一種設置在氣體通道內(nèi)的渦流對沖式氣體混合器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種設置在氣體通道內(nèi)的渦流對沖式氣體混合器，其特征在于，包括導流裝置、噴嘴、管道、煙氣擾流裝置、支撐裝置；所述的管道穿入煙道側壁并繼續(xù)延伸；所述噴嘴設置在管道延伸方向的一端；所述的噴嘴噴出的射流噴射到所述導流裝置上；所述煙氣擾流裝置設置在相對所述導流裝置的煙氣流上游位置處；所述的煙氣擾流裝置與導流裝置相配合，使得煙氣流經(jīng)過所述的煙氣擾流裝置后形成馬蹄渦流包裹住經(jīng)由導流裝置導流形成的氣流。利用了混合組件的特殊結構攪亂流場，煙氣流經(jīng)平面板，在平面板背面形成馬蹄渦，而還原劑從噴口噴出形成射流，射流經(jīng)還原劑導流部分引導，和煙氣的馬蹄渦形成對沖，馬蹄渦至上向下包裹住還原氣流，形成兩者的混合。
【專利說明】一種設置在氣體通道內(nèi)的渦流對沖式氣體混合器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種設置在氣體通道內(nèi)的渦流對沖式氣體混合器，屬于氣體靜態(tài)混合器領域。
【背景技術】
[0002]選擇性催化還原法(SCR)是目前工業(yè)上最重要的脫硝技術。它廣泛地應用于船舶、機動車、火力發(fā)電廠等領域，發(fā)動機或鍋爐的燃燒產(chǎn)生氮氧化物NOx，這些氣體排放到大氣中，會帶來酸雨、光化學煙霧、臭氧層耗損等危害，影響人類的生活。近年來大氣污染物排放標準日愈嚴格，在火力發(fā)電廠方面，國內(nèi)要求對未安裝脫硝設備的現(xiàn)役機組進行改造工作，即在省煤器和空氣預熱器之間加裝SCR系統(tǒng)。由于改造空間和場地的限制，改造會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。濃度場的不均勻會導致脫銷效率下降，氨逃逸率增大，影響電廠的環(huán)保性和安全性，為機組運行帶來問題。特別在燃燒偏斜、鍋爐低負荷運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。
[0003]在SCR系統(tǒng)中，靜態(tài)混合器對氨氮混合有著最直接的影響。在湍流流場內(nèi)，混合器利用自身特殊的結構，使原煙氣產(chǎn)生偏轉或形成渦流、旋流等擾動提高混合強度，以減小混合距離。而伴隨著高效的混合，系統(tǒng)壓降也會升高，導致引風機電耗上升，因此設計高效的混合器，合理地平衡經(jīng)濟性和環(huán)保性問題是目前重要的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于提供一種利用氣體混合效果好的渦流對沖式氣體混合器。
[0005]技術方案:本發(fā)明所述的一種設置在氣體通道內(nèi)的渦流對沖式氣體混合器，包括導流裝置、噴嘴、管道、煙氣擾流裝置、支撐裝置；所述的管道穿入煙道側壁并繼續(xù)延伸；所述噴嘴設置在管道延伸方向的一端；所述的噴嘴噴出的射流噴射到所述導流裝置上；所述煙氣擾流裝置設置在相對所述導流裝置的煙氣流上游位置處；所述的煙氣擾流裝置與導流裝置相配合，使得煙氣流經(jīng)過所述的煙氣擾流裝置后形成馬蹄渦流包裹住經(jīng)由導流裝置導流形成的氣流。
[0006]所謂的馬蹄渦流指的是煙氣外掠過煙氣擾流裝置時，發(fā)生邊界層的分離，形成的馬蹄形渦結構。
[0007]進一步地，經(jīng)過導流裝置導流的氣流從所述的馬蹄渦流的內(nèi)部并大致沿馬蹄渦流該處流線的切線方向噴出。
[0008]進一步地，如圖1所示。煙氣擾流裝置為一圓形平板，所述的導流裝置為碟中心帶有凸起的碟形導流裝置，所述凸起指向噴嘴且與噴嘴中噴射方向相反；所述的碟形導流裝置碟面的內(nèi)凹方向與所述凸起的凸起方向相反。本裝置中的碟形為有圍邊的盤形，對大小并無限定，盤中央的碟面相對于圍邊向內(nèi)凹陷，垂直于中央碟面由圍邊一側指向中央碟面的方向為內(nèi)凹方向。
[0009]進一步地，所述的支撐裝置為將導流裝置固定在煙氣擾流裝置上的若干支撐桿。
[0010]進一步地，所述的噴嘴噴射方向垂直于圓形平板平面。
[0011]進一步地，所述的圓形平板平面與氣體通道中氣體流動方向之間角度為銳角。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其有益效果是:利用了混合組件的特殊結構攪亂流場，煙氣流經(jīng)平面板，在平面板背面形成馬蹄渦，而還原劑從噴口噴出形成射流，射流經(jīng)還原劑導流部分引導，和煙氣的馬蹄渦形成對沖，馬蹄渦至上向下包裹住還原氣流，形成兩者的強烈混合，有效地克服電廠SCR改造空間有限混合距離不足的問題，在降低氨逃逸率的同時提高了脫硝效率。此外，由于噴嘴與混合組件集合成為一個模型，使組件布置的深度減小，進一步延長了煙氣和還原劑的混合距離。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明所述的一種設置在氣體通道內(nèi)的渦流對沖式氣體混合器示意圖?！揪唧w實施方式】
[0014]下面對本發(fā)明技術方案進行詳細說明，但是本發(fā)明的保護范圍不局限于所述實施例。
[0015]實施例:
[0016]本發(fā)明的實施例為針對現(xiàn)有火力發(fā)電廠機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)過該氣體混合器對氣體均勻混合的作用。但本發(fā)明的氣體混合器及其組成的氣體混合裝置的運用場合并不僅限于此，可應用于本領域普通技術人員能夠想到的能夠適用的需要氣體混合的場合。此時，氣體通道即為火力發(fā)電場中的煙道，煙道壁5如圖1所示。
[0017]本實施例中的設置在氣體通道內(nèi)的渦流對沖式氣體混合器，設置如圖1所示，包括導流裝置1、噴嘴10、管道6、煙氣擾流裝置9、支撐裝置3 ;所述的管道6穿入煙道側壁并繼續(xù)延伸；所述噴嘴10設置在管道6延伸方向的一端；所述的噴嘴10噴出的射流噴射到所述導流裝置I上；所述煙氣擾流裝置9設置在相對所述導流裝置I的煙氣流上游位置處；所述的煙氣擾流裝置9與導流裝置I相配合，使得煙氣流經(jīng)過所述的煙氣擾流裝置9后形成馬蹄渦流包裹住經(jīng)由導流裝置I導流形成的氣流。
[0018]所謂的馬蹄渦流指的是煙氣外掠過煙氣擾流裝置時，發(fā)生邊界層的分離，形成的馬蹄形渦結構。
[0019]本實施例中經(jīng)過導流裝置I導流的氣流從所述的馬蹄渦流的內(nèi)部并大致沿馬蹄渦流該處流線的切線方向噴出。
[0020]本實施例中的煙氣擾流裝置9為一圓形平板，所述的導流裝置I為碟中心帶有凸起的碟形導流裝置，所述凸起指向噴嘴10且與噴嘴10中噴射方向相反；所述的碟形導流裝置碟面的內(nèi)凹方向與所述凸起的凸起方向相反。本裝置中的碟形為有圍邊的盤形，對大小并無限定，盤中央的碟面相對于圍邊向內(nèi)凹陷，垂直于中央碟面由圍邊一側指向中央碟面的方向為內(nèi)凹方向。
[0021]本實施例中的支撐裝置3為將導流裝置I固定在煙氣擾流裝置I上的若干支撐桿。噴嘴噴射方向垂直于圓形平板平面。圓形平板平面與氣體通道中氣體流動方向之間角度為銳角。
[0022]本發(fā)明把混合組件和還原劑噴射裝置合成為一個元件，混合組件分為煙氣擾流部分和還原劑導流部分，還原劑噴射裝置由管道和噴嘴組成。還原劑管道穿過煙道外殼，噴嘴與來流煙氣成一定角度，煙氣擾流部分為一塊平面板，垂直地焊接在噴嘴上，還原劑導流裝置設計在平面板上方，通過鋼筋支撐桿固定在平面板上。
[0023]所述的煙氣擾流裝置9由耐磨耐腐的金屬板制成，焊接在噴嘴10上，導流裝置I由特殊模具制成，內(nèi)面具有流線型，并通過支撐桿固定在平面板上，支撐桿兩端用緊固件分別固定在煙氣擾流裝置9上和導流裝置I上。
[0024]如圖1所示，本發(fā)明把混合組件和還原劑噴射裝置合成為一個元件，混合組件分為煙氣擾流部分和還原劑導流部分，還原劑噴射裝置由管道6和噴嘴10組成。還原劑管道穿過煙道外殼，噴嘴與煙道中的煙氣流動方向成一定角度，煙氣擾流部分為一塊平面板，垂直地焊接在噴嘴上，還原劑導流裝置I設計在平面板上方，通過鋼筋支撐桿3固定在平面板上。
[0025]所述的煙氣擾流裝置由耐磨耐腐的金屬板(本發(fā)明為圓板)制成，焊接在還原劑噴嘴上，還原劑導流裝置由特殊模具制成，內(nèi)面具有流線型，并通過支撐桿固定在平面板上，支撐桿兩端用緊固件分別固定在兩個擾流裝置上。
[0026]煙道截面被混合組件分為若干個區(qū)域，每個區(qū)域氣體混合的能力由該區(qū)域的混合組件決定，每個區(qū)域的大小由煙氣擾流裝置的設計尺寸決定，考慮到兩股氣流合適的對沖角度和大小，煙氣擾流裝置的尺寸受還原劑噴嘴和還原劑導流裝置設計尺寸的影響。對于每個混合區(qū)域，采用渦流對沖式SCR混合器是利用了混合組件的特殊結構攪亂流場，煙氣流經(jīng)平面板，在平面板背面形成馬蹄渦，而還原劑從噴口噴出形成射流，射流經(jīng)還原劑導流部分引導，和煙氣的馬蹄渦形成對沖，馬蹄渦至上向下包裹住還原氣流，形成兩者的強烈混合，有效地克服電廠SCR改造空間有限混合距離不足的問題，在降低氨逃逸率的同時提高了脫硝效率。此外，由于噴嘴與混合組件集合成為一個裝置，使組件布置的深度減小，進一步延長了煙氣和還原劑的混合距離。
[0027]本發(fā)明的嵌合式雙旋流SCR靜態(tài)混合器實際工作時情況如下:
[0028]在SCR系統(tǒng)中，反應器內(nèi)選擇填裝三層蜂窩狀催化劑，每層催化劑由若干催化劑模塊組成，每個催化劑模塊又可分為若干催化劑小塊。工程上若要提高脫銷效率和減小氨逃逸率，必須保證每個催化劑模塊上層的氨氮比近似相同，在更加嚴格的情況下，必須保證每個催化劑內(nèi)孔通道上層的氨氮比近似相同。由于現(xiàn)役機組改造空間有限，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。采用渦流對沖式SCR混合器是利用了混合組件的特殊結構攪亂流場，煙氣1.8流經(jīng)平面板，在平面板背面形成馬蹄渦4，而還原劑7從噴口噴出形成射流，射流在形成的初始階段沖擊導流裝置1，經(jīng)還原劑導流裝置內(nèi)壁面特殊流線型的引導作用，和煙氣氣流產(chǎn)生的馬蹄渦形成對沖，馬蹄渦至上向下包裹住還原氣流2，這種相互對沖和包裹的作用會導致兩股氣流的強烈混合，有效地克服電廠SCR改造空間有限混合距離不足的問題，在降低氨逃逸率的同時提高了脫硝效率。此外，由于噴嘴與混合組件集合成為一個模型，使組件布置的深度減小，進一步延長了煙氣和還原劑的混合距離。[0029]如上所述，盡管參照特定的優(yōu)選實施例已經(jīng)表示和表述了本發(fā)明，但其不得解釋為對本發(fā)明自身的限制。在不脫離所附權利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍前提下，可對其在形式上和細節(jié)上作出各種變化。
【權利要求】
1.一種設置在氣體通道內(nèi)的渦流對沖式氣體混合器，其特征在于，包括導流裝置(I)、噴嘴(10)、管道(6)、煙氣擾流裝置(9)、支撐裝置(3);所述的管道(6)穿入煙道側壁并繼續(xù)延伸；所述噴嘴(10)設置在管道(6)延伸方向的一端；所述的噴嘴(10)噴出的射流噴射到所述導流裝置(I)上；所述煙氣擾流裝置(9)設置在相對所述導流裝置(I)的煙氣流上游位置處；所述的煙氣擾流裝置(9)與導流裝置(I)相配合，使得煙氣流經(jīng)過所述的煙氣擾流裝置(9)后形成馬蹄渦流包裹住經(jīng)由導流裝置(I)導流形成的氣流。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種設置在氣體通道內(nèi)的渦流對沖式氣體混合器，其特征在于，所述的經(jīng)過導流裝置(I)導流的氣流從所述的馬蹄渦流的內(nèi)部并大致沿馬蹄渦流該處流線的切線方向噴出。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種設置在氣體通道內(nèi)的渦流對沖式氣體混合器，其特征在于，所述的煙氣擾流裝置(9)為一圓形平板，所述的導流裝置(I)為碟中心帶有凸起的碟形導流裝置，所述凸起指向噴嘴(10)且與噴嘴(10)中噴射方向相反；所述的碟形導流裝置碟面的內(nèi)凹方向與所述凸起的凸起方向相反。
4.根據(jù)權利要求1、2或3所述的一種設置在氣體通道內(nèi)的渦流對沖式氣體混合器，其特征在于，所述的支撐裝置(3)為將導流裝置(I)固定在煙氣擾流裝置(I)上的若干支撐桿。
5.根據(jù)權利要求3所述的一種設置在氣體通道內(nèi)的渦流對沖式氣體混合器，其特征在于，所述的噴嘴噴射方向垂直于圓形平板平面。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種設置在氣體通道內(nèi)的渦流對沖式氣體混合器，其特征在于，所述的圓形平板 平面與氣體通道中氣體流動方向之間角度為銳角。
【文檔編號】B01D53/56GK103816801SQ201410075780
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月3日 優(yōu)先權日:2014年3月3日
【發(fā)明者】司風琪, 喻聰, 徐治皋 申請人:東南大學