[发明专利]用于SCR脱硝装置的喷氨咀混合器

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction，SCR)烟气脱硝技术领域的装置，具体是一种用于SCR脱硝装置的喷氨咀混合器。

背景技术

烟气脱硝方法包括选择性催化还原(SCR)技术、选择性非催化还原(SNCR)技术、SNCR/SCR联合烟气脱硝技术、液体吸收法、微生物吸收法、活性炭吸附法、电子束法等。目前应用最广、最有效的烟气脱硝主流技术是SCR技术，其脱硝效率在80％以上。选择性催化还原法的主要原理是利用氨气(NH₃)作为还原剂与烟气中的氮氧化物(NO_x)在催化剂的作用下发生氧化还原发应，生成水(H₂O)和氮气(N₂)，其主要工艺流程是：氨气由喷氨格栅喷入烟道与省煤器排出的烟气混合，气体在烟道中经过充分混合后进入SCR脱硝反应器，在V₂O₅/WO₃及MoO₃等催化剂的作用下，氮氧化物被还原成氮气。选择性催化还原(SCR)工艺的关键指标是烟气进入脱硝反应器之前，烟气中的NO_x和NH₃的混合均匀度和烟气速度分布均匀度。SCR脱硝设备冷模试验结果表明：现有的脱硝装置烟气速度分布均匀度一般能被控制在合格范围，但是氨浓度分布均匀度的控制难度较大，一般只能勉强达到工艺设计要求。

目前，工程设计中常用的喷氨咀是由前端的圆台形和后端的圆柱形组成，两两喷氨咀相互成120°夹角组成一个喷氨咀组。喷氨格栅是由多个喷氨咀组构成的长方形(m×n)阵列。

在对现有的技术文献检索后发现，雷达、金保升在《热能动力工程》(2009年1月第24卷第1期)发表了“喷氨格栅处烟气速度场对高效SCR均流与还原剂混合性能的影响”，该论文分析了喷氨格栅处速度分布对氨浓度分布影响很大，指出喷氨格栅处速度分布也会进一步影响催化剂层处的速度分布和氨浓度分布。论文中得出喷氨格栅周围速度分布均匀度的改善不仅会提高喷氨格栅周围氨浓度分布均匀度，还会相应的提高催化剂层处的氨浓度分布均匀度的结论。但该论文并没有提出通过增加氨气湍流强度(如加装导流锥)来改善催化剂层入口处氨浓度分布的途径，也没有涉及导流锥设计方法及与其相应的CFD定量仿真计算。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种用于SCR脱硝装置的喷氨咀混合器，通过在喷氨咀出口处加装锥形混合器以改善氨浓度分布均匀度，增大喷氨咀周围的湍流强度，能够显著提高氨浓度分布的均匀度，具有提高SCR脱硝系统脱硝效率和降低氨逃逸率的应用前景。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：喷氨格栅、喷氨咀和锥形混合器，其中：若干个喷氨咀固定设置于喷氨格栅上，若干个锥形混合器通过螺纹和支架与喷氨咀口相连接。

所述的锥形混合器为钢结构锥形体，其锥形高度H，锥形体顶角α，锥形体表面光滑以减小风阻和摩擦，支架长度为D，即锥形体锥形顶端距喷氨咀距离，其中：

锥形体顶角α为90°～150°，优选120°；

锥形体高度H为0.25～0.75Φ，优选0.5Φ；

锥形体锥形顶端距喷氨咀距离D为0.75Φ；

本发明实际工作时，氨气在喷出喷氨咀后撞击导流锥流体并沿锥面流动产生湍流使氨气成扇面状扩散，进而使氨浓度的均匀度得到改善。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为喷氨咀及锥形混合器结构示意图。

图3为加装导流锥前后喷氨咀局部氨浓度分布云图；

其中：(a)加装前；(b)加装后。

图4为实施例效果示意图；

其中：(a)未加装锥形混合器的距离喷氨格栅4000mm处烟道考察截面氨浓度分布云图，(b)加装锥形混合器后分布图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，为某火力电站SCR脱硝装置喷氨格栅部分，其烟道外壁尺寸为13400×12000×5000mm，其喷氨咀混合器包括：喷氨格栅1、喷氨咀2和锥形混合器3，其中：若干个喷氨咀2固定设置于喷氨格栅1上，若干个锥形混合器3套接于喷氨咀2上。

所述的喷氨格栅1上设有多个喷氨咀组构成的长方形(21×12)阵列。