CN220657047U - 一种新型高效耐高温的锅炉sncr脱硝雾化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型高效耐高温的锅炉SNCR脱硝雾化装置，包括金属管和射流式喷枪，金属管头端贯穿锅炉炉墙位于炉膛内且头端外部焊接金属钉，金属钉外敷设呈曲面形状的耐火材料，金属管靠近末端径向开设冷却风接口；所述喷枪沿金属管内插入炉膛且与金属管固定连接，喷枪头端螺纹连接喷嘴，末端设有雾化风接口，喷枪靠近末端处径向开设脱硝剂接口。本装置可以长时间保持良好性能，有效避免现有脱硝雾化装置使用一定时间后，喷头或喷嘴容易腐蚀、损坏，导致雾化效果变差，脱硝剂用量增加，脱硝效果变差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及SNCR脱硝技术领域，特别是涉及一种SNCR脱硝雾化装置。
背景技术
循环流化床锅炉的SNCR（选择性非催化还原）脱硝工艺，是一种将氨（氨水、氨气)或尿素(溶液、微粉或气化气体）通过雾化装置喷入锅炉炉膛中，与温度为850℃至1100℃的烟气中的NOx进行还原反应，以减少锅炉排放烟气中的NOx含量的技术。
现有的脱硝雾化装置一般有喷头雾化和喷嘴雾化两种。由于脱硝剂（氨或尿素）的强腐蚀性，及循环流化床锅炉炉膛内部床料的磨损，无论是喷头雾化还是喷嘴雾化的脱硝雾化装置，在使用几个月后，喷头或喷嘴就会或因严重磨损，或因高温尿素腐蚀而损坏，从而达不到良好的雾化效果。这将导致严重的后果：
1、脱硝剂（氨水或尿素溶液）雾化不好，进入炉膛后不能及时与烟气充分混合、反应时间延长，在还原剂与烟气的混合物到达后续的换热部件（如蒸发管束、过热器管束、省煤器管束等）时，残留的脱硝剂附着到金属管束上，对管束产生强烈的腐蚀，导致管束因腐蚀减薄而爆管，引起锅炉设备事故。
2、还原剂（氨水或尿素溶液）雾化不好，脱硝剂使用量大增，甚至使用大量脱硝剂后烟气排放的NOx含量仍然超标。
3、氨水或尿素溶液形成水滴或水流落下，或热解后生成的NH3气体，渗入炉膛耐火材料与水冷壁管之间，强烈腐蚀水冷壁管，导致水冷壁管因腐蚀减薄而爆管，引起锅炉设备事故。
发明内容
为了克服上述现有喷头雾化装置或喷嘴雾化装置的不足，本发明提供了一种提出了一种新型高效耐高温的SNCR脱硝雾化装置。
本发明所采用的技术方案是，一种新型高效耐高温的锅炉SNCR脱硝雾化装置，包括金属管和射流式喷枪，所述金属管头端贯穿锅炉炉墙位于炉膛内且头端外部焊接金属钉，金属钉外敷设呈曲面形状的耐火材料，金属管靠近末端径向开设冷却风接口；所述喷枪沿金属管内插入炉膛且与金属管固定连接，喷枪头端螺纹连接喷嘴，末端设有雾化风接口，喷枪靠近末端处径向开设脱硝剂接口。
优选地，所述耐火材料的曲面形状包括抛物线形、锥形或双曲线形。
优选地，所述喷枪插入金属管的深度，喷枪通入最大流量的脱硝剂，喷射扇面不会接触到金属管内壁；氨水、尿素溶液或热解生成的NH3气体不会接触到锅炉炉墙金属表面。
优选地，所述金属钉采用分叉钉、抓钉或V形钉，并附加龟甲网。
优选地，所述金属管头端高出炉膛内壁耐火材料0.1-2.0倍管径。
优选地，所述喷枪中部与金属管末端法兰连接或焊接，喷枪头端底部设有支撑环与金属管连接。
优选地，所述冷却风接口、雾化风接口和脱硝剂接口外接不锈钢金属软管。
优选地，所述冷却风接口连接锅炉一次冷风、二次冷风、罗茨风机或空压机供风，风压0.01-0.8MPa，风温为常温。
优选地，所述雾化风接口连接空压机供风，风压0.1-0.8MPa。
相较现有技术，本实用新型的有益效果是：
1、由于在炉膛内有曲面形状的耐火材料保护，脱硝喷枪，尤其是喷嘴不会被磨损，可以长时间保持良好性能，有效避免现有的喷头式和喷嘴式脱硝雾化装置使用一定时间后，喷头或喷嘴容易腐蚀、损坏，导致雾化效果变差，脱硝剂用量增加，脱硝效果变差，严重时脱硝剂对水冷壁管、蒸发管、过热器、省煤器、空预器等管束产生强烈腐蚀，导致爆管的问题，可以长期稳定雾化，保持良好的脱硝效果；
2、通过多次雾化，脱硝剂雾化后的液滴直径可长期稳定达到50μm以下；
3、对安装位置没有限制，可以安装在锅炉炉膛内任意位置。
附图说明
图1为本实用新型采用双曲线型耐火材料保护层的结构示意图；
图2为本实用新型采用斜面型耐火材料保护层的结构示意图；
图3为本实用新型采用抛物线型耐火材料保护层的结构示意图；
图中标注：1、金属管，2、喷枪，3、金属钉，4、耐火材料，5、冷却风接口，6、雾化风接口，7、脱硝剂接口，8、支撑环，9、喷嘴，10、锅炉炉墙。
具体实施方式
以下将结合说明书附图对本实用新型进一步解释说明，以便于本领域专业技术人员更好地理解。
实施例1
如图1-3所示，一种新型高效耐高温的锅炉SNCR脱硝雾化装置，包括管径为D的金属管1和射流式喷枪2；在锅炉炉墙10（水冷壁）上开孔，将耐高温金属管1插入开孔，牢牢固定，并将金属管1与炉墙间缝隙完全密封，金属管1头端贯穿锅炉炉墙10位于炉膛内并高出炉膛内壁耐火材料0.1D-2.0D，且金属管1头端外部焊接金属钉3，所述金属钉3采用分叉钉、抓钉或V形钉，并附加龟甲网；金属钉3外敷设耐火材料4，耐火材料4浇筑呈曲面形状，金属管1靠近末端径向开设冷却风接口5，冷却风接口5外接不锈钢金属软管，并通过冷却风管道连接锅炉一次冷风、二次冷风、罗茨风机或空压机供风，风压0.01-0.8MPa，风温为常温。
所述射流式喷枪2沿金属管1内插入炉膛且与金属管1固定连接，喷枪2插入金属管1的深度，以喷枪2通入最大流量的脱硝剂，喷射扇面不会接触到金属管1内壁为宜。具体地，喷枪2中部与金属管1末端法兰连接或焊接，喷枪2头端底部设有支撑环8与金属管1连接。喷枪2头端螺纹连接喷嘴9，末端设有雾化风接口6，雾化风接口6外接不锈钢金属软管，并通过雾化风管道连接空压机供风，风压0.1-0.8MPa。喷枪2靠近末端处径向开设脱硝剂接口7，脱硝剂接口7外接不锈钢金属软管，并连接脱硝剂管道。
脱硝喷枪2的雾化喷嘴9采用螺纹连接，雾化装置脱硝剂、雾化风、冷却风接口均采用不锈钢金属软管连接，脱硝剂管道及金属软管宜采用耐尿素腐蚀的金属材质，如310S、316L或316Lmod等。在锅炉正常运行过程中，可停运某一个脱硝雾化装置，拆除金属软管，松脱喷枪的紧固装置，将脱硝喷枪抽出，对喷枪尤其是雾化喷嘴进行检查更换。
进一步的，所述耐火材料4的曲面形状包括抛物线形、锥形或双曲线形。
采用双曲线型耐火材料保护层的新型SNCR脱硝雾化装置，锅炉烟气遇到双曲线型耐火材料保护层后，对从金属管中喷出的气液混合物进行二次加速，使其远离炉墙，进入炉膛中心，与锅炉烟气充分混合，雾化效果和脱硝效果最好。
采用斜面型耐火材料保护层的新型SNCR脱硝雾化装置，锅炉烟气遇到斜面型耐火材料保护层后，形成紊流，将从金属管中喷出的气液混合物进行三次雾化，改善雾化效果和脱硝效果。
采用抛物线型耐火材料保护层的新型SNCR脱硝雾化装置，锅炉烟气遇到抛物线型耐火材料保护层后，对从金属管中喷出的气液混合物进行二次加速，使其远离炉墙，进入炉膛中心，与锅炉烟气充分混合，雾化效果和脱硝效果较好；也可以避免从炉墙上部沿炉墙滑落的炉灰对金属管和喷枪、喷嘴造成磨损。
将本脱硝雾化装置安装在炉墙上，在炉墙外各个接口上接上相应的金属软管，并分别与相应的脱硝剂管道、雾化风管道、冷却风管道相连接。锅炉运行过程中，冷却风管道必须始终通入一定压力的常温压缩空气，可以采用锅炉一次冷风，或罗茨风机供风，或空压机供风。当锅炉排放烟气中的NOx指标较高时，通过DCS控制系统打开雾化风管线阀门，通入雾化风；然后通过DCS控制系统打开脱硝剂管线阀门，并适当调整脱硝剂流量，脱硝剂（氨水或尿素溶液）进入喷枪。
当喷枪通入雾化风（压缩空气，压力0.1-0.8MPa）和脱硝剂，金属管通入冷却风后，雾化风将脱硝剂在喷枪内部因气液撞击而一次雾化，通过喷嘴喷出形成喷射扇面；冷却风通过金属管，气液混合物经喷嘴喷出，在冷却风流体撞击下二次雾化，冷却风在对喷枪及其喷嘴进行冷却的同时，导引喷嘴喷出的喷雾往炉膛内喷射，避免液体在金属管内壁滞留；炉膛内的锅炉烟气遇到金属管外部曲面形状的耐火材料，形成从炉膛内壁流向炉膛中心的紊流，进一步撞击从金属管喷出的气液混合流体，从而使脱硝剂与炉膛内烟气在远离炉膛内壁的地方充分混合，避免脱硝剂接触到水冷壁管；也因多股烟气的冲击而形成紊流区，加强气液混合效果的同时，延长了烟气停留时间，从而延长了反应时间。在经曲面耐火材料保护层导引下形成的雾化装置附近烟气的牵引和撞击下，三次雾化，在远离炉墙的炉膛中心方向完成脱硝剂液滴与烟气的充分混合，脱硝剂中的NH3与烟气中的NOx进行化学反应，生成氮气和水，从而降低烟气排放时的NOx含量。
Claims (9)
1.一种新型高效耐高温的锅炉SNCR脱硝雾化装置，包括金属管（1）和射流式喷枪（2），其特征在于，所述金属管（1）头端贯穿锅炉炉墙（10）位于炉膛内且头端外部焊接金属钉（3），金属钉（3）外敷设呈曲面形状的耐火材料（4），金属管（1）靠近末端径向开设冷却风接口（5）；所述喷枪（2）沿金属管（1）内插入炉膛且与金属管（1）固定连接，喷枪（2）头端螺纹连接喷嘴（9），末端设有雾化风接口（6），喷枪（2）靠近末端处径向开设脱硝剂接口（7）。
2.根据权利要求1所述的一种新型高效耐高温的锅炉SNCR脱硝雾化装置，其特征在于，所述耐火材料（4）的曲面形状包括抛物线形、锥形或双曲线形。
3.根据权利要求1所述的一种新型高效耐高温的锅炉SNCR脱硝雾化装置，其特征在于，所述喷枪（2）插入金属管（1）的深度，喷枪（2）通入最大流量的脱硝剂，喷射扇面不会接触到金属管（1）内壁。
4.根据权利要求1所述的一种新型高效耐高温的锅炉SNCR脱硝雾化装置，其特征在于，所述金属钉（3）采用分叉钉、抓钉或V形钉，并附加龟甲网。
5.根据权利要求1所述的一种新型高效耐高温的锅炉SNCR脱硝雾化装置，其特征在于，所述金属管（1）头端高出炉膛内壁耐火材料0.1-2.0倍管径。
6.根据权利要求1所述的一种新型高效耐高温的锅炉SNCR脱硝雾化装置，其特征在于，所述喷枪（2）中部与金属管（1）末端法兰连接或焊接，喷枪（2）头端底部设有支撑环（8）与金属管（1）连接。
7.根据权利要求1所述的一种新型高效耐高温的锅炉SNCR脱硝雾化装置，其特征在于，所述冷却风接口（5）、雾化风接口（6）和脱硝剂接口（7）外接不锈钢金属软管。
8.根据权利要求7所述的一种新型高效耐高温的锅炉SNCR脱硝雾化装置，其特征在于，所述冷却风接口（5）连接锅炉一次冷风、二次冷风、罗茨风机或空压机供风，风压0.01-0.8MPa，风温为常温。
9.根据权利要求7所述的一种新型高效耐高温的锅炉SNCR脱硝雾化装置，其特征在于，所述雾化风接口（6）连接空压机供风，风压0.1-0.8MPa。
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