉炉壁12，稀释水储罐13，稀释水泵14，还原剂储罐15，给料泵16，燃尽风喷口区17，主燃烧器区18。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明所述的燃煤锅炉高温喷氨脱硝装置，如图1所示，将其安装在燃尽风喷口区17和主燃烧器区18之间；目前的火电厂燃煤锅炉普遍采用空气分级燃烧技术，锅炉炉膛下部为主燃烧器区18，燃料及部分空气送到主燃烧器区发生反应，该区域过量空气系数<1，为欠氧燃烧；其余部分空气由炉膛中上部的分级风喷口送入炉膛，将主燃烧器区欠氧燃烧产生的CO及未燃尽碳氧化。空气分级燃烧的优点是降低了主燃烧器区的燃烧强度及氧量，减少NO的生成，同时，分级风降低锅炉的未燃尽热损失，锅炉效率变化不大。对于采用分级燃烧的锅炉，主燃烧器上部至分级风区域内，烟气温度约为1300--1500℃，且烟气中氧含量极低，特别适合高温喷氨脱硝技术。因此本发明所述的燃煤锅炉高温喷氨脱硝装置中所涉及的还原剂喷枪就布置在该区域范围内。
影响高温喷氨脱硝技术效率的一个重要因素是喷入的还原剂与烟气的混合效果。为提高喷入还原剂与烟气的混合效果，沿炉膛四周布置多只喷枪，每只喷枪只负责与其周边区域烟气的混合。为增加还原剂在炉膛内的射入深度，将喷枪插入炉内0.5--2米，由于炉内布置喷枪位置温度高，喷枪材料选用高温合金管，外壁面喷涂高温涂层。为简化喷枪结构，优选溶液态还原剂，每只喷枪只在其端部设置一个压力雾化喷头11。为方便检修，还原剂喷枪为可抽出式设计，通过安装在炉壁上的密封管座进行固定。密封管座设计有冷却风，可实现对深入炉内的喷枪在靠近壁面附近的冷却。另外由于液态的还原剂在喷枪端部喷入炉膛，因此还原剂在喷枪内的行程对喷枪也有冷却效果。
在运行过程中，喷枪的插入深度，喷入还原剂的浓度、喷入量等均是可调参数，需优化确定以实现最佳脱硝效果。
其中，本发明所述的还原剂喷枪9安装时，如图2所示，其一端为固定端，位于锅炉外侧，通过密封管座1固定在锅炉炉壁12上；另一端为喷头端，设置有压力雾化喷头11，位于锅炉内侧烟气中，将还原剂溶液雾化后喷入烟气中。
固定端结构如图3所示，包括密封管座1、冷却风匣2和套筒3。其中，密封管座1焊接在锅炉炉壁12上，通过螺纹与冷却风匣2连接，起到固定冷却风匣2的作用。冷却风匣2上有冷却风接管4，冷却风匣2与套筒3螺纹连接。套筒3内为还原剂喷枪9进出锅炉的通道。套筒3与冷却风匣2包围出一个空腔作为冷却风的风室，冷却风取自压缩空气，经压缩空气接口进入冷却风室，再经过套筒3与冷却风匣2之间预留的环状狭缝喷入炉内，沿还原剂喷枪9的外壁流动，起到一定冷却效果，同时也有一定的密封效果。
喷头端结构如图4所示，包括喷嘴体5、雾化板6和喷嘴帽7。喷嘴体5通过螺纹与还原剂喷枪9连接。喷嘴帽7通过螺纹与喷嘴体5连接。雾化板6位于喷嘴帽7与喷嘴体5之间，并利用喷嘴帽7和喷嘴体5夹紧固定。还原剂溶液经过还原剂喷枪9到达压力雾化喷头11，经由位于喷嘴体上的孔道8进入雾化板6的浅槽61，后由位于雾化板6中心的开口喷出，得到雾化。
Claims (1)
1.燃煤锅炉高温喷氨脱硝装置，其特征在于，包括若干均匀安装燃煤锅炉燃尽风喷口区（17）和主燃烧器区（18）之间的还原剂喷枪（9）；还原剂喷枪（9）的伸入端设置压力雾化喷头（11），另一端设置还原剂接口（10）置于燃煤锅炉外；所有还原剂喷枪（9）的还原剂接口（10）经还原剂管路分别连接稀释水管路和还原剂供给管路；稀释水管路输入端依次设置稀释水储罐（13）和稀释水泵（14），还原剂供给管路依次设置还原剂储罐（15）和给料泵（16）；
布置在同一层的还原剂喷枪（9）共面均匀设置，将氨基还原剂均匀喷射到烟气温度为1300--1500℃的区域，还原剂喷枪（9）插入炉内0.5--2米；
还包括设置在还原剂喷枪（9）一端的压力雾化喷头（11），以及同轴套设在另一端的固定组件；
所述的压力雾化喷头（11）用于将还原剂溶液雾化后喷入烟气中；
所述的固定组件包括密封管座（1）、冷却风匣（2）和套筒（3）；套筒（3）内侧同轴套设在还原剂喷枪（9）上；冷却风匣（2）一端固定连接密封管座（1），冷却风匣（2）内侧与套筒（3）外侧包围出一个空腔作为冷却风室；套筒（3）与冷却风匣（2）之间位于密封管座（1）一端的连接处，设置有与还原剂喷枪（9）相邻且同轴的环状狭缝；冷却风匣（2）侧壁上设置有与冷却风室连通的冷却风接管（4）；
还原剂喷枪（9）由高温合金管制成，外壁面喷涂高温涂层；
所述的冷却风匣（2）呈凹型设置，套筒（3）由凹型开口插入固定配合；套筒（3）的插入端外侧呈坡口设置，坡口与冷却风匣（2）底部形成出口逐渐缩小的环状狭缝；
所述的冷却风匣（2）在凹型开口处与套筒（3）外侧螺纹连接，冷却风匣（2）底部外侧经螺纹连接密封管座（1）；
所述的压力雾化喷头（11）包括喷嘴体（5）、雾化板（6）和喷嘴帽（7）；
喷嘴体（5）固定在还原剂喷枪（9）上，喷嘴体（5）上设置有与还原剂喷枪（9）的还原剂通道连通的孔道（8）；
喷嘴帽（7）一端开口，另一端经螺纹连接在喷嘴体（5）上，雾化板（6）由喷嘴帽（7）夹紧固定在喷嘴体（5）上；雾化板（6）中心设置有雾化通孔，连接喷嘴体（5）的一端设置分别与孔道（8）和雾化通孔连通的浅槽（61），另一端经雾化通孔与喷嘴帽（7）的开口连通；
喷嘴体（5）一端经螺纹套设连接在还原剂喷枪（9）上，另一端经螺纹插入连接喷嘴帽（7）中；
所述浅槽（61）的外侧与孔道（8）连通，中间与雾化通孔连通。
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