CN206103706U - 一种烟气脱硝喷氨系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种烟气脱硝喷氨系统，包括：依次连接的一氨气空气混合装置及一喷氨格栅。能够保证氨气被空气充分稀释后获得浓度均匀的混合气体，并且均匀的喷入脱硝系统中，确保脱硝系统的脱硝效果，且较传统的喷氨系统，具有结构简单，压降较低的优势。

Description

一种烟气脱硝喷氨系统

技术领域

本实用新型涉及环保技术领域，尤其涉及烟气脱硝技术领域，具体涉及一种烟气脱硝喷氨系统。

背景技术

燃用化石燃料(如煤、油、天然气)的锅炉产生大量的烟气，烟气中含有氮氧化物(NOx)等有害物质，NOx是一种温室气体，会破坏臭氧层。对人体健康的直接危害；参与形成光化学烟雾，形成酸雨，造成环境污染；为了减少NOx对环境和人类造成的危害，国家对锅炉产生烟气中的NOx排放浓度提出越来越严格的要求。为了实现NOx更低浓度的排放，减轻和消除NOx对人类的危害，在锅炉烟气排放进入大气环境之前，一般经过烟气脱硝装置以除去烟气中的大部分NOx。

发展改革委印发《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)》严控大气污染物排放。新建燃煤发电机组(含在建和项目已纳入国家火电建设规划的机组)应同步建设先进高效脱硝设施，不得设置烟气旁路通道，新建、改造燃煤发电机组脱硝污染物排放浓度限值(即在基准氧含量6％条件下，氮氧化物排放浓度不高50毫克/立方米)。东部地区(辽宁、北京、天津、河北、山东、上海、江苏、浙江、福建、广东、海南等11省市)新建燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值(即在基准氧含量6％条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50毫克/立方米)。中部地区(黑龙江、吉林、山西、安徽、湖北、湖南、河南、江西等8省)新建机组原则上接近或达到燃气轮机组排放限值，鼓励西部地区新建机组接近或达到燃气轮机组排放限值。支持同步开展大气污染物联合协同脱除，减少三氧化硫、汞、砷等污染物排放。

在烟气脱硝处理方法中，SCR法是应用最广泛的一种方法，它具有处理烟气量大、效率高、运行稳定等优点。SCR法是将脱硝反应所需要的催化剂布置在锅炉尾部，烟气温度一般在290-420℃的烟道区域。烟气在通过催化剂前与喷入烟道中的还原剂(一般为氨)充分混合，烟气通过催化剂时，在催化剂的作用下烟气中的NOx与还原剂氨发生反应，生成无害的N₂和水，从而脱除烟气中的NOx。

在脱硝反应过程中，氨做为还原剂是必不可少的。但是氨在空气中的体积浓度达到16～ 25％时，会形成I I类可燃爆炸性混合物，存在非常大的安全隐患。

因此，烟气脱硝系统都需要安装脱硝氨气空气混合系统，以保证了注入烟道的氨气与空气混合物的安全，除控制混合器内氨气的浓度远低于其爆炸下限外，还保证氨气在混合器内均匀分布。另外，氨气和空气是否能够混合均匀成为影响SCR脱硝效率的一个重要因数，因此对采用的混合器要求很高。

选择性催化还原脱硝(SCR)过程中NOx还原反应的效率直接决定于烟气中NOx与NH₃的混合匹配度(达到合理当量比)，即氨烟混合匹配度高则反应完全，否则将造成脱硝效率低或NH₃的过剩而形成氨逃逸。这对SCR脱硝系统甚至整个锅炉系统都是不利的。

与空气混合稀释后的氨气在通过喷氨格栅喷入脱硝系统中，传统的喷氨装置在混合环节及喷射环节均存在一些设计上的不足。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种烟气脱硝喷氨系统，能够保证氨气被空气充分稀释后获得浓度均匀的混合气体，并且均匀的喷入脱硝系统中，确保脱硝系统的脱硝效果，且较传统的喷氨系统，具有结构简单，压降较低的优势。

为达上述目的，本实用新型采取的具体技术方案是：

一种烟气脱硝喷氨系统，包括：

依次连接的一氨气空气混合装置及一喷氨格栅；

所述氨气空气混合装置，包括：

一混合器本体，所述混合器本体的一侧连接一空气入口段，另一侧连接一混合气体出口段；

伸入所述混合器本体且靠近所述空气入口段的一氨气喷管，所述氨气喷管的喷射方向指向所述混合气体出口，且氨气喷管的出口段与所述混合器本体轴线一致并位于混合器本体的中心位置；

所述混合器本体的内壁上设有多块导流叶片，所述导流叶片分别交错布置于所述混合器本体的两侧；

所述导流叶片与所述混合器本体的内壁连接的一侧的边缘开设有至少一通孔；所述导流叶片未与所述混合器本体的内壁连接的一侧的边缘开设有均布的多个细长槽；

所述喷氨格栅包括：

一喷氨主管；

与所述喷氨主管连通的多根分流支管；

各分流支管分别连通多个H型骨架管；

各所述H型骨架管上均安装有若干喷嘴；

各所述喷嘴内设有一扰动件，该扰动件位于所述喷嘴的一轴向平分面，其两侧边分别与所述喷嘴的内壁连接，其截面为一箭头状，该箭头的指向与所述喷嘴的喷射方向相反。

进一步地，在所述喷嘴设置所述扰动件的一段，设有若干斜孔，所述斜孔的轴线与所述喷嘴轴线形成一小于90°的夹角。

进一步地，所述各分流支管上均设有调节阀。

进一步地，所述导流叶片均与所述混合器本体的内壁形成一夹角，所述夹角的角度范围为60°至90°。

进一步地，相邻的所述导流叶片之间的轴向间距相等，均为所述混合器本体的宽度或直径的0.45至0.65倍。

进一步地，距离氨气喷管的喷口最近的导流叶片之间的轴向间距为混合器本体的宽度或直径的7.5％至15％。

进一步地，距离所述氨气喷管的喷嘴最近的两片导流叶片之间的一基准间距为混合器本体的宽度或直径的0.45至0.65倍；相邻的所述导流叶片之间的间距沿氨气喷管的喷射方向依次增大，依次增大的长度为所述基准间距的10％至15％。

进一步地，所述通孔的数量为单数，不超过7个，沿所述导流叶片与所述混合器本体的内壁连接的一侧的边缘均布。

进一步地，单片所述导流叶片上所述细长槽的开槽数量为12至25个。

进一步地，所述细长槽的长度为混合器本体的宽度或直径的5％至8％，所述细长槽的宽度为1mm至3.5mm。

通过采取上述技术方案，首先通过混合装置稀释后的氨气在通过采用分区式喷氨格栅，各个区域可通过分流支管上的阀门调节喷氨量，使氨气分布均匀，并通过设置于喷嘴内的扰流装置和斜孔，促进氨气空气混合气体均匀喷射，确保烟气流场均匀，从而确保脱硝效果稳定。特别地，扰流件设置于喷嘴内部，不同于目前已有的一些喷氨格栅在喷嘴的喷口处设置钝形扰流件，虽然也可以获得扰流和均流效果，但是无疑要增加格外的支撑结构，增大喷氨格栅压降的同时，还增加了积灰的可能性，不利于脱硝系统的稳定运行，且提高了维护的工作量。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中烟气脱硝喷氨系统的布置结构图。

图2为本实用新型一实施例中喷嘴的剖面示意图。

图3为本实用新型一实施例中的氨气空气混合装置的俯面结构示意图，已做剖视处理。

图4为本实用新型一实施例中的氨气空气混合装置的侧面结构示意图，已做局部剖视处理。

图5为本实用新型一实施例中的氨气喷管的结构示意图。

图6为图5中A-A向的剖面示意图。

图7为图4中B-B向的剖面示意图。

图8为本实用新型一实施例中的导流叶片的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

如图1所述，在一实施例中，提供一种烟气脱硝喷氨系统，包括：依次连接的氨气空气混合装置300及喷氨格栅100。

结合图1及图2所示，喷氨格栅100包括：喷氨主管101；与喷氨主管101连通的多根分流支管102；各分流支管102分别连通多个H型骨架管103；各H型骨架管103上均安装有若干喷嘴104；各喷嘴104内设有扰动件105，该扰动件位于喷嘴104的一轴向平分面，其两侧边分别与喷嘴104的内壁连接，其截面为一箭头状，该箭头的指向与喷嘴104的喷射方向相反。

在喷嘴设置扰动件的一段，设有若干斜孔106，斜孔106的轴线与所述喷嘴轴线形成一小于90°的夹角，优选60至75°。

另外，各分流支管上均设有调节阀。

如图3及图4所示，脱硝氨气空气混合装置，包括：

混合器本体301，所述混合器本体的一侧连接空气入口段304，空气入口段304连通空气入口308；另一侧连接混合气体出口段306；混合气体出口段306连通混合气体出口310；

伸入混合器本体301且靠近空气入口段304的氨气喷管302，氨气喷管302的喷射方向指向混合气体出口306，且氨气喷管303的出口段与混合器本体301轴线一致并位于混合器本体301的中心位置；如图4，氨气喷管302包括依次连接的氨气入口段309、弯头连接段307及氨气喷出段303。结合图5及图6，在氨气喷出段303的末端具有一主喷口，在氨气喷出段303的侧壁均匀开设多个辅助喷孔。

混合器本体301的内壁上设有多块导流叶片305，导流叶片305分别交错布置于混合器本体301的两侧；

在各导流叶片305与混合器本体301的内壁连接的一侧的边缘开设有一通孔；导流叶片305未与混合器本体301的内壁连接的一侧的边缘开设有均布的多个细长槽。

其中，各导流叶片305均与混合器本体301的内壁形成一夹角α，夹角α的角度范围为60°至90°，优选75°。

相邻的导流叶片305之间的轴向间距相等，均为混合器本体301的宽度或直径的0.45至0.65倍。距离氨气喷管302的喷口最近的导流叶片之间的轴向间距为混合器本体的宽度或直径的7.5％至15％。

在另一些实施例中，距离氨气喷管的喷嘴最近的两片导流叶片之间的一基准间距为混合器本体的宽度或直径的0.45至0.65倍；相邻的所述导流叶片之间的间距沿氨气喷管的喷射方向依次增大，依次增大的长度为所述基准间距的10％至15％。这是因为喷射的氨气和空气及二者的混合气体沿喷射方向所带的压力是逐步降低的，导流叶片之间的间距相应逐步增大，适应此种压力变化趋势，更有利于降低装置的整体压降。

在其他实施例中，通孔的数量不限于一个，一般为单数，不超过7个，沿导流叶片与所述混合器本体的内壁连接的一侧的边缘均布。所有通孔的开孔面积为内壁截面的1.5％至3.5％。根据模拟软件计算，此开孔率不会影响扰流混合效果，并且可有效防止导流叶片与内壁的连接处蓄积杂物。

结合图7及图8，单片导流叶片上细长槽的开槽数量为12至25个。细长槽的长度为混合器本体的宽度或直径的5％至8％，细长槽的宽度为1mm至3.5mm。通过这些细长槽，可以梳理混合器本体径向中央区域压力、风速最强的氨气、空气及二者的混合气体，在促进混合的基础上，同时减少整体压降。

在其他一些实施例中，各导流叶片上开设的细长槽的长度与该导流叶片与所述氨气喷管的距离呈反比。同样地，因为喷射的氨气和空气及二者的混合气体沿喷射方向所带的压力是逐步降低的，细长槽的长度则相应逐步缩短，适应此种压力变化趋势，更有利于降低装置的整体压降。

通过采取上述技术方案，通过结构简单的导流叶片即可达到是空气氨气均匀混合的目的。并且通过合理设置导流叶片的倾斜角度、布置间距等参数，即可获得较好的扰流效果，又可有效降低压降，从而获得最佳平衡。另外，开设于导流叶片边缘的通孔不仅可以避免混合器本体内壁附件出现死角，从而获得更佳的扰流效果，且可避免在导流叶片的安装连接处蓄积杂质或液滴等，实现自动清扫、清理功能，降低维护的频率和成本。另外，开设细长槽，可 快速打散混合器本体中心位置的喷出的氨气，更加有利于氨气、空气的均匀混合。

利用Fluent流场模拟软件，根据上述实施例描述的结构建造模型，对不同规格参数的氨气空气混合器进行模拟，均可获得较佳混合效果，混合气体均匀程度好。另外，在空气入口侧和混合气体出口侧分别检测压力，上述实施例描述的装置的压降较相近规格的其他种类现有的氨气空气混合器均有不同程度降低，降低幅度在3％至8％。

通过混合装置稀释后的氨气在通过采用分区式喷氨格栅，各个区域可通过分流支管上的阀门调节喷氨量，使氨气分布均匀，并通过设置于喷嘴内的扰流装置和斜孔，促进氨气空气混合气体均匀喷射，确保烟气流场均匀，从而确保脱硝效果稳定。

显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.一种烟气脱硝喷氨系统，其特征在于，包括：

依次连接的一氨气空气混合装置及一喷氨格栅；

所述氨气空气混合装置，包括：

一混合器本体，所述混合器本体的一侧连接一空气入口段，另一侧连接一混合气体出口段；

伸入所述混合器本体且靠近所述空气入口段的一氨气喷管，所述氨气喷管的喷射方向指向所述混合气体出口，且氨气喷管的出口段与所述混合器本体轴线一致并位于混合器本体的中心位置；

所述混合器本体的内壁上设有多块导流叶片，所述导流叶片分别交错布置于所述混合器本体的两侧；

所述导流叶片与所述混合器本体的内壁连接的一侧的边缘开设有至少一通孔；所述导流叶片未与所述混合器本体的内壁连接的一侧的边缘开设有均布的多个细长槽；

所述喷氨格栅包括：

一喷氨主管；

与所述喷氨主管连通的多根分流支管；

各分流支管分别连通多个H型骨架管；

各所述H型骨架管上均安装有若干喷嘴；

各所述喷嘴内设有一扰动件，该扰动件位于所述喷嘴的一轴向平分面，其两侧边分别与所述喷嘴的内壁连接，其截面为一箭头状，该箭头的指向与所述喷嘴的喷射方向相反。

2.如权利要求1所述的烟气脱硝喷氨系统，其特征在于，在所述喷嘴设置所述扰动件的一段，设有若干斜孔，所述斜孔的轴线与所述喷嘴轴线形成一小于90°的夹角。

3.如权利要求1所述的烟气脱硝喷氨系统，其特征在于，所述各分流支管上均设有调节阀。

4.如权利要求1所述的烟气脱硝喷氨系统，其特征在于，所述导流叶片均与所述混合器本体的内壁形成一夹角，所述夹角的角度范围为60°至90°。

5.如权利要求1所述的烟气脱硝喷氨系统，其特征在于，相邻的所述导流叶片之间的轴向间距相等，均为所述混合器本体的宽度或直径的0.45至0.65倍。

6.如权利要求5所述的烟气脱硝喷氨系统，其特征在于，距离氨气喷管的喷口最近的导流叶片之间的轴向间距为混合器本体的宽度或直径的7.5%至15%。

7.如权利要求1所述的烟气脱硝喷氨系统，其特征在于，距离所述氨气喷管的喷嘴最近的两片导流叶片之间的一基准间距为混合器本体的宽度或直径的0.45至0.65倍；相邻的所述导流叶片之间的间距沿氨气喷管的喷射方向依次增大，依次增大的长度为所述基准间距的10%至15%。

8.如权利要求1所述的烟气脱硝喷氨系统，其特征在于，所述通孔的数量为单数，不超过7个，沿所述导流叶片与所述混合器本体的内壁连接的一侧的边缘均布。

9.如权利要求1所述的烟气脱硝喷氨系统，其特征在于，单片所述导流叶片上所述细长槽的开槽数量为12至25个。

10.如权利要求9所述的烟气脱硝喷氨系统，其特征在于，所述细长槽的长度为混合器本体的宽度或直径的5%至8%，所述细长槽的宽度为1mm至3.5mm。