專利名稱：一種用于循環流化床鍋爐的脫硝裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于煙氣脫硝技術領域，尤其涉及一種用于循環流化床鍋爐的脫硝裝置。
背景技術：
近年來，我國NOx排放量隨著能源消費和機動車保有量的快速增長而迅速上升。NOx已經成為主要的大氣污染物之一。鑒于NOx對大氣環境的不利影響以及目前火電廠NOx排放控制的嚴峻形勢，國家提出在“十二五”期間控制NOX排放的規劃和要求。新火電廠大氣污染物排放標準(GB 13223-2011)要求，新建火電機組2012年I月I日起NOX排放低于100mg/m3 (6%02)，一般必須上脫硝裝置；現役W火焰爐、循環流化床(CFB)機組NOx排放低 于200mg/m3 (6%02)，重點地區也執行新建機組要求。因此，部分CFB鍋爐進行脫硝改造勢在必行。SNCR是應用于煤粉鍋爐的一種比較成熟的煙氣脫硝工藝，在不添加催化劑的情況下，使用脫硝還原劑(尿素溶液或者氨水等)直接噴入850°C 1150°C的煙氣中，與NOx發生還原反應，生成物為水和N2,降低NOx排放。CFB鍋爐作為一種低NOx技術，其NOx排放一般在15(T300mg/m3 (6%02)，為進一步降低CFB鍋爐煙氣中NOx排放濃度，使其排放達到最新環保標準要求，需采用煙氣脫硝技術。但SNCR應用于CFB鍋爐目前國內尚屬空白，國外有少量裝置投運，且在運行中存在較多缺陷。
發明內容為了克服上述現有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種用于循環流化床鍋爐的脫硝裝置，可實現還原劑按計量穩定給入高溫煙氣并與煙氣混合均為進行脫硝反應，反應溫度窗區域停留時間長，系統穩定、高效、低耗、自動化程度高。為了解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是—種用于循環流化床鍋爐的脫硝裝置，包括用于配制尿素溶液的溶解模塊I ;接溶解模塊I出口用于存儲其所配制尿素溶液的存儲模塊2 ；接存儲模塊2出口用于將尿素溶液稀釋的稀釋模塊3 ；接稀釋模塊3出口將稀釋后尿素溶液計量分配為多路的分配計量模塊4 ；由連接于計量分配后的每一路末端的噴槍37組成的噴射模塊6 ；以及，設置于計量分配后的每一路中間為噴槍37提供霧化空氣的壓縮空氣模塊5。本實用新型還可以包括余熱再循環模塊36，余熱再循環模塊36 —端接噴槍37的冷卻水出口，另一端分別接溶解模塊I和存儲模塊2。所述溶解模塊I包括密閉的帶第一溢流管17和第一排空閥14的尿素溶液制備罐7，尿素溶液制備罐7連接加熱蒸汽源38和溶解水源39，尿素溶液制備罐7中設置第一溫度測量儀16、液位計12以及攪拌器8，攪拌器8連接攪拌器電機9，尿素溶液制備罐7上端接漏斗10，位于尿素溶液制備罐7底部的出口設置有第一循環泵18，經過第一循環泵18的排出液分為兩路，一路回接至尿素溶液制備罐7，另一路接至存儲模塊2。所述存儲模塊2包括帶有第二溢流管23和第二排空閥24的尿素溶液存儲罐21，所述第一循環泵18的另一路連接至尿素溶液存儲罐21，尿素溶液存儲罐21連接加熱蒸汽源38，尿素溶液存儲罐21中設置第二溫度測量儀22，位于尿素溶液存儲罐21的底部的出口設置有第二循環泵26，經過第二循環泵26的排出液接至稀釋模塊3。所述稀釋模塊3包括混合器27，所述經過第二循環泵26的排出液接至混合器27的一個入口，混合器27的另一個入口連接稀釋水源40，混合器27的出口連接至分配計量模 塊4。所述分配計量模塊4包括多組流量計31和調節閥32，根據流量需要將混合器27的出液分為多路。所述壓縮空氣模塊5包括依次連接至壓縮空氣源41的壓縮空氣總閥33和霧化空氣調節閥34，壓縮空氣源41的壓縮空氣經壓縮空氣總閥33后經每個噴槍37前的霧化空氣調節閥34輸入至對應噴槍37。所述噴槍37包括并行的水溶液管3705和空氣管3707，內套管3702套在水溶液管3705和空氣管3707上，外套管3701套在內套管3702上，外套管3701管壁中空且帶有一層與其管壁平行的不封閉的隔層3720，隔層3720將外套管3701的中空管壁分為內層3721和外層3722，內層3721接冷卻水進水接口 3704，外層3722接冷卻水出水接口 3703，水溶液管3705和空氣管3707都連接至錐形的噴嘴3713。所述噴槍37垂直設置于循環流化床鍋爐的水平煙道上。本實用新型與現有技術相比具有以下優點(I)本實用新型模塊化、系統化、自動化程度高，所有操作只需在控制室操作即可。(2)獨特的噴槍設計，延長了噴槍的使用壽命，保證了噴槍工作的穩定性、可靠性，同時，采用了獨有的水冷卻式噴槍，將利用過的循環冷卻水引回到溶液模塊和存儲模塊，為尿素溶液的制備和存儲提供加熱熱源，節約了蒸汽耗量。整個系統正常工作時，幾乎不需要額外蒸汽即可實現尿素溶液的制備和儲存。(3)采用水冷方式代替常規的噴槍風冷方式并將熱量回收利用，可減少壓縮空氣用量約100(T3000m3/h，節省空壓機投資并減緩鍋爐效率下降的影響。(4)獨有的水平煙道噴射點位置的選取，使得SNCR脫硝技術應用于現有CFB的改造具有了更高的可操作性，改動小、投資少、脫硝效率高。噴槍垂直布置水平煙道上，該處煙道截面積小、流速高、便于混合；煙氣在噴槍布置點之后馬上進入旋風分離器，此處湍流劇烈，加劇了還原劑溶液與煙氣的混合速度，使還原反應更快的發生，脫硝效率可達60%以上。
圖I為本實用新型結構示意圖，圖中箭頭為各種流體的流向示意。圖2為本實用新型的一種噴槍結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例詳細說明本實用新型的實施方式。如圖I所示，本實用新型一種用于循環流化床鍋爐的脫硝裝置，包括用于配制尿素溶液的溶解模塊I :溶解模塊I包括密閉的帶第一溢流管17和第一排空閥14的尿素溶液制備罐7，尿素溶液制備罐7連接加熱蒸汽源38和溶解水源39，尿素溶液制備罐7中設置第一溫度測量儀16、液位計12以及攪拌器8，攪拌器8連接攪拌器電機9,尿素溶液制備罐7上端接漏斗10,位于尿素溶液制備罐7底部的出口設置有第一循環泵18，在尿素溶液制備罐7中完成尿素溶液的制備。制備好的尿素溶液經過第一循環泵18的排出液分為兩路，一路經循環控制閥20回接至尿素溶液制備罐7，另一路經循環泵出口閥19接至存儲模塊2。接溶解模塊I出口用于存儲其所配制尿素溶液的存儲模塊2 :存儲模塊2包括帶 有第二溢流管23和第二排空閥24的尿素溶液存儲罐21,尿素溶液存儲罐21可根據實際情況設置一個或者多個，一般要求能夠保證系統連續運行5 7天。已經配置好的尿素溶液的存儲溫度只要保證溶液在此溫度下無結晶析出即可，設定溫度下限，當溫度低于下限值，力口熱蒸汽閥Π25利用蒸汽或利用余熱再循環模塊36自動調節。余熱再循環模塊36 —端接噴槍37的冷卻水出口，另一端分別接溶解模塊I和存儲模塊2。第一循環泵18的另一路連接至尿素溶液存儲罐21，尿素溶液存儲罐21連接加熱蒸汽源38，尿素溶液存儲罐21中設置第二溫度測量儀22，位于尿素溶液存儲罐21的底部的出口設置有第二循環泵26，經過第二循環泵26的排出液接至稀釋模塊3。接存儲模塊2出口用于將尿素溶液稀釋的稀釋模塊3 :稀釋模塊3包括混合器27，所述經過第二循環泵26的排出液接至混合器27的一個入口，混合器27的另一個入口連接稀釋水源40，混合器27的出口連接至分配計量模塊4。接稀釋模塊3出口將稀釋后尿素溶液計量分配為多路的分配計量模塊4 :分配計量模塊4包括多組流量計31和調節閥32，根據流量需要將混合器27的出液分為多路。由連接于計量分配后的每一路末端的噴槍37組成的噴射模塊6 ；以及，設置于計量分配后的每一路中間為噴槍37提供霧化空氣的壓縮空氣模塊5 :壓縮空氣模塊5包括依次連接至壓縮空氣源41的壓縮空氣總閥33和霧化空氣調節閥34，壓縮空氣源41的壓縮空氣經壓縮空氣總閥33后經每個噴槍37前的霧化空氣調節閥34輸入至對應噴槍37。如圖2所示，本實用新型的噴槍37包括并行的水溶液管3705和空氣管3707，內套管3702套在水溶液管3705和空氣管3707上，外套管3701套在內套管3702上，外套管3701外有固定法蘭3719，內套管3702中有豎直的支撐結構3715進行支撐，支撐結構3715通過支撐結構密封墊3718實現與內套管3702的密閉接觸。外套管3701管壁中空且帶有一層與其管壁平行的不封閉的隔層3720，隔層3720將外套管3701的中空管壁分為內層3721和外層3722，內層3721接冷卻水進水接口 3704，外層3722接冷卻水出水接口 3703，水溶液管3705和空氣管3707都連接至錐形的噴嘴3713，水溶液管3705的另端有水溶液管接頭3706接到供水管道上，其上有水管封頭3716，空氣管3707的另端有空氣管接頭3708接到供氣管道上，該端位置還設置有運動連接機構3717，噴嘴3713的側面通過噴嘴接頭3710接有環形的液體帽3709，液體帽3709下方墊一個液體帽密封墊片3711進行緊固密封，噴嘴3713的端頭設置有一個空氣帽3712，空氣帽3712下方墊一個空氣帽密封墊片3714進行緊固密封，整個噴槍37垂直或者水平設置于循環流化床鍋爐的煙道上。噴槍37的工作原理為循環冷卻水由冷卻水進水接口 3704進入內套管3702，隨槍體進入噴槍前段，最后從外套管3701的冷卻水出水接口 3703返回到循環水回水母管，此種循環方式強化了換熱效果，提高了對噴槍的冷卻效果。運動連接機構3717通過與氣缸(或別的運動體)連接，帶動噴射組件伸縮，噴嘴3713可以隨之調整，也可以在不改變噴嘴3713外觀的情況下，改變噴嘴流量、工作壓力能性能參數。停止工作時，可以將噴射組件收回到水冷的內外套管內，確保噴嘴不被燒壞，解決了以往噴嘴長期暴露在高溫煙氣中易燒損的問題。本實用新型的工作過程如下 溶解模塊I在接收到指令后，溶解水閥13開啟，溶液水進入到尿素溶液制備罐7，攪拌器電機9帶動攪拌器8運轉開始制備溶液。在液位計12到達指定值時，漏斗閥門11開啟，尿素從漏斗10加入。尿素加到指定值后，開始攪拌。在攪拌過程中，加熱蒸汽閥115根據溫度測量儀反饋值也設定值比較，利用蒸汽實現自動加熱。循環泵18在接收到尿素溶液制備好信號，開始運轉，將尿素溶液輸送到存儲罐21。存儲模塊2接收到投運指令開始自動運行，壓力流量調節根據設定值進行變頻調節，之后將調好溶液送至稀釋模塊3中的混合器27，利用尿素溶液閥門29控制輸送量，控制混合器27與稀釋水源40管道上的稀釋水調節閥28，根據尿素溶液流量進行自動配比調節。出混合器27的稀釋溶液由稀釋溶液調節閥30控制進入到分配計量模塊4，分配計量模塊4中的多組流量計31和調節閥32，根據流量需要將稀釋液分為多路，之后進入到噴射模塊6，提供給各個噴槍37。噴槍37由壓縮空氣模塊5提供霧化空氣，通過控制壓縮空氣總閥33和霧化空氣調節閥34，即可將壓縮空氣源41的壓縮空氣提供至噴槍37使用，噴射過程中，可以利用余熱再循環模塊36將所有噴槍冷卻水收集返送到尿素溶液制備7和存儲21,實現節能。
權利要求1.一種用于循環流化床鍋爐的脫硝裝置，其特征在于，包括 用于配制尿素溶液的溶解模塊(I)； 接溶解模塊(I)出口用于存儲其所配制尿素溶液的存儲模塊(2)； 接存儲模塊(2)出口用于將尿素溶液稀釋的稀釋模塊(3)； 接稀釋模塊(3)出口將稀釋后尿素溶液計量分配為多路的分配計量模塊(4)； 由連接于計量分配后的每一路末端的噴槍(37)組成的噴射模塊(6)； 以及， 設置于計量分配后的每一路中間為噴槍(37)提供霧化空氣的壓縮空氣模塊(5)。
2.根據權利要求I所述的用于循環流化床鍋爐的脫硝裝置，其特征在于，還包括余熱再循環模塊(36)，余熱再循環模塊(36)—端接噴槍(37)的冷卻水出口，另一端分別接溶解模塊(I)和存儲模塊(2)。
3.根據權利要求I或2所述的用于循環流化床鍋爐的脫硝裝置，其特征在于，所述溶解模塊(I)包括密閉的帶第一溢流管(17)和第一排空閥(14)的尿素溶液制備罐(7)，尿素溶液制備罐(7 )連接加熱蒸汽源(38 )和溶解水源(39 )，尿素溶液制備罐(7 )中設置第一溫度測量儀(16)、液位計(12)以及攪拌器(8)，攪拌器(8)連接攪拌器電機(9)，尿素溶液制備罐(7)上端接漏斗(10)，位于尿素溶液制備罐(7)底部的出口設置有第一循環泵(18)，經過第一循環泵(18)的排出液分為兩路，一路回接至尿素溶液制備罐(7)，另一路接至存儲模塊(2)。
4.根據權利要求3所述的用于循環流化床鍋爐的脫硝裝置，其特征在于，所述存儲模塊(2)包括帶有第二溢流管(23)和第二排空閥(24)的尿素溶液存儲罐(21)，所述第一循環泵(18)的另一路連接至尿素溶液存儲罐(21)，尿素溶液存儲罐(21)連接加熱蒸汽源(38)，尿素溶液存儲罐(21)中設置第二溫度測量儀(22)，位于尿素溶液存儲罐(21)的底部的出口設置有第二循環泵(26 )，經過第二循環泵(26 )的排出液接至稀釋模塊(3 )。
5.根據權利要求4所述的用于循環流化床鍋爐的脫硝裝置，其特征在于，所述稀釋模塊(3)包括混合器(27)，所述經過第二循環泵(26)的排出液接至混合器(27)的一個入口，混合器(27)的另一個入口連接稀釋水源(40)，混合器(27)的出口連接至分配計量模塊(4)。
6.根據權利要求5所述的用于循環流化床鍋爐的脫硝裝置，其特征在于，所述分配計量模塊(4)包括多組流量計(31)和調節閥(32)，根據流量需要將混合器(27)的出液分為多路。
7.根據權利要求6所述的用于循環流化床鍋爐的脫硝裝置，其特征在于，所述壓縮空氣模塊(5)包括依次連接至壓縮空氣源(41)的壓縮空氣總閥(33)和霧化空氣調節閥(34)，壓縮空氣源(41)的壓縮空氣經壓縮空氣總閥(33)后經每個噴槍(37)前的霧化空氣調節閥(34)輸入至對應噴槍(37)。
專利摘要一種用于循環流化床鍋爐的脫硝裝置，包括用于配制尿素溶液的溶解模塊；接溶解模塊出口用于存儲其所配制尿素溶液的存儲模塊；接存儲模塊出口用于將尿素溶液稀釋的稀釋模塊；接稀釋模塊出口將稀釋后尿素溶液計量分配為多路的分配計量模塊；由連接于計量分配后的每一路末端的噴槍組成的噴射模塊；以及，設置于計量分配后的每一路中間為噴槍提供霧化空氣的壓縮空氣模塊，本實用新型可實現還原劑按計量穩定給入高溫煙氣并與煙氣混合均為進行脫硝反應，反應溫度窗區域停留時間長，系統穩定、高效、低耗、自動化程度高。
文檔編號B01D53/78GK202606021SQ20122026835
公開日2012年12月19日 申請日期2012年6月7日 優先權日2012年6月7日
發明者高洪培, 王海濤, 王鵬利, 張繼瑞, 劉彬, 肖平, 蔣敏華 申請人:中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司