[发明专利]一种用于火电锅炉喷氨系统的氨氮混合装置

说明书

技术领域

本发明属于大型火电锅炉SCR脱硝领域，具体涉及一种用于火电锅炉喷氨系统的氨氮混合装置。

背景技术

我国火电燃煤锅炉的SCR脱硝系统在实际运行过程中存在催化剂层入口前氨气和烟气混合不均匀的问题，尤其是锅炉低负荷运行时，烟道内烟气的流速较低，湍流强度不足，从喷嘴流出的氨气不能迅速扩散，所以烟气中氨氮摩尔比不平衡，导致催化剂层出口处的烟气中出现NOx含量偏高或氨逃逸浓度偏高。

为了解决这个问题，授权公告号为CN202096869U的中国专利公开了一种SCR脱硝系统的前置二次整流静态混合器，包括安装在烟道内的支撑和安装在所述支撑架上的多个一次整流混合片和二次整流混合片，所述支撑架与氨输送管道平行设置，所述氨输送管道的每个氨喷嘴的两侧均设有所述二次整流混合片，所述一次整流混合片设置在所述喷氨输送管道上的氨喷嘴正下方且位于两个所述二次整流混合片之间，该混合器可以提高烟气与氨气混合的均匀度，提升SCR反应器内的转化率，但是该混合器设计较为复杂，而且在锅炉低负荷运行时，缺乏增强气流扰动的措施。公开号为CN101394919A的中国专利公开了一种用于使气态流体与大流量气流混合、特别是用于将还原剂导入包含氮氧化物的烟气中的方法和装置，该方法采用了盘状混合元件促进气体混合，大流量气体流经斜置混合元件形成涡流，涡旋的强烈横向速度分量强化湍流混合。但由于烟道截面布置的几个盘状混合元件均向同一侧倾斜，同时盘状叶片尺寸较大，大股气流向后缘流动，盘状叶片前缘侧速度低、后缘侧速度高，速度场振动不均匀，流场均匀化距离较长。

发明内容

本发明的目的是解决大型火电锅炉SCR脱硝系统催化剂入口处烟气中氨氮摩尔比分布不均匀的问题。本发明提供一种原理先进、结构简单的用于火电锅炉喷氨系统的氨氮混合装置，尤其是锅炉低负荷运行时，能够加强烟气扰动，提高烟气流速，使得氨气和烟气迅速混合，降低烟气中氨氮摩尔比不均匀程度，进而减少催化剂层出口处烟气中的NOx深度和氨逃逸浓度。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种用于火电锅炉喷氨系统的氨氮混合装置，包括顺时针混合器单元组、逆时针混合器单元组、布风板、电机和密封装置，所述顺时针混合器单元组和逆时针混合器单元组沿脱硝烟道宽度方向从左向右依次交替布置，直至布满整个脱硝烟道，布风板设置在每个顺时针混合器单元组和逆时针混合器单元组之间，布风板上开有消阻孔，布风板通过其主轴进行定位和支撑，且使其一端穿出脱硝烟道的外壁，并与电机连接，主轴与脱硝烟道的穿孔用密封装置进行密封。

上述装置的有益效果是：

(1)本发明在锅炉低负荷运行时具有氨气和烟气混合效果好的显著优势。这是因为：在顺时针混合器和逆时针混合器的中间布置有多孔布风板，该布风板在电机的带动下能够围绕支撑轴旋转，当锅炉负荷较低，烟道内的烟气量随之减少，于是烟气流速降低，湍流度下降，不利于氨气和烟气的混合，此时可把多孔布风板向水平方向调节，减少烟气流通面积，从而提高烟气流过拉伐尔喷嘴时的流动速度，增大了氨气和烟气的相对速度差，改善氨气和烟气的混合效果；

(2)本发明的局部烟气旋转非常强烈，混合效果好，但整体上烟气不会出现明显的旋流特征，不会影响烟气流速的平均分布，也不会形成飞灰的局部富集。这是因为：顺时针混合器单元和逆时针混合器单元沿烟道宽度方向为间隔均匀布置，顺时针混合器单元产生顺时针旋转气流，逆时针混合器单元产生逆时针旋转气流，这二股气流旋转强度相当，方向相反，因此相互抵消，最终形成烟气直流流动，并且在相互抵消的过程中二股气流发生强烈的撞击，再次增强了混合效果；

(3)本发明能够实现沿烟道深度方向的氨氮浓度分布非常均匀。这是因为：每个混合器单元都有一个单独的调节阀，如果出现了沿烟道宽度方向氨氮摩尔浓度分布偏差大的现象，可以通过调节阀进行调整，具体方法是将氨氮摩尔浓度偏差超过1.05的区域所对应的调节阀减小，将氨氮摩尔浓度偏差低于1的区域所对应的调节阀开大，最终实现在整个烟道的宽度方向上氨氮摩尔浓度偏差小于5％；

(4)本发明的氨氮混合装置具有系统阻力小的特点。这是因为：第一，高负荷运行时，多孔布风板与烟气流动方向垂直，不会占用较多的通流面积，且拉伐尔喷嘴在翼形防磨套的保护下，也不会产生涡流区和回流区，所以阻力较小；第二，低负荷运行时，多孔布风板将占用一定的通流面积，但该布风板上开有多个消阻孔，能够防止在布风板的背面产生涡流区和回流区，且此工况下烟速较低，流动阻力较小，所以氨氮混合装置产生的附加阻力很小。