CN116510511A - 适用于scr脱硝的喷氨装置及喷氨混合装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于SCR脱硝的喷氨装置及装置，包括氨气喷管和设置在氨气喷管末端的氨气喷口，氨气喷管包括氨气主管路、分管路和支管路；沿氨气主管路圆周方向，等距设有若干分管路；在分管路上，等距且平行设有若干垂直分管路的支管路；若干支管路处于同一平面，平面垂直分管路；在支管路上，设有垂直平面的氨气喷口；氨气喷口出气方向与氨气主管路内气体流动方向相同。本发明设计的适用于SCR脱硝的喷氨装置，包括分管路和支管路，喷氨管路因每部分支管段长度小，且分管和支管的管道直径差距不大，因此能够减小氨气在管路中的流动阻力。
Description
技术领域
本发明应用于烟气脱硝技术领域，具体是涉及一种适用于SCR脱硝的喷氨装置及喷氨混合装置。
背景技术
《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2014）明确规定了电站锅炉NOx的排放不高于200mg/m3，因此各燃煤机组为满足日益严格的环保要求，大多采用了目前应用广泛的选择性还原法（SCR）脱硝技术。
SCR脱硝的原理为利用氨气（NH3）等还原剂在催化剂的作用下，将烟气中的氮氧化物（NOx）转化为对环境无毒无害的氮气（N2）。在SCR脱硝过程中，NH3与烟气的混合成为其最主要的工艺技术之一，其混合均匀程度决定了脱硝效率的高低，同时也影响到下游空气预热器的安全稳定运行。
现有技术中，常见的氨-烟气均混装置为装有圆形喷嘴的喷氨格栅，并配合导流板扰流，其工艺简单，但是喷氨阻力较大，氨与烟气混合效率低，很难达到氨量与烟气量相匹配。
因此，本领域亟需设计一种喷氨混合装置，以使氨气与烟气充分混合。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可解决上述问题的，能在较短烟道内增强氨气与烟气的均匀混合效果，降低喷氨阻力的适用于SCR脱硝的喷氨装置及喷氨混合装置。
本发明公开了一种适用于SCR脱硝的喷氨装置，包括氨气喷管和设置在所述氨气喷管末端的氨气喷口，所述氨气喷管包括氨气主管路、分管路和支管路；沿所述氨气主管路圆周方向，等距设有若干分管路；
在所述分管路上，等距且平行设有若干垂直所述分管路的支管路；若干所述支管路处于同一平面，所述平面垂直所述分管路；
在所述支管路上，设有垂直所述平面的氨气喷口；所述氨气喷口出气方向与所述氨气主管路内气体流动方向相同。
进一步，所述氨气主管路的管路直径与所述分管路的管路直径的比值为2：1。
进一步，所述分管路的管路长度与所述支管路的管路长度相同；所述分管路的管路直径与所述支管路的管路直径的比值为1.6：1。
进一步，沿所述氨气主管路圆周方向，等距设有四个分管路。
进一步，所述分管路上，等距且平行设有三组垂直所述分管路的支管路，所述支管路上等距布置个氨气喷口。
进一步，所述分管路包括第一分管、第二分管、第三分管和第四分管；
所述第一分管上设有第一支管；所述第二分管上设有第二支管；所述第三分管上设有第三支管；所述第四分管上设有第四支管；
所述第一支管平行所述第三支管，垂直所述第二支管；所述第二支管平行所述第四支管。
本发明还公开了一种适用于SCR脱硝的喷氨混合装置，包括基于上述适用于SCR脱硝的喷氨装置，以及设置在所述喷氨装置出气方向的正后放，平行支管路设置的氨-烟气混合挡板；所述氨-烟气混合挡板距离所述喷氨装置的距离小于所述喷氨装置喷出的氨气流速衰减至一半的距离。
进一步的，所述氨-烟气混合挡板的长度与所述喷氨装置的支管路长度相同；所述氨-烟气混合挡板的宽度与所述喷氨装置的支管路的管径相同。
本发明的有益效果是：
1.本发明设计的适用于SCR脱硝的喷氨装置，包括分管路和支管路，类似“卍”字形，喷氨管路因每部分支管段长度小，且分管和支管的管道直径差距不大，因此能够减小氨气在管路中的流动阻力；
2.本发明设计的适用于SCR脱硝的喷氨装置，氨气主管路与分管路均匀垂直分布，因此主管路进入分管路的氨气量基本相等，管道阻力较小，使得各喷嘴处氨气量接近一致，且喷口布置更接近烟道四周，能提高四周的氨气浓度。
3.本发明设计的适用于SCR脱硝的喷氨装置，相邻分管的支管布置呈横纵交错型，整体上出现速度差，烟道内造成横向旋流，可以增强氨气与烟气的混合效果，提高脱硝效率。
4.本发明设计的适用于SCR脱硝的喷氨混合装置，氨-烟气混合挡板与喷氨管路对应，可以利用挡板后方的负压形成回流区，进而增强氨气与烟气的扰动，提高氨气与烟气的混合均匀性。
5.本发明设计的适用于SCR脱硝的喷氨混合装置，不需要复杂的操作，结构简单，成本较低，实现起来较为容易。喷氨装置和氨-烟气混合挡板因相邻分管上的支管纵横交错分布，喷氨高速区和烟气低速区交叉布置，产生横向上的扰动旋流，可使氨气与烟气在较短混合距离后浓度分布均匀，有效地解决了氨初始喷入烟道时和烟气混合效率较差的问题，提高了脱硝效率，保障了机组安全稳定运行。
附图说明
图1为本发明中适用于SCR脱硝的喷氨混合装置的整体结构示意图。
图2为本发明中适用于SCR脱硝的喷氨装置的整体结构示意图。
图3为本发明中喷氨装置的管道分布示意图；
图4为本发明中喷氨混合装置的氨-烟气混合挡板的分布示意图。
图5为本发明装置氨浓度随混合距离变化关系曲线图。
图6为本发明具体实施例中喷氨装置（a）和传统格栅式喷氨装置（b）分别在混合距离为5m处NH3速度云图。
实施方式
下面结合附图对本发明做出具体说明：
如图2-3所示，一种适用于SCR脱硝的喷氨装置，包括氨气喷管和设置在氨气喷管末端的氨气喷口，氨气喷管包括氨气主管路1、分管路2和支管路3；沿氨气主管路1圆周方向，等距设有四个分管路。
分管路包括第一分管21、第二分管22、第三分管23和第四分管24；
第一分管21上设有第一支管31；第二分管22上设有第二支管32；第三分管23上设有第三支管33；第四分管24上设有第四支管34；
第一支管31平行第三支管33，垂直第二支管32；第二支管32平行第四支管34。
分管路2上，等距且平行设有三组垂直分管路的支管路3，支管路上等距布置6个氨气喷口。若干支管路3处于同一平面，平面垂直分管路4；
在支管路3上，设有垂直平面的氨气喷口4；氨气喷口出气方向与氨气主管路内气体流动方向相同。
其中，氨气主管路1的管路直径与分管路2的管路直径的比值为2：1。分管路2的管路长度与支管路3的管路长度相同；分管路2的管路直径与支管路3的管路直径的比值为1.6：1。
如图1、4所示，一种适用于SCR脱硝的喷氨混合装置，包括上述的适用于SCR脱硝的喷氨装置，以及设置在喷氨装置出气方向的正后放，平行支管路设置的氨-烟气混合挡板5；氨-烟气混合挡板5距离喷氨装置的距离小于喷氨装置喷出的氨气流速衰减至一半的距离。
氨-烟气混合挡板5的长度与喷氨装置的支管路2长度相同；氨-烟气混合挡板5的宽度与喷氨装置的支管路2的管径相同
实施例
图1所示为一种适用于SCR脱硝的喷氨混合装置，包括喷氨装置和氨-烟气混合装置，氨-烟气混合装置5位于喷氨装置的下游1.5m处，包含“卍”字形喷氨管路支管所对应的方形挡板。
喷氨装置如图1所示，包括喷氨直段管路1、“卍”字形分管路2和支管路3以及管路上的圆形喷口4。“卍”字形管路由4组完全相同的分管路与其上的支管路组成，相邻分管路之间夹角均为90°，分管路上同侧垂直延伸出3个支管路，其与分管路夹角为90°，每根支管路中间的距离均为200mm。其中分管路长度为620mm，支管路的长度为600mm。
“卍”字形喷氨管路中分管路管径均为50mm，支管路管径为30mm，喷口的直径为15mm，直段管路长度为1m，喷口以相同的位置分布在12个支管路上，以每根支管和分管路的连接处为起始端，支管路上的喷口分别分布在距离起始点50mm，150mm，250mm，350mm，450mm，550mm处，每个支管路上共6个喷口。
如图4所示，氨-烟气混合装置为一块有一定厚度的挡板，安装在喷氨管路下游，距离喷氨管路1.5m处，其形状为“卍”字形喷氨管路支管所对应的方形挡板，每个对应的方形挡板尺寸为600×15mm,利用挡板后方的负压区域形成回流，加剧氨气与烟气之间的混合。
在本实施例中，选取一组方形喷氨混合装置以及对应的SCR烟道作为计算域进行CFD（ComputationalFluidDynamics，即计算流体动力学）数值模拟计算，边界条件中，烟气入口流速为12.18m/s，温度为613K，氨气入口流速为7.32m/s。对比了本发明喷氨装置和传统格栅式喷氨装置的氨-烟气混合效果。
在烟气入口流速和氨气入口流速一致的情况下，混合距离为5m时氨浓度分布云图示于图6，a图展示了本发明喷氨装置氨-烟气混合效果，其氨气在混合挡板后扩散地较为充分，氨气分布相对均匀，不均匀度为5.12%；
b图展示了传统格栅式喷氨装置氨-烟气混合效果，其氨气扩散较差，氨气分布明显不均匀，在正对喷氨格栅处氨气浓度较大，而在其他区域氨浓度很小，其氨气不均匀度为16.75%。
因此，从数值模拟结果来看，本发明喷氨装置在氨-烟气混合效果方面优于传统的喷氨方式，可大大提高脱硝效率，减轻空气预热器堵灰问题，提过锅炉运行的安全稳定性。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。本领域的普通技术人员应当理解：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；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 (8)
1.一种适用于SCR脱硝的喷氨装置，包括氨气喷管和设置在所述氨气喷管末端的氨气喷口，其特征在于：所述氨气喷管包括氨气主管路（1）、分管路（2）和支管路（3）；沿所述氨气主管路（1）圆周方向，等距设有若干分管路（2）；
在所述分管路（2）上，等距且平行设有若干垂直所述分管路（2）的支管路（3）；若干所述支管路（3）处于同一平面，所述平面垂直所述分管路（4）；
在所述支管路（3）上，设有垂直所述平面的氨气喷口（4）；所述氨气喷口出气方向与所述氨气主管路内气体流动方向相同。
2.根据权利要求1所述的适用于SCR脱硝的喷氨装置，其特征在于：所述氨气主管路（1）的管路直径与所述分管路（2）的管路直径的比值为2：1。
3.根据权利要求1所述的适用于SCR脱硝的喷氨装置，其特征在于：所述分管路（2）的管路长度与所述支管路（3）的管路长度相同；所述分管路（2）的管路直径与所述支管路（3）的管路直径的比值为1.6：1。
4.根据权利要求1所述的适用于SCR脱硝的喷氨装置，其特征在于：沿所述氨气主管路（1）圆周方向，等距设有四个分管路。
5.根据权利要求4所述的适用于SCR脱硝的喷氨装置，其特征在于：所述分管路（2）上，等距且平行设有三组垂直所述分管路（2）的分管路（3），所述分管路（3）上等距布置6个氨气喷口。
6.根据权利要求5所述的适用于SCR脱硝的喷氨装置，其特征在于：所述分管路（2）包括第一分管（21）、第二分管（22）、第三分管（23）和第四分管（24）；
所述第一分管（21）上设有第一支管（31）；所述第二分管（22）上设有第二支管（32）；所述第三分管（23）上设有第三支管（33）；所述第四分管（24）上设有第四支管（34）；
所述第一支管（31）平行所述第三支管（33），垂直所述第二支管（32）；所述第二支管（32）平行所述第四支管（34）。
7.一种适用于SCR脱硝的喷氨混合装置，其特征在于：包括权利要求1-6中任一所述的适用于SCR脱硝的喷氨装置，以及设置在所述喷氨装置出气方向的正后放，平行支管路设置的氨-烟气混合挡板（5）；所述氨-烟气混合挡板（5）距离所述喷氨装置的距离小于所述喷氨装置喷出的氨气流速衰减至一半的距离。
8.根据权利要求7所述的适用于SCR脱硝的喷氨混合装置，其特征在于：所述氨-烟气混合挡板（5）的长度与所述喷氨装置的支管路（2）长度相同；所述氨-烟气混合挡板（5）的宽度与所述喷氨装置的支管路（2）的管径相同。
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