[发明专利]烟气脱硝喷氨混合系统及其静态混合组件

说明书

本发明公开了一种静态混合组件，其设置在烟道中，静态混合组件包括：多个混合单元，其均匀地分布在烟道中，每一个混合单元包括：缩径管，其沿烟道的轴向延伸，缩径管的广口端朝下；导流直管，其沿缩径管的窄口端向上延伸；以及浮动件，其设置在导流直管的上方，浮动件沿缩径管的轴线上下移动，从而改变浮动件边缘与导流直管的上端口之间的过流面积。本发明还公开了一种烟气脱硝喷氨混合系统。本发明通过缩径管、导流直管和浮动件的配合设计，浮动件随气体流量变化而上下浮动，尤其是锅炉低负荷运行或深度调峰时，浮动件位置会下移至新的平衡位置，烟气流通面积减小，而流经气体的流速不变，气体经浮动件后在其背面产生的涡流混合效果几乎不变。

技术领域

本发明涉及烟气脱硝技术领域，特别涉及一种烟气脱硝喷氨混合系统及其静态混合组件。

背景技术

目前，火电厂烟气脱硝方法中，应用最为广泛的是选择性催化还原（SCR）脱硝技术。SCR脱硝技术的主要原理是将还原剂氨喷入280℃~420℃的烟气中，并与之混合均匀，在催化剂作用下，NH₃把烟气中的NO_x还原成无毒、无污染的氮气和水，从而实现混合气体脱除NO_x的目的。

火电厂燃煤锅炉的烟道绝大部分采用矩形烟道，烟道内同一横截面的烟气流速和NO_x通常是不均匀的，甚至会出现相差一倍的情况。SCR反应器内催化剂为均匀布置，若通过催化剂床层的烟气流速存在较大偏差，在气速较高的区域，烟气通过催化剂床层停留时间相对较短，脱硝效率相对较低，经过脱硝催化剂的烟气中NO_x含量难以满足环保要求，并且烟气中含有较多粉尘。气速较高的区域对催化剂的磨损较大，该区域催化剂的使用寿命降低；在气速较低的区域，烟气通过催化剂床层停留时间相对较长，脱硝效率相对较高，但该区域催化剂的利用率不足。

现有技术中，调节SCR催化剂床层入口混合气体流场均匀性的主流技术手段是依靠烟气管道内布置的喷氨混合装置及其下游的导流板和整流格栅等设备。其中，导流板和整流格栅主要用于气体速度大小均匀分布和速度矢量方向调节，对于NH₃浓度分布调节作用有限；喷氨混合装置则对气体速度分布均匀性和NH₃浓度分布均匀性两个方面均有理想的效果。因而，喷氨混合装置的研究和优化成为近年来SCR脱硝技术的科研热点。

喷氨混合系统分为喷氨格栅（AIG）和喷氨静态混合器，AIG的定义是以格栅管道的形式使氨气注入烟道的喷射装置，包括喷氨管道、喷嘴、支撑及配件；喷氨静态混合器的定义是利用一定的固定部件，通过改变氨气与烟气流动状态，使其达到充分混合的装置，从而获得更高的NH₃/NO_x混合效率。

喷氨静态混合器均为固定设备，其结构形式按照锅炉的设计负荷进行优化设计，在锅炉的设计负荷范围内，经过喷氨静态混合器后的烟气中氨氮摩尔比满足SCR脱硝要求。然而，煤电机组持续低负荷运行或者深度调峰将成为常态，例如，华能陕西秦岭发电有限公司7号机组甚至在正式运行中深度调峰能力达到27.27%额定负荷，远远低于设计负荷，烟气流速大幅降低，烟气经过喷氨静态混合器后氨氮摩尔比均匀性变差，无法满足SCR脱硝系统对烟气中氨氮摩尔比的要求。根据相关行业标准，在SCR反应器第一层催化剂入口前500mm处，100%烟道横截面内各处流速的偏差宜为-15%~15%、100%烟道横截面烟气中各处NH₃/NO_x的摩尔比率的偏差宜为-10%~10%。另外，喷氨静态混合器一般设置于除尘器前，烟气中粉尘含量较高，煤电机组持续低负荷运行或者深度调峰时烟气流量降低，喷氨量也随之降低，氨气喷嘴容易被粉尘堵塞，导致喷氨不均，喷氨量过大的区域就会形成大量氨逃逸。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的之一在于，提供一种烟气脱硝喷氨混合系统及其静态混合组件，从而改善低负荷运行或深度调峰时气体的混合效果。