用於將呈氣態形式的還原劑供應到煙道氣中的組件的製作方法

2023-12-06 14:48:46

專利名稱：用於將呈氣態形式的還原劑供應到煙道氣中的組件的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於將呈氣態形式的還原劑供應到煙道氣中的組件，煙道氣流過管道且然後流入布置在所述組件的下遊的選擇性催化還原反應器(SCR)中。
背景技術：
在諸如煤、油、天然氣、泥煤、廢料等的燃料在諸如功率裝置或廢物焚化裝置的燃燒裝置中的燃燒中，會產生過程氣體。為了從這種過程氣體(通常稱為煙道氣)中分離出氮氧化物(通常表示為NOx)，通常使用這樣的方法，S卩，其中，通常使還原劑(通常為氨或尿素)與煙道氣混合。與所述氨或尿素混合的煙道氣然後傳送通過催化劑，以促進還原劑與NOx的選擇性反應，以形·成氮氣和水蒸氣。通常，催化劑安裝在通常所稱的選擇性催化還原反應器(SCR反應器)中。還原劑和煙道氣的混合在SCR反應器的上遊的位置上的系統管道中進行。還原劑由布置在管道內的多個噴嘴供應給系統管道。為了促進使NOx和還原劑的濃度均勻地分布在管道的橫截面上，以及因而還均勻地分布在SCR反應器的橫截面上，已知在管道中使用混合板來使煙道氣產生紊流。但是，在許多系統中，NOx和還原劑的濃度在煙道氣中未均勻地分布在SCR反應器的給定的橫截面上。這帶來了問題，因為NOx和還原劑之間的化學計量比率對於實現下者是必要的，即，良好地減少煙道氣的NOx含量，以及使還原劑在SCR反應器中有低的滑漏(slip)οDE 3723618 Cl公開了用於將氣體管道中的兩種氣態流體混合在一起的裝置。流體中的一種由沿著混合板布置成排的多個噴嘴供應。噴嘴布置成相對於混合板和通過管道的主流向成角度，由此供應的氣體在混合板的下遊噴射成紊流。

發明內容
本發明的目的在於提供穩定可靠的組件，其允許減少將還原劑供應到具有貫穿煙道氣流的氣體管道中的噴嘴的數量，並且允許所述還原劑在SCR反應器上遊均勻地分布到煙道氣中。這個目的藉助於一種組件來實現，該組件用於將呈氣態形式的還原劑供應到流過氣體管道的煙道氣中，氣體管道與布置在所述組件下遊的選擇性催化還原反應器(SCR)中的催化劑連通。這種組件包括:在氣體管道中布置在氣體管道的垂直於通過所述氣體管道的氣流方向的橫截面上的多個噴嘴，噴嘴適於供應所述還原劑；在氣體管道中布置在所述噴嘴下遊的多個混合板，各個混合板適於與至少一個專用噴嘴協作，其中，各個噴嘴布置在其專用混合板的投影區域內，投影區域是專用混合板的表面投影在垂直於氣體管道的氣流方向的平面中的區域。通過這個組件，在組件下遊的氣體管道的給定橫截面上實現了供應的還原劑和包含NOx的煙道氣在煙道氣中的較高效且均勻的混合。此外，實現了關於不同的運行狀況的穩定可靠的組件，因為在其專用混合板的上遊且在投影區域內以氣態形式供應還原劑。以這個方式供應呈氣態形式的還原劑還具有的優點是，噴嘴的結構可保持非常簡單，從而使得能夠有較成本高效的組件。另外，供應呈氣態形式的還原劑允許還原劑以非常平滑的方式釋放到經過的煙道氣流中，從而將氣體管道中的壓降減到最小。各個混合板產生從其前部邊出現的漩渦。漩渦沿相反的方向旋轉，並且在離開混合板之後它們的直徑逐漸增大。沿著混合板前部邊這樣形成的漩渦朝向混合板的縱向中心軸線沿相反的方向旋轉，具有隨著漩渦離混合板的距離在其下遊增大而逐漸增大的直徑。通過這個組件，還原劑被供應向各個混合板的主展開表面。通過以這個方式供應還原劑，還原劑主要藉助於在各個混合板的相對的側邊部分處產生的漩渦產生的紊流而混合到煙道氣中且在煙道氣中混合。一旦轉移到混合板的後部主展開表面，還原劑就接觸僅煙道氣的在前部邊處形成的已經紊亂的流，並且與其混合。在組件內的各個混合板產生的紊流已經被證明會導致在氣體管道的橫截面上非常高效地混合和分布還原劑和煙道氣內的N0X。因為組件適於定位在SCR反應器的上遊，所以混合持續到煙道氣到達SCR反應器和布置在SCR反應器中的催化劑為止。由於本發明的組件的原因，煙道氣中的NOx的濃度已經被證明在SCR反應器的橫截面區域上具有驚人地均勻的分布。已經進行的試驗表明了本組件的驚人地有益的效果。在沒有任何混合板的系統中供應還原劑的不止一百個噴嘴有效地由根據本組件的包括僅幾個噴嘴(各個噴嘴具有專用混合板)的組件替代。根據一個實施例，各個噴嘴布置在定位成離其專用混合板的焦點有距離的位置上，垂直於氣體管道的氣流方向得到的該距離為其專用混合板的投影長度的0.2至0.7倍，投影長度為混合板的起始於專用混合板的焦點處且終止於後部邊處的長度垂直於氣體管道的氣流方向而投影的投影。通過這個組件，還原劑供應向各個混合板的主展開表面的中間區。管道內的布置位置和中間區的大小實際上取決於混合板的幾何結構和混合板相對於布置在管道內的噴嘴的角度。應當理解，還原劑流不能被引導向數學中心，而是被引導到覆蓋這種中心的區域上，這由所述中間區表示。因此，供應的還原劑從而被吸入沿著混合板的相對的側邊產生的兩個漩渦中。還原劑向混合板的後部主表面轉移，以與由於混合板產生的漩渦的原因而已經以紊流的方式流動的煙道氣高效地混合。這進一步增強和改進還原劑和在煙道氣內且在煙道氣中的NOx的混合。根據一個實施例，各個混合板具有提供大體拋物線幾何結構的形狀。根據一個實施例，各個混合板的拋物線幾何結構的焦點與其專用噴嘴布置在基本相同的平面中。根據一個實施例，多個噴嘴可布置成在氣體管道的橫截面上包括至少兩個對稱地布置的排的型式，各個 排包括至少一個噴嘴，並且其中，混合板的直邊部分布置成平行於所述排。多個混合板的表面平面因而與噴嘴對準。根據一個實施例，各個排中的所有混合板相對於它們的專用噴嘴都基本為相同的角度。這種布置允許較容易地將混合板安裝在氣體管道中。根據一個實施例，布置在氣體管道的第一壁旁邊的第一排中的混合板定向成使得它們的直邊最靠近所述壁，並且其中，在第一排附近的第二排中的混合板定向成使得它們
的直邊最靠近氣體管道的第二壁，第二壁與第一壁相對。已經注意到，通過在氣體管道的橫截面上使用這種對稱型式，還原劑和NOx均勻地分布在氣體管道的整個橫截面上。根據一個實施例，該組件包括偶數排，其中，混合板沿著排以重複型式布置，其中，第一排中的混合板布置成緊靠氣體管道的第一壁，直邊最靠近所述壁，在第一排附近的第二排中的混合板的直邊定位成最靠近後續第三排中的混合板的直邊，並且在第三排附近的第四排中的混合板的直邊定位成緊靠氣體管道的第二壁，第二壁與第一壁相對。在氣體管道的橫截面上的這種對稱布置會在橫截面上產生還原劑和NOx的較均勻的分布。要理解，需要的噴嘴和混合板的數量取決於氣體管道的橫截面的大小。已經進行的試驗表明，根據本發明的配備有布置成四排的幾個噴嘴(各個噴嘴具有專用混合板)的組件與在沒有混合板的情況下使用的不止100個噴嘴一樣有效。根據一個實施例，各個混合板布置成使得其主展開表面相對於氣體管道的氣流方向形成25-55度的角度。因而，共同得到的這樣成角度的混合板的主展開表面提供混合板的對應於氣體管道的橫截面區域的30-50%、更優選35-45%以及最優選38-42%的總投影區域，混合板的投影區域是混合板的表面投影在垂直於氣體管道的氣流方向的平面中的區域。

已經進行的測試表明，通過使混合板相對於其專用噴嘴布置成這種角度，橫截面區域內的紊流足夠大到使還原劑和NOx在組件下遊均勻地分布在氣體管道的整個橫截面上。仍然注意到，對通過氣體管道的流沒有不適當的約束。根據一個實施例，各個混合板布置成使得其主展開表面相對於氣體管道的氣流方向形成25-55度、更優選27-50度以及最優選28-45度的角度。將混合板分成三個虛擬區，即下部區、中間區和上部區，下部區提供對應於混合板的沿著其縱向幾何軸線得到的總長度的大約20%的長度，中間區對應於大約50%，而上部區提供對應於大約30%的長度。因為，測試結果表明，以在所述範圍內的角度定位的混合板導致混合板的主展開表面的最低壓力在混合板的中間區內。因此，因為這樣成角度的混合板的相對的側邊所產生的紊流的原因，供應的還原劑高效地與煙道氣的NOx混合。根據一個實施例，還原劑為以乾燥的氣態形式供應的氨或尿素。從而消除了在噴嘴、混合板或氣體管道的壁上形成沉澱的風險。根據一個實施例，混合板具有數學拋物線形狀，或者為由截頂銳角等腰三角形構成的組合幾何結構，截頂銳角等腰三角形沿著其截頂邊與單曲線幾何結構合併。所述單曲線幾何結構是圓節段、橢圓節段或拋物線節段。這進一步增強和改進了還原劑和在煙道氣內且在煙道氣中的NOx的混合。本發明的另外的目標和特徵根據以下詳細描述和權利要求將是顯而易見的。


現在將參照附圖更詳細地描述本發明，其中:
圖1是燃燒煤的功率裝置的示意性側視橫截面圖。圖2是根據一個實施例的組件的透視圖。圖3a是混合板實施例的平面圖。圖3b是混合板實施例的平面圖。圖3c是混合板實施例的平面圖。圖4是根據一個實施例的組件的俯視圖。圖5是根據一個實施例的組件的一部分的透視圖。圖6是根據一個實施例的組件的示意性側視橫截面圖。
具體實施例方式圖1是示出功率裝置I的示意性側視橫截面圖。功率裝置I包括燃燒煤的鍋爐
2。在燃燒煤的鍋爐2中，煤在存在空氣的情況下燃燒，從而產生呈煙道氣的形式的過程氣體流，該過程氣體流經由流體地連接的管道4離開燃燒煤的鍋爐2。通過管道4，煙道氣流到選擇性催化還原(SCR)反應器8的入口 6。氨供應系統10運行來將氨供應給氨噴射系統
12。氨噴射系統12在S CR反應器8上遊將氣體氨(NH3)供應到管道4中的煙道氣流。SCR反應器8包括布置在SCR反應器8內部的一個或多個連續層14SCR-催化劑14a。SCR催化劑14a可以示例的方式包括應用於陶瓷載體材料以便包括例如蜂巢結構或板結構的催化活性成分，諸如五氧化二釩或三氧化鎢。在SCR反應器8中，煙道氣中的氮氧化物(NOx)與氨噴射系統12噴射的氨反應而形成氮氣，N2。煙道氣然後經由流體地連接的管道16離開SCR-反應器8，並且經由流體地連接的煙囪18排到大氣中。將理解，功率裝置I可包括另外的氣體清潔裝置，諸如顆粒移除器，諸如靜電濾塵器，以及諸如溼式洗滌器。為了保持圖中說明的清楚性，這樣的裝置未顯示在圖1中。現在轉到圖2，示出了氣體管道4的三維示意性透視橫截面圖。為了清楚和有利於理解，以虛線高度示意性地示出四個縱向管道壁4a、4b、4c和4d。沿水平方向通過氣體管道4得到的橫截面是來自位於鍋爐2和SCR反應器8之間的位置。圖2示出根據本發明的氨噴射系統12和靜態混合器12a的組件100的一個實施例，其用於將呈氣態形式的還原劑供應到在氣體管道4中流動的煙道氣中。組件100包括管線系統20，管線系統20包括多個噴嘴21。在示出的實施例中，管線系統20垂直於煙道氣流的方向(這由圖2中的箭頭F所指示)而布置在氣體管道4中。組件100包括分布成排22的噴嘴21。要理解，噴嘴21和排22的數量和它們的型式可改變。噴嘴21的數量應當適於諸如煙道氣的質量，氣體管道4的大小和SCR反應器8的質量的參數。管線系統20與還原劑的供應10連通。供應10可呈罐或另一個適當的容器的形式。組件100適於使用呈乾燥氣態形式的還原劑。作為非限制性示例，還原劑可為氨或尿素。在氨的情況下，其可或者以氣態形式輸送到功率裝置I現場，或者以液體形式輸送，以隨後在引入氣體管道4中之前蒸發。在氣態形式下，不會經歷與由於任何液滴或冷凝物與煙道氣中的顆粒相互作用而形成沉澱相關聯的問題。還原劑由布置在導管系統20中的噴嘴21供應。氣態還原劑釋放到經過的煙道氣流中，以便在到達布置在噴嘴下遊的混合板30之前與煙道氣流混合。通過使用呈氣態形式的還原劑，噴嘴21的結構可保持非常簡單。在其最簡單的形式下，單獨的噴嘴21由管線系統20中的開口形成。氣態還原劑因而可釋放到經過的煙道氣流中，以便以非常平滑的方式混合。噴嘴21優選定向成對應於通過氣體管道4的煙道氣流的流向F，並且在該流向F上運行。另外，各個噴嘴21定位成與其相應的專用混合板30對準，如下面更詳細地描述的那樣。各個噴嘴21優選地運行來將持續的還原劑流提供到氣體管道4中。因而，已經將管線系統20公開成單個整體式系統。但是，要理解，管線系統20可分成若干系統，從而允許氣體管道4的橫截面的不同的部分被提供不同量的還原劑或不同的加壓程度。如果通過SCR反應器的下遊進行的測量檢測到存在不均勻的NOx分布，則後者可為有用的。各個噴嘴21專用於混合板30。混合板30布置在其專用噴嘴21下遊。混合板的數量可對應於噴嘴的數量，各個混合板適於與專用噴嘴協作。但是要理解，各個混合板可具有不止一個專用噴嘴21。各個混合板30具有提供大體拋物線幾何結構的幾何結構。這表示混合板30可具有數學拋物線形狀，參見圖3a，或為具有大體整體拋物線幾何結構的「組合幾何結構」，參見圖3b ο「組合幾何結構」在 本文定義為表示通過用單曲線幾何結構30b代替一個頂點來進行修改的經修改的銳角等腰三角形30a。單曲線幾何結構可由圓節段30b1、橢圓節段30b2或拋物線節段30b3表示。形成組合幾何結構的一部分的所述三角形30a的頂點角度β優選為5-15度。優選，單曲線幾何結構301Λ2(Λ2、3(Λ3被賦予使得其切線T與三角形30a的邊S平滑地合併的半徑R。在圖3b中用虛線公開了三個單曲線幾何結構301Λ3(Λ2、3(Λ3。不論為混合板30的哪個設計30b1、30b2、30b3，混合板30都應當沿著其縱向幾何結構軸線A具有對稱的幾何結構。這個軸線A定義為垂直地從三角形30a的底B上的中心點CPl延伸到彎曲邊部分30b\30b2、30b3上的焦點FP的線。焦點FP因而沿著混合板30的彎曲前部邊部分301Λ3(Λ2、3(Λ3是最中心點。如沿著縱向幾何結構軸線A看到的那樣，混合板30可分成三個虛擬區，見圖3c，下部區&、中間區Zm和上部區Ζ 。下部區4提供長度LL,其對應於混合板30沿著縱向幾何結構軸線A的長度LT的大約20%。中間區Zm提供長度LM，其對應於混合板30沿著縱向幾何結構軸線A的長度LT的大約50%。上部區Zu提供長度LU，其對應於混合板30沿著縱向幾何結構軸線A的長度LT的大約30%。現在轉到圖6，各個混合板30的焦點FP與其專用噴嘴21基本布置在相同的平面P中。另外，混合板30定位在這個水平平面P中，使得焦點FP在垂直於氣體管道4內的排22的長度的方向上相對於噴嘴21的口部21a偏移距離LN，如圖6中示出的那樣。噴嘴21因而布置在定位成離其專用混合板30的焦點FP有距離LN的位置LNP上。垂直於氣體管道4的氣流方向F得到的距離LN是其專用混合板30的投影長度LP的0.2至0.7倍。投影長度LP是混合板30的起始於專用混合板30的焦點FP處且終止於後部邊B處的長度LT垂直於氣體管道4的氣流方向F而投影的投影。距離LN因而可計算成投影長度LP的0.5倍。作為示例，在投影長度LP對應於一米的距離的情況下，距離LN則為0.5m。各個混合板30的焦點FP因而與其專用噴嘴21基本布置在相同水平平面P中。但是理解，噴嘴21可布置成更靠近或更遠離其專用混合板30，S卩，比圖6中顯示的噴嘴21的位置更靠近或更遠離混合板。噴嘴21可布置在這樣的位置上，即，該位置在離其專用混合板30的最近距離LI的0-0.9的範圍內。備選地，噴嘴21可在水平平面P的上遊布置在距離L2處。然後，噴嘴21和水平平面P之間沿著氣體管道的主流向F測得的距離L2優選小於3m。混合板30相對於口部21a偏移，使得噴嘴21定位在虛擬中間區Zm上遊，並且基本與混合板的縱向幾何結構軸線A重合。另外，優選使偏移使得噴嘴21的口部21a定向成沿著縱向幾何結構軸線A與所述虛擬中間區Zm的中心點CP2對準。另外，各個混合板30布置成使得其主擴張表面34沿通過所述氣體管道4的流向F相對於其專用噴嘴21形成角度a。這個角度α可為固定的或可調節的。但是，在正常運行期間，不需要調節角度α。如圖2中示出的那樣，各個排RpHR4中的各個混合板30相對於其專用噴嘴21具有基本相同的角度α。優選組件100中的所有混合板30布置成同一角度α。試驗已經顯示，適當的角度α為25至55度、更優選27至50度，並且最優選28至45度。試驗已經顯示，在氣體管道4的整個橫截面上，優選共同得到的多個這樣成角度的混合板30應當提供是氣體管道4的橫截面區域CA的30-50%、更優選35-45%以及最優選38-42%的總投影區域。還可稱為「阻擋區域」的「投影區域」 PA在本文定義為表示混合板30的表面投影在垂直於氣體管道4的氣流方向F的平面中的區域。總投影區域因而為單獨的混合板的所有投影區域的總和，如在垂直於氣體管道4的氣流方向的平面中看到的那樣。這在圖4中示意性地示出，圖4提供具有總橫截區域CA、具有八個混合板30的管道4的橫截面，各個混合板30具有投影區域PA。這種組件100已經被證明在混合板30下遊對煙道氣和還原劑提供了足夠的紊流，以便在混合物到達布置在其下遊的SCR反應器之前，對還原劑和煙道氣中的NOx提供足夠的混合。另外，如圖2中看到的那樣，噴嘴21布置成包括四個對稱地布置的排22的型式。各個排22包括兩個對稱地布置的噴嘴21。應當理解，這個僅僅例示組件100。排22的數量應當為至少兩個，並且各個排22應當具有至少一個噴嘴21。因而，可減少或增加噴嘴21和混合板30的數量。根據圖2，還示出，混合板30的直邊底B布置成垂直於通過氣體管道4的煙道氣流，基本平行於排22。在本實施例中，組件100包括四排22噴嘴21，S卩，偶數。混合板30布置成重複型式。布置在氣體管道4的第一壁4a旁邊的第一排R1中的混合板30定位成使得它們的直邊底B最靠近第一壁4a。第二後續排R2中的混合板30的直邊底B定位成第一排R1中的那些的鏡像， 混合板30的直邊底B最靠近接下來後續第三排R3中的混合板30的直邊底B。最後，在第三排R3附近的第四排R4中的混合板30的直邊底B定位成第三排R3中的那些的鏡像，混合板30的直邊底B最靠近氣體管道4的第二壁4c。第二壁4c布置成與第一壁4a相對。不管氣體管道4的大小如何，這個型式都可應用。應當理解，排22的數量和各個排22中的噴嘴21的數量可不同於本文以示例的方式公開的。現在參照圖5，組件100的功能將示意性地示出，以便描述噴嘴21和其專用混合板30中和周圍的煙道氣流。在噴嘴21上遊開始，煙道氣流在氣體管道4內部從鍋爐2流向SCR反應器8，從而經過組件100。在噴嘴21和其專用混合板30周圍流過氣體管道4的示出的橫截面的煙道氣流F經受混合板30產生的流擾動，因而使還原劑與包含NOx的煙道氣混合。雖然本組件100包括若干噴嘴21和其專用的混合板30，但是為了闡述的簡單，以下描述將集中在一個噴嘴21和其專用混合板30上。在煙道氣接觸混合板30之後，沿著混合板30的兩個相對的側邊31形成漩渦VI。漩渦Vl基本沿著兩個邊31的整個長度形成，並且可甚至開始在混合板的彎曲幾何結構處形成，但是沿著兩個相對的中間區Zm最強。混合板30的大體拋物線幾何結構因而產生從混合板30的相對的側邊31出現的至少兩個主前部邊漩渦VI。漩渦Vl沿著擴張表面34朝向混合板30的直邊底B移動。漩渦Vl逐漸趨向於跟隨通過氣體管道4的大體流向F而遠離混合板30，同時隨著它們離混合板30的距離的增大而逐漸增大直徑。漩渦Vl沿相反的方向旋轉。漩渦Vl的實際特性隨諸如混合板30相對於煙道氣FG的流向F的角度α和混合板30的實際幾何結構的因素而改變。在焦點FP附近，煙道氣流在與還原劑混合之前不久接觸混合板30，因為混合板30的焦點FP與噴嘴21布置在基本相同的水平平面中。這樣在焦點F·P附近產生的漩渦Vl基本包含僅煙道氣FG，直到漩渦Vl遇到煙道氣流的另一部分，當經過噴嘴21時，煙道氣流的該另一部分接觸排出的還原劑流RA，從而進行它們的混合。在噴嘴21的進一步下遊，這樣的煙道氣和還原劑接觸成角度的混合板30。對於在混合板30的主擴張表面34的中間區Zm的區域中供應的還原劑RA，還原劑RA主要藉助於混合板30產生的紊流而混合到煙道氣FG中。在流經混合板30的中間區Zm之後，還原劑接觸由於漩渦Vl而已經紊亂的煙道氣流，並且與其混合。因此，供應的還原劑從而吸入沿著各個混合板30的兩個相對的側邊31產生的兩個漩渦Vl中。由於氣體管道4配備有包括具有專用混合板30的至少兩個噴嘴21的組件100，一組噴嘴21和其專用混合板30產生的紊流添加到附近的組21、30產生的紊流，而不管組21,30是否在氣體管道4的橫截面上定位在同一排22中或定位在附近的排22中。使用描述的組件100導致還原劑與煙道氣FG中的NOx在氣體管道4的橫截面上高效地混合和分布。因為組件100定位在SCR反應器8的上遊，所以混合持續到煙道氣FG到達SCR反應器8和布置在SCR反應器8中的SCR-催化劑8a。由於使用描述的組件100，在煙道氣中的NOx的濃度已經被證明驚人地均勻分布在SCR反應器8的橫截面區域上。測試表明使用描述的組件100的驚人地有益的效果。對於這種使用，將還原劑供應到沒有任何混合板的氣體管道中的不止100個噴嘴可由描述的僅包括幾個噴嘴21 (各個噴嘴21具有專用混合板30)的組件100代替。組件100可與控制系統(未顯示)連接，以基於在SCR反應器8下遊的煙道氣中的NOx的量來調整對氣體管道4的還原劑供應水平。這樣的控制系統可單獨地控制通過噴嘴21的還原劑流，或者可控制由支承多個噴嘴21的導管系統22供應的還原劑水平。在圖1示出的其最簡單的形式下，第一 NOx分析器20運行來在鍋爐2之後且在SCR反應器8上遊不遠處測量氣體管道4的煙道氣中的NOx的量。第二 NOx分析器22運行來在SCR反應器8下遊測量氣體管道16的煙道氣中的NOx的量。控制器24接收來自第一 NOx分析器20和第二 NOx分析器22的數據輸入。基於該數據輸入，控制器24計算當前NOx移除效率。比較計算的當前NOx移除效率與NOx移除設定點。基於比較的結果，針對最佳效率調節供應給煙道氣的還原劑的量。要理解，當使用控制系統時，本文描述的實施例是僅一個可行解決方案。取決於在SCR反應器8下遊使用的傳感器的數量，能夠控制SCR反應器8在其橫截面上的不同點處的
清潔效率。還要理解，可使用運行來感測鍋爐2上的負荷的負荷傳感器28。這種負荷可例如根據燃料的量來表達，諸如傳送到鍋爐2的煤的噸/小時數。來自這種負荷傳感器的數據信號可用來進一步控制供應給組件100的還原劑的量。根據一個實施例，基於在SCR-催化劑14a的上遊和/或下遊執行的NOx測量，定期產生煙道氣NOx分布數據。這個實施例的優點在於，可在供應給組件100的還原劑的量的控制中考慮NOx分布的變化(這樣的改變由例如鍋爐2上的負荷的變化、燃料質量的變化、鍋爐2的燃燒裝置的狀態的變化等產生)，使得在所有時間都可確保有高效的NOx移除。

還要理解，NOx分布數據可通過進行手動測量來獲得，以確定組件100將適當的量還原劑供應到氣體管道4中的煙道氣。前文已經描述，可利用本發明來清潔在燃燒煤的鍋爐中產生的過程煙道氣。將理解，本發明還可用於其它類型的過程氣體，包括在燃燒油的鍋爐、焚化裝置(包括廢物焚化裝置)、水泥窯、高爐和包括燒結帶的其它冶金裝置等中產生的過程氣體。另外要理解，氣體管道4可設有不專用於特定混合板的另外的噴嘴21。但是，如果氣體清潔需要額外地供應還原劑的話，則這樣的額外的噴嘴21應當看作可選的特徵。這樣的額外的噴嘴21可布置在氣體管道4中的任何適當的位置處，不管它是在組件100下遊還是上遊O同樣，要理解，氣體管道4可在組件100下遊或上遊設有任何幾何結構的另外的混合板30，進一步增加還原劑和煙道氣的紊流和混合。 將理解，在所附權利要求的範圍內，本發明的上面描述的實施例的許多變型是可行。 概括來說，本公開涉及一種組件，用於將呈氣態形式的還原劑供應到在氣體管道4中流動的煙道氣中，氣體管道4與布置在所述組件下遊的選擇性催化還原反應器(SCR)中的催化劑連通。組件包括布置在氣體管道4中的多個噴嘴21。噴嘴21適於供應所述還原齊U。組件進一步包括在氣體管道4中布置在所述噴嘴21下遊的多個混合板30。各個混合板30適於與至少一個專用噴嘴21協作。另外，各個噴嘴21布置在其專用混合板30的投影區域內，投影區域為專用混合板30的表面投影在垂直於氣體管道4的氣流方向F的平面中的區域。
權利要求
1.一種用於將呈氣態形式的還原劑供應到在氣體管道(4)中流動的煙道氣中的組件，所述氣體管道(4)與布置在所述組件下遊的選擇性催化還原反應器(SCR) (8)中的催化劑(14a)連通，所述組件包括: 布置在所述氣體管道(4)中的多個噴嘴(21)，其適於供應所述還原劑， 在所述氣體管道(4)中布置在所述噴嘴(21)下遊的多個混合板(30)，各個混合板(30)定位成有至少一個專用噴嘴(21)，其中， 各個噴嘴(21)布置在其專用混合板(30)的投影區域(PA)內，所述投影區域(PA)是所述專用混合板(30)的表面投影在垂直於所述氣體管道(4)的氣流方向(F)的平面中的區域。
2.根據權利要求1所述的組件，其特徵在於，各個噴嘴(21)布置在定位成離其專用混合板(30)的焦點(FP)有距離(LN)的位置(LNP)上，垂直於所述氣體管道(4)的氣流方向(F)得到的所述距離(LN)是其專用混合板(30)的投影長度(LP)的0.2至0.7倍，所述投影長度(LP)是所述混合板(30)的起始於所述專用混合板(30)的焦點(FP)處且終止於後部邊(B)處的長度(LT)垂直於所述氣體管道(4)的氣流方向(F)而投影的投影。
3.根據權利要求1所述的組件，其特徵在於，各個混合板(30)具有拋物線幾何結構。
4.根據權利要求1所述的組件，其特徵在於，各個混合板(30)的焦點(FP)與其至少一個專用噴嘴(21)定位在相同平面中。
5.根據權利要求1所述的組件，其特徵在於，所述多個噴嘴(21)布置成在所述氣體管道(4)的橫截面上包括至少兩個對稱地布置的排(22)的型式，各個排包括至少一個噴嘴(21)，並且所述專用混合板(30)的直邊(B)平行於所述排(22)。
6.根據權利要求5所述 的組件，其特徵在於，各個排(R1,R2, R3, R4)中的各個混合板(30)相對於它們的專用噴嘴(21)具有同樣角度。
7.根據權利要求5所述的組件，其特徵在於，最靠近所述氣體管道(4)的第一壁(4a)的第一排(R1)中的混合板(30)定向成使得它們的直邊⑶最靠近所述壁(4a)，並且其中，在所述第一排(R1)附近的第二排(R2)中的混合板(30)定向成使得它們的直邊⑶最靠近所述氣體管道(4)的第二壁(4c)，所述第二壁(4c)與所述第一壁(4a)相對。
8.根據權利要求5所述的組件，其特徵在於，包括偶數排，其中，所述混合板(30)沿著所述排以重複型式布置，其中，第一排(R1)中的混合板(30)布置成緊靠所述氣體管道(4)的第一壁(4a)，直邊⑶最靠近所述壁，在所述第一排(R1)附近的第二排(R2)中的混合板(30)的直邊(B)定位成最靠近後續第三排(R3)中的混合板(30)的直邊(B)，並且在所述第三排(R3)附近的第四排(R4)中的混合板(30)的直邊(B)定位成緊靠所述氣體管道(4)的第二壁(4c)，所述第二壁(4c)與所述第一壁(4a)相對。
9.根據權利要求5所述的組件，其特徵在於，各個混合板(30)布置成使得其主展開表面(34)相對於所述氣流方向(F)形成25-55度的角度，其中，這樣成角度的混合板(30)的主表面(34)共同提供是所述氣體管道(4)的橫截面區域(CA)的30-50%、更優選35-45%以及最優選38-42%的總投影區域(PA)，混合板(30)的投影區域(PA)是所述混合板(30)的表面投影在垂直於所述氣體管道(4)的氣流方向(F)的平面中的區域。
10.根據權利要求5所述的組件，其特徵在於，各個混合板(30)布置成使得其主展開表面(34)相對於通過所述氣體管道(4)的氣流方向(F)形成25-55度、更優選27-50度以及最優選28-45度的角度。
11.根據權利要求5所述的組件，其特徵在於，所述還原劑(RA)為以氣態形式供應的氨或尿素。
12.根據權利要求5所述的組件，其特徵在於，所述混合板(30)具有數學拋物線形狀，或者為截頂銳角等腰三角形(30a)構成的組合幾何結構，所述截頂銳角等腰三角形(30a)沿著其截頂邊⑶與單曲線幾何結構合併，所述單曲線幾何結構為圓節段(30b1)、橢圓節段(30b2)或拋物線 節段(30b3 )。
全文摘要
本發明涉及用於將呈氣態形式的還原劑供應到煙道氣中的組件。本發明涉及一種組件，用於將呈氣態形式的還原劑供應到在氣體管道(4)中流動的煙道氣中，氣體管道(4)與布置在所述組件下遊的選擇性催化還原反應器(SCR)中的催化劑連通。該組件包括布置在氣體管道(4)中的多個噴嘴(21)。噴嘴(21)適於供應所述還原劑。該組件進一步包括在氣體管道(4)中布置在所述噴嘴(21)下遊的多個混合板(30)。各個混合板(30)適於與至少一個專用噴嘴(21)協作。另外，各個噴嘴(21)布置在其專用混合板(30)的投影區域內，投影區域是專用混合板(30)的表面投影在垂直於氣體管道(4)的氣流方向(F)的平面中的區域。
文檔編號B01D53/90GK103239989SQ20131004249
公開日2013年8月14日 申請日期2013年2月4日 優先權日2012年2月3日
發明者A.M.塔比赫, N.E.拉菲迪 申請人:阿爾斯通技術有限公司