專利名稱：Sncr分布柵板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及用于產(chǎn)生工業(yè)用途和/或發(fā)電用的蒸汽、具有沖擊型顆粒分離器的循環(huán)流化床(CFB)反應(yīng)器、燃燒室和/或鍋爐，尤其涉及將氨或脲通入此類CFB產(chǎn)生的煙道氣中的裝置，該裝置作為選擇性非催化性還原(SNCR)系統(tǒng)的一部分用來還原來自CFB的NOx排放物。本發(fā)明還可用于沸騰流化床反應(yīng)器、柵條型爐等。
背景技術(shù)：
此類CFB的反應(yīng)器或燃燒室的代表性操作溫度，因而也是由其產(chǎn)生的煙道氣的溫度，在大約1550-1650的范圍內(nèi)。此溫度范圍因而處于應(yīng)用選擇性非催化性還原(SNCR)技術(shù)進(jìn)行NOx還原的可接受溫度“窗口”之內(nèi)，因?yàn)镾NCR系統(tǒng)和其相關(guān)裝置一般涉及將一特定反應(yīng)物通入煙道氣中，而該反應(yīng)物的溫度在大約1400-2000范圍內(nèi)。在SNCR中，還原劑即還原性反應(yīng)物，通常是氨或脲，被噴射進(jìn)入爐子的煙道氣中，用來按下述反應(yīng)之一(視所用反應(yīng)物而定)還原NOx4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O(氨基)2NO+(NH2)2CO+1/2O2→2N2+2H2O+CO2(脲基)在采用旋風(fēng)分離器從來自爐子的煙道氣中分離掉固體顆粒的CFB鍋爐中，經(jīng)常使用SNCR以便還原NOx排放物。在這種用途中，將上述反應(yīng)物噴射在旋風(fēng)分離器的入口或出口，利用與旋風(fēng)分離器的高速氣體湍流來使煙道氣與反應(yīng)物混合。這些噴射位置還利用了旋風(fēng)分離器入口或出口氣的較小橫截面流動(dòng)面積，由此使反應(yīng)物射流充分地進(jìn)入煙道流，以便提供反應(yīng)物與煙道氣的均勻混合。
與上述的CFB形成對(duì)照，另一類型的CFB反應(yīng)器、燃燒室和/或鍋爐(為簡(jiǎn)便計(jì)下面統(tǒng)稱為CFB鍋爐)采用低速的沖擊型顆粒分離器如U型桿(U-beam)來從爐子排出的煙道氣中分離掉固體顆粒，其特點(diǎn)是煙道氣流的橫截面積較大。而使用只是裝在CFB(它傳輸著煙道氣流)壁的周邊上的噴嘴來注射這些SNCR的反應(yīng)物，則反應(yīng)物射流或許不能充分進(jìn)入煙道氣流，導(dǎo)致反應(yīng)物與煙道氣流的混合均勻性差。
發(fā)明簡(jiǎn)述本發(fā)明的一個(gè)方面涉及用來將還原NOx的反應(yīng)物送入含NOx的氣流中的SNCR分布柵板。提供至少一個(gè)元件從位于氣流外的反應(yīng)物源輸送反應(yīng)物。該元件具有至少一個(gè)用來形成在該元件內(nèi)部的一個(gè)通道將反應(yīng)物噴射進(jìn)入氣流中的噴嘴。該通道由至少兩根流體冷卻的管子和位于這些管子之間的膜構(gòu)成，該至少一個(gè)噴嘴位于至少一片膜上。
作為表征本發(fā)明的各種新穎性特征將具體地列在所附權(quán)利要求書中，權(quán)利要求書是本說明書的一部分。為了更好地理解本發(fā)明，其操作優(yōu)點(diǎn)和使用時(shí)能獲得的具體益處，可以參閱附圖以及說明書的敘述文字，在附圖和敘述文字中表示了本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施方式。
附圖簡(jiǎn)述附圖中
圖1是本發(fā)明可以適用的一個(gè)代表性CFB鍋爐的側(cè)截面圖；圖2是圖1所示CFB鍋爐從箭頭2-2方向觀察的截面圖；圖3是用于本發(fā)明一個(gè)元件的第一實(shí)施方式的近距截面圖；圖4是用于本發(fā)明一個(gè)元件第二實(shí)施方式的近距截面圖；圖5是用于本發(fā)明一個(gè)元件第三實(shí)施方式的近距截面圖。
本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式詳述本發(fā)明通過提供將反應(yīng)物引入煙道氣流的一種特殊設(shè)計(jì)的分布柵板而克服了上述的困難。該柵板包括由流體冷卻的管子形成的一個(gè)或多個(gè)元件，在這些管子上連接著膜片，優(yōu)選通過焊接了連接，在管子之間形成通道。流體冷卻的管子可以用水或蒸汽冷卻，該分布柵板則置入煙道氣流中。為了向煙道氣通入反應(yīng)物，在膜片上配備有噴嘴，反應(yīng)物則從爐殼或燃燒室殼外的一個(gè)位置輸入到如此形成的通道中，再經(jīng)噴嘴噴出進(jìn)入煙道氣流中。對(duì)構(gòu)成分布柵板的各元件之間的間距以及膜上噴嘴之間的間距做適當(dāng)選擇，使分散的反應(yīng)物均勻混入煙道氣流中。如上所述，將反應(yīng)物輸入煙道氣流的通道的入口位于爐殼外面，與反應(yīng)物進(jìn)料管線連接，而該進(jìn)料管線與反應(yīng)物源相連。在反應(yīng)物進(jìn)料管線中裝有合適的閥門和控制裝置，用來按照CFB設(shè)備操作人員所期望的特定控制規(guī)程控制反應(yīng)物向煙道氣中的引入。
較佳地，分布柵板放置在若干個(gè)位置的一個(gè)或多個(gè)處沖擊型顆粒分離器或U型桿的上游、一排或多排此類U形桿之間、U形桿的下游，上游和下游是相對(duì)于煙道氣流的方向而言。將分布柵板放在沖擊型顆粒分離器上游的優(yōu)點(diǎn)是該顆粒分離由能促進(jìn)反應(yīng)物與煙道氣的混合。將分布柵板放在沖擊型顆粒分離器上游的缺點(diǎn)則是在分離器之前的煙道氣中含有較高的固體顆粒含量，這會(huì)妨礙反應(yīng)物氣流穿透進(jìn)入煙道氣中。在最后確定分布柵板所期望的安放位置時(shí)，需要考慮這些因素。
試看附圖，這些圖是本發(fā)明的一個(gè)部分，在這些圖中相同的數(shù)字表示同樣的或功能上類似的部件。試看圖1，它是一個(gè)典型的CFB鍋爐10的側(cè)截面圖，它具有爐殼或燃燒室殼12，其截面通常為長(zhǎng)方形，由水冷的殼壁14形成。殼壁14一般是用鋼板互相分隔的管子，形成氣密的外殼12。此燃燒室殼12具有下部16、上部18、位于上部18出口的出口孔20。燃料如煤和吸附劑如石灰石(以22表示)用本領(lǐng)域技術(shù)人員知道的任何常規(guī)方式以調(diào)節(jié)及計(jì)量的方式輸入下部16。作為例子而非限制，所使用的典型設(shè)備包括重力進(jìn)料器、旋轉(zhuǎn)閥和輸料螺桿。通過空氣室26和與其連接的分布板28將一次空氣24供入下部16。如有需要，有床下排放器30將灰和其它碎屑從下部16中除去，而二次空氣進(jìn)口32和34供應(yīng)燃燒所需的其余空氣。
由CFB燃燒過程產(chǎn)生的煙道氣體/固體混合物36通過反應(yīng)器殼12向上流動(dòng)，從下部16流向上部18，并將其中所含的一部分熱量傳給流體冷卻的殼壁14。一初級(jí)沖擊型顆粒分離器38位于反應(yīng)器殼12的上部18內(nèi)。在一優(yōu)選實(shí)施方式中，該初級(jí)沖擊型顆粒分離器38包括若干排U型桿40，這些U型桿可排列為兩組上游組42和下游組44。U形桿44可如美國(guó)專利4,992,085和5,343,830所述固定在反應(yīng)器殼12的頂46上，或者如美國(guó)專利6,454,824所述由冷卻的管子支撐，這些專利的全部?jī)?nèi)容都參考結(jié)合于此。
CFB反應(yīng)器10的爐殼12可以按給定CFB設(shè)備蒸汽發(fā)生的要求，配備有隔離墻加熱表面48、翼墻加熱表面50、或者這兩類加熱表面。在有些設(shè)備中，對(duì)于蒸汽發(fā)生的要求，這兩類加熱表面都不需要。除此之外，如圖所示，還配備有位于下游的過熱器加熱表面52。
試看圖2，它是通過上部18的一個(gè)截面圖，顯示有若干個(gè)能夠定位元件60，用來注入由SNCR系統(tǒng)64(示意地顯示在圖1中)提供的反應(yīng)物62的位置，它們共同構(gòu)成一個(gè)分布柵板80。如圖中所示，元件60可以定位于隔離墻加熱表面48、翼墻加熱表面50和/或過熱器加熱表面52上。雖然圖2顯示了優(yōu)選位置是在可被稱為任何這些加熱表面的“后沿(trailing edges)”上，但這并不是本質(zhì)性的，元件60可以位于任何位置，包括位于表面48、50和/或52上，以及在表面48、50和/或52上的單個(gè)或多個(gè)位置。此外，雖然我們將本發(fā)明描述為一個(gè)分布柵板，但應(yīng)理解，某些應(yīng)用或許只需要具有單個(gè)噴嘴72的單個(gè)元件。反之，也可以將多個(gè)元件采用在CFB鍋爐10一段寬度W的表面48、50和/或52中的一個(gè)或若干個(gè)上，并且這多個(gè)元件在任何這些表面48、50和/或52上相隔的各種不同位置處，使得反應(yīng)物62能在輸送煙道氣的通道截面上從許多位置被輸入煙道氣中。
圖3和圖4是包含通道70的單個(gè)元件60(在圖2中示為I)的兩種優(yōu)選實(shí)施方式。在這里只是便于顯示，但絕不限制本發(fā)明的元件的應(yīng)用，現(xiàn)假設(shè)元件形成為翼墻加熱表面50的一部分，它由流體冷卻的管子66構(gòu)成，有些或所有這些管子互相之間用膜68相連接。在圖3中，元件60由在兩根相鄰的流體冷卻的管子66之間延伸著的兩個(gè)膜片68形成，由此在其中形成通道70，該通道70被用來從一個(gè)反應(yīng)物源將反應(yīng)物62輸送到用來將反應(yīng)物62注入煙道氣的一個(gè)或多個(gè)小孔或噴嘴72中。小孔或噴嘴72可以是小段的管子或管道件或形狀更為特殊設(shè)計(jì)的管件，這種設(shè)計(jì)取決于反應(yīng)物62的射流穿透和/或壓力降要求。如果因耐磨蝕和/或需要減少熱吸收等方面的要求，如圖所示，元件60可以設(shè)有耐火材料涂層74。在圖4中，如果因通過任何通道70需要輸送的反應(yīng)物62的量有要求，可以采用較大的通道70，增大通道70的辦法是增加用來形成通道70的流體冷卻的管子66的數(shù)目，同時(shí)增加膜片68的數(shù)目，如圖所示。
另一種情況如圖5所示，可以采用保護(hù)片82代替耐火材料74來保持膜68以及相鄰的管子66。保護(hù)片82的材料可以是任何合適的耐高溫和耐磨蝕的材料例如陶瓷或金屬如不銹鋼。保護(hù)片82可以用任何合適的方式連接于膜68，例如使用在位置W焊到噴嘴72的墊圈84來將保護(hù)片82與膜68連接。使用墊片或墊圈86可以將保護(hù)片82相對(duì)于噴嘴72定位，并且在保護(hù)片和膜68之間提供一定間隙88以便減小膜68對(duì)熱量的吸收。為此目的，保護(hù)片上可設(shè)有孔90，用來容納噴嘴72。如果孔90的直徑和要插入孔90的噴嘴72的外直徑有較大差別，則墊圈86可以具有能環(huán)繞噴嘴72的外直徑并位于孔90內(nèi)部的一個(gè)部分，以便防止在操作時(shí)保護(hù)片82的過多移動(dòng)。在元間上具有噴嘴72的一些位置之間的保護(hù)片82也可用類似方式與膜68連接；當(dāng)然，在這些位置噴嘴72將用簡(jiǎn)單的銷子代替噴嘴72，因?yàn)樵谶@些中間位置并沒有反應(yīng)物62向煙道氣36提供。
雖然本發(fā)明的一些具體實(shí)施方式
已經(jīng)圖示并作了詳細(xì)描述來說明本發(fā)明原理的應(yīng)用，但本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)明白，對(duì)于由所附權(quán)利要求覆蓋的本發(fā)明，其形式可以作一些變化，而不會(huì)違背其原理。例如，本發(fā)明可以應(yīng)用于涉及循環(huán)流化床反應(yīng)器或燃燒室的新結(jié)構(gòu)，也可應(yīng)用于現(xiàn)有循環(huán)流化床反應(yīng)器或燃燒室的替換、修理或修改。本發(fā)明還可應(yīng)用于非CFB用途，例如應(yīng)用于沸騰流化床鍋爐或窯爐中。
此外，本發(fā)明的分布柵板雖然已經(jīng)圖示為位于出口孔附近，和/或出口孔的上游或下游(對(duì)氣流方向而言)，也可能需要將分布柵板置于爐殼內(nèi)其他的部位或者在出口孔下游的煙道內(nèi)，在該處煙道氣的溫度適合于其一定含量NOx的還原。在本發(fā)明的有些實(shí)施方式中，有時(shí)可以有利地使用本發(fā)明的某些特征而不使用其他特征。因此，所有這些改變和實(shí)施方式都在下面的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用來向含有NOx的氣流中輸入用于還原NOx的反應(yīng)物的SNCR分布柵板，它包括至少一個(gè)用于輸送來自在所述氣流之外的反應(yīng)物源的反應(yīng)物的元件，所述元件具有至少一個(gè)用來將反應(yīng)物從形成在元件內(nèi)的通道噴入所述氣流中的噴嘴，所述通道由至少兩個(gè)流體冷卻的管子和位于這兩個(gè)管子之間的膜形成，所述至少一個(gè)噴嘴位于所述膜的至少一個(gè)中。
2.如權(quán)利要求1所述的SNCR分布柵板，其特征在于，所述至少一個(gè)元件配有耐火材料。
3.如權(quán)利要求1所述的SNCR分布柵板，其特征在于，所述至少一個(gè)元件配有保護(hù)片。
全文摘要
用來將NOx還原性反應(yīng)物引入煙道氣流的一種SNCR分布柵板。該柵板由一個(gè)或多個(gè)元件(60)構(gòu)成，這些元件由流體冷卻的管子(66)加上與管子連接的膜片(68)形成。流體冷卻的管子(66)可以用水和/或蒸汽冷卻，該分布柵板置于煙道氣流中。為了將反應(yīng)物通入煙道中，在膜片(68)上具有噴嘴(72)。反應(yīng)物由位于爐殼或燃燒室殼外面的一個(gè)位置處輸送到所形成的通道(70)中，然后再經(jīng)過噴嘴(72)輸出送到煙道氣流中。
文檔編號(hào)B01J19/26GK101056703SQ200580038564
公開日2007年10月17日 申請(qǐng)日期2005年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月12日
發(fā)明者M·瑪亞切克, G·L·安德森, J·J·韓, R·A·拉姆德爾 申請(qǐng)人:巴布考克及威爾考克斯公司