用于尿素熱解制氨工藝的霧化噴嘴及溶液霧化裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于尿素熱解制氨工藝的霧化噴嘴，其包括：噴嘴本體；設置在噴嘴本體上的腔室；以及布設在噴嘴本體噴射端側壁上的多個噴射孔；其中所述多個噴射孔分別與所述腔室連通，并且所述多個噴射孔與所述噴嘴本體中心軸線間的夾角均小于60°。本發(fā)明霧化噴嘴通過設置氣-液混合腔室并減小噴射孔與霧化噴嘴軸線之間的夾角，降低了霧化噴嘴的噴射覆蓋半徑，避免了因霧液噴射到熱解裝置內壁而出現(xiàn)結晶的現(xiàn)象發(fā)生。此外，本發(fā)明還公開了一種霧化裝置。
【專利說明】用于尿素熱解制氨工藝的霧化噴嘴及溶液霧化裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及煙氣尿素脫硝【技術領域】，具體涉及一種用于尿素熱解制氨工藝的霧化噴嘴及溶液霧化裝置。
【背景技術】
[0002]在利用尿素熱解制氨工藝的實際運行中，尿素熱解爐內壁與熱解爐底部均不同程度的出現(xiàn)了結晶、堵塞問題，其主要原因是尿素霧化噴槍霧化效果差，即霧化噴槍的噴嘴達不到實際設計需求。由于霧化噴槍的噴嘴在噴射時覆蓋面過大，尿素溶液會直接噴射至熱解爐內壁上，形成低溫區(qū)造成結晶；如果在多支尿素噴槍同時運行中，各霧化噴槍的噴射覆蓋相互疊加易形成“交叉覆蓋”區(qū)，在該區(qū)域內已被霧化的細小液滴相互撞擊、融合后形成較大的液滴，從而加劇熱解爐底部結晶物的產(chǎn)生。此外，現(xiàn)有的霧化噴槍的噴嘴缺乏氣-液混合區(qū)域，或者混合區(qū)域的容積極小，在氣-液混合時會大大降低霧化空氣量的流速，從而降低霧化效果。

【發(fā)明內容】

[0003](一)要解決的技術問題
[0004]為克服上述現(xiàn)有技術中存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種霧化噴嘴，其通過設置氣-液混合腔室并減小噴射孔與霧化噴嘴軸線之間的夾角，以降低霧化噴嘴的噴射覆蓋半徑，避免霧液噴射到熱解裝置內壁而出現(xiàn)結晶。此外，本發(fā)明還提供了一種霧化裝置。
[0005](二)技術方案
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于尿素熱解制氨工藝的霧化噴嘴，其包括:噴嘴本體；設置在噴嘴本體上的腔室；以及布設在噴嘴本體噴射端側壁上的多個噴射孔；其中所述多個噴射孔分別與所述腔室連通，并且所述多個噴射孔與所述噴嘴本體中心軸線間的夾角均小于60°。
[0007]優(yōu)選地，所述噴射孔的直徑小于2mm。
[0008]優(yōu)選地，所述腔室的容積大于80mm3。
[0009]優(yōu)選地，所述多個噴射孔與所述噴嘴本體中心軸線的夾角均為53° ;所述噴射孔的直徑為1.5mm ;所述腔室的容積為99.64mm3。
[0010]進一步，本發(fā)明霧化噴嘴還包括:設置在所述噴嘴本體上的至少一個用于和外部噴槍連接的凸起。
[0011]本發(fā)明的溶液霧化裝置包括權利要求1-5任一項所述的霧化噴嘴；以及與所述霧化噴嘴連接的霧化噴槍；與霧化噴槍連接的噴槍定位件；用于將所述霧化噴嘴壓緊至霧化噴槍上的噴嘴壓緊件。
[0012]優(yōu)選地，所述霧化噴槍包括:噴槍本體，其具有內腔；安裝在內腔里的中心管，其外壁與所述噴槍本體內壁之間形成間隙通道；分別設置在噴槍本體一端的液體接口和氣體接口 ；設直在嗔槍本體另一端的嗔嘴接頭；以及安裝在嗔嘴接頭內的嗔頭基座；其中所述霧化噴嘴安裝在所述噴嘴接頭上。
[0013]其中，所述中心管外壁與所述噴槍本體內壁間形成環(huán)形間隙通道。
[0014]優(yōu)選地，所述噴槍定位件為定位法蘭。
[0015]優(yōu)選地，所述噴嘴壓緊件為壓蓋。
[0016](三)有益效果
[0017]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0018]I)本發(fā)明霧化噴嘴通過將多個噴射孔與噴嘴本體中心軸線間的夾角設置為小于60°，使得霧化噴嘴的噴射覆蓋半徑小于霧化噴嘴到熱解爐內壁的距離，避免了霧液在熱解爐內壁的結晶；同時，縮小了霧化噴射半徑后，還進一步避免了多支霧化噴槍同時運行時容易形成交叉覆蓋面的缺陷；
[0019]2)本發(fā)明霧化噴嘴的噴射孔直徑小于2mm，小霧化噴射孔設計使得氣-液兩相流通過噴射孔的流速極大提升，達到超音速的狀態(tài)，當氣、液兩相流體以超音速狀態(tài)通過噴射孔流道時，兩相流體的二次混合更為充分；
[0020]3)本發(fā)明霧化噴嘴的腔室容積大于80mm3，通過增加霧化噴嘴腔室的有效容積，使得進入腔室的霧化空氣量顯著增大，從而提升了進入霧化噴嘴內的空氣流速，提高了霧化效率；
[0021]4)本發(fā)明霧化噴嘴的腔室容積設為99.64_3，可比現(xiàn)有配用的霧化噴嘴容積增加
16.78mm3,使進入霧化噴嘴的霧化空氣量由現(xiàn)有的8?IONmVh提高至25?30Nm3/h，并使得進入霧化噴嘴內的空氣初始流速由現(xiàn)有的177?221m/s提高到553?663m/s，可達到現(xiàn)有噴嘴流速的2.5倍以上；霧化噴嘴的多個噴射孔與噴嘴本體中心軸線間的夾角優(yōu)選為53°，可以使霧化噴射半徑由0.6?0.8m縮小至0.4?0.45m,能夠滿足實際需求；霧化噴嘴的噴射孔優(yōu)選設計為Φ 1.5_，可將氣-液兩相流通過噴射孔的流速由現(xiàn)有的118?147m/s提高到655?786m/s，即將霧化噴射流速提高至現(xiàn)有流速的4.4倍以上；
[0022]5 )本發(fā)明霧化裝置的霧化噴槍優(yōu)選為一種內混合式二流式噴射裝置，在霧化噴槍的內腔里安裝中心管，使得中心管外壁與噴槍本體內壁之間形成間隙通道，壓縮空氣通過間隙通道注入至霧化噴嘴的腔室，確保了霧化空氣能夠有較高的流速，同時與尿素溶液能夠充分、高效混合。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明霧化噴嘴的結構示意圖；
[0024]圖2是圖1所示沿A-A面的剖視圖；
[0025]圖3是本發(fā)明霧化裝置的結構示意圖；
[0026]圖4是圖3所示霧化噴槍的結構示意圖。
[0027]附圖標記說明:11-噴嘴本體；12_腔室；13_噴射孔；14-凸起；2-霧化噴槍；21-噴槍本體；22_內腔；23_中心管；24_間隙通道；25-液體接口 ； 26-氣體接口 ；27_噴嘴接頭；28_噴頭基座；3_噴槍定位件；4_噴嘴壓緊件。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明。需要說明的是，附圖僅用于解釋本發(fā)明，是對本發(fā)明實施例的示意性說明，而不能理解為對本發(fā)明的限定。
[0029]如圖1、圖2所示，本發(fā)明的霧化噴嘴包括:噴嘴本體11，在噴嘴本體11上設置有腔室12，在噴嘴本體11噴射端側壁上布設有多個噴射孔13，其中多個噴射孔13分別與腔室12連通，并且多個噴射孔13與噴嘴本體11中心軸線間的夾角均小于60°，使得霧化噴嘴的噴射覆蓋半徑小于霧化噴嘴到熱解爐內壁的距離，可避免霧液在熱解爐內壁的結晶，同時，縮小了霧化噴射半徑后，還可進一步避免多支尿素噴槍同時運行時容易形成交叉覆蓋面的缺陷。
[0030]具體地，多個噴射孔13與噴嘴本體11中心軸線的夾角可減小到53°，這樣可使霧化噴射半徑由現(xiàn)有的0.6?0.8m縮小至0.4?0.45m，滿足實際需求。噴射孔13的直徑小于2_，這樣可使得氣-液兩相流通過噴射孔的流速獲得較大提升，可以達到超音速的狀態(tài)，確保氣-液兩相流體的二次混合更為充分，霧化效果更好。噴射孔13的直徑可優(yōu)選為
1.5mm，這樣可將氣-液兩相流通過噴射孔13的流速由現(xiàn)有的118?147m/s提高到655?786m/s，可將霧化噴射流速提高至現(xiàn)有流速的4.4倍以上。腔室12的容積大于80mm3，通過增加霧化噴嘴腔室12的有效容積，可使得進入腔室12的霧化空氣量顯著增大，進而提升進入霧化噴嘴內的空氣流速，提高霧化效率。腔室12的容積可優(yōu)選為99.64mm3，這樣將比現(xiàn)有配用的霧化噴嘴容積增加16.78_3，使進入霧化噴嘴的霧化空氣量具有顯著提升(如由現(xiàn)有的8?10Nm3/h提高至25?30Nm3/h)，并使得進入霧化噴嘴內的空氣初始流速由現(xiàn)有的177?221m/s提高到553?663m/s。此外，在噴嘴本體11上還可設置至少一個凸起14，用于和外部噴槍連接，該凸起14可以使凸塊或者凸筋等。
[0031]如圖3、圖4所示，本發(fā)明的溶液霧化裝置包括上述的霧化噴嘴，此外該霧化裝置還包括霧化噴槍2、噴槍定位件3和噴嘴壓緊件4等。霧化噴槍2與霧化噴嘴連接。霧化噴槍2包括:噴槍本體21，噴槍本體21具有內腔22，在內腔22里安裝有中心管23，中心管23的外壁與噴槍本體21的內壁之間形成有間隙通道24，比如環(huán)形間隙通道，在噴槍本體21的一端分別設置有液體接口 25和氣體接口 26，在噴槍本體21另一端設置有噴嘴接頭27，在噴嘴接頭27內安裝有噴頭基座28，霧化噴嘴安裝在噴嘴接頭27上；噴槍定位件3與霧化噴槍2連接，可以是定位法蘭，用于將霧化噴槍2固定；噴嘴壓緊件4用于將霧化噴嘴壓緊至霧化噴槍2上，即壓緊至霧化噴槍2的噴嘴接頭27上，噴嘴壓緊件4可以是壓蓋。
[0032]本發(fā)明霧化噴嘴及霧化裝置的具體工作原理為:霧化噴槍2以壓縮空氣作為動力源，壓縮空氣與尿素溶液分別注入霧化噴槍2內，并在霧化噴嘴的腔室12 (氣液混合室)混合后，由霧化噴嘴的噴射孔13呈細小液滴噴射。其中，尿素溶液通過尿素噴槍2內的中心管23注入到腔室12，壓縮空氣以中心管23與霧化噴槍的噴槍本體內壁之間的間隙通道24注入至腔室12。氣-液二相流在霧化噴嘴的腔室12內進行初步混合，混合流流經(jīng)噴射孔13進行霧化噴射。噴射過程中，由于氣-液混合流流速較高，會與噴射孔13內壁產(chǎn)生較大摩擦力，形成氣-液兩相的二次混合，充分混合氣-液流由噴射出噴射孔13后，在壓縮空氣的體積迅速膨脹的作用下，液滴被霧化呈細小的霧狀。
[0033]由于尿素溶液黏度較高，液體表面張力較大，當采用內混合的二相噴射霧化裝置(本發(fā)明霧化噴槍2)時，存在噴射流速過低，會導致霧化噴射出的液滴過大。本方案在進行霧化噴嘴的設計時，優(yōu)選以增加霧化噴射混合流的流速作為提高霧化效果的解決方案，即根據(jù)“氣-液兩相混合流的流速越大，產(chǎn)生的摩擦力則越大，則氣、液兩相流體的混合越充分，噴射出的霧滴則越小”的原理。
[0034]本發(fā)明的霧化噴嘴通過將多個噴射孔13與噴嘴本體11中心軸線間的夾角設置為小于60°，使得霧化噴嘴的噴射覆蓋半徑小于霧化噴嘴到熱解爐內壁的距離，避免了霧液在熱解爐內壁的結晶；同時，縮小了霧化噴射半徑后，還進一步避免了多支霧化噴槍2同時運行時容易形成交叉覆蓋面的缺陷；霧化噴嘴的噴射孔13直徑小于2mm，小霧化噴射孔13設計使得氣-液兩相流通過噴射孔13的流速極大提升，達到超音速的狀態(tài)，當氣、液兩相流體以超音速狀態(tài)通過噴射孔13流道時，兩相流體的二次混合更為充分；霧化噴嘴的腔室12容積大于80_3，通過增加霧化噴嘴腔室12的有效容積，使得進入腔室12的霧化空氣量顯著增大，從而提升了進入霧化噴嘴內的空氣流速，提高了霧化效率；霧化噴嘴的腔室12容積設為99.64mm3，可比現(xiàn)有配用的霧化噴嘴容積增加16.78mm3，使進入霧化噴嘴的霧化空氣量由現(xiàn)有的8?IONmVh提高至25?30Nm3/h，并使得進入霧化噴嘴內的空氣初始流速由現(xiàn)有的177?221m/s提高到553?663m/s，可達到現(xiàn)有噴嘴流速的2.5倍以上；霧化噴嘴的多個噴射孔13與噴嘴本體11中心軸線間的夾角優(yōu)選為53°，可以使霧化噴射半徑由0.6?0.8m縮小至0.4?0.45m,能夠滿足實際需求；霧化噴嘴的噴射孔13優(yōu)選設計為Φ 1.5mm，可將氣-液兩相流通過噴射孔13的流速由現(xiàn)有的118?147m/s提高到655?786m/s,即將霧化噴射流速提高至現(xiàn)有流速的4.4倍以上。本發(fā)明霧化裝置的霧化噴槍2優(yōu)選為一種內混合式二流式噴射裝置，在霧化噴槍2的內腔22里安裝中心管23，使得中心管23外壁與噴槍本體21內壁之間形成間隙通道24，壓縮空氣通過間隙通道24注入至霧化噴嘴的腔室12，確保了霧化空氣能夠有較高的流速，同時與尿素溶液能夠充分、高效混合。
[0035]需要說明的是，盡管上文對本發(fā)明作了詳細說明，但本發(fā)明不限于此，本領域普通技術人員可以根據(jù)本發(fā)明記載的內容或原理進行修改，因此，凡按照本發(fā)明記載的內容或原理進行的各種修改都應當落入本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種用于尿素熱解制氨工藝的霧化噴嘴，其特征在于，其包括: 噴嘴本體(11)； 設置在噴嘴本體(11)上的腔室(12 );以及 布設在噴嘴本體(11)噴射端側壁上的多個噴射孔(13);其中 所述多個噴射孔(13)分別與所述腔室(12)連通，并且所述多個噴射孔(13)與所述噴嘴本體(11)中心軸線間的夾角均小于60°。
2.根據(jù)權利要求1所述的霧化噴嘴，其特征在于，所述噴射孔(13)的直徑小于2mm。
3.根據(jù)權利要求2所述的霧化噴嘴，其特征在于，所述腔室(12)的容積大于80mm3。
4.根據(jù)權利要求3所述的霧化噴嘴，其特征在于，所述多個噴射孔(13)與所述噴嘴本體(11)中心軸線的夾角均為53° ;所述噴射孔(13)的直徑為1.5mm ;所述腔室(12)的容積為 99.64mm3η
5.根據(jù)權利要求1-4任一項所述的霧化噴嘴，其特征在于，其還包括: 設置在所述噴嘴本體(11)上的至少一個用于和外部噴槍連接的凸起(14)。
6.一種溶液霧化裝置，其特征在于，其包括權利要求1-5任一項所述的霧化噴嘴；以及 與所述霧化噴嘴連接的霧化噴槍(2)； 與霧化噴槍(2)連接的噴槍定位件(3)； 用于將所述霧化噴嘴壓緊至霧化噴槍(2)上的噴嘴壓緊件(4)。
7.根據(jù)權利要求6所述的溶液霧化裝置，其特征在于，所述霧化噴槍(2)包括: 噴槍本體(21)，其具有內腔(22)； 安裝在內腔(22)里的中心管(23)，其外壁與所述噴槍本體(21)內壁之間形成間隙通道(24)； 分別設置在噴槍本體(21) —端的液體接口(25)和氣體接口(26)； 設置在噴槍本體(21)另一端的噴嘴接頭(27);以及 安裝在噴嘴接頭(27)內的噴頭基座(28);其中 所述霧化噴嘴安裝在所述噴嘴接頭(27)上。
8.根據(jù)權利要求7所述的溶液霧化裝置，其特征在于，所述中心管(23)外壁與所述噴槍本體(21)內壁間形成環(huán)形間隙通道。
9.根據(jù)權利要求6-8任一項所述的溶液霧化裝置，其特征在于，所述噴槍定位件(3)為定位法蘭。
10.根據(jù)權利要求6-8任一項所述的溶液霧化裝置，其特征在于，所述噴嘴壓緊件(4)為壓蓋。
【文檔編號】B05B1/14GK103657894SQ201310656417
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權日:2013年12月6日
【發(fā)明者】蘇金海, 王斌, 李剛, 劉振生, 王沖, 康繼軍 申請人:北京京能電力股份有限公司石景山熱電廠