CN218741211U - 一种用于燃油锅炉的活性分子臭氧脱硝烟道反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及锅炉脱硝技术，旨在提供一种用于燃油锅炉的活性分子臭氧脱硝烟道反应器，包括设于反应器本体外围的外壳，外壳具有与烟道相同的截面形状和尺寸，且两端设有用于与烟道相连的法兰面；在外壳中沿轴向依次设有包括油灰捕集器、喷淋降温器、臭氧分配喷射器和扰流混合器。本实用新型的反应器能够针对燃油锅炉烟气所含油灰进行捕集处理，避免进入烟气对臭氧分配喷射器和扰流混合器造成堵塞，影响活性分子臭氧的反应效率；同时，也能够避免油灰对后续吸收塔中的碱液品质造成负面影响。臭氧分配喷射器能单独控制各分配管道上喷口的喷射量。

Description

一种用于燃油锅炉的活性分子臭氧脱硝烟道反应器

技术领域

本实用新型涉及锅炉脱硝技术，具体涉及一种用于燃油锅炉的活性分子臭氧脱硝烟道反应器。

背景技术

在燃煤锅炉的尾气脱硝技术中，针对尾部低温烟气的活性分子臭氧氧化脱硝技术是常规选择，可同时结合洗涤塔实现多污染一体化脱除。NO_x在常规锅炉烟气中主要以NO形式存在，不溶于水无法被浆液吸收。活性分子臭氧氧化脱硝技术采用活性分子臭氧的强氧化能力，将烟气中不溶于水的NO进行充分氧化，利用价态改变引起的溶解度提升，经臭氧氧化后依次生成NO₂、N₂O₅，N₂O₅是NO_x的深度氧化产物，可被碱液高效吸收实现烟气低温脱硝。

随着超低排放政策的推进，除燃煤锅炉外，其它锅炉也进一步被纳入整治的范围。其中石化、冶金、建材等行业的燃油锅炉多燃用重油、榨油、煤焦油、乙烯焦油等复杂液体燃料，燃烧后产生的烟气会携带少量油滴；同时燃油锅炉往往为其他生产工艺提供热源和电力，其负荷波动较大，出口烟温低，上述因素都不利于传统脱硝技术SNCR和SCR技术的实施。

由于活性分子臭氧氧化脱硝技术中活性分子臭氧与烟气中的氮氧化物反应需要在反应器内完成，这样才能够实现快速混合、加速反应、提高脱硝效率降低臭氧损耗。但现有的反应器结构普遍只适用于燃煤锅炉烟气，燃油锅炉烟气成分更加复杂，且往往含有高粘结性油滴、灰粒等杂质，会在反应器上结垢甚至堵塞喷孔，影响设备的长期稳定运行。

因此，针对燃油锅炉烟气的特殊性需要设计相适应的高效、长寿命的活性分子臭氧脱硝反应器装置。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，针对燃油锅炉尾部烟气含有大量油滴等粘结性物质，活性分子臭氧脱硝技术难以实施的问题，提供一种用于燃油锅炉的活性分子臭氧脱硝烟道反应器。

为解决技术问题，本实用新型的解决方案是：

提供一种用于燃油锅炉的活性分子臭氧脱硝烟道反应器，包括设于反应器本体外围的外壳，外壳具有与烟道相同的截面形状和尺寸，且两端设有用于与烟道相连的法兰面；在外壳中沿轴向依次设有包括油灰捕集器、喷淋降温器、臭氧分配喷射器和扰流混合器；其中，

所述油灰捕集器是垂直于反应器轴向布置的多层网状结构，其外缘与外壳固定连接；在油灰捕集器的下方设有储污槽；

所述喷淋降温器包括沿反应器轴向布置的一个或多个雾化喷枪，其开口朝向臭氧分配喷射器；雾化喷枪通过水管连接至增压泵，水管上还设有压缩空气入口；

所述臭氧分配喷射器包括多根分配管道，在分配管道上设有若干个朝向扰流混合器的喷口(或喷枪)；各喷口位于反应器的同一截面上且均匀分布，喷口的中心与反应器轴向平行；各分配管道均接至静态混合器后端的出口，在静态混合器的前端设有臭氧入口和空气入口；

所述扰流混合器是由圆形钢管制成的格栅状结构，其外缘与外壳固定连接。

作为一种改进方案，所述外壳分为沿截面方向分隔的第一外壳和第二外壳；其中，第一外壳与油灰捕集器外缘的一侧固定连接，油灰捕集器外缘的另一侧设有法兰面，该法兰面与第二外壳端部法兰面之间通过螺栓固定连接。

作为一种改进方案，在外壳的侧面设有观察窗，用于检查油灰捕集器堵塞和储污槽淤积情况。

作为一种改进方案，在储污槽的下方或端部设有排污口，排污口处设有排污阀门或可拆卸堵头。

作为一种改进方案，所述喷淋降温器中，有一个雾化喷枪且位于反应器的中心轴线上；所述水管垂直于反应器的中心轴线布置，雾化喷枪布置在水管端部。

作为一种改进方案，在各分配管道上均设有流量计和调节阀，且分别通过控制信号线连接至DCS控制系统。

作为一种改进方案，所述臭氧分配喷射器的各喷口在同一截面上呈网格状布置，相邻喷口的间距为200～500mm；同一根分配管道上的喷口数量为8～32个，且聚合形成相对独立的喷射区域。

作为一种改进方案，所述臭氧分配喷射器与扰流混合器的距离为0.3～0.6m。

作为一种改进方案，所述臭氧分配喷射器中，各喷口的中心点分别对准扰流混合器的格栅状结构中相应格栅孔的中心点。

作为一种改进方案，在扰流混合器的格栅状结构中，圆形钢管的尺寸为DN80～DN150；以格栅连接处中心点计算，每个格栅孔径为长宽200mm～500mm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型所述反应器能够针对燃油锅炉烟气所含油灰进行捕集处理，避免进入烟气对臭氧分配喷射器和扰流混合器造成堵塞，影响活性分子臭氧的反应效率；同时，也能够避免油灰对后续吸收塔中的碱液品质造成负面影响。

2、本实用新型在臭氧分配喷射器中对各喷口(或喷枪)采用分区域的单独设计，并利用DCS控制系统和各分配管道上流量计与调节阀对各分配管道上喷口的喷射量进行单独控制，这是现有技术中各类尾气脱硝反应器无法实现的。

3、本实用新型对喷枪分布、喷射区域控制、格栅结构尺寸、喷枪与格栅的距离均提出创新设计方案，能够在不同烟气参数及烟道结构条件下提升臭氧脱硝效率。

附图说明

图1为本实用新型的反应器本体的内部结构示意图；

图2为扰流混合器的结构示意图

图3为反应器在应用场景中的工艺流程示意图。

附图标记：1油灰捕集器；2喷淋降温器；3臭氧分配喷射器；4扰流混合器；5外壳；6离心风机；7静态混合器；8反应器本体；9吸收塔；10流量计；11调节阀；12DCS控制系统。

具体实施方式

本申请中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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申请的限制。

在本申请中，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。

下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式：

本实用新型中用于燃油锅炉的活性分子臭氧脱硝烟道反应器，包括安装在两段烟道之间的反应器本体8，反应器本体8包括位于外围的外壳5，外壳5具有与烟道相同的截面形状和尺寸，且两端设有用于与烟道相连的法兰面。在外壳5中沿轴向依次设有油灰捕集器1、喷淋降温器2、臭氧分配喷射器3和扰流混合器4。其中：

油灰捕集器1是垂直于反应器轴向布置的多层网状结构(可选3至5层)，其外缘与外壳5固定连接。在油灰捕集器1的下方设有储污槽，在储污槽的下方或端部设有临时排污的排污口，排污口处设有排污阀门或可拆卸堵头。在外壳5的侧面设有观察窗，用于检查油灰捕集器堵塞和储污槽淤积情况，可根据实际情况通过排污阀门(或临时卸下可拆卸堵头)来排除积蓄的油灰。

油灰捕集器1与外壳5的连接方式有多种可选方式。例如，可以在油灰捕集器1的外缘设置安装耳，然后通过螺栓固定在外壳5的内壁上，此时外壳5是一个整体部件。或者采用组件方式，将外壳5沿截面方向分为第一外壳和第二外壳；其中，第一外壳与油灰捕集器1外缘的一侧通过焊接或铆接方式固定连接，在油灰捕集器1外缘的另一侧设置法兰面，通过螺栓固定连接设于第二外壳端部的法兰面。前一个方案如要进行维护更换，就得将反应器本体8整个拆卸下来；而后一方案则只需拆卸第一外壳即可，大大降低维护及更换操作的工作量。

喷淋降温器2包括沿反应器轴向布置的一个或多个雾化喷枪，其开口朝向臭氧分配喷射器，雾化喷枪通过水管连接至增压泵，水管上还设有压缩空气入口。图1中采用了一个雾化喷枪的设计，且雾化喷枪位于反应器的中心轴线上；水管则垂直于反应器的中心轴线布置，雾化喷枪布置在水管端部。利用增压泵对供水进行增压输送，在雾化喷枪中压缩空气的作用下形成小粒径的水滴，进一步在高温烟气中气化从而降低烟气温度。因此，可以通过调节供水量来对烟气温度进行微调。

如图1、3所示，臭氧分配喷射器3包括多根分配管道，各分配管道均接至静态混合器7后端的出口，在静态混合器7的前端设有臭氧入口和空气入口。静态混合器7用于将臭氧与空气混合均匀，设于空气管路上的离心风机6则通过提升空气输送压力以增强混合强度和出气压力。在分配管道上设有若干个朝向扰流混合器4的喷口(或喷枪)，各喷口位于反应器的同一截面上且均匀分布，喷口的中心与反应器轴向平行。在各分配管道上均设有流量计10和调节阀11，分别通过控制信号线接至DCS控制系统12，用于控制调节各分配管道上喷口的喷射量。可选地，各喷口在同一截面上呈网格状布置，相邻喷口的间距为200～500mm；同一根分配管道上的喷口数量为8～32个，且聚合形成相对独立的喷射区域。

扰流混合器4是由圆形钢管制成的格栅状结构，其外缘与外壳固定连接。臭氧分配喷射器3中各喷口的中心点分别对准扰流混合器4的格栅状结构中相应格栅孔的中心点。可选地，圆形钢管的尺寸为DN80～DN150；以格栅连接处中心点计算，每个格栅孔径为长宽200mm～500mm。臭氧分配喷射器3与扰流混合器4的距离为0.3～0.6m。

为了延长反应器使用寿命，外壳5及反应器内部所有部件均可选316L、2205等不锈钢材料制成。

本实用新型的使用方法示例：

如图3所示，来自燃油锅炉的烟气通过烟道连接至吸收塔9，反应器本体8安装于烟道中段或尾段。

烟气首先经过油灰捕集器1，其中的油灰混合物被捕获后会在重力的作用下落至储污槽中，积蓄一段时间后通过排污口排出。油灰捕集器1与烟道采用法兰连接，待网上积有较多油灰导致烟气流动阻力增大时，可通过拆卸方式对其进行更换。

去除油灰后的烟气经过喷淋降温器2后，根据烟气温度及脱硝反应所需温度控制喷淋水量，使烟气温度得到控制。喷淋降温器2采用气力雾化的方式达到快速的气化效果，避免以液滴形式滴落在反应器底部。喷枪开口可选一个或均布的多个且顺流烟气喷射，喷射范围控制在以反应器中轴线为中心的一定半径的区域内，具体可根据反应器尺寸布置喷枪的数量，以覆盖绝大部分烟道截面为准，避免直接喷射在外壳5上。

烟气经过臭氧分配喷射器3后，喷口(或喷枪)中喷射的介质为空气臭氧混合气，喷射方向与烟气流动方向相同，喷射速度可选为烟气流速的1～3倍。臭氧混合工艺流程如图3所示，由离心风机5引入臭氧体积1～5倍的空气，在静态混合器6中与臭氧混合均匀，然后由多个分配管道引入反应器本体8中。每个分配管道上设有多个喷口并构成一个局部喷射区域，由该分配管道控制此区域内的喷枪流速；一个喷射区域内的喷口数量为8～32个，具体由烟气的均匀性和烟道尺寸决定。DCS控制系统12根据各分配管道上的流量计10获取流量信号后，根据控制目标对调节阀11的开度进行调节，以此方式实现对每一个喷射区域的喷射量的控制。DCS控制系统12及其控制方法均为成熟技术。

通过在臭氧分配喷射器中对各喷口(或喷枪)采用分区域的单独设计，并分别设有流量计10和调节阀11，因此该反应器能够通过DCS控制系统12单独控制各分配管道上喷口的喷射量。基于该创新设计，操作人员可以进一步结合现有的烟气流场监测设备实现分布式控制。针对烟道中烟气流场的分布来控制不同喷枪的臭氧喷射量，以达到臭氧/氮氧化物摩尔比均匀，并通过局部区域喷射量的微调来适应实际烟道中的流场差异，这是现有技术中各类尾气脱硝反应器无法实现的。

掺混了空气臭氧混合气的烟气继续经过扰流混合器4，通过扰流充分混合并强化脱硝反应。反应过程具体包括：活性分子臭氧利用其强氧化性，将烟气中不溶于水的NO进行充分氧化，利用价态改变依次生成NO₂、N₂O₅，N₂O₅，得到NO_x的深度氧化产物。由于溶解度提升，从而能被吸收塔8中的碱液高效吸收。反应后烟气在吸收塔8中的洗涤吸收操作，可采用常规技术。

Claims (10)

1.一种用于燃油锅炉的活性分子臭氧脱硝烟道反应器，包括设于反应器本体外围的外壳，外壳具有与烟道相同的截面形状和尺寸，且两端设有用于与烟道相连的法兰面；其特征在于，在外壳中沿轴向依次设有包括油灰捕集器、喷淋降温器、臭氧分配喷射器和扰流混合器；其中，

所述油灰捕集器是垂直于反应器轴向布置的多层网状结构，其外缘与外壳固定连接；在油灰捕集器的下方设有储污槽；

所述喷淋降温器包括沿反应器轴向布置的一个或多个雾化喷枪，其开口朝向臭氧分配喷射器；雾化喷枪通过水管连接至增压泵，水管上还设有压缩空气入口；

所述臭氧分配喷射器包括多根分配管道，在分配管道上设有若干个朝向扰流混合器的喷口；各喷口位于反应器的同一截面上且均匀分布，喷口的中心与反应器轴向平行；各分配管道均接至静态混合器后端的出口，在静态混合器的前端设有臭氧入口和空气入口；

所述扰流混合器是由圆形钢管制成的格栅状结构，其外缘与外壳固定连接。

2.根据权利要求1所述的活性分子臭氧脱硝烟道反应器，其特征在于，所述外壳分为沿截面方向分隔的第一外壳和第二外壳；其中，第一外壳与油灰捕集器外缘的一侧固定连接，油灰捕集器外缘的另一侧设有法兰面，该法兰面与第二外壳端部法兰面之间通过螺栓固定连接。

3.根据权利要求1所述的活性分子臭氧脱硝烟道反应器，其特征在于，在外壳的侧面设有观察窗，用于检查油灰捕集器堵塞和储污槽淤积情况。

4.根据权利要求1所述的活性分子臭氧脱硝烟道反应器，其特征在于，在储污槽的下方或端部设有排污口，排污口处设有排污阀门或可拆卸堵头。

5.根据权利要求1所述的活性分子臭氧脱硝烟道反应器，其特征在于，所述喷淋降温器中，有一个雾化喷枪且位于反应器的中心轴线上；所述水管垂直于反应器的中心轴线布置，雾化喷枪布置在水管端部。

6.根据权利要求1所述的活性分子臭氧脱硝烟道反应器，其特征在于，在各分配管道上均设有流量计和调节阀，且分别通过控制信号线连接至DCS控制系统。

7.根据权利要求1所述的活性分子臭氧脱硝烟道反应器，其特征在于，所述臭氧分配喷射器的各喷口在同一截面上呈网格状布置，相邻喷口的间距为200～500mm；同一根分配管道上的喷口数量为8～32个，且聚合形成相对独立的喷射区域。

8.根据权利要求1所述的活性分子臭氧脱硝烟道反应器，其特征在于，所述臭氧分配喷射器与扰流混合器的距离为0.3～0.6m。

9.根据权利要求1所述的活性分子臭氧脱硝烟道反应器，其特征在于，所述臭氧分配喷射器中，各喷口的中心点分别对准扰流混合器的格栅状结构中相应格栅孔的中心点。

10.根据权利要求1所述的活性分子臭氧脱硝烟道反应器，其特征在于，在扰流混合器的格栅状结构中，圆形钢管的尺寸为DN80～DN150；以格栅连接处中心点计算，每个格栅孔径为长宽200mm～500mm。

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