[实用新型]烟气脱硝系统的喷氨与涡流混合装置

说明书

技术领域

 本实用新型涉及电站燃煤锅炉氮氧化物控制技术，特别是一种烟气SCR脱硝系统的气体喷氨及混合装置。

背景技术

选择性催化还原技术（SCR）是目前应用最为广泛的一种烟气脱硝技术，SCR脱硝系统具有设备尺寸大、烟道布置局限性大等特点，对烟气流速、氨氮比、温度及飞灰的负载分布提出了相当高的要求，深入研究烟气脱硝系统，改善烟气和氨气的混合均匀程度，将为国内自主研发烟气脱硝系统提供指导，同时，对于燃煤电厂的节能减排工作意义重大。

SCR反应器中催化剂入口截面反应物（主要是NH₃和NOx）浓度分布的均匀性对于脱硝装置的运行至关重要。反应物分布不均，使得反应不能充分进行，降低脱硝性能。氨在某些区域过量，会导致过剩的氨逃逸出反应器，造成新的环境污染，同时导致脱硝效果变差；某些区域的氨量不足，则导致NOx并未被还原的结果。

我国通常采用高温高尘布置的SCR工艺系统，SCR反应器通常布置在省煤器下游、除尘装置的上游。由于受场地空间小、反应器尺寸大等原因所限，设计中通常在SCR反应器与省煤器出口连接处采用矩形倾斜烟道，倾斜角度α为32°，导致垂直烟道入口烟气速度分布不均匀， V5侧速度大，V1侧速度低。现有安装在烟道内的混合装置均无法调整进入垂直烟道内烟气的流速，氨的喷速无法与烟气速度相适应，影响了烟气与还原剂氨的混合效果，氨的利用率低。在烟气与氨混合后仍有部分烟气未能混合均匀，而现有混合装置无法使这部分烟气再与氨混合，烟气的脱硝效率低。

发明内容

本实用新型提供一种烟气脱硝系统的喷氨与涡流混合装置，要解决SCR脱硝系统烟道入口倾斜引起的还原剂与反应物混合不均匀的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

这种烟气脱硝系统的喷氨与涡流混合装置，包括固定于垂直烟道内的涡流混合元件、插入垂直烟道内部的喷氨管，以及固定于弯道内的导流叶片，所述垂直烟道上端经弯道II与渐缩段烟道连接，垂直烟道下端经弯道I与入口段矩形倾斜烟道连接，入口段矩形倾斜烟道相对于垂直烟道侧向倾斜，倾斜角为α； 

所述涡流混合元件为两个以上大小相等、在垂直烟道内间隔分布的圆形绕流板，各圆形绕流板均向反应器侧倾斜固定于垂直烟道下部，圆形绕流板的向流面与进入垂直烟道的烟气相对，圆形绕流板的背流面倾斜与喷氨管的喷头相对； 

所各圆形绕流板上方分别对应安装有一个喷氨管，喷氨管水平插入圆形绕流板上方的垂直烟道内部，喷头竖直向下设置，各喷氨管上连接有独立的流量控制系统； 

所述喷氨管上方的垂直烟道内安装有横向间隔分布的均流管，均流管两端与垂直烟道内壁固定；

所述导流叶片为一组沿弯道弧度半径等间距排列的弯弧形导流板，相邻弯弧形导流板之间留有烟气通道间隙，烟气进入烟气通道的一端为进气口，烟气流出烟气通道的一端为出气口，导流叶片在弯道I及弯道II内分别固定有一组。

所述圆形绕流板与水平方向的夹角β为30°～45°。

所述圆形绕流板的直径d大于垂直烟道宽度的50%且不超过垂直烟道宽度的80%。

所述圆形绕流板在垂直烟道内的高度低于垂直烟道高度的25%。   

所述靠反应器侧的均流管与垂直烟道内壁的距离a大于靠入口段矩形倾斜烟道侧的均流管与的垂直烟道内壁的距离c。

所述均流管与圆形绕流板圆心之间的垂直距离e为圆形绕流板直径d的2～3倍。

所述均流管的直径可为80mm～120mm。

所述垂直烟道的高度大于其入口当量直径的两倍。

本实用新型的工作原理如下：

本实用新型的涡流混合元件利用了空气动力学中的驻涡理论，在烟气的作用下，在涡流混合元件背面形成涡流区，即“驻涡区”。驻涡的特点是其位置恒定不变，无论烟气流速的大小如何变化，驻涡区的位置基本不变。由于入口烟道结构上的偏斜，导致涡流混合器入口截面速度分布不均匀，V5侧速度大，V1侧速度低。烟气在圆形绕流板周围形成卷吸力，卷吸力大小与速度呈正比关系，V5对应的圆形绕流板周围烟气卷吸能力最强，氨气与烟气迅速掺混。

烟气与氨的混合气体流经均流管时，在圆管周围形成绕流，圆管下游流体会发生绕流物体后旋涡脱落的现象，即存在“卡门涡街”，交替产生的周期性旋涡增加了烟道内部流体的湍流强度，强化了烟气与还原剂氨进一步均匀混合，均流管还起到了一定的整流作用，在垂直烟道内实现了烟气与还原剂氨的混合。同时，垂直烟道越长，催化剂入口截面流场和浓度场越均匀，垂直烟道高度应大于其入口当量直径2倍。