CN207533070U - 一种用于水泥熟料烟气脱硝的氨/烟气混合装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于水泥熟料烟气脱硝的氨/烟气混合装置，包括：筒体，所述筒体一端带有与烟气管道对接且作为烟气进口的第一接口、另一端带有作为混合气出口的第二接口；穿孔管，位于所述筒体内且靠近第一接口端设置，穿孔管一端贯穿筒体的一侧筒壁并带有作为汽化氨水进口的第三接口；以及设于筒体内气路上且位于穿孔管下游的至少一块均流孔板，均流孔板与气体流向相垂直布置。本实用新型在氨气送入SCR反应器之前实现预混合均流，并控制氨浓度不超过5vol％，可最大限度满足SCR脱硝技术中温度分布均匀性、氨喷射均布性、流场分布均布性需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及烟气脱硝设备领域，具体涉及一种用于水泥炉窑SCR脱硝的氨/烟气混合装置。
背景技术
SCR烟气脱硝技术是指在合适的温度窗口内喷入还原剂，烟气中的氮氧化物和还原剂在催化剂的作用下，选择性地还原为没有危害的水和氮气，是国内外热电锅炉、燃煤电厂烟气脱硝工程中的运用最为广泛、脱硝率高、系统稳定可靠的技术。
SCR脱硝技术在水泥炉窑上鲜有应用。ZL2015 2 0179837.7中阐述了一种水泥窑SNCR-SCR联合脱硝技术，在SCR段将氨水直接喷入烟道气，喷射点位C点位在预热器最上部的C1和C2级旋风头上升烟道，氨水是直接以液态形式喷入，需要借助双流体喷枪引入的压缩空气进行雾化和分散。液态形式的氨水将影响温度分布，双流体喷枪引入的压缩空气影响温度分布和流程分布的均匀性。
为保证混合的均匀性及系统的安全性，如果设计一种装置，在SCR反应器及烟道外部实现氨气/烟气的预混合，并通过合理的保温措施直接以高温气态形式将氨喷入SCR反应器入口烟道，将能有效满足SCR脱硝技术中温度分布均匀性、氨喷射均布性、流场分布均布性需求。
实用新型内容
本实用新型提供一种用于水泥熟料烟气脱硝的氨/烟气混合装置，在氨气送入SCR反应器之前实现预混合均流，并控制氨浓度不超过5vol％，可最大限度满足SCR脱硝技术中温度分布均匀性、氨喷射均布性、流场分布均布性需求。
一种用于水泥熟料烟气脱硝的氨/烟气混合装置，包括：
筒体，所述筒体一端带有与烟气管道对接且作为烟气进口的第一接口、另一端带有作为混合气出口的第二接口；
穿孔管，位于所述筒体内且靠近第一接口端设置，穿孔管一端贯穿筒体的一侧筒壁并带有作为汽化氨水进口的第三接口；
以及设于筒体内气路上且位于穿孔管下游的至少一块均流孔板，均流孔板与气体流向相垂直布置。
本实用新型用于实现汽化氨水与烟气的混合，烟气由第一接口送入筒体内，汽化氨水由第三接口、经穿孔管送入筒体内，与烟气混合，进一步在均流孔板作用下混合均匀，最后由第二接口输出。
优选地，第一接口、第二接口为法兰接口，实现烟气量的引入，便于安装和拆卸维修。
优选地，第三接口为法兰接口，便于安装和拆卸维修，实现氨气的引入。
优选地，所述第一接口与筒体之间由渐扩管衔接，所述筒体与第二接口之间通过渐缩管衔接。
渐扩管为由小到大异径管结构，小头与第一接口法兰规格保持一致，大头与混合均流区管径保持一致，用于将烟气导入混合/均流区；渐缩管为由大到小异径管结构，其形貌特征与渐扩管一致，成镜面安装在筒体接头另一端，用于导出分散均匀的氨/烟气混合气体。
优选地，所述筒体为卧式筒体。
进一步优选地，所述穿孔管的轴线与筒体的轴向相垂直布置。
更进一步优选地，穿孔管伸入筒体内的一端与筒体内表面之间的间距为50～150mm。最优选为100mm。
更进一步优选地，所述第三接口位于筒体上方。
在筒体顶部开孔，并装设穿孔管，筒体外部管段长350mm，断面配置法兰，作为第三接口；筒体内部管段沿轴线方向深入到筒体内部表面100mm处，端面不封，管道上均匀开孔；外部通过管道与氨气源对接，内部穿孔管将氨气分散到混合区，实现与烟气的第一次混合。
优选地，所述均流孔板包括顺烟气流向的第一均流孔板和第二均流孔板，第一均流孔板与第一接口之间的区域为混合区，两块均流孔板之间的区域为第一均流区，第二均流孔板与第二接口之间的区域为第二均流区。
进一步优选地，第一均流区与第二均流区沿筒体轴向的长度均为均流孔板直径的1.5-2倍。
进一步优选地，所述第一均流孔板和第二均流孔板均为开孔圆盘结构，开孔率为20-30％。
首先依氨气需用量确定第三接口氨气接入管道管径；随后根据控制氨浓度低于5vol％确定需要引入的烟气量，并确定第一接口管径；再依据氨和烟气总气量确定筒体管径。
第一接口引入的烟气来自窑尾烟囱，烟气温度为100-180℃，烟尘浓度低于30mg/m3，第三接口引入的氨气温度高达300℃以上，因此需在外部包覆保温材料，保温材料外部温度不超过50℃。保证满足引入的氨气温度高达300℃以上，引入的烟气高达100-180℃，尽量减少热损耗并不对运行人员产生高温灼烧。
作为优选，第一接口、第二接口、第三接口外部连接管道均设置温度计，保证温度高于100℃。
本实用新型解决了中国水泥炉窑SCR脱硝使用氨水作为还原剂时，氨水蒸发气化后，若采用低温稀释风予以稀释，温降导致回复到液态水的问题，电厂使用液氨，不存在稀释风冷却液化的问题。水泥熟料线SCR脱硝使用氨水作为还原剂时，是将氨与水一同气化，引入均有一定温度的窑尾烟气进行稀释混合，属于首创。
本发明具有的有益效果是：
(1)所选用的技术，利用窑尾100-180℃的洁净烟气，用于气态氨水的稀释与混合，洁净烟气不会对氨品质造成不良影响；
(2)通过本装置，是专门针对水泥熟料线SCR脱硝采用氨水作为还原剂并预先通过中温烟气(320-360℃，SCR反应器入口)蒸发气化后的氨/烟气混合技术，解决了氨水一体化气化后，采用常规氨/空气混合技术引入常温空气作为稀释风时，对气化后的氨水形成的冷却冷凝问题。
(3)通过本装置，通过穿孔管和两级孔板技术，实现了氨与烟气的充分混合和均化。
(4)本装置提供了一种氨/烟气混合装置的设计方法，既是一个独立的装置，又能有效嵌入使用氨水作为还原剂的SCR脱硝系统。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型的均流孔板结构示意图。
图中所示附图标记如下：
1-第一接口 2-渐扩管 3-第三接口
4-穿孔管 5-第一均流孔板 6-第二均流孔板
7-渐缩管 8-第二接口 9-混合区
10-第一均流区 11-第二均流区 12-筒体
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，一种氨气/烟气混合装置，包括卧式的筒体12，筒体12的一端设置第一接口1、另一端设置第二接口8，第一接口与筒体之间通过渐扩管2衔接、筒体与第二接口8之间通过渐缩管7衔接，第一接口和第二接口处均为法兰，第一接口作为烟气进口，连接来自窑尾烟囱的烟道；第二接口作为混合气出口。
筒体12内沿烟气流向设置两块均流孔板(第一均流孔板5和第二均流孔板6)，两块均流孔板的板面与筒体的轴向相垂直布置，渐扩管扩口与第一均流孔板之间为混合区9、第一均流孔板5和第二均流孔板6之间为第一均流区10、第二均流孔板6与渐缩管扩口之间为第二均流区11，三个区域的沿筒体轴线的长度比例大致为1.3～1.4:1.3～1.4:1。
混合区的顶部筒壁开孔，穿孔管4竖直插入混合区内，即穿孔管的轴线与筒体的轴线相垂直，穿孔管底部不封闭，与混合区底部筒壁之间的间距为100mm，穿孔管关闭上均匀开孔，用于将汽化氨水均匀送入混合区。穿孔管位于同体外的管段长350mm左右，端口为第三接口3，第三接口处设置法兰，用于连接汽化氨水输送管路。穿孔管靠近渐扩管的扩口处设置。
两块均流孔板如图2所示，为圆形孔板，圆周处于筒壁内壁密封连接。
第一接口1与引自窑尾烟囱的100-180℃的烟气管道对接，经渐扩管2送入到混合区9，从第三接口引入经完全气化的氨水(氨气+水蒸气)，从穿孔管4分散到混合区9，氨与烟气进行初次混合。随后，经第一均流孔板5进行均化，进入第一均流区10，再经第二均流孔板6进行均化后进入第二均流区11，经渐缩管7和第二接口8导出，送至SCR氨喷射区。
本实施例所需氨水设计流量0-20L/h，依本发明各级设备的选型技术，设备主要规格尺寸如表1所示：
表1氨/烟气混合器主要规格尺寸
| 序号 | 尺寸 | 序号 | 尺寸 | 序号 | 尺寸 |
| a | 50mm | b | 350mm | c | 50mm |
| d | 200mm | e | 175mm | f | 50mm |
| g | 150-250mm | h | 300mm | i | 400mm |
| j | 400mm | k | 150-250mm | l | 1108mm |
| m | 10mm |
其中a为穿孔管的直径；b为穿孔管位于同体外的高度；c为第一接口的口径；d为筒体主段及均流孔板的直径；e为穿孔管插入筒体内的长度；f为第二接口的口径；g为渐扩衔接管水平面投影的的长度；h为混合区的长度；i为第一均流区的长度；j为第二均流区的长度；k为渐缩衔接管水平面投影的长度；m为均流孔板上开孔孔径。
其中孔板厚度4mm，共计81个小孔，开孔率为20.25％。
以上所述仅为本发明专利的具体实施案例，但本发明专利的技术特征并不局限于此，任何相关领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。
Claims (10)
1.一种用于水泥熟料烟气脱硝的氨/烟气混合装置，其特征在于，包括：
筒体，所述筒体一端带有与烟气管道对接且作为烟气进口的第一接口、另一端带有作为混合气出口的第二接口；
穿孔管，位于所述筒体内且靠近第一接口端设置，穿孔管一端贯穿筒体的一侧筒壁并带有作为汽化氨水进口的第三接口；
以及设于筒体内气路上且位于穿孔管下游的至少一块均流孔板，均流孔板与气体流向相垂直布置。
2.根据权利要求1所述氨/烟气混合装置，其特征在于，所述第一接口与筒体之间由渐扩管衔接，所述筒体与第二接口之间通过渐缩管衔接。
3.根据权利要求2所述氨/烟气混合装置，其特征在于，所述筒体为卧式筒体。
4.根据权利要求3所述氨/烟气混合装置，其特征在于，所述穿孔管的轴线与筒体的轴向相垂直布置。
5.根据权利要求4所述氨/烟气混合装置，其特征在于，穿孔管伸入筒体内的一端与筒体内表面之间的间距为50～150mm。
6.根据权利要求5所述氨/烟气混合装置，其特征在于，所述第三接口位于筒体上方。
7.根据权利要求1所述氨/烟气混合装置，其特征在于，所述均流孔板包括顺烟气流向的第一均流孔板和第二均流孔板，第一均流孔板与第一接口之间的区域为混合区，两块均流孔板之间的区域为第一均流区，第二均流孔板与第二接口之间的区域为第二均流区。
8.根据权利要求7所述氨/烟气混合装置，其特征在于，第一均流区与第二均流区沿筒体轴向的长度均为均流孔板直径的1.5-2倍。
9.根据权利要求7所述氨/烟气混合装置，其特征在于，所述第一均流孔板和第二均流孔板均为开孔圆盘结构，开孔率为20-30％。
10.根据权利要求1所述氨/烟气混合装置，其特征在于，第一接口、第二接口、第三接口外部连接管道均设置温度计。
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| CN201721273851.9U CN207533070U (zh) | 2017-09-29 | 2017-09-29 | 一种用于水泥熟料烟气脱硝的氨/烟气混合装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109631032A (zh) * | 2018-12-14 | 2019-04-16 | 同济大学 | 一种交叉流烟气空气混合装置 |
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- 2017-09-29 CN CN201721273851.9U patent/CN207533070U/zh active Active
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