[发明专利]一种SNCR喷枪冷却联合还原剂蒸发热解系统及其工作方法

说明书

本发明涉及一种SNCR喷枪冷却联合还原剂蒸发热解系统及其工作方法。传统SNCR喷枪存在高温变形、射流覆盖面积小及连续运行稳定性差等问题。本发明包括还原剂喷射及冷却系统，炉外还原剂供应系统，炉外冷却水与还原剂的换热系统。在冷却系统的作用下保证炉内喷射系统稳定运行；还原剂气化热解系统能够保证液态还原剂转化为气态，避免液态还原剂在炉内蒸发热解错过有限的反应窗。SNCR系统拥有稳定的热平衡，避免了传统水冷技术冷媒水吸收炉内高品位热量后热媒水热量浪费。采用锅炉一次风作为还原剂的输送介质，提高还原剂的喷射压力和喷射温度。本发明保证了喷射系统的运行温度，同时保证了SNCR系统的热平衡、避免了热量浪费。

技术领域

本发明涉及一种SNCR喷枪冷却联合还原剂蒸发热解系统及其工作方法，属于锅炉设备排气污染物控制技术领域。

背景技术

选择性非催化还原技术（SNCR）是在特定的温度窗（约850～1100℃）内无需催化剂的作用，让还原剂与烟气中的NOx反应生成无污染的N₂和H₂O，实现脱除烟气中的NOx的目的，因SNCR技术改造简单、投资小、运行成本低等优势得到了较为广泛的应用，如申请号为201621017029.1的中国专利。SNCR作为比较成熟的技术方案，应用业绩较多，但也存在一些亟待解决的问题，其中SNCR喷枪分为两种及其主要限制因素如下：

（1）墙式喷枪：固定安装于炉墙上，依靠稀释水或者压缩空气的压力将还原剂喷射进入炉膛，对于电站锅炉炉膛空间相对较大，墙式喷枪射流钢性严重不足，还原剂与烟气的混合效果不佳，炉膛中心区域还原剂喷入量低，系统脱硝效率较低。

（2）可伸缩式喷枪：工作在高温环境下存在变形甚至烧损的情况，且执行机构复杂故障率高。混合效果较墙式喷枪好，但喷枪冷却问题亟待解决，有学者提出喷枪冷却的解决方案，其中忽略的技术问题有：1）空气冷却，需要的空气量非常巨大；2）水冷却，冷却水吸热后的热媒水处理难度大，循环水量需求大，热媒水能量浪费现象普遍。两种方案对于还原剂喷射区域因喷射导致的热量损失无利用方案，不利于系统热平衡。

（3）传统的还原剂经稀释水或压缩空气喷入炉内，还原剂反应窗有限，还原剂在炉内蒸发热解浪费有限的反应窗导致还原剂反应不充分，脱硝效率降低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理的SNCR喷枪冷却联合还原剂蒸发热解系统及其工作方法，基于稳定的冷却系统保证布置在炉膛内部的喷射系统能够在设计工况下稳定运行，根据炉内工况合理选择喷射方案；利用冷却喷射系统后的热媒水蒸发热解还原剂，能够充分利用冷却系统在炉内吸收的热量，减少还原剂在炉内气化吸收的热量，保证系统的热平衡；气态还原剂喷入炉内迅速与烟气中的NOx反应，保证有限的温度窗内还原剂与烟气充分反应，提高脱硝效率。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种SNCR喷枪冷却联合还原剂蒸发热解系统，包括锅炉，其特征在于，还包括还原剂储存箱，还原剂供应泵，还原剂热解蒸发器，还原剂空气混合器，还原剂供应管道，还原剂喷射管道，冷却水供应泵，冷媒水供应管道，热媒水回流管道，热解蒸发器应急冷却水泵，热解蒸发器应急冷却水回流阀，空气流量调节阀；所述还原剂储存箱、还原剂供应泵、还原剂热解蒸发器依次通过管道连接，所述还原剂热解蒸发器内的还原剂系统与还原剂空气混合器连接，所述还原剂热解蒸发器内的水媒系统通过管道与冷却水供应泵连接；所述还原剂空气混合器与还原剂供应管道连接，所述冷却水供应泵与冷媒水供应管道连接；所述冷媒水供应管道贯穿锅炉的炉墙并与锅炉外部的热媒水回流管道连通，所述热媒水回流管道与还原剂热解蒸发器的水媒系统连接；所述还原剂供应管道有部分设置在热媒水回流管道内，在锅炉炉膛内，还原剂供应管道和热媒水回流管道相结合组成还原剂喷射管道，且在还原剂喷射管道的表面设置有喷口；所述热解蒸发器应急冷却水泵通过管道与还原剂热解蒸发器连接，所述还原剂热解蒸发器的底部安装有热解蒸发器应急冷却水回流阀，所述还原剂空气混合器的进气口安装有空气流量调节阀。