[发明专利]一种流道自调节式还原剂喷头

说明书

技术领域

本发明属于烟气净化技术领域，具体涉及一种适用于SCR脱硝的流道自调节式还原剂喷头。

背景技术

[0002] 随着NOx排放量的不断增加，由NOx导致的环境污染问题日益引起人们的重视。目前，烟气脱硝较为常用的是SCR法，即以液氨、氨水或尿素做为脱硝还原剂喷入反应炉内有“选择性”的与烟气中的NOx反应，生成无毒无污染的氮气（N₂）和水（H₂O），从而使烟气净化。

SCR脱硝反应器氨喷射采用格栅式，即将反应器进口烟道的截面等分成若干个间距相同的矩形，还原剂喷头就位于这些矩形的角上，还原剂从各喷头呈锥形喷出，经一段距离后互相叠加，在整个烟道截面与烟气混合。然而由于边壁效应等流体力学效应的影响，烟气流速在烟道截面上并不是均衡的。在烟道壁处，烟气流速可低至0米/秒，越靠近烟道中央，烟气流速越高，最高可达18米/秒，因此，各个喷头喷出的还原剂氨与烟气中的NO_X并不能充分混合。为了保证一定的脱硝效率，需超量喷入一部分氨，从而造成出口烟气中氨逃逸量的增加，这部分逃逸氨的年累计量也相当可观，以一台300MW火电机组计，氨逃逸控制为3ppm时，年逃逸的液氨量约为16吨以上。对于还原剂费用占到年运行费用八成以上的SCR系统来说，无疑增加了运行成本。

逃逸氨的副作用还体现在：一是会与烟气中的SO₃反应生成硫酸氢铵（NH₄HSO₄）黏附在空气预热器的冷端换热元件上，长期积累造成空预器的堵塞，影响机组的正常运行；二是随烟气排入大气后，无可避免地对环境造成新的污染。研究表明：在混合良好的情况下，氨、氨水和尿素等还原剂和NOx的反应在催化剂的表面进行的非常完全，还原剂和NO_X的混合效果对于脱硝效率有着十分重要的影响。

现有的还原剂喷头通常采用的是固定流道的结构形式，存在着以下缺点：一是一经安装投运后各喷孔的位置即固定，无法随烟气流速的变化进行喷氨量的实时调整；二是喷孔流道结构的固定，无法使喷入的还原剂与烟气快速混合，导致未参加反应的还原剂氨逃逸率增加，造成对环境的二次污染。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足之处，提供一种适用于SCR脱硝的流道自调节式还原剂喷头，结构简单、易于制造，有效提高还原剂的利用率和脱硝效果，降低脱硝运行费用，减少逃逸氨对空预器的影响，降低对环境的污染。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案包括：可拆卸内螺纹喷头基座、单倾角帆翼组件、弹性金属锁片组件。

所述可拆卸内螺纹喷头基座一端为带内螺纹的直管段，与具有一段外螺纹支管的喷嘴相连，另一端为正圆锥形缩口段。

所述单倾角帆翼组件包含外轮毂、单倾角帆翼和内轮毂，单倾角帆翼的两端分别固定在外轮毂和内轮毂上。

所述弹性金属锁片组件由环形金属滑槽和多块具有相同形状的弹性金属锁片组成，弹性金属锁片掺插叠压，围成近似圆形的中心流道，内嵌于环形金属滑槽内。弹性金属锁片中心孔洞便为还原剂喷头的流道。

弹性金属锁片组件的环形金属滑槽置于单倾角帆翼组件的内轮毂内，焊接固定成一个整体，可拆卸内螺纹喷头座基座的正圆锥形缩口段端面与4-6片弹性金属锁片点焊连接固定。

工作时，烟道内的烟气流经各喷头时，经过稀释的还原剂混合气由喷氨母管进入各喷氨支管，并经由每一个喷嘴的喷头基座内腔，从弹性金属锁片围成的中心流道内高速喷出。由于烟道内各点的烟气流速不一，其作用于喷头外侧的单倾角帆翼上，便产生大小不一的扭矩。这些大小不同的扭力通过单倾角帆翼内轮毂传递到弹性金属锁片组件上，除了与可拆卸内螺纹喷头基座的正圆锥形缩口段端面焊连接固定的4-6片弹性金属锁片外，其他金属锁片在环形金属滑槽内随之发生扭转变形，中心形成大小不同的流道孔洞。烟气流速越高，产生的扭矩便越大，弹性金属锁片中心形成的流道孔洞也越大，还原剂的喷入量就越大；同理，流速越低，产生的扭矩便越小，弹性金属锁片中心形成的流道孔洞也越小，还原剂的喷入量便越小。

由于扭矩产生的大小只与烟气流速有关，因而无论锅炉工况如何发生波动，各个喷头还原剂流道的大小，只与该喷头所在点的烟气流速的大小相关。因此，还原剂喷头的流道大小完全可以实现自动调节。