选择性非催化还原脱硝精准喷射装置及脱硝装置的制作方法

本发明涉及脱硝装置技术领域，特别涉及一种选择性非催化还原脱硝精准喷射装置及包括该选择性非催化还原脱硝精准喷射装置的选择性非催化还原脱硝装置。

背景技术：

当下主流的烟气脱硝技术包括选择性催化还原法(scr)、选择性非催化还原法(sncr)以及联合脱硝法(scr+sncr)。选择性非催化还原反应的反应机理是在没有催化剂的条件下，在锅炉上方温度区间在850～1150℃的位置喷入含氨基的还原剂(氨水、尿素等)，将烟气中的nox还原成无害的氮气和水。烟气温度是影响sncr脱硝装置的脱硝效率的关键因素之一。当烟气温度低于非催化还原反应的最优温度窗口时，即低于850℃时，还原剂无法与烟气中的nox充分反应，造成氨逃逸；当烟气温度高于非催化还原反应的最优温度窗口时，即高于1150℃时，还原剂在高温作用下与烟气中的氧气发生氧化反应，从而产生更多的nox。

传统的sncr脱硝装置仅根据锅炉炉膛上方烟气分布的大致状况，针对锅炉运行的负荷范围进行喷枪的分层布置。锅炉燃烧状况实时变化，炉膛内温度分布也实时变化，传统的sncr脱硝装置无法实时采集炉膛内烟气温度的变化状态，只能根据锅炉负荷变化信息进行简单的喷枪切层控制。由于同一层反应区域内可能存在偏离sncr最优温度窗口的区域，当炉膛截面较大时，温度不均匀现象更加明显，从而导致氨逃逸或者产生额外的nox。因此，传统的sncr脱硝装置效率较低，难以满足烟气处理要求。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种选择性非催化还原脱硝精准喷射装置，以解决现有设备由于炉膛内温度分布不均匀而导致的脱硝效率低的问题。

本发明一方面提供一种选择性非催化还原脱硝精准喷射装置，包括：

多个喷枪组件，每个所述喷枪组件包括至少一根喷枪，每根所述喷枪用于向炉膛内的脱硝反应区喷射还原剂；

温度采集模块，用于获取每个喷枪组件对应的喷射区域的温度信息；

控制模块，用于根据每个所述喷射区域的温度信息控制对应的所述喷枪组件进行喷射或者关闭。

优选地，所述温度采集模块包括：

多个温度传感器，所述温度传感器设于所述脱硝反应区的上方、下方或者相邻的喷枪组件之间；

温度计算模块，所述温度计算模块根据所述多个温度传感器的测量结果计算每个所述喷射区域的温度信息。

优选地，所述温度计算模块根据所述多个温度传感器的测量结果对所述脱硝反应区进行温度拟合，计算所述脱硝反应区的温度云图，从而确定每个所述喷射区域的温度信息。

优选地，所述温度传感器为红外温度传感器。

优选地，当所述喷射区域的温度在预定温度范围内时，所述控制模块控制与所述喷射区域对应的喷枪组件进行喷射；当所述喷射区域的温度不在所述预定温度范围内时，所述控制模块控制与所述喷射区域对应的喷枪组件关闭。

优选地，每个喷枪组件包括至少一根喷枪，所述至少一根喷枪沿直线排布或者以阵列形式设置，所述喷枪穿过炉墙向所述炉膛内的脱硝反应区喷射还原剂。

优选地，所述炉膛包括前墙、后墙和一对侧墙，所述喷枪组件设于所述炉膛的前墙、后墙、侧墙的至少其中之一上。

优选地，每个所述喷枪组件的喷射区域与其他喷枪组件的喷射区域不重叠，所述多个喷枪组件的喷射区域覆盖所述脱硝反应区。

优选地，所述选择性非催化还原脱硝精准喷射装置还包括还原剂混合液储存计量装置，所述还原剂混合液计量装置用于储存和计量还原剂和稀释水，每个所述喷枪组件通过一条管道连接于所述混合液储存计量装置。

本发明另一方面提供一种选择性非催化还原脱硝装置，包括所述的选择性非催化还原脱硝精准喷射装置。

优选地，所述选择性非催化还原脱硝装置还包括w型火焰锅炉、墙式锅炉、四角切圆锅炉、炉排炉或链条炉。

本发明的有益效果在于：

1、选择性非催化还原脱硝精准喷射装置通过温度采集模块获取每个喷枪组件对应的喷射区域的温度信息，控制模块根据每个喷射区域的温度信息控制对应的喷枪组件进行喷射或者关闭。当喷射区域的温度处于最佳反应温度范围内时，控制模块控制与所述喷射区域对应的喷枪组件进行喷射；当喷射区域的温度不在最佳反应温度范围内时，控制与喷射区域对应的喷枪组件关闭。通过这种方式实现基于温度信息的精准喷射，使得还原剂与含氮烟气充分反应，提高脱硝效率。

2、多个温度传感器设于脱硝反应区的上方、下方或者相邻的喷枪组件之间，而不是直接设置在喷射区域内，可以避免还原剂喷射到温度传感器，提高测温精度。根据多个温度传感器的测量结果在脱硝反应区内进行温度拟合，计算脱硝反应区的温度云图，温度云图能够显示整个炉膛截面上每个喷射区域的温度信息，从而将离散的、非喷射区域内的温度信息转化为连续的喷射区域的温度信息。

3、根据炉膛结构，将喷枪组件设置于炉膛的前墙、后墙或侧墙，以使喷枪组件的喷射区域能够覆盖脱硝反应区，达到烟气和还原剂的最佳混合效果。

本发明具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的附图标记通常代表相同部件。

图1显示根据本发明第一实施例的选择性非催化还原脱硝精准喷射装置的结构示意图；

图2显示图1的局部放大图；

图3a和图3b分别显示第一实施例中第一水平面和第二水平面上的喷枪组件的设置方式；

图4显示根据本发明第二实施例的选择性非催化还原脱硝精准喷射装置的示意图；

图5a和图5b分别显示第二实施例中炉膛前墙的一层和后墙的喷枪组件的设置方式；

图6显示根据本发明第三实施例的选择性非催化还原脱硝精准喷射装置的示意图；

图7a和图7b分别显示第三实施例中炉膛前墙的一层和侧墙的喷枪组件的设置方式。

附图标记说明：

1温度计算模块；2还原剂输送泵橇；3还原剂储存模块；4稀释水储存模块；5稀释水输送泵橇；6计量混合模块；7压缩空气计量模块；8吹扫风模块；9混合液分配模块；10喷枪组件；11屏式过热器；12温度传感器；13炉膛；14氮氧化物监测模块，15脱硝反应区，16喷枪。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本发明实施例提供一种选择性非催化还原脱硝精准喷射装置，包括：

多个喷枪组件，每个喷枪组件包括至少一根喷枪，每根喷枪用于向炉膛内的脱硝反应区喷射还原剂；

温度采集模块，用于获取每个喷枪组件对应的喷射区域的温度信息；

控制模块，用于根据每个喷射区域的温度信息控制对应的喷枪组件进行喷射或者关闭。

传统的sncr脱硝装置通常在锅炉炉膛内设置多层喷枪，根据锅炉负荷变化信息进行简单的喷枪切层控制，即控制某一层或多层喷枪进行喷射。由于锅炉燃烧状况实时变化，炉膛内温度分布也实时变化，这种传统的喷射方式使得还原剂不能在最优温度与烟气中的nox充分反应，从而导致氨逃逸或者产生额外的nox。

本发明的选择性非催化还原脱硝精准喷射装置包括多个喷枪组件，每个喷枪组件包括至少一根喷枪，每根喷枪用于向炉膛内的脱硝反应区喷射还原剂。通过温度采集模块获取每个喷枪组件对应的喷射区域的温度信息，控制模块根据每个喷射区域的温度信息控制对应的喷枪组件进行喷射或者关闭。通过这种方式实现基于温度信息的精准喷射，使得还原剂与含氮烟气充分反应，提高脱硝效率。

在一个示例中，温度采集模块包括：

多个温度传感器，温度传感器可设于脱硝反应区的上方、下方或者相邻的喷枪组件之间；

温度计算模块，温度计算模块根据多个温度传感器的测量结果计算每个喷射区域的温度信息。

喷枪组件向脱硝反应区内喷射还原剂，还原剂通常是尿素水溶液，质量浓度为35％～50％。如果将温度传感器设于脱硝反应区内，喷射的还原剂可能影响温度测量的准确性。因此，在本实施例中，将温度传感器设于脱硝反应区的上方、下方或者相邻的喷枪组件之间，以避免还原剂直接喷射到温度传感器上。多个温度传感器可以全部设于脱硝反应区的下方，或全部设于相邻的喷枪组件之间。也可以将一部分温度传感器设于脱硝反应区的上方，另一部分温度传感器设于脱硝反应区的下方，再一部分温度传感器设于相邻的喷枪组件之间。温度传感器的位置组合方式可根据测温精度的需要而进行选择。通过温度计算模块根据多个温度传感器的测量结果计算每个喷射区域的温度信息，能够提高测温准确性。

在一个示例中，温度计算模块根据多个温度传感器的测量结果对脱硝反应区进行温度拟合，计算脱硝反应区的温度云图，从而确定每个喷射区域的温度信息。

温度传感器测量的是离散点的温度信息，此外，为了避免还原剂影响温度测量的准确性，将温度传感器设于脱硝反应区的上方、下方或者相邻的喷枪组件之间，因此，通过温度传感器不能直接获得每个喷枪组件对应的喷射区域的温度信息。在一个示例中，温度计算模块根据多个温度传感器的测量结果在脱硝反应区内进行温度拟合，计算脱硝反应区的温度云图，温度云图能够显示整个炉膛截面上每个喷射区域的温度信息，从而将离散的、非喷射区域内的温度信息转化为连续的喷射区域的温度信息。根据离散点的温度进行拟合，进而计算温度云图属于本领域的现有技术，在此不再赘述。

在一个示例中，温度传感器为红外温度传感器。

在一个示例中，当喷射区域的温度在预定温度范围内时，控制模块控制与喷射区域对应的喷枪组件进行喷射；当喷射区域的温度不在预定温度范围内时，控制模块控制与喷射区域对应的喷枪组件关闭。发生还原反应的最优温度范围在850～1150℃之间，因此预定温度范围可设置为850～1150℃。当一个喷射区域的温度在预定温度范围内时，控制模块即控制与该喷射区域对应的喷枪组件进行喷射，从而可以保证该喷枪组件喷射的还原剂能够在该喷射区域内、在最优温度范围内与烟气进行还原反应，从而提高反应效率。反之，当喷射区域的温度不在预定温度范围内时，控制模块控制与喷射区域对应的喷枪组件关闭，以避免喷射区域的温度过低时还原剂无法与烟气中的nox充分反应，造成氨逃逸，也避免喷射区域的温度过高时还原剂在高温作用下与烟气中的氧气发生氧化反应，从而产生更多的nox。

在一个示例中，每个喷枪组件包括至少一根喷枪，至少一根喷枪沿直线排布或者以阵列形式设置，喷枪穿过炉墙向炉膛内的脱硝反应区喷射还原剂。喷枪可通过焊接套管固定安装于炉墙。可根据炉膛的尺寸、规格等参数选择每个喷枪组件包括的喷枪数量以及喷枪的排布形式。一般情况下，每个喷枪组件包括2-5根喷枪，2-5根喷枪沿直线排布。

在一个示例中，炉膛包括前墙、后墙和一对侧墙，喷枪组件设于炉膛的前墙、后墙、侧墙的至少其中之一上。一般情况下，喷枪组件设于炉膛的前墙上，多个喷枪组件沿炉膛的高度方向逐层设置，每个喷枪组件包括多根沿直线排布的喷枪。在炉膛深度较大的情况下，喷枪组件可同时设于炉膛的前墙和后墙上，或者同时设于炉膛的前墙和侧墙上，以保证喷枪组件的喷射区域完全覆盖整个脱硝反应区。

在一个示例中，每个喷枪组件的喷射区域与其他喷枪组件的喷射区域不重叠，多个喷枪组件的喷射区域完全覆盖脱硝反应区。通常情况下，每个喷枪组件的喷射区域与其他任意一个喷枪组件的喷射区域均不重叠，以避免过喷。

在一个示例中，选择性非催化还原脱硝精准喷射装置还包括还原剂混合液储存计量装置，还原剂混合液计量装置用于储存和计量还原剂和稀释水，每个喷枪组件通过一条管道连接于还原剂混合液储存计量装置。

本发明实施例还提供一种选择性非催化还原脱硝装置，包括所述的选择性非催化还原脱硝精准喷射装置。

在一个示例中，选择性非催化还原脱硝装置包括w型火焰锅炉、墙式锅炉、四角切圆锅炉、炉排炉或链条炉。

w型火焰锅炉主要用于燃烧无烟煤等难燃煤种，具有炉膛内温度较高、卫燃带多、过量空气系数较大的特点，nox的绝对脱除量大。目前w型火焰锅炉的nox排放浓度小时平均值可达到1000mg/nm³以上，瞬时值可达到1200mg/nm³以上。w型火焰锅炉炉膛温度较高，炉膛上方烟气温度能达到1100℃以上，有时可能达到1200℃以上，适用于sncr脱硝反应的温度窗口相对较窄，过高的烟气温度会导致还原剂的氧化，降低脱硝效率。此外，w型火焰锅炉炉膛通常呈现矩形，炉膛宽度和深度的比例接近3：1，甚至可能达到5：1，过大的炉膛截面导致烟气的温度场不均匀现象更加明显。因此，根据本发明的选择性非催化还原脱硝精准喷射装置特别适用于w型火焰锅炉，实现在w型火焰锅炉内精准喷射还原剂，提高脱硝效率。

实施例1

图1显示根据本发明第一实施例的选择性非催化还原脱硝精准喷射装置的结构示意图，图2显示图1的局部放大图，图3a和图3b分别显示第一实施例中第一水平面和第二水平面上的喷枪组件的设置方式。如附图所示，该选择性非催化还原脱硝精准喷射装置包括：

多个喷枪组件10，每个喷枪组件10包括至少一根喷枪16，每根喷枪16用于向炉膛13内的脱硝反应区15喷射还原剂；

温度采集模块，用于获取每个喷枪组件10对应的喷射区域的温度信息；

控制模块，用于根据每个喷射区域的温度信息控制对应的喷枪组件10进行喷射或者关闭。

其中，温度采集模块包括：

多个温度传感器12，温度传感器12设于脱硝反应区15的下方；

温度计算模块1，温度计算模块1根据多个温度传感器12的测量结果计算每个喷射区域的温度信息。具体地，温度计算模块1根据多个温度传感器12的测量结果对脱硝反应区15进行温度拟合，计算脱硝反应区15的温度云图，从而确定每个喷射区域的温度信息。当喷射区域的温度在预定温度范围内时，控制模块控制与喷射区域对应的喷枪组件进行喷射；当喷射区域的温度不在预定温度范围内时，控制模块控制与喷射区域对应的喷枪组件关闭。在本实施例中，预定温度范围设置为850～1150℃。

在本实施例中，设置六个喷枪组件10，每个喷枪组件10包括三根喷枪16。六个喷枪组件10均设置于炉膛13的前墙。图2显示图1的局部放大图，六个喷枪组件10沿炉膛的高度方向设于两个不同的水平面(第一水平面和第二水平面)上，图3a和图3b分别显示第一水平面和第二水平面上的喷枪组件的设置方式，每个喷枪组件10的三根喷枪16沿直线等间距排布，同一水平面上不同的喷枪组件也沿直线等间距排布。

在本实施例中，选择性非催化还原脱硝精准喷射装置还包括还原剂混合液储存计量装置，还原剂混合液计量装置用于储存和计量还原剂和稀释水，每个喷枪组件10通过一条管道连接于还原剂混合液储存计量装置。具体地，还原剂混合液储存计量装置包括还原剂储存模块3、还原剂输送泵橇2、稀释水储存模块4、稀释水输送泵橇5、计量混合模块6、混合液分配模块9。还原剂储存模块3用于储存还原剂，稀释水储存模块4用于储存稀释水。还原剂储存模块3和稀释水储存模块4分别通过还原剂输送泵橇2和稀释水输送泵橇5与计量混合模块6连接，在计量混合模块6进行混合和计量，再通过混合液分配模块9传输分配到各喷枪组件10。

选择性非催化还原脱硝精准喷射装置还包括压缩空气计量模块7和吹扫风模块8。空气计量模块7的一端与压缩空气源连接，另一端与多个喷枪组件10连接，用于喷枪的雾化。吹扫风模块8与多个喷枪组件10连接，用于提供持续、稳定的吹扫风。吹扫风模块8可包括吹扫风机和与吹扫风机连接的管路。

在本实施例中，还可在炉膛13的顶部设置屏式过热器11，起到降低炉膛出口烟气温度及凝渣的作用。

在本实施例中，可进一步设置氮氧化物监测模块14，用于监测排放的氮氧化物是否达标。

在本实施例中，锅炉为w型火焰锅炉。

实施例2

图4显示根据本发明第二实施例的选择性非催化还原脱硝精准喷射装置的示意图，图5a和图5b分别显示第二实施例中炉膛前墙的一层和后墙的喷枪组件的设置方式。第二实施例与第一实施例的区别在于：炉膛前墙上沿炉膛高度方向共设三层喷枪组件10，每层3个喷枪组件10；炉膛后墙上设一层喷枪组件10，每层3个喷枪组件10。与第一实施例相同，每个喷枪组件10包括三根喷枪16，喷枪总数为48根。

在炉膛深度较大的情况下，在炉膛的前墙和后墙上同时设置喷枪组件能够保证喷枪组件的喷射区域覆盖整个脱硝反应区。

实施例3

图6显示根据本发明第三实施例的选择性非催化还原脱硝精准喷射装置的示意图；图7a和图7b分别显示第三实施例中炉膛前墙的一层和侧墙的喷枪组件的设置方式。第三实施例与第一实施例的区别在于：锅炉为四角切圆锅炉，炉膛前墙上沿炉膛高度方向共设三层喷枪组件10，每层2个喷枪组件10；炉膛的一对侧墙上分别设有一层喷枪组件10，每层2个喷枪组件10。与第一实施例相同，设于前墙的每个喷枪组件10包括三根喷枪16，因此前墙共设18根喷枪。设于侧墙的每个喷枪组件10包括两根喷枪16，因此一对侧墙共设4根喷枪。

在炉膛深度较大的情况下，在炉膛的前墙和侧墙上同时设置喷枪组件能够保证喷枪组件的喷射区域覆盖整个脱硝反应区。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。