[发明专利]一种防止旋风筒结皮的喷枪布置方法

说明书

本发明公开了一种防止旋风筒结皮的喷枪布置方法，旋风筒由上至下依次包括旋风筒蜗壳、旋风筒柱体、旋风筒圆台体、旋风筒椎体，喷枪布置有若干只，各只喷枪布置在旋风筒柱体部分，且在旋风筒中采用避开旋风筒柱体边壁部分的高浓度固态颗粒区的方式布置，呈与旋风筒内气流旋转方向相反依次升高排布；各只喷枪头部向下倾斜布置；喷枪从保护套管内部穿过，保护套管内部不通冷却物质，且保护套管与喷枪在旋风筒内部不接触，保护套管通过连接管与旋风筒柱体连接，使保护套管可旋转。本发明大幅度降低了高温物料与喷枪的接触概率，防止旋风筒内结皮，提高脱硝效率。

技术领域

本发明属于烟气脱硝技术领域，特别是涉及一种防止旋风筒结皮的喷枪布置方法。

背景技术

氮氧化物是一种对环境有害的污染物，容易引起酸雨等危害。为了加强环境保护，我国制定了GB4915-2013《水泥工业大气污染物排放标准》控制氮氧化物排放。目前水泥工业较多采用选择性非催化还原技术(Selective non-catalytic reaction，即SNCR)降低氮氧化物排放。SNCR是在特定的温度窗(约850～1050℃)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、投资小等优势得到了较为广泛的应用。但是早期的SNCR系统喷枪普遍布置在分解炉出口或五级旋风筒出口等位置，使氨水与氮氧化物混合不均匀，同时反应还受到水泥窑烟气中氧化钙的抑制作用。

近年来出现了将喷枪布置在五级筒柱体部分，参见中国专利公开号CN110523259A，其同时采用长喷枪将氨水直接送入氧化钙浓度较低的旋风筒稀相区反应的新技术。这虽然避开了烟气中高浓度的氧化钙，可以提高氨水利用效率，减少氨气逃逸，并降低氮氧化物排放浓度。但是该布置方法将喷枪直接放置在五级筒柱体上，由于没有避开柱体边壁部分的高浓度固态颗粒区，使得喷枪插入旋风筒内壁部分与旋风筒内的大量高达850-900℃热物料直接接触；同时由于喷枪本身内部有氨水流动，温度一般近似于室温，因此高温热物料颗粒与冷的喷枪表面接触，而后发粘，从而形成喷枪在柱体边壁的结皮。另外，由于喷枪采用水平布置，喷枪使用过程中因压力波动，有时会形成喷枪头部少量的氨水沿喷枪外表面流动，与热物料接触，形成喷枪头部结皮。五级筒形成大量的结皮，严重影响水泥生产的连续性和安全性，是必须解决的技术问题。另外，由于长喷枪在旋风筒内与高温烟气直接接触，喷枪表面温差较大，温度场变化剧烈，导致喷枪刚度下降，特别是喷枪根部由于承受较大的弯曲应力，使喷枪寿命变短，更换频繁。长喷枪在连续运行过程中，由于喷枪墙体温度较高导致刚性下降，从而喷枪头部喷射氨水的位置会偏离设计位置，造成脱硝效率下降，氨水用量上升等不良后果。

此外，早期的喷枪保护方法大多是在喷枪外增加一套保护套管，同时保护套管中通压缩空气等气体，使喷枪与高温烟气隔离，从而保护喷枪。但是由于水泥窑系统引入大量冷风，降低了烟气温度，提高了煤耗，同时也会导致高温颗粒与冷空气接触而结皮。

CN205701237U公开了一种加装保护套管的喷枪，套管与喷枪紧密接触在一起，通过套管保护喷枪，延长喷枪寿命，不需要加入空气冷却。但是由于套管与喷枪紧密接触，所以套管表面温度仍然较低，旋风筒柱体部分采用这种加装保护套管的喷枪，仍然会造成旋风筒的结皮现象。

CN205392151U公开了一种带有厚保温层的喷枪，利用保温层的较高的热阻来保护喷枪，同时利用保温层外的支撑套管隔离高温物料颗粒与喷枪的低温，从而减少高温物料颗粒与喷枪之间的传热。如果采用传统的高温隔热材料，则旋风筒内温度高达850℃以上，隔热材料的高温热导率仍然较高，因此保温层的厚度较大，造成支撑套管直径较大，在旋风筒内会对旋风筒流场产生较大不良影响，影响旋风筒分离效率。如果采用较新的纳米隔热材料，虽然保温层厚度可以保持在较小水平，但是支撑套管在高温下容易变形，会对保温层内纳米隔热材料造成积压和割裂，从而破坏纳米隔热材料的隔热性能。此外，新型纳米隔热材料的价格较高，也是必须考虑的因素。

发明内容