一种SNCR耐高温双级雾化喷枪及其雾化方法

技术领域

本发明涉及SNCR脱硝设备技术领域，特别涉及一种SNCR耐高温双级雾化喷枪及其雾化方法。

背景技术

选择性非催化还原法(SNCR)是一种较为广泛应用的NOx控制技术，其主要原理是在没有催化剂的作用下，向850-1150℃的烟气中喷射尿素溶液或氨水作为还原剂，还原剂在高温下与烟气中的NOx发生氧化还原反应生成N

尿素作为还原剂的主要反应：4NO+2(NH

氨水作为还原剂的主要反应：4NO+2NH

由于还原剂与烟气的混合在一定程度上影响了系统的脱硝效率，因此喷枪枪体的结构设计、喷嘴的雾化特性及雾场覆盖率、喷枪长时间运行的热防护能力及抗腐蚀能力是SNCR喷枪设计的关键。

现有的SNCR喷枪主要分成两类：一类是单流体喷枪，也称为双层喷枪、后端雾化喷枪，枪体分为内外两层，内层通过还原剂溶液，外层通过压缩空气，两者在喷嘴处混合，实现雾化喷射；另一类是双流体喷枪，也称为单管喷枪、前端雾化喷枪，即枪体仅有一层，还原剂与压缩空气进入后，在枪体内混合雾化，最后经由喷枪末端的喷嘴喷射。

针对陶瓷窑烟气特点，现有喷枪存在以下问题：由于陶瓷辊道窑高度有限，喷枪安置在正在烧制的瓷砖的上方50-100cm处。因此，如果雾化效果不理想，除了会导致还原剂难以布满整个烟道截面，使得系统脱硝效果低外，有可能还会对瓷砖品质造成影响。此外，陶瓷窑烟气温度高、颗粒物含量高，且具有较强腐蚀性，喷枪容易受到烟气中的杂质堆积而堵塞，且容易腐蚀变形。为了提高脱硝效率，需要针对陶瓷窑烟气特点，优化喷枪枪体的结构，提高喷枪的性能及可靠性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷和不足，提供了一种SNCR耐高温双级雾化喷枪，采用二级雾化，雾化效果好，脱销效率高，同时有效避免了还原剂对陶瓷砖品质的影响。

本发明的另一个目的在于提供了一种SNCR耐高温双级雾化喷枪的雾化方法。

本发明的目的可以通过如下技术方案实现：一种SNCR耐高温双级雾化喷枪，包括枪体组件和隔热套管；

枪体组件包括预混器、内喷管、外喷管、内喷嘴以及外喷嘴；预混器的轴向一端设有一级压缩空气入口，预混器的轴向另一端连接内喷管，预混器的径向方向上设有还原剂入口；内喷管的端部设置有内喷嘴；外喷管套于内喷管外部，一端设置有外喷嘴，另一端的径向方向上设有二级压缩空气入口；

隔热套管设置于外喷管的外部，隔热套管内设有环形的冷却介质空腔，隔热套管的轴向一端设置有冷却介质入口、冷却介质出口，轴向另一端设置有扩张口。

进一步地，所述隔热套管外部覆盖有石英棉隔热层。石英棉隔热层可以进一步起到隔热防护的作用。

进一步地，所述石英棉隔热层的厚度范围为0.5mm-1.0mm。

进一步地，所述冷却介质入口、冷却介质出口外接循环冷却装置。冷却介质从循环冷却装置进入冷却介质入口，并在冷却介质空腔内循环，从冷却介质出口返回循环冷却装置。

进一步地，所述循环冷却装置内的冷却介质为水或冷却油。

进一步地，所述扩张口为锥形。锥形的扩张口可以保护喷枪前端的内喷嘴、外喷嘴，同时防止烟气中的颗粒物在喷嘴附近堆积导致喷嘴堵塞。

进一步地，所述喷枪通过固定装置与窑炉墙体固定，固定装置包括垂直固定板、水平固定板，垂直固定板与水平固定板垂直连接。

进一步地，所述垂直固定板、水平固定板上设有多个螺钉孔，垂直固定板通过螺钉与窑炉墙体固定，水平固定板通过螺钉与喷枪固定。

进一步地，内喷管与外喷管为整体封装结构。

本发明的另一个目的可以通过如下技术方案实现：一种SNCR耐高温双级雾化喷枪的雾化方法，包括如下步骤：

部分压缩空气从一级压缩空气入口进入预混器，还原剂从还原剂入口进入预混器，在预混器内压缩空气与还原剂溶液混合，并在内喷管内实现一级雾化；

部分压缩空气从二级压缩空气入口进入外喷管，在内喷嘴处与一级雾化的还原剂溶液混合，实现二级雾化。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1.本发明的喷枪利用压缩空气替代风机作为雾化空气源，配合内喷管、外喷管的二级雾化，有效的提高了喷枪的雾化效果，提高系统脱硝效率，同时有效的避免了还原剂对陶瓷砖品质的影响。

2.本发明采用外喷管气体冷却+隔热套管循环冷却+石英棉隔热层三级冷却、隔热，降低高温对喷枪的侵蚀、避免喷嘴堵塞，提高了喷枪的使用寿命。

3.本发明的喷枪解决了陶瓷窑窑内NOx控制的技术问题，在陶瓷窑高温高尘的环境下能长期稳定运行，最终实现烟气NOx的控制。

附图说明

图1是本发明实施例中SNCR耐高温双级雾化喷枪的结构示意图；

图2是本发明实施例中SNCR耐高温双级雾化喷枪与窑炉墙体固定的结构示意图。

其中：1：一级压缩空气入口，2：预混器，3：二级压缩空气入口，4：冷却介质出口，5：冷却介质入口，6：隔热层，7：隔热套管，8：外喷管，9：内喷管，10：扩张口，11：外喷嘴，12：内喷嘴，13：还原剂入口，14：垂直固定板，15：水平固定板。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，一种SNCR耐高温双级雾化喷枪，包括枪体组件和隔热套管组件，隔热套管组件安装在枪体组件外部。

枪体组件包括预混器2、内喷管9、外喷管8、内喷嘴12以及外喷嘴11。预混器的轴向一端设有一级压缩空气入口1，预混器的轴向另一端连接内喷管9，预混器的径向方向上设有还原剂入口13。一级压缩空气入口与外部压缩空气源连接，用于通入压缩空气。还原剂入口与外部还原剂溶液源连接，用于通入还原剂溶液。内喷管的端部设置有内喷嘴12，内喷嘴用于喷出从还原剂入口进入的还原剂溶液与从一级压缩空气入口进入的压缩空气混合后的一级雾化的还原剂溶液。外喷管套于内喷管外部，一端设置有外喷嘴11，另一端的径向方向上设有二级压缩空气入口3，二级压缩空气入口与外部压缩空气源连接，用于向外喷管内通入压缩空气。从二级压缩空气入口通入的压缩空气在内喷嘴处与一级雾化的还原剂溶液混合，实现二级雾化。内喷管、外喷管可以采用整体封装结构。

隔热套管组件包括隔热套管7和隔热层6。隔热套管设置于外喷管的外部，隔热套管内设有环形的冷却介质空腔，隔热套管的轴向一端设置有冷却介质入口5、冷却介质出口4，轴向另一端设置有扩张口10。冷却介质入口、冷却介质出口分别与外部循环冷却装置连接，循环冷却装置使用的冷却介质可以是水或冷却油。冷却介质在冷却介质空腔内循环，可以对枪体组件进行有效冷却。隔热套管外部覆盖有隔热层，隔热层的材质为石英棉，石英棉隔热层的厚度范围为0.5mm-1.0mm。石英棉隔热层能够有效的起到隔热防护的功能，降低高温对喷枪的侵蚀。外喷管内通入的压缩空气不仅起到二级雾化作用，同时也能对内喷管进行气体冷却。采用外喷管内的压缩空气冷却，结合隔热套管内循环冷却以及石英棉隔热层隔热，这种三级冷却、隔热方式，可以有效地降低高温对喷枪的侵蚀、避免喷嘴堵塞，提高了喷枪的使用寿命。扩张口为锥形，内喷嘴、外喷嘴置于锥形扩张口内，可以保护枪体组件前端的内喷嘴和外喷嘴，同时防止烟气中的颗粒物在喷嘴附近堆积导致喷嘴堵塞。

如图2所示，SNCR耐高温双级雾化喷枪使用时，需要固定在窑炉墙体(图中未示出)上。本实施例中，通过固定装置实现喷枪与窑炉墙体的固定，该固定装置包括垂直固定板14、水平固定板15，垂直固定板与水平固定板垂直连接。垂直固定板、水平固定板上设有多个螺钉孔，垂直固定板通过螺钉与窑炉墙体固定，水平固定板通过螺钉与喷枪固定。喷枪通过上下两个固定装置可以稳固地安装在窑炉墙体上，同时，当需要调整喷枪深入窑炉的深度时，可拧松水平固定板上的螺钉，调整喷枪的水平位置后，再重新选择合适的螺钉孔固定螺钉。在不使用喷枪时，可以将枪体组件从隔热套管组件内取出，而隔热套管组件则可以一直预埋在窑炉墙体内，方便下次使用。

本发明SNCR耐高温双级雾化喷枪的工作原理：将喷枪与窑炉墙体固定后，压缩空气在进入喷枪后分两路，第一路压缩空气从一级压缩空气入口通入预混器，与从还原剂入口通入的还原剂溶液混合进行初步雾化，然后在内喷管内实现一级雾化，并从内喷嘴处喷出。另一路压缩空气从二级压缩空气入口通入外喷管，在内喷嘴处与内喷管一级雾化后的还原剂溶液接触，实现二级雾化，使还原剂溶液更加细化均匀，最终通过外喷嘴以圆锥形喷入炉膛。

在实现二级雾化的过程中，从二级压缩空气入口通入的压缩空气对内喷管进行空气冷却，隔热套管内的循环冷却介质对枪体组件进行循环冷却，石英棉隔热层对喷枪进行隔热，有效降低高温对喷枪的侵蚀，同时三级冷却、隔热确保内喷管内还原剂溶液不会因为受热导致还原剂溶液析出并堵塞内喷嘴。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。