一种SCR烟气脱硝系统的制作方法

本实用新型涉及烟气脱硝技术领域，特别涉及一种SCR烟气脱硝系统。

背景技术：

选择性催化还原(SCR)脱硝技术是国际上应用最为成熟的烟气脱硝技术，其以装置结构简单、可靠性好、脱硝效率高等优点占据了世界80％的烟气脱硝市场。

催化剂是SCR脱硝系统最核心的部分，其性能的好坏直接关系着SCR的脱硝效果，SCR脱硝技术典型的反应温度窗口为290～420℃，当温度高于反应温度窗口时，催化剂会产生烧结或结晶现象；当温度低于反应温度窗口时，催化剂的活性不足，降低了脱硝效率，因此，控制催化剂的入口烟温是SCR烟气脱硝系统安全、高效运行的关键。

在锅炉低负荷运行时，可能存在催化剂入口烟温低于催化剂的反应温度窗口，目前解决的主要措施是在省煤器前(上游主烟道01)设置旁路烟道03，通过旁路烟道03引一部分烟气不经过省煤器而直接流入下游主烟道02，温度较高的旁路烟气04与温度较低的主路烟气05在催化剂前的烟道内混合后形成混合烟气08再流入催化剂，具有旁路调温烟道的SCR脱硝系统的典型结构如图1和图2所示，旁路烟气流动路线07和主路烟气流动路线06如图3中所示。

现有技术中的做法只是考虑了施工安装的难易，工期以及成本等问题，没有考虑旁路调温烟道结构的布置对流场分布的影响。具体的，如图2中所示，目前大多数SCR脱硝系统的布置(单侧)是偏离锅炉中心线09的，主烟道和锅炉中心线是错位的，使得旁路烟道需要一个很大的扩张角进行烟道变径，才能够接入主路烟道。

而这种接口形式并不利于主路烟气和旁路烟气的混合，会出现首层催化剂入口断面温差大、局部温度过高或过低和氨浓度分布不均等问题，其原因详细阐述如下：

首先，如图3所示，由于旁路烟气04从左侧加入，迫使主路烟气05从右侧流动，这样，主路低温烟气温度的升高来源于旁路高温烟气的自然热扩散作用，其传热作用较稳定但不剧烈，是一个缓慢过程，结果是在旁路烟气04和主路烟气05汇合后的下游的主路烟道内，由于左侧混合烟气中含有的旁路烟气04量多，其温度较高，而右侧混合烟气中含有的主路烟气05量多，其温度较低。其次，如图4所示，由于旁路烟气04是倾斜方向汇入主路烟气05，使得旁路烟气04在下游主烟道02的流动分布区域010是不规则形状，结果是离旁路烟气04流动区域边界越远，旁路烟气04对主路烟气05的传热作用越弱，即温度升高不明显，温度依旧很低；而在旁路烟气04流动区域的中心位置，因为周围也是旁路高温烟气，热量损失少，即温度下降不明显，温度依旧很高。再者，结合图1，因为喷氨格栅安装在旁路烟道03接口位置的上游主路烟道上，从喷氨格栅喷入主烟道的氨气和主路烟气05混合，氨气汇入主路烟气05，而旁路烟气04中并不含有氨气，结果是混合烟气中含有的旁路烟气04量多的区域，氨浓度低，反之，旁路烟气04量少的区域，氨浓度高，结合图3和图4可知，混合烟气08中的氨浓度分布不均匀。最后，由于在SCR脱硝系统未安装促进主路/旁路烟气调温混合、促进氨气/烟气混合的装置，也未采取任何措施，混合烟气08中的热扩散过程和浓度扩散过程是缓慢进行的，使得混合烟气08到达首层催化剂入口处时，温度场和浓度场分布不均匀，直接影响着催化剂性能，不利于SCR脱硝系统的稳定运行。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种SCR烟气脱硝系统，以便能够使旁路烟道中的烟气与主烟道内的烟气更加充分均匀的混合，烟气混合后的整体温度更加均匀，并且混合后的烟气温度维持在反应温度窗口。

为达到上述目的，本实用新型提供的SCR烟气脱硝系统，包括烟气调温段，和设置在所述烟气调温段下游的催化反应段，其中，所述烟气调温段包括内置有省煤器的主烟道，以及与所述主烟道相连的旁路烟道，所述省煤器上游的所述主烟道为上游主烟道，所述省煤器下游的所述主烟道为下游主烟道，所述旁路烟道由所述上游主烟道引出并与所述下游主烟道并联，所述旁路烟道与所述下游主烟道通过多个子通道相连通，且所述子通道沿所述旁路烟道与所述下游主烟道的连接位置均匀分布。

优选的，所述旁路烟道与所述下游主烟道连通的一端分支形成多个所述子通道。

优选的，所述下游主烟道的横截面呈矩形，所述旁路烟道与所述下游主烟道的长边相连通，所述子通道沿所述下游主烟道的长边方向均匀分布。

优选的，任意一所述子通道内还设置有用于调节烟气流量的旁路烟气调节挡板。

优选的，还包括设置在所述下游主烟道内，且位于所述下游主烟道与所述旁路烟道连接位置上游的主路烟气调节挡板。

优选的，还包括设置在所述催化反应段入口处的温度测量装置。

优选的，还包括设置在所述下游主烟道内，且位于所述下游主烟道与所述旁路烟道连接位置下游的静态混合器，用于喷射氨气的喷氨格栅设置在所述下游主烟道内，且位于所述旁路烟道与所述下游主烟道的接口上游。

优选的，所述催化反应段与所述下游主烟道相接，且在所述催化反应段与所述下游主烟道相接的位置还设置有整流格栅，所述整流格栅的出风方向垂直于所述催化反应段内的催化剂。

优选的，所述下游主烟道的拐弯位置以及变径位置处均设置有导流板。

优选的，所述上游主烟道与所述旁路烟道之间还设置有膨胀节，且所述旁路烟道的拐弯位置以及变径位置处还设置有导流板。

由以上技术方案可以看出，本实用新型中所公开的SCR烟气脱硝系统中，旁路烟道与下游主烟道通过多个子通道相连通，并且子通道沿旁路烟道与下游主烟道连接位置均匀分布，子通道相对于旁路烟道而言流通面积减小，这使得旁路烟道内的烟气流速加快，从而提高了旁路烟气的穿透能力，使得旁路烟气能够尽可能的与对侧的主路烟气混合，同时旁路烟道内的烟气被子通道均匀分配，每个子通道内所分配的旁路烟气量与其自身所对应小区域主烟道内的主路烟气量的比例均相等或近似相等，因此旁路烟气与主路烟气将混合的更加均匀，另外，子通道的设置还使得旁路烟气和主路烟气的混合对主路烟气的速度场、浓度场和温度场的影响达到最小，保证了混合烟气的温度的均匀性。

附图说明

图1为现有技术中SCR烟气脱硝系统的主视结构示意图；

图2为图1的A-A向结构示意图；

图3为现有技术中旁路烟气和主路烟气的混合过程示意图；

图4为现有技术中旁路烟气的流动区域示意图；

图5为本实用新型实施例中所公开的SCR烟气脱硝系统的主视结构示意图；

图6为图5的A-A向结构示意图；

图7为本实用新型实施例中旁路烟气和主路烟气的混合过程示意图；

图8为图5中A-A向旁路烟气和主路烟气的混合过程示意图。

其中，1为上游主烟道，2为下游主烟道，3为旁路烟道，4为旁路烟气调节挡板，5为膨胀节，6为主路烟气调节挡板，7为喷氨格栅，8为导流板，9为整流格栅，10为催化剂，11为静态混合器，12为子通道，13为省煤器。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种SCR烟气脱硝系统，以便能够使旁路烟道中的烟气与主烟道内的烟气更加充分均匀的混合，烟气混合后的整体温度更加均匀，并且混合后的烟气温度维持在反应温度窗口。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图5至图8，本实用新型实施例中所公开的SCR烟气脱硝系统中，包括烟气调温段和设置在烟气调温段下游的催化反应段，其中烟气调温段包括内置有省煤器13的主烟道以及与主烟道相连的旁路烟道3，请参考图5，图5中的箭头代表烟气的流向，以烟气的流向为依据，对于主烟道和旁路烟道3我们就可以划分上游和下游，内置在主烟道中的省煤器13将主烟道分为两段，省煤器13上游的主烟道为上游主烟道1，省煤器13下游的主烟道为下游主烟道2，旁路烟道3由上游主烟道1引出并与下游主烟道2并联，本实施例中的SCR烟气脱硝系统的核心改进点在于，旁路烟道3与下游主烟道2通过多个子通道12相连通，这些子通道12布置在同一水平面内，并且子通道12沿旁路烟道3与下游主烟道2的连接位置均匀分布，需要进行说明的是，子通道12与旁路烟道3可以位于同一水平面内，也可位于不同水平面内。

旁路烟道3与下游主烟道2通过多个位于同一水平面内的子通道12相连通，并且子通道12沿旁路烟道3与下游主烟道2连接位置均匀分布，子通道12相对于旁路烟道3而言流通面积减小，这使得旁路烟道3内的烟气流速加快，从而提高了旁路烟气的穿透能力，使得旁路烟气能够尽可能的与对侧的主路烟气混合，如图7和图8中所示；同时旁路烟道3内的烟气被子通道12均匀分配，每个子通道12内所分配的旁路烟气与主烟道内的主路烟气更加匹配，这使得旁路烟气和主路烟气的混合对主路烟气的速度场、浓度场和温度场的影响达到最小，保证了混合烟气的温度的均匀性。

在进行设计时，尽量使每个子通道12内所流通的旁路烟气量与和子通道12对应位置的主路烟气量的比例相等或者近似相等，从而使旁路烟气和主路烟气的混合对速度场、浓度场和温度场的影响达到最小。

如图5和图6中所示，旁路烟道3于上游主烟道1的连接处还设置有膨胀节5，膨胀节5是能够自由伸缩的弹性元件，用于补偿因温度差与机械振动所引起的附加应力，并且在旁路烟道3的变径位置还设置有导流板8，用于使流场更加均匀，更进一步的，为了能够对混入主路烟气中的旁路烟气量进行调节，本实施例中还在任意一个上述子通道12内设置了旁路烟气调节挡板4。

子通道12可以为单独部件，该单独部件设置在下游主烟道2与旁路烟道3之间，并且该单独部件的两端分别与下游主烟道2和旁路烟道3相连；在本实施例中，旁路烟道3与下游主烟道2连通的一端分支形成多个上述子通道12，如图6中所示。

下游主烟道2分为关于锅炉对称中心对称布置的两个下游主烟道2，旁路烟道3需要一个较大的扩张角进行烟道变径才能够接入下游主烟道2，如图6中所示，下游主烟道2的横截面呈矩形，旁路烟道3与下游主烟道2的长边相连通，子通道12沿下游主烟道2的长边方向均匀分布，为了进一步增强旁路烟气与主路烟气混合的均匀性，子通道12内的烟气流动方向与下游主烟道2的长边垂直，这可以使得旁路烟气垂直进入下游主烟道2内，进一步增强旁路烟气的穿透能力，从而促进旁路烟气与主路烟气的混合。

请参考图5，本实施例中还在下游主烟道2内设置了用于调节主路烟气量的主路烟气调节挡板6，主路烟气调节挡板6位于下游主烟道2与旁路烟道3连接位置的上游，通过调节主路烟气量，可以避免因旁路烟道3阻力过大而导致的旁路烟气量过少，混合烟温提升效果不明显的问题，同时主路烟气调节挡板6还有利于烟气速度场的均匀分布。

喷氨格栅7位于下游主烟道2与旁路烟道3连接位置和主路烟气调节挡板6之间，其作用是提供氮氧化物的还原剂氨气，喷氨格栅7之所以布置在该位置，是因为该处的流场较为稳定，这一方面有利于减轻喷氨格栅7的磨损，另一方面有利于均匀喷氨。

为了掌握混合烟气的温度，本实施例中还在催化剂10反应段入口处设置了温度测量装置，如图5中所示，其作用在于监测催化剂10入口烟温是否在催化剂10的温度窗口内，同时通过温度反馈结果来调节主路烟气调节挡板6以及旁路烟气调节挡板4的开度，从而使得混合烟气的温度处于可控的状态，进一步保证脱硝系统的温度运行。为了进一步优化方案，本实施例中还在下游主烟道2内设置了静态混合器11，如图5中所示，静态混合器11位于下游主烟道2与旁路烟道3连接位置的下游，在旁路烟道3未投入运行时，静态混合器11可以进一步强化主路烟气和氨气的混合；在旁路烟道3投入运行时，除了强化混合烟气与氨气的混合作用以外，静态混合器11还可以强化主路烟气和旁路烟气的混合和换热，这不仅避免了催化剂10入口烟温过高或过低的问题，而且还能够避免氨气逃逸等问题，有利于脱硝系统高效、稳定的运行。

催化反应段与下游主烟道2相接，并且催化反应段与下游主烟道2相接的位置还设置有整流格栅9，如图5中所示，整流格栅9的出风方向垂直于催化反应段内的催化剂10，整流格栅9一方面使得催化剂10入口断面的流场分布更加均匀，另一方面使得混合烟气垂直进入催化剂10，从而减轻催化剂10的冲刷磨损。在下游主烟道2的拐弯位置以及变径位置处还设置有导流板8，下游主烟道2中的导流板8一方面用于减轻烟道积灰，另一方面可以调整空气预热器入口处的流场，减轻空气预热器的磨损和积灰，并有利于空气预热器的换热。

以上对本实用新型所提供的SCR烟气脱硝系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。