一種用于火電廠SNCR脫硝系統的多管徑長噴槍的制作方法

本發明涉及火電廠SNCR脫硝技術，具體為一種用于火電廠SNCR脫硝系統的多管徑長噴槍。

背景技術：

選擇性非催化還原脫硝技術(SNCR)是把還原劑(氨水、尿素、氨)噴入到880℃-1050℃區域內，不需要催化劑，還原劑會選擇性地把煙氣中的NOx還原成無害的N₂和H₂O。SNCR工藝以爐膛為反應器，可通過對鍋爐的改造實現，建設周期短，投資和運行成本均比其它煙氣脫硝技術低，適合于對中小型鍋爐的改造。現代SNCR技術可控制NOx排放降低20～50％，隨著機組容量增加，爐膛尺寸和機組負荷變化范圍擴大，增加了反應溫度窗口與還原劑均勻混合的控制難度，致使脫硝效率降低。

一個典型的SNCR系統是由還原劑的儲存、輸送和噴射裝置組成，其中噴射裝置是SNCR系統的核心設備，其性能對SNCR系統的脫硝效率有顯著影響。目前國內外針對SNCR噴射裝置進行了大量研究，如中國專利CN102896054A公開的一種具有兩級擴散比的多噴嘴噴槍，以及中國專利CN204320086U公開的一種應用于SNCR脫硝裝置中的噴槍，槍頭直徑小于25mm，可直接插入爐膛水冷壁間，安裝簡便。又如中國專利CN205361046U公開的一種SNCR脫硝系統還原劑噴射裝置，它采用工藝水對噴射支路中殘留的還原劑進行置換，實現了噴射裝置的隔離檢修。

SNCR噴槍插入爐膛內部，與煙氣直接接觸，磨損和高溫腐蝕極大制約了噴槍的使用壽命，另一方面，隨著爐膛體積的增大，SNCR噴槍噴射的還原劑難以到達爐膛中部，無法與煙氣充分、均勻的混合，導致SNCR工藝脫硝效率下降，氨逃逸增加。為緩解SNCR噴槍在煙氣中的磨損，中國專利CN205361748U公開了一種用于SNCR系統的雙流體流線型噴槍，通過采用流線型結構的外噴頭，可極大的緩解槍頭磨損；又如中國專利CN205413412U公開的一種用于SNCR脫硝的防磨噴射器，通過在氣相管前端的外表面涂刷耐高溫防磨陶瓷涂層，可防止噴射器前端在高溫高灰煙氣中的磨損，并減小了噴射器外形尺寸。針對SNCR噴槍的高溫腐蝕問題，中國專利CN204911212U提出了一種氣缸推動的煙氣脫硝用噴槍，它將冷氣設備中的冷空氣經由冷氣管進入到導桿護套內降低導桿護套及導桿末端的溫度，從而防止其由于溫度過高而燒壞；又如中國專利CN102160964A涉及的一種SNCR脫硝多噴嘴長槍噴射器，通過增加冷卻水輸入和輸出回路來實現冷卻水在噴槍中的循環流動，從而降低噴槍溫度。

為了實現還原劑與煙氣的充分混合，中國專利CN201445911U公開了一種適用于SNCR法煙氣脫硝過程的長噴槍式氣泡霧化噴嘴，它通過將高壓氣體從遍布氣泡發生器的錐形注氣孔進入外流道的液流中，并形成泡狀流經長噴槍外管上的噴孔噴出，可覆蓋整個反應區，從而提高還原劑與煙氣的混合效果。又如中國專利CN104384039A公開的一種鍋爐脫硝用多噴嘴噴槍，所述噴槍采用還原劑在槍內蒸發后噴射技術，具有噴射均勻、混合充分的有點。又如中國專利CN205495328U公開的一種SNCR煙氣脫硝用噴槍，采用了霧化式的噴嘴，從而使流量調整范圍較大，噴霧形狀全區域內的粒徑均勻，噴射距離遠。

現有技術中，隨著爐膛空間尺寸的擴大，爐膛截面上NOx分布的不均勻性也更加明顯，爐膛中部NOx濃度最高，但常規噴槍噴射的還原劑難以到達爐膛中部，從而制約了還原劑與煙氣的混合效果，降低了脫硝效率。在大機組SNCR工藝中，增加噴槍長度是解決還原劑噴射距離最有效的手段，但長度增加帶來的噴槍重量和擾度增加，將危及噴槍的安全使用。

技術實現要素：

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種用于火電廠SNCR脫硝系統的多管徑長噴槍，結構簡單輕便，設計合理巧妙，易于制造，長度增加帶來的重量和擾度增量小。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種用于火電廠SNCR脫硝系統的多管徑長噴槍，包括三根同軸嵌套連接的鋼管，三根鋼管的前端均密封設置且相鄰鋼管之間的間隙形成容置空間；最內層鋼管的后端通入尿素溶液形成尿素溶液管路，中間層鋼管的后端通入壓縮空氣形成壓縮空氣管路，最外層鋼管的后端通入冷卻水形成冷卻水管路；最外層鋼管外部布置有多個噴嘴，尿素溶液管路與壓縮空氣管路分別與多個噴嘴連通；中間層鋼管和最外層鋼管均采用多段不同壁厚的不銹鋼管焊接而成；壁厚從后往前逐段減小且保持各段管壁的外徑不變。

優選的，中間層鋼管和最外層鋼管均采用三段不同壁厚的不銹鋼管焊接而成；從后往前，第一段不銹鋼管壁厚為11mm，長度為5m；第二段不銹鋼管壁厚為7mm，長度為3.6m；第三段不銹鋼管壁厚為3.5mm，長度為1.4m-3.4m。

優選的，最外層鋼管外部布置的多個噴嘴按對應在不同壁厚的各段不銹鋼管上進行分組，并對應壁厚從后往前逐段減小的趨勢，多組噴嘴的流量也逐組減小。

優選的，冷卻水管路中設置有沿軸向固定在壓縮空氣管路外部的隔板，將冷卻水管路分為僅前端連通的上下兩管路，下管路部分設置冷卻水入口，上管路部分設置冷卻水出口。

優選的，還包括固定最內層鋼管的連接法蘭，最內層鋼管的后端穿過連接法蘭設置。

進一步，中間層鋼管的后端固定連接法蘭上。

優選的，最外層鋼管的后端通過裝配法蘭固定在中間層鋼管上，壓縮空氣管路的入口設置在連接法蘭和裝配法蘭之間。

與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果：

本發明所述的多管徑長噴槍采用三層鋼管嵌套連接，最內層為尿素溶液管路，中間一層為壓縮空氣管路，最外層為冷卻水循環管路，結構簡單，易于加工制造。尿素溶液管路與壓縮空氣管路前端均密封，各管路之間互不影響。壓縮空氣管路和冷卻水管路均采用壁厚逐漸減小的不銹鋼管焊接而成，可顯著降低噴槍重量，增加噴槍長度從而提高還原劑噴射距離。

進一步的，冷卻水管路上布置有多個噴嘴形成的三種流量的噴嘴組，各噴嘴組流量分布利用管徑的變化與煙氣中氮氧化物的濃度分布一致，可提高還原劑與煙氣的混合效果，降低氨逃逸。

進一步的，冷卻水管路被冷卻水隔板分成上下兩層，冷卻水從下層通入，從上層流出，與傳統長噴槍相比，減少了一根冷卻水管路，從而減小了噴槍重量。

附圖說明

圖1為本發明實例中所述多管徑長噴槍的縱截面示意圖。

圖2為圖1中A-A方向的截面示意圖。

圖中：1為尿素溶液管路；2為壓縮空氣管路；3為冷卻水入口；4為冷卻水出口；5為冷卻水隔板；6為第一段不銹鋼管；7為第二段不銹鋼管；8為第三段不銹鋼管；9為第一組噴嘴；10為第二組噴嘴；11為第三組噴嘴；12為連接法蘭，13為裝配法蘭。

具體實施方式

下面結合具體的實施例對本發明做進一步的詳細說明，所述是對本發明的解釋而不是限定。

本發明提出一種用于火電廠SNCR脫硝系統的多管徑長噴槍，其結構如圖1所示，噴槍總長度為10-12米可調，可插入爐膛中部。噴槍上包含多個噴嘴，向煙氣中噴射還原劑，將煙氣中的氮氧化物還原成氮氣和水。所述還原劑為質量濃度5-10％的尿素溶液，采用壓縮空氣霧化。噴槍所用冷卻劑為水。

噴槍結構為三層鋼套管，嵌套連接，最內層為尿素溶液管路1，中間層為壓縮空氣管路2，最外層為冷卻水管路，三根套管端部均密封，各管路之間互相不影響。鋼管優選采用不銹鋼制成，連接法蘭12用于最內層鋼管的連接以及中間層鋼管的密封；最外層鋼管的后端通過裝配法蘭13固定在中間層鋼管上，并且裝配法蘭13用于噴槍與執行機構的裝配。

壓縮空氣管路2和冷卻水管路均采用三段不同壁厚的不銹鋼管焊接而成，鋼管外徑一致。第一段不銹鋼管6壁厚為11mm，長度為5m；第二段不銹鋼管7壁厚為7mm，長度為3.6m；第三段不銹鋼管8壁厚為3.5mm，長度為1.4-3.4m可調。

在三段不同壁厚的鋼管上各安裝了一組噴嘴，用于噴射尿素溶液。三組噴嘴的流量分布與煙氣中氮氧化物的濃度分布一致，具體為靠近噴槍前部的第三組噴嘴11流量大，而靠近噴槍尾部的第一組噴嘴9流量小，中間的第二組噴嘴10的流量在兩者之間。

如圖1和圖2所示，在冷卻水管路中增加一個冷卻水隔板5，通過沿軸向固定在壓縮空氣管路2上將管道分成上下兩路，冷卻水從下路管道的冷卻水入口3通入，由上路管道的冷卻水出口4排出，降低噴槍溫度。