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专利名称：一种入口烟温可调的脱硝SCR反应器

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202411334062.6

专利申请（专利权）人：华能景泰热电有限公司
权利人地址：甘肃省白银市景泰县草窝滩镇电厂路1号

专利发明（设计）人：孙守平,闫沛刚,马福泽,梁俊龙,蒋旭兴,李泽炳,施钦文,贾小永,陈雄雄,孙得峰,金风涛,李鸿安,刘粱,张举民,赵永清,马彦新,年禧

专利摘要：本发明涉及脱硝设备领域，尤其是一种入口烟温可调的脱硝SCR反应器，包括SCR装置，还包括设置在所述SCR装置烟气进气管内的散布机构，所述散布机构包括配气管，且所述配气管连接有壳体，所述壳体的一端转动套接有套环。该SCR装置通过其烟气进气管内散布机构的喷嘴向不同角度循环往复喷射高温烟气，有效地实现高温烟气和进气管道内低温烟气的充分混合，且具有较小的管道流通面积占比和较小的流体阻力，有效提高脱硝SCR反应器入口烟温，提高脱硝反应效率，保证环保参数达标，减少喷氨量，节约大宗耗材，有效解决火电机组在深调工况下无法保证脱硝SCR反应器入口烟温的问题，提高机组深调容量区间，增加火电企业经济效益。

主权利要求：
1.一种入口烟温可调的脱硝SCR反应器，包括SCR装置（100），其特征在于：还包括设置在所述SCR装置（100）烟气进气管内的散布机构（200），所述散布机构（200）包括配气管（201），且所述配气管（201）连接有壳体（202），所述壳体（202）的一端转动套接有套环（203），所述套环（203）内套接有喷嘴（204），且所述套环（203）位于壳体（202）内一端连接有支架（205），且所述支架（205）沿套环（203）的轴向连接有套管（207），所述套管（207）上套接有扇叶（208），且所述套管（207）远离套环（203）的一端插接有长轴（209），所述长轴（209）末端连接有往复滑块（210），所述往复滑块（210）与壳体（202）内壁固定连接，所述喷嘴（204）内壁与长轴（209）之间连接有连杆（211）；
所述配气管（201）的一端呈圆管状，所述配气管（201）的中部设置有直扁管（201a）和弯扁管（201b），且所述直扁管（201a）和弯扁管（201b）的断面轮廓均呈D形，所述直扁管（201a）与壳体（202）侧壁连接，所述弯扁管（201b）与壳体（202）远离套环（203）的一端连接，且所述直扁管（201a）连接于扇叶（208）的轴线上方，所述弯扁管（201b）连接于扇叶（208）的轴线下方；
所述长轴（209）的一端呈六棱柱状与套管（207）匹配滑动插接，且所述长轴（209）的另一端周壁开设有往复螺旋槽（209a），所述往复螺旋槽（209a）与往复滑块（210）匹配连接。
2.如权利要求1所述的入口烟温可调的脱硝SCR反应器，其特征在于：所述套环（203）外壁与壳体（202）之间设置有轴承，且所述套环（203）的内壁呈球面状，所述喷嘴（204）与套环（203）球接。
3.如权利要求2所述的入口烟温可调的脱硝SCR反应器，其特征在于：所述套环（203）和套管（207）共轴，所述支架（205）沿套环（203）内壁的球面延伸呈圆弧状，且所述支架（205）关于套环（203）呈环形阵列分布，所述支架（205）之间连接有短轴（206），且所述短轴（206）与套管（207）螺纹紧固。
4.如权利要求3所述的入口烟温可调的脱硝SCR反应器，其特征在于：套管（207）的外壁平行其轴向开设有直壁（207a），所述直壁（207a）关于套管（207）呈环形阵列分布，所述扇叶（208）的中部呈橄榄形设置，且所述扇叶（208）与套管（207）共轴，所述扇叶（208）与套管（207）外壁匹配滑动套接，所述扇叶（208）周壁位于直壁（207a）处沿套管（207）径向设置螺丝紧固。
5.如权利要求4所述的入口烟温可调的脱硝SCR反应器，其特征在于：所述扇叶（208）叶片与套管（207）轴线之间呈四十五度夹角，且所述扇叶（208）的叶片根部螺距大于叶片叶尖的螺距。
6.如权利要求5所述的入口烟温可调的脱硝SCR反应器，其特征在于：所述连杆（211）的一端与喷嘴（204）内壁铰接，且所述连杆（211）另一端穿过相邻支架（205）之间、穿过扇叶（208）相邻叶片之间与长轴（209）外壁铰接。
7.如权利要求6所述的入口烟温可调的脱硝SCR反应器，其特征在于：所述SCR装置（100）的烟气进气管侧壁设置有法兰接口（101），且所述法兰接口（101）密封连接有盖板（102），所述盖板（102）中部开孔，且所述配气管（201）与盖板（102）中部开孔处连接。
8.如权利要求7所述的入口烟温可调的脱硝SCR反应器，其特征在于：所述法兰接口（101）的内径适配散布机构（200）的外形尺寸。 说明书 : 一种入口烟温可调的脱硝SCR反应器技术领域[0001] 本发明涉及脱硝设备领域，特别是一种入口烟温可调的脱硝SCR反应器。背景技术[0002] 火电厂脱硝SCR反应器工作原理是烟气中的NOx与NH3发生还原脱硝反应，生成氮气和水：[0003] ，[0004] 然而在没有催化剂的情况下上述化学反应只是很窄的温度范围内（980℃左右）进行，采用催化剂时其反应温度可控制在280?420℃下进行，相当于锅炉省煤器与空预器之间的烟气温度，由于NOx在烟气中的浓度较低，故反应引起的催化剂温度的升高可以忽略。[0005] 当前电力市场趋于经济化市。鸬绯疃鹊鞣甯脑斐晌Ｌ，2x660MW机组经改造机组最低负荷降至35%BMCR，可调容量区间为230MW?660MW，偏离机组原设定值330MW?660MW，当机组进入深调工况时，省煤器出口烟气温度将低于280℃，无法满足脱硝催化反应温度，因此提出了一种入口烟温可调的脱硝SCR反应器。发明内容[0006] 鉴于上述或现有技术中存在火电厂机组运行功率较低时SCR反应器入口烟气温度偏低的问题，提出了本发明。[0007] 因此，本发明的目的是提供一种入口烟温可调的脱硝SCR反应器。[0008] 为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种入口烟温可调的脱硝SCR反应器，包括SCR装置，还包括设置在所述SCR装置烟气进气管内的散布机构，所述散布机构包括配气管，且所述配气管连接有壳体，所述壳体的一端转动套接有套环，所述套环内套接有喷嘴，且所述套环位于壳体内一端连接有支架，且所述支架沿套环的轴向连接有套管，所述套管上套接有扇叶，且所述套管远离套环的一端插接有长轴，所述长轴末端连接有往复滑块，所述往复滑块与壳体内壁固定连接，所述喷嘴内壁与长轴之间连接有连杆。[0009] 作为本发明入口烟温可调的脱硝SCR反应器的一种优选方案，其中：所述套环外壁与壳体之间设置有轴承，且所述套环的内壁呈球面状，所述喷嘴与套环球接。[0010] 作为本发明入口烟温可调的脱硝SCR反应器的一种优选方案，其中：所述套环和套管共轴，所述支架沿套环内壁的球面延伸呈圆弧状，且所述支架关于套环呈环形阵列分布，所述支架之间连接有短轴，且所述短轴与套管螺纹紧固。[0011] 作为本发明入口烟温可调的脱硝SCR反应器的一种优选方案，其中：套管的外壁平行其轴向开设有直壁，所述直壁关于套管呈环形阵列分布，所述扇叶的中部呈橄榄形设置，且所述扇叶与套管共轴，所述扇叶与套管外壁匹配滑动套接，所述扇叶周壁位于直壁处沿套管径向设置螺丝紧固。[0012] 作为本发明入口烟温可调的脱硝SCR反应器的一种优选方案，其中：所述扇叶的叶片与套管轴线之间呈四十五度夹角，且所述扇叶的叶片根部螺距大于叶片叶尖的螺距。[0013] 作为本发明入口烟温可调的脱硝SCR反应器的一种优选方案，其中：所述配气管的一端呈圆管状，所述配气管的中部设置有直扁管和弯扁管，且所述直扁管和弯扁管的断面轮廓均呈D形，所述直扁管与壳体侧壁连接，所述弯扁管与壳体远离套环的一端连接，且所述直扁管连接于扇叶的轴线上方，所述弯扁管连接于扇叶的轴线下方。[0014] 作为本发明入口烟温可调的脱硝SCR反应器的一种优选方案，其中：所述长轴的一端呈六棱柱状与套管匹配滑动插接，且所述长轴的另一端周壁开设有往复螺旋槽，所述往复螺旋槽与往复滑块匹配连接。[0015] 作为本发明入口烟温可调的脱硝SCR反应器的一种优选方案，其中：所述连杆的一端与喷嘴内壁铰接，且所述连杆另一端穿过相邻支架之间、穿过扇叶相邻叶片之间与长轴外壁铰接。[0016] 作为本发明入口烟温可调的脱硝SCR反应器的一种优选方案，其中：所述SCR装置的烟气进气管侧壁设置有法兰接口，且所述法兰接口密封连接有盖板，所述盖板中部开孔，且所述配气管与盖板中部开孔处连接。[0017] 作为本发明入口烟温可调的脱硝SCR反应器的一种优选方案，其中：所述法兰接口的内径适配散布机构的外形尺寸。[0018] 本发明的入口烟温可调的脱硝SCR反应器的有益效果：该SCR装置通过其烟气进气管内散布机构的喷嘴向不同角度循环往复喷射高温烟气，有效地实现高温烟气和进气管道内低温烟气的充分混合，且具有较小的管道流通面积占比和较小的流体阻力，有效提高脱硝SCR反应器入口烟温，提高脱硝反应效率，保证环保参数达标，减少喷氨量，节约大宗耗材，有效解决火电机组在深调工况下无法保证脱硝SCR反应器入口烟温的问题，提高机组深调容量区间，增加火电企业经济效益。附图说明[0019] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0020] 图1为入口烟温可调的脱硝SCR反应器的整体结构示意图。[0021] 图2为入口烟温可调的脱硝SCR反应器的局部结构剖视图。[0022] 图3为入口烟温可调的脱硝SCR反应器的图2进一步剖切后结构示意图。[0023] 图4为入口烟温可调的脱硝SCR反应器的图3进一步剖切后结构示意图。[0024] 图5为入口烟温可调的脱硝SCR反应器的散布机构的结构示意图。[0025] 图6为入口烟温可调的脱硝SCR反应器的图5局部结构剖视图。[0026] 图7为入口烟温可调的脱硝SCR反应器的扇叶侧面视角结构示意图。[0027] 图8为入口烟温可调的脱硝SCR反应器的扇叶轴向视角结构示意图。[0028] 图中：100、SCR装置；101、法兰接口；102、盖板；200、散布机构；201、配气管；202、壳体；203、套环；204、喷嘴；205、支架；206、短轴；207、套管；208、扇叶；209、长轴；210、往复滑块；211、连杆；201a、直扁管；201b、弯扁管；207a、直壁。具体实施方式[0029] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。[0030] 实施例1，参照图1 图8，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种入口烟温可~调的脱硝SCR反应器，能以紧凑的结构实现快速混合高温烟气和低温烟气的效果，其包括SCR装置100，还包括设置在SCR装置100烟气进气管内的散布机构200，SCR装置100的烟气进气管侧壁设置有法兰接口101，且法兰接口101密封连接有盖板102，盖板102中部开孔，且配气管201与盖板102中部开孔处连接，法兰接口101的内径适配散布机构200的外形尺寸，散布机构200包括配气管201，且配气管201连接有壳体202，壳体202的一端转动套接有套环203，套环203内套接有喷嘴204，且套环203位于壳体202内一端连接有支架205，且支架205沿套环203的轴向连接有套管207，套管207上套接有扇叶208，且套管207远离套环203的一端插接有长轴209，长轴209末端连接有往复滑块210，往复滑块210与壳体202内壁固定连接，喷嘴204内壁与长轴209之间连接有连杆211。[0031] 具体的，套环203外壁与壳体202之间设置有轴承，且套环203的内壁呈球面状，喷嘴204与套环203球接，套环203和套管207共轴，支架205沿套环203内壁的球面延伸呈圆弧状，且支架205关于套环203呈环形阵列分布，支架205之间连接有短轴206，且短轴206与套管207螺纹紧固，套管207的外壁平行其轴向开设有直壁207a，直壁207a关于套管207呈环形阵列分布，扇叶208的中部呈橄榄形设置，且扇叶208与套管207共轴，扇叶208与套管207外壁匹配滑动套接，扇叶208周壁位于直壁207a处沿套管207径向设置螺丝紧固，长轴209的一端呈六棱柱状与套管207匹配滑动插接，且长轴209的另一端周壁开设有往复螺旋槽209a，往复螺旋槽209a与往复滑块210匹配连接，连杆211的一端与喷嘴204内壁铰接，且连杆211另一端穿过相邻支架205之间、穿过扇叶208相邻叶片之间与长轴209外壁铰接。[0032] 结合现有技术进一步说明该装置的工作原理和优势：火电设备主烟道出来的烟气到SCR装置100入口前需要先经过省煤器，省煤器利用高温烟气加热给水收集废热，所以省煤器出口烟气温度会降低，将难以满足280?420℃的催化还原反应温度要求，因此通过旁路绕过省煤器将未经过换热的高温烟气与换热后的低温烟气混合再输入SCR装置100，使其能够达到催化还原反应的温度区间要求，显然，高温烟气和低温烟气如果混合不均就会造成局部烟气得不到充分的热交换仍然温度偏低，因此高温烟气和低温烟气的混合效果至关重要，目前将一种物质均匀散布在另一股流动的流体中常用的设备是散布器，而用于气体的散布器通常结构为由一根较粗的主管道周壁均匀焊接多个较细的子管道，并在主管道和子管道侧壁上均匀的开孔，将散布器置于需要混合的流动的气体中，需要混入的气体就能够从不同位置的小孔扩散在流动的气体中，该种气体散布器的混合效果取决于子管道的数量和充分的位置延伸，以及子管道上的开孔数量，显然使用该种常规的气体散布器要在SCR装置100入口处达到较佳的混合效果，散布器本身大量的管路会严重缩减SCR装置100烟气进气管道内部流通面积，且会造成较为显著的烟气流动阻力，并且，通过扩大SCR装置100烟气进气管道的方式不能解决该种气体散布器的弊端，因为进气管道的内径变大了，为了不让烟气绕过气体散布器，就需要增加更多的子管道和孔才能维持混合效果。[0033] 本发明提供了一种通过喷射混合进气的SCR装置100，主要提供了一种散布机构200，该散布机构200通过在SCR装置100烟气进气管道内，向不同角度循环往复喷射高温烟气，实现高温烟气和进气管道内低温烟气的充分混合，更具体地说，是散布机构200中的喷嘴204以套环203轴线为轴持续旋转的过程中，喷嘴204喷射方向与套管207轴线方向的夹角大小也同步改变，该夹角的变化范围接近（小于）九十度，从而快速且全面地将高温烟气喷射散布在烟气管道内，且装置本身结构紧凑，具有较小的（沿烟气管道轴向方向的）投影面积和较小的流体阻力。[0034] 具体的工作流程为，高温烟气通过配气管201驱动扇叶208旋转，扇叶208带动套管207、支架205、套环203和喷嘴204旋转，长轴209由于通过六棱柱与套管207插接，因此同时扇叶208还带动长轴209旋转，长轴209仅能沿套管207轴向移动，长轴209另一端的往复螺旋槽209a随着长轴209在往复滑块210中旋转，由于往复滑块210被相对壳体202固定，因此长轴209沿套管207轴向做往复运动，连杆211与长轴209同步旋转，且连杆211随着长轴209的往复运动重复对喷嘴204的推拉动作，使得喷嘴204边旋转边摆动，使得喷嘴204的喷射范围对烟气管道内部做到全覆盖。[0035] 综上，该SCR装置100通过其烟气进气管内散布机构200的喷嘴204向不同角度循环往复喷射高温烟气，有效地实现高温烟气和进气管道内低温烟气的充分混合，且具有较小的管道流通面积占比和较小的流体阻力。[0036] 实施例2，参照图3、图4和图7、图8，为本发明第二个实施例，与上个实施例不同的是，该实施例提供了入口烟温可调的脱硝SCR反应器的驱动结构，实现了在壳体202内有限空间中，充分利用气流获得喷嘴204旋喷驱动力的效果，其包括，扇叶208的叶片与套管207轴线之间呈四十五度夹角，且扇叶208的叶片根部螺距大于叶片叶尖的螺距，配气管201的一端呈圆管状，配气管201的中部设置有直扁管201a和弯扁管201b，且直扁管201a和弯扁管201b的断面轮廓均呈D形，直扁管201a与壳体202侧壁连接，弯扁管201b与壳体202远离套环203的一端连接，且直扁管201a连接于扇叶208的轴线上方，弯扁管201b连接于扇叶208的轴线下方。[0037] 该装置采用了高温烟气推动扇叶208旋转为喷嘴204旋喷提供动力的驱动方式，但是与一般的气流驱动扇叶208不同，该装置扇叶208外形近似羽毛球状，其叶片向扇叶208的轴线方向倾斜，从而使得扇叶208的叶片在壳体202有限空间内获得更长的长度以及更大的受力面积，参考图7和图8，扇叶208的叶片在轴向和侧面均具有较大的投影面积，在不缩减配气管201直径、保障高温烟气流量的前提下，配气管201显然相对紧凑的壳体202和扇叶208较大，因此该装置从两个方向上驱动扇叶208，设定配气管201上的直扁管201a所在的区域为配气管201上半部分，设定配气管201上的弯扁管201b所在的区域为下半部分，一是从扇叶208侧面驱动，将配气管201上半部分直接对准扇叶208轴线以上部分，而将扇叶208侧面位于轴线下部的区域封闭，以提高气流从扇叶208侧面驱动的效率，另外扇叶208的叶片叶尖螺距相对根部较。馐沟美胫嵯呓显兜囊都庀喽灾北夤201a的投影面积增加，进一步提高驱动效率，二是将配气管201下半部分从扇叶208轴向引入，可对扇叶208整体进行驱动，将剩余流量充分利用的同时使得扇叶208受力平衡。[0038] 其余结构均与实施例1相同。[0039] 综上，该散布机构200实现了在壳体202内有限空间中，利用高温烟气流有效地获得了喷嘴204旋喷的驱动力。[0040] 应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

专利地区：甘肃

专利申请日期：2024-09-24

专利公开日期：2024-11-22

专利公告号：CN118846803B