專利名稱：Sncr脫硝墻式噴射器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電站鍋爐的煙氣濕法脫硝裝置，特別涉及一種SNCR(選擇性非催化還原法)脫硝墻式噴射器，可應用于電站燃煤鍋爐，進行NOx控制處理。
背景技術：
鍋爐燃燒煤粉進行能量轉換的同時會向環(huán)境排放大量污染物，據統計大氣NOx排放中的67%來自燃煤，氮氧化物(NOx)的排放是導致酸雨、光化學煙霧等一系列嚴重污染問題的主要原因之一，因此對電廠燃煤鍋爐進行NOx控制處理非常有必要。SNCR脫硝技術于20世紀70年代中期在日本開始應用，80年代末歐盟國家也開始了 SNCR脫硝技術的工業(yè)應用，美國90年代初開始應用SNCR脫硝技術，目前全世界燃煤電廠SNCR脫硝工藝的總裝機容量已經超過2GW，而在中國的裝機容量較小。近幾年高效率大容量發(fā)電機組增速較快， 且大多采用了較為先進的低氮燃燒技術，使單位發(fā)電量的NOx排放水平呈下降趨勢；另外， 在役機組的低氮燃燒技術改造和一部分新建電廠煙氣脫硝裝置的建成并投入運行，對降低 NOx排放水平也起到一定作用，但從整個行業(yè)來說，我國對氮氧化物排放的控制尚處于起步階段，難以滿足環(huán)保要求，有很大的發(fā)展?jié)摿?。選擇性非催化還原法(SNCR)是一種低成本、高效的NOx控制處理技術，其主要原理是在沒有催化劑作用下，向870 1150°C高溫煙氣中噴射尿素水溶液作為還原劑，還原劑與煙氣中NOx反應生成N2,從而完成NOx的控制。通過分析SNCR的原理可知，尿素水溶液噴霧及與煙氣的混合過程對脫硝效率有重要影響，而尿素水溶液的霧化粒徑分布、流強空間分布、霧化角度、噴射速度等是影響噴霧及混合的關鍵參數。同時由于電廠鍋爐內部煙氣流動空間大、受熱面復雜，往往需要若干個墻式噴射器進行組合噴射，固定角度及穿透深度的噴霧場組合難以覆蓋大部分的煙氣流動區(qū)域，解決的方法是實現噴霧場穿透深度和噴霧角度的靈活可調，提高尿素水噴霧場的覆蓋率。墻式噴射器長期在鍋爐中工作，工作環(huán)境惡劣，其熱防護和長時間運行可靠性需要考慮。因此，噴嘴的霧化特性、槍體的結構設計、槍體的熱防護能力及長時間運行可靠性是墻式噴射器設計的關鍵技術。為了提高脫硝效率， 需要合理選擇噴嘴結構并匹配霧化參數，優(yōu)化槍體的結構設計，最終提高噴槍的性能和可靠性。從以上分析可以看出，SNCR技術是非常有發(fā)展應用潛力的新技術，墻式噴射器作為SNCR技術的核心組成產品也具有良好的應用前景。在環(huán)保要求日益提高的形勢下，該產品的發(fā)展和應用具有良好的經濟和社會效益。

發(fā)明內容
本發(fā)明解決的技術問題是設計并研制了 SNCR墻式噴射器，在高溫(1100°C )、高腐蝕、高磨損的煙氣環(huán)境中能夠長期穩(wěn)定運行進行，最終進行煙氣NOx控制處理。本發(fā)明的技術解決方案SNCR脫硝墻式噴射器，包括槍體組件和噴嘴組件，
槍體組件包括管道組件和輸入組件，所述管道組件包括空氣管4以及套接在空氣管4上的尿素管5，所述空氣管4和尿素管5之間形成尿素水環(huán)腔45，所述輸入組件包括設置在空氣管4 一端的空氣接頭9、與尿素水環(huán)腔45連通的尿素水接頭10以及換向頭6，所述空氣管4與尿素管5的另一端均與換向頭6連接；所述噴嘴組件7包括噴頭13以及與噴頭連接的混摻裝置11，所述混摻裝置11包括位于中心的尿素水通道15、相互垂直且與尿素水通道15形成夾角α的至少四個空氣通道16以及與尿素水通道15和空氣通道連通16的混合室14，所述混合室15的出口與噴頭 13連通；所述換向頭6的另一端與噴嘴組件相通。上述換向頭6包括底座61和以及同心設置在底座上的內導流套65和外導流套 62，所述底座61沿著底座延伸方向設置有換氣通道63，垂直于底座延伸方向設置有換液通道64，所述空氣管與換氣通道的入口連通，所述尿素水環(huán)腔與換液通道入口連通，所述換氣通道的出口通過外導流套62與空氣通道連通，所述換液通道的出口通過內導流套65與尿素水通道連通。上述槍體組件還包括調節(jié)組件，所述調節(jié)組件包括后堵板1、集合管2和前堵板3， 所述集合管的一端通過后堵板固定在空氣管上，所述集合管的另一端通過前堵板固定在尿素管上，所述集合管和空氣管之間的形成集合環(huán)腔17，所述集合環(huán)腔17與尿素水環(huán)腔45連通，所述尿素水接頭10設置在集合管2上，所述尿素水接頭10的出口與集合環(huán)腔17連通?？諝馔ǖ琅c尿素水通道形成夾角α為30° 60°。上述噴頭包括噴口以及導流槽，所述導流槽18與噴口連通。上述噴口為扇形噴口，出口為橄欖型結構。噴頭有30°、60°和100°三種型式。上述槍體材料采用合金316L。本發(fā)明與現有技術相比的有益效果是1、本發(fā)明槍體采用尿素水自冷卻結構，尿素水溶液從外側進入槍體，沿尿素水環(huán)腔流動，經槍頭換向后由噴嘴流出，通過合理設計環(huán)腔結構，一方面保證了槍體的可靠冷卻，另一方面保證了尿素水溫升對霧化效果的可控性，能夠在1100°C高溫環(huán)境下長期工作， 極限工作溫度可以達到1250°c，大大增加了噴槍與高溫環(huán)境的相容性。2、本發(fā)明通過設計尿素水的自冷卻結構，一方面降低了槍體結構的復雜性，減小了槍體尺寸，另一方保證了槍體的可靠冷卻。3、本發(fā)明換向頭的采取了側面垂直交錯布置技術，在1.5mm的環(huán)形空間內形成了 37. 6mm2的換向通道，有效滿足了無節(jié)流的換向要求。4、本發(fā)明采用噴頭和混摻裝置分離的結構，能夠通過更換噴頭來調整扇形噴霧場的噴霧角度、液滴直徑空間分布和穿透深度，靈活適應鍋爐內部復雜的煙氣流場。噴頭結構完全獨立，可以通過調整混摻裝置混合室長度，實現對氣液混合強度的控制；噴頭兩端分別為混合室出口和噴口，保證了導流槽和噴口的同心度要求，通過調整混合室出口能夠對噴嘴出口速度和穿透深度進行調整，通過調整噴口及其導流槽，能夠靈活調整噴霧場的流強分布及空間分布。噴嘴在通過僅更換噴頭的情況下能夠實現噴霧場穿透深度、流強分布和空間分布等霧化特性的調整，能夠有效滿足鍋爐內部噴霧場組合分布的需要。5、本發(fā)明噴嘴采用了具有分離結構的Y型噴嘴，在滿足霧化要求的同時，實現了穿透深度和噴霧角度的可控制性；選擇合適的材料，在槍體表面噴涂耐高溫耐磨金屬陶瓷， 提高了產品的耐蝕性和耐磨性。


圖1是本發(fā)明的SNCR脫硝墻式噴射器結構2是本發(fā)明的噴嘴結構圖；圖3為本發(fā)明的換向頭的結構示意圖；圖4為圖3的A-A視圖。其中附圖標記1-后堵板，2-集合管，3-前堵板，4-空氣管，5-尿素管，6-換向頭， 7-噴嘴，8-換向密封墊，9-空氣接頭，10-尿素水接頭，11-混摻裝置，12-密封墊，13-噴頭， 14-混合室，15-尿素水通道，16-空氣通道，17-集合環(huán)腔，45-尿素水環(huán)腔，61-底座，62-導流套，63-換氣通道，64-換液通道，65-內導流套，18-導流槽。
具體實施例方式圖1為本發(fā)明的SNCR脫硝墻式噴射器結構圖，包括槍體和噴嘴，槍體由空氣管4、 尿素管5、換向頭6、換向密封墊8、空氣接頭9、尿素水接頭10和調節(jié)管組成，調節(jié)管由后堵板1、集合管2和前堵板3組成?？諝夤?位于槍體中心，空氣管4與尿素管5之間形成尿素水環(huán)腔45，槍體通過集合管2與氣動推進器連接，集合管2上設計有不同位置的卡槽，能夠實現墻式噴射器伸入爐膛的位置可調，噴嘴組件7采用Y型氣動扇形噴嘴，噴頭結構和導流槽角度可以根據煙氣流場分布進行配置。如圖2所示，噴嘴組件7包括噴頭13和與噴頭連接的混摻裝置11，混摻裝置11包括位于中心的尿素水通道15、相互垂直且與尿素水通道15形成夾角α的至少四個空氣通道16以及與尿素水通道15和空氣通道連通16的混合室14，混合室15的出口與噴頭13連通。其中噴頭和混摻裝置通過內螺紋、密封墊密封連接，混合室出口位于噴頭內部，能夠通過更換噴頭來調整單個噴嘴的穿透深度、扇形噴霧場的角度和粒徑分布。本發(fā)明的SNCR脫硝墻式噴射器，所述根據本發(fā)明的SNCR脫硝墻式噴射器，噴嘴組件由混摻裝置、密封墊和噴頭組成，噴嘴主體為Y型結構，尿素水溶液由中心尿素水通道進入，空氣由4個周向呈90°夾角的空氣通道進入。噴頭設計成平面扇形霧化結構，進口設有整流槽，空氣和尿素水溶液在混合室的撞擊點開始相互沖擊混合，發(fā)生強烈的能量交換和動量交換，形成均勻的泡狀兩相流，氣液混合流在噴嘴出口處受到整流槽限制而擠壓變形， 最終被整流成扁平的扇形噴霧形狀，噴嘴的整流槽還設有導流角，一方面有利于氣液混合流的進一步膨脹擴張，另一方面可以限定噴霧的霧化角。根據噴霧流強分布的不同要求，噴頭導流槽角度可以靈活調整，以滿足脫硝工藝要求。如圖3、圖4所示，換向頭6包括底座61和以及以及同心設置在底座上的內導流套65和外導流套62，底座61沿著底座延伸方向設置有換氣通道63，垂直于底座延伸方向設置有換液通道64，所述空氣管與換氣通道的入口連通，所述尿素水環(huán)腔與換液通道入口連通，所述換氣通道的出口通過外導流套62與空氣通道連通，換液通道的出口通過內導流套65與尿素水通道連通。槍體材料采用合金316L，能夠有效防止尿素水溶液的腐蝕，噴嘴材料采用合金 310S，既能防止尿素水溶液的腐蝕，也能耐高溫，各接頭及調節(jié)管采用不銹鋼321，零件間焊接材料采用316L和310S，有效保證了焊縫的強度和耐蝕性。槍體前端表面噴涂有耐高溫耐磨金屬陶瓷，能夠有效預防煙氣的腐蝕和磨損。SNCR墻式噴射器工作時，尿素水0. 18 0. 22t/h，其在槍體外側的流動具有自冷卻效果，槍體能夠在1100°c環(huán)境中長期運行。尿素水溶液由尿素水接頭10供應到外側環(huán)腔，經換向頭的換液通道64換向后流經尿素水通道進入噴嘴的混合室；壓縮空氣由空氣接頭9進入空氣腔，經換向頭后的換氣通道63沿周向流經空氣通道進入噴嘴的混合室，尿素水溶液和霧化空氣在噴嘴7內碰撞混合，經噴頭噴出后形成滿足穿透深度和粒徑分布要求的噴霧場。噴嘴入口氣、液路壓力0. 4 0. 6Mpa，尿素水溶液流量60. Og/s，氣液比1. 0% 2.0%,噴霧場穿透深度超過4. Om,平均索太爾直徑小于100 μ m。采用本發(fā)明的SNCR脫硝墻式噴射器成功應用于某發(fā)電廠兩臺30MW燃煤機組，煙氣脫硝率超過40%，產品運行穩(wěn)定可靠。
權利要求
1.SNCR脫硝墻式噴射器，包括槍體組件和噴嘴組件，所述槍體組件包括管道組件和輸入組件，所述管道組件包括空氣管以及套接在空氣管(4)上的尿素管(5)，所述空氣管(4) 和尿素管( 之間形成尿素水環(huán)腔G5)，所述輸入組件包括設置在空氣管(4) 一端的空氣接頭(9)、與尿素水環(huán)腔0 連通的尿素水接頭(10)以及換向頭(6)，所述空氣管(4)與尿素管(5)的另一端均與換向頭(6) 連接；所述噴嘴組件(7)包括噴頭(1 以及與噴頭連接的混摻裝置(11)，所述混摻裝置 (11)包括位于中心的尿素水通道(15)、相互垂直且與尿素水通道(1 形成夾角α的至少四個空氣通道(16)以及與尿素水通道(1 和空氣通道連通(16)的混合室(14)，所述混合室(15)的出口與噴頭(13)連通；所述換向頭(6)的另一端與噴嘴組件相通。
2.根據權利要求1所述的SNCR脫硝墻式噴射器，其特征在于所述換向頭(6)包括底座(61)和以及同心設置在底座上的內導流套(6 和外導流套(62)，所述底座(61)沿著底座延伸方向設置有換氣通道(63)，垂直于底座延伸方向設置有換液通道(64)，所述空氣管與換氣通道的入口連通，所述尿素水環(huán)腔與換液通道入口連通，所述換氣通道的出口通過外導流套(6 與空氣通道連通，所述換液通道的出口通過內導流套(6 與尿素水通道連ο
3.根據權利要求1或2所述的SNCR脫硝墻式噴射器，其特征在于所述槍體組件還包括調節(jié)組件，所述調節(jié)組件包括后堵板(1)、集合管( 和前堵板(3)，所述集合管的一端通過后堵板固定在空氣管上，所述集合管的另一端通過前堵板固定在尿素管上，所述集合管和空氣管之間的形成集合環(huán)腔(17)，所述集合環(huán)腔(17)與尿素水環(huán)腔0 連通，所述尿素水接頭(10)設置在集合管(2)上，所述尿素水接頭(10)的出口與集合環(huán)腔(17)連通。
4.根據權利要求3所述的SNCR脫硝墻式噴射器，其特征在于空氣通道與尿素水通道形成夾角α為30° 60°。
5.根據權利要求4所述的SNCR脫硝墻式噴射器，其特征在于所述噴頭包括噴口以及導流槽，所述導流槽(18)與噴口連通。
6.根據權利要求5所述的SNCR脫硝墻式噴射器，其特征在于所述噴口為扇形噴口， 出口為橄欖型結構。
7.根據權利要求6所述的SNCR脫硝墻式噴射器，其特征在于噴頭有30°、60°和 100°三種型式。
8.根據權利要求7所述的SNCR脫硝墻式噴射器，其特征在于所述槍體材料采用合金 316L。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種SNCR脫硝墻式噴射器，包括槍體組件和噴嘴組件，槍體組件包括管道組件和輸入組件，管道組件包括空氣管以及套接在空氣管上的尿素管，空氣管和尿素管之間形成尿素水環(huán)腔，輸入組件包括設置在空氣管一端的空氣接頭、與尿素水環(huán)腔連通的尿素水接頭以及換向頭，空氣管與尿素管的另一端均與換向頭連接，噴嘴組件包括噴頭以及與噴頭連接的混摻裝置。本發(fā)明解決了我國對氮氧化物排放的控制尚處于起步階段，難以滿足環(huán)保要求的技術問題，在高溫(1100℃)、高腐蝕、高磨損的煙氣環(huán)境中能夠長期穩(wěn)定運行進行，最終進行煙氣NOx控制處理。
文檔編號B01D53/78GK102527217SQ20111045689
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權日2011年12月23日
發(fā)明者張定海, 楊國華, 毛宇, 池保華, 洪流, 王軍, 王育賓 申請人:西安航天動力研究所