CN111330445A - 燃气锅炉scr脱硝系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃气锅炉SCR脱硝系统，包括进气烟道，所述进气烟道包括流通面积顺烟气流向逐渐增大的变径部；还包括布置在所述变径部内的整流装置，所述整流装置包括布置在所述变径部的横截面上的整流单元，所述整流单元包括多块沿上下方向延伸的长条形导流板，所述整流单元的各所述导流板沿垂直于上下方向的第一方向依次间隔排布，且相邻所述导流板之间的间隙自上至下逐渐变宽。在变径部内设置这样的整流装置，能够缓解变径部内的涡流现象，从而能够减少氨逃逸量、提升脱硝效率。
Description
技术领域
本发明涉及脱硝技术领域，特别是涉及一种燃气锅炉SCR脱硝系统。
背景技术
燃气锅炉SCR脱硝系统的机理是将氨气NH3喷入烟气中，经过一定程度的混合后，氨气NH3与烟气中的氮氧化物NOx在催化剂的作用下发生氧化还原反应使氮氧化物NOx被还原为无害的氮气N2。
现有的燃气锅炉SCR脱硝系统，存在氨逃逸量大、脱硝效率低的弊端。如何规避该弊端，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种燃气锅炉SCR脱硝系统，所述燃气锅炉SCR脱硝系统包括进气烟道，所述进气烟道包括流通面积顺烟气流向逐渐增大的变径部；所述燃气锅炉SCR脱硝系统还包括布置在所述变径部内的整流装置，所述整流装置包括布置在所述变径部的横截面上的整流单元，所述整流单元包括多块沿上下方向延伸的长条形导流板，所述整流单元的各所述导流板沿垂直于上下方向的第一方向依次间隔排布，且相邻所述导流板之间的间隙自上至下逐渐变宽。
由于变径部的流通面积顺烟气流向逐渐增大，所以变径部内下侧烟气的流速大于上侧烟气的流速，导致变径部内形成涡流，致使氨逃逸量大、脱硝效率低。在变径部内安装整流装置，由于整流单元相邻导流板之间的间隙自上至下逐渐变宽，所以整流装置上侧区域的过流面积大于下侧区域的过流面积，这样可以使变径部内上下侧烟气流速趋于一致，从而能够缓解变径部内的涡流现象、减少氨逃逸量、提升脱硝效率。
可选地，所述导流板沿所述第一方向的宽度自上至下逐渐增大。
可选地，所述整流装置的所有导流板的横截面均为顺烟气流向逐渐变宽的渐扩面。
可选地，所述整流单元的数量为多个，各所述整流单元分别布置在所述变径部的不同横截面上且顺烟气流向依次间隔排布，相邻所述整流单元的所述导流板沿所述第一方向一一错开布置。
可选地，所述整流装置还包括挡板，所述挡板设置在所述导流板下方。
可选地，所述燃气锅炉SCR脱硝系统还包括喷氨装置，所述变径部包括第一变径段和连在所述第一变径段下游的第二变径段，所述第二变径段的横截面积变化率大于所述第一变径段的横截面积变化率，所述第一变径段和所述第二变径段的连接处位于所述整流装置下游1m以外，所述喷氨装置的喷口布置在所述第一变径段和所述第二变径段的连接处。
可选地，所述喷氨装置包括喷氨单元，所述进气烟道的同一横截面上按矩阵形式布置多个所述喷氨单元，每个所述喷氨单元具有独立的氨气进口。
可选地，所述喷氨装置还包括与所述喷氨单元的氨气进口连通的进气管，所述进气管自所述进气烟道的变径部的下侧壁引入。
可选地，位置越靠下的所述喷氨单元对应的所述进气管的管径越大。
可选地，所述燃气锅炉SCR脱硝系统还包括连在所述进气烟道下游的壳体以及布置在所述壳体内的换热装置和反应装置，所述换热装置包括顺烟气流向依次间隔排布的多个换热单元，所述反应装置布置在所述换热单元之间。
附图说明
图1为本发明提供的燃气锅炉SCR脱硝系统一种具体实施例的主视图；
图2为图1的俯视图；
图3为图1中整流装置的立体图；
图4为导流板的左视图；
图5为导流板的横截面图；
图6为图1中喷氨装置的示意图；
图7为一个喷氨单元的立体图；
附图标记说明如下：
10壳体；
20进气烟道，201进口段，202第一变径段，203第二变径段；
30整流装置，30a整流单元，301导流板，302挡板；
40喷氨装置，401喷氨单元，4011喷管，4012连接管，4013弯管，402进气管；
50换热装置，501换热单元；
60反应装置。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的详细说明。
首先需要说明的是，在本发明的描述中，“上游”、“下游”均是基于烟气流而言的。
如图1、图2所示，该燃气锅炉SCR脱硝系统包括壳体10和进气烟道20，进气烟道20的出口与壳体10的内部连通，烟气经进气烟道20进入壳体10内部。图示方案中，壳体10是轴线沿水平方向延伸的圆筒形壳体10，实际实施时，可以根据实际需要设计壳体10的形状，而不局限于圆筒形。
进气烟道20包括变径部，变径部的横截面积顺烟气流向逐渐增大。图示方案中，变径部包括第一变径段202和第二变径段203，第二变径段203连在第一变径段202下游，第一变径段202的长度与第二变径段203的长度大致相同。第一变径段202的横截面积变化率小于第二变径段203的横截面积变化率。第一变径段202的上侧壁和下侧壁以及第二变径段203的上侧壁和下侧壁均相对水平面倾斜布置，且斜向一致。第一变径段202的下侧壁和第二变径段203的下侧壁与水平面的夹角相同，第一变径段202的上侧壁与水平面的夹角小于第二变径段203的上侧壁与水平面的夹角，这样设置，可以保证烟气流向偏差处于合理的范围内。
图示方案中，进气烟道20还包括进口段201，进口段201连在第一变径段202上游。进口段201是轴线沿水平方向延伸的等径段，这样设置，能够将烟气平缓地引入进气烟道20内。
该燃气锅炉SCR脱硝系统还包括整流装置30、喷氨装置40、换热装置50和反应装置60。整流装置30设置在喷氨装置40上游，反应装置60设置在喷氨装置40下游，反应装置60内设置有催化剂，烟气先流经整流装置30，再流经喷氨装置40与氨气混合，混合烟气流经反应装置60，在催化剂的作用下，混合烟气中的氮氧化物与氨气反应转化为氮气，实现脱硝。换热装置50用于为烟气与氨气的反应提供合适的温度条件。
整流装置30设置在进气烟道20的变径部内，整流装置30上侧区域的过流面积大于下侧区域的过流面积。
分析发现，以往的燃气锅炉SCR脱硝系统氨逃逸量大的一个主要原因在于：进气烟道20的变径部内，下侧烟气流速大于上侧烟气流速，导致变径部内涡流现象严重，致使烟气与氨气混合不均匀，部分烟气中混合有过多的氨气，这些氨气在与烟气中的氮氧化物反应后仍有残余，从而导致氨逃逸量大。另外，由于部分烟气中混合了过多的氨气，必然有部分烟气中混合了过少的氨气，混合了过少氨气的烟气中的氮氧化物没有足够的氨气与其反应，因而会导致脱硝效率低。
在进气烟道20的变径部内安装整流装置30，并使整流装置30上侧区域的过流面积大于下侧区域的过流面积，这样可以保证流经变径部上侧区域的烟气受到较小的阻力，而流经变径部下侧区域的烟气受到较大的阻力，使变径部内上侧烟气和下侧烟气的流速趋于一致，从而能够缓解变径部内的涡流现象，因而能够减少氨逃逸量、提升脱硝效率。
具体的，结合图1、图2和图3所示，整流装置30包括整流单元30a，整流单元30a包括多块沿上下方向延伸的长条形导流板301。整流单元30a的各导流板301沿垂直于上下方向的第一方向依次间隔排布，相邻导流板301之间的间隙自上至下逐渐变宽。这样，可以使整流装置30上侧区域的过流面积大于下侧区域的过流面积，而且整流装置30的过流面积是自上至下逐渐增大的，而非突变增大的，这样更利于缓解涡流。
具体的，如图3和图4所示，导流板301沿第一方向的宽度自上至下逐渐增大，图3中，导流板301上端沿第一方向的宽度为L1，下端沿第一方向的宽度为L2，L2的值大于L1的值。这样，可以使相邻导流板301之间的间隙自上至下逐渐变宽。
具体的，如图3所示，整流装置30可以仅设置一个整流单元30a，也可以设置多个整流单元30a，图3中设置了两个整流单元30a。设置多个整流单元30a时，各整流单元30a依次间隔排布，且相邻整流单元30a的导流板301沿第一方向一一错开布置。如图2所示，安装状态下，各整流单元30a一一对应地布置在变径部的不同横截面上。
具体的，如图5所示，整流装置30的所有导流板301的横截面均为顺烟气流向逐渐变宽的渐扩面，也就是说，导流板301的横截面在第一方向上的尺寸顺烟气流向逐渐增大。这样设计，能够达到较好的整流效果。图5中，渐扩面是开口背离烟气来流方向的V形面，V形面的夹角α在60°-120°的范围内。实际实施时，渐扩面的形状不局限于V形面。
具体的，如图3所示，整流装置30还可以设置挡板302，挡板302布置在变径部内并位于导流板301下方，通过设置挡板302，能够使流经变径部下侧区域的烟气受到的阻力进一步增大，从而能够进一步缩小上侧烟气和下侧烟气的流速差，进一步缓解变径部内的涡流现象。
具体的，如图1、图2所示，喷氨装置40布置在进气烟道20内。以往的燃气锅炉SCR系统将喷氨装置40布置在壳体10内，这样不仅施工难度大，增加设备耗材，而且会导致氨气与烟气的混合距离短，不利于烟气与氨气的均匀混合。本申请通过将喷氨装置40布置在进气烟道20内，能够降低喷氨装置40的施工难度，减少设备耗材，且能够增长氨气与烟气的混合距离，从而利于烟气与氨气的均匀混合。
具体的，第一变径段202和第二变径段203的连接处位于整流装置30下游1m以外，喷氨装置40的喷口布置在进气烟道20的第一变径段202和第二变径段203的连接处。这样一方面有利于对喷氨进行精细调控，保证烟气与氨气在高速且流场区域稳定的位置混合，另一方面可以保证氨气与烟气的混合距离足够长，从而能够保证烟气与氨气的均匀混合。
具体的，如图6所示，喷氨装置40包括多个喷氨单元401，进气烟道20的同一横截面上同时布置多个喷氨单元401，同一横截面内的喷氨单元401呈矩阵形式排布，图6中，喷氨单元401以6乘6的矩阵形式排布，实际实施时不局限于此，可以根据进气烟道20的横截面形状和横截面面积灵活调整喷氨单元401的数量和矩阵形式。
需要说明的是，喷氨单元401可以全部布置在进气烟道20的同一横截面上，也可以分组布置在进气烟道20的不同横截面上，图示方案中，喷氨单元401全部布置在进气烟道20的同一横截面上。
具体的，如图7所示，每个喷氨单元401具有独立的氨气进口，图7中，喷氨单元401包括两根喷管4011，两根喷管4011平行布置，两根喷管4011上各设有多个喷口，两根喷管4011之间通过连接管4012连通，连接管4012中部与弯管4013连通，弯管4013的一端形成氨气进口。实际实施时，喷管4011单元的结构不局限于此。
具体的，如图6所示，喷氨装置40还包括与喷氨单元401的氨气进口连通的进气管402。进气管402自进气烟道20的变径部的下侧壁引入，这样，能够使流经变径部下侧区域的烟气受到的阻力进一步增大，从而能够进一步缩小上侧烟气和下侧烟气的流速差，进一步缓解进气烟道20内的涡流现象。
优选的，如图6所示，位置越靠下的喷氨单元401对应的进气管402的管径越大，这样能够使变径部内的烟气流速分布更均匀，从而提高氨浓度的分布均匀性、提高脱硝效率、降低氨逃逸。
具体的，如图1所示，换热装置50和反应装置60均设置在壳体10内，换热装置50具有多个换热单元501，各换热单顺烟气流向依次间隔排布，图示方案中，共设有四个换热单元501。反应装置60设置在换热单元501之间，图示方案中，反应装置60设置在最下游的两个换热单元501之间。将反应装置60设置在换热单元501之间，能够保证烟气与氨气在较佳的温度条件下反应，利于提升脱硝效率。
以上对本发明所提供的燃气锅炉SCR脱硝系统及其整流装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.燃气锅炉SCR脱硝系统，所述燃气锅炉SCR脱硝系统包括进气烟道(20)，其特征在于，所述进气烟道(20)包括流通面积顺烟气流向逐渐增大的变径部；所述燃气锅炉SCR脱硝系统还包括布置在所述变径部内的整流装置(30)，所述整流装置(30)包括布置在所述变径部的横截面上的整流单元(30a)，所述整流单元(30a)包括多块沿上下方向延伸的长条形导流板(301)，所述整流单元(30a)的各所述导流板(301)沿垂直于上下方向的第一方向依次间隔排布，且相邻所述导流板(301)之间的间隙自上至下逐渐变宽。
2.根据权利要求1所述的燃气锅炉SCR脱硝系统，其特征在于，所述导流板(301)沿所述第一方向的宽度自上至下逐渐增大。
3.根据权利要求1所述的燃气锅炉SCR脱硝系统，其特征在于，所述整流装置的所有导流板(301)的横截面均为顺烟气流向逐渐变宽的渐扩面。
4.根据权利要求1所述的燃气锅炉SCR脱硝系统，其特征在于，所述整流单元(30a)的数量为多个，各所述整流单元(30a)分别布置在所述变径部的不同横截面上且顺烟气流向依次间隔排布，相邻所述整流单元(30a)的所述导流板(301)沿所述第一方向一一错开布置。
5.根据权利要求1所述的燃气锅炉SCR脱硝系统，其特征在于，所述整流装置(30)还包括挡板(302)，所述挡板(302)设置在所述导流板(301)下方。
6.根据权利要求1-5任一项所述的燃气锅炉SCR脱硝系统，其特征在于，所述燃气锅炉SCR脱硝系统还包括喷氨装置(40)，所述变径部包括第一变径段(202)和连在所述第一变径段(202)下游的第二变径段(203)，所述第二变径段(203)的横截面积变化率大于所述第一变径段(202)的横截面积变化率，所述第一变径段(202)和所述第二变径段(203)的连接处位于所述整流装置(30)下游1m以外，所述喷氨装置(40)的喷口布置在所述第一变径段(202)和所述第二变径段(203)的连接处。
7.根据权利要求6所述的燃气锅炉SCR脱硝系统，其特征在于，所述喷氨装置(40)包括喷氨单元(401)，所述进气烟道(20)的同一横截面上按矩阵形式布置多个所述喷氨单元(401)，每个所述喷氨单元(401)具有独立的氨气进口。
8.根据权利要求7所述的燃气锅炉SCR脱硝系统，其特征在于，所述喷氨装置(40)还包括与所述喷氨单元(401)的氨气进口连通的进气管(402)，所述进气管(402)自所述进气烟道(20)的变径部的下侧壁引入。
9.根据权利要求8所述的燃气锅炉SCR脱硝系统，其特征在于，位置越靠下的所述喷氨单元(401)对应的所述进气管(402)的管径越大。
10.根据权利要求1-5任一项所述的燃气锅炉SCR脱硝系统，其特征在于，所述燃气锅炉SCR脱硝系统还包括连在所述进气烟道(20)下游的壳体(10)以及布置在所述壳体(10)内的换热装置(50)和反应装置(60)，所述换热装置(50)包括顺烟气流向依次间隔排布的多个换热单元(501)，所述反应装置(60)布置在所述换热单元(501)之间。
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