專利名稱：Sncr脫硝多噴嘴長槍噴射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電站鍋爐的煙氣濕法脫硝裝置，特別涉及SNCR(選擇性非催化還原法)脫硝多噴嘴長槍噴射器，可應(yīng)用于電站燃煤鍋爐，進(jìn)行NOx控制處理。
背景技術(shù)：
鍋爐燃燒煤粉進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的同時會向環(huán)境排放大量污染物，據(jù)統(tǒng)計大氣NOx排放中的67%來自燃煤，因此對電廠燃煤鍋爐進(jìn)行NOx控制處理非常有必要。SNCR脫硝技術(shù)于20世紀(jì)70年代中期在日本開始應(yīng)用，80年代末歐盟國家也開始了 SNCR脫硝技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用，美國90年代初開始應(yīng)用SNCR脫硝技術(shù)，目前全世界燃煤電廠SNCR脫硝工藝的總裝機容量已經(jīng)超過2GW，而在中國的裝機容量較小。近幾年高效率大容量發(fā)電機組增速較快， 且大多采用了較為先進(jìn)的低氮燃燒技術(shù)，使單位發(fā)電量的NOx排放水平呈下降趨勢；另外， 在役機組的低氮燃燒技術(shù)改造和一部分新建電廠煙氣脫硝裝置的建成并投入運行，對降低 NOx排放水平也起到一定作用，但從整個行業(yè)來說，我國對氮氧化物排放的控制尚處于起步階段，難以滿足環(huán)保要求，有很大的發(fā)展?jié)摿?。選擇性非催化還原法(SNCR)是一種成熟的NOx控制處理技術(shù)，其主要原理是在沒有催化劑作用下，向870 1150°C高溫?zé)煔庵袊娚淠蛩厮芤鹤鳛檫€原劑，還原劑與煙氣中NOx反應(yīng)生成N2，從而完成NOx的控制。通過分析SNCR的原理可知，尿素水溶液噴霧及與煙氣的混合過程對脫硝效率有重要影響，而尿素水溶液的霧化粒徑分布、流強空間分布、 霧化角度、噴射速度等是影響噴霧及混合的關(guān)鍵參數(shù)。同時由于電廠鍋爐內(nèi)部煙氣流動空間較大，如果要使噴霧場能夠覆蓋大部分煙氣流動區(qū)域，使用單個噴嘴無法實現(xiàn)，解決的方法是使用多噴嘴長槍噴射器，使噴嘴能夠深入爐膛中心區(qū)域位置，提高噴霧覆蓋區(qū)域，改善脫硝效率。長槍噴射器長期在鍋爐中工作，工作環(huán)境惡劣，其熱防護(hù)和長時間運行可靠性需要考慮。因此，噴嘴的霧化特性、槍體的結(jié)構(gòu)設(shè)計、槍體的熱防護(hù)能力及長時間運行可靠性是多噴嘴長槍噴射器設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)。從以上分析可以看出，SNCR技術(shù)是非常有發(fā)展應(yīng)用潛力的新技術(shù)，長槍噴射器作為SNCR技術(shù)的核心組成產(chǎn)品也具有良好的應(yīng)用前景。在環(huán)保要求日益提高的形勢下，該產(chǎn)品的發(fā)展和應(yīng)用具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。但是現(xiàn)有的多噴嘴長槍噴射器存在結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理、脫硝效率低、在高溫 (1250°C )、高腐蝕、高磨損的煙氣環(huán)境中噴槍的性能和可靠性低。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有的SNCR脫硝多噴嘴長槍噴射器脫硝效率低、在高溫、高腐蝕、高磨損的煙氣環(huán)境中性能不穩(wěn)定的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種SNCR脫硝多噴嘴長槍噴射器，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、運行穩(wěn)定、脫硝效率高。本發(fā)明的技術(shù)解決方案SNCR脫硝多噴嘴長槍噴射器，包括槍體組件和至少兩個噴嘴，
所述槍體組件包括管道組件、輸入組件以及槍頭，所述管道組件由內(nèi)向外依次包括冷卻水輸入管4、尿素管3、空氣管2和冷卻水輸出管1 ；所述冷卻水輸入管為輸入冷卻水腔，所述冷卻水輸入管4與尿素管3之間形成尿素腔，所述尿素管和空氣管之間形成空氣腔，所述空氣管和冷卻水輸出管之間形成輸出冷卻水腔，所述輸入組件包括設(shè)置在冷卻水輸入管進(jìn)口端的進(jìn)水接頭10、設(shè)置在尿素管進(jìn)口端的尿素接頭11、設(shè)置在空氣管進(jìn)口端的空氣接頭12以及設(shè)置在冷卻水輸出管出口端的出水接頭13，所述槍頭包括設(shè)置在尿素管出口端的尿素封頭5、設(shè)置在空氣管出口端的空氣封頭6以及設(shè)置在冷卻水輸出管進(jìn)口端和冷卻水出口端之間的冷卻水封頭7，所述噴嘴為設(shè)置在槍體組件上的內(nèi)混式噴嘴，所述噴嘴的混合室分別與尿素腔和空氣腔相通，所述噴嘴的噴口開口于冷卻水輸出管側(cè)壁。上述噴嘴包括噴嘴殼體、設(shè)置在噴嘴殼體內(nèi)且一端與尿素腔連通的且位于噴嘴殼體中心的尿素輸送管、一端與空氣腔連通且與尿素輸送管成45度夾角的沿尿素輸送管均布的至少兩個空氣輸送管、與尿素輸送管以及空氣輸送管的出口連接的混合室以及設(shè)置在混合室出口的扇形整流槽及噴口 ；所述整流槽設(shè)置在混合室和噴口之間。上述噴口的截面為橄欖形或矩形。上述槍體組件的外側(cè)設(shè)置有耐高溫耐磨層。上述空氣輸送管為4個。本發(fā)明所具有的優(yōu)點1、本發(fā)明使用多噴嘴長槍噴射器將噴嘴送入爐膛中心區(qū)域位置，解決了墻式噴射器不能將噴霧覆蓋中心區(qū)煙氣的缺陷，提高了脫硝效率；可以根據(jù)爐膛內(nèi)受熱面分布調(diào)整長槍上噴嘴數(shù)量及噴嘴的霧化特性，最大限度的提高噴霧場對煙氣的覆蓋程度，提高脫硝效率；槍體采用夾套冷卻結(jié)構(gòu)，冷卻水從中間進(jìn)入長槍，流到槍頭后沿外壁流出，合理設(shè)計夾層的冷卻水流速，保證可靠冷卻。本發(fā)明合理設(shè)計的冷卻結(jié)構(gòu)，冷卻水9. 0 12. Ot/ h，進(jìn)口溫度不大于35°C時，能夠在1250°C高溫環(huán)境下長期工作，極限工作溫度可以達(dá)到 1500°C，大大增加了噴槍與高溫環(huán)境的相容性。噴嘴入口氣、液路壓力0. 4 0. 6Mpa，尿素水溶液流量12. Og/s，氣液比1. 0% 2. 0%，噴霧場穿透深度超過3. 0m，平均索太爾直徑小于 100 μ m。2、本發(fā)明的SNCR脫硝多噴嘴長槍噴射器，尿素水溶液由尿素輸送管進(jìn)入，空氣輸送管由周向呈90°夾角進(jìn)入。噴頭設(shè)計成平面扇形霧化結(jié)構(gòu)，進(jìn)口設(shè)有整流槽，空氣和尿素水溶液在混合室的撞擊點開始相互沖擊混合，發(fā)生強烈的能量交換和動量交換，形成均勻的兩相流，氣液混合流在噴嘴出口處受到整流槽限制而擠壓變形，最終被整流成扁平的扇形噴霧形狀，噴嘴的整流槽還設(shè)有導(dǎo)流角，一方面有利于氣液混合流的進(jìn)一步膨脹擴(kuò)張，另一方面可以限定噴霧的霧化角。3、本發(fā)明噴口為橄欖形和或矩形噴口的Y型氣動噴嘴，在滿足霧化要求的同時， 增加了穿透深度并實現(xiàn)了噴霧角的可控制性。4、本發(fā)明的槍體外側(cè)設(shè)置有耐高溫耐磨涂層，能夠有效預(yù)防煙氣的腐蝕和磨損， 延長產(chǎn)品使用壽命并提高可靠性。
5、本發(fā)明的SNCR脫硝多噴嘴長槍噴射器，能夠在高溫、高腐蝕、高磨損的煙氣環(huán)境中長期穩(wěn)定運行。


圖1是本發(fā)明的SNCR脫硝多噴嘴長槍噴射器結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明的噴嘴結(jié)構(gòu)圖；其中附圖標(biāo)記為1-冷卻水輸出管，2-空氣管，3-尿素管，4-冷卻水輸入管，5-尿素封頭，6-空氣封頭，7-冷卻水封頭，8-噴嘴，9-法蘭，10-進(jìn)水接頭，11-尿素接頭，12-空氣接頭，13-出水接頭，14-噴嘴殼體，15-密封墊，16-整流槽，17-噴口，18-內(nèi)混室，19-尿素輸送管，21-空氣輸送管。
具體實施例方式SNCR脫硝多噴嘴長槍噴射器，包括槍體組件和至少兩個噴嘴，槍體組件包括管道組件、輸入組件以及槍頭，管道組件由內(nèi)向外依次包括冷卻水輸入管4、尿素管3、空氣管2 和冷卻水輸出管1 ；冷卻水輸入管4與尿素管3之間形成尿素腔，冷卻水輸入管為輸入冷卻水腔，所述尿素管和空氣管之間形成空氣腔，空氣管和冷卻水輸出管之間形成輸出冷卻水腔，所述輸入組件包括設(shè)置在冷卻水輸入管進(jìn)口端的進(jìn)水接頭10、設(shè)置在尿素管進(jìn)口端的尿素接頭11、設(shè)置在空氣管進(jìn)口端的空氣接頭12以及設(shè)置在冷卻水輸出管出口端的出水接頭13，槍頭包括設(shè)置在尿素管出口端的尿素封頭5、設(shè)置在空氣管出口端的空氣封頭6以及設(shè)置在冷卻水輸出管進(jìn)口端和冷卻水出口端之間的冷卻水封頭7，噴嘴設(shè)置在槍體組件上，噴嘴為內(nèi)混式噴嘴用于連通尿素腔和空氣腔并經(jīng)過冷卻水輸出管噴出。噴嘴包括噴嘴殼體14、設(shè)置在噴嘴殼體14內(nèi)且一端與尿素腔連通的且位于殼體中心的尿素輸送管、一端與空氣腔連通且與尿素輸送管成45度夾角的沿尿素輸送管均布四個空氣輸送管、與尿素輸送管以及空氣輸送管的出口連接的混合室以及設(shè)置在混合室出口的扇形整流槽及噴口 ；整流槽設(shè)置在混合室和噴口之間。噴嘴8由噴嘴殼體14、密封墊 15和噴口 17組成，噴嘴殼體14為Y型結(jié)構(gòu)，尿素水溶液由尿素輸送管進(jìn)入，空氣輸送管由周向呈90°夾角進(jìn)入。整流槽16為扇形，噴口有橄欖形和矩形兩種型式，氣、液在混合室中循環(huán)冷卻水由中心進(jìn)水管供應(yīng)，經(jīng)槍頭換向后沿邊區(qū)出水腔夾層流出；尿素水溶液由尿素腔均勻分配到各噴嘴8中心進(jìn)口，霧化空氣由空氣腔供應(yīng)到各噴嘴8周向進(jìn)口，尿素水溶液和霧化空氣在噴嘴8內(nèi)碰撞混合，經(jīng)噴頭噴出后形成滿足脫硝系統(tǒng)霧化要求的噴霧場。均勻混合，經(jīng)噴口噴出后能夠形成滿足穿透深度、粒徑要求的扇形噴霧場。冷卻水9.0 12.0t/h，進(jìn)口溫度不大于35°C時，槍體能夠在1250°C環(huán)境中長期運行。噴嘴入口氣、液路壓力0.4 0.6Mpa，尿素水溶液流量12.0g/s，氣液比1.0% 2.0%,噴霧場穿透深度超過3. Om,平均索太爾直徑小于100 μ m。槍體前端表面噴涂有耐高溫耐磨材料，能夠有效預(yù)防煙氣腐蝕和磨損。噴嘴數(shù)量可以根據(jù)爐膛內(nèi)受熱面分布進(jìn)行調(diào)整。噴嘴設(shè)計成平面扇形霧化結(jié)構(gòu)， 出口設(shè)有整流槽，采用空氣輔助霧化的方式減小霧化液滴直徑，提高噴射速度，以達(dá)到合適的穿透深度并增強混合。槍體采用夾套冷卻結(jié)構(gòu)，冷卻水從中間進(jìn)入長槍，流到槍頭后沿外壁流出，合理設(shè)計夾層的冷卻水流速，保證可靠冷卻。槍體前端外壁噴涂耐高溫耐磨涂層， 能夠有效預(yù)防煙氣的腐蝕和磨損，延長產(chǎn)品使用壽命并提高可靠性。根據(jù)本發(fā)明的SNCR脫硝多噴嘴長槍噴射器，噴嘴采用分離結(jié)構(gòu)，噴嘴殼體完全獨立，可以通過調(diào)整混合室大小，實現(xiàn)對氣液混合強度的控制；噴頭兩端分別為混合室出口和噴口，保證了整流槽和噴口的同心度要求，通過調(diào)整混合室出口能夠?qū)娮斐隹谒俣群痛┩干疃冗M(jìn)行調(diào)整，通過調(diào)整噴口及其整流槽，能夠靈活調(diào)整噴霧場的流強分布及空間分布。 所述噴嘴在通過僅更換噴頭的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)噴霧場穿透深度、流強分布和空間分布等霧化特性的調(diào)整，能夠滿足高效脫硝所需的霧化分布。根據(jù)本發(fā)明的SNCR脫硝多噴嘴長槍噴射器，噴嘴由噴嘴殼體、密封墊和噴頭組成，噴嘴殼體為Y型結(jié)構(gòu)，尿素水溶液由尿素輸送管進(jìn)入，空氣輸送管由周向呈90°夾角進(jìn)入。噴頭設(shè)計成平面扇形霧化結(jié)構(gòu)，進(jìn)口設(shè)有整流槽，空氣和尿素水溶液在混合室的撞擊點開始相互沖擊混合，發(fā)生強烈的能量交換和動量交換，形成均勻的兩相流，氣液混合流在噴嘴出口處受到整流槽限制而擠壓變形，最終被整流成扁平的扇形噴霧形狀，噴嘴的整流槽還設(shè)有導(dǎo)流角，一方面有利于氣液混合流的進(jìn)一步膨脹擴(kuò)張，另一方面可以限定噴霧的霧化角。根據(jù)噴霧流強分布的不同要求，噴嘴出口可以設(shè)計成橄欖形和矩形兩種形狀，以滿足脫硝工藝要求。根據(jù)本發(fā)明的SNCR脫硝多噴嘴長槍噴射器，冷卻水壓力0. 4 0. 6Mpa,流量 9. 0 12. Ot/h，進(jìn)口溫度不大于35°C時，槍體能夠在1250°C環(huán)境中長期可靠穩(wěn)定運行。所使用的噴嘴在入口氣、液路壓力0.4 0. 6Mpa，尿素水溶液流量12. Og/s，氣液比1.0% 2. 0%時，噴霧場穿透深度超過3. Om,平均索太爾直徑小于100 μ m。本發(fā)明采取的技術(shù)原理長槍噴射器采用夾套冷卻結(jié)構(gòu)，有效保證槍體在高溫環(huán)境下的冷卻效果；噴嘴采用橄欖形和矩形噴口的Y型噴嘴，在滿足霧化要求的同時，增加了穿透深度并實現(xiàn)了噴霧角的可控制性；選擇合適的材料，在槍體表面噴涂耐高溫耐磨材料， 提高了產(chǎn)品的耐蝕性和耐磨性。下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述圖1為本發(fā)明的SNCR脫硝多噴嘴長槍噴射器結(jié)構(gòu)圖，包括槍體和噴嘴，槍體由冷卻水輸入管4、尿素管3、空氣管2、冷卻水輸出管1和槍頭組成，槍頭由尿素封頭5、外封頭6 和內(nèi)封頭7組成。冷卻水輸入管4位于槍體中心，冷卻水輸入管4與尿素管3之間形成尿素水腔，尿素管3與空氣管2之間形成空氣腔，空氣管2與冷卻水輸出管1之間形成出水腔， 槍體接口包括進(jìn)水接頭10、尿素接頭11、空氣接頭12和出水接頭13，槍體通過法蘭9與推進(jìn)器連接，噴嘴8采用Y型氣動扇形噴嘴，噴嘴的數(shù)量可以根據(jù)煙氣流場分布進(jìn)行配置。SNCR多噴嘴長槍噴射器工作時，循環(huán)冷卻水由進(jìn)水接頭10供應(yīng)到中心進(jìn)水管，經(jīng)槍頭換向后沿邊區(qū)出水腔夾層流動，經(jīng)出水接頭13流出槍體；尿素水溶液由尿素接頭11供應(yīng)到尿素腔后，均勻分配到各噴嘴中心進(jìn)口 ；霧化空氣由空氣接頭12進(jìn)入空氣腔，然后供應(yīng)到各噴嘴周向進(jìn)口，尿素水溶液和霧化空氣在噴嘴8內(nèi)碰撞混合，經(jīng)噴頭噴出后形成滿足穿透深度和粒徑分布要求的噴霧場。如圖2所示，本發(fā)明的噴嘴為Y型氣動扇形噴嘴，有噴嘴殼體14、密封墊15和噴口 17組成。其中噴口和噴嘴殼體采取可分離結(jié)構(gòu)，混合室出口位于噴口內(nèi)部，能夠通過更換噴口來調(diào)整單個噴嘴的穿透深度、扇形噴霧場的角度和粒徑分布。
采用本發(fā)明的SNCR脫硝多噴嘴長槍噴射器經(jīng)測試煙氣脫硝率超過40%，產(chǎn)品運
行穩(wěn)定可靠。
權(quán)利要求
1.SNCR脫硝多噴嘴長槍噴射器，其特征在于包括槍體組件和至少兩個噴嘴，所述槍體組件包括管道組件、輸入組件以及槍頭，所述管道組件由內(nèi)向外依次包括冷卻水輸入管(4)、尿素管(3)、空氣管(2)和冷卻水輸出管⑴；所述冷卻水輸入管為輸入冷卻水腔，所述冷卻水輸入管⑷與尿素管⑶之間形成尿素腔，所述尿素管和空氣管之間形成空氣腔，所述空氣管和冷卻水輸出管之間形成輸出冷卻水腔，所述輸入組件包括設(shè)置在冷卻水輸入管進(jìn)口端的進(jìn)水接頭(10)、設(shè)置在尿素管進(jìn)口端的尿素接頭(11)、設(shè)置在空氣管進(jìn)口端的空氣接頭(12)以及設(shè)置在冷卻水輸出管出口端的出水接頭(13)，所述槍頭包括設(shè)置在尿素管出口端的尿素封頭(5)、設(shè)置在空氣管出口端的空氣封頭 (6)以及設(shè)置在冷卻水輸出管進(jìn)口端和冷卻水出口端之間的冷卻水封頭(7)，所述噴嘴為設(shè)置在槍體組件上的內(nèi)混式噴嘴，所述噴嘴的混合室分別與尿素腔和空氣腔相通，所述噴嘴的噴口開口于冷卻水輸出管側(cè)壁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SNCR脫硝多噴嘴長槍噴射器，其特征在于所述噴嘴包括噴嘴殼體、設(shè)置在噴嘴殼體內(nèi)且一端與尿素腔連通的且位于噴嘴殼體中心的尿素輸送管、 一端與空氣腔連通且與尿素輸送管成45度夾角的沿尿素輸送管均布的至少兩個空氣輸送管、與尿素輸送管以及空氣輸送管的出口連接的混合室以及設(shè)置在混合室出口的扇形整流槽及噴口 ；所述整流槽設(shè)置在混合室和噴口之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的SNCR脫硝多噴嘴長槍噴射器，其特征在于所述噴口的截面為橄欖形或矩形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的SNCR脫硝多噴嘴長槍噴射器，其特征在于所述槍體組件的外側(cè)設(shè)置有耐高溫耐磨層。
5.根據(jù)權(quán)利要求書4所述的SNCR脫硝多噴嘴長槍噴射器，其特征在于所述空氣輸送管為4個。
全文摘要
本發(fā)明涉及SNCR脫硝多噴嘴長槍噴射器，包括槍體組件和至少兩個噴嘴，槍體組件包括管道組件、輸入組件以及槍頭，管道組件由內(nèi)向外依次包括冷卻水輸入管、尿素管、空氣管和冷卻水輸出管；輸入組件包括進(jìn)水接頭、尿素接頭、空氣接頭以及出水接頭，槍頭包括尿素封頭、設(shè)置在空氣管出口端的空氣封頭以及設(shè)置在冷卻水輸出管進(jìn)口端和冷卻水出口端之間的冷卻水封頭，噴嘴為設(shè)置在槍體組件上的內(nèi)混式噴嘴，噴嘴的混合室分別與尿素腔和空氣腔相通，噴嘴的噴口開口于冷卻水輸出管側(cè)壁。解決了現(xiàn)有的SNCR脫硝多噴嘴長槍噴射器脫硝效率低、在高溫、高腐蝕、高磨損的煙氣環(huán)境中性能不穩(wěn)定的技術(shù)問題，本發(fā)明提結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、運行穩(wěn)定、脫硝效率高。
文檔編號B01D53/79GK102160964SQ20111004075
公開日2011年8月24日 申請日期2011年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月18日
發(fā)明者張定海, 楊國華, 毛宇, 池保華, 洪流, 王軍, 王育賓 申請人:中國航天科技集團(tuán)公司第六研究院第十一研究所