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一种复合叠层式还原剂高速喷射装置

阅读：552发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种复合叠层式还原剂高速喷射装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种复合叠层式还原剂高速喷射装置，由耐高温耐磨材料制成，包括筒状壳体，分设有还原剂A和还原剂B喷口的叠层式复合喷嘴，分设的还原剂A和还原剂B的通道及摆动驱动机构。喷射装置安设在锅炉燃烧区炉壁上，复合喷嘴随限位轴安设在壳体筒口上，可上下摆动，还原剂经各自喷口喷射入还原性氛围的主燃烧区参与具抑制NOx生成量、还原已生成NOx的低氮燃烧，同时，喷口喷出的高速气流有利于还原剂与烟气充分混合、优化流场，避免局部高温产生，降低热力型NOx，实现烟气中NOx超低排放。还原剂B气流还能起避免喷口结渣和还原剂A被氧化保护层作用，结构简单合理、工作可靠且寿命长，能满足设置在炉壁上同时喷射多种还原剂的使用要求。，下面是一种复合叠层式还原剂高速喷射装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种复合叠层式还原剂高速喷射装置，主要包括壳体(1)、还原剂喷口(2)、由壳体(1)内腔充任的还原剂通道(3)，其特征在于还包括叠层式复合喷嘴(4)、摆动驱动机构(5)和柔性密封条(6)，其中：
所述的壳体(1)由耐高温、耐磨型金属材料制成，主体呈方筒状，包括中间筒体(11)、设置在中间筒体(11)尾端筒口上的外凸状法兰盘(12)、和中间筒体(11)的前端筒口边沿(13)；
所述的还原剂喷口(2)包括还原剂A的喷口(21)和还原剂B的喷口(22)；
所述的还原剂通道(3)包括还原剂A的通道(31)和还原剂B的通道(32)；
所述的叠层式复合喷嘴(4)包括互相叠置的上层复合喷嘴(41)、下层复合喷嘴(42)、和设置在所述上层复合喷嘴(41)和下层复合喷嘴(42)之间的互连限位轴(43)；
所述的上层复合喷嘴(41)和下层复合喷嘴(42)均由耐高温、耐磨型金属材料整体铸造而成，耐高温腐蚀且耐磨损，主体呈长条梯形状，包括顶端面(44)、外侧面(45)、内侧面(46)和内部梯形收敛状工作面(47)，所述的顶端面(44)上居中设置有所述还原剂A的喷口(21)和对称均布设置在还原剂A的喷口(21)两侧的数个所述还原剂B的喷口(22)，所述外侧面(45)的底端延伸设置有平直状对接条(451)，所述内侧面(46)的底端上设置有向外弯折状对接条(461)；
所述的摆动驱动机构(5)由设置在所述互连限位轴(43)和驱动电机之间、由耐高温金属材料制成的连杆曲轴组件(51)充任；
所述的柔性密封条(6)由耐高温塑胶材料制成；
所述的还原剂B的通道(32)由壳体(1)的筒腔充任；
所述的还原剂A的通道(31)设置在所述还原剂B的通道(32)内，主体呈分枝状，由与供剂源相连通的总供剂通道(311)、设置在总供剂通道(311)与所述上层还原剂A的喷口(21)之间的分供剂通道A(312)、及设置在总供剂通道(311)与所述下层还原剂A的喷口(21)之间的分供剂通道B(313)构成；
所述的互连限位轴(43)的中间主体固焊设置在所述上层复合喷嘴(41)和下层复合喷嘴(42)的内侧面(46)向外弯折状对接条(461)上，构成叠层式复合喷嘴整体，互连限位轴(43)的左右外伸端(431)轴装固设在所述中间筒体(11)的前端筒口边沿(13)上，所述的连杆曲轴组件(51)的一端固设在所述互连限位轴(43)的外伸端(431)上，所述的柔性密封条(6)固设在所述中间筒体(11)的前端筒口边沿(13)与叠层式复合喷嘴(4)的所述外侧面(45)的平直状对接条(451)之间，所述的分供剂通道A(312)和分供剂通道B(313)分别与上层还原剂A的喷口(21)和下层还原剂A的喷口(21)尾端对应相连；
工作时，所述的叠层式复合喷嘴(4)整体由左右外伸端(431)轴装固设在所述前端筒口边沿(13)上的互连限位轴(43)限位、活动安装设置在中间筒体(11)的前端筒口上，可以在摆动驱动机构(5)的控制下随同互连限位轴(43)在上下30°范围内偏转摆动，所述的还原剂A和还原剂B由各自通道送入、经内部梯形收敛状工作面(47)后在喷口处形成高速气流喷入锅炉燃烧区，在氧含量较低环境中参与具有抑制NOx的生成量和/或还原在燃烧过程中已生成的NOx功能的低氮燃烧，同时，由还原剂B的喷口(22)喷出的还原剂B的气流位于还原剂A的气流周围向外扩散喷射，可进一步优化流场、降低局部高温，降低热力型NOx的生成，进一步降低烟气中NOx浓度；此外，在还原剂A喷口(21)周围形成的所述还原剂B的高速气流还能起避免喷口结渣及避免喷出的还原剂A氧化的隔离保护层作用，从而确保复合还原喷口的工作可靠性、正常工作寿命和锅炉的稳定低氮达标燃烧。

说明书全文

一种复合叠层式还原剂高速喷射装置

技术领域

[0001] 本发明涉及锅炉燃烧器件技术领域，特别是一种适用于向锅炉高温燃烧区按需同时喷射多种还原剂功能的复合叠层式还原剂高速喷射装置。

背景技术

[0002] 针对我国环保部门对燃煤锅炉外排废气中所含NOx氮氧化物的浓度提出的必须小于50mg/Nm3的超低标准要求，业界一般采取对现有锅炉进行以低氮排放达标为目的技术改造方法加以应对。目前较常用的是对锅炉尾部烟道中喷入尿素溶液、氨水等氨还原剂的方法，使之与待外排烟气混合、还原其中的部分NOx氮氧化物，实现降低外排烟气中NOx的浓度，有一定成效，但由于还原剂的还原能力受还原温度、锅炉型式及催化剂效果等影响，能产生的作用效果存在不确定性，且投资运行成本也较高，所以，从经济性、实用性及锅炉低氮排放达标的角度考虑，均欠理想。随着近几年来锅炉燃烧技术的发展，问世了一些向锅炉燃烧高温区直接喷入还原剂，使之在燃料燃烧过程中即能抑制NOx的生成量和/或还原燃烧过程中已生成的NOx，从源头上控制烟气中NOx含量的炉内低氮燃烧技术，理论上可行、现已得到业界的普遍肯定。但在实践中如何使之实现，尚面临一系列亟待研究解决的问题，特别是喷射还原剂的喷枪，现有结构简单、使用功能单一、且防磨耐热性较差的传统喷枪显然无法胜任，更何况目前研究中的炉内低氮燃烧技术必须有多种还原剂搭配使用、协调配合才能取得较好效果，所以，还原剂喷枪的工作适用性问题现已成为困扰业界的一大难题。为了使从源头上抑制NOx的生成量和/或还原在燃烧过程中已生成的NOx的炉内低氮燃烧技术能在锅炉低氮排放达标改造中发挥应有功效，有必要研发一种与之相适配、既耐高温又耐磨、工作可靠且寿命长、设置方便且能按需选用喷嘴、协调喷射二种以上配用还原剂功能的新型复合式喷射装置，以满足各种锅炉低氮排放达标改造的使用要求，为在炉内实现抑制和/或还原NOx的低氮燃烧技术在锅炉低氮排放改造中的高效实施提供基础保障。

发明内容

[0003] 本发明的目的是要克服目前在锅炉上进行低氮排放改造中所遇到的还原剂喷射装置不适用的技术难题，提供一种既耐温耐磨、又工作可靠且安装方便、能满足同时喷射多种还原剂的喷射装置。

[0004] 本发明的复合叠层式还原剂高速喷射装置，主要包括壳体、还原剂喷口、由壳体内腔充任的还原剂通道，特征在于还包括叠层式复合喷嘴、摆动驱动机构和柔性密封条，其中：

[0005] 所述的壳体由耐高温、耐磨型金属材料制成，主体呈方筒状，包括中间筒体、设置在中间筒体尾端筒口上的法兰盘、和中间筒体的前端筒口边沿；

[0006] 所述的还原剂喷口包括还原剂A的喷口和还原剂B的喷口；

[0007] 所述的还原剂通道包括还原剂A的通道和还原剂B的通道；

[0008] 所述的叠层式复合喷嘴包括互相叠置的上层复合喷嘴、下层复合喷嘴、和设置在所述上层复合喷嘴和下层复合喷嘴之间的互连限位轴；

[0009] 所述的上层复合喷嘴和下层复合喷嘴均由耐高温、耐磨型金属材料整体铸造而成，耐高温腐蚀且耐磨损，主体呈长条梯形状，包括顶端面、外侧面、内侧面和内部梯形收敛状工作面，所述的顶端面上居中设置有所述还原剂A的喷口和对称均布设置在还原剂A的喷口两侧的数个所述还原剂B的喷口，所述外侧面的底端延伸设置有平直状对接条，所述内侧面的底端上设置有向外弯折状对接条；

[0010] 所述的摆动驱动机构由设置在所述互连限位轴和驱动电机之间、由耐高温金属材料制成的连杆曲轴组件充任；

[0011] 所述的柔性密封条由耐高温塑胶材料制成；

[0012] 所述的还原剂B的通道由壳体的筒腔充任；

[0013] 所述的还原剂A的通道设置在所述还原剂B的通道内，主体呈分枝状，由与供剂源相连通的总供剂通道、设置在总供剂通道与所述上层还原剂A的喷口之间的分供剂通道A、及设置在总供剂通道与所述下层还原剂A的喷口之间的分供剂通道B构成；

[0014] 所述的互连限位轴的中间主体固焊设置在所述上层复合喷嘴和下层复合喷嘴的内侧面向外弯折状对接条上，构成叠层式复合喷嘴整体，互连限位轴的左右外伸端轴装固设在所述中间筒体的前端筒口边沿上，所述的连杆曲轴组件的一端固设在所述互连限位轴的外伸端上，所述的柔性密封条固设在所述中间筒体的前端筒口边沿与叠层式复合喷嘴的所述外侧面的平直状对接条之间，所述的分供剂通道A和分供剂通道B分别与上层还原剂A的喷口和下层还原剂A的喷口尾端对应相连；

[0015] 工作时，所述的叠层式复合喷嘴整体由左右外伸端轴装固设在所述前端筒口边沿上的互连限位轴限位、活动安装设置在中间筒体的前端筒口上，可以在摆动驱动机构的控制下随同互连限位轴在上下30°范围内偏转摆动，所述的还原剂A和还原剂B由各自通道送入、经内部梯形收敛状工作面后在喷口处形成高速气流喷入锅炉燃烧区，在氧含量较低环境中参与具有抑制NOx的生成量和/或还原在燃烧过程中已生成的NOx功能的低氮燃烧，同时，由还原剂B的喷口喷出的还原剂B的气流位于还原剂A的气流周围向外扩散喷射，可进一步优化流场、降低局部高温，降低热力型NOx的生成，进一步降低烟气中NOx浓度；除此之外，在还原剂A喷口周围形成的所述还原剂B的高速气流还能起避免喷口结渣及避免喷出的还原剂A氧化的隔离保护层作用，从而确保复合还原喷口的工作可靠性、正常工作寿命和锅炉的稳定低氮达标燃烧。

[0016] 基于上述构思的本发明复合叠层式还原剂高速喷射装置，由于合理地设置了适于安装设置在锅炉高温燃烧区炉壁上、且能同时喷射多种还原剂的叠层式复合喷嘴，合理地布设了还原剂通道及还原剂喷口，配设了有利于发散喷射还原剂入炉的摆动驱动机构，既使喷射出的气流有利于优化流场，降低局部高温，从而抑制热力型NOx的生成量，又使从还原剂B的喷口喷出的气流在达到80～100m/s时即可在还原剂A的喷口及喷出气流的周围形成隔离保护层，使从原剂A的喷口中喷出的还原剂A免被氧化、提高复合还原剂脱硝效率，且喷射装置的主要构件均由耐高温、耐磨材料整体铸造构成，能满足安装设置在炉膛高温燃烧部位炉壁上的安全可靠工作及炉内低氮燃烧技术的使用要求。在具体应用时，喷嘴上的还原剂A喷口可与还原剂B喷口相对独立工作或协同工作,根据不同锅炉需要进行投用；还原剂A一般采用专用还原剂如尿素溶液，氨水、氨气等,所述的还原剂B一般采用燃料型还原剂，如天然气、煤质燃料热解气、高炉煤气、焦炉煤气、伴生矿井气等，可根据现场条件可进行灵活调配，可应用于多种炉型，当用于诸如链条炉、D型炉类小型工业锅炉上时可采用对冲布置方式，当用在诸如四角切圆类动力锅炉上时可采用四角布置方式，且不受锅炉燃料种类的限制，本发明为实施能将抑制NOx的生成量和/或还原在燃烧过程中已生成的NOx的炉内低氮燃烧技术提供了可靠技术保障，本发明的技术方案结构简单且科学合理，工作安全可靠且有效工作寿命长，能同时搭配喷射多种还原剂和满足不同炉型的低氮达标改造的使用要求，有效解决了目前在锅炉上进行低氮排放达标改造中所遇到的还原剂喷射装置不适用的技术难题，实是本技术领域的一大创新，有很强的实用性和可贵的市场应用前景。附图说明

[0017] 图1是本发明实施例的基本结构示意图；

[0018] 图2是图1的A-A剖视图；

[0019] 图3是本发明实施例的三维结构示意图。

[0020] 图中：

[0021] 1.壳体11.中间筒体12.法兰盘13.前端筒口边沿2.还原剂喷口

[0022] 21.还原剂A的喷口22.还原剂B的喷口3.还原剂通道

[0023] 31.原剂A的通道311.总供剂通道312.分供剂通道A

[0024] 313.分供剂通道B 32.还原剂B的通道4.叠层式复合喷嘴

[0025] 41.上层复合喷嘴42.下层复合喷嘴43.互连限位轴

[0026] 431.左右外伸端44.顶端面45.外侧面451.平直状对接条

[0027] 46.内侧面461.向外弯折状对接条47.梯形收敛状工作面

[0028] 5.摆动驱动机构51.连杆曲轴组件6.柔性密封条

具体实施方式

[0029] 下面结合附图和典型实施例对本发明作进一步说明。

[0030] 在图1、图2和图3中，本发明的复合叠层式还原剂高速喷射装置，主要包括壳体1、还原剂喷口2、由壳体1内腔充任的还原剂通道3，特征在于还包括叠层式复合喷嘴4、摆动驱动机构5和柔性密封条6，其中：

[0031] 所述的壳体1由耐高温、耐磨型金属材料制成，主体呈方筒状，包括中间筒体11、设置在中间筒体11尾端筒口上的外凸状法兰盘12、和中间筒体11的前端筒口边沿13；

[0032] 所述的还原剂喷口2包括还原剂A的喷口21和还原剂B的喷口22；

[0033] 所述的还原剂通道3包括还原剂A的通道31和还原剂B的通道32；

[0034] 所述的叠层式复合喷嘴4包括互相叠置的上层复合喷嘴41、下层复合喷嘴42、和设置在所述上层复合喷嘴41和下层复合喷嘴42之间的互连限位轴43；

[0035] 所述的上层复合喷嘴41和下层复合喷嘴42均由耐高温、耐磨型金属材料整体铸造而成，耐高温腐蚀且耐磨损，主体呈长条梯形状，包括顶端面44、外侧面45、内侧面46和内部梯形收敛状工作面47，所述的顶端面44上居中设置有所述还原剂A的喷口21和对称均布设置在还原剂A的喷口21两侧的数个所述还原剂B的喷口22，所述外侧面45的底端延伸设置有平直状对接条451，所述内侧面46的底端上设置有向外弯折状对接条461；

[0036] 所述的摆动驱动机构5由设置在所述互连限位轴43和驱动电机之间、由耐高温金属材料制成的连杆曲轴组件51充任；

[0037] 所述的柔性密封条6由耐高温塑胶材料制成；

[0038] 所述的还原剂B的通道32由壳体1的筒腔充任；

[0039] 所述的还原剂A的通道31设置在所述还原剂B的通道32内，主体呈分枝状，由与供剂源相连通的总供剂通道311、设置在总供剂通道311与所述上层还原剂A的喷口21之间的分供剂通道A 312、及设置在总供剂通道311与所述下层还原剂A的喷口21之间的分供剂通道B 313构成；

[0040] 所述的互连限位轴43的中间主体固焊设置在所述上层复合喷嘴41和下层复合喷嘴42的内侧面46向外弯折状对接条461上，构成叠层式复合喷嘴整体，互连限位轴43的左右外伸端431轴装固设在所述中间筒体11的前端筒口边沿13上，所述的连杆曲轴组件51的一端固设在所述互连限位轴43的外伸端431上，所述的柔性密封条6固设在所述中间筒体11的前端筒口边沿13与叠层式复合喷嘴4的所述外侧面45的平直状对接条451之间，所述的分供剂通道A312和分供剂通道B313分别与上层还原剂A的喷口21和下层还原剂A的喷口21尾端对应相连；

[0041] 工作时，所述的叠层式复合喷嘴4整体由左右外伸端431轴装固设在所述前端筒口边沿13上的互连限位轴43限位、活动安装设置在中间筒体11的前端筒口上，可以在摆动驱动机构5的控制下随同互连限位轴43在上下30°范围内偏转摆动，所述的还原剂A和还原剂B由各自通道送入、经内部梯形收敛状工作面47后在喷口处形成高速气流喷入锅炉燃烧区，在氧含量较低环境中参与具有抑制NOx的生成量和/或还原在燃烧过程中已生成的NOx功能的低氮燃烧；除此之外，由还原剂B的喷口22喷出的还原剂B的气流位于还原剂A的气流周围向外扩散喷射，可进一步优化流场、降低局部高温，降低热力型NOx的生成，进一步降低烟气中NOx浓度；此外，在还原剂A喷口21周围形成的所述还原剂B的高速气流还能起避免喷口结渣及避免喷出的还原剂A氧化的隔离保护层作用，从而确保复合还原喷口的工作可靠性、正常工作寿命和锅炉的稳定低氮达标燃烧。

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