一种高温还原区喷氨脱硝试验台及方法

技术领域

本发明涉及火电厂烟气脱硝技术，具体为一种高温还原区喷氨脱硝试验台及方法。

背景技术

燃煤电厂氮氧化物排放是造成酸雨、光化学污染等环境问题的主要成因之一。近年来，我国相继出台了更加严格的氮氧化物排放标准，北京、郑州等要求氮氧化物排放浓度不能超过30mg/m

常规SNCR技术是在850℃-1150℃温度区间、有氧条件下，喷入氨基还原剂将NO还原成N

为开展高温还原区喷氨脱硝技术研究，需搭建一台高温喷氨脱硝试验台，烟气来源为配气或煤粉燃烧，现有的试验台无法同时兼具开展配气试验和煤粉燃烧试验两种功能；高温还原区喷氨技术的氨基还原剂喷入位置的氧浓度一般小于0.5％，且氧浓度对高温喷氨脱硝效率的影响最为重要，现有试验台炉膛结构大多为刚玉砖或耐火材料堆砌而成，密封性较差，开展煤粉燃烧试验时由于炉膛负压会产生漏风，影响试验结果的准确性；若采用管式炉则不能侧壁开孔，难以实现沿程烟气组分的测量，无法满足实验要求。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种高温还原区喷氨脱硝试验台及方法，设计合理，简单高效，稳定可行，同时适用于开展高温(1200-1600℃)条件下的配气试验及煤粉燃烧试验。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种高温还原区喷氨脱硝试验台，包括安装在炉膛上的电炉本体，设置在电炉本体上的控温系统，以及与电炉本体连接的给粉系统、配气系统、喷氨系统和取样测试系统；

所述的电炉本体包括炉管；所述的炉管内部设置有加热元件，顶部入口分别并联给粉系统、配气系统和喷氨系统，底部出口连接取样测试系统，外部安装控温系统；

所述的给粉系统和炉管顶部入口连接的管路上设置有给粉球阀；所述的配气系统和炉管顶部入口连接的管路上设置有配气球阀；所述喷氨系统包括氨喷枪，其通过炉管顶部入口滑动伸入炉管内；所述的取样测试系统包括取样枪，其通过炉管底部出口滑动伸入炉管内。

进一步的，所述的给粉系统包括设置在炉管入口的落煤管，以及与落煤管连接的微量给煤机；所述的给粉球阀设置在微量给煤机和落煤管连接的管路上；落煤管外部与炉管入口密封连接，氨喷枪同轴设在落煤管上。

更进一步的，所述的配气系统包括多个气瓶；所述的多个气瓶并联，且通过混气预热器连接在炉管入口的落煤管上；所述的配气球阀设置在混气预热器和落煤管连接的管路上。

更进一步的，所述的喷氨系统还包括依次连接在氨喷枪入口端的氨气流量计和5％浓度的氨气瓶；所述的氨喷枪出口端通过落煤管伸入炉管内，氨喷枪表面刻有刻度线。

进一步的，所述的取样测试系统还包括依次连接在取样枪出口端的烟气预处理和烟气分析仪；所述的取样枪的入口端通过炉管底部出口伸入炉管内，取样枪表面刻有刻度线。

进一步的，所述的控温系统包括组合式电控柜、控温热电偶和保温材料；所述的保温材料设置在炉管外壁；所述控温电热偶的采集端穿过保温材料和炉管外壁设置在炉管上；所述组合式电控柜的输入端分别连接控温电热偶的输出端，组合式电控柜的输出端分别连接加热元件的控制端。

更进一步的，还包括设置在炉管上的送风系统和除尘系统，以及设置在炉管底部出口的集渣罐；所述的送风系统连接在给粉球阀的输入端，其包括依次连接在炉管顶部入口的空气压缩机、压强计、手阀、一次风流量计、一次风电加热器和温度计，一次风电加热器用于加热送入的一次风；

所述的除尘系统包括依次连接在炉管底部出口的旋风除尘器、布袋除尘器和引风机，旋风除尘器连接炉管底部出口的管路上设置有热电偶，用于测量炉膛出口烟气温度。

进一步的，所述的加热元件采用硅钼棒，所述炉管为刚玉管。

一种高温还原区喷氨脱硝试验方法，步骤如下，

根据试验要求，通过控制给粉球阀或者配气球阀选择运行给粉系统或者配气系统，并通过加热元件及控温系统控制炉管壁温，再结合喷氨系统和取样测试系统开展不同喷氨位置和不同采样位置的高温还原区喷氨脱硝试验。

进一步的，当开展配气试验时，将与配气系统相连的配气球阀打开，与给粉系统相连的给粉球阀关闭；当开展煤粉燃烧试验时，将与给粉系统相连的给粉球阀打开，与配气系统相连的配气球阀关闭。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明采用的试验台兼具开展配气试验和煤粉燃烧试验两种功能，且炉管侧壁不开孔，漏风较小，氨喷枪插入深度可调，可用于开展氨不同喷入位置的高温喷氨试验，集渣罐底部开孔，与取样枪相连，取样枪插入深度可调，实验过程可实现沿程烟气组分的测量。

进一步，当需开展配气试验时，将与配气系统相连的球阀打开，与给粉系统相连的球阀关闭，将引风机关闭；当开展煤粉燃烧试验时，将与给粉系统相连的球阀打开，与配气系统相连的球阀关闭，打开引风机。通过以上布设，使试验台兼具开展配气试验和煤粉燃烧试验两种功能。

进一步，炉管侧壁不开孔，当开展煤粉燃烧条件下的高温喷氨试验时，减少了由于炉膛负压产生的漏风，保证了试验的准确性。

进一步，氨喷枪通过落煤管从炉顶插入炉膛，插入深度可调，通过法兰及密封圈固定，可根据试验要求开展不同喷氨位置的试验。氨喷枪表面刻有刻度线，能够方便查看氨喷枪插入炉膛的位置。

进一步，取样枪通过集渣罐从炉膛底部插入，取样枪插入深度可调，能够实现沿程烟气组分的测量。取样枪表面刻有刻度线，能够方便查看取样枪插入炉膛的位置。

进一步，试验台配有两级除尘，当开展煤粉燃烧试验时，烟气通过两级除尘后排入大气，减少试验废气对大气环境的污染。

附图说明

图1为本发明实施例中所述的结构示意图。

图中：1-空气压缩机，2-压强计，3-手阀，4-一次风流量计；5-一次风电加热器，6-温度计，7-微量给煤机，81-配气球阀，82-给粉球阀，9-氨气流量计，10-落煤管，11-控温热电偶，12-氨喷枪，13-硅钼棒，14-保温材料，15-取样枪，16-集渣罐，17-烟气预处理，18-烟气分析仪，19-热电偶，20-旋风除尘器，21-布袋除尘器，22-引风机，23-气瓶，24-混气预热器。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明一种高温还原区喷氨脱硝试验台，包括电炉本体，控温系统，送风系统，给粉系统，配气系统、喷氨系统、取样测试系统和除尘系统；其中，如图1所示，

所述电炉本体包括炉管，其内部设置的加热元件13采用硅钼棒，可将炉管温度加热至1600℃以上，炉管底部连接有带水冷的集渣罐16；

进一步，所述炉管为刚玉管，材质为99.7％Al

所述控温系统包括组合式电控柜、控温热电偶11和保温材料14；整个控温系统采用组合式电控柜集中控制，实现温度控制及超温报警；所述的保温材料14设置在炉管外壁；所述控温电热偶11的采集端穿过保温材料14和炉管外壁设置在炉管上；所述组合式电控柜的输入端分别连接控温电热偶11的输出端，组合式电控柜的输出端分别连接加热元件13的控制端；

所述送风系统包括空气压缩机1，由于一次风温度较低，一般为20-25℃左右，一次风携带煤粉直接进入炉膛会造成较大的炉内温度波动，影响刚玉管的使用寿命，因此空气压缩机1通过压强计2、手阀3、一次风流量计4、一次风电加热器5和温度计6相连。一次风电加热器5将空气温度加热至200-300℃，出口连接有温度计6，测量预热后的一次风温度。所述的除尘系统包括依次连接在炉管底部出口的旋风除尘器20、布袋除尘器21和引风机22，进行两级除尘，同时进行引风；旋风除尘器20连接炉管底部出口的管路上设置有热电偶19，用于测量反应后温度。通过送风系统和除尘系统的配合使炉内保持微正压，以减少炉膛漏风；

所述给粉系统包括微量给煤机7和落煤管10，预热后的一次风与煤粉混合后通过落煤管10进入炉膛；

所述配气系统包括气瓶23，其中氮气瓶、一氧化碳气瓶、二氧化碳气瓶和一氧化氮气瓶，各气体瓶出气口分别依次连接减压阀和带控制阀的流量计，再与混气预热器24相连，混气预热器24出口通过落煤管10与炉管连接；

所述喷氨系统包括5％浓度的氨气瓶及氨喷枪12，5％浓度的氨气瓶出气口分别依次连接减压阀和带控制阀的氨气流量计9，再通过氨喷枪12与炉管连接，氨喷枪12表面刻有刻度线且插入深度可调，通过法兰和密封圈与落煤管10固定；

所述落煤管10进口分别与给粉系统、配气系统和氨喷枪12三者并联，给粉系统和配气系统可分别通过给粉球阀82和配气球阀81切换，以满足不同试验条件；

所述取样测试系统包括取样枪15、烟气预处理17和烟气分析仪18。取样枪15通过集渣罐16插入炉膛，取样枪15插入深度可调，能够实现沿程烟气组分的测量。取样枪15表面刻有刻度线，能够方便查看取样枪15插入炉膛的位置；所述的氨喷枪12、取样枪15和集渣罐16上分别设置有水冷装置；

所述除尘系统包括旋风除尘器20和布袋除尘器21，进行两级除尘。

基于以上所述的系统，本发明还提供一种高温还原区喷氨脱硝试验方法，包括如下几个步骤，

步骤1，当需开展配气试验时，将与配气系统相连的配气球阀81打开，与给粉系统相连的给粉球阀82关闭，将引风机22关闭；当开展煤粉燃烧试验时，将与给粉系统相连的给粉球阀82打开，与配气系统相连的配气球阀81关闭，打开引风机22；

步骤2，炉管为纯刚玉管(99.7％Al

步骤3，氨喷枪12由炉顶通过落煤管10插入炉膛，插入深度可调，通过法兰及密封圈固定，可根据试验要求开展不同喷氨位置的试验。氨喷枪12表面刻有刻度线，能够方便查看氨喷枪12插入炉膛的位置；

步骤4，取样枪15通过集渣罐16插入炉膛，取样枪15插入深度可调，能够实现沿程烟气组分的测量。取样枪15表面刻有刻度线，能够方便查看取样枪15插入炉膛的位置；

步骤5，试验台配有旋风除尘器20和布袋除尘器21组成的两级除尘，当开展煤粉燃烧试验时，烟气通过两级除尘后排入大气，减少试验废气对大气环境的污染。