專利名稱：煙氣脫硝系統(tǒng)的噴氨與渦流混合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電站燃煤鍋爐氮氧化物控制技術(shù)，特別是一種煙氣SCR脫硝系統(tǒng)的氣體噴氨及混合裝置。
背景技術(shù)：
選擇性催化還原技術(shù)(SCR)是目前應(yīng)用最為廣 泛的一種煙氣脫硝技術(shù)，SCR脫硝系統(tǒng)具有設(shè)備尺寸大、煙道布置局限性大等特點，對煙氣流速、氨氮比、溫度及飛灰的負載分布提出了相當(dāng)高的要求，深入研究煙氣脫硝系統(tǒng)，改善煙氣和氨氣的混合均勻程度，將為國內(nèi)自主研發(fā)煙氣脫硝系統(tǒng)提供指導(dǎo)，同時，對于燃煤電廠的節(jié)能減排工作意義重大。SCR反應(yīng)器中催化劑入口截面反應(yīng)物(主要是NH3和NOx)濃度分布的均勻性對于脫硝裝置的運行至關(guān)重要。反應(yīng)物分布不均，使得反應(yīng)不能充分進行，降低脫硝性能。氨在某些區(qū)域過量，會導(dǎo)致過剩的氨逃逸出反應(yīng)器，造成新的環(huán)境污染，同時導(dǎo)致脫硝效果變差；某些區(qū)域的氨量不足，則導(dǎo)致NOx并未被還原的結(jié)果。我國通常采用高溫高塵布置的SCR工藝系統(tǒng)，SCR反應(yīng)器通常布置在省煤器下游、除塵裝置的上游。由于受場地空間小、反應(yīng)器尺寸大等原因所限，設(shè)計中通常在SCR反應(yīng)器與省煤器出口連接處采用矩形傾斜煙道，傾斜角度α為32°，導(dǎo)致垂直煙道入口煙氣速度分布不均勻，V5側(cè)速度大，Vl側(cè)速度低?，F(xiàn)有安裝在煙道內(nèi)的混合裝置均無法調(diào)整進入垂直煙道內(nèi)煙氣的流速，氨的噴速無法與煙氣速度相適應(yīng)，影響了煙氣與還原劑氨的混合效果，氨的利用率低。在煙氣與氨混合后仍有部分煙氣未能混合均勻，而現(xiàn)有混合裝置無法使這部分煙氣再與氨混合，煙氣的脫硝效率低。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型提供一種煙氣脫硝系統(tǒng)的噴氨與渦流混合裝置，要解決SCR脫硝系統(tǒng)煙道入口傾斜引起的還原劑與反應(yīng)物混合不均勻的問題。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是這種煙氣脫硝系統(tǒng)的噴氨與渦流混合裝置，包括固定于垂直煙道內(nèi)的渦流混合元件、插入垂直煙道內(nèi)部的噴氨管，以及固定于彎道內(nèi)的導(dǎo)流葉片，所述垂直煙道上端經(jīng)彎道II與漸縮段煙道連接，垂直煙道下端經(jīng)彎道I與入口段矩形傾斜煙道連接，入口段矩形傾斜煙道相對于垂直煙道側(cè)向傾斜，傾斜角為α ;所述渦流混合元件為兩個以上大小相等、在垂直煙道內(nèi)間隔分布的圓形繞流板，各圓形繞流板均向反應(yīng)器側(cè)傾斜固定于垂直煙道下部，圓形繞流板的向流面與進入垂直煙道的煙氣相對，圓形繞流板的背流面傾斜與噴氨管的噴頭相對；所各圓形繞流板上方分別對應(yīng)安裝有一個噴氨管，噴氨管水平插入圓形繞流板上方的垂直煙道內(nèi)部，噴頭豎直向下設(shè)置，各噴氨管上連接有獨立的流量控制系統(tǒng)；所述噴氨管上方的垂直煙道內(nèi)安裝有橫向間隔分布的均流管，均流管兩端與垂直煙道內(nèi)壁固定；[0011]所述導(dǎo)流葉片為一組沿彎道弧度半徑等間距排列的彎弧形導(dǎo)流板，相鄰彎弧形導(dǎo)流板之間留有煙氣通道間隙，煙氣進入煙氣通道的一端為進氣口，煙氣流出煙氣通道的一端為出氣口，導(dǎo)流葉片在彎道I及彎道II內(nèi)分別固定有一組。所述圓形繞流板與水平方向的夾角β為30° 45°。所述圓形繞流板的直徑d大于垂直煙道寬度的50%且不超過垂直煙道寬度的80%。所述圓形繞流板在垂直煙道內(nèi)的高度低于垂直煙道高度的25%。所述靠反應(yīng)器側(cè)的均流管與垂直煙道內(nèi)壁的距離a大于靠入口段矩形傾斜煙道側(cè)的均流管與的垂直煙道內(nèi)壁的距離C。所述均流管與圓形繞流板圓心之間的垂直距離e為圓形繞流板直徑d的2 3倍。所述均流管的直徑可為80mm 120mm。 所述垂直煙道的高度大于其入口當(dāng)量直徑的兩倍。本實用新型的工作原理如下本實用新型的渦流混合元件利用了空氣動力學(xué)中的駐渦理論，在煙氣的作用下，在渦流混合元件背面形成渦流區(qū)，即“駐渦區(qū)”。駐渦的特點是其位置恒定不變，無論煙氣流速的大小如何變化，駐渦區(qū)的位置基本不變。由于入口煙道結(jié)構(gòu)上的偏斜，導(dǎo)致渦流混合器入口截面速度分布不均勻，V5側(cè)速度大，Vl側(cè)速度低。煙氣在圓形繞流板周圍形成卷吸力，卷吸力大小與速度呈正比關(guān)系，V5對應(yīng)的圓形繞流板周圍煙氣卷吸能力最強，氨氣與煙氣迅速摻混。煙氣與氨的混合氣體流經(jīng)均流管時，在圓管周圍形成繞流，圓管下游流體會發(fā)生繞流物體后旋渦脫落的現(xiàn)象，即存在“卡門渦街”，交替產(chǎn)生的周期性旋渦增加了煙道內(nèi)部流體的湍流強度，強化了煙氣與還原劑氨進一步均勻混合，均流管還起到了一定的整流作用，在垂直煙道內(nèi)實現(xiàn)了煙氣與還原劑氨的混合。同時，垂直煙道越長，催化劑入口截面流場和濃度場越均勻，垂直煙道高度應(yīng)大于其入口當(dāng)量直徑2倍。本實用新型的有益效果如下本實用新型是在前期SCR脫硝工程和理論研究基礎(chǔ)上，提出的一種煙氣SCR脫硝系統(tǒng)的噴氨及渦流混合裝置，優(yōu)化了 nh3/nox混合效果，提高了催化劑的利用率和脫硝效率。本實用新型利用煙氣在渦流混合元件周圍形成的渦流實現(xiàn)煙氣與還原劑氨的充分混合，利用在均流管周圍形成的繞流實現(xiàn)煙氣與還原劑的進一步均勻混合，使nh3/nox在第一層催化劑入口截面濃度均勻偏差在±5%以內(nèi)。其中渦流混合元件采用多個圓形繞流板，并將其傾斜布置在垂直煙道內(nèi)。渦流混合元件具有雙重作用一方面實現(xiàn)煙氣與還原劑的混合，另一方面可增加流場的均勻程度。每個繞流板上方對應(yīng)一個噴氨管，噴氨管均具有獨立的流量控制系統(tǒng)。通過合理分配噴氨管的氨噴射速度Vl V5，使氨噴射速度與煙氣的流速相適應(yīng)，可以使還原劑氨與煙氣混合更加均勻。在垂直煙道內(nèi)橫向加裝有均流管，均流管可起到進一步加強煙氣與氨的混合和整流的作用，并使煙氣流速更加均勻。本實用新型在彎頭I和彎頭II內(nèi)分別加裝一組弧形導(dǎo)流葉片，改善了流動方向變化引起的流場不均勻，提高了垂直煙道入口截面速度的均勻性。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)時間短、便于安裝、不需要維護，煙氣適應(yīng)性強，ΝΗ3/Ν0χ混合效果好，提高了催化劑的利用率和脫硝效率。本實用新型可廣泛應(yīng)用于燃煤電廠選擇性催化還原SCR煙氣脫硝系統(tǒng)中，有效地解決了 SCR脫硝系統(tǒng)煙道入口傾斜引起的流場和反應(yīng)物混合不均勻等問題，方便了 SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的工程設(shè)計和施工安裝。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是
圖1A-A剖面的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是
圖1B-B剖面的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標記1_入口段矩形傾斜煙道、2-彎道1、3_圓形繞流板、4-噴氨管、5-均流管、6-垂直煙道、7-導(dǎo)流葉片、8-漸縮段煙道、9-格柵式整流器、10-第一層催化劑、11-反應(yīng)器、12-彎道II。
具體實施方式
實施例參見
圖1所示，這種煙氣脫硝系統(tǒng)的噴氨與渦流混合裝置，包括固定于垂直煙道6內(nèi)的渦流混合元件、插入垂直煙道6內(nèi)部的噴氨管4，以及固定于彎道內(nèi)的導(dǎo)流葉片7，所述垂直煙道6上端經(jīng)彎道II與漸縮段煙道8連接，垂直煙道下端經(jīng)彎道I與入口段矩形傾斜煙道I連接，入口段矩形傾斜煙道I相對于垂直煙道6側(cè)向傾斜，傾斜角為α。參見
圖1、圖2所示，所述渦流混合元件為兩個以上大小相等、在垂直煙道6內(nèi)間隔分布的圓形繞流板3，各圓形繞流板3均向反應(yīng)器11側(cè)傾斜固定于垂直煙道6下部，圓形繞流板3與水平方向夾角β為30°，圓形繞流板3的向流面與進入垂直煙道6的煙氣相對，圓形繞流板3的背流面傾斜與噴氨管4的噴頭相對。所述圓形繞流板3與水平方向的夾角β為30° 45°。圓形繞流板3的直徑d大于垂直煙道6寬度的50%且不超過垂直煙道6寬度的80%。圓形繞流板3在垂直煙道6內(nèi)的高度低于垂直煙道6高度的25%。所述各圓形繞流板3上方分別對應(yīng)安裝有一個噴氨管4，垂直距離為500mm。噴氨管4水平插入圓形繞流板3上方的垂直煙道6內(nèi)部，噴頭豎直向下設(shè)置，各噴氨管4上連接有獨立的流量控制系統(tǒng)。五個噴氨管4按照與入口段矩形傾斜煙道I內(nèi)傾斜角α距離由近到遠，其氨噴射速度分別為Vl V5，其中V1、V2為7 8 m/s，V3、V4、V5為10 m/s。參見
圖1、圖3所示，所述噴氨管4上方的垂直煙道6內(nèi)安裝有五根橫向間隔分布的均流管5，均流管5兩端與垂直煙道6內(nèi)壁固定；均流管5與圓形繞流板3圓心之間的垂直距離e為圓形繞流板3直徑d的2 3倍。均流管5與圓形繞流板3圓心的垂直距離e為圓形繞流板直徑d的2 3倍。均流管5的直徑可為100mm。所述導(dǎo)流葉片7為一組沿彎道弧度半徑等間距排列的彎弧形導(dǎo)流板，彎弧形導(dǎo)流板可六個一組，每個導(dǎo)流葉片弧度為η /2。相鄰的彎弧形導(dǎo)流板之間留有煙氣通道間隙，煙氣進入煙氣通道的一端為進氣口，煙氣流出煙氣通道的一端為出氣口，導(dǎo)流葉片7在彎道I及彎道II內(nèi)分別固定有一組。本實用新型的工作過程這種煙氣脫硝系統(tǒng)的噴氨與渦流混合方法，步驟如下步驟一，安裝煙氣脫硝系統(tǒng)的噴氨與渦流混合裝置，在垂直煙道6內(nèi)對應(yīng)安裝圓形繞流板3、噴氨管4和均流管5，在彎道I及彎道II內(nèi)分別固定一組導(dǎo)流葉片7 ；步驟二，煙氣的噴氨與渦流混合，A、煙氣從入口段矩形傾斜煙道I進入彎道I，經(jīng)導(dǎo)流葉片7調(diào)整煙氣流向和流速后進入垂直煙道6內(nèi)；B、進入垂直煙道6的煙氣受到傾斜的圓形繞流板3向流面阻擋，在圓形繞流板3的邊緣形成渦流；調(diào)節(jié)各噴氨管4的流量，使各噴氨管4氨的噴射速度與其下方對應(yīng)的煙氣流速相適應(yīng)，與傾斜角α距離最近的噴氨管4的氨噴射速度小于與傾斜角α距離最遠的噴氨管4的氨噴射速度。氨噴射到圓形繞流板3的背流面,并擴散至圓形繞流板3邊緣與煙氣形成渦流并混合均勻；C、煙氣與氨的混合氣體流向上在均流管5周圍形成繞流，煙氣與氨進一步混合均勻，同時流速更加均衡；D、煙氣與氨的混合氣體流向上通過彎道II內(nèi)的導(dǎo)流葉片7調(diào)整煙氣流向和流速后，進入漸縮段煙道8，再經(jīng)格柵式整流器9整流后，最終進入反應(yīng)器11內(nèi)。SCR脫硝系統(tǒng)的設(shè)計條件為機組容量 2 X 600MW ;煙氣量1539 m3/s ；煙氣溫度 370 O ；NOx 入口濃度 450mg/Nm3 (干基，含氧量 6%)。
權(quán)利要求1.一種煙氣脫硝系統(tǒng)的噴氨與渦流混合裝置，包括固定于垂直煙道(6)內(nèi)的渦流混合元件、插入垂直煙道(6)內(nèi)部的噴氨管(4)，以及固定于彎道內(nèi)的導(dǎo)流葉片(7)，所述垂直煙道(6)上端經(jīng)彎道II (12)與漸縮段煙道(8)連接，垂直煙道下端經(jīng)彎道I (2)與入口段矩形傾斜煙道(I)連接，入口段矩形傾斜煙道(I)相對于垂直煙道(6 )側(cè)向傾斜，傾斜角為a，其特征在于所述渦流混合元件為兩個以上大小相等、在垂直煙道(6)內(nèi)間隔分布的圓形繞流板(3)，各圓形繞流板(3)均向反應(yīng)器(11)側(cè)傾斜固定于垂直煙道(6)下部，圓形繞流板(3)的向流面與進入垂直煙道(6)的煙氣相對，圓形繞流板(3)的背流面傾斜與噴氨管(4)的噴頭相對；所各圓形繞流板(3)上方分別對應(yīng)安裝有一個噴氨管(4)，噴氨管水平插入圓形繞流板(3)上方的垂直煙道(6)內(nèi)部，噴頭豎直向下設(shè)置，各噴氨管(4)上連接有獨立的流量控制系統(tǒng)；所述噴氨管(4)上方的垂直煙道(6)內(nèi)安裝有橫向間隔分布的均流管(5)，均流管(5)兩端與垂直煙道(6)內(nèi)壁固定；所述導(dǎo)流葉片(7)為一組沿彎道弧度半徑等間距排列的彎弧形導(dǎo)流板，相鄰彎弧形導(dǎo)流板之間留有煙氣通道間隙，煙氣進入煙氣通道的一端為進氣口，煙氣流出煙氣通道的一端為出氣口，導(dǎo)流葉片(7)在彎道I (2)及彎道II (12)內(nèi)分別固定有一組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣脫硝系統(tǒng)的噴氨與渦流混合裝置，其特征在于所述圓形繞流板(3)與水平方向的夾角β為30° 45°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣脫硝系統(tǒng)的噴氨與渦流混合裝置，其特征在于所述圓形繞流板(3)的直徑d大于垂直煙道(6)寬度的50%且不超過垂直煙道(6)寬度的80%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣脫硝系統(tǒng)的噴氨與渦流混合裝置，其特征在于所述圓形繞流板(3)在垂直煙道(6)內(nèi)的高度低于垂直煙道(6)高度的25%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣脫硝系統(tǒng)的噴氨與渦流混合裝置，其特征在于所述靠反應(yīng)器(11)側(cè)的均流管與垂直煙道內(nèi)壁的距離a大于靠入口段矩形傾斜煙道(I)側(cè)的均流管與的垂直煙道內(nèi)壁的距離C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣脫硝系統(tǒng)的噴氨與渦流混合裝置，其特征在于所述均流管(5)與圓形繞流板(3)圓心之間的垂直距離e為圓形繞流板(3)直徑d的2 3倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣脫硝系統(tǒng)的噴氨與渦流混合裝置，其特征在于所述均流管(5)的直徑為80_ 120mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣脫硝系統(tǒng)的噴氨與渦流混合裝置，其特征在于所述垂直煙道(6)的高度大于其入口當(dāng)量直徑的兩倍。
專利摘要一種煙氣脫硝系統(tǒng)的噴氨與渦流混合裝置，該裝置包括固定于垂直煙道內(nèi)的渦流混合元件、插入垂直煙道內(nèi)部的噴氨管，以及固定于彎道內(nèi)的導(dǎo)流葉片；渦流混合元件為兩個以上大小相等、在垂直煙道內(nèi)間隔分布的圓形繞流板；各圓形繞流板上方分別對應(yīng)安裝有一個噴氨管，噴氨管上方安裝有橫向間隔分布的均流管，導(dǎo)流葉片在彎道I及彎道II內(nèi)分別固定有一組。本實用新型可廣泛應(yīng)用于燃煤電廠選擇性催化還原SCR煙氣脫硝系統(tǒng)中，有效地解決了SCR脫硝系統(tǒng)煙道入口傾斜引起的流場和反應(yīng)物混合不均勻等問題，方便了SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的工程設(shè)計和施工安裝。
文檔編號B01D53/90GK202844884SQ201220255640
公開日2013年4月3日 申請日期2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月1日
發(fā)明者路光杰, 郭婷婷, 吳敵, 沈濱, 陸金豐 申請人:北京國電龍源環(huán)保工程有限公司