烟道脱硝喷氨均布装置及脱硝喷氨系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术为一种烟道脱硝喷氨均布装置及脱硝喷氨系统，该装置包括环形分配管和至少2个相互独立的喷氨结构；环形分配管上连通氨气进口管道；多个喷氨结构均匀且相邻设置于烟道内，各喷氨结构通过喷氨支管连通环形分配管，各喷氨结构均包括工字型支管结构，工字型支管结构能与喷氨支管连通，工字型支管结构上连通有多个分布器，各分布器上连接多个喷射器，各喷射器的喷射方向与喷射器的中心轴呈垂直设置，且各分布器上连接的多个喷射器喷射的氨气气流能形成中心旋转气流。本实用新型专利技术通过合理的布置实现喷氨装置的优化，优化氨和烟气氮氧化物的均匀混合效果，提高脱硝效率，并降低氨逃逸率。操作性强，提高运行经济效益，能够满足实际工程应用。满足实际工程应用。满足实际工程应用。

【技术实现步骤摘要】
烟道脱硝喷氨均布装置及脱硝喷氨系统


[0001]本技术涉及烟气或工业尾气脱硝
，尤其涉及一种烟道脱硝喷氨均布装置及脱硝喷氨系统。

技术介绍

[0002]大气污染的治理是环境治理的重要组成部分，随着工业发展和生活水平的提高，人们愈来愈注重环境问题和大气环保问题。
[0003]氮氧化物(NOx)是一类主要的大气污染物，是形成酸雨、光化学烟雾以及PM
2.5
污染的主要因素之一。目前我国工业源NOx排放占NOx排放总量的70％以上，工业烟气中NOx的控制排放技术主要包括燃烧控制技术和燃烧后控制技术。燃烧控制技术包括低氮燃烧技术、再燃烧技术和烟气再循环技术。在燃烧后控制技术中，选择性催化还原(SCR)、选择性非催化还原(SNCR)和SCR－SNCR混合技术是主要技术，这几种技术都最先在日本得到应用。从经济和技术效益考虑，选择性催化还原是最有效的NOx后控制技术。
[0004]我国的能源结构主要以煤炭为主，燃煤过程中产生大量的SO2、NOx等大气污染物，造成严重的大气污染和经济损失。火电、钢铁等行业排放烟气中污染物多种多样，新颁布的火电、钢铁等烟气排放标准已经对NOx的排放提除了严格要求。脱硝的目的主要是脱除一氧化氮(NO)及二氧化氮(NO2).烟气中一氧化氮(NO)占氮氧化物(NOx)比例非常高，往往在90％以上。
[0005]一氧化氮是一种污染性气体，将一氧化氮直接排放到大气后，一氧化氮容易对大气、土壤和水源造成污染，因此工厂在进行烟气排放时，特别是排出的烟气中含有一氧化氮的，需要对烟气进行脱硝处理。其中，现有的烟气脱硝技术主要有干法和湿法两种，与湿法烟气脱硝技术相比，干法烟气脱硝技术的主要优点是:基本投资低，设备及工艺过程简单，脱除NO
X
的效率也较高，无废水和废弃物处理，不易造成二次污染。
[0006]在SO2和NOx的脱除当中NOx的脱除要比SO2困难很多，因此，从NOx角度可将同时脱硫脱硝技术大致分为两类。第一类是催化还原法，主要是利用催化剂、还原剂等将NOx进行还原，实现同时脱硫脱硝；第二类为氧化吸收法，主要是利用各种强氧化剂和活性自由基将不溶于水的NO氧化生成NO2，SO2和NO2在后续同时吸收，强氧化剂包括NaClO2、ClO2、HClO3、KMnO4、H2O2等，自由基包括O2‑
、OH
‑
、O3等，其产生技术有电子束技术、脉冲电晕放电、自由基簇射灯。一氧化氮难以脱除，二氧化氮较易脱除。因此，把一氧化氮转化为二氧化氮的技术较为关键。
[0007]目前国内外广泛使用的脱硫脱硝技术有湿式石灰石、石膏法烟气脱硫(FGD)和NH3选择性催化还原脱硝技术(SCR)的组合、活性炭吸附催化法。
[0008]选择性催化还原SCR法脱硝是在催化剂存在的条件下，采用氨、CO或碳氢化合物等作为还原剂，在氧气存在的条件下将烟气中的NO还原为N2。可以作为SCR反应还原剂的有NH3、CO、H2，还有甲烷、乙烯、丙烷、丙稀等。其中，以氨作为还原气的时候能够得到的NO的脱除效率最高。
[0009]其中SCR广泛应用于燃煤电厂脱硝，需要300～400℃的温度窗口，NOx在催化剂和NH3的作用下还原为N2，脱硝效率可达90％以上；活性炭吸附催化法利用活性炭的吸附、催化作用，应用温度在200℃左右，喷氨条件下脱硝效率约50～70％；在低温脱硝领域，SCR需要对烟气升温，活性炭技术成本较高。
[0010]上述技术的脱硫脱硝效率虽然高，但投资和运行成本昂贵，且SCR脱硝工艺中催化剂对工艺条件要求较为苛刻，包括烟气温度、烟气中的粉尘特性都有特殊要求，且催化剂容易中毒失效，导致SCR系统运行费用较高。
[0011]对于选择性催化还原法，脱硝效率和氨逃逸率这两个性能参数，主要通过两方面手段进行提高：1、提高催化剂催化还原能力；2、提高催化剂层入口烟气分布和NOx/NH3(NOx表示氮氧化物，NH3表示氨气)的均匀性。
[0012]催化剂催化还原能力主要通过改进催化剂配方，加大催化剂用量等手段提高；而催化剂层入口烟气分布和NOx/NH3的均匀性则是通过优化脱硝装置烟道导流板，以及调整喷氨格栅设计来实现的，其中喷氨格栅对于脱硝装置烟气中NOx/NH3的均匀性分布影响尤为关键。
[0013]在SCR烟气脱硝系统中，还原剂氨气的喷射和混合是整个系统的重要组成部分。通常氨喷射和混合采用喷氨格栅或静态混合器，以达到氨气与烟气均匀混合的目的。脱硝系统设计中，氨和氮氧化物的充分混合是关键因素，混合不均匀会出现较低的脱硝率或较高的逃逸氨量。这种混合的效果只是一个粗放型的控制，同时氨气的分布存在明显的不均匀，无法进行局部控制和精细微调。
[0014]但是，现阶段脱硝反应器内的烟气分布基本采用反应器内分布格栅，导致脱硝反应器中的烟气分布不均匀，脱硝反应器内烟气分布存在死角，且与氨气的混合不均，造成催化反应效率低下，影响脱硝效率。
[0015]现有SCR脱硝系统中，废气烟道多采用矩形烟道，还原剂氨/空混合气体经过喷氨格栅(AIG)喷入烟道与废气混合后，进入SCR脱硝反应器，喷氨格栅根据烟道形式布置成矩形结构，采用总管及支管分布，矩形形式的喷氨格栅因结构原因，导致喷氨量和喷氨位置不可操控，导致还原剂氨与烟气混合不均匀，进而影响脱硝反应器内的脱硝效率，并导致脱硝后尾气氨逃逸过高。部分圆形截面的烟道采用多根喷射支管开孔的方式，无法实现局部喷氨量的精确控制，同时各个喷射孔的氨气流量存在较大偏差，无法满足烟气分布不均导致局部喷氨量动态控制的需求。
[0016]现有技术中常用的喷氨格栅由多条平行的喷氨管组成，每根喷氨管上设置若干氨气喷嘴。在实际工业生产中，不同喷氨管上的不同氨气喷嘴的喷氨量相差较大，加上管道的沿程阻力、烟道截面的烟气流速分布不均等综合因素的影响，导致烟道截面上氨的分布极不均匀，严重影响了脱硝效率，并增大了氨逃逸率。
[0017]现行SCR脱硝装置常见的氨注入装置配置型式为均布式的喷氨格栅。基本原理是在脱硝进口烟道内设计规划数个大小一致的分区，并在分区中均匀布置多组喷嘴。每个分区对应一根喷氨支管，在喷氨支管上配置一个阀门，作为手动调节用。
[0018]但是随着国家环保要求不断提高，超净甚至超超净烟气脱硝要求的提出，当烟气脱硝装置对于脱硝效率的要求大于90％时，单纯的加大催化剂用量已经无法进一步提高效率，必须对NOx/NH3的均匀性提出更高的要求，NH3/NO
X
摩尔比分布偏差需要达到
±
3％，甚至
更小。
[0019]面对这种高NH3/NO
X
摩尔比分布偏差要求，现行喷氨格栅型式开始暴露出其不足：
[0020]1、面对一些烟气流场偏差大的情况时，局部数根喷射支管所需氨气流量过大或过小，超出了调节范围；导致局部喷射的氨气流量相对于烟气流量过多或过少，使得脱硝效率不高。
[0021]2、氨气在截面上分布不均，无法实现局部氨气流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种烟道脱硝喷氨均布装置，其特征在于，包括环形分配管和至少2个相互独立的喷氨结构；所述环形分配管上连通氨气进口管道；多个喷氨结构均匀且相邻设置于烟道内，各所述喷氨结构通过喷氨支管连通所述环形分配管，各所述喷氨结构均包括工字型支管结构，所述工字型支管结构能与所述喷氨支管连通，所述工字型支管结构上连通有多个分布器，各所述分布器上连接多个喷射器，各所述喷射器的喷射方向与喷射器的中心轴呈垂直设置，且各所述分布器上连接的多个喷射器喷射的氨气气流能形成中心旋转气流。2.如权利要求1所述的烟道脱硝喷氨均布装置，其特征在于，各所述喷射器包括连接管，所述连接管的第一端与所述分布器连通，所述连接管的第二端通过过渡管连通竖直管，所述竖直管远离过渡管的一端设置弧形导流板，所述竖直管的侧壁上沿周向均匀设置多个贯通的喷射孔，所述竖直管的中心轴构成喷射器的中心轴，所述喷射孔的中心轴与所述竖直管的中心轴呈垂直设置。3.如权利要求2所述的烟道脱硝喷氨均布装置，其特征在于，所述工字型支管结构包括多个一级工字型支管，各所述一级工字型支管包括一级中心管，所述一级中心管的两端分别连通设置1个一级横支管，所述一级中心管的对称中心处设置第一入口，各所述一级横支管的两端分别设置第一出口，所述第一入口能连通所述喷氨支管，各所述第一出口处分别连通设置一所述分布器；所述分布器呈X型设置，分布器的对称中心处设置第二入口，所述第二入口与所述第一出口连通，分布器的各端部分别设置第二出口，各所述第二出口处分别连通一所述喷射器。4.如权利要求3所述的烟道脱硝喷氨均布装置，其特征在于，各所述分布器上分别设置4个所述第二出口，各所述第二出口处分别连通一所述喷射器，各所述分布器上的4个喷射器的中心水平连线构成矩形，设定一组对边为第一基准线，设定另一组对边为第二基准线；所述竖直管的侧壁上沿周向均匀设置4个贯通的喷射孔，设定一喷射孔为第一喷射孔，设定与第一喷射孔相邻的喷射孔为第二喷射孔，所述第一喷射孔的中心轴与所述第一基准线呈第一夹角设置，所述第二喷射孔的中心轴与所述第二基准线呈第二夹角设置，所述第一夹角和所述第二夹角呈相等设置。5.如权利要求4所述的烟道脱硝喷氨均布装置，其特征在于，所述第一夹角的范围为10
°
～80
°
，所述第二夹角的范围为10
°
～80
°
。6.如权利要求2所述的烟道脱硝喷氨均布装置，其特征在于，所述连接管的直径小于所述竖直管的直径设置，所述过渡管为锥形管，所述过渡管的直径自下而上呈渐增设置。7.如权利要求3所述的烟道脱硝喷氨均布装置，其特征在于，所述工字型支管结构包括3个所述一级工字型支管，所述工字型支管结构还包括过渡连接管，所述过渡连接管上设置3个第三出口，各所述第三出口分别与3个所述一级工字型支管的第一入口连通；所述过渡连接管上设置第三入口，所述第三入口与所述喷氨支管连通。8.如权利要求3所述的烟道脱硝喷氨均布装置，其特征在于，所述工字型支管结构包括4个所述一级工字型支管，所述工字型支管结构还包括二级工字型支管，二级工字型支管的对称中心处设置第四入口，二级工字型支管的各端部分别设置第四出口，所述第四入口与所述喷氨支管连通，各所述第四出口分别与各第一入口连通。9.如权利要求1所述的烟道脱硝喷氨均布装置，其特征在于，各所述喷氨支管上均设置有第一调节阀和流量计。
10.如权利要求1所述的烟道脱硝喷氨均布装置，其特征在于，所述环形分配管至少连通2个所述氨气进口管道...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿明山，任乐，郑文学，金锐，向继涛，
申请(专利权)人：中冶京诚工程技术有限公司，
类型：新型
国别省市：