專利名稱：具有調(diào)節(jié)能力噴氨格柵的煙氣脫硝裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于煙氣脫硝設(shè)備制造的技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于選擇性催化還原法 及選擇性非催化還原法煙氣脫硝裝置的噴氨格柵及其設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
選擇性催化還原法和選擇性非催化還原法這兩種煙氣脫硝技術(shù)是目前國際上應(yīng) 用最普遍的兩種煙氣脫硝技術(shù)，采用此兩項(xiàng)技術(shù)脫硝過程中最為核心的裝置為噴氨格柵， 英文縮寫為AIG。所述噴氨格柵部分置于煙道內(nèi)，其將煙道分為前煙道和后煙道。噴氨格 柵噴射氨氣NH3，使前煙道中的煙氣的氮氧化物NOx與氨反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨(dú)?、水等無污染的物 質(zhì)。噴氨格柵設(shè)有若干噴氨支管，該噴氨支管包括氨噴射段和氨氣輸送段，目前公知的設(shè)計(jì) 噴氨格柵的方法是假設(shè)前煙道內(nèi)煙氣的氮氧化物濃度分布均勻，在前煙道內(nèi)加設(shè)導(dǎo)流板 等物理措施，將前煙道內(nèi)的煙氣均勻分布，并使噴氨支管在垂直于煙道的延伸方向上，以均 勻的方式置于煙道內(nèi)，且使氨噴射段在煙道內(nèi)的長度相同。上述噴氨格柵的設(shè)計(jì)方法，增加了系統(tǒng)的阻力和煙氣脫硝裝置的造價(jià)成本；同時(shí) 物理措施只能做到煙氣混合處理后，氨與氮氧化物濃度混合的相對均勻，但，實(shí)際中，前、后 煙道的煙氣流速分布以及氨與氮氧化物濃度分布仍然是不均勻的，煙氣流速分布動態(tài)變 化，均勻噴氨的噴氨格柵對工況動態(tài)變化的調(diào)節(jié)能力較弱，且氨逃逸率較高。因此實(shí)有必要對上述的噴氨格柵裝置及設(shè)計(jì)方法進(jìn)行改良。
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題本實(shí)用新型的目的在于提供一種制造成本低且對工況動態(tài)變化的調(diào)節(jié) 能力強(qiáng)的噴氨格柵及其設(shè)計(jì)方法。技術(shù)內(nèi)容本實(shí)用新型的具有調(diào)節(jié)能力噴氨格柵的煙氣脫硝裝置是這樣實(shí)現(xiàn)的 噴氨格柵部分置于煙道內(nèi)，所述噴氨格柵包括若干噴氨支管，所述噴氨支管設(shè)有氨噴射段 和氨氣輸送段，其中氨噴射段位于煙道內(nèi)，氨氣輸送段位于煙道外，氨噴射段設(shè)有若干噴射 孔，至少有兩對相鄰的噴氨支管的間距不等，且至少有兩個(gè)氨噴射段的長度不等；所述氨氣 輸送段設(shè)有支管調(diào)節(jié)閥門。在所述噴氨格柵上還設(shè)有將噴氨支管固定于煙道上的支撐裝 置。有益效果本實(shí)用新型的有益效果在于對噴氨格柵前煙道截面煙氣速度的分布 和氨擴(kuò)散進(jìn)行了細(xì)致的考慮，提出了基于煙氣速度分布的噴氨格柵差異化設(shè)計(jì)方法，使得 噴氨格柵能夠適應(yīng)煙道截面煙氣速度分布不均以及煙氣速度動態(tài)變化的特點(diǎn)，氨氮濃度合 理匹配，噴氨格柵對工況動態(tài)變化的調(diào)節(jié)能力大大增強(qiáng)，系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)特性改善。另外，本 實(shí)用新型無需其他物理措施，降低成本。

圖1為本實(shí)用新型噴氨格柵的示意圖；[0009]圖2為圖1所示A-A向的剖視圖。
具體實(shí)施方式
請參閱圖1至圖2所示，本實(shí)用新型的噴氨格柵，部分置于煙氣脫硝裝置中的煙道 內(nèi)，其包括若干噴氨支管1，所述噴氨支管1設(shè)有氨噴射段2和氨氣輸送段3，其中氨噴射段 2位于煙道內(nèi)，氨氣輸送段3位于煙道外，氨噴射段2和氨氣輸送段3通過法蘭連接。氨氣 輸送段3上設(shè)有支管調(diào)節(jié)閥門4。其中，所述至少兩個(gè)相鄰的噴氨支管1的間距不等，且至 少兩個(gè)氨噴射段2的長度不等。氨噴射段2上開有數(shù)目不等非均勻分布的噴射孔6。噴氨 支管1的數(shù)目、長短、布置位置與反應(yīng)區(qū)煙道截面以及煙氣、煙氣速度的分布有關(guān)。所述噴氨格柵還設(shè)有將噴氨支管1固定于煙道上的支撐裝置5。
以下結(jié)合附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的噴氨格柵的設(shè)計(jì)方法。本實(shí)用新型的噴氨格柵的設(shè)計(jì)方法包括如下步驟步驟S001、確定噴氨格柵的效率目標(biāo)、殘氨逃逸目標(biāo)以及煙道內(nèi)任意截面的煙氣 速度的分布，再根據(jù)效率目標(biāo)的大小將煙氣速度劃分為若干控制區(qū)域。其中，效率目標(biāo)是指 脫硝效率的給定值，殘氨逃逸率也是由標(biāo)準(zhǔn)直接給定，這兩個(gè)值是工程和環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)直接提 出的要求。本實(shí)施方式中選擇效率目標(biāo)設(shè)定為80%，殘氨逃逸率不大于3ppm ；速度范圍在 0 6. 75m/s之間。步驟S002、提供若干噴氨支管1，所述噴氨支管1設(shè)有氨噴射段2和氨氣輸送段3， 其中氨噴射段2位于煙道內(nèi)，氨氣輸送段3位于煙道內(nèi)外，所述氨氣輸送段3設(shè)有支管調(diào)節(jié) 閥門4，氨噴射段2設(shè)有若干噴射孔6。步驟S003、根據(jù)效率目標(biāo)、殘氨逃逸目標(biāo)以及煙氣流速分布等確定各控制區(qū)域噴 氨支管1的數(shù)量以及在氨噴射段2上噴射孔6分布、數(shù)量以及各噴射孔6的大小。其中對 煙氣速度較高的控制區(qū)域，如速度為5 6. 75m/s的區(qū)域，實(shí)例中煙氣量為50000Nm3/h，設(shè) 置數(shù)量2 3根噴氨支管1以及4 5個(gè)開孔較大的噴射孔6，同時(shí)調(diào)節(jié)支管調(diào)節(jié)閥門4為 較大開度，對煙氣速度低的控制區(qū)域，如速度為1 2m/s的區(qū)域，設(shè)置1根噴氨支管1以及 2 3個(gè)開孔較小的噴射孔6，同時(shí)調(diào)節(jié)支管調(diào)節(jié)閥門4為較小開度。根據(jù)效率目標(biāo)，按照 氨氮摩爾比1 1的反應(yīng)比計(jì)算出達(dá)到效率的理論噴氨量，根據(jù)殘氨逃逸目標(biāo)計(jì)算出噴氨 的過量值，理論噴氨量與噴按過量值相加得到所需總的噴氨量，煙氣流速分布確定支管分 布和開孔分布及大小。步驟S004、根據(jù)確定的各噴氨支管1在氨噴射段2上噴射孔6分布、數(shù)量以及各噴 射孔6的大小，對噴氨狀態(tài)下的噴氨格柵上每一位置噴射孔6噴出的氨的流動軌跡及遷徙 規(guī)律進(jìn)行模擬，得到氨的第一擴(kuò)散結(jié)果如圖5，同時(shí)對噴氨后的濃度場進(jìn)行模擬，得到反應(yīng) 后截面氨的第一濃度分布如圖4。步驟S005、根據(jù)第一擴(kuò)散結(jié)果和第一濃度分布，修正各控制區(qū)域噴氨支管1的數(shù) 量以及在氨噴射段2上噴射孔6分布、數(shù)量以及各噴射孔6的大小，由對煙氣速度較高的控 制區(qū)域，氨擴(kuò)散速度較低，如速度為5 6. 75m/s的區(qū)域，實(shí)例中煙氣量為50000Nm3/h，在原 數(shù)量2 3根噴氨支管1以及4 5個(gè)開孔較大的噴射孔6基礎(chǔ)上增加1根噴氨支管1以 及4 5個(gè)開孔較大的噴射孔6，對煙氣速度低的控制區(qū)域，如速度為1 2m/s的區(qū)域，氨 擴(kuò)散速度較高，仍保持原數(shù)量1根噴氨支管1以及2 3個(gè)開孔較小的噴射孔6。按照修正后的支管分布和開孔重新對噴氨狀態(tài)下的噴氨格柵上每一位置噴射孔6噴出的氨的流動 軌跡及遷徙規(guī)律進(jìn)行模擬，得到氨的第二擴(kuò)散結(jié)果，同時(shí)對噴氨后的濃度場進(jìn)行模擬，得到 反應(yīng)后截面氨的第二濃度分布。步驟S006、設(shè)定一個(gè)規(guī)定范圍，如果第一擴(kuò)散結(jié)果和第二擴(kuò)散結(jié)果的差別以及第 一濃度分布和第二濃度分布的差別在規(guī)定范圍內(nèi)，結(jié)束設(shè)計(jì)；如果第一擴(kuò)散結(jié)果和第二擴(kuò) 散結(jié)果的差別以及第一濃度分布和第二濃度分布的差別不在規(guī)定范圍內(nèi)，依次執(zhí)行步驟 S004、步驟S005和步驟S006。所述規(guī)定范圍指結(jié)果偏差范圍，本發(fā)明的規(guī)定范圍不大于5%。本實(shí)用新型根據(jù)煙道以及煙氣脫硝裝置的固有結(jié)構(gòu)特性決定的各截面煙氣速度 分布不均的情況，獲取噴氨格柵前煙道截面的煙氣速度的分布，根據(jù)煙氣速度的變化規(guī)律， 按其分布對煙道截面進(jìn)行分區(qū)，結(jié)合氨稀釋空氣與煙氣的流速比、NOx濃度、噴出角度、管束 布置、噴氨格柵支撐等因素對各區(qū)域進(jìn)行綜合尋優(yōu)，在此基礎(chǔ)上對噴氨格柵管系以及噴射 孔進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而確定各控制區(qū)域?qū)?yīng)的噴氨支管的數(shù)量、氨噴射段的長度以及氨噴射段 上的噴射孔的分布、大小。并將設(shè)計(jì)結(jié)果通過噴氨格柵上每一位置噴射孔噴出的氨的流動 軌跡及遷徙規(guī)律的模擬以及反應(yīng)后截面氨的濃度分布進(jìn)行再次回歸優(yōu)化修正。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施方式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不以上述實(shí) 施方式為限，但凡本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明所揭示內(nèi)容所作的等效修飾或變化，皆 應(yīng)納入本發(fā)明記載的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種具有調(diào)節(jié)能力噴氨格柵的煙氣脫硝裝置，其特征在于噴氨格柵部分置于煙道內(nèi)，所述噴氨格柵包括若干噴氨支管(1)，所述噴氨支管(1)設(shè)有氨噴射段(2)和氨氣輸送段(3)，其中氨噴射段(2)位于煙道內(nèi)，氨氣輸送段(3)位于煙道外，氨噴射段(2)設(shè)有若干噴射孔(6)，至少有兩對相鄰的噴氨支管(1)的間距不等，且至少有兩個(gè)氨噴射段(2)的長度不等；所述氨氣輸送段(3)設(shè)有支管調(diào)節(jié)閥門(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有調(diào)節(jié)能力噴氨格柵的煙氣脫硝裝置，其特征在于在所述 噴氨格柵上還設(shè)有將噴氨支管(1)固定于煙道上的支撐裝置(5)。
專利摘要具有調(diào)節(jié)能力噴氨格柵的煙氣脫硝裝置涉及一種用于選擇性催化還原法及選擇性非催化還原法煙氣脫硝裝置，該噴氨格柵部分置于煙道內(nèi)，所述噴氨格柵包括若干噴氨支管，所述噴氨支管設(shè)有氨噴射段和氨氣輸送段，其中氨噴射段位于煙道內(nèi)，氨氣輸送段位于煙道外，氨噴射設(shè)有若干噴射孔，其中，所述至少兩對相鄰的噴氨支管的間距不等，且至少兩個(gè)氨噴射段的長度不等。本實(shí)用新型的噴氨格柵制造成本低且對工況動態(tài)變化的調(diào)節(jié)能力強(qiáng)。
文檔編號B01D53/86GK201632195SQ20102015191
公開日2010年11月17日 申請日期2010年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月6日
發(fā)明者周長城, 孫克勤, 徐海濤, 沈凱 申請人:東南大學(xué)