CN111632492A - 一种中低温scr脱硝喷氨系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及烟气净化技术领域，尤其涉及一种中低温SCR脱硝喷氨系统。脱硝喷氨系统包括：氨水储罐；与氨水储罐的出氨口相连的喷枪；与喷枪的出口相连的双级旋流喷氨蒸发装置，在双级旋流喷氨蒸发装置的底部设置有高温烟气进口；高温烟气出口与双级旋流喷氨蒸发装置的高温烟气进口相连的热风炉；含氨烟气进口与双级旋流喷氨蒸发装置的烟气出口相连的混合器；混合器还设置有原烟气进口；热烟气出口与混合器的原烟气进口相连的烟气换热器；烟气进口与混合器的烟气出口相连的SCR脱硝反应器；SCR脱硝反应器的烟气出口与烟气换热器的热烟气进口相连。所述脱硝喷氨系统结构简单、氨气与原烟气混合效果较优，脱硝烟气阻力小。
Description
技术领域
本发明涉及烟气净化技术领域，尤其涉及一种中低温SCR脱硝喷氨系统。
背景技术
中低温SCR脱硝工艺的原烟气温度较低，为保证合适的运行温度，需要通过烟气换热器第一次加温，而后再与热风炉产生的高温烟气混合第二次升温，在催化剂的条件下，脱硝还原剂(常用的有氨水和液氨、尿素等)有选择性地与烟气中的NOx反应，生成氮气和水，从而脱除烟气中的NOx。脱硝还原剂的喷射和混合是整个系统的重要组成部分，现有的喷氨系统，通常是从氨水储罐打出，经过蒸发器(或其他蒸发装置)气化，再通过布置在SCR进口烟道上的喷射格栅，与高温烟气混合，进入SCR脱硝反应器进行脱硝反应，系统流程图如图1所示。但这种喷氨系统成本高，且喷射格栅管容易出现磨损及堵塞现象，同时烟气中的灰尘极容易在喷嘴附近堆积，进而影响脱硝效率。
中国专利CN103657411A公开的用于SCR烟气脱硝系统的旋流混合装置，氨水是通过外置的蒸发器(或其他蒸发装置)气化，由一组氨喷头喷入SCR进口竖直烟道，再通过在一个标高面的旋流混合装置，使氨气与烟气混合。此发明的旋流混合装置安装在SCR进口烟道上，而SCR进口烟道截面较大，需要安装的旋流混合器组非常多，这就造成投入成本加大，且存在喷氨管道堵塞时检修困难的缺点。
中国专利CN102228794A公开的双级回旋式SCR脱硝系统氨气烟气混合装置，氨水同样是通过外置的蒸发器(或其他蒸发装置)气化，由氨气喷射管喷入SCR进口竖直烟道。此发明在烟道内部前后错开布置两级混合盘，混合盘通过盘箱连接混合杆与烟道壁板固定连接，虽然烟气会呈两组回旋式流态，消除了死角，但安装不方便，而且成本较高、管道堵塞时检修困难的缺点都没有解决。
可以看出，现有的脱硝喷氨系统存在以下缺陷：
1)现有的喷氨系统大都是通过蒸发器(或其他蒸发装置)把氨水气化，再由喷射格栅喷入SCR进口竖直烟道，经过混合装置与烟气混合，但混合装置结构复杂、安装不便，这就造成投入成本较高。
2)现有的喷氨系统，通过喷射格栅或喷射管喷入SCR进口竖直烟道，管道较多而小，容易出现磨损及堵塞现象，同时烟气中的灰尘极容易在喷嘴附近堆积、且存在死角，导致氨气与原烟气混合效果较差，进而严重影响脱硝效率。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种结构简单的中低温SCR脱硝喷氨系统，氨气与原烟气混合效果较优，脱硝烟气阻力小。
本发明提供了一种中低温SCR脱硝喷氨系统，包括：
氨水储罐；
与所述氨水储罐的出氨口相连的喷枪；
与所述喷枪的出口相连的双级旋流喷氨蒸发装置，在所述双级旋流喷氨蒸发装置的底部设置有高温烟气进口；
高温烟气出口与所述双级旋流喷氨蒸发装置的高温烟气进口相连的热风炉；
含氨烟气进口与所述双级旋流喷氨蒸发装置的烟气出口相连的混合器；所述混合器还设置有原烟气进口；
热烟气出口与所述混合器的原烟气进口相连的烟气换热器；
烟气进口与所述混合器的烟气出口相连的SCR脱硝反应器；SCR脱硝反应器的烟气出口与所述烟气换热器的热烟气进口相连。
优选的，所述双级旋流喷氨蒸发装置，包括：
腔体；
从所述腔体的底部至顶部依次设置：渐扩段、混合段和渐缩段；
在所述渐扩段设置有一级旋流装置；
在所述混合段设置有二级旋流装置；
所述腔体的底部设置有高温烟气进口；所述腔体的顶部设置有烟气出口；
在所述混合段的腔体侧壁上设置有喷氨口。
优选的，渐扩段的距离是混合段当量直径的0.1～1倍；
混合段的距离为混合段当量直径的2～5倍；
渐缩段的距离是混合段当量直径的0.1～1倍。
优选的，所述一级旋流装置包括第一内环支撑(4-1-1)、第一旋流叶片(4-1-2)、第一外环支撑(4-1-3)、第一支撑叶片(4-1-4)和第一封板(4-1-5)；
所述第一内环支撑(4-1-1)和第一外环支撑(4-1-3)同轴设置，所述第一旋流叶片(4-1-2)以第一内环支撑(4-1-1)为轴，沿周向均匀分布在第一内环支撑(4-1-1)和第一外环支撑(4-1-3)之间的区域，所述第一旋流叶片(4-1-2)两端分别固接于所述第一内环支撑(4-1-1)和第一外环支撑(4-1-3)；所述第一旋流叶片(4-1-2)与所述第一内环支撑(4-1-1)轴线的倾角为10°～80°，第一旋流叶片(4-1-2)的叶片倾角均相等；
所述第一支撑叶片(4-1-4)沿周向均匀分布在所述第一外环支撑(4-1-3)远离第一旋流叶片(4-1-2)的一侧；所述第一支撑叶片(4-1-4)位于第一内环支撑(4-1-1)和第一外环支撑(4-1-3)构成的平面上；所述第一支撑叶片(4-1-4)靠近第一外环支撑(4-1-3)的一侧固接于第一外环支撑(4-1-3)；所述第一支撑叶片(4-1-4)远离第一外环支撑(4-1-3)的一侧固接于渐扩段的腔体侧壁；
所述第一封板(4-1-5)与所述第一内环支撑(4-1-1)螺纹连接；或所述第一封板(4-1-5)与所述第一内环支撑(4-1-1)焊接。
优选的，所述第一旋流叶片的数量为3～18个；
所述第一支撑叶片的个数为3～16个。
优选的，所述第一支撑叶片与所述第一旋流叶片夹角为0°～180°。
优选的，所述二级旋流装置包括第二内环支撑(4-2-1)、第二旋流叶片(4-2-2)、第二外环支撑(4-2-3)、第二支撑叶片(4-2-4)和第二封板(4-2-5)；
所述第二内环支撑(4-2-1)和第二外环支撑(4-2-3)同轴设置，所述第二旋流叶片(4-2-2)以第二内环支撑(4-2-1)为轴，沿周向均匀分布在第二内环支撑(4-2-1)和第二外环支撑(4-2-3)之间的区域，所述第二旋流叶片(4-2-2)两端分别固接于所述第二内环支撑(4-2-1)和第二外环支撑(4-2-3)；所述第二旋流叶片(4-2-2)与所述第二内环支撑(4-2-1)轴线的倾角为10°～80°，第二旋流叶片(4-2-2)的叶片倾角均相等；
所述第二支撑叶片(4-2-4)沿周向均匀分布在所述第二外环支撑(4-2-3)远离第二旋流叶片(4-2-2)的一侧；所述第二支撑叶片(4-2-4)位于第二内环支撑(4-2-1)和第二外环支撑(4-2-3)构成的平面上；所述第二支撑叶片(4-2-4)靠近第二外环支撑(4-2-3)的一侧固接于第二外环支撑(4-2-3)；所述第二支撑叶片(4-2-4)远离第二外环支撑(4-2-3)的一侧固接于混合段的腔体侧壁；
所述第二封板(4-2-5)与所述第二内环支撑(4-2-1)螺纹连接；或所述第二封板(4-2-5)与所述第二内环支撑(4-2-1)焊接。
优选的，所述第二旋流叶片的数量为3～18个；
所述第二支撑叶片的个数为3～16个。
优选的，所述第二支撑叶片与所述第二旋流叶片夹角为0°～180°。
优选的，所述喷氨口的个数与所述喷枪的个数相同；
所述喷枪通过喷枪安装座固定于所述喷氨口；
所述喷枪的个数为2～3个。
本发明提供了一种中低温SCR脱硝喷氨系统，包括：氨水储罐；与所述氨水储罐的出氨口相连的喷枪；与所述喷枪的出口相连的双级旋流喷氨蒸发装置，在所述双级旋流喷氨蒸发装置的底部设置有高温烟气进口；高温烟气出口与所述双级旋流喷氨蒸发装置的高温烟气进口相连的热风炉；含氨烟气进口与所述双级旋流喷氨蒸发装置的烟气出口相连的混合器；所述混合器还设置有原烟气进口；热烟气出口与所述混合器的原烟气进口相连的烟气换热器；烟气进口与所述混合器的烟气出口相连的SCR脱硝反应器；SCR脱硝反应器的烟气出口与所述烟气换热器的热烟气进口相连。本发明无需使用蒸发器(或其他蒸发装置)，无需使用喷射格栅，进一步通过独特的双级旋流喷氨蒸发装置实现氨水快速蒸发气化，并和高温烟气充分混合，经过烟气混合器，与原烟气能够均匀的实现温升，避免了SCR进口烟道内出现大温度梯度和热应力差，并确保最终SCR脱硝反应器内部混合烟气温度偏差能够达到±5℃要求，远高于现有规范要求；脱硝烟气阻力小。同时，喷氨装置结构简单及位置降低，解决了检修困难的问题，操作简单易行，成本较低。
附图说明
图1为现有的喷氨系统的系统流程图；
图2为本发明的一个实施例提供的中低温SCR脱硝喷氨系统流程图；
图3为本发明的一个实施例提供的双级旋流喷氨蒸发装置的结构示意图；
图4为本发明的一个实施例提供的距离标注图；
图5为本发明的一个实施例提供的一级旋流装置的结构示意图；
图6为本发明的一个实施例提供的二级旋流装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种中低温SCR脱硝喷氨系统，包括：
氨水储罐；
与所述氨水储罐的出氨口相连的喷枪；
与所述喷枪的出口相连的双级旋流喷氨蒸发装置，在所述双级旋流喷氨蒸发装置的底部设置有高温烟气进口；
高温烟气出口与所述双级旋流喷氨蒸发装置的高温烟气进口相连的热风炉；
含氨烟气进口与所述双级旋流喷氨蒸发装置的烟气出口相连的混合器；所述混合器还设置有原烟气进口；
热烟气出口与所述混合器的原烟气进口相连的烟气换热器；
烟气进口与所述混合器的烟气出口相连的SCR脱硝反应器；SCR脱硝反应器的烟气出口与所述烟气换热器的热烟气进口相连。
图2为本发明的一个实施例提供的中低温SCR脱硝喷氨系统流程图。其中，1为烟气换热器，2为氨水储罐，3为喷枪，4为双级旋流喷氨蒸发装置，5为热风炉，6为混合器，7为SCR脱硝反应器。
本发明提供的中低温SCR脱硝喷氨系统包括氨水储罐2。所述氨水储罐用于储存脱硝还原剂氨水。本发明对所述氨水储罐的结构并无特殊的限制，可以为一般市售。在本发明的某些实施例中，所述氨水储罐中的氨水浓度为10wt％～25wt％。在某些实施例中，所述氨水浓度为20wt％。
本发明提供的中低温SCR脱硝喷氨系统还包括与所述氨水储罐的出氨口相连的喷枪3。所述喷枪可以将氨水呈雾化状喷入双级旋流喷氨蒸发装置。本发明对所述喷枪的结构并无特殊的限制，可以为一般市售的雾化喷枪。
本发明提供的中低温SCR脱硝喷氨系统还包括与所述喷枪的出口相连的双级旋流喷氨蒸发装置4。在所述双级旋流喷氨蒸发装置的底部设置有高温烟气进口。
在本发明的某些实施例中，所述双级旋流喷氨蒸发装置，包括：
腔体；
从所述腔体的底部至顶部依次设置：渐扩段、混合段和渐缩段；
在所述渐扩段设置有一级旋流装置；
在所述混合段设置有二级旋流装置；
所述腔体的底部设置有高温烟气进口；所述腔体的顶部设置有烟气出口；
在所述混合段的腔体侧壁上设置有喷氨口。
图3为本发明的一个实施例提供的双级旋流喷氨蒸发装置的结构示意图。
在本发明的某些实施例中，渐扩段的距离是混合段当量直径的0.1～1倍。在某些实施例中，渐扩段的距离是混合段当量直径的0.61倍或0.55倍。在本发明的某些实施例中，混合段的距离为混合段当量直径的2～5倍。在某些实施例中，混合段的距离为混合段当量直径的4.8倍或3.7倍。在本发明的某些实施例中，渐缩段的距离是混合段当量直径的0.1～1倍。在某些实施例中，渐缩段的距离是混合段当量直径的0.61倍或0.47倍。参照图4，图4为本发明的一个实施例提供的距离标注图。其中，a为渐扩段的距离或渐扩段的高度，b为混合段的距离或混合段的高度，c为渐缩段的距离或渐缩段的高度。
在本发明的某些实施例中，所述混合段的腔体部分呈圆柱体，如图3所示。在某些实施例中，所述混合段的腔体部分呈长方体。
在本发明的某些实施例中，所述腔体顶部上表面的直径是混合段当量直径的0.3～0.9倍。在某些实施例中，所述腔体顶部上表面的直径是混合段当量直径的0.7倍。
在本发明的某些实施例中，所述腔体底部下表面的直径是混合段当量直径的0.3～0.9倍。在某些实施例中，所述腔体底部下表面的直径是混合段当量直径的0.8倍或0.7倍。
在本发明的某些实施例中，所述一级旋流装置包括第一内环支撑4-1-1、第一旋流叶片4-1-2、第一外环支撑4-1-3、第一支撑叶片4-1-4和第一封板4-1-5；
所述第一内环支撑4-1-1和第一外环支撑4-1-3同轴设置，所述第一旋流叶片4-1-2以第一内环支撑4-1-1为轴，沿周向均匀分布在第一内环支撑4-1-1和第一外环支撑4-1-3之间的区域，所述第一旋流叶片4-1-2两端分别固接于所述第一内环支撑4-1-1和第一外环支撑4-1-3；所述第一旋流叶片4-1-2与所述第一内环支撑4-1-1轴线的倾角为10°～80°，第一旋流叶片4-1-2的叶片倾角均相等；
所述第一支撑叶片4-1-4沿周向均匀分布在所述第一外环支撑4-1-3远离第一旋流叶片4-1-2的一侧；所述第一支撑叶片4-1-4位于第一内环支撑4-1-1和第一外环支撑4-1-3构成的平面上；所述第一支撑叶片4-1-4靠近第一外环支撑4-1-3的一侧固接于第一外环支撑4-1-3；所述第一支撑叶片4-1-4远离第一外环支撑4-1-3的一侧固接于渐扩段的腔体侧壁；
所述第一封板4-1-5与所述第一内环支撑4-1-1螺纹连接，或所述第一封板(4-1-5)与所述第一内环支撑(4-1-1)焊接，用于封闭第一内环支撑4-1-1的中心孔。
图5为本发明的一个实施例提供的一级旋流装置的结构示意图。
在本发明的某些实施例中，所述第一旋流叶片与所述第一内环支撑轴线的倾角为45°。
在本发明的某些实施例中，所述第一旋流叶片的数量为3～18个。在某些实施例中，所述第一旋流叶片的数量为8个。
在本发明的某些实施例中，所述第一支撑叶片的个数为3～16个。在某些实施例中，所述第一支撑叶片的个数为8个。
在本发明的某些实施例中，所述第一支撑叶片与所述第一旋流叶片夹角为0°～180°。在某些实施例中，所述第一支撑叶片与所述第一旋流叶片夹角为45°。
在本发明的某些实施例中，所述第一内环支撑4-1-1的直径是混合段当量直径的0.05～0.5倍。在某些实施例中，所述第一内环支撑4-1-1的直径是混合段当量直径的0.15倍或0.11倍。在本发明的某些实施例中，所述第一外环支撑4-1-3的直径是混合段当量直径的0.3～0.8倍。在某些实施例中，所述第一外环支撑4-1-3的直径是混合段当量直径的0.6倍。
在本发明的某些实施例中，所述一级旋流装置至渐扩段底部的距离是渐扩段距离的0.2～0.5倍。在某些实施例中，所述一级旋流装置至渐扩段底部的距离是渐扩段距离的0.35倍。
在本发明的某些实施例中，所述二级旋流装置包括第二内环支撑4-2-1、第二旋流叶片4-2-2、第二外环支撑4-2-3、第二支撑叶片4-2-4和第二封板4-2-5；
所述第二内环支撑4-2-1和第二外环支撑4-2-3同轴设置，所述第二旋流叶片4-2-2以第二内环支撑4-2-1为轴，沿周向均匀分布在第二内环支撑4-2-1和第二外环支撑4-2-3之间的区域，所述第二旋流叶片4-2-2两端分别固接于所述第二内环支撑4-2-1和第二外环支撑4-2-3；所述第二旋流叶片4-2-2与所述第二内环支撑4-2-1轴线的倾角为10°～80°，第二旋流叶片4-2-2的叶片倾角均相等；
所述第二支撑叶片4-2-4沿周向均匀分布在所述第二外环支撑4-2-3远离第二旋流叶片4-2-2的一侧；所述第二支撑叶片4-2-4位于第二内环支撑4-2-1和第二外环支撑4-2-3构成的平面上；所述第二支撑叶片4-2-4靠近第二外环支撑4-2-3的一侧固接于第二外环支撑4-2-3；所述第二支撑叶片4-2-4远离第二外环支撑4-2-3的一侧固接于混合段的腔体侧壁；
所述第二封板(4-2-5)与所述第二内环支撑(4-2-1)螺纹连接，或所述第二封板(4-2-5)与所述第二内环支撑(4-2-1)焊接，用于封闭第二内环支撑4-2-1的中心孔。
所述第一封板4-1-5和第二封板4-2-5的设置可以避免烟气从中心孔直接穿过，加大烟气的旋流效果。
图6为本发明的一个实施例提供的二级旋流装置的结构示意图。
在本发明的某些实施例中，所述第二旋流叶片与所述第二内环支撑轴线的倾角为45°。
在本发明的某些实施例中，所述第二旋流叶片的数量为3～18个。在某些实施例中，所述第二旋流叶片的数量为8个。
在本发明的某些实施例中，所述第二支撑叶片的个数为3～16个。在某些实施例中，所述第二支撑叶片的个数为8个。
在本发明的某些实施例中，所述第二支撑叶片与所述第二旋流叶片夹角为0°～180°。在某些实施例中，所述第二支撑叶片与所述第二旋流叶片夹角为45°。
在本发明的某些实施例中，所述第二内环支撑4-2-1的直径是混合段当量直径的0.05～0.5倍。在某些实施例中，所述第二内环支撑4-2-1的直径是混合段当量直径的0.15倍或0.11倍。在本发明的某些实施例中，所述第二外环支撑4-2-3的直径是混合段当量直径的0.3～0.8倍。在某些实施例中，所述第二外环支撑4-2-3的直径是混合段当量直径的0.6倍。
在本发明的某些实施例中，所述二级旋流装置至混合段顶部的距离是混合段当量直径的0.1～1倍。在某些实施例中，所述二级旋流装置至混合段顶部的距离是混合段当量直径的0.7倍或0.8倍。
本发明中，一级旋流装置和二级旋流装置是不同标高的两级旋流装置，而非同一平面的旋流装置，经过不同标高的两级旋流而实现混合，混合效果更优。
本发明对所述喷氨口的设置方式并无特殊的限制。在本发明的某些实施例中，所述喷氨口的个数为2～3个。在本发明的某些实施例中，喷氨口在平面上呈均匀角度设置。在本发明的某些实施例中，所述喷氨口至混合段底部的距离是混合段当量直径的0.05～0.5倍。在某些实施例中，所述喷氨口至混合段底部的距离为混合段当量直径的0.2倍或0.15倍。
在本发明的某些实施例中，所述喷枪的个数与所述喷氨口的个数相同。
在本发明的某些实施例中，所述喷枪通过喷枪安装座固定于所述喷氨口。本发明对所述喷枪安装座的结构并无特殊的限制，可以为一般市售。
在本发明的某些实施例中，所述双级旋流喷氨蒸发装置还包括备用喷枪安装座，当其中一个喷枪出现问题时，可以快速启用备用喷枪，实现在线检修的功能。
在本发明的某些实施例中，所述喷枪的个数为2～3个。通过在双级旋流喷氨蒸发装置四周设置2～3个喷枪，来增加混合效果。
本发明提供的中低温SCR脱硝喷氨系统还包括热风炉5。所述热风炉的高温烟气出口与所述双级旋流喷氨蒸发装置的高温烟气进口相连。本发明对所述热风炉的结构并无特殊的限制，可以为一般市售的热风炉。在本发明的某些实施例中，从热风炉排出的高温烟气的温度为800℃。
热风炉产生的高温烟气从双级旋流喷氨蒸发装置下部进入，先经过渐扩段来减小流速(给氨水气化和蒸发提供充分时间)，同时通过一级旋流装置，高温烟气呈旋流状上升，而氨水由喷枪呈雾化状喷入，遇到旋流状的高温烟气，氨水瞬间气化为氨气，随着烟气流动，经过混合段的混合，再通过二级旋流装置，充分混合，而后经过渐缩段恢复到原有流速。
本发明提供的中低温SCR脱硝喷氨系统还包括混合器6。所述混合器设置有含氨烟气进口、原烟气进口和烟气出口。所述混合器的含氨烟气进口与所述双级旋流喷氨蒸发装置的烟气出口相连。在本发明的某些实施例中，所述混合器为烟气混合升温装置，具体为福建龙净脱硫脱硝工程有限公司生产的烟气混合升温装置，如专利公开号为CN209752619的专利中记载的烟气混合升温装置。
在本发明的某些实施例中，所述混合器的含氨烟气进口设置在混合器的侧壁，本发明对此设置并无特殊的限制。
本发明提供的中低温SCR脱硝喷氨系统还包括烟气换热器1。所述烟气换热器设置有原烟气进口、热烟气出口、热烟气进口和冷烟气出口。所述烟气换热器的热烟气出口与所述混合器的原烟气进口相连。本发明对所述烟气换热器的结构并无特殊的限制，可以为一般市售。在本发明的某些实施例中，经过烟气换热器1换热后的热烟气温度为230℃。
本发明提供的中低温SCR脱硝喷氨系统还包括SCR脱硝反应器7。所述SCR脱硝反应器设置有烟气进口和烟气出口。所述SCR脱硝反应器的烟气进口与所述混合器的烟气出口相连。所述SCR脱硝反应器的烟气出口与所述烟气换热器的热烟气进口相连。本发明对所述SCR脱硝反应器的结构并无特殊的限制，可以为一般市售。
采用本发明提供的中低温SCR脱硝喷氨系统进行脱硝时，原烟气首先经过烟气换热器1第一次加温，氨水从氨水储罐2打出，由喷枪3喷入双级旋流喷氨蒸发装置4中，同时，由热风炉5产生的高温烟气也进入双级旋流喷氨蒸发装置4，氨水瞬间蒸发，并与高温烟气第一次混合，再通过混合器6实现原烟气第二次充分加温，以及氨气与烟气混合，最后进入SCR脱硝反应器7进行脱硝反应，脱硝后的烟气由烟气换热器1降温后既可排往烟囱。本发明中的中低温SCR脱硝喷氨系统充分利用了高温烟气的温度，氨水可以直接气化为氨气，从而节省了蒸发器，同时增加了原烟气混合器的功能，实现氨气和高温烟气、原烟气的第二次充分混合，从而节省喷射格栅。因喷氨位置的降低，也减少了检修平台楼梯的数量，同时通过设置备用喷枪安装座，可达到在线检修的功能。
本发明对上文采用的原料的来源并无特殊的限制，可以为一般市售。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种中低温SCR脱硝喷氨系统进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将本发明提供的中低温SCR脱硝喷氨系统应用于某焦炉烟气SCR脱硝系统中。焦炉烟气的烟气量为134640m3/h，焦炉烟气中的NOx含量为600mg/Nm3，焦炉烟气的温度为110℃。
中低温SCR脱硝喷氨系统采用如图2所示的系统流程，包括：
氨水储罐2(氨水的浓度为20wt％)；
与所述氨水储罐的出氨口相连的喷枪3；
与所述喷枪的出口相连的双级旋流喷氨蒸发装置4，在所述双级旋流喷氨蒸发装置的底部设置有高温烟气进口；
高温烟气出口与所述双级旋流喷氨蒸发装置的高温烟气进口相连的热风炉5(热风炉排出的高温烟气的温度为800℃)；
含氨烟气进口与所述双级旋流喷氨蒸发装置的烟气出口相连的混合器6；所述混合器还设置有原烟气进口；
热烟气出口与所述混合器的原烟气进口相连的烟气换热器1(焦炉烟气经过烟气换热器1后，温度提升至230℃)；
烟气进口与所述混合器的烟气出口相连的SCR脱硝反应器7；SCR脱硝反应器的烟气出口与所述烟气换热器的热烟气进口相连。
双级旋流喷氨蒸发装置采用如图3所示的双级旋流喷氨蒸发装置，包括：
腔体；
从所述腔体的底部至顶部依次设置：渐扩段(下表面直径为0.8m，高度0.61m)、混合段(直径为1m，高度为4.8m)和渐缩段(上表面直径为0.7m，高度0.61m)；
在所述渐扩段设置有一级旋流装置(如图5所示)；其中，第一内环支撑4-1-1的直径为0.15m，所述第一封板4-1-5与所述第一内环支撑4-1-1螺纹连接，用于封闭第一内环支撑4-1-1的中心孔，第一外环支撑4-1-3的直径为0.6m；所述一级旋流装置至渐扩段底部的距离是渐扩段距离的0.35倍；第一旋流叶片的数量为8个，第一支撑叶片的个数为8个；第一旋流叶片与所述第一内环支撑轴线的倾角为45°，所述第一支撑叶片与所述第一旋流叶片夹角为45°。
在所述混合段设置有二级旋流装置(如图6所示)；其中，第二内环支撑4-2-1的直径为0.15m，所述第二封板4-2-5与所述第二内环支撑4-2-1螺纹连接，用于封闭第二内环支撑4-2-1的中心孔，第二外环支撑4-2-3的直径为0.6m；所述二级旋流装置至混合段顶部的距离是混合段当量直径的0.7倍；第二旋流叶片的数量为8个，第二支撑叶片的个数为8个；第二旋流叶片与所述第二内环支撑轴线的倾角为45°，所述第二支撑叶片与所述第二旋流叶片夹角为45°。
所述腔体的底部设置有高温烟气进口；所述腔体的顶部设置有烟气出口；
在所述混合段的腔体侧壁上设置有两个喷氨口(一用一备)，每个喷氨口设置一支喷枪，喷枪通过喷枪安装座固定于所述喷氨口。喷氨口至混合段底部的距离为混合段当量直径的0.2倍。
通过采用该双级旋流喷氨蒸发装置，模拟分析发现其可以实现SCR脱硝反应器7第一层催化剂层上部500mm处烟气温度分布在523～531K(即250～258℃)范围内，该系统满足了温度分布偏差小于±5℃的要求，且双级旋流喷氨蒸发装置对脱硝烟气产生的阻力仅为7Pa，可见其产生的阻力很低，但氨水蒸发、混合效果较好。经过处理，原烟气中的NOx由600mg/Nm3降低到50mg/Nm3以下，脱硝效率在92％以上。
实施例2
将本发明提供的中低温SCR脱硝喷氨系统应用于某焦炉烟气SCR脱硝系统中。焦炉烟气的烟气量为204302m3/h，焦炉烟气中的NOx含量为600mg/Nm3，焦炉烟气的温度为110℃。
中低温SCR脱硝喷氨系统采用如图2所示的系统流程，包括：
氨水储罐2(氨水的浓度为20wt％)；
与所述氨水储罐的出氨口相连的喷枪3；
与所述喷枪的出口相连的双级旋流喷氨蒸发装置4，在所述双级旋流喷氨蒸发装置的底部设置有高温烟气进口；
高温烟气出口与所述双级旋流喷氨蒸发装置的高温烟气进口相连的热风炉5(热风炉排出的高温烟气的温度为800℃)；
含氨烟气进口与所述双级旋流喷氨蒸发装置的烟气出口相连的混合器6；所述混合器还设置有原烟气进口；
热烟气出口与所述混合器的原烟气进口相连的烟气换热器1(焦炉烟气经过烟气换热器1后，温度提升至230℃)；
烟气进口与所述混合器的烟气出口相连的SCR脱硝反应器7；SCR脱硝反应器的烟气出口与所述烟气换热器的热烟气进口相连。
双级旋流喷氨蒸发装置采用如图3所示的双级旋流喷氨蒸发装置，包括：
腔体；
从所述腔体的底部至顶部依次设置：渐扩段(下表面直径为0.9m，高度0.711m)、混合段(直径为1.3m，高度为4.8m)和渐缩段(上表面直径为0.9m，高度0.61m)；
在所述渐扩段设置有一级旋流装置(如图5所示)；其中，第一内环支撑4-1-1的直径为0.15m，所述第一封板4-1-5与所述第一内环支撑4-1-1螺纹焊接，用于封闭第一内环支撑4-1-1的中心孔，第一外环支撑4-1-3的直径为0.8m；所述一级旋流装置至渐扩段底部的距离是渐扩段距离的0.35倍；第一旋流叶片的数量为8个，第一支撑叶片的个数为8个；第一旋流叶片与所述第一内环支撑轴线的倾角为45°，所述第一支撑叶片与所述第一旋流叶片夹角为45°。
在所述混合段设置有二级旋流装置(如图6所示)；其中，第二内环支撑4-2-1的直径为0.15m，所述第二封板4-2-5与所述第二内环支撑4-2-1焊接，用于封闭第二内环支撑4-2-1的中心孔，第二外环支撑4-2-3的直径为0.8m；所述二级旋流装置至混合段顶部的距离是混合段当量直径的0.8倍；第二旋流叶片的数量为8个，第二支撑叶片的个数为8个；第二旋流叶片与所述第二内环支撑轴线的倾角为45°，所述第二支撑叶片与所述第二旋流叶片夹角为45°。
所述腔体的底部设置有高温烟气进口；所述腔体的顶部设置有烟气出口；
在所述混合段的腔体侧壁上设置有两个喷氨口(一用一备)，每个喷氨口设置一支喷枪，喷枪通过喷枪安装座固定于所述喷氨口。喷氨口至混合段底部的距离为混合段当量直径的0.15倍。
通过采用该双级旋流喷氨蒸发装置，模拟分析发现其可以实现SCR脱硝反应器7第一层催化剂层上部500mm处烟气温度分布在523～533K(即250～260℃)范围内，该系统满足了温度分布偏差小于±5℃的要求，且双级旋流喷氨蒸发装置对脱硝烟气产生的阻力仅为22Pa，可见其产生的阻力很低，但氨水蒸发、混合效果较好。经过处理，原烟气中的NOx由600mg/Nm3降低到50mg/Nm3以下，脱硝效率在92％以上。
通过上述两个实施例可见，本发明实施例提供的双级旋流喷氨蒸发装置可有效实现氨水快速蒸发气化，并与高温烟气充分混合，经过烟气混合器，与原烟气能够均匀的实现温升，避免了SCR进口烟道内出现大温度梯度和热应力差，并确保最终SCR脱硝反应器内部混合烟气温度偏差能够达到±5℃要求，远高于现有规范要求。
另外，本发明无需使用蒸发器(或其他蒸发装置)，无需使用喷射格栅，进一步通过独特的双级旋流喷氨蒸发装置实现氨水气化，并和高温烟气充分混合，提高脱硝效率，同时喷氨装置结构简单及位置降低，解决了检修困难的问题，操作简单易行，成本较低。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种中低温SCR脱硝喷氨系统，包括：
氨水储罐；
与所述氨水储罐的出氨口相连的喷枪；
与所述喷枪的出口相连的双级旋流喷氨蒸发装置，在所述双级旋流喷氨蒸发装置的底部设置有高温烟气进口；
高温烟气出口与所述双级旋流喷氨蒸发装置的高温烟气进口相连的热风炉；
含氨烟气进口与所述双级旋流喷氨蒸发装置的烟气出口相连的混合器；所述混合器还设置有原烟气进口；
热烟气出口与所述混合器的原烟气进口相连的烟气换热器；
烟气进口与所述混合器的烟气出口相连的SCR脱硝反应器；SCR脱硝反应器的烟气出口与所述烟气换热器的热烟气进口相连。
2.根据权利要求1所述的双级旋流喷氨蒸发装置，其特征在于，所述双级旋流喷氨蒸发装置，包括：
腔体；
从所述腔体的底部至顶部依次设置：渐扩段、混合段和渐缩段；
在所述渐扩段设置有一级旋流装置；
在所述混合段设置有二级旋流装置；
所述腔体的底部设置有高温烟气进口；所述腔体的顶部设置有烟气出口；
在所述混合段的腔体侧壁上设置有喷氨口。
3.根据权利要求2所述的双级旋流喷氨蒸发装置，其特征在于，渐扩段的距离是混合段当量直径的0.1～1倍；
混合段的距离为混合段当量直径的2～5倍；
渐缩段的距离是混合段当量直径的0.1～1倍。
4.根据权利要求2所述的双级旋流喷氨蒸发装置，其特征在于，所述一级旋流装置包括第一内环支撑(4-1-1)、第一旋流叶片(4-1-2)、第一外环支撑(4-1-3)、第一支撑叶片(4-1-4)和第一封板(4-1-5)；
所述第一内环支撑(4-1-1)和第一外环支撑(4-1-3)同轴设置，所述第一旋流叶片(4-1-2)以第一内环支撑(4-1-1)为轴，沿周向均匀分布在第一内环支撑(4-1-1)和第一外环支撑(4-1-3)之间的区域，所述第一旋流叶片(4-1-2)两端分别固接于所述第一内环支撑(4-1-1)和第一外环支撑(4-1-3)；所述第一旋流叶片(4-1-2)与所述第一内环支撑(4-1-1)轴线的倾角为10°～80°，第一旋流叶片(4-1-2)的叶片倾角均相等；
所述第一支撑叶片(4-1-4)沿周向均匀分布在所述第一外环支撑(4-1-3)远离第一旋流叶片(4-1-2)的一侧；所述第一支撑叶片(4-1-4)位于第一内环支撑(4-1-1)和第一外环支撑(4-1-3)构成的平面上；所述第一支撑叶片(4-1-4)靠近第一外环支撑(4-1-3)的一侧固接于第一外环支撑(4-1-3)；所述第一支撑叶片(4-1-4)远离第一外环支撑(4-1-3)的一侧固接于渐扩段的腔体侧壁；
所述第一封板(4-1-5)与所述第一内环支撑(4-1-1)螺纹连接；或所述第一封板(4-1-5)与所述第一内环支撑(4-1-1)焊接。
5.根据权利要求4所述的双级旋流喷氨蒸发装置，其特征在于，所述第一旋流叶片的数量为3～18个；
所述第一支撑叶片的个数为3～16个。
6.根据权利要求4所述的双级旋流喷氨蒸发装置，其特征在于，所述第一支撑叶片与所述第一旋流叶片夹角为0°～180°。
7.根据权利要求2所述的双级旋流喷氨蒸发装置，其特征在于，所述二级旋流装置包括第二内环支撑(4-2-1)、第二旋流叶片(4-2-2)、第二外环支撑(4-2-3)、第二支撑叶片(4-2-4)和第二封板(4-2-5)；
所述第二内环支撑(4-2-1)和第二外环支撑(4-2-3)同轴设置，所述第二旋流叶片(4-2-2)以第二内环支撑(4-2-1)为轴，沿周向均匀分布在第二内环支撑(4-2-1)和第二外环支撑(4-2-3)之间的区域，所述第二旋流叶片(4-2-2)两端分别固接于所述第二内环支撑(4-2-1)和第二外环支撑(4-2-3)；所述第二旋流叶片(4-2-2)与所述第二内环支撑(4-2-1)轴线的倾角为10°～80°，第二旋流叶片(4-2-2)的叶片倾角均相等；
所述第二支撑叶片(4-2-4)沿周向均匀分布在所述第二外环支撑(4-2-3)远离第二旋流叶片(4-2-2)的一侧；所述第二支撑叶片(4-2-4)位于第二内环支撑(4-2-1)和第二外环支撑(4-2-3)构成的平面上；所述第二支撑叶片(4-2-4)靠近第二外环支撑(4-2-3)的一侧固接于第二外环支撑(4-2-3)；所述第二支撑叶片(4-2-4)远离第二外环支撑(4-2-3)的一侧固接于混合段的腔体侧壁；
所述第二封板(4-2-5)与所述第二内环支撑(4-2-1)螺纹连接；或所述第二封板(4-2-5)与所述第二内环支撑(4-2-1)焊接。
8.根据权利要求7所述的双级旋流喷氨蒸发装置，其特征在于，所述第二旋流叶片的数量为3～18个；
所述第二支撑叶片的个数为3～16个。
9.根据权利要求4所述的双级旋流喷氨蒸发装置，其特征在于，所述第二支撑叶片与所述第二旋流叶片夹角为0°～180°。
10.根据权利要求2所述的双级旋流喷氨蒸发装置，其特征在于，所述喷氨口的个数与所述喷枪的个数相同；
所述喷枪通过喷枪安装座固定于所述喷氨口；
所述喷枪的个数为2～3个。
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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 | ||
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