一种高温高尘烟气尿素溶液多点等量分配喷射装置及方法

技术领域

本发明涉及一种尿素溶液热解喷射装置及方法，具体涉及一种高温高尘烟气尿素溶液多点等量分配喷射装置及方法。

背景技术

在SCR烟气脱硝领域，尿素溶液烟道内直喷热解制氨技术是最节能的尿素制氨方法，主要原理是在SCR进口烟道的原AIG(喷氨格栅)位置，用网格法布置的多支喷枪将尿素溶液等量均分喷射到烟气中。需要解决的技术难点如下：1、多点等量分配。由于喷射点数量较多，通常每平方米4个，对于300MW以上机组，通常喷射点在200个以上，每个喷射点的尿素溶液流量又极低，如3L/h，从成本上以及技术上考虑都无法采用常规的方法来保证每个点的喷射量相等，如常规的对每喷射点配置单独的流量调节与计量装置，仅此一项成本高达1000万元以上；同时，如此小流量的调节阀，阀芯与阀座间隙极小，溶液中的微细颗粒极易堵塞阀门缝隙。2、高温高尘烟气环境的喷射技术。由于每喷射点尿素溶液流量极小，尿素溶液容易在从烟道外部传输到烟道内喷射点过程中受热汽化蒸干，堵塞流通管路；同时，烟气中的灰尘会在喷口附近积累，最终导致雾化喷射故障。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种高温高尘烟气尿素溶液多点等量分配喷射装置及方法，能够在高温高尘烟气条件下实现多点等量分配和可靠雾化喷射。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高温高尘烟气尿素溶液多点等量分配喷射装置，包括保护风总管、雾化风总管、稀释水总管、尿素溶液总管、保护风支管与多个喷射单元；

每个喷射单元包括喷枪和分配器，喷枪上设置有保护风接口、雾化风接口、尿素溶液接口和稀释水接口；

保护风接口与保护风总管相连通，雾化风接口与雾化风总管相连通，尿素溶液接口经稀释水总管、分配器与尿素溶液总管相连通，稀释水接口与稀释水总管相连通；

尿素溶液总管上设置有调节阀。

本发明进一步的改进在于，尿素溶液接口通过尿素溶液支管与分配器相连。

本发明进一步的改进在于，喷枪的喷射点位于烟道内高温高尘烟气中，保护风接口、雾化风接口、尿素溶液接口和稀释水接口位于烟道外。

本发明进一步的改进在于，保护风接口通过保护风支管与保护风总管相连通，雾化风接口通过雾化风支管与雾化风总管相连通，稀释水接口通过稀释水支管与稀释水总管相连通。

本发明进一步的改进在于，保护风总管的保护风总管进口通过外部管道与锅炉冷一次风相连通；

雾化风总管的雾化风总管进口通过外部管道与压缩空气气源相连通；

稀释水支管的稀释水总管进口通过外部管道与稀释水源相连通；

尿素溶液总管的尿素溶液接入口与尿素溶液供应系统相连通。

本发明进一步的改进在于，喷枪的喷射方向与烟气流向相同。

本发明进一步的改进在于，分配器为内径0.6-1.0mm的不锈钢毛细管。

本发明进一步的改进在于，调节阀为线性调节阀，进口压力是稀释水总管内压力的3-5倍。

本发明进一步的改进在于，尿素溶液总管上设置有流量计。

一种基于上述装置的高温高尘烟气的尿素溶液多点等量分配喷射方法，设定保护风总管进口处压力，使流过每只喷枪的保护风流量达到最低要求风量以上；

根据气液比和喷枪液体流量确定每只喷枪需要的雾化风量以及喷枪特性曲线设定雾化风总管进口压力；

根据喷枪特性曲线和进入喷枪的液体总流量，设定稀释水总管进口压力；

通过调节阀调节尿素溶液总量，根据分配器特性，流入每只喷枪的尿素溶液流量相等，达到等量分配的目的。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果：

本发明通过设置保护风总管、雾化风总管、稀释水总管、尿素溶液总管、保护风支管与多个喷射单元；每个喷射单元包括喷枪和分配器，喷枪上设置有保护风接口、雾化风接口、尿素溶液接口和稀释水接口；保护风接口与保护风总管相连通，雾化风接口与雾化风总管相连通，尿素溶液接口经稀释水总管、分配器与尿素溶液总管相连通，稀释水接口与稀释水总管相连通；尿素溶液总管上设置有调节阀。分配器的进口和出口都分别与尿素溶液总管18和稀释水总管相连通，即各分配器两端压差相等，根据分配器特性，流入每只喷枪的尿素溶液流量也相等，达到等量分配的目的，本发明能够在高温高尘烟气条件下实现多点等量分配和可靠雾化喷射。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

其中，1-第一喷枪；2-第二喷枪2；3-第n喷枪n；4-保护风接口；5-雾化风接口；6-尿素溶液接口；7-稀释水接口；8-第一分配器1；9-第二分配器2；10-第n分配器n；11-保护风总管进口；12-雾化风总管进口；13-稀释水总管进口；14-尿素溶液接入口；15-保护风总管；16-雾化风总管；17-稀释水总管；18-尿素溶液总管；19-保护风支管；20-雾化风支管；21-尿素溶液支管；22-稀释水支管；23-调节阀；24-流量计。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述。

参见图1，本发明的高温高尘烟气尿素溶液多点等量分配喷射装置包括多个喷射单元，保护风总管15、雾化风总管16、稀释水总管17、尿素溶液总管18、保护风支管19、雾化风支管20、尿素溶液支管21、稀释水支管22、调节阀23与流量计24等。其中，每个喷射单元包括多只喷枪和多个分配器，多只喷枪分别为第一喷枪1、第二喷枪2、……、第n喷枪3，多个分配器分别为第一分配器8、第二分配器9、……、第n分配器10。第一喷枪1对应第一分配器8，第二喷枪2对应第二分配器9，第n喷枪3对应第n分配器10。

所述喷枪喷射点位于烟道内高温高尘烟气中，每个喷枪末端的保护风接口4、雾化风接口5、尿素溶液接口6和稀释水接口7位于烟道外。每个喷枪的保护风接口4通过保护风支管19与保护风总管15相连通，保护风总管进口11通过外部管道与锅炉冷一次风相连通；每个喷枪的雾化风接口5通过雾化风支管20与雾化风总管16相连通，雾化风总管进口12通过外部管道与压缩空气气源相连通；每个喷枪的稀释水接口6通过稀释水支管22与稀释水总管17相连通，稀释水总管进口13通过外部管道与稀释水源相连通；每个喷枪的尿素溶液接口6通过尿素溶液支管21与对应的分配器(第一分配器8、第二分配器9、……、第n分配器10)出口相连通，各个分配器(第一分配器8、第二分配器9、……、第n分配器10)入口与尿素溶液总管18相连通；尿素溶液接入口14与外部具有稳定压力的尿素溶液供应系统相连通，由调节阀23和流量计24控制进入尿素溶液总管18的总流量。

所述的喷枪(第一喷枪1、第二喷枪2、……、第n喷枪3)是一种风幕保护L型尿素溶液喷枪，喷射方向与烟气流向相同，风幕的作用是使双流体喷嘴与外部烟尘隔离，同时阻隔外部热烟气向尿素溶液传热。

所述风幕保护L型尿素溶液喷枪，配有独立的保护风接口4、雾化风接口5、尿素溶液接口6和稀释水接口7。

所述分配器(第一分配器8、第二分配器9、……、第n分配器10)是一定长度的不锈钢毛细管，其内径在(0.6-1.0)mm之间，流动状态为层流，其特性为：长度、内径相同时，同样的两端压差对应同样的流量。同时，与针阀等局部阻力型节流件相比，对于一定的微小流量，产生同样的压差对应的流通孔径更大，能允许液体中更大的颗粒通过。

所述调节阀23是一种线性调节阀，其需要的进口压力是稀释水总管处压力的(3-5)倍，以保证尿素溶液总量调节特性接近调节阀本体特性。

本发明所述的用于高温高尘烟气的尿素溶液多点等量分配喷射方法，包括以下步骤：

投入保护风：设定保护风总管进口11处压力，使流过每只喷枪的保护风流量达到最低要求风量以上，达到在喷射点可靠隔离烟尘和阻隔外部高温烟气向液体通路传热的目的。

投入雾化风：根据需要的气液比和需要的喷枪液体流量确定每只喷枪需要的雾化风量，根据喷枪特性曲线设定雾化风总管进口12压力。

投入稀释水：根据喷枪特性曲线和进入喷枪的液体总流量，设定稀释水总管进口13压力。

SCR脱硝控制系统根据系统还原剂量需求，通过调节阀23和流量计24调节尿素溶液总量。由于各个分配器(第一分配器8、第二分配器9、……、第n分配器10)的进口和出口都分别与尿素溶液总管18和稀释水总管17相连通，即各分配器(第一分配器8、第二分配器9、……、第n分配器10)两端压差相等，根据分配器(第一分配器8、第二分配器9、……、第n分配器10)特性，流入每只喷枪(第一喷枪1、第二喷枪2、……、第n喷枪3)的尿素溶液流量也相等，达到等量分配的目的。

工作时进入喷枪(第一喷枪1、第二喷枪2、……、第n喷枪3)的液体总流量等于稀释水流量和尿素溶液流量之和，通常为额定尿素溶液流量的1.2倍，当尿素溶液流量变化时，稀释水流量互补变化，但两者总量保持不变。