工業(yè)煙氣高效混合裝置研發(fā)與工程應(yīng)用

單宏偉 趙娟 張龑 端午祥

摘要：詳細(xì)闡述工業(yè)煙氣高效混合裝置的結(jié)構(gòu)特征與原理，并介紹其在脫硝工程中的應(yīng)用案例，運(yùn)行結(jié)果證明該煙氣混合裝置安全性好，可以保證煙氣熱量低損失，降低燃料使用量，使高溫?zé)煔馀c低溫?zé)煔庠谧疃痰幕旌蠒r(shí)間內(nèi)混合均勻。

關(guān)鍵詞：煙氣加熱;混合裝置;脫硝

Development and EngineeringApplication

of Industrial Flue Gas Efficient Mixing Device

Shan HongweiZhao JuanZhang YanDuan Wuxiang

Nanjing Bona Energyand Environment SCI&TECH Co.，Ltd.JiangsuNanjing210048

Abstract：The structural characteristics and principle of industrial flue gas efficient mixing device are elaborated，and its application case in denitrification project is introduced.The operation result proves that the flue gas mixing device has good safety，can ensure low heat loss of flue gas and reduce fuel consumption.The amount of hightemperature flue gas and lowtemperature flue gas are evenly mixed in the shortest mixing time.

Key words：flue gas heating;mixing device;denitrification

化工、冶金行業(yè)中很多工藝需要對(duì)煙氣進(jìn)行混合加熱，如煙氣脫硝工藝、燒結(jié)煙氣余熱回收工序。但現(xiàn)有的煙氣混合裝置存在結(jié)構(gòu)缺陷，性能無(wú)法得到保障。

首先，市場(chǎng)上常見(jiàn)的煙氣混合裝置，高溫?zé)煔庠谳斔椭恋蜏責(zé)煔夤艿纼?nèi)的途中，高溫?zé)煔馍釃?yán)重，總熱量下降明顯。為了滿足低溫?zé)煔獾目偽霟崃浚ǔ?huì)將前端加熱爐燃燒器的燃?xì)饬吭龃螅黾舆\(yùn)行成本。

其次，常見(jiàn)的煙氣混合裝置無(wú)法保證高溫?zé)煔馀c低溫?zé)煔獾幕旌闲Ч旌虾蟮臒煔馔ǔ?huì)出現(xiàn)局部超溫現(xiàn)象，當(dāng)混合煙氣溫度超過(guò)后端工藝設(shè)備要求的反應(yīng)溫度后，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法正常工作。

第三，常見(jiàn)的煙氣混合裝置前端會(huì)配置加熱爐及燃燒器裝置，由于整個(gè)工藝系統(tǒng)末端的引風(fēng)機(jī)壓頭較高，煙氣混合裝置阻力降過(guò)小的情況下會(huì)導(dǎo)致加熱爐爐膛內(nèi)負(fù)壓很高，對(duì)燃燒器的火焰影響較大，易出現(xiàn)脫火現(xiàn)象。

根據(jù)工業(yè)應(yīng)用實(shí)際需求，我公司對(duì)煙氣混合裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究與改進(jìn)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種工業(yè)煙氣高效混合裝置，以解決現(xiàn)有的熱損失嚴(yán)重、煙氣局部超溫、催化劑失效、加熱爐燃燒器脫火等問(wèn)題。

1 工業(yè)煙氣高效混合裝置

1.1 結(jié)構(gòu)與原理

該煙氣混合裝置，主要由低溫?zé)煔夤艿馈⒏邷責(zé)煔廨斔凸艿篮蜔煔饣旌现Ч芙M成，煙氣混合支管上均勻開(kāi)設(shè)煙氣噴口，如下圖所示。

1低溫?zé)煔夤艿溃?高溫?zé)煔廨斔凸艿溃?內(nèi)保溫層，4高溫?zé)煔庵Ч埽?中心管，6煙氣混合支管，7煙氣噴口

工業(yè)煙氣高效混合裝置結(jié)構(gòu)示意圖

高溫?zé)煔庖来谓?jīng)過(guò)高溫?zé)煔廨斔凸堋⒏邷責(zé)煔庵Ч堋⒅行墓堋⒒旌现Ч埽詈蠼?jīng)混合支管上的煙氣噴口進(jìn)入低溫?zé)煔夤艿琅c低溫?zé)煔饩鶆蚧旌稀?/p>

高溫?zé)煔廨斔凸艿缽南轮辽系妮斔凸艿烂慷尉O(shè)計(jì)為縮徑結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以保證各支管的高溫?zé)煔獗M量均勻。

高溫?zé)煔庵Ч艿膬?nèi)壁增設(shè)有內(nèi)保溫層，可保證1000℃左右的高溫?zé)煔庹］斔停冶ＷC高溫?zé)煔廨斔凸艿赖耐獗跍囟取?0℃。

煙氣混合支管呈十字分布，支管上設(shè)有不同角度的煙氣噴口，煙氣會(huì)以不同角度的方向噴出，再次保證煙氣的混合效果，防止出現(xiàn)局部超溫現(xiàn)象。煙氣噴口的直徑，可根據(jù)爐膛壓力、高溫?zé)煔饬髁考暗蜏責(zé)煔夤艿赖某叽邕M(jìn)行設(shè)計(jì)，保證煙氣混合裝置自身合理的阻力降，保證前端加熱爐爐膛內(nèi)燃料氣的穩(wěn)定燃燒。

1.2 性能優(yōu)勢(shì)

與常規(guī)的煙氣混合裝置相比，該工業(yè)煙氣高效混合裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，安全穩(wěn)定性高，可保證高溫?zé)煔馀c低溫?zé)煔庠谧疃痰幕旌蠒r(shí)間內(nèi)混合均勻，保證煙氣混合裝置自身合理的阻力降，保證前端加熱爐爐膛內(nèi)燃料氣的穩(wěn)定燃燒。

2 工程應(yīng)用案例

2.1 項(xiàng)目概況

某鋼鐵企業(yè)原料廠2#200m2燒結(jié)機(jī)煙氣脫硝項(xiàng)目的SCR脫硝裝置前端需要安裝煙氣升溫爐一臺(tái)，將進(jìn)口煙氣溫度由原來(lái)的231.2℃通過(guò)混合裝置升溫到SCR需要的反應(yīng)溫度260℃，達(dá)到后續(xù)脫硝工序正常運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 工藝路線及運(yùn)行效果

在煙氣管道旁設(shè)置一臺(tái)功率為2000×104 Kcal/h以高爐煤氣為燃料的熱風(fēng)爐，燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄈ胫糜诠艿乐械臒煔饣旌涎b置內(nèi)與原200℃煙氣進(jìn)行混合，以此產(chǎn)生所需的260℃混合煙氣。燃料最大耗量29800 m3/h，總煙氣量約增多5×104 Nm3/h。

采用工業(yè)煙氣高效混合裝置，根據(jù)已有煙道改造而成，高溫?zé)煔饨?jīng)由混合裝置均勻、穩(wěn)定地混入煙道與低溫?zé)煔膺M(jìn)行混合換熱，最終進(jìn)脫硝反應(yīng)器的煙氣溫度為260℃。該系統(tǒng)于今年年初正式投運(yùn)，裝置穩(wěn)定，煙氣溫度達(dá)標(biāo)，滿足工藝要求。

3 小結(jié)

我公司設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的煙氣混合裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，安全性好，可以保證煙氣熱量低損失，降低燃料使用量;使高溫?zé)煔馀c低溫?zé)煔庠谧疃痰幕旌蠒r(shí)間內(nèi)混合均勻，不會(huì)出現(xiàn)煙氣溫度不均，局部超溫，局部溫度不達(dá)標(biāo)的情況;另外，該煙氣混合裝置可根據(jù)工藝要求設(shè)計(jì)不同的阻力降，保證在低溫?zé)煹栏哓?fù)壓的情況下，不會(huì)對(duì)前端焚燒爐內(nèi)的燃燒設(shè)備有影響。

作者簡(jiǎn)介：?jiǎn)魏陚ィ?967），男，江蘇無(wú)錫人，電氣工程師，主要從事燃燒控制及三廢焚燒等節(jié)能環(huán)保技術(shù)方面的工作。