CN208406566U - 一种用于循环流化床锅炉sncr脱硝系统的多点式喷射装置 - Google Patents
一种用于循环流化床锅炉sncr脱硝系统的多点式喷射装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型属于燃煤循环流化床锅炉环保技术领域，具体涉及一种用于循环流化床锅炉SNCR脱硝系统的多点式喷射装置，该喷射装置布置在循环流化床锅炉分离器入口烟道处和/或布置在锅炉炉膛截面满足SNCR脱硝温度窗的区域，采用单组布置或者多组并列布置；每组多点式喷射装置包括冷却风管，设置在冷却风管内的脱硝还原剂溶液输送管，焊接在冷却风管外表面的销钉和覆盖在冷却风管外表面的耐磨耐火材料，冷却风管沿长度方向多点开孔，孔内设置有与脱硝还原剂溶液输送管连通的喷嘴；相对于现阶段采用在锅炉炉膛四周或者高温分离器入口水平烟道两侧墙布置喷枪的喷射装置改善了脱硝还原剂溶液与烟气混合的均匀性，提高了脱硝还原剂及利用效率和SNCR脱硝系统的脱硝效率。
Description
技术领域
本实用新型属于燃煤循环流化床锅炉环保技术领域，具体涉及一种用于循环流化床锅炉SNCR脱硝系统的多点式喷射装置。
背景技术
循环流化床(CFB)锅炉技术燃烧技术是20世纪70年代末发展起来的清洁煤燃烧技术。与常规燃烧方式相比，CFB锅炉具有一定的优势。CFB锅炉采用较低的燃烧温度(850～920℃)和空气分及燃烧，NOx生成量较低(一般＜250mg/m3)，并具有一定的自脱硫能力(SO2的实际生成量低于按照全硫计算的SO2理论生成量)；CFB锅炉通过炉内干法脱硫(向炉内添加一定量的石灰石颗粒)可有效脱除90％甚至更多的SO2；CFB锅炉具有极佳的燃料适应性，几乎可以设计燃用任何化石燃料；CFB锅炉具有良好的调峰能力，可以再30％额定负荷下不投油稳定燃烧。因此，近二十年间CFB锅炉技术在我国得到迅速发展，CFB锅炉机组发电容量近1亿kW，总循环流化床锅炉台数大于3000台，其工程应用已发展到600MW超临界等级。
随着我国经济和生活水平的日益提高，人们将会对环境给予越来越大的关注。我国环保政策也日趋严格，现阶段我国正在逐步落实燃煤火力发电机组超低排放的相关要求，其中NOx超低排放限值为50mg/m3(标态，干基，6％O2)。
选择性非催化还原法(SNCR)烟气脱硝工艺，是在没有催化剂存在条件下，利用还原剂将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水的一种脱硝方法。该方法首先将含有氨基的还原剂(氨水或者尿素溶液)喷入旋风分离器入口或炉膛出口等适合的温度区域(850～1100℃)。高温下，还原剂迅速分解为氨(NH3)并于烟气中的氮氧化物(NOx)进行还原反应生成氮气(N2)和水(H2O)。该方法是以炉膛或尾部烟道为反应器，不需要增加反应器和催化剂，投资相对较低，施工期短。SNCR脱硝技术应用于循环流化床锅炉机组可获得60～80％的脱硝效率。现阶段我国循环流化床锅炉机组90％以上采用SNCR脱硝技术实现NOx达标排放。
NH3或尿素还原NOx的主要反应为：
NH3为还原剂
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
尿素为还原剂
NO+CO(NH2)2+1/2O2→2N2+CO2+H2O
当温度高于1150℃时,NH3则会被氧化为NO
4NH3+5O2→4NO+6H2O
还原剂的反应高效温度范围称为温度窗。最佳温度区一般为850～1100℃。当反应温度过高时，由于氨的分解会使NOx还原率降低，另一方面，反应温度过低时，氨的逃逸增加，也会使NOx还原率降低。
SNCR脱硝技术比较成熟，早期主要应用于煤粉锅炉，应用于循环流化床锅炉机组时间较短脱硝还原剂稀释溶液喷入到锅炉与烟气进行混合，进行一系列物理化学反应完成烟气中NOx的还原。脱硝还原剂溶液与烟气混合的均匀性和接触反应时间直接决定了脱硝还原剂的耗量和脱硝效率。喷射装置是SNCR脱硝技术的核心，现阶段循环流化床锅炉SNCR脱硝系统的喷射装置一般布置在分离器入口左右两侧墙。大型循环流化床锅炉分离器入口截面宽度和高度尺寸较大，喷枪的喷射覆盖距离有限，很难实现脱硝还原剂与烟气的均匀混合。循环流化床锅炉的炉膛也存在截面面积大，喷枪喷射覆盖距离有限的问题。这就造成了许多锅炉机组脱硝还原剂耗量高，脱硝效率不理想的问题。
另外过量的喷入脱硝还原剂会带来氨逃逸的问题，对环境造成二次污染。另外，近年来由于火力发电机组参与深度调峰。需要循环流化床锅炉发电机组部分运行工况负荷率较低，分离器入口温度不满足SNCR脱硝反应所需要的850～1100℃温度窗条件，也造成了SNCR脱硝效率低，NOx排放不达标问题，限制了机组负荷的调控区间。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷和不足，本实用新型的目的在于提供一种用于循环流化床锅炉SNCR脱硝系统的多点式喷射装置，该喷射装置喷嘴的布置根据安装截面尺寸采用单组布置或者采用多组并列布置，保证喷嘴喷出的液体对通过喷射装置截面烟气的完全覆盖，相对于现阶段采用在锅炉炉膛四周或者高温分离器入口水平烟道两侧墙布置喷枪的喷射装置大大改善了脱硝还原剂溶液与烟气混合的均匀性，提高了脱硝还原剂及利用效率和SNCR脱硝系统的脱硝效率。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种用于循环流化床锅炉SNCR脱硝系统的多点式喷射装置，所述多点式喷射装置布置在循环流化床锅炉分离器入口烟道处和/或布置在锅炉炉膛截面满足SNCR脱硝温度窗的区域，采用单组布置或者多组并列布置；每组多点式喷射装置包括冷却风管2，设置在冷却风管2内的脱硝还原剂溶液输送管3，焊接在冷却风管2外表面的销钉5和覆盖在冷却风管2外表面的耐磨耐火材料4，所述冷却风管2沿长度方向多点开孔，孔内设置有与脱硝还原剂溶液输送管3连通的喷嘴1。
所述冷却风管2和脱硝还原剂溶液输送管3与锅炉壁面分别采用冷却风管连接法兰6和脱硝还原剂输送管连接法兰7连接。
所述多点式喷射装置采用喷射装置安装固定件8固定。
所述冷却风管2、脱硝还原剂溶液输送管3和销钉5采用不锈钢材质，冷却风管2采用压缩空气作为冷却气源。
所述耐磨耐火材料4采用耐磨耐火可塑料或者耐磨耐火浇注料。
所述喷嘴1为单流体喷嘴，布置在烟气流向的背风面。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
根据安装截面尺寸多点式喷射装置采用单组或者多组并列布置，实现所喷射出的脱硝还原剂溶液对流经喷射装置截面烟气的全覆盖，喷射覆盖面远高于现有技术采用截面四周设置喷枪的喷射覆盖面。提高了脱硝还原剂与烟气的混合均匀性。
另外循环流化床锅炉炉膛沿高度方向温度逐渐降低，自锅炉较低负荷运行时炉膛上部区域及分离器入口温度不满足SNCR脱硝温度窗要求时，炉膛中下部区域会存在满足反应温度窗的区域，该多点式喷射装置不仅可以用于循环流化床锅炉的分离器入口，也可应用于锅炉炉膛满足SNCR脱硝温度窗的区域。从而优化了SNCR脱硝系统对于锅炉负荷变动的适应能力，为锅炉机组“全负荷”脱硝提供技术保障。
通过上述优化改进，可改善脱硝还原剂溶液与烟气混合的均匀性，提高脱硝还原剂及利用效率和SNCR脱硝系统的脱硝效率。优化SNCR脱硝系统对于锅炉负荷变动的适应能力，为锅炉机组“全负荷”脱硝提供技术保障。
附图说明
图1为本实用新型布置示意图。
图2为图1沿C-C向剖视图。
图3为本实用新型的结构图。
图4为图3沿A-A向剖视图。
图5为图4剖视局部Ι处放大图。
图6为图4沿B-B向剖视图。
其中：1为喷嘴；2为冷却风管；3为脱硝还原剂溶液输送管；4为耐磨耐火材料；5为销钉；6为冷却风管连接法兰；7为脱硝还原剂输送管连接法兰；8为喷射装置安装固定件。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述。
参见图1-图6、本实用新型提出了一种用于循环流化床锅炉SNCR脱硝系统的多点式喷射装置，包括冷却风管2，设置在冷却风管2内的脱硝还原剂溶液输送管3，焊接在冷却风管2外表面的销钉5和覆盖在冷却风管2外表面的耐磨耐火材料4，所述冷却风管2沿长度方向多点开孔，孔内设置有与脱硝还原剂溶液输送管3连通的喷嘴1。冷却风管2和脱硝还原剂溶液输送管3与锅炉壁面分别采用冷却风管连接法兰6和脱硝还原剂输送管连接法兰7连接。多点式喷射装置采用喷射装置安装固定件8固定。
参见图1，多点式喷射装置A可以布置在循环流化床锅炉分离器入口烟道处，也可布置在锅炉炉膛截面满足SNCR脱硝温度窗的区域。或者两个区域同时布置。
参看图2和图3，多点式布置的喷射装置，根据安装截面尺寸可采用单组布置或者多组并列布置。长度L和多组布置的总宽度W根据喷射装置所布置区域的尺寸设计，保证喷嘴喷射的脱硝还原剂溶液正常雾化角度的同时，避免将溶液喷射到锅炉壁面上。喷嘴间距L1和两个并列喷射装置的间距选取根据喷射装置所布置的区域尺寸和喷嘴雾化角度等参数针对性设计。
参看图3，喷射装置的喷嘴1为单流体喷嘴，采用多点式布置。喷嘴1的雾化角度保证喷出的液体对通过喷射装置截面的烟气完全覆盖。喷嘴1布置在烟气流向的背风面，减小高温高流速烟气对于喷嘴的冲蚀磨损。
参看图3和图4，多点式喷射装置与锅炉壁面的连接采用法兰式连接，脱硝还原剂溶液输送管3和冷却风管4采用法兰式连接。这种结构便于装置的安装与检修维护。
参看图4和图5，脱硝还原剂溶液输送管3设置在装置内侧，材质根据使用温度和介质特性选取相应材质的不锈钢管。管道尺寸根据输送液体流量选取。沿长度方向多点开孔，开孔尺寸和数量与喷嘴匹配。
参看图6，冷却风管2设置在脱硝还原剂溶液输送管3外部，根据使用温度的要求选用不同材质的不锈钢管，冷却风采用压缩空气作为冷却气源。布置方式根据脱硝还原剂溶液输送管结构设置。冷却风管一方面在锅炉热态运行时不间断输送冷却风，保证喷嘴1和脱硝还原剂溶液输送管3在设计温度下工作，防止超温造成的损坏。另一方面保证多点式喷射装置具有一定的强度和刚性，防止在锅炉运行中的变形破坏。
参看图5和图6，销钉5材质根据工作温度选取相应的不锈钢材质，焊接在冷却风管外表面，耐磨耐火材料4根据使用温度、工作环境烟气流速和灰浓度等因素选取，可采用耐磨耐火可塑料或者耐磨耐火浇注料。销钉5和耐磨耐火材料4共同组成多点式喷射装置的保温和防磨保护结构，减少高温高浓度含灰气流对于装置的冲蚀磨损等伤害。
工作原理：SNCR脱硝工艺，将含有氨基的还原剂(氨水或者尿素溶液)喷入旋风分离器入口或炉膛出口等适合的温度区域(850～1100℃)。高温下，还原剂迅速分解为氨(NH3)并于烟气中的氮氧化物(NOx)进行还原反应生成氮气(N2)和水(H2O)。喷射装置是SNCR脱硝系统的核心，主要功能是将脱硝还原剂溶液喷射到烟气中，溶液与烟气混合通过一系列物理化学反应实现烟气中NOx的还原。影响脱硝效率的主要因素是脱硝还原剂溶液与烟气混合的均匀性和接触反应时间。锅炉在某一特性工况下烟气流速一定，此时脱硝还原剂进入烟气参与脱硝反应到烟气温度降至反应温度窗以下的接触反应时间基本不变，脱硝还原剂溶液与烟气混合的均匀性成为决定反应效率的关键因素。本实用新型提供了一种多点式喷射装置，根据安装截面尺寸采用单组布置或者多组并列布置，相对于现有技术具有更高的喷射均匀性，保证脱硝还原剂溶液对于流经喷射装置截面烟气的全覆盖。
综上所述，本发明提供了一种用于循环流化床锅炉SNCR脱硝系统的多点式喷射装置，可改善脱硝还原剂溶液与烟气混合的均匀性，提高脱硝还原剂及利用效率和SNCR脱硝系统的脱硝效率。优化SNCR脱硝系统对于锅炉负荷变动的适应能力，为锅炉机组“全负荷”脱硝提供技术保障。适用于燃煤循环流化床锅炉环保技术领域。
Claims (6)
1.一种用于循环流化床锅炉SNCR脱硝系统的多点式喷射装置，其特征在于：所述多点式喷射装置布置在循环流化床锅炉分离器入口烟道处和/或布置在锅炉炉膛截面满足SNCR脱硝温度窗的区域，采用单组布置或者多组并列布置；每组多点式喷射装置包括冷却风管(2)，设置在冷却风管(2)内的脱硝还原剂溶液输送管(3)，焊接在冷却风管(2)外表面的销钉(5)和覆盖在冷却风管(2)外表面的耐磨耐火材料(4)，所述冷却风管(2)沿长度方向多点开孔，孔内设置有与脱硝还原剂溶液输送管(3)连通的喷嘴(1)。
2.根据权利要求1所述的一种用于循环流化床锅炉SNCR脱硝系统的多点式喷射装置，其特征在于：所述冷却风管(2)和脱硝还原剂溶液输送管(3)与锅炉壁面分别采用冷却风管连接法兰(6)和脱硝还原剂输送管连接法兰(7)连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于循环流化床锅炉SNCR脱硝系统的多点式喷射装置，其特征在于：所述多点式喷射装置采用喷射装置安装固定件(8)固定。
4.根据权利要求1所述的一种用于循环流化床锅炉SNCR脱硝系统的多点式喷射装置，其特征在于：所述冷却风管(2)、脱硝还原剂溶液输送管(3)和销钉(5)采用不锈钢材质，冷却风管(2)采用压缩空气作为冷却气源。
5.根据权利要求1所述的一种用于循环流化床锅炉SNCR脱硝系统的多点式喷射装置，其特征在于：所述耐磨耐火材料(4)采用耐磨耐火可塑料或者耐磨耐火浇注料。
6.根据权利要求1所述的一种用于循环流化床锅炉SNCR脱硝系统的多点式喷射装置，其特征在于：所述喷嘴(1)为单流体喷嘴，布置在烟气流向的背风面。
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