[发明专利]一种风帽式选择性催化还原脱硝喷氨混合装置

说明书

技术领域

本发明属于烟气净化技术领域，特别涉及一种风帽式选择性催化还原（Selective Catalytic Reduction, SCR）脱硝喷氨混合装置，较常规的喷氨/混合装置具有更好的混合性能和更简单的结构。

背景技术

氮氧化物（NOx）是主要大气污染物之一。我国每年NOx排放量呈现快速增长趋势。目前我国是世界上第一大NOx排放国，氮氧化物的环境容量已经基本处于饱和。我国以煤为主的能源结构和发电结构，决定了燃煤电站是NOx排放的最大来源。随着环境问题越来越受重视，近年来对火电厂NOx排放标准也日益严厉。从2012年起实施的《火电厂大气污染物排标准》(GB13223-2011）将NOx排放严格限值在100mg/m³以下。

在众多的燃煤电站脱硝技术中，选择性催化还原（SCR）技术以其脱硝效率高、运行稳定可靠等显著优点，自上世纪七十年代日本安装首套SCR装置以来，已发展为世界上应用最广泛的NOx控制技术，也是目前我国引进、消化的重点。SCR系统有多种布置方式，普遍采用的高灰SCR系统原理简述如下：制氨系统输出的氨气在氨/空气混合器内与空气充分混合，形成稀释氨气。稀释氨气进入反应器前部烟道内多根喷氨管组成的喷氨格栅(AIG)，由其间布置的喷口或喷嘴喷入烟道。来自锅炉省煤器含有NOx的烟气流经喷氨格栅，与稀释氨气混合。混合气体在下游布置静态混合器二次混合后，流经连接烟道进入布置有多层催化剂的SCR反应器发生脱硝反应。在280~420℃的温度区间，NOx在催化剂作用下被NH₃还原成无害的N₂和H₂O。

研究表明，催化剂层内流场均匀性的优劣，对脱硝效率的影响很大。流场均匀性的内容包括两方面，一是烟气速度分布均匀，二是氨浓度分布均匀。改善烟气速度分布，可通过合理布置导流板、整流器等部件来实现；提高氨浓度分布均匀性则需高效的喷氨格栅与静态混合器。喷氨格栅处的气流分布不但直接影响氨浓度分布均匀，也会进一步影响到下游的气流均匀性。因此，喷氨/混合装置是SCR系统的关键技术。

传统的喷氨格栅由反应器上游烟道内均匀布置的喷氨管组成。喷氨管上开设有若干等直径的喷口。由于烟道内流速较高，仅由氨气扩散产生的混合效果较为有限。因此，喷氨格栅下游通常布置有混合装置，以促进氨气与烟气混合。这些混合装置对改善混合性能具有一定效果，但普遍存在结构复杂，易发生堵灰，不耐磨损等缺点。另外，在实际工作中，稀释氨气进入反应器内即被加热，温度沿程上升，同时压力损失不断累积。喷氨口实际喷出的氨气量并不一致，影响了氨气与烟气混合的均匀性。因此，有必要对现有的喷氨/混合装置进行改进。

发明内容

技术问题：本发明针对现有SCR系统中通常采用喷氨格栅+静态混合器的组合方式而使整体结构复杂，且喷氨混合效果不理想，以及难以实现均流喷射等技术问题，提出了一种风帽式选择性催化还原脱硝喷氨混合装置。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供了一种风帽式选择性催化还原脱硝喷氨混合装置，该装置包括一级管、反应器壁面和至少三个等距布置的喷氨管； 

每个喷氨管包括至少三个二级管、三级管、防磨堵头、防磨角钢、在反应器壁面和一级管之间设置的密封盒、放置在密封盒内的保温棉和设在密封盒与一级管之间的调节阀；其中，

二级管等距离设置，三级管设置在相邻的二级管之间，且三级管一端与二级管连接，另一端与防磨堵头连接；防磨角钢放置在二级管的迎流面上，其两端分别与三级管连接。

反应器壁面包括远离一级管的第一反应器壁面和靠近一级管的第二反应器壁面；所述的喷氨管的一端分别通过调节阀与一级管相连，另一端封闭后放在与第一反应器壁面焊接的托架上，密封盒与焊接在第二反应器壁面上的连接法兰相连。

优选的，二级管以宽度L₁=200~400mm等距并列布置，最靠近反应器壁面的二级管与反应器壁面相距的距离M₁=50~100mm；

在每个二级管上的烟气迎流面等距开设n₁个节流孔，最边上的节流孔距离反应器壁面面M₂=100~200mm，每个节流孔间距为L₂=200~400mm，沿氨气流动方向，节流孔逐渐扩大。