[实用新型]一种喷氨自旋混合器、其组件及包含它的SCR脱硝氨喷射装置

说明书

本实用新型公开了一种喷氨自旋混合器、其组件及包含它的SCR脱硝氨喷射装置，喷氨自旋混合器，包括喷氨分区支管和自旋导叶组件；自旋导叶组件有结构相同的两组以上，每组自旋导叶组件包括自旋导叶和导叶喷氨分支管，自旋导叶连接在导叶喷氨分支管的出口端；所有导叶喷氨分支管的进口端均与喷氨分区支管的出口端连通。喷氨自旋混合器组件，包括喷氨分区母管和两组以上的上述喷氨自旋混合器。SCR脱硝氨喷射装置，包括喷氨母管和两组以上的上述喷氨自旋混合器组件。本实用新型包括喷氨自旋混合器的SCR脱硝氨喷射装置，能使烟气和氨气充分混合，喷氨管路不易堵塞，运行稳定可靠，显著提高首层脱硝催化剂截面流场、温度场和氨氮摩尔比的均匀性。

技术领域

本实用新型涉及一种喷氨自旋混合器、其组件及包含它的SCR脱硝氨喷射装置，属于燃煤电站脱硝技术领域。

背景技术

目前，大型燃煤电站普遍采用SCR脱硝装置来降低烟气中NOx排放浓度。SCR利用NH₃对NOx的还原特性，在催化剂的作用下将NOx还原为对环境无害的N₂和H₂O。在实际运行过程中，喷氨量的控制尤为关键，一方面要求合理控制喷氨总量，另一方面要求保证喷氨均匀性(主要指氨氮摩尔比相对均匀)，以确保在允许的氨逃逸率范围内，NOx排放浓度达标。

DL/T296-2011《火电厂烟气脱硝技术导则》规定：“SCR脱硝装置入口速度偏差应在±15％之内，温度绝对偏差不超过10℃，氨氮摩尔比的偏差应在±10％之内。”而事实上，由于国内锅炉燃烧方式和煤种等频繁变化、现场布置空间受限等因素，上述行业规范规定的技术要求在现有的技术条件下难以达到。

当前燃煤机组要求实现超低排放，NOx排放浓度须严格控制在50mg/Nm³以下，部分地区还在试点脱硝深度减排改造，将NOx排放浓度进一步控制在30mg/Nm³以下，从而造成SCR脱硝效率往往超过90％，氨氮摩尔比平均值超过0.9。即使达到上述行业规定的技术要求，局部区域的氨氮摩尔比超过1.0也不可避免的。考虑脱硝催化剂活性上限，氨氮摩尔比达到1.0时，相应区域的氨逃逸率必定会超过行业规范所规定的允许值(＜3ppm)，不仅造成氨资源的浪费和二次污染，而且易造成下游空气预热器因硫酸氢铵沉积而堵塞和腐蚀，还可能造成电除尘极线积灰、除尘布袋黏灰等不利影响。

此外，在燃煤锅炉深度调峰、宽负荷脱硝等政策背景下，脱硝装置所面临的工况变得越来越复杂，如尾部竖井烟道调温挡板开度大幅变化，SCR脱硝装置的入口速度场、温度场、NOx浓度场均发生较大变化，当SCR喷氨分布不具备在线调节或不具备足够精细的在线调节能力时，极易造成局部氨氮摩尔比远低于平均值、而局部氨氮摩尔比超过1.0，使脱硝效率降低，氨逃逸率增大。低负荷时温度场不均，还可能造成局部温度低于喷氨允许投入温度，若仍进行喷氨，会进一步造成脱硝催化剂微孔堵塞，严重时造成失活。

通过对SCR脱硝装置入口导流板的优化设计，可在一定程度上解决上述问题；然而，导流板的优化设计仅能针对特定工况进行，无法实现全工况下的最优化。

为了增强氨氮混合的均匀性，部分SCR脱硝装置在喷氨截面下游安装了各种型式的静态混合器，但传统混合器仅能产生小尺度的涡流，对氨氮摩尔比均匀性改善有一定效果，但对流场及温度场的均匀性改善很小。

实用新型内容

本实用新型提供一种喷氨自旋混合器、其组件及包含它的SCR脱硝氨喷射装置，经本申请SCR脱硝氨喷射装置喷入烟道的氨气，能产生旋流，与烟气充分混合，大幅改善首层脱硝催化剂截面流速场、温度场和氨氮摩尔比的均匀性。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：