[發(fā)明專利]一種局部渦流和整體旋流相結(jié)合的花瓣型噴氨格柵

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210394099.9
• 申請日: 2012-10-16
• 公開（公告）號: CN103007701A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設計）人: 牛國平;董陳;王曉冰;張波
• 申請（專利權(quán)）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: B01D53/56
• 分類號: B01D53/56;B01D53/90
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種在燃煤鍋爐高溫高塵型煙氣脫硝系統(tǒng)中關鍵技術(shù)，即在煙氣脫硝系統(tǒng)脫硝反應器上游向煙氣中注入氨氣的裝置，具體涉及到一種局部渦流和整體旋流相結(jié)合的花瓣型噴氨格柵。

背景技術(shù)

燃煤鍋爐是我國能源生產(chǎn)的重要手段，伴隨著國民經(jīng)濟發(fā)展，能源消耗逐年遞增，伴隨而來的大氣污染問題漸漸凸顯并成為人們關注的焦點。其中氮氧化物（NO_X）作為三大主要大氣污染物之一，危害巨大。因此治理NO_X污染成為我國亟待解決的問題。目前，在我國已實際應用在電廠的煙氣脫硝技術(shù)主要有選擇性催化還原（SCR）技術(shù)、選擇性非催化還原（SNCR）技術(shù)和選擇性催化還原-選擇性非催化還原的聯(lián)用技術(shù)。在這三種煙氣脫硝技術(shù)中選擇性催化還原（SCR）技術(shù)以高脫硝率、幾乎無二次污染等優(yōu)點，稱為控制NO_X排放的主流技術(shù)。

SCR系統(tǒng)主要包括氨儲存和輸送系統(tǒng)、氨噴射系統(tǒng)、反應器系統(tǒng)、除灰系統(tǒng)及煙氣旁路（包括省煤器旁路及SCR旁路，如有）。其中氨噴射系統(tǒng)的設計關系到NH₃/NO_X的混合效果，是SCR系統(tǒng)是否能夠有效工作的關鍵因素。

傳統(tǒng)常用的噴氨格柵線性控制式和分區(qū)控制式噴氨格柵。線性控制式噴氨格柵由煙道截面上一系列呈線性排列的有若干個噴嘴的管子組成，各管子的流量可以單獨調(diào)節(jié)來匹配各部位NO_X的含量；分區(qū)控制式噴氨格柵是把煙道截面分成20~30個大小相同的區(qū)域，各區(qū)域設置若干個噴孔，各分區(qū)流量單獨調(diào)節(jié)，以便獲得均勻的氨氮摩爾分布。傳統(tǒng)的噴氨格柵噴嘴數(shù)量多、直徑小，在機組低負荷運行時，由于煙氣流速較低，易發(fā)生噴嘴堵塞現(xiàn)象，造成氨噴射不均勻，直接影響脫硝效率。此外這種噴氨格柵系統(tǒng)調(diào)節(jié)復雜，運行維護較困難。

另一種典型的噴氨格柵是渦流混合器式噴氨格柵。該噴氨格柵是在噴嘴的上游設置某種形狀的元件（通常為三角形表面或圓盤表面），使煙氣流經(jīng)此元件后在背面產(chǎn)生渦流，利用渦流的作用加劇由噴嘴噴出的氨/空氣混合氣與煙氣的混合。該噴氨格柵噴嘴直徑大，數(shù)量少，能有效的防止噴嘴堵塞。但是該噴氨格柵完全依賴渦流混合原理，在氨噴入的初始階段，混合特性很差，混合均勻所需的距離較長，需要L/D=1.5-3的幾何尺寸，這在很多應用場合是不能滿足的。

可以看出，傳統(tǒng)的噴氨格柵系統(tǒng)存在噴嘴易堵塞、調(diào)節(jié)復雜的問題；或者是調(diào)節(jié)簡單、不易堵塞，但是混合距離要求較長，而實際應用場合通常難于實現(xiàn)等不足之處。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供了一種噴嘴數(shù)量適中、噴嘴直徑大小合適、在機組低負荷下也能防止噴嘴積灰堵塞、噴氨量分區(qū)可調(diào)、下游所需混合距離極短、不需在下游設置靜態(tài)混合器的局部渦流和整體旋流的花瓣型噴氨格柵。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：該噴氨格柵包括母管以及由母管上引出的4-8根的支管，每根支管上布置有一個噴嘴，每個噴嘴的下方布置一個圓盤，圓盤與煙氣的流動方向呈45°~60°布置，且各圓盤與煙氣流向的夾角均不相同，各個圓盤在空間上形成順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)。

所述的支管上噴嘴的下部設置有提高噴嘴出口混合氣流速的喉口。

所述的母管上設置有流量調(diào)節(jié)閥。

所述的若干組噴氨格柵按照A×B排列組合的方式布置在矩形煙道中，其中A和B為垂直于煙氣流動方向的矩形橫截面上兩個相鄰邊所布置的噴氨格柵的數(shù)量，A和B的取值為：2~20。

所述的相鄰兩組噴氨格柵噴口下部圓盤的旋向相同。

所述的相鄰兩組噴氨格柵噴口下部圓盤的旋向相反。

本發(fā)明噴氨格柵噴嘴下部布置的圓盤與煙氣流向的夾角都不一樣，使來流煙氣繞過圓盤形成順時針或逆時針方向旋轉(zhuǎn)。噴氨格柵流場分布穩(wěn)定性好，噴氨的均勻性非常容易得到保證，可抵御負荷的變化。在噴氨格柵噴嘴前設置的圓盤使煙氣流經(jīng)噴氨格柵時在圓盤的背面產(chǎn)生渦流、同時圓盤按一定角度布置的方式使煙氣在流經(jīng)噴氨格柵時產(chǎn)生整體旋轉(zhuǎn)，這兩種作用增加了煙氣和氨/空氣混合氣的湍流強度，大大縮短了氨氣和煙氣混合所需要的距離。

對于不同負荷、不同煤種機組的煙氣脫硝系統(tǒng)，使用本發(fā)明公開的噴氨裝置，可以使煙氣與氨氣的均勻混合在一個較短的距離內(nèi)完成，同時使脫硝系統(tǒng)阻力增加較少。是一種重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)性能好、混合效果好的噴氨裝置。

附圖說明

圖1是支管數(shù)量為4的花瓣型噴氨格柵示意圖；

圖2是支管數(shù)量為6的花瓣型噴氨格柵示意圖；