用於scr脫硝裝置的噴氨咀混合器的製作方法

2023-11-12 05:15:37

專利名稱：用於scr脫硝裝置的噴氨咀混合器的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種選擇性催化還原(Selective Catalytic Reduction，SCR)煙 氣脫硝技術領域的裝置，具體是一種用於SCR脫硝裝置的噴氨咀混合器。
背景技術：
煙氣脫硝方法包括選擇性催化還原(SCR)技術、選擇性非催化還原(SNCR)技術、 SNCR/SCR聯合煙氣脫硝技術、液體吸收法、微生物吸收法、活性炭吸附法、電子束法等。目前 應用最廣、最有效的煙氣脫硝主流技術是SCR技術，其脫硝效率在80%以上。選擇性催化 還原法的主要原理是利用氨氣(NH3)作為還原劑與煙氣中的氮氧化物(NOx)在催化劑的作 用下發生氧化還原發應，生成水(H2O)和氮氣(N2),其主要工藝流程是氨氣由噴氨格柵噴 入煙道與省煤器排出的煙氣混合，氣體在煙道中經過充分混合後進入SCR脫硝反應器，在 V205/W03&Mo03等催化劑的作用下，氮氧化物被還原成氮氣。選擇性催化還原(SCR)工藝的 關鍵指標是煙氣進入脫硝反應器之前，煙氣中的NOx和NH3的混合均勻度和煙氣速度分布均 勻度。SCR脫硝設備冷模試驗結果表明現有的脫硝裝置煙氣速度分布均勻度一般能被控 制在合格範圍，但是氨濃度分布均勻度的控制難度較大，一般只能勉強達到工藝設計要求。目前，工程設計中常用的噴氨咀是由前端的圓臺形和後端的圓柱形組成，兩兩 噴氨咀相互成120°夾角組成一個噴氨咀組。噴氨格柵是由多個噴氨咀組構成的長方形 (mXn)陣列。在對現有的技術文獻檢索後發現，雷達、金保升在《熱能動力工程》(2009年1月第 24卷第1期)發表了「噴氨格柵處煙氣速度場對高效SCR均流與還原劑混合性能的影響」， 該論文分析了噴氨格柵處速度分布對氨濃度分布影響很大，指出噴氨格柵處速度分布也會 進一步影響催化劑層處的速度分布和氨濃度分布。論文中得出噴氨格柵周圍速度分布均勻 度的改善不僅會提高噴氨格柵周圍氨濃度分布均勻度，還會相應的提高催化劑層處的氨濃 度分布均勻度的結論。但該論文並沒有提出通過增加氨氣湍流強度(如加裝導流錐)來改 善催化劑層入口處氨濃度分布的途徑，也沒有涉及導流錐設計方法及與其相應的CFD定量 仿真計算。

發明內容
本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種用於SCR脫硝裝置的噴氨咀混合 器，通過在噴氨咀出口處加裝錐形混合器以改善氨濃度分布均勻度，增大噴氨咀周圍的湍 流強度，能夠顯著提高氨濃度分布的均勻度，具有提高SCR脫硝系統脫硝效率和降低氨逃 逸率的應用前景。本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括噴氨格柵、噴氨咀和錐形混合 器，其中若干個噴氨咀固定設置於噴氨格柵上，若干個錐形混合器通過螺紋和支架與噴氨 咀口相連接。所述的錐形混合器為鋼結構錐形體，其錐形高度H，錐形體頂角α，錐形體表面光滑以減小風阻和摩擦，支架長度為D，即錐形體錐形頂端距噴氨咀距離，其中錐形體頂角α為90° 150°，優選120° ；錐形體高度H為0. 25 0. 75 Φ，優選0. 5 Φ ；錐形體錐形頂端距噴氨咀距離D為0. 75 Φ ；本發明實際工作時，氨氣在噴出噴氨咀後撞擊導流錐流體並沿錐面流動產生湍流 使氨氣成扇面狀擴散，進而使氨濃度的均勻度得到改善。


圖1為本發明結構示意圖。圖2為噴氨咀及錐形混合器結構示意圖。圖3為加裝導流錐前後噴氨咀局部氨濃度分布雲圖；其中(a)加裝前；(b)加裝後。圖4為實施例效果示意圖；其中(a)未加裝錐形混合器的距離噴氨格柵4000mm處煙道考察截面氨濃度分布 雲圖，(b)加裝錐形混合器後分布圖。
具體實施例方式下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行 實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施 例。如圖1所示，為某火力電站SCR脫硝裝置噴氨格柵部分，其煙道外壁尺寸為 13400X 12000X5000mm，其噴氨咀混合器包括噴氨格柵1、噴氨咀2和錐形混合器3，其中 若干個噴氨咀2固定設置於噴氨格柵1上，若干個錐形混合器3套接於噴氨咀2上。所述的噴氨格柵1上設有多個噴氨咀組構成的長方形(21X12)陣列。如圖1和圖2所示，所述的噴氨咀2包括前端的圓臺形結構4和後端的圓柱形結 構5，相鄰的兩個噴氨咀2之間相互成120°夾角組成一個噴氨咀組8。所述的錐形混合器3具體通過螺紋6和支架7與噴氨咀口 2相連接；所述的錐形混合器3為鋼結構錐形體，其錐形高度H，錐形體頂角α，錐形體表面 光滑以減小風阻和摩擦，支架長度為D，即錐形體錐形頂端距噴氨咀距離，其中錐形體頂角α為120° ；錐形體高度H為IOmm ；錐形體錐形頂端距噴氨咀距離D為15mm ；如圖3所示，為本實施例中(a)未加裝導流錐噴氨咀局部氨濃度分布雲圖；(b)加 裝導流錐後噴氨咀局部氨濃度分布雲圖實施結果在上述實施例子的噴氨格柵煙道中，煙氣入口速度14. 3m/s，噴氨速度16.2m/ s，煙氣出口壓力-50pa，溫度設定為648K。用Fluent6. 24軟體進行CFD仿真計算。原始 設計(無導流錐的)距離噴氨格柵4000mm處煙道截面處的氨濃度相對標準差為8. 69%，相 應的氨濃度分布雲圖見附圖5(a)；採用了本裝置在噴氨咀出口處加裝優化的導流錐後，距離噴氨格柵4000mm處煙道截面處的氨濃度相對標準差降低至6. 11%，相應的氨濃度分布
圖見附圖5 (b)，氨濃度相對標準差降幅達29. 7%。
CFD仿真結果表明加裝導流錐後距離噴氨格柵出4000mm處煙道截面的氨濃度分 布均勻度有了明顯的改善。這說明上述的噴氨咀錐形混合器設計方案可以使SCR脫硝反應 有更高的脫硝效率和更低的氨逃逸率。
權利要求
一種用於SCR脫硝裝置的噴氨咀混合器，包括噴氨格柵、噴氨咀和錐形混合器，其中若干個噴氨咀固定設置於噴氨格柵上，若干個錐形混合器通過螺紋和支架與噴氨咀口相連接，其特徵在於所述的錐形混合器為鋼結構錐形體。
2.根據權利要求1所述的用於SCR脫硝裝置的噴氨咀混合器，其特徵是，所述的錐形混 合器的錐形高度H，錐形體頂角α，錐形體表面光滑以減小風阻和摩擦，支架長度為D，即錐 形體錐形頂端距噴氨咀距離，其中錐形體頂角α為90° 150°，錐形體高度H為0.25 0. 75 Φ，錐形體錐形頂端距噴氨咀距離D為0. 75 Φ。
3.根據權利要求2所述的用於SCR脫硝裝置的噴氨咀混合器，其特徵是，所述的錐形體 頂角α為120°。
4.根據權利要求2所述的用於SCR脫硝裝置的噴氨咀混合器，其特徵是，所述的錐形體 高度H為0. 5Φ。
5.根據權利要求1所述的用於SCR脫硝裝置的噴氨咀混合器，其特徵是，所述的噴氨咀 包括前端的圓臺形結構和後端的圓柱形結構，相鄰的兩個噴氨咀之間相互成120°夾角 組成一個噴氨咀組。
6.根據權利要求5所述的用於SCR脫硝裝置的噴氨咀混合器，其特徵是，所述的噴氨格 柵上設有多個噴氨咀組構成的長方形陣列。全文摘要
一種選擇性催化還原煙氣脫硝技術領域的用於SCR脫硝裝置的噴氨咀混合器，包括噴氨格柵、噴氨咀和錐形混合器，其中若干個噴氨咀固定設置於噴氨格柵上，若干個錐形混合器通過螺紋和支架與噴氨咀口相連接，錐形混合器為鋼結構錐形體。本發明能夠增大噴氨咀周圍的湍流強度，能夠顯著提高氨濃度分布的均勻度，具有提高SCR脫硝系統脫硝效率和降低氨逃逸率的應用前景。
文檔編號B01D53/56GK101905120SQ201010275830
公開日2010年12月8日 申請日期2010年9月8日 優先權日2010年9月8日
發明者丁承剛, 張善偉, 張碩, 李 雨, 王景成, 蔡惟, 袁景淇, 許媛媛, 金強 申請人:上海電氣石川島電站環保工程有限公司;上海交通大學