CN112138533A - 防止尿素sncr脱硝腐蚀水冷壁的喷枪装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防止尿素SNCR脱硝腐蚀水冷壁的喷枪装置及方法，该装置包括：喷枪、喷枪冷却器套管和喷枪安装套管；喷枪一端设置有喷头，另一端开设有压缩气体接口和尿素接口，喷枪冷却器套管固定套设在喷枪外侧，喷枪冷却器套管远离喷头的一端上开设有冷却气体接口，喷枪安装套管固定插装在锅炉的水冷壁上，且喷枪安装套管倾斜向下，喷枪冷却器套管套装在喷枪安装套管的内侧，且喷枪冷却器套管在喷枪安装套管上的安装位置和安装角度可调，喷枪设有喷头的一端通过喷枪安装套管插入锅炉。本发明的防止尿素SNCR脱硝腐蚀水冷壁的喷枪装置及方法能够避免因尿素不雾化或雾化不完全而导致尿素喷射距离延长或液滴回流接触水冷壁造成水冷壁腐蚀爆管的问题。

Description

防止尿素SNCR脱硝腐蚀水冷壁的喷枪装置及方法
技术领域
本发明涉及锅炉烟气SNCR脱硝技术领域，尤其涉及一种防止尿素SNCR脱硝腐蚀水冷壁的喷枪装置及方法。
背景技术
锅炉运行过程中产生的烟气存在大量NOX，为防止烟气中存在过多的NOX污染环境，应对烟气进行脱硝处理，因此锅炉均需增加脱硝工艺。采用尿素作为还原剂的SNCR(selective non-catalytic reduction，选择性非催化还原)工艺是目前较为流行的烟气脱销技术，该工艺流程包括：将尿素溶液经泵加压后，通过安装在水冷壁管束之间的喷枪雾化后，喷入炉膛，在750℃～900℃温度范围内与烟气中NOX发生还原反应，将NOX分解为N2和H2O进行达标排放，无二次污染。
目前，在进行烟气SNCR脱硝时，脱硝用喷枪一般采用水平安装方式，喷枪的喷头与水冷壁内侧面平齐或延伸1～2cm。同时，为保证尿素的还原效果，需采用压缩空气(或N2)对尿素进行雾化，从而增加尿素与烟气的接触面积与速度，提高脱硝效率。
发明人发现现有技术至少存在以下问题：
当喷枪部分堵塞或雾化气体(压缩空气或N2)中断后，尿素液体不雾化或雾化不完全，存在尿素液体喷射距离延长或液滴回流滴落至水冷壁管的问题。由于尿素液体在高温条件下具有较强的化学腐蚀和电化学腐蚀特性，回流至水冷壁管的尿素在极短时间内可造成水冷壁腐蚀爆管，引起锅炉非计划停炉事故。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种防止尿素SNCR脱硝腐蚀水冷壁的喷枪装置及方法，能够在喷枪部分堵塞或雾化气体中断后，避免尿素液体因雾化不完全接触到高温水冷壁管而引起腐蚀穿孔或爆管。
为此，本发明公开了一种防止尿素SNCR脱硝腐蚀水冷壁的喷枪装置，所述喷枪装置包括：喷枪、喷枪冷却器套管和喷枪安装套管；
所述喷枪一端设置有喷头，另一端开设有压缩气体接口和尿素接口，所述喷枪冷却器套管固定套设在所述喷枪外侧，所述喷枪冷却器套管远离所述喷头的一端上开设有冷却气体接口，所述喷枪安装套管固定插装在锅炉的水冷壁上，且所述喷枪安装套管倾斜向下，所述喷枪冷却器套管套装在所述喷枪安装套管的内侧，且所述喷枪冷却器套管在所述喷枪安装套管上的安装位置和安装角度可调，所述喷枪设有所述喷头的一端通过所述喷枪安装套管插入所述锅炉。
在一些可选的实施方式中，所述喷枪安装套管与所述水冷壁的外侧面的夹角为80°。
在一些可选的实施方式中，所述喷枪安装套管位于所述水冷壁外侧的端面上设置有第一连接法兰，所述喷枪冷却器套管外侧面上设置有与所述第一连接法兰相配对的第二连接法兰，且所述第二连接法兰在所述喷枪冷却器套管外侧面上的安装位置可调。
在一些可选的实施方式中，所述第二连接法兰沿径向开设有螺栓通孔，所述螺栓通孔上可拆卸地旋拧有连接螺栓，以用于将所述第二连接法兰安装在所述喷枪冷却器套管外侧面上。
在一些可选的实施方式中，所述喷枪装置还包括雾化气体联锁保护机构，所述雾化气体联锁保护机构用于根据压缩气体和尿素的浓度对所述喷枪进行启闭控制。
在一些可选的实施方式中，所述雾化气体联锁保护机构包括检测模块和控制模块；
所述检测模块分别与所述喷枪的所述压缩气体接口和所述尿素接口连接，用于检测压缩气体和尿素的浓度；
所述控制模块分别与所述检测模块和所述喷枪连接，用于根据压缩气体和尿素的浓度控制所述喷枪开启或关闭。
此外，本发明还公开了一种防止尿素SNCR脱硝腐蚀水冷壁的方法，所述方法包括：
使喷枪倾斜向下插入锅炉，且使喷枪的中心轴线与水冷壁的外侧面的夹角为第一设定角度；
调整喷枪的安装角度，使喷枪的喷头与垂直方向的夹角为第二设定角度；
调整喷枪插入锅炉的深度，使喷枪端部与水冷壁的内侧面的距离为第一设定长度。
在一些可选的实施方式中，所述第一设定角度为80°，第二设定角度为20°。
在一些可选的实施方式中，所述第一设定长度为100mm。
在一些可选的实施方式中，所述方法还包括：设置雾化气体联锁保护机构，利用雾化气体联锁保护机构根据压缩气体和尿素的浓度对喷枪进行启闭控制。
本发明技术方案的主要优点如下：
本发明的防止尿素SNCR脱硝腐蚀水冷壁的喷枪装置及方法通过调整喷枪的插入角度、插入深度和喷头的雾化角度，能够在喷枪部分堵塞或压缩气体中断后，避免因尿素液体不雾化或雾化不完全而导致尿素液体喷射距离延长或液滴回流接触高温水冷壁造成水冷壁腐蚀爆管的问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明一实施例的防止尿素SNCR脱硝腐蚀水冷壁的喷枪装置的装配示意图；
图2为图1的右视图。
附图标记说明：
1-喷枪、11-喷头、12-压缩气体接口、13-尿素接口、2-喷枪冷却器套管、21-冷却气体接口、22-第二连接法兰、3-喷枪安装套管、31-第一连接法兰、4-雾化气体联锁保护机构、5-水冷壁。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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。
以下结合附图，详细说明本发明实施例提供的技术方案。
第一方面，如图1-2所示，本发明一实施例提供了一种防止尿素SNCR脱硝腐蚀水冷壁的喷枪装置，该喷枪装置包括：喷枪、喷枪冷却器套管和喷枪安装套管；喷枪一端设置有喷头，另一端开设有压缩气体接口和尿素接口，喷枪冷却器套管固定套设在喷枪外侧，喷枪冷却器套管远离喷头的一端上开设有冷却气体接口，喷枪安装套管固定插装在锅炉的水冷壁上，且喷枪安装套管倾斜向下，喷枪冷却器套管套装在喷枪安装套管的内侧，且喷枪冷却器套管在喷枪安装套管上的安装位置和安装角度可调，喷枪设有喷头的一端通过喷枪安装套管插入锅炉。
具体地，本发明一实施例提供的喷枪装置在使用时，首先根据实际需求调整喷枪安装套管在水冷壁上的安装角度，以使喷枪插入锅炉时倾斜向下；根据实际需求调整喷枪冷却器套管在喷枪安装套管的安装位置和安装角度，以调整喷枪插入锅炉的深度和喷枪的喷头的雾化角度；而后，将喷枪冷却器套管的冷却气体接口与冷却气体气源连通，将喷枪的压缩气体接口与压缩气体气源连通，将喷枪的尿素接口与尿素源连通，启动喷枪以向锅炉喷射雾化的尿素。
本发明一实施例提供的防止尿素SNCR脱硝腐蚀水冷壁的喷枪装置，能够在不停炉的条件下，根据实际情况调整喷枪的插入角度、插入深度和喷头的雾化角度，避免当尿素液体不雾化或雾化不完全，尿素液体喷射距离延长或液滴回流接触水冷壁而造成水冷壁腐蚀爆管。
本发明一实施例中，喷枪安装套管在水冷壁上的安装角度可以根据实际需求进行设定。可选的，当喷枪安装套管固定插装在水冷壁上时，喷枪安装套管与水冷壁的外侧面的夹角设置为80°。相应地，此时插入锅炉的喷枪的中心轴线与水冷壁的外侧面的夹角也为80°。
如此，通过将喷枪安装套管与水冷壁的外侧面的夹角设置为80°，以将插入锅炉的喷枪的中心轴线与水冷壁的外侧面的夹角控制为80°，既能够使喷枪倾斜向下进入锅炉避免尿素液滴回流至水冷壁，又能保证尿素雾化后的喷射距离可满足需求和缩短尿素雾化不完全后的喷射距离以避免尿素接触水冷壁。
进一步地，当确定喷枪安装套管与水冷壁的外侧面的夹角为80°时，喷枪安装套管可以采用焊接方式安装在水冷壁的管束间。
本发明一实施例中，喷枪插入锅炉的深度和喷头的雾化角度通过调整喷枪冷却器套管在喷枪安装套管上的安装位置和安装角度实现，对于如何实现喷枪冷却器套管在喷枪安装套管上的安装位置和安装角度可调，以下进行示例说明：
作为一种示例，如图1所示，喷枪安装套管位于水冷壁外侧的端面上设置有第一连接法兰，喷枪冷却器套管外侧面上设置有与第一连接法兰相配对的第二连接法兰，且第二连接法兰在喷枪冷却器套管外侧面上的安装位置可调。
如此设置，通过连接螺栓连接第一连接法兰和第二连接法兰即可实现喷枪安装套管和喷枪冷却器套管的连接，通过调整第二连接法兰在喷枪冷却器套管外侧面上的安装位置即可实现喷枪冷却器套管在喷枪安装套管上的安装位置的调整，通过调整第一连接法兰和第二连接法兰相互对接的孔位即可实现喷枪冷却器套管在喷枪安装套管上的安装角度的调整。
进一步地，为了便于调整第二连接法兰在喷枪冷却器套管外侧面上的安装位置，本发明一实施例中，第二连接法兰沿径向开设有螺栓通孔，螺栓通孔上可拆卸地旋拧有连接螺栓，以用于将第二连接法兰安装在喷枪冷却器套管外侧面上。
如此设置，在安装第二连接法兰时，先根据实际需求确定第二连接法兰在喷枪冷却器套管外侧面上的安装位置，然后将第二连接法兰移动到相应的安装位置，在螺栓通孔上旋拧连接螺栓，利用连接螺栓将第二连接法兰锁紧在喷枪冷却器套管。当需要调整第二连接法兰的安装位置时，先拧开连接螺栓，然后根据上述操作再进行第二连接法兰的安装即可。
本发明一实施例中，在实际使用过程中，可以将喷枪端部与水冷壁的内侧面的距离控制为100mm，将喷枪的喷头与垂直方向的夹角控制为20°，即，将喷枪的插入深度和喷头的雾化角度设置为100mm和20°，以使喷枪的喷头与水冷壁的内侧保持一定距离避免尿素接触水冷壁，同时适当提高雾化气体的喷射范围。
如图1所示，本发明一实施例中，该喷枪装置还包括雾化气体联锁保护机构，雾化气体联锁保护机构用于根据压缩气体和尿素的浓度对喷枪进行启闭控制。
如此，通过设置雾化气体联锁保护机构对尿素雾化的情况进行实时检测，并根据检测结果对喷枪进行实时控制，能够进一步地防止在烟气SNCR脱硝过程中尿素对水冷壁造成腐蚀爆管等问题。
作为一种示例，本发明一实施例中，雾化气体联锁保护机构可以包括检测模块和控制模块；检测模块分别与喷枪的压缩气体接口和尿素接口连接，用于检测压缩气体和尿素的浓度；控制模块分别与检测模块和喷枪连接，用于根据压缩气体和尿素的浓度的检测结果控制喷枪开启或关闭。
其中，检测模块例如可以为传感器，控制模块例如可以为PLC。控制模块可以与喷枪的阀门开关连接，通过控制喷枪的阀门来实现喷枪的开启或关闭。
具体地，当检测模块检测到压缩气体的浓度过低或者尿素的浓度过高时，为避免出现尿素雾化不完全情况，控制模块控制喷枪连接压缩气体和尿素管道的阀门关闭。
第二方面，本发明一实施例还提供了一种防止尿素SNCR脱硝腐蚀水冷壁的方法，该方法包括：使喷枪倾斜向下插入锅炉，且使喷枪的中心轴线与水冷壁的外侧面的夹角为第一设定角度；调整喷枪的安装角度，使喷枪的喷头与垂直方向的夹角为第二设定角度；调整喷枪插入水冷壁的深度，使喷枪端部与水冷壁的内侧面的距离为第一设定长度。
如此，通过对喷枪的插入角度、插入深度和喷头的雾化角度，避免当尿素液体不雾化或雾化不完全，尿素液体喷射距离延长或液滴回流接触水冷壁而造成水冷壁腐蚀爆管。
可选的，第一设定角度可以为80°，第二设定角度可以为20°。
通过将喷枪的中心轴线与水冷壁的外侧面的夹角设置为80°，将喷枪的喷头与垂直方向的夹角设置为20°，既能够使喷枪倾斜向下进入锅炉避免尿素液滴回流至水冷壁，又能保证尿素雾化后的喷射距离和喷射范围可满足需求和缩短尿素雾化不完全后的喷射距离。
第一设定长度可以根据实际情况进行设定，例如可以为100mm。
如此设置，能够使喷枪的喷头与水冷壁的内侧保持一定距离，避免尿素接触到水冷壁而造成水冷壁腐蚀爆管。
进一步地，本发明一实施例中，该方法还可以包括：设置雾化气体联锁保护机构，利用雾化气体联锁保护机构根据压缩气体和尿素的浓度对喷枪进行启闭控制。
通过设置雾化气体联锁保护机构对尿素雾化的情况进行实时检测，并根据检测结果对喷枪进行实时控制，能够进一步地防止在烟气SNCR脱硝过程中尿素对水冷壁造成腐蚀爆管等问题。
具体地，当雾化气体联锁保护机构检测到压缩气体的浓度过低或者尿素的浓度过高时，为避免出现尿素雾化不完全情况，控制喷枪关闭。
本发明一实施例提供的方法可以利用上述的喷枪装置实现。
可见，本发明一实施例提供的防止尿素SNCR脱硝腐蚀水冷壁的喷枪装置及方法通过调整喷枪的插入角度、插入深度和喷头的雾化角度，能够在喷枪部分堵塞或压缩气体中断后，避免因尿素液体不雾化或雾化不完全而导致尿素液体喷射距离延长或液滴回流接触高温水冷壁造成水冷壁腐蚀爆管的问题。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中表示的放置状态为参照。
最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种防止尿素SNCR脱硝腐蚀水冷壁的喷枪装置，其特征在于，所述喷枪装置包括：喷枪、喷枪冷却器套管和喷枪安装套管；
所述喷枪一端设置有喷头，另一端开设有压缩气体接口和尿素接口，所述喷枪冷却器套管固定套设在所述喷枪外侧，所述喷枪冷却器套管远离所述喷头的一端上开设有冷却气体接口，所述喷枪安装套管固定插装在锅炉的水冷壁上，且所述喷枪安装套管倾斜向下，所述喷枪冷却器套管套装在所述喷枪安装套管的内侧，且所述喷枪冷却器套管在所述喷枪安装套管上的安装位置和安装角度可调，所述喷枪设有所述喷头的一端通过所述喷枪安装套管插入所述锅炉。
2.根据权利要求1所述的防止尿素SNCR脱硝腐蚀水冷壁的喷枪装置，其特征在于，所述喷枪安装套管与所述水冷壁的外侧面的夹角为80°。
3.根据权利要求1所述的防止尿素SNCR脱硝腐蚀水冷壁的喷枪装置，其特征在于，所述喷枪安装套管位于所述水冷壁外侧的端面上设置有第一连接法兰，所述喷枪冷却器套管外侧面上设置有与所述第一连接法兰相配对的第二连接法兰，且所述第二连接法兰在所述喷枪冷却器套管外侧面上的安装位置可调。
4.根据权利要求3所述的防止尿素SNCR脱硝腐蚀水冷壁的喷枪装置，其特征在于，所述第二连接法兰沿径向开设有螺栓通孔，所述螺栓通孔上可拆卸地旋拧有连接螺栓，以用于将所述第二连接法兰安装在所述喷枪冷却器套管外侧面上。
5.根据权利要求1所述的防止尿素SNCR脱硝腐蚀水冷壁的喷枪装置，其特征在于，所述喷枪装置还包括雾化气体联锁保护机构，所述雾化气体联锁保护机构用于根据压缩气体和尿素的浓度对所述喷枪进行启闭控制。
6.根据权利要求5所述的防止尿素SNCR脱硝腐蚀水冷壁的喷枪装置，其特征在于，所述雾化气体联锁保护机构包括检测模块和控制模块；
所述检测模块分别与所述喷枪的所述压缩气体接口和所述尿素接口连接，用于检测压缩气体和尿素的浓度；
所述控制模块分别与所述检测模块和所述喷枪连接，用于根据压缩气体和尿素的浓度控制所述喷枪开启或关闭。
7.一种防止尿素SNCR脱硝腐蚀水冷壁的方法，其特征在于，所述方法包括：
使喷枪倾斜向下插入锅炉，且使喷枪的中心轴线与水冷壁的外侧面的夹角为第一设定角度；
调整喷枪的安装角度，使喷枪的喷头与垂直方向的夹角为第二设定角度；
调整喷枪插入锅炉的深度，使喷枪端部与水冷壁的内侧面的距离为第一设定长度。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一设定角度为80°，第二设定角度为20°。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一设定长度为100mm。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：设置雾化气体联锁保护机构，利用雾化气体联锁保护机构根据压缩气体和尿素的浓度对喷枪进行启闭控制。
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