CN218012032U - 一种多级喷氨sncr脱硝系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于脱硝技术领域，具体涉及一种多级喷氨SNCR脱硝系统。本实用新型提供的多级喷氨SNCR脱硝系统包括多级串联的补热喷氨单元；每一补热喷氨单元包括竖向设置的加热管和连接在加热管上方的混氨管；混氨管下部设有若干喷头用以向混氨管内部喷入氨气；混氨管上部设有氮氧化物浓度传感器用以检测混氨管内氮氧化物的浓度；混氨管上部还设有温度传感器用以检测混氨管内烟气的温度。与现有技术相比，本实用新型提供的多级喷氨SNCR脱硝系统，可以有效提升氨气的利用效率，并且使脱硝过程更加经济环保。

Description

一种多级喷氨SNCR脱硝系统

技术领域

本实用新型属于脱硝技术领域，具体涉及一种多级喷氨SNCR脱硝系统。

背景技术

选择性非催化还原(SNCR)脱硝技术，是一种烟气中氮氧化合物的末端处理技术。SNCR脱硝技术将尿素、氨气等含有氨基的还原剂在850-1150℃的高温下与烟气混合，使烟气中的氮氧化合物还原为无毒无害的氮气和水。由于SNCR脱硝过程中发生氧化还原反应且不使用催化剂，因此称之为选择性非催化还原脱硝技术。

以氨气作为还原剂，SNCR脱硝的主要反应如下式所示：

4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O；

2NO₂+4 NH₃+O₂→3N₂+6H₂O。

实际操作中，氨气与烟气的配比由于直接影响混合气中氮氧化物与氨气的反应配比，因此是一项十分重要的工艺控制要素。如果按照SNCR反应的理论配比，那么还原1mol一氧化氮需要1mol氨气。但实际反应比较复杂，一氧化氮与氨气的混合不可能达到理想状态，因此实际操作中氨气通常是过量加入的。氨气的过量加入虽然能够提升脱硝效率，但氨气过量也会导致氨气逸出量增大，氨气本身也是污染物，对大气也会造成污染，并且浪费的氨气也导致成本升高。

此外，烟气中氮氧化物的浓度、颗粒物含量、温场分布、流场分布等众多因素都会对SNCR脱硝反应造成影响，进而影响脱硝效率。而且上述因素并非一成不变，而是会随着烟气的燃烧状态而波动变化。因此在实际操作中，氨气的添加量是比较难以把握的，很难通过一个固定的配比达到既高效脱硝又不造成氨气逸出污染的目的。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型提供一种多级喷氨SNCR脱硝系统，目的在于提升氨气的利用效率以及使脱硝过程更加经济环保。

为了达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案来实现：一种多级喷氨SNCR脱硝系统，包括多级串联的补热喷氨单元；每一补热喷氨单元包括竖向设置的加热管和连接在加热管上方的混氨管；混氨管下部设有若干喷头用以向混氨管内部喷入氨气；混氨管上部设有氮氧化物浓度传感器用以检测混氨管内氮氧化物的浓度；混氨管上部还设有温度传感器用以检测混氨管内烟气的温度。

进一步地，在最下方的补热喷氨单元的下方，还连接有螺旋导流管；螺旋导流管引导烟气自下而上形成螺旋上升的流动状态。

进一步地，螺旋导流管包括圆筒状的导流管体、沿轴线方设向于导流管体中央的中轴、固定连接在导流管体与中轴之间的螺旋导流板。

进一步地，喷头从外向内贯穿混氨管的管壁；喷头伸入混氨管的距离与混氨管直径的比值为0.2-0.45:1。

进一步地，每一混氨管上设有两个相对的喷头，每一喷头的前端向前方和侧前向方喷出氨气。

进一步地，喷头包括固定在混氨管外壁上的喷座，喷座内具有贯通的容纳孔，有一导氨管嵌设于喷座内，导氨管的前端伸入到混氨管内，喷座的后端螺纹配合连接有进气块，在进气块和导氨管之间设有密封块；导氨管内具有中空的氨气输送通道，氨气输送通道前端贯通连接若干氨气喷孔，氨气输送通道内设有向前抵合的顶针，氨气输送通道中部具有鼓形腔；进气块上设有进氨口，进氨口与鼓形腔之间有流道连通。

进一步地，进气块内具有空腔，进气块内布置有沿顶针方向的压簧，压簧前端抵接有一顶块，顶块的前端穿过密封块抵接在顶针的后端，压簧的后端抵接有一调节块，调节块与进气块尾部螺纹配合连接。

进一步地，加热管包括内管层、外管层、位于内管层与外管层之间的电热盘管；内管层由刚性导热材料制成，外管层由隔热材料制成。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型提供的多级喷氨SNCR脱硝系统，通过设置多级补热喷氨单元使氨气的输入量易于准确控制，既提高氨气的利用效率也减少氨气的溢出污染；通过设置螺旋导流管引导烟气形成螺旋上升的流动状态，提高补热效率，也提高氨气与烟气的混合效率，从而提高氨气的实际利用率；通过对喷头空间分布的设置以及喷头结构的设计，使得氨气更均匀地喷入混氨管，从而提升氨气的利用效率。

附图说明

图1为多级喷氨SNCR脱硝系统的结构示意图。

图2为螺旋导流管的内部结构示意图。

图3为混氨管的横剖面示意图。

图4为喷头的内部结构示意图。

图5为图4氨气喷孔处的局部放大图。

图6为加热管的横剖面示意图。

图中，加热管1、混氨管2、喷头3、氮氧化物浓度传感器4、温度传感器5、螺旋导流管6、导流管体61、中轴62、螺旋导流板63、喷座31、导氨管32、进气块33、密封块34、氨气喷孔322、顶针35、鼓形腔323、进氨口331、压簧36、顶块37、调节块38、内管层11、外管层12、电热盘管13。

具体实施方式

下面通过实施例进一步阐明本实用新型，旨在更清楚地说明本实用新型的技术方案，而不应理解为是一种限制。

除非另有定义，本实用新型使用的技术术语或者科学术语应理解为所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型中使用的“ 第一”、“ 第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“ 包括”或者“ 包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“ 连接”或者“ 相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“ 下”、“ 左”、“ 右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

如图1所示多级喷氨SNCR脱硝系统，包括多级串联的补热喷氨单元，以下以两级串联为例进行介绍。每一补热喷氨单元包括竖向设置的加热管1和连接在加热管1上方的混氨管2。混氨管2下部设有若干喷头3用以向混氨管2内部喷入氨气。混氨管2上部设有氮氧化物浓度传感器4用以检测混氨管2内氮氧化物的浓度；氮氧化物浓度传感器4包括一氧化氮浓度传感器和二氧化氮浓度传感器，两者可以分别设置在混氨管2上，也可以集成在一起设置在混氨管2上。混氨管2上部还设有温度传感器5用以检测混氨管2内烟气的温度。

上述两级串联的脱硝系统在使用时，第一级补热喷氨单元工作时可以按照化学计量比或接近化学计量比向混氨管2内喷入氨气，混入氨气的混合烟气在第一级混氨管2内经过高温氧化还原反应后进入第二级补热喷氨单元，第二级补热喷氨单元根据第一级的氮氧化物浓度传感器4测得的剩余氮氧化物的浓度喷入稍过量的氨气进行二次反应，氨气的过量程度可根据第二级的氮氧化物浓度传感器4测得的数据进行微调，若尾气中氮氧化物浓度偏高则提高氨气的过量程度，反之则降低氨气的过量程度。两级补热喷氨单元中的加热管1用于将烟气维持在850-1150℃的最佳反应温度范围内，根据温度传感器5的数值，若烟气温度低于850℃则进行补热。通过对氨气的用量进行逐级调控，使氨气的添加更加有针对性也更加精准，氨气总过剩量可以控制在10-18%之间，相较于目前普遍为20-50%的氨气过剩量具有更高效更环保的优势。

如图1所示，为了提升氨气的混合效率，在最下方的补热喷氨单元的下方，还连接有螺旋导流管6；螺旋导流管6引导烟气自下而上形成螺旋上升的流动状态。如图2所示，螺旋导流管6包括圆筒状的导流管体61、沿轴线方设向于导流管体61中央的中轴62、固定连接在导流管体61与中轴62之间的螺旋导流板63。烟气从下方引入，在螺旋导流板63的导向作用下形成螺旋上升运动，使烟气进入混氨管2时具有更高的湍流程度，因此能提升氨气的混合效率。此外，由于螺旋运动的气流对加热管1内壁具有较强的挤压和剪切作用，因此还能提高与加热管1之间的热交换效率。

如图3所示，喷头3从外向内贯穿混氨管2的管壁；较佳地，喷头3伸入混氨管2的距离与混氨管2直径的比值为0.2-0.45:1，且每一混氨管2上设有两个相对的喷头3，每一喷头3的前端向前方和侧前向方喷出氨气。这样，每一喷头3都可向对面喷出扇形扩散的氨气，两个喷头3可以较均匀地覆盖混氨管2的圆形截面，提高氨气的混合效率，从而提高氨气的利用率。

如图4、图5所示，喷头3包括固定在混氨管2外壁上的喷座31，喷座31内具有贯通的容纳孔，有一导氨管32嵌设于喷座31内，导氨管32的前端伸入到混氨管2内，喷座31的后端螺纹配合连接有进气块33，在进气块33和导氨管32之间设有密封块34；导氨管32内具有中空的氨气输送通道，氨气输送通道前端贯通连接若干氨气喷孔322，氨气输送通道内设有向前抵合的顶针35，氨气输送通道中部具有鼓形腔323；进气块33上设有进氨口331，进氨口331与鼓形腔323之间有流道连通。氨气从进氨口331输入，经过流道进入鼓形腔323，然后向前流过导氨管32与顶针35之间的间隙，最终从氨气输送通道前端的氨气喷孔322喷出。顶针35在氨气输送通道内向前抵合的，当氨气输送通道内的压力超过顶针35的抵合压力时向外快速喷出，从而保证喷出的氨气具有较高的压力，喷入混氨管2内具有较好的扩散效果。

为了便于调节顶针35的抵合压力，在进气块33内开设空腔，并且在进气块33内布置有沿顶针35方向的压簧36，压簧36前端抵接有一顶块37，顶块37的前端穿过密封块34抵接在顶针35的后端，压簧36的后端抵接有一调节块38，调节块38与进气块33尾部螺纹配合连接，通过拧动调节块38使压簧36压缩或扩张，从而对顶针35的封闭压力进行微调。

如图6所示，加热管1包括内管层11、外管层12、位于内管层11与外管层12之间的电热盘管13；内管层11由刚性导热材料制成，例如耐高温合金，外管层12由隔热材料制成，例如隔热陶瓷材料。

以上实施方式是示例性的，其目的是说明本实用新型的技术构思及特点，以便熟悉此领域技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多级喷氨SNCR脱硝系统，其特征在于：包括多级串联的补热喷氨单元；每一补热喷氨单元包括竖向设置的加热管（1）和连接在加热管（1）上方的混氨管（2）；所述混氨管（2）下部设有若干喷头（3）用以向混氨管（2）内部喷入氨气；所述混氨管（2）上部设有氮氧化物浓度传感器（4）用以检测混氨管（2）内氮氧化物的浓度；所述混氨管（2）上部还设有温度传感器（5）用以检测混氨管（2）内烟气的温度。

2.根据权利要求1所述的多级喷氨SNCR脱硝系统，其特征在于：在最下方的补热喷氨单元的下方，还连接有螺旋导流管（6）；所述螺旋导流管（6）引导烟气自下而上形成螺旋上升的流动状态。

3.根据权利要求2所述的多级喷氨SNCR脱硝系统，其特征在于：所述螺旋导流管（6）包括圆筒状的导流管体（61）、沿轴线方设向于导流管体（61）中央的中轴（62）、固定连接在导流管体（61）与中轴（62）之间的螺旋导流板（63）。

4.根据权利要求1-3任一项所述的多级喷氨SNCR脱硝系统，其特征在于：所述喷头（3）从外向内贯穿所述混氨管（2）的管壁；所述喷头（3）伸入混氨管（2）的距离与混氨管（2）直径的比值为0.2-0.45:1。

5.根据权利要求4所述的多级喷氨SNCR脱硝系统，其特征在于：每一混氨管（2）上设有两个相对的喷头（3），每一喷头（3）的前端向前方和侧前向方喷出氨气。

6.根据权利要求4所述的多级喷氨SNCR脱硝系统，其特征在于：所述喷头（3）包括固定在混氨管（2）外壁上的喷座（31），所述喷座（31）内具有贯通的容纳孔，有一导氨管（32）嵌设于喷座（31）内，所述导氨管（32）的前端伸入到混氨管（2）内，所述喷座（31）的后端螺纹配合连接有进气块（33），在进气块（33）和导氨管（32）之间设有密封块（34）；所述导氨管（32）内具有中空的氨气输送通道，氨气输送通道前端贯通连接若干氨气喷孔（322），氨气输送通道内设有向前抵合的顶针（35），氨气输送通道中部具有鼓形腔（323）；所述进气块（33）上设有进氨口（331），进氨口（331）与鼓形腔（323）之间有流道连通。

7.根据权利要求6所述的多级喷氨SNCR脱硝系统，其特征在于：所述进气块（33）内具有空腔，进气块（33）内布置有沿顶针（35）方向的压簧（36），压簧（36）前端抵接有一顶块（37），顶块（37）的前端穿过密封块（34）抵接在顶针（35）的后端，压簧（36）的后端抵接有一调节块（38），调节块（38）与进气块（33）尾部螺纹配合连接。

8.根据权利要求1所述的多级喷氨SNCR脱硝系统，其特征在于：所述加热管（1）包括内管层（11）、外管层（12）、位于内管层（11）与外管层（12）之间的电热盘管（13）；所述内管层（11）由刚性导热材料制成，所述外管层（12）由隔热材料制成。

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