專利名稱：用于煙氣噴射系統(tǒng)的噴嘴裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種噴嘴裝置，可適用于各種燃燒設(shè)備的煙氣排放系統(tǒng)，特別適用于選擇性催化還原(SCR)法煙氣脫硝系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
燃煤鍋爐及類似裝置的排放尾氣中的氮氧化物是大氣主要污染物之一，目前已經(jīng)成為了我國空氣污染治理的當(dāng)務(wù)之急。對(duì)于NOx的治理，國內(nèi)外主要采用選擇性催化還原(SCR)法煙氣脫硝工藝，該工藝脫硝效率高、無二次污染，廣泛應(yīng)用于各種燃燒設(shè)備中。對(duì)于SCR法煙氣脫硝工藝，稀釋的氨氣與煙氣的均勻擴(kuò)散混合是保證反應(yīng)完全、提高脫硝效率和氨利用率，以及控制較低氨逃逸率的關(guān)鍵因素。氨在某些區(qū)域過量，會(huì)導(dǎo)致過剩的氨逃逸出反應(yīng)器，造成環(huán)境的二次污染，還易引起副反應(yīng)的發(fā)生，導(dǎo)致脫硝效果變差；某些區(qū)域的氨量不足，則導(dǎo)致NOx并未被還原的結(jié)果。因此，氨和煙氣的混合效果直接關(guān)系到整套脫硝裝置的效率。目前工程上噴氨裝置普遍采用噴氨格柵(AIG)，它是由排列在一起的管道以及其上的小孔組成，噴氨格柵采用多點(diǎn)噴射分區(qū)調(diào)節(jié)，以適應(yīng)煙氣中NOx濃度分布。常規(guī)噴氨噴嘴結(jié)構(gòu)簡單，噴嘴噴射角度單一，往往只采用簡單的一段直管，噴孔直徑小，噴氨速度波動(dòng)較大，對(duì)煙氣的擾動(dòng)效果較差；另外機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)煙氣流速通常較低，使得噴孔容易發(fā)生積灰堵塞現(xiàn)象。為了提高氨氣與煙氣的混合效果，防止噴嘴的堵塞，人們想出了各種不同的措施。中國專利文獻(xiàn)CN201010275830.7 (用于SCR脫硝裝置的噴氨咀混合器)在噴嘴前方設(shè)計(jì)了錐形混合器用于提高混合效果。中國專利文獻(xiàn)CN201110045839.3 (用于SCR脫硝系統(tǒng)的旋流式噴氨裝置)采用了噴嘴內(nèi)部設(shè)置有螺旋線的旋流式噴嘴用于增強(qiáng)噴嘴出口的擾動(dòng)效果。中國專利文獻(xiàn)CN200920110414.4 (SCR法煙氣脫硝的噴氨格柵裝置)在噴嘴后方的母管上設(shè)置了與金屬管平行的防磨板，來保護(hù)噴嘴及增強(qiáng)煙氣擾動(dòng)效果。中國專利文獻(xiàn)CN200910104626.6 (采用非等直徑噴孔噴氨格柵的SCR脫硝工藝及脫硝裝置)則采用非等直徑噴孔的噴氨格柵，來保證各噴氨孔噴出的氨氣量保持相同。中國專利文獻(xiàn)CN200920105063.8 (火力發(fā)電廠噴氨脫硝系統(tǒng)的多孔噴氨噴嘴)設(shè)計(jì)了五孔噴氨噴嘴。中國專利文獻(xiàn)CN201110262115.4 (火力發(fā)電廠噴氨脫硝系統(tǒng)的三叉形噴嘴裝置)采用了三叉形噴嘴。中國專利201120523576.8 (煙氣脫硝噴氨格柵)采用每個(gè)噴嘴端口后方設(shè)置煙氣擾動(dòng)片的方法來增強(qiáng)擾動(dòng)。中國專利文獻(xiàn)CN201110301276.X (煙氣脫硝系統(tǒng)的導(dǎo)流噴氨裝置)通過葉形導(dǎo)流噴氨裝置進(jìn)行噴氨，同時(shí)具有導(dǎo)流與噴氨兩個(gè)功能。中國專利文獻(xiàn)CN200820000458.7 (噴射裝置和包括該噴射裝置的噴射格柵)通過在母管上安裝鈍體來增強(qiáng)擾流效果。上述很多方案多為增強(qiáng)擾動(dòng)效果，難以保證噴嘴的防堵效果，同時(shí)加工難度較聞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型的用于煙氣噴射系統(tǒng)的噴嘴裝置，由此克服現(xiàn)有技術(shù)的全部或部分缺陷。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:本發(fā)明用于煙氣噴射系統(tǒng)的噴嘴裝置包括設(shè)有噴射腔的噴射體，所述噴射腔的噴射口的端面與煙氣的主氣流方向平行，且噴射口的開口方向?qū)ν獬驘煹赖膬?nèi)壁，由噴射口噴射出的氣流呈環(huán)狀，由噴射口噴射出的氣流的方向與煙氣的主氣流方向成105 165°夾角。進(jìn)一步地，本發(fā)明還包括總管，所述總管與噴射腔連通。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述噴嘴裝置呈“傘”型。進(jìn)一步地，本發(fā)明由所述噴射口噴射出的氣流的方向與煙氣的主氣流方向成120 150。夾角。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:通過新型而獨(dú)特的噴嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改善了噴嘴噴射的氣流(如還原劑氣流)與煙氣的混合，增強(qiáng)擾流和混合效果，有利于節(jié)省混合時(shí)間，減少煙氣和噴嘴噴射的氣流(如還原劑氣流)的混合距離，從而降低煙氣噴射系統(tǒng)的投資成本，提聞煙氣噴射系統(tǒng)的效率。本發(fā)明噴嘴裝置還能防止噴嘴的堵塞，大大提聞了系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。


圖1為噴嘴裝置與煙道的相對(duì)位置關(guān)系示意 圖2為噴嘴裝置的縱向剖視 圖3為圖1中噴嘴裝置的A-A剖視 圖4為噴嘴裝置的擾流效果矢量 圖中，1.還原劑母管；2.還原劑總管；3.噴射腔；4.噴射口 ；5.噴射體的外壁面；
6.噴射體的外壁面；7.噴射體。
具體實(shí)施例方式為便于理解，下面以選擇性催化還原(SCR)法煙氣脫硝系統(tǒng)為例，結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。在選擇性催化還原(SCR)法煙氣脫硝系統(tǒng)中，由噴射腔3的噴射口 4噴射出并與煙氣混合的為還原劑氣體，例如為氨氣和空氣的混合氣體；與噴射腔3連通的“總管”可稱為“還原劑總管”；向噴射腔或還原劑總管供給還原劑氣體的“母管”可稱為“還原劑母管”。在圖1至圖3所示的用于煙氣噴射系統(tǒng)的噴嘴裝置主要由噴射體7構(gòu)成。噴射體7內(nèi)設(shè)有噴射腔3，噴射腔3與還原劑母管I連通，來自于還原劑母管I的還原劑氣體進(jìn)入噴射腔3后由噴射腔3的噴射口 4噴射出并與煙道內(nèi)的煙氣相向交匯。具體地說，噴射腔3的噴射口 4的端面與煙氣的主氣流方向平行，并且，噴射口 4的開口方向?qū)ν獬驘煹赖膬?nèi)壁。圖3是圖1中噴射裝置的A-A剖視圖，圖3顯示噴射腔3的噴射口 4呈環(huán)狀，相應(yīng)地使噴射口 4噴射出的還原劑氣流呈環(huán)狀。由圖1和圖2可知，由噴射口 4噴射出的還原劑氣流與煙氣的主氣流相向交匯，具體地說，由噴射口 4噴射出的還原劑氣流的方向與煙氣的主氣流方向成105 165°夾角。由于由噴射口 4噴射出的還原劑氣流與煙氣的主氣流相向交匯，因此，如圖2所示，以煙氣主氣流作為參照，噴射體7的外壁面5與煙氣主氣流相對(duì)，噴射體7的另一側(cè)外壁面6則與外壁面5相背。
作為本發(fā)明的另一種實(shí)施方式，本發(fā)明的噴射裝置自身可設(shè)置有還原劑總管2，還原劑總管2與噴射腔3連通，來自于還原劑母管I的還原劑氣體可經(jīng)由還原劑總管2進(jìn)入各噴射裝置的噴射腔3內(nèi)。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，噴嘴裝置可呈“傘”型。從形狀來看，還原劑總管2相當(dāng)于雨傘的“傘柄”，噴射體7相當(dāng)于雨傘的“傘面”，其中，噴射體7的外壁面5相當(dāng)于“內(nèi)傘面”，噴射體7的外壁面6相當(dāng)于“外傘面”。對(duì)雨傘而言，與雨落下方向相對(duì)的是雨傘的“外傘面”，因此雨直接沖擊的是雨傘的“外傘面”;而本發(fā)明與雨傘不同的是，本發(fā)明與煙氣主氣流相對(duì)的是噴射體7的外壁面5，因此煙氣主氣流直接沖擊的是噴射體7的外壁面5。將本發(fā)明噴嘴裝置安裝于煙氣噴射系統(tǒng)的煙道內(nèi)時(shí)，可沿?zé)煹赖妮S向安裝有多層噴嘴裝置，每一層有多個(gè)噴嘴裝置并列。從圖4可以看出，煙氣在煙道中流過時(shí)，一部分煙氣沖擊到噴射體7的與煙氣主氣流相對(duì)的外壁面5上，另一部分煙氣則經(jīng)由相鄰噴嘴裝置之間或噴嘴裝置與煙道內(nèi)壁之間的間隙流過。當(dāng)一部分煙氣沖擊到噴射體7的與煙氣主氣流相對(duì)的外壁面5上時(shí)，發(fā)生漫反射現(xiàn)象，由此使煙氣的部分動(dòng)壓轉(zhuǎn)化為靜壓，同時(shí)，由噴射口 4噴射出的還原劑氣流的方向與煙氣的主氣流方向成105 165°夾角(優(yōu)選120 150°夾角)，并且，由于噴射腔3的噴射口 4的端面與煙氣的主氣流方向平行，結(jié)合還原劑氣流為環(huán)狀而呈現(xiàn)出的閉合式結(jié)構(gòu)特征，使得在噴射口 4噴出的環(huán)形還原劑氣流直接與相鄰噴嘴裝置之間或噴嘴裝置與煙道內(nèi)壁之間流過的另一部分煙氣成一定角度的相向碰撞后，能夠在噴射體7的外壁面5的覆蓋區(qū)域形成獨(dú)特的環(huán)形壓力不均衡區(qū)域，并促使由噴射口 4噴出的環(huán)形還原劑氣流與煙氣在該壓力不均衡區(qū)域發(fā)生強(qiáng)烈的擾流混合。此外，由于由噴射口 4噴射出的還原劑氣流呈環(huán)狀，確保在外壁面5的覆蓋區(qū)域所形成的壓力不均衡區(qū)域產(chǎn)生強(qiáng)烈的渦流效應(yīng)，在該區(qū)域發(fā)生強(qiáng)烈的氣體混合，并使氣流在壓力不均衡區(qū)域混合后能夠均勻地與相鄰噴嘴裝置之間或噴嘴裝置與煙道內(nèi)壁之間的氣流進(jìn)行二次混合并被夾帶前進(jìn)。由于由噴射口 4噴出的還原劑氣流呈環(huán)狀，并同時(shí)受相鄰噴嘴裝置之間的喉口結(jié)構(gòu)影響，混合后的氣流會(huì)先加速流過，而后沿外壁面6減速爬升；噴射體7的外壁面6上聚集的原有低速氣流與經(jīng)過相鄰噴嘴裝置之間的間隙(或噴嘴裝置與煙道之間的間隙)后沿該外壁面6爬升的氣流相遇，再次形成明顯的擾流及混合(如圖4所示)。經(jīng)過上述多次擾流混合，本發(fā)明以其特有的方式實(shí)現(xiàn)還原劑氣體和煙氣的均勻混合，并且節(jié)省了混合時(shí)間，減少煙氣和還原劑的混合距離，大大降低脫硝系統(tǒng)的投資成本，提聞脫硝系統(tǒng)的效率，提聞脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行可罪性和穩(wěn)定性。此外，噴射腔3的噴射口 4的端面與煙氣的主氣流方向平行，一方面可以減少噴射口 4的端面受煙氣中固體顆粒的沖刷及磨蝕，同時(shí)可以最大程度避免煙氣中的固體顆粒由噴射口 4進(jìn)入噴射腔3內(nèi)，減少了噴射口 4被固體顆粒堵塞的可能性。需要說明的是，本發(fā)明噴嘴裝置除了特別適用于選擇性催化還原(SCR)法煙氣脫硝系統(tǒng)外，還可適用于各種燃燒設(shè)備的煙氣排放系統(tǒng)。盡管上文結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識(shí)至IJ，本發(fā)明不應(yīng)限制于上述優(yōu)選實(shí)施例的具體內(nèi)容。在不脫離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明精神和范圍的情況下，可以對(duì)上述實(shí)施例作出各種變型和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種用于煙氣噴射系統(tǒng)的噴嘴裝置，其特征在于:包括設(shè)有噴射腔的噴射體(7)，所述噴射腔(3)的噴射口(4)的端面與煙氣的主氣流方向平行，且噴射口的開口方向?qū)ν獬驘煹赖膬?nèi)壁，由噴射口(4)噴射出的氣流呈環(huán)狀，由噴射口(4)噴射出的氣流的方向與煙氣的主氣流方向成105 165°夾角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴裝置，其特征在于:還包括總管(2)，所述總管(2)與噴射腔(3)連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的噴嘴裝置，其特征在于:所述噴嘴裝置呈“傘”型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的噴嘴裝置，其特征在于:由所述噴射口噴射出的氣流的方向與煙氣的主氣流方向成120 150°夾角。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的噴嘴裝置，其特征在于:所述噴嘴裝置呈“傘”型。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種于煙氣噴射系統(tǒng)的噴嘴裝置，它包括設(shè)有噴射腔的噴射體，所述噴射腔的噴射口的端面與煙氣的主氣流方向平行，且噴射口的開口方向?qū)ν獬驘煹赖膬?nèi)壁，由噴射口噴射出的氣流呈環(huán)狀，由噴射口噴射出的氣流的方向與煙氣的主氣流方向成105～165°夾角。本發(fā)明通過新型而獨(dú)特的噴嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改善了噴嘴噴射的氣流與煙氣的混合，增強(qiáng)擾流和混合效果，有利于節(jié)省混合時(shí)間，減少煙氣和噴嘴噴射的氣流的混合距離，從而降低煙氣噴射系統(tǒng)的投資成本，提高煙氣噴射系統(tǒng)的效率。本發(fā)明噴嘴裝置還能防止噴嘴的堵塞，大大提高系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。
文檔編號(hào)B01D53/56GK103203183SQ20131013351
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月17日
發(fā)明者文雅, 金晶, 馬志剛, 李松, 張殷 申請(qǐng)人:浙江浙大網(wǎng)新機(jī)電工程有限公司