CN220554642U - 一种安装在循环流化床锅炉一次风室内的脱硝装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于火电锅炉循环流化床的技术领域，公开了一种安装在循环流化床锅炉一次风室内的脱硝装置。该脱硝装置主要在一次风室的中心位置安装有氨气分配器，其中氨气分配器包括有管道本体、在其中间连通有进口连接管和两端口上均焊接有堵板，在管道本体上等距开设有多个喷孔，多个喷孔的孔径由管道本体中心向两端方向依次递增，氨气分配器利用其特殊结构将水解反应器中水解反应生成的氨气送入至一次风室中与烟气充分混合发生脱硝反应，氨气通过布风板集中在炉膛中心的低氧区域与烟气中的氮氧化物发生还原反应，生成无毒无害的氮气和水，极大地减少氮氧化物的排放量，使得锅炉低负荷运行时仍能满足氮氧化物的排放要求。

Description

一种安装在循环流化床锅炉一次风室内的脱硝装置

技术领域

本实用新型属于火电锅炉循环流化床的技术领域，具体涉及一种安装在循环流化床锅炉一次风室内的脱硝装置。

背景技术

目前，循环流化床锅炉的脱硝技术主要采用以下两种，第一种方式是在旋风分离器的入口安装若干支喷枪，将尿素溶液从此处喷入烟道内，对烟气进行脱硝。但当锅炉负荷较低时，分离器内的烟温低于尿素反应所需的温度区间，导致脱硝反应速率降低，进而造成氮氧化物排放超标。第二种方法是在二次风入口处加入尿素溶液，进而将尿素溶液喷入到炉膛下部，该方法的优势是能够利用炉膛内的高温环境促进尿素的脱硝反应。但循环流化床锅炉的炉膛内的氧气浓度分布具有中间低两侧高的特点，也就是说在炉膛中心区域氧气浓度很低，两侧区域氧气浓度较高。尿素在炉膛内高温环境下热解生成氨气，氨气在氧气浓度较高的情况下，有二种反应途径：（1）氨气与氧气发生氧化反应生成氮氧化物；（2）氨气与烟气中的氮氧化物发生还原脱硝反应。而氨气在氧气浓度较低的情况下，则主要与烟气中的氮氧化物发生还原脱硝反应。上述的第二种方法则是将尿素送入到炉膛两侧的高氧区域，因此该方法在脱硝反应中同样没有明显效果。

如何高效率的脱除烟气中的氮氧化物，使得锅炉低负荷运行时仍能满足排放要求，成为火电厂目前亟待解决的问题之一。因此，现阶段如何利用全炉膛的巨大空间促进脱硝反应进一步提高反应效率，同时区别于目前主流的分离器入口加尿素的方式，新的循环流床锅炉脱硝技术研发具有非常重要的现实意义。

实用新型内容

针对背景技术中循环流化床锅炉在低负荷运行时氮氧化物排放量高的问题。本实用新型提供一种原理先进、结构简单的脱硝装置，即在一次风室的中心位置安装一根氨气分配器，将氨气均匀地送入到一次风室内，从而进入到炉膛中心的高温缺氧区域，所以能够创造出氨气与氮氧化物发生还原反应的最佳条件，极大地减少氮氧化物的排放量，使得锅炉低负荷运行时仍能满足排放要求。

基于上述设计方案，我们联合设计一种安装在循环流化床锅炉一次风室内的脱硝装置。

为了解决上述技术存在的不足，本实用新型所采取的技术方案如下：一种安装在循环流化床锅炉一次风室内的脱硝装置，包括有炉膛，在炉膛的上部出口连接有旋风分离器，在炉膛的下端内部安装有布风板，在布风板上安装有多个通风管，在每个通风管的顶端均设置有风帽，位于所述布风板下方的炉膛部分为一次风室，在炉膛的上分别安装有与其相连通的一次风入口、二次风口以及给煤口，所述二次风口和给煤口位于布风板的上方，所述一次风入口位于布风板的下方，还包括有增压泵和水解反应器，在水解反应器上设置有蒸汽式换热管，所述蒸汽式换热管的进口通过管道与电厂蒸汽管道相连接并为所述水解反应器提供反应所需的热介质，所述蒸汽式换热管的出口通过管道与疏水箱相连接，将蒸汽通过热传导后冷凝水排放到疏水箱中，尿素溶液管道与水解反应器的进口相连接，所述水解反应器的出口通过氨气管道与氨气分配器的进口相连接，氨气分配器安装在一次风室内，且其位于一次风室的中心位置，所述氨气分配器的喷口靠近所述布风板，在所述尿素溶液管道上安装有增压泵，尿素溶液通过所述增压泵中增压后进入到所述水解反应器中利用所述蒸汽式换热管中的蒸汽加热进行水解反应生成氨气，氨气通过氨气分配器送入至一次风室中与烟气充分混合发生脱硝反应，氨气通过布风板集中在炉膛中心的低氧区域与烟气中的氮氧化物发生还原反应，生成无毒无害的氮气和水。

作为上述技术方案进一步解释及限定，所述氨气分配器包括有管道本体、以及在其中间连通有进口连接管，在所述管道本体上等距开设有多个喷孔，在所述管道本体的两端口上均焊接有堵板，且所述管道本体的两端分别与一次风室的内壁相连接。

作为上述技术方案进一步解释及限定，多个喷孔的孔径由管道本体中心向两端方向依次递增。即位于管道本体中间位置的喷孔的孔径最小，且从中间位置开始，越靠近两侧所述堵板，所述喷孔的孔径越大，在所述堵板处的所述喷孔的孔径达到最大。

作为上述技术方案进一步补充说明，在所述氨气管道上安装有电动速关阀，电动速关阀用于关断对所述氨气分配器的氨气供应。

作为上述技术方案进一步补充说明，在所述蒸汽式换热管的进口上设置有电动调节阀，所述电动调节阀用于调节蒸汽的流量，以此实现对所述水解反应器中尿素溶液水解反应的控制。

与现有脱硝技术相比，本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型一次风室的中心位置（宽度方向）安装有氨气分配器，且氨气分配器靠近布风板，氨气分配器将水解反应器中水解反应产生的氨气均匀地喷出分布于一次风室的中心区域，从而当氨气通过布风板流动到上方的炉膛时，也是沿长度方向集中于炉膛的中心区域，研究表明，循环流化床炉膛中心处于低氧状态，而氨气在低氧状态下，优先选择与烟气中的氮氧化物发生还原反应，生成无毒无害的氮气和水。因此本实用新型利用的氨气分配器的安装位置能够将氨气送至炉膛中心的低氧区域，从而创造出极为有利的脱硝氛围。

2、本实用新型将氨气从布风板下方送入炉膛，此时氨气与烟气在炉膛下部就开始充分混合并发生脱硝反应，所以整个炉膛都得到了充分的利用，因此为氨气与氮氧化物之间的还原反应提供了巨大的空间和充足的时间。与目前主流的分离器入口加尿素的常规技术相比，本实用新型可以大大提高反应时间和空间，从而极大地提高反应效率。

3、本实用新型而本实用新型将尿素水解生成氨气后送入到炉膛下部的中心区域，既充分利用炉膛中心区域的低氧环境，又利用了炉膛内低负荷运行时温度仍然较高的优势，所以能够高效率的脱除烟气中的氮氧化物，使得锅炉低负荷运行时仍能满足排放要求。

4、本实用新型氨气分配器在长度方向上充满整个一次风室，也就是说本实用新型可以在炉膛中心区域的长度方向上都喷出氨气，对氨气在整个炉膛的均匀分布有很好的作用。另外，氨气分配器的管道上加工有孔径φ各不相同的喷孔，且中间位置的喷孔孔径最小，越靠近两侧堵板的喷孔的孔径越大。这样的氨气分配器设计有利于氨气的等量喷出，这是因为分配器的入口位于中间位置，氨气流动到该入口时，压力最高，随后在分配器内，氨气向两侧流动，在流动过程中，氨气不断地通过喷孔向外流出，所以氨气的压力逐渐降低，当氨气流动到两侧的堵板位置时，压力降到最低。

附图说明

图1为本实用新型的系统结构示意图；

图2为本实用新型的氨气分配器的横截面示意图；

图3为图2中氨气分配器的A-A剖面示意图 。

图中：炉膛为1，旋风分离器为2，氨气分配器为3，尿素溶液管道为4，水解反应器为5，氨气管道为6，增压泵为7，电动速关阀为8，电动调节阀为9。

循环流化床锅炉除了炉膛还包括：布风板为101，通风管为102，风帽为103，一次风室为104，给煤口为105，一次风入口为106，二次风口为107。

氨气分配器包括：管道本体为301，进口连接管为302，喷孔为303，堵板为304。

具体实施方式

下面将结合附图1至3，根据现场改造情况，我们选取三个实施例对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，以上所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中所公开的三个实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

如图 1所示，目前循环流化床锅炉包括有炉膛1，在炉膛1的上部出口连接有旋风分离器2，在炉膛1的下端内部安装有布风板101，在布风板101上安装有多个通风管102，在每个通风管102的顶端均设置有风帽103，位于所述布风板101下方的炉膛1部分为一次风室104，在炉膛1的上分别安装有与其相连通的一次风入口106、二次风口107以及给煤口105，所述二次风口107和给煤口105位于布风板101的上方，所述一次风入口106位于布风板101的下方。

现有的脱硝技术如下：

第一种方式是在旋风分离器2的入口安装若干支喷枪，将尿素溶液从此处喷入烟道内，对烟气进行脱硝。但当锅炉负荷较低时，旋风分离器2内的烟温低于尿素反应所需的温度区间，导致脱硝反应速率降低，进而造成氮氧化物排放超标。

第二种方法是在二次风入口107处加入尿素溶液，进而将尿素溶液喷入到炉膛1下部，该方法的优势是能够利用炉膛1内的高温环境促进尿素的脱硝反应。但循环流化床锅炉的炉膛1内的氧气浓度分布具有中间低两侧高的特点，也就是说在炉膛中心区域氧气浓度很低，两侧区域氧气浓度较高。因此，该方法在脱硝反应中同样没有明显效果。

实施例一

如附图1至3所示，本方案中的脱硝装置主要包括有增压泵7和水解反应器5，在水解反应器5上设置有蒸汽式换热管，所述蒸汽式换热管的进口通过管道与电厂蒸汽管道相连接并为所述水解反应器5提供反应所需的热介质，所述蒸汽式换热管的出口通过管道与疏水箱相连接，将蒸汽通过热传导后冷凝水排放到疏水箱中，尿素溶液管道4与水解反应器5的进口相连接，所述水解反应器5的出口通过氨气管道6与氨气分配器3的进口相连接，氨气分配器3安装在一次风室104内，且其位于一次风室104的中心位置，所述氨气分配器3的喷口靠近所述布风板101，在所述尿素溶液管道4上安装有增压泵7，尿素溶液通过所述增压泵7中增压后进入到所述水解反应器5中利用所述蒸汽式换热管中的蒸汽加热进行水解反应生成氨气，氨气通过氨气分配器3送入至一次风室104中与烟气充分混合发生脱硝反应，氨气通过布风板101集中在炉膛1中心的低氧区域与烟气中的氮氧化物发生还原反应，生成无毒无害的氮气和水。

由于在炉膛内“在压力较高的区域，喷孔孔径小，在压力较低的区域，喷孔孔径大”的特点，而氨气的流量既与氨气压力有关，也与喷孔面积有关，因此，通过适当的调整喷孔面积，能够沿整个分配器均匀等量的喷出氨气。因此，我们所使用的氨气分配器结构包括有管道本体301、以及在其中间连通有进口连接管302，在所述管道本体301上等距开设有多个喷孔303，在所述管道本体301的两端口上均焊接有堵板304，且所述管道本体301的两端分别与一次风室104的内壁相连接。同时，多个喷孔303的孔径由管道本体301中心向两端方向依次递增。即位于管道本体中间位置的喷孔的孔径最小，且从中间位置开始，越靠近两侧所述堵板，所述喷孔的孔径越大，在所述堵板处的所述喷孔的孔径达到最大。

在锅炉低负荷运行时，炉膛温度能够维护在800多度，仍能满足尿素与氮氧化物快速发生反应时对温度的要求，但分离器内的烟温降低到了700多度，已经低于尿素反应所需的温度区间，导致尿素与氮氧化物之间的反应大大降低。因此采用常规的分离器入口加尿素的锅炉通常在低负荷运行时，将出现氮氧化物排放超标的现象。

实施例二

在上述实施例一中，为了便于调控整个脱硝装置的运行系统，配合循环流化床锅炉的检修。如附图1所示，我们又补充以下技术方案：在所述氨气管道6上安装有电动速关阀8。尤其在循环流化床锅炉的检修期间，我们可以通过电动速关阀8关断对氨气分配器3的氨气供应，停止循环流化床锅炉的脱硝反应，便于维修人员检查施工。

实施例三

尿素溶液通过水解反应器中利用所述蒸汽式换热管中的蒸汽加热进行水解反应生成氨气过程中，为了便于对水解反应温度的控制，进一步控制反应产物氨气。我们在实施例一和实施例二中分别补充以下技术方案：我们在所述蒸汽式换热管的进口上设置有电动调节阀9，我们可以通过调节电动调节阀9的开度来调节蒸汽的流量改变水解反应器的反应问题，以此匹配整个脱硝系统。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点,对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种安装在循环流化床锅炉一次风室内的脱硝装置，包括有炉膛（1），在炉膛（1）的上部出口连接有旋风分离器（2），在炉膛（1）的下端内部安装有布风板（101），在布风板（101）上安装有多个通风管（102），在每个通风管（102）的顶端均设置有风帽（103），位于所述布风板（101）下方的炉膛（1）部分为一次风室（104），在炉膛（1）的上分别安装有与其相连通的一次风入口（106）、二次风口（107）以及给煤口（105），所述二次风口（107）和给煤口（105）位于布风板（101）的上方，所述一次风入口（106）位于布风板（101）的下方，其特征在于：还包括有增压泵（7）和水解反应器（5），在水解反应器（5）上设置有蒸汽式换热管，所述蒸汽式换热管的进口通过管道与电厂蒸汽管道相连接并为所述水解反应器（5）提供反应所需的热介质，所述蒸汽式换热管的出口通过管道与疏水箱相连接，将蒸汽通过热传导后冷凝水排放到疏水箱中，尿素溶液管道（4）与水解反应器（5）的进口相连接，所述水解反应器（5）的出口通过氨气管道（6）与氨气分配器（3）的进口相连接，氨气分配器（3）安装在一次风室（104）内，且其位于一次风室（104）的中心位置，所述氨气分配器（3）的喷口靠近所述布风板（101），在所述尿素溶液管道（4）上安装有增压泵（7），尿素溶液通过所述增压泵（7）中增压后进入到所述水解反应器（5）中利用所述蒸汽式换热管中的蒸汽加热进行水解反应生成氨气，氨气通过氨气分配器（3）送入至一次风室（104）中与烟气充分混合发生脱硝反应，氨气通过布风板（101）集中在炉膛（1）中心的低氧区域与烟气中的氮氧化物发生还原反应，生成无毒无害的氮气和水。

2.根据权利要求1所述的一种安装在循环流化床锅炉一次风室内的脱硝装置，其特征在于：所述氨气分配器（3）包括有管道本体（301）、以及在其中间连通有进口连接管（302），在所述管道本体（301）上等距开设有多个喷孔（303），在所述管道本体（301）的两端口上均焊接有堵板（304），且所述管道本体（301）的两端分别与一次风室（104）的内壁相连接。

3.根据权利要求2所述的一种安装在循环流化床锅炉一次风室内的脱硝装置，其特征在于：多个喷孔（303）的孔径由管道本体（301）中心向两端方向依次递增。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种安装在循环流化床锅炉一次风室内的脱硝装置，其特征在于：在所述氨气管道（6）上安装有电动速关阀（8），电动速关阀（8）用于关断对所述氨气分配器（3）的氨气供应。

5.根据权利要求4所述的一种安装在循环流化床锅炉一次风室内的脱硝装置，其特征在于：在所述蒸汽式换热管的进口上设置有电动调节阀（9），所述电动调节阀（9）用于调节蒸汽的流量，以此实现对所述水解反应器（5）中尿素溶液水解反应的控制。