一種用于SCR脫硝系統的噴氨裝置的制作方法

本發明具體涉及一種用于電廠scr脫硝系統的噴氨裝置。

背景技術：

近年來，隨著國民經濟的快速發展，化石能源消費量逐年增加，氮氧化物排放量不斷增長。據統計，我國氮氧化物排放總量巳經由2005年的1910萬噸上升至2008年的2000萬噸，排放量位列世界首位；2011年我國氮氧化物棑放總量繼續上升至2404萬噸，氮氧化物排放量已經遠遠超出環境承載能力。在我國電力行業是氮氧化物排放的最主要來源，近年來，隨著我國電力行業的持續發展，火電廠氮氧化物排放量呈現不斷增長的態勢，按照目前的排放控制水平，到2020年火電廠的氮氧化物量將達1234萬噸。由此可見，火電廠氮氧化物的排放對生態環境的影響將越來越嚴重，實現火電廠氮氧化物減排是氮氧化物排放總量控制的關鍵。

隨著我國對環境保護政策要求的逐年提高，火電機組排放煙氣中的nox已納入嚴格監管，進行高效的、可靠的、經濟的煙氣脫硝已刻不容緩。選擇性催化還原法(scr)的煙氣脫硝技術因具有很高的脫硝率（可達90%以上）、技術可靠、結構簡單且氨氣逃逸率小等優點，已成為燃煤電站鍋爐控制nox排放的主要選擇。scr脫硝方法擁有眾多優點，但實際運行過程中，scr脫硝系統還存在諸多缺陷和技術問題，例如scr脫硝系統實際運行中由于噴氨不均造成下游空預器堵塞、冷端低溫腐蝕及電除塵極板粘灰等問題，嚴重影響機組的穩定運行和帶負荷能力，甚至造成非計劃停機等嚴重后果。

國電集團95%以上的燃煤機組噴氨系統采用的是渦流式靜態混合噴射技術，該技術是利用渦流板產生駐渦，使氨氣在駐渦區自由擴散后與煙氣混合，保證氨氣與煙氣充分混合后，在催化劑的作用下將煙氣中的nox催化還原成n2和h2o。該技術結構簡單可靠，噴氨管不容易堵塞，但對脫硝系統進行噴氨優化調整過程發現，大部分渦流板式脫硝系統出口沿煙道深度方向nox濃度偏差較大，而渦流板噴氨系統只能對煙道的寬度方向進行噴氨量的調整，對煙道深度方向nox濃度分布偏差大的問題無法調整，導致脫硝出口nox分布均勻性較差，氨逃逸率較高，是導致噴氨優化后空預器堵塞問題不能徹底解決的重要原因。通過進一步分析脫硝系統出口煙道深度方向nox偏差較大的問題得知，由于渦流式靜態混合噴氨系統中的渦流混合器是固定式的，一旦安裝就位就無法調整，且背流面處于渦流靜壓區，表面積灰嚴重，駐渦區域后移，嚴重影響氨氣的自由擴散和混合效果，導致催化劑入口截面上氨氣濃度分布的均勻性遠偏離設計值，使氨逃逸量增加。

總結現有渦流噴氨裝置存在的問題，如下：

1、由于渦流板的背面存在渦流區，此區域積灰嚴重，長時間運行后積灰嚴重板結成大塊，機組運行期間無法清除。

2、由于渦流板的積灰問題，影響氨氣的擴散和混合效果，導致脫硝出口nox濃度沿煙道深度方向嚴重不均，大部分區域nox濃度分布呈現靠鍋爐側nox濃度高，靠除塵器側nox濃度低的特點。而導致煙道深度方向nox濃度低的區域nh3逃逸量較大，導致空預器冷端堵塞嚴重，甚至嚴重影響機組帶負荷能力，使機組安全存在重大隱患。

3、渦流板固定在煙道內支座上，布置角度固定，不能根據需要進行調整角度。

4、當稀釋風采用一次風時，由于灰塵和氨混合結晶，容易堵塞噴氨閥堵，導致脫硝出口沿煙道寬度方向nox分布不均，且運行過程無法處理。

技術實現要素：

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺陷，提供一種能夠較小煙道深度方向nox濃度偏差的噴氨裝置。

為了達到上述目的，本發明提供了一種用于scr脫硝系統的噴氨裝置，包括擺動控制機構、支撐梁、渦流混合器和噴氨管、氨氣和空氣混合氣母管；氨氣和空氣混合氣母管通過噴氨管伸入煙道內；支撐梁固定在煙道內；渦流混合器的正面可轉動地設于支撐梁上，背流面位于噴氨管的管口正下方；渦流混合器的一端與擺動控制機構的一端相連，擺動控制機構的另一端伸出煙道外。

渦流混合器的正面中心位置處設有支撐吊耳，邊緣處設有擺動吊耳；支撐吊耳與立柱轉動相連，并通過立柱與支撐梁相連；擺動控制機構包括連桿機構和手輪；擺動吊耳通過連桿機構與手輪相連；手輪設于煙道外側。

連桿機構包括三段鉸接的z字形連桿和支柱；z字形連桿的中間端與支柱轉動相連；z字形連桿一端與擺動吊耳鉸鏈，另一端與手輪桿鉸鏈，手輪桿一端伸出煙道與手輪固定相連。

渦流混合器的正面設有十字加強筋。

噴氨裝置還包括吹掃裝置；吹掃裝置設于渦流混合器背流面的正上方，吹掃介質可采用輔汽聯箱蒸汽或壓縮空氣。

吹掃裝置包括平行設置的吹掃母管和多個平行設置的吹掃支管；各吹掃支管與吹掃母管相連，且下端均勻設置多個吹孔。

噴氨裝置還包括主噴氨管道和旁路噴氨管；主噴氨管道和旁路噴氨管的兩端分別與噴氨管、氨氣和空氣混合氣母管相連通；主噴氨管道和旁路噴氨管上均設有截止閥；主噴氨管道上設有調節閥。

噴氨裝置為多組，并列設于煙道同一深度處。

本發明相比現有技術具有以下優點：

1、本發明通過渦流混合器可擺動的設于煙道內，通過調節渦流混合器與煙道軸線的角度，改變噴入氨氣在渦流混合器上面的擴散方向，控制氨氣在煙道深度方向上濃度，最終達到scr出口煙道深度方向上nox濃度分布均勻性可調的目的。

2、利用吹掃裝置對渦流混合器表面進行定期吹掃，可避免混合器背流面的積灰問題，防止渦流混合器表面因積灰而影響噴氨均勻性的問題。

3、在主噴氨管截止閥前后布置與其管平行的旁路噴氨管，并在旁路噴氨管上安裝截止閥，當主噴氨管流量調節閥或主噴氨管道發生堵塞時，將主噴氨管上的截止閥關閉，利用旁路噴氨管進行噴氨，達到不退出脫硝系統的情況下，對堵塞管道進行維護檢修的要求。

4、通過調整并列布置的噴氨管上的流量調節閥，調整氨氣在煙道寬度方向上濃度分布的目的。

5、本發明噴氨裝置能有效調節出口煙道深度方向nox濃度，使其濃度分布均勻，減少氨逃逸率，保證機組穩定運行。

附圖說明

圖1為本發明噴氨裝置的機構示意圖；

圖2為圖1中ⅰ處的局部放大圖；

圖3為圖1中ⅱ處的局部放大圖；

圖4為圖1中渦流混合器的結構示意圖；

圖5為圖4中渦流混合器的仰視圖；

圖6為本發明多組噴氨裝置并列設置在煙道內的俯視圖。

圖中，1-渦流混合器，2-支撐梁，3-立柱，4-連桿機構，5-支撐吊耳，6-擺動吊耳，7-擺動控制機構，8-煙道，9-煙道內噴氨管，10-旁路噴氨管，11-主噴氨管道，12-主管道截止閥，13-旁路管截止閥，14-調節閥，15-流量孔板，16-吹掃裝置，17-煙氣導流板，18-催化劑層，19-scr出口煙道，20-氨氣和空氣混合氣母管，21-十字加強筋，22-手輪。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行詳細說明。

如圖1所示，本發明噴氨裝置用于電廠scr脫硝系統，包括擺動控制機構、支撐梁2、渦流混合器1、煙道內噴氨管9、氨氣和空氣混合氣母管20、吹掃裝置16。氨氣和空氣混合氣母管20通過煙道內噴氨管9伸入煙道8內；支撐梁2固定在煙道8內；渦流混合器1的正面可轉動地設于支撐梁2上，背流面位于煙道內噴氨管9的管口正下方，兩者之間間距約300-400mm；渦流混合器1的一端與擺動控制機構7的一端相連，擺動控制機構7的另一端伸出煙道外。

如圖4、圖5所示，渦流混合器1正面設有十字加強筋21，中心位置處設有兩個支撐吊耳5，邊緣處設有兩個擺動吊耳6。

如圖2所示，擺動控制機構包括連桿機構4、手輪桿和手輪22。連桿機構4包括三段鉸接的z字形連桿和支柱；z字形連桿的中間端與支柱鉸接；z字形連桿一端位于兩個擺動吊耳6之間，與擺動吊耳6鉸鏈，另一端與手輪桿鉸鏈，手輪桿一端伸出煙道與手輪22固定相連。立柱3一端固定在支撐梁上，另一端位于兩個支撐吊耳5之間，與支撐吊耳5鉸接。通過轉動手輪，調節渦流混合器1與支撐梁2之間的角度α在0°-90°范圍內擺動。當手輪順時針轉動時，z字形連桿向里，夾角α增加；反正，夾角減小。通過控制渦流混合器1與支撐梁2之間的夾角可改變煙道內噴氨管9噴出的氨氣在渦流混合器1背流面的擴散角度，達到控制氨氣在煙道深度方向上濃度。

結合圖3，煙道內噴氨管9、氨氣和空氣混合氣母管20之間并聯設有主噴氨管道11和旁路噴氨管10。主噴氨管道11上設有兩個主管道截止閥12和調節閥14。旁路噴氨管10上設有旁路管截止閥13。正常運行時，主噴氨管道11上的兩個主管道截止閥12處于全開狀態，旁路噴氨管10上的旁路管截止閥13處于關閉狀態，通過調整主噴氨管道11上的調節閥14調整噴氨量，當主噴氨管道11發生堵塞時，將兩個主管道截止閥12關閉，將旁路管截止閥13打開，即可對堵塞管道進行檢修，解決了煙道內噴氨管9或閥門堵塞需要退出脫硝系統進行檢修的問題，既方便又安全。

如圖1所示，吹掃裝置16位于煙道內噴氨管9的管口上方。結合圖6，吹掃裝置16包括平行設置的吹掃母管和多個平行設置的吹掃支管；各吹掃支管與吹掃母管相連，且下端均勻設置多個吹孔。吹掃介質可以是蒸汽，也可以是壓縮空氣。

如圖6所示，在煙道8的寬度方向（同一深度截面處）設有多組噴氨裝置，各渦流混合器1均通過對應的立柱與對應的支撐梁2連接。每個渦流混合器1均設有對應的吹掃裝置16、擺動控制機構7、煙道內吹氨管9和相連的主噴氨管道11、旁路噴氨管10。通過控制各主噴氨管道11上的調節閥14控制煙道內吹氨管9的氨氣流量，調整氨氣在煙道寬度方向上濃度分布。

使用時，氨氣和稀釋風經過氨氣和空氣混合氣母管20、流量孔板15輸送至并列布置的各主噴氨管道11，進入煙道8中的煙道內噴氨管9，氨氣和稀釋風從煙道內噴氨管的管口噴射到渦流混合器1的背流面，由于渦流作用使煙氣在混合器1背流面形成駐渦，氨氣在駐渦內自由擴散后與煙氣充分混合，通過轉動手輪22調節渦流混合器1的角度，控制煙道深度方向的氨氣濃度。氨氣和煙氣混合后經過導流板17分流后進入催化劑層18，在催化劑的催化作用下，氨氣與煙氣中的nox發生化學反應，生成n2和h2o，通過scr出口煙道19。