設(shè)置于氣體通道中的氣體混合器及其組成的氣體混合裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種設(shè)置于氣體通道中的氣體混合器，包括供氣管、中心噴嘴和導(dǎo)流葉片；所述供氣管連接并輸送氣體至中心噴嘴；所述中心噴嘴形狀為沿著噴射方向逐漸外擴(kuò)的筒形；所述導(dǎo)流葉片設(shè)置于中心噴嘴外壁接近中心噴嘴口處，引導(dǎo)氣體通道中的氣流以中心噴嘴為軸旋轉(zhuǎn)流動(dòng)。本實(shí)用新型中中心噴嘴和導(dǎo)流葉片的特殊結(jié)構(gòu)，使煙氣和還原氣體形成同向的旋流，由于兩者螺旋上升，具有相互卷吸的作用，一方面能夠提高還原劑的混合強(qiáng)度，提高脫硝效率和減少氨逃逸率，另一方面能夠延長(zhǎng)還原劑的停留時(shí)間。此外，由于中心噴嘴與混合器集合成為一個(gè)部件，使組件布置的深度減小，進(jìn)一步延長(zhǎng)了煙氣和還原劑的混合距離。
【專利說明】設(shè)置于氣體通道中的氣體混合器及其組成的氣體混合裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種設(shè)置于氣體通道中的氣體混合器及其組成的氣體混合裝置，屬于氣體混合器【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]選擇性催化還原法(Selective Catalytic Reduct1n)是目前工業(yè)上最重要的脫硝技術(shù)。它廣泛地應(yīng)用于船舶、機(jī)動(dòng)車、火力發(fā)電廠等領(lǐng)域，發(fā)動(dòng)機(jī)或鍋爐的燃燒產(chǎn)生氮氧化物NOx,這些氣體排放到大氣中，會(huì)帶來酸雨、光化學(xué)煙霧、臭氧層耗損等危害,影響人類的生活。SCR技術(shù)是在催化劑的作用下，反應(yīng)物吸附在催化劑上，生成對(duì)人類無害的N2和H2O,由于催化劑的存在，脫硝效率能夠達(dá)到很高的水平。
[0003]近年來大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)日愈嚴(yán)格，在火力發(fā)電廠方面，國(guó)內(nèi)要求對(duì)未安裝脫硝設(shè)備的現(xiàn)役機(jī)組進(jìn)行改造工作，即在省煤器和空氣預(yù)熱器之間加裝SCR系統(tǒng)。由于改造空間和場(chǎng)地的限制，改造會(huì)造成煙氣和還原劑混合距離不夠，使得催化劑上層ΝΗ3/Ν0χ分布不均勻。催化劑上層的濃度場(chǎng)是考核SCR煙道設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)，若濃度場(chǎng)均勻性沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，在ΝΗ3/Ν0χ過高的地方，氨的逃逸率會(huì)升高，嚴(yán)重時(shí)可能造成空氣預(yù)熱器或其后設(shè)備的堵塞。在NH3/N0X過低的地方，脫硝效率得不到保證。特別在燃燒偏斜、鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行等脫硝效率不高的工況下，還原劑和煙氣高效混合的意義愈發(fā)突出。
[0004]在SCR系統(tǒng)中，靜態(tài)混合器對(duì)氨氮混合有著最直接的影響。在湍流流場(chǎng)內(nèi)，混合器利用自身特殊的結(jié)構(gòu)，使原煙氣產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)或形成渦流、旋流等擾動(dòng)提高混合強(qiáng)度，以減小混合距離。而伴隨著高效的混合，系統(tǒng)壓降也會(huì)升高，導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)電耗上升，因此設(shè)計(jì)高效的混合器，合理地平衡經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性問題是目前重要的課題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:本實(shí)用新型的目的在于提供一種利用混合器葉片和漸擴(kuò)式噴嘴形成的嵌合式雙旋流間的卷吸作用強(qiáng)化混合效果的靜態(tài)氣體混合器。
[0006]技術(shù)方案:本實(shí)用新型一種設(shè)置于氣體通道中的氣體混合器，包括供氣管、中心噴嘴和導(dǎo)流葉片；供氣管連接并輸送氣體至中心噴嘴；中心噴嘴形狀為沿著噴射方向逐漸外擴(kuò)的筒形如圖1所示，這樣氣體從中心噴嘴噴出后擴(kuò)展到更大的范圍；導(dǎo)流葉片設(shè)置于中心噴嘴外壁接近中心噴嘴口處，引導(dǎo)氣體通道中的氣流以中心噴嘴為軸旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，使得氣體通道中的氣流經(jīng)過導(dǎo)流葉片后，旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，與中心噴嘴中噴出的外擴(kuò)的氣體旋轉(zhuǎn)混合帶動(dòng)中心噴嘴中外擴(kuò)噴出的氣體一通旋轉(zhuǎn)兩種氣體充分混合，并且當(dāng)應(yīng)用于本氣體混合器的一個(gè)典型用途SCR中作為靜態(tài)氣體混合器時(shí)，將煙氣包裹著中心噴嘴中噴出的氨氣時(shí)，兩者混合充分有效地提高了脫硝效率，并且由于使得氨氣被煙氣旋轉(zhuǎn)包裹前進(jìn)，減少了氨逃逸率如圖2中虛線表示的中心噴嘴中噴出和氣體和煙氣的典型流線所示。
[0007]進(jìn)一步地，優(yōu)選中心噴嘴形狀為沿著噴射方向截面逐漸擴(kuò)大的的圓筒形，優(yōu)選導(dǎo)流葉片焊接于中心噴嘴外壁上接近中心噴嘴口處。
[0008]優(yōu)選導(dǎo)流葉片數(shù)量為四片。
[0009]進(jìn)一步地，導(dǎo)流葉片以中心噴嘴為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱中心90度旋轉(zhuǎn)對(duì)稱設(shè)置。
[0010]進(jìn)一步地，導(dǎo)流葉片的邊緣為流線型。
[0011]進(jìn)一步的，供氣管截面為矩形，中心噴嘴氣體入口處截面為圓形，供氣管焊接于中心噴嘴的氣體入口處，且該矩形與中心噴嘴入口相切。
[0012]進(jìn)一步地,導(dǎo)流葉片為金屬制導(dǎo)流葉片。
[0013]進(jìn)一步地，所述氣體通道為煙道，所述供氣管垂直于煙道的前墻布置。
[0014]本實(shí)用新型的設(shè)置于煙道中的氣體混合器組成的氣體混合裝置，由若干個(gè)本實(shí)用新型的氣體混合器組成，還包括調(diào)節(jié)閥，氣體混合裝置還包括供氣母管，調(diào)節(jié)閥設(shè)置于各氣體混合器的供氣管上，各氣體混合器的供氣管連通至供氣母管，這樣設(shè)置，便于滿足大范圍氣體混合的需要。此外，通過調(diào)節(jié)閥控制各個(gè)單個(gè)氣體混合器中的中心噴嘴氣體流量，可以根據(jù)噴氨截面前煙氣的速度場(chǎng)調(diào)節(jié)各噴氨管的開度，煙氣速度大的位置，NOx質(zhì)量流率大，相應(yīng)要噴射更多的氨氣。這樣，使得整體的脫硝更好。
[0015]進(jìn)一步地，優(yōu)選若干個(gè)氣體混合器在煙道截面上呈行列排布。
[0016]當(dāng)本裝置作為選擇性催化還原法中脫硝應(yīng)用時(shí)，該裝置把氨噴射元件中心噴嘴和靜態(tài)混合器集成為一個(gè)模型。
[0017]進(jìn)一步的，各個(gè)導(dǎo)流葉片形狀和導(dǎo)流葉片間的夾角相同，且均與來流煙氣成相同的角度，這樣設(shè)置可以使得穿過導(dǎo)流葉片的氣流形成均勻地圍繞著中心噴嘴旋轉(zhuǎn)前進(jìn)。
[0018]所述的供氣支管內(nèi)截面制成矩形，焊接在漸擴(kuò)型圓筒噴嘴下方，矩形截面和噴嘴相切，混合器葉片由耐磨耐腐的金屬片制成，葉片的四個(gè)角制成流線型。
[0019]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是:本實(shí)用新型中中心噴嘴和導(dǎo)流葉片的特殊結(jié)構(gòu)，使煙氣和還原氣體形成同向的旋流，由于兩者螺旋上升，具有相互卷吸的作用，一方面能夠提高還原劑的混合強(qiáng)度，提高脫硝效率和減少氨逃逸率，另一方面能夠延長(zhǎng)還原劑的停留時(shí)間。此外，由于中心噴嘴與混合器集合成為一個(gè)部件，使組件布置的深度減小，進(jìn)一步延長(zhǎng)了煙氣和還原劑的混合距離。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型中一種設(shè)置于氣體通道中的氣體混合器的主視圖示意圖；
[0021]圖2為本實(shí)用新型中一種設(shè)置于氣體通道中的氣體混合器的俯視圖示意圖；
[0022]圖3為本實(shí)用新型中若干設(shè)置于氣體通道中的氣體混合器組成的氣體混合裝置示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。
[0024]實(shí)施例1:
[0025]本實(shí)用新型的實(shí)施例為針對(duì)現(xiàn)有火力發(fā)電廠機(jī)組利用選擇性催化還原法脫硝的的氨氣與發(fā)電廠廢氣經(jīng)過該氣體混合器對(duì)氣體均勻混合的作用。但本實(shí)用新型的氣體混合器及其組成的氣體混合裝置的運(yùn)用場(chǎng)合并不僅限于此，可應(yīng)用于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠想到的能夠適用的需要?dú)怏w混合的場(chǎng)合。
[0026]如圖1、圖2所示，本實(shí)施例的設(shè)置于氣體通道中的氣體混合器，其特征在于，包括供氣管2、中心噴嘴6和導(dǎo)流葉片4 ;所述供氣管2連接并輸送氣體至中心噴嘴6 ;所述中心噴嘴6形狀為沿著噴射方向逐漸外擴(kuò)的筒形；所述導(dǎo)流葉片4設(shè)置于中心噴嘴6外壁接近中心噴嘴6 口處，引導(dǎo)氣體通道中的氣流以中心噴嘴為軸旋轉(zhuǎn)流動(dòng)。氨氣從噴口噴出后即行與剛形成的旋轉(zhuǎn)氣流相混合，節(jié)約了空間，有效地解決了電廠現(xiàn)有機(jī)組SCR改造空間不足的問題。氨氣輸入氣流I位置如圖1所示。
[0027]本實(shí)施例中，具體設(shè)置中心噴嘴6形狀為沿著噴射方向截面逐漸擴(kuò)大的的圓筒形；導(dǎo)流葉片4焊接于中心噴嘴外壁上接近中心噴嘴6 口處。
[0028]設(shè)置導(dǎo)流葉片4數(shù)量為四片，導(dǎo)流葉片4以中心噴嘴6為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱中心90度旋轉(zhuǎn)對(duì)稱設(shè)置，導(dǎo)流葉片4的邊緣為流線型。供氣管2截面為矩形，中心噴嘴6氣體入口處截面為圓形，供氣管2焊接于中心噴嘴6的氣體入口處，且該矩形與中心噴嘴入口相切。導(dǎo)流葉片4由金屬制成。
[0029]本實(shí)施例應(yīng)用于火力發(fā)現(xiàn)場(chǎng)的脫硝處理中，前述的氣體通道即為煙道，供氣管2垂直于煙道的前墻布置。
[0030]本實(shí)用新型把氨噴射元件和靜態(tài)混合器4集成為一個(gè)氣體混合器，氨噴射元件包括供氣管2和中心噴嘴6。供氣管2垂直于煙道的前墻布置，一端穿出煙道連接供氣母管43，另一端連接中心噴嘴6。中心噴嘴6設(shè)計(jì)為漸擴(kuò)型圓筒結(jié)構(gòu)，中心噴嘴底面5直徑小于頂面，在中心噴嘴外壁靠近噴口的位置，焊接有四片導(dǎo)流葉片4如圖1、2所示，導(dǎo)流葉片形狀和導(dǎo)流葉片間夾角相同，對(duì)稱設(shè)置，且均與來流煙氣成相同的角度，這樣便于形成均勻旋轉(zhuǎn)前進(jìn)的煙氣氣流。
[0031]供氣支管2內(nèi)截面制成矩形，焊接在漸擴(kuò)型圓筒噴嘴下方，矩形截面和噴嘴相切，導(dǎo)流葉片4由耐磨耐腐的金屬片制成，導(dǎo)流葉片4的四個(gè)角制成流線型。本實(shí)用新型的嵌合式雙旋流SCR靜態(tài)混合器實(shí)際工作時(shí)情況如下:
[0032]在SCR反應(yīng)器中填裝板式催化劑，催化劑分為三層，第一層為預(yù)留層，后兩層填裝催化劑，每層催化劑由若干催化劑模塊組成，每個(gè)催化劑模塊又可分為若干催化劑小塊，催化劑小塊是由疊放的催化劑板組成。工程上若要提高脫銷效率和減小氨逃逸率，必須保證每個(gè)催化劑模塊上層的氨氮比近似相同，在更加嚴(yán)格的情況下，必須保證每個(gè)催化劑小塊上層、甚至每個(gè)催化劑內(nèi)孔通道上層的氨氮比近似相同。由于現(xiàn)役機(jī)組改造空間有限，使得噴氨截面到首層催化劑上層的間混合距離不足，在有限的混合距離里，若要保證上述氨氮混合均勻的要求，高效的靜態(tài)混合器是有效的訴諸手段。本實(shí)用新型的設(shè)置于氣體通道中的氣體混合器在預(yù)混合煙道41中沿截面布置，根據(jù)具體情況設(shè)計(jì)中心噴嘴6數(shù)、中心噴嘴6上下截面積，由于中心噴嘴6和靜態(tài)混合器集成為一個(gè)模塊，靜態(tài)混合器個(gè)數(shù)等于中心噴嘴6個(gè)數(shù)，且每個(gè)模塊把煙道截面分成若干區(qū)域，根據(jù)每個(gè)區(qū)域的大小設(shè)計(jì)混合器導(dǎo)流葉片4的數(shù)量和尺寸，保證煙氣產(chǎn)生的旋流不僅能包裹住還原劑產(chǎn)生的旋流，并且能充滿每個(gè)區(qū)域。煙氣旋流3和氨氣旋流7如圖2所示，煙氣流經(jīng)導(dǎo)流葉片4時(shí)，由于導(dǎo)流葉片的偏轉(zhuǎn)作用，使煙氣流產(chǎn)生煙氣旋流3。而氨氣通過供氣管2送入中心噴嘴底部，氨氣流沿著圓形的中心噴嘴內(nèi)壁流動(dòng)，形成氨氣旋流7，由于中心噴嘴6是漸擴(kuò)型圓筒，頂部截面積大于底部截面積，故還原劑氣流上升到噴嘴出口時(shí)，形成直徑逐漸變大的氨氣旋流7。煙氣旋流3在外，氨氣氣流7在內(nèi)，兩者同向，且氨氣旋流7有向煙氣旋流3擴(kuò)張的趨勢(shì)，兩者相互卷吸，在旋流的作用下均勻地分布在單個(gè)混合器的控制區(qū)域內(nèi)。此外，由于噴嘴與混合器集合靠近設(shè)置，使組件布置的深度減小，進(jìn)一步延長(zhǎng)了煙氣和還原劑的混合距離。
[0033]實(shí)施例2:
[0034]實(shí)施例1中的若干氣體通道中的氣體混合器組成的氣體混合裝置，氣體混合器還包括調(diào)節(jié)閥43，氣體混合裝置還包括供氣母管43，調(diào)節(jié)閥設(shè)置于各氣體混合器的供氣管2上，各氣體混合器的供氣管2連通至供氣母管43。
[0035]若干個(gè)氣體混合器在氣體通道截面上呈行列排布。如圖3所示，煙道41被混合器分為了若干個(gè)區(qū)(本實(shí)施例為十八個(gè)，如圖3所示)，每個(gè)區(qū)的中心噴嘴6由對(duì)應(yīng)的供氣管2供入還原劑，供氣管2內(nèi)還原劑流量由調(diào)節(jié)閥43調(diào)節(jié)，供氣管2內(nèi)還原劑來自供氣母管42。采用該混合器是利用了中心噴嘴6和導(dǎo)流葉片4的特殊結(jié)構(gòu)，使煙氣和還原氣體形成同向的旋流，煙氣產(chǎn)生的煙氣旋流3和還原劑產(chǎn)生的氨氣旋流7兩者螺旋上升，具有相互卷吸的作用，一方面能夠提高還原劑的混合強(qiáng)度，提高脫硝效率和減少氨逃逸率，另一方面能夠延長(zhǎng)還原劑的停留時(shí)間，有效地解決了電廠現(xiàn)有機(jī)組SCR改造空間不足的問題。此外，由于噴嘴與混合器集合成為一個(gè)模型，使組件布置的深度減小，進(jìn)一步延長(zhǎng)了煙氣和還原劑的混合距離。
[0036]如上所述，盡管參照特定的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)表示和表述了本實(shí)用新型，但其不得解釋為對(duì)本實(shí)用新型自身的限制。在不脫離所附權(quán)利要求定義的本實(shí)用新型的精神和范圍前提下，可對(duì)其在形式上和細(xì)節(jié)上作出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種設(shè)置于氣體通道中的氣體混合器，其特征在于，包括供氣管(2)、中心噴嘴(6)和導(dǎo)流葉片(4);所述供氣管(2)連接并輸送氣體至中心噴嘴(6);所述中心噴嘴(6)形狀為沿著噴射方向逐漸外擴(kuò)的筒形；所述導(dǎo)流葉片(4)設(shè)置于中心噴嘴(6)外壁接近中心噴嘴(6)口處，引導(dǎo)氣體通道中的氣流以中心噴嘴為軸旋轉(zhuǎn)流動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種設(shè)置于氣體通道中的氣體混合器，其特征在于，所述中心噴嘴(6)形狀為沿著噴射方向截面逐漸擴(kuò)大的的圓筒形；所述的導(dǎo)流葉片(4)焊接于中心噴嘴外壁上接近中心噴嘴(6) 口處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種設(shè)置于氣體通道中的氣體混合器，其特征在于，所述的導(dǎo)流葉片(4)數(shù)量為四片。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種設(shè)置于氣體通道中的氣體混合器，其特征在于，所述的導(dǎo)流葉片(4)以中心噴嘴(6)為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱中心90度旋轉(zhuǎn)對(duì)稱設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的一種設(shè)置于氣體通道中的氣體混合器，其特征在于，所述導(dǎo)流葉片(4)的邊緣為流線型。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的一種設(shè)置于氣體通道中的氣體混合器，其特征在于，所述的供氣管(2)截面為矩形，所述的中心噴嘴(6)氣體入口處截面為圓形，所述的供氣管(2)焊接于中心噴嘴(6)的氣體入口處，且該矩形與中心噴嘴入口相切。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的一種設(shè)置于氣體通道中的氣體混合器，其特征在于，所述的導(dǎo)流葉片(4)為金屬制導(dǎo)流葉片(4)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的一種設(shè)置于氣體通道中的氣體混合器，其特征在于，所述氣體通道為煙道(41)，所述的供氣管(2)垂直于煙道(41)的前墻布置。
9.若干個(gè)權(quán)利要求1、2、3或4所述的設(shè)置于氣體通道中的氣體混合器組成的氣體混合裝置，其特征在于，所述的氣體混合器還包括調(diào)節(jié)閥(43)，所述的氣體混合裝置還包括供氣母管(43)，所述的調(diào)節(jié)閥設(shè)置于各氣體混合器的供氣管(2)上，各氣體混合器的供氣管(2)連通至供氣母管(43)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種氣體混合裝置，其特征在于，若干個(gè)所述的氣體混合器在氣體通道截面上呈行列排布。
【文檔編號(hào)】B01D53/90GK203916479SQ201420093286
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年3月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月3日
【發(fā)明者】喻聰, 司風(fēng)琪, 江曉明 申請(qǐng)人:東南大學(xué), 大唐南京環(huán)保科技有限責(zé)任公司