CN217392062U - 适用于小型燃气轮机废气治理的脱硝装置 - Google Patents

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周裕成
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华立锋
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Abstract

本实用新型提供一种适用于小型燃气轮机废气治理的脱硝装置，系统简单，投资和运行成本低。本实用新型包括余热锅炉和尿素溶液制备储存输送系统；余热锅炉包括炉体、第一节换热装置、第二节换热装置、入口管和出口管；入口管和出口管分别安装在炉体的首尾两端，入口管用于连接燃气轮机的排气烟道，出口管用于连接排气烟囱；入口管内固定设置有导流板和尿素喷枪；尿素溶液制备储存输送系统与尿素喷枪连接；第一节换热装置和第二节换热装置安装在炉体内，第一节换热装置和第二节换热装置之间设置有催化剂系统。

Description

适用于小型燃气轮机废气治理的脱硝装置
技术领域
本实用新型涉及一种适用于小型燃气轮机废气治理的脱硝装置。
背景技术
分布式能源是缓解我国严重缺电局面、保证可持续发展战略实施的有效途径之一，发展潜力巨大。近年来，我国天然气分布式能源发展迅速，但分布式能源有投资大、运行维护技术复杂等自身缺点。
采用天然气为燃料的燃气轮机，排放废气中含有污染物（NOx），针对燃气轮机污染物排放指标，各省均出台了相关政策和标准，如江苏省要求新建机组执行15mg/Nm3（干基、标态、15%氧）的排放标准，天津市要求新建机组执行30mg/Nm3（干基、标态、15%氧）的排放标准。
因燃气轮机排烟温度的限制，目前燃气轮机废气脱硝的主要控制措施还是SCR脱硝技术，通过喷入还原剂，在催化剂的作用下，在合理的温度区间范围内，其脱除效率在90%以上。目前的SCR脱硝技术采用外置式尿素热解系统，且热解完的气氨需通过内置式喷氨格栅均匀喷入混合，一方面设备、阀门、管线等设施较多，系统复杂，另一方面投资和运行成本较高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的适用于小型燃气轮机废气治理的脱硝装置，系统简单，投资和运行成本低。
本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：一种适用于小型燃气轮机废气治理的脱硝装置，其特征在于：包括余热锅炉和尿素溶液制备储存输送系统；余热锅炉包括炉体、第一节换热装置、第二节换热装置、入口管和出口管；入口管和出口管分别安装在炉体的首尾两端，入口管用于连接燃气轮机的排气烟道，出口管用于连接排气烟囱；入口管内固定设置有导流板和尿素喷枪；尿素溶液制备储存输送系统与尿素喷枪连接；第一节换热装置和第二节换热装置安装在炉体内，第一节换热装置和第二节换热装置之间设置有催化剂系统。
本实用新型还包括钢立柱，所述的余热锅炉固定安装在钢立柱上，钢立柱固定安装在地面上。
本实用新型还包括入口膨胀节和出口膨胀节；入口管通过入口膨胀节与燃气轮机的排气烟道相连，出口管通过出口膨胀节与排气烟囱相连。
本实用新型所述的余热锅炉还包括外部保温层，外部保温层包裹在炉体外部。
本实用新型所述的导流板包括一号导流板和二号导流板，所述的尿素喷枪包括一号尿素喷枪和二号尿素喷枪，一号导流板、一号尿素喷枪、二号导流板、二号尿素喷枪依次设置。
本实用新型还包括尿素溶液输送管线，尿素溶液制备储存输送系统与尿素溶液输送管线相连，尿素溶液输送管线尿素喷枪相连。
本实用新型所述的入口管内设置有入口CEMS检测点。
本实用新型还包括第三节换热装置，第一节换热装置、第二节换热装置、第三节换热装置依次安装在炉体内。
本实用新型所述的催化剂系统包括催化剂模块、催化剂前压力检测点、催化剂后压力检测点和催化剂前温度检测点；催化剂模块固定设置于炉体内；催化剂前压力检测点和催化剂前温度检测点设置于催化剂模块前端；催化剂后压力检测点设置于催化剂模块后端。
本实用新型所述的催化剂系统还包括催化剂前人孔和催化剂后人孔，催化剂前人设置于催化剂模块前端，催化剂后人孔设置于催化剂模块后端。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：
(1) 经济适用、配置合理、系统简单。
(2) 运行操作方便，检修维护简单。
(3) 尿素溶液通过喷枪喷入烟道，利用高温烟气分解，省去了尿素热解系统等复杂设施，节省了投资和运行成本。
(4) 通过设置喷枪，增设导流板等措施，优化流场分布，省去了喷氨格栅系统，节省了投资成本。
(5) 还原剂扩散混合均匀，装置运行阻力小，可控性高。
附图说明
图1为本实用新型实施例与燃气轮机的排气烟道相连后的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。
本实用新型包括入口膨胀节1.3、余热锅炉1.4、钢立柱1.5、出口膨胀节1.6和尿素溶液制备储存输送系统1.81。
余热锅炉1.4固定安装在钢立柱1.5上，钢立柱1.5固定安装在地面上。余热锅炉1.4包括炉体1.42、外部保温层1.41、第一节换热装置1.43、第二节换热装置1.44、第三节换热装置1.45、入口管1.46和出口管1.47。
入口管1.46和出口管1.47分别安装在炉体1.42的首尾两端，余热锅炉1.4的入口管1.46通过入口膨胀节1.3与燃气轮机1.1的排气烟道1.2相连，出口管1.47通过出口膨胀节1.6与排气烟囱1.7相连。
外部保温层1.41包裹在余热锅炉1.4的炉体1.42外部。
入口管1.46内由外而内依次固定设置有入口CEMS检测点1.85、一号导流板1.86、一号尿素喷枪1.83、二号导流板1.87和二号尿素喷枪1.84。入口CEMS检测点1.85设置于入口管1.46的水平直段上，包括氮氧化物、氧的监测点和环保检测点。一号导流板1.86位于入口CEMS检测点1.85和一号尿素喷枪1.83之间，共布置3块，等分烟道截面。二号导流板1.87位于入口管1.46的渐扩段上，共布置2块。一号导流板1.86和二号导流板1.87采用不锈钢材质，与入口管1.46直接焊接固定。
尿素溶液制备储存输送系统1.81与尿素溶液输送管线1.82相连，尿素溶液输送管线1.82与一号尿素喷枪1.83和二号尿素喷枪1.84相连。尿素溶液输送管线1.82采用保温设计。一号尿素喷枪1.83为法兰连接，安装于入口管1.46的侧壁，顺烟气方向喷射，喷射位置位于余热锅炉1.4入口管1.46的中心处。二号尿素喷枪1.84与炉体内壁垂直设置，顺烟气方向喷射，喷射位置距离炉体1.42内壁大概400mm左右。一号尿素喷枪1.83和二号尿素喷枪1.84设有冷却风冷却，采用压缩空气冷却。一号尿素喷枪1.83和二号尿素喷枪1.84选用多孔实心锥型喷枪，喷射角度70度。
第一节换热装置1.43、第二节换热装置1.44、第三节换热装置1.45依次安装在炉体1.42内。
第一节换热装置1.43和第二节换热装置1.44之间设置有催化剂系统，催化剂系统包括催化剂底部支撑1.91、催化剂前部固定支架1.92、催化剂模块1.93、催化剂前人孔1.94、催化剂后人孔1.95、催化剂前压力检测点1.96、催化剂后压力检测点1.97、催化剂前温度检测点1.98、安装人孔1.99和顶部封板1.910。
催化剂底部支撑1.91为框架结构，通过支点固定受力于钢立柱1.5。催化剂前部固定支架1.92两侧与炉体1.42焊接固定，底部与催化剂底部支撑1.91连接固定。
催化剂模块1.93，选用蜂窝70孔型式，且为多个，自下而上叠加布置，依托催化剂前部固定支架1.92固定，受力于催化剂底部支撑1.91，如此就固定设置于炉体1.42内。
催化剂前人孔1.94、催化剂前压力检测点1.96和催化剂前温度检测点1.98设置于催化剂模块1.93前端。催化剂后人孔1.95和催化剂后压力检测点1.97设置于催化剂模块1.93后端。安装人孔1.99设置于炉体1.42侧壁的上方位置，安装人孔1.99外部设有安装平台。顶部封板1.910一端与炉体1.42相连，一端与催化剂模块1.93相连。
排气烟囱1.7上设有出口CEMS检测点1.88，出口CEMS检测点1.88包括氮氧化物、氧的监测点和环保检测点。
本实用新型的的工作过程为：
尿素溶液制备储存输送系统1.81制备完成的5-10%浓度的尿素溶液，通过尿素溶液输送管线1.82输入一号尿素喷枪1.83和二号尿素喷枪1.84。在压缩空气的驱动下，5-10%浓度的尿素溶液喷入炉体1.42内，与500℃左右的高温烟气混合，在0.15s内热解完全，在一号导流板1.86和二号导流板1.87的有利干扰下，分布扩散均匀。在第一节换热装置1.43的再次干扰下，热解完成的气氨与烟气再次得到充分的扰动混合，互为一体。同时通过第一节换热装置1.43的换热作用，烟气温度降到330℃-380℃区间范围内，在催化剂系统的作用下，气氨与氮氧化物发生脱硝反应，氮氧化物得到有效去除。脱硝完的尾气经过第二节换热装置1.44和第三节换热装置1.45热量回收后，通过排气烟囱1.7达标排放。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例说明。凡依据本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种适用于小型燃气轮机废气治理的脱硝装置，其特征在于：包括余热锅炉和尿素溶液制备储存输送系统；余热锅炉包括炉体、第一节换热装置、第二节换热装置、入口管和出口管；入口管和出口管分别安装在炉体的首尾两端，入口管用于连接燃气轮机的排气烟道，出口管用于连接排气烟囱；入口管内固定设置有导流板和尿素喷枪；尿素溶液制备储存输送系统与尿素喷枪连接；第一节换热装置和第二节换热装置安装在炉体内，第一节换热装置和第二节换热装置之间设置有催化剂系统。
2.根据权利要求1所述的适用于小型燃气轮机废气治理的脱硝装置，其特征在于：还包括钢立柱，所述的余热锅炉固定安装在钢立柱上，钢立柱固定安装在地面上。
3.根据权利要求1所述的适用于小型燃气轮机废气治理的脱硝装置，其特征在于：还包括入口膨胀节和出口膨胀节；入口管通过入口膨胀节与燃气轮机的排气烟道相连，出口管通过出口膨胀节与排气烟囱相连。
4.根据权利要求1所述的适用于小型燃气轮机废气治理的脱硝装置，其特征在于：所述的余热锅炉还包括外部保温层，外部保温层包裹在炉体外部。
5.根据权利要求1所述的适用于小型燃气轮机废气治理的脱硝装置，其特征在于：所述的导流板包括一号导流板和二号导流板，所述的尿素喷枪包括一号尿素喷枪和二号尿素喷枪，一号导流板、一号尿素喷枪、二号导流板、二号尿素喷枪依次设置。
6.根据权利要求1所述的适用于小型燃气轮机废气治理的脱硝装置，其特征在于：还包括尿素溶液输送管线，尿素溶液制备储存输送系统与尿素溶液输送管线相连，尿素溶液输送管线尿素喷枪相连。
7.根据权利要求1所述的适用于小型燃气轮机废气治理的脱硝装置，其特征在于：所述的入口管内设置有入口CEMS检测点。
8.根据权利要求1所述的适用于小型燃气轮机废气治理的脱硝装置，其特征在于：所述的催化剂系统包括催化剂模块、催化剂前压力检测点、催化剂后压力检测点和催化剂前温度检测点；催化剂模块固定设置于炉体内；催化剂前压力检测点和催化剂前温度检测点设置于催化剂模块前端；催化剂后压力检测点设置于催化剂模块后端。
9.根据权利要求8所述的适用于小型燃气轮机废气治理的脱硝装置，其特征在于：所述的催化剂系统还包括催化剂前人孔和催化剂后人孔，催化剂前人设置于催化剂模块前端，催化剂后人孔设置于催化剂模块后端。
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