一、決定噴槍間距的核心影響因素
噴槍間距本質是 “單支噴槍有效覆蓋范圍” 與 “整體煙氣截面需求” 的匹配,需考慮以下 4 個關鍵變量:
1. 單支噴槍的霧化覆蓋參數(直接因素)
噴槍的噴霧角度和有效射程決定了單支槍能覆蓋的 “圓形區域大小”,是計算間距的基礎:
噴霧角度:主流 SNCR 雙流體噴槍的噴霧角度為 20°-90°(可通過噴嘴選型調整),角度越大,覆蓋的 “橫向范圍” 越廣,但有效射程(霧滴能穿透煙氣的距離)會縮短;角度越小,射程越長,但橫向覆蓋越窄。
例:噴霧角度 60° 時,若有效射程(霧滴能穩定到達的遠距離)為 2.5m,根據幾何關系,單支槍的有效覆蓋半徑約為 2.5m × tan(30°) ≈ 1.44m(覆蓋范圍為直徑≈2.88m 的圓形)。
有效射程:需匹配爐膛截面尺寸(如圓形爐膛半徑、矩形爐膛半寬),確保霧滴能穿透至煙氣核心區(而非僅覆蓋邊緣)。通常要求有效射程≥爐膛截面半寬的 1.1 倍(避免因煙氣流場偏移導致核心區無覆蓋)。
2. 爐膛截面形狀與尺寸(空間約束因素)
爐膛截面(圓形 / 矩形 / 異形)直接決定噴槍的布置方式,進而影響間距:
圓形爐膛(如循環流化床鍋爐):噴槍沿圓周均勻布置,間距需按 “圓周周長 ÷ 噴槍數量” 計算,同時匹配單支槍的覆蓋范圍;
矩形爐膛(如垃圾焚燒爐二燃室):噴槍按 “網格狀” 布置(橫向 / 縱向間距),需分別匹配矩形的 “寬度” 和 “高度” 方向的覆蓋需求;
異形爐膛(如煤粉爐屏式過熱器間隙):需避開結構障礙物,間距需局部調整(如狹窄區域縮小間距、增加噴槍數量)。
3. 煙氣流速與反應時間(動態適配因素)
SNCR 反應時間極短(0.1-0.5 秒),煙氣流速越快,霧滴在爐膛內的停留時間越短,需通過縮小間距、增加噴射點確保混合充分:
低流速(≤1m/s,如小型工業窯爐):霧滴停留時間長,間距可適當放寬(如單支槍覆蓋范圍的 1.0-1.2 倍);
高流速(1-3m/s,如循環流化床鍋爐稀相區):霧滴易被煙氣 “帶偏”,間距需縮小至單支槍覆蓋范圍的 0.8-1.0 倍,同時增加噴槍層數(如 3-4 層);
流速(>3m/s,如某些垃圾焚燒爐):需采用 “交錯布置”(上下層噴槍錯位),進一步縮小橫向間距(如覆蓋范圍的 0.7-0.9 倍)。
4. 溫度窗口的穩定性(反應有效性因素)
間距需與 “850-1100℃溫度窗口” 的分布范圍匹配,避免在溫度波動區過度布置或遺漏:
溫度窗口集中且穩定(如 CFB 鍋爐稀相區中部):可按常規間距布置(匹配覆蓋范圍);
溫度窗口狹窄或呈 “帶狀分布”(如垃圾焚燒爐二燃室出口):需沿溫度帶方向縮小間距(如常規間距的 0.8 倍),確保還原劑全部噴入有效溫度區;
溫度窗口分散(如老舊鍋爐爐膛):需增加噴槍數量、縮小局部間距,覆蓋多個小溫度窗口。
二、噴槍間距的確定方法(三步計算法)
工程中需通過 “計算→模擬→驗證” 三步確定間距,避免僅憑經驗設計:
步驟 1:計算單支噴槍的有效覆蓋面積
基于噴槍的噴霧角度(α)和有效射程(L),通過幾何公式計算覆蓋范圍:
有效覆蓋半徑(R):R = L × tan(α/2)(α 為噴霧角度,單位:度;L 為有效射程,單位:m);
單支槍有效覆蓋面積(S):圓形覆蓋時,S = πR²(適用于圓形爐膛);矩形覆蓋時(若噴霧呈扇形),S = 2R × L(適用于矩形爐膛)。
示例:某 CFB 鍋爐選用噴霧角度 60°、有效射程 2.5m 的雙流體噴槍,計算得:R = 2.5 × tan(30°) ≈ 1.44m,S ≈ 3.14 × 1.44² ≈ 6.51m²。
步驟 2:根據爐膛截面計算噴槍數量與間距
圓形爐膛:設爐膛直徑為 D,截面面積S總 = π(D/2)²,則噴槍數量N ≈ S總 ÷ (S × 0.8)(0.8 為 “覆蓋重疊系數”,確保 10%-20% 重疊,無死角),圓周間距L間 = πD ÷ N。
示例:爐膛直徑 5m(S總 ≈ 19.63m²),則N ≈ 19.63 ÷ (6.51 × 0.8) ≈ 3.75,取 4 支槍,圓周間距L間 ≈ 3.14×5 ÷4 ≈ 3.93m(需驗證是否≤2R≈2.88m?此處發現矛盾:按截面面積算需 4 支,但圓周間距 3.93m>2.88m,覆蓋不足,因此需增加至 6 支槍,此時L間 ≈ 3.14×5÷6≈2.62m,<2.88m,滿足重疊要求)。
矩形爐膛:設截面寬 W、高 H,橫向(寬度方向)噴槍數量N橫 ≈ W ÷ (2R × 0.9)(0.9 為重疊系數),橫向間距L橫 = W ÷ N橫;縱向(高度方向)同理,縱向間距L縱 = H ÷ N縱。
示例:矩形二燃室截面 2m(寬)×3m(高),R=1.44m,N橫 ≈ 2 ÷ (2×1.44×0.9)≈0.77,取 1 支(橫向間距 2m,覆蓋足夠);N縱 ≈3 ÷ (2×1.44×0.9)≈1.15,取 2 支,縱向間距3÷2=1.5m(<2R≈2.88m,滿足重疊)。
三、噴槍間距設計的注意事項
保留 10%-20% 的覆蓋重疊:即使理論計算間距剛好覆蓋,實際煙氣流場會導致霧滴偏移,重疊可避免盲區(如間距≤2R×0.9,R 為有效覆蓋半徑);
邊緣噴槍需特殊調整:靠近爐壁的噴槍,間距需縮小 10%-15%,或噴射角度向爐膛中心傾斜 15°-30°,避免霧滴黏結爐壁(導致結焦或局部腐蝕);
適配負荷變化的靈活性:設計時需預留噴槍接口(如每層多設 1-2 個備用接口),低負荷時可關閉部分噴槍(變相增大間距),高負荷時開啟全部(覆蓋);
避免與結構沖突:間距需避開爐膛內的水冷壁、熱電偶、導流板等構件,若局部存在障礙物,需縮小相鄰噴槍的間距(補償覆蓋)。
