CN216654074U - Sncr脱硝喷嘴 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了SNCR脱硝喷嘴，该脱硝喷嘴包括喷嘴外壳，喷嘴外壳包括一体成型的直筒段和锥筒段，直筒段的一端形成还原剂溶液进口，沿着远离直筒段的方向，锥筒段的一端收缩形成还原剂溶液喷口；固定块，固定块固定在喷嘴外壳形成的腔室内；滑动部件，滑动部件包括滑动杆、溶液阻挡板、弹簧和雾化调节头；转动部件，转动部件包括叶片导向块和旋转叶片。本实用新型通过自主可调整的还原剂喷嘴结构，实现在不同的还原剂溶液流量条件下，还原剂溶液在烟道内的喷出流速和雾化角度，从而更有利于还原剂溶液与烟气中NOx的掺混，在锅炉的不同负荷下增加还原剂溶液的利用率，提高脱硝效率，降低氨逃逸量。
Description
技术领域
本实用新型属于循环流化床锅炉烟气脱硝技术领域，具体涉及一种SNCR脱硝喷嘴。
背景技术
循环流化床锅炉具有燃料适应性广、负荷调节能力强、燃烧效率高、污染物排放低等优点，近几十年来在我国得到了快速的发展。由于CFB锅炉其炉膛内均匀的中温燃烧方式，且炉内存在大量的还原性循环物料，使得在氮氧化物(NOx)排放的控制方面具有先天的优势，一般情况在CFB锅炉的NOx原始排放浓度控制在300mg/m3以内。随着我国环保标准的不断严格，新的超低排放要求所有燃煤机组执行NOx排放浓度分别不高于50mg/m3的超低排放要求。
循环流化床锅炉脱硝通常采用选择性非催化还原(SNCR)技术进行烟气脱硝，可达到50％～80％的脱硝效率。由于SNCR脱硝技术具有投资少、改造工程量小以及运行维护成本低的特点，在循环流化床锅炉脱硝改造中得到了广泛的应用。SNCR系统作为循环流化床锅炉实现NOx超低排放的重要单元，其影响因素、运行特性复杂，部分CFB锅炉的SNCR系统，仍存在脱硝效率低、还原剂投入量多、氨逃逸严重的情况。特别是在循环流化床锅炉变负荷运行阶段，其烟气中NOx的浓度波动很大，SNCR脱硝的控制难度也大幅度增加，急需要对现有的SNCR脱硝系统进行优化。
循环流化床锅炉中采用的SNCR脱硝工艺，一般是通过喷嘴将氨水或尿素溶液作为还原剂喷入旋风分离器的入口烟道，还原剂在烟道内与烟气混合，并在旋风分离器内充分与烟气中的NOx反应，进而将NOx还原为无害的氮气。在SNCR工艺中，喷入烟气中的还原剂与烟气的掺混程度决定了最终的脱硝反应效果，因此还原剂喷嘴的性能非常重要。
目前，循环流化床锅炉采用的SNCR脱硝过程中，仅仅通过还原剂流量的改变调节脱硝的参数，还原剂喷嘴均为固定式的结构，还原剂溶液在被喷嘴喷出后形成的雾化形状不可调节。在循环流化床锅炉不同的负荷下，烟道中的烟气流速差异较大，在锅炉100％负荷下，烟道中的流速高达25m/s，而在50％负荷下，烟道中的烟气流速将至15m/s。此外，由于锅炉负荷的差异，烟气中NOx浓度的差异也较大，在低负荷下NOx浓度在贴近烟道内侧更高，而高负荷下NOx浓度在烟道中心处更高。因此，必须要根据锅炉负荷的变化，恰当的调节还原剂的雾化形状，以增强还原剂与烟气中NOx的高效掺混，提高脱硝效率，降低氨逃逸量。
实用新型内容
本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种SNCR脱硝喷嘴，本实用新型通过自主可调整的还原剂喷嘴结构，实现在不同的还原剂溶液流量条件下，还原剂溶液在烟道内的喷出流速和雾化角度，从而更有利于还原剂溶液与烟气中NOx的掺混，在锅炉的不同负荷下增加还原剂溶液的利用率，提高脱硝效率，降低氨逃逸量。
本实用新型提出了一种SNCR脱硝喷嘴。根据本实用新型的实施例，所述SNCR脱硝喷嘴包括：
喷嘴外壳，所述喷嘴外壳包括一体成型的直筒段和锥筒段，所述直筒段的一端形成还原剂溶液进口，沿着远离所述直筒段的方向，所述锥筒段的一端收缩形成还原剂溶液喷口；
固定块，所述固定块固定在所述喷嘴外壳形成的腔室内；
滑动部件，所述滑动部件设在所述腔室内，所述滑动部件包括滑动杆、溶液阻挡板、弹簧和雾化调节头，所述滑动杆穿过所述固定块，所述溶液阻挡板设在所述滑动杆的靠近所述还原剂溶液进口的一端，所述弹簧设在所述溶液阻挡板和所述固定块之间，所述雾化调节头设在所述滑动杆的另一端，且所述雾化调节头沿着靠近所述还原剂溶液喷口的方向收缩形成开口；
转动部件，所述转动部件设在所述腔室内，所述转动部件包括叶片导向块和旋转叶片，所述叶片导向块固定在所述滑动杆上，所述旋转叶片连接在叶片导向块上，且所述旋转叶片固定在所述喷嘴外壳上。
根据本实用新型实施例的SNCR脱硝喷嘴，溶液阻挡板在还原剂溶液的冲击作用下压缩弹簧带动滑动杆向还原剂溶液喷口方向滑动，从而带动雾化调节头向还原剂溶液喷口方向滑动，当还原剂溶液流量增大时，还原剂溶液对溶液阻挡板的冲击作用就增大，对弹簧的压缩力度增大，滑动杆向还原剂溶液喷口方向滑动的距离就越大，从而使雾化调节头越靠近还原剂溶液喷口，从而减小了喷出口的面积，使得最终喷出的溶液速度加快，喷程增大，有利于还原剂与更深处的烟气混合；同时，固定在滑动杆上的叶片导向块也向还原剂溶液喷口方向滑动，进而带动旋转叶片转动，使得溶液的雾化角度减小，增加了还原剂溶液的喷射刚度以便于更好地克服烟气的阻力，更有利于还原剂与更深处的烟气混合。当还原剂溶液流量减小时，还原剂溶液对溶液阻挡板的冲击作用变小，对弹簧的压缩力度减小，溶液阻挡板在弹簧的弹力下带动滑动杆向还原剂溶液进口方向滑动，进而带动雾化调节头向还原剂溶液进口方向移动，从而增大了喷出口的面积，使得最终喷出的溶液速度减小，喷程减小，有利于还原剂溶液与近处的烟气混合；同时，固定在滑动杆上的叶片导向块也向还原剂溶液进口方向滑动，进而带动旋转叶片反方向旋转，使得溶液的雾化角度增加，更有利于还原剂溶液与近处的烟气混合。由此，喷嘴可根据溶液流量的变化产生不同的推动力，溶液阻挡板根据还原剂溶液流量的变化自主移动，进而带动雾化调节头和旋转叶片的运动，从而改变了还原剂溶液的喷出流速和雾化角度。本实用新型通过自主可调整的还原剂喷嘴结构，实现在不同的还原剂溶液流量条件下，还原剂溶液在烟道内的喷出流速和雾化角度，从而更有利于还原剂溶液与烟气中NOx的掺混，在锅炉的不同负荷下增加还原剂溶液的利用率，提高脱硝效率，降低氨逃逸量。
另外，根据本实用新型上述实施例的SNCR脱硝喷嘴还可以具有如下附加的技术特征：
在本实用新型的一些实施例中，所述叶片导向块上设有叶片导槽。
在本实用新型的一些实施例中，所述旋转叶片包括叶片、旋转轴和滑动销，所述旋转叶片通过所述旋转轴固定在所述喷嘴外壳上，所述旋转叶片通过所述滑动销与所述叶片导槽相连，所述叶片可以所述旋转轴为轴转动。
在本实用新型的一些实施例中，所述叶片的转动角度不大于45度。
在本实用新型的一些实施例中，所述弹簧的最大变形长度为5～10mm。
在本实用新型的一些实施例中，所述溶液阻挡板的截面积为所述还原剂溶液进口截面积的1/4～1/3。
在本实用新型的一些实施例中，所述雾化调节头的溶液喷出口的截面积为所述还原剂溶液进口截面积的1/3～1/2。
在本实用新型的一些实施例中，所述雾化调节头的倾斜角度与所述锥筒段内部的倾斜角度一致。
在本实用新型的一些实施例中，所述雾化调节头的长度为所述锥筒段长度的1/2～2/3。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本实用新型一个实施例的SNCR脱硝喷嘴的B-B面剖视图；
图2是根据本实用新型一个实施例的SNCR脱硝喷嘴的C-C面剖视图；
图3是根据本实用新型一个实施例的A向示意图；
图4是根据本实用新型一个实施例的旋转叶片的结构示意图；
图5是根据本实用新型一个实施例的叶片导向块的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的反应器或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本实用新型提出了一种SNCR脱硝喷嘴。根据本实用新型的实施例，参考附图1，该SNCR脱硝喷嘴包括：喷嘴外壳1，所述喷嘴外壳1包括一体成型的直筒段11和锥筒段12，所述直筒段11的一端形成还原剂溶液进口9，沿着远离所述直筒段11的方向，所述锥筒段12的一端收缩形成还原剂溶液喷口10；固定块3，所述固定块3固定在所述喷嘴外壳1形成的腔室内；滑动部件，所述滑动部件设在所述腔室内，所述滑动部件包括滑动杆2、溶液阻挡板4、弹簧5和雾化调节头8，所述滑动杆2穿过所述固定块3，所述溶液阻挡板4设在所述滑动杆2的靠近所述还原剂溶液进口9的一端，所述弹簧5设在所述溶液阻挡板4和所述固定块3之间，所述雾化调节头8设在所述滑动杆2的另一端，且所述雾化调节头8沿着靠近所述还原剂溶液喷口10的方向收缩形成开口；转动部件，所述转动部件设在所述腔室内，所述转动部件包括叶片导向块7和旋转叶片6，所述叶片导向块7设在所述滑动杆2上，所述旋转叶片6设在叶片导向块7上，且所述旋转叶片6固定在所述喷嘴外壳1上。由此，溶液阻挡板4在还原剂溶液的冲击作用下压缩弹簧5带动滑动杆2向还原剂溶液喷口10方向滑动，从而带动雾化调节头8向还原剂溶液喷口10方向滑动，当还原剂溶液流量增大时，还原剂溶液对溶液阻挡板4的冲击作用就增大，对弹簧5的压缩力度增大，滑动杆2向还原剂溶液喷口10方向滑动的距离就越大，从而使雾化调节头8越靠近还原剂溶液喷口10，从而减小了喷出口的面积，使得最终喷出的溶液速度加快，喷程增大，有利于还原剂与更深处的烟气混合；同时，固定在滑动杆2上的叶片导向块7也向还原剂溶液喷口10方向滑动，进而带动旋转叶片6转动，使得溶液的雾化角度减小，增加了还原剂溶液的喷射刚度以便于更好地克服烟气的阻力，更有利于还原剂与更深处的烟气混合。当还原剂溶液流量减小时，还原剂溶液对溶液阻挡板4的冲击作用变小，对弹簧5的压缩力度减小，溶液阻挡板4在弹簧5的弹力下带动滑动杆2向还原剂溶液进口9方向滑动，进而带动雾化调节头8向还原剂溶液进口9方向移动，从而增大了喷出口的面积，使得最终喷出的溶液速度减小，喷程减小，有利于还原剂溶液与近处的烟气混合；同时，固定在滑动杆2上的叶片导向块7也向还原剂溶液进口9方向滑动，进而带动旋转叶片6反方向旋转，使得溶液的雾化角度增加，更有利于还原剂溶液与近处的烟气混合。由此，喷嘴可根据溶液流量的变化产生不同的推动力，溶液阻挡板4根据还原剂溶液流量的变化自主移动，进而带动雾化调节头8和旋转叶片6的运动，从而改变了还原剂溶液的喷出流速和雾化角度(雾化角度是指溶液喷出面的上下夹角)。本实用新型通过自主可调整的还原剂喷嘴结构，实现在不同的还原剂溶液流量条件下，还原剂溶液在烟道内的喷出流速和雾化角度，从而更有利于还原剂溶液与烟气中NOx的掺混，在锅炉的不同负荷下增加还原剂溶液的利用率，提高脱硝效率，降低氨逃逸量。下面进一步对根据本实用新型实施例的SNCR脱硝喷嘴进行详细描述。
根据本实用新型的一个具体实施例，参考附图1，所述叶片导向块7上设有叶片导槽71，所述叶片导向块7直接固定在所述滑动杆2上。
根据本实用新型的再一个具体实施例，参考附图1，所述旋转叶片6包括叶片61、旋转轴62和滑动销63，所述旋转叶片6通过所述旋转轴62固定在所述喷嘴外壳1上，所述旋转叶片6通过所述滑动销63插入所述叶片导向块7的叶片导槽71中，所述叶片61可以所述旋转轴62为轴转动。在叶片导向块7移动过程中，插入叶片导槽71中的滑动销63发生纵向位移，从而带到旋转叶片6绕旋转轴62转动。
根据本实用新型的又一个具体实施例，所述叶片61的转动角度不大于45度，由此，进一步有利于将还原剂溶液的喷出流速和雾化角度控制在合理的范围内。
根据本实用新型的又一个具体实施例，所述弹簧5的最大变形长度为5～10mm，由此，进一步有利于将还原剂溶液的喷出流速和雾化角度控制在合理的范围内，变形长度过大或者过小均不利于喷出流速和雾化角度的调节。
根据本实用新型的又一个具体实施例，所述溶液阻挡板4的截面积为所述还原剂溶液进口9截面积的1/4～1/3，由此，进一步有利于将还原剂溶液的喷出流速和雾化角度控制在合理的范围内，如果溶液阻挡板4的面积过大，可能会阻碍溶液的流动，增加了阻力，不利于溶液喷射；如果溶液阻挡板4的面积过小，可能达不到克服弹簧5阻力的作用，不能充分推动滑块向前运动，从而达不到调节喷射雾化角度的作用。
根据本实用新型的又一个具体实施例，所述雾化调节头8的溶液喷出口的截面积为所述还原剂溶液进口9截面积的1/3～1/2，由此，进一步有利于将还原剂溶液的喷出流速控制在合理的范围内，如果所述雾化调节头8的溶液喷出口面积过大，可能会导致溶液的喷射速度太大，喷射距离太远，会冲击到对面的烟道壁面；如果溶液喷出口面积过小，可能会达不到溶液喷射的速度，进而达不到喷射的距离，因此不利于向更远处的烟道中扩散。
根据本实用新型的又一个具体实施例，所述雾化调节头8的倾斜角度与所述锥筒段12内部的倾斜角度一致，所述雾化调节头8的长度为所述锥筒段12长度的1/2～2/3，由此，进一步有利于将还原剂溶液的喷出流速控制在合理的范围内。
为了方便理解，以下对采用上述实施例的SNCR脱硝喷嘴喷出还原剂溶液的方法进行了详细阐述，所述方法包括：
(1)使还原剂溶液通过还原剂溶液进口9进入SNCR脱硝喷嘴内；
(2)溶液阻挡板4在所述还原剂溶液的冲击作用下带动滑动杆2向还原剂溶液喷口10方向或还原剂溶液进口9方向滑动，以便带动雾化调节头8向还原剂溶液喷口10方向或还原剂溶液进口9方向滑动，且旋转叶片6在叶片导向块7的带动下转动；
(3)所述还原剂溶液从所述还原剂溶液喷口10喷出。
根据本实用新型实施例的喷出还原剂溶液的方法，该方法通过自主可调整的还原剂喷嘴结构，实现在不同的还原剂溶液流量条件下，还原剂溶液在烟道内的喷出流速和雾化角度，从而更有利于还原剂溶液与烟气中NOx的掺混，在锅炉的不同负荷下增加还原剂溶液的利用率，提高脱硝效率，降低氨逃逸量。
选择性非催化还原(SNCR)是指无催化剂的作用下，在适合脱硝反应的“温度窗口”内喷入还原剂将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水。该技术一般采用炉内喷氨、尿素或氢氨酸作为还原剂还原NOx。还原剂只和烟气中的NOx反应，一般不与氧反应，该技术不采用催化剂，所以这种方法被称为选择性非催化还原法。由于该工艺不用催化剂，因此必须在高温区加入还原剂。还原剂喷入炉膛温度为850～1100℃的区域，迅速热分解成NH3，与烟气中的NOx反应生成N2和水。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种SNCR脱硝喷嘴，其特征在于，包括：
喷嘴外壳，所述喷嘴外壳包括一体成型的直筒段和锥筒段，所述直筒段的一端形成还原剂溶液进口，沿着远离所述直筒段的方向，所述锥筒段的一端收缩形成还原剂溶液喷口；
固定块，所述固定块固定在所述喷嘴外壳形成的腔室内；
滑动部件，所述滑动部件设在所述腔室内，所述滑动部件包括滑动杆、溶液阻挡板、弹簧和雾化调节头，所述滑动杆穿过所述固定块，所述溶液阻挡板设在所述滑动杆的靠近所述还原剂溶液进口的一端，所述弹簧设在所述溶液阻挡板和所述固定块之间，所述雾化调节头设在所述滑动杆的另一端，且所述雾化调节头沿着靠近所述还原剂溶液喷口的方向收缩形成开口；
转动部件，所述转动部件设在所述腔室内，所述转动部件包括叶片导向块和旋转叶片，所述叶片导向块固定在所述滑动杆上，所述旋转叶片连接在叶片导向块上，且所述旋转叶片固定在所述喷嘴外壳上。
2.根据权利要求1所述的SNCR脱硝喷嘴，其特征在于，所述叶片导向块上设有叶片导槽。
3.根据权利要求2所述的SNCR脱硝喷嘴，其特征在于，所述旋转叶片包括叶片、旋转轴和滑动销，所述旋转叶片通过所述旋转轴固定在所述喷嘴外壳上，所述旋转叶片通过所述滑动销与所述叶片导槽相连，所述叶片可以所述旋转轴为轴转动。
4.根据权利要求3所述的SNCR脱硝喷嘴，其特征在于，所述叶片的转动角度不大于45度。
5.根据权利要求1-4任一项所述的SNCR脱硝喷嘴，其特征在于，所述弹簧的最大变形长度为5～10mm。
6.根据权利要求1-4任一项所述的SNCR脱硝喷嘴，其特征在于，所述溶液阻挡板的截面积为所述还原剂溶液进口截面积的1/4～1/3。
7.根据权利要求1-4任一项所述的SNCR脱硝喷嘴，其特征在于，所述雾化调节头的溶液喷出口的截面积为所述还原剂溶液进口截面积的1/3～1/2。
8.根据权利要求1-4任一项所述的SNCR脱硝喷嘴，其特征在于，所述雾化调节头的倾斜角度与所述锥筒段内部的倾斜角度一致。
9.根据权利要求8所述的SNCR脱硝喷嘴，其特征在于，所述雾化调节头的长度为所述锥筒段长度的1/2～2/3。
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