專利名稱：預(yù)熱噴孔式靜態(tài)混合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種柴油機(jī)領(lǐng)域的排放處理裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知，柴油機(jī)一直是船舶的主要?jiǎng)恿υ?。由于船舶柴油機(jī)的特點(diǎn)，如轉(zhuǎn)速低、過量空氣系數(shù)大、熱負(fù)荷大等，導(dǎo)致 船舶柴油機(jī)的氮氧化物排放量較高。而隨著船舶運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，船舶柴油機(jī)的排氣對(duì)大氣環(huán)境的污染也日益加劇。近十年來，隨著各國船舶排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，應(yīng)用選擇性催化還原SCR技術(shù)降低船用柴油機(jī)氮氧化物排放成為了新的研究熱點(diǎn)。SCR法的工作原理是在催化劑的作用下，以NH3為還原劑，有選擇性地與船舶柴油機(jī)排放中的NOx反應(yīng)并生成無毒、無污染的N2和H20。由于NH3不容易保存且具有毒性而氨水易燃易爆，所以在便捷性和安全性上均不適合做為船用柴油機(jī)SCR系統(tǒng)的還原劑，而尿素水溶液的穩(wěn)定性使得它成為理想的還原劑。在實(shí)際應(yīng)用中，Urea-SCR后處理裝置在船上布置時(shí)，安裝空間往往受到限制，尿素水溶液噴射位置到反應(yīng)器前的距離短，因此噴射的尿素水溶液液滴很可能無法完全蒸發(fā)，分解生成氨氣。由于柴油機(jī)排氣速度較高，因此尿素分解生成的氨氣很可能還未擴(kuò)散均勻就進(jìn)入了反應(yīng)器部分，這樣將導(dǎo)致反應(yīng)器一部分氨氣濃度較高，一部分沒有或有較低含量的氨氣，從而產(chǎn)生較高的氨滑失率和較低的脫硝率。通常采用噴氨格柵和在反應(yīng)器前管路中安裝靜態(tài)混合器的方式促使氨氣與煙氣混合均勻，但這仍未解決噴射的尿素水溶液無法完全蒸發(fā)分解的問題。在空間的有限的情況下，對(duì)噴射的尿素水溶液進(jìn)行預(yù)熱，是解決問題的有效途徑。目前，還沒有實(shí)現(xiàn)預(yù)熱、噴射尿素水溶液，及混合氨氣與煙氣三種功能集為一體的靜態(tài)混合器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供集預(yù)熱、噴射尿素水溶液，及混合氨氣與煙氣三種功能為一體的預(yù)熱噴孔式靜態(tài)混合器。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明預(yù)熱噴孔式靜態(tài)混合器，包括至于煙道內(nèi)的預(yù)熱管、噴孔管和插入煙道的進(jìn)口管，其特征是預(yù)熱管呈螺旋狀纏繞，預(yù)熱管的兩端分別連接噴孔管和進(jìn)口管，預(yù)熱管上固定支撐梁，支撐梁與煙道管壁固定。本發(fā)明還可以包括I、所述的噴孔管為一端開口一端封閉的直管或彎管，開口端與預(yù)熱管相連，封閉端的端面上或管側(cè)壁上開有至少一個(gè)噴孔。2、所述的預(yù)熱管中心和相鄰螺旋預(yù)熱管間不存在間隙或其間隙由間隙板填充或?qū)⒙菪A(yù)熱管整體布置在襯板上，使煙道的煙氣不能穿過預(yù)熱管。3、所述的預(yù)熱管整體為片狀預(yù)熱管或錐狀預(yù)熱管。4、所述的噴孔管的封閉端布置在煙道橫截面的中心處，噴孔管的封閉端位于預(yù)熱管前，封閉端的端面朝向煙氣來流方向，或噴孔管的封閉端位于預(yù)熱管后，封閉端的端面朝向或背向煙氣來流方向。5、所述的預(yù)熱管在煙道橫截面上的投影不超過煙道橫截面面積的80%。6、進(jìn)口管、預(yù)熱管、噴孔管的橫截面為圓環(huán)形、橢圓環(huán)形、多邊環(huán)形。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于本發(fā)明對(duì)尿素SCR系統(tǒng)噴射的尿素水溶液預(yù)熱，使其快速蒸發(fā)分解生成氨氣，并有效地促使氨氣與煙氣均勻混合，大大縮短了混合距離，提高了煙氣脫硝率，降低了氨滑失率。


圖I是本發(fā)明實(shí)施方式I的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施方式I的預(yù)熱管，噴孔管和進(jìn)口管連接示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施方式2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施方式2的預(yù)熱管，噴孔管和進(jìn)口管連接示意圖；圖5是本發(fā)明的片狀預(yù)熱管示意圖；圖6是本發(fā)明的錐狀預(yù)熱管示意圖；圖7是本發(fā)明的安裝有間隙板的片狀預(yù)熱管示意圖；圖8是本發(fā)明的安裝有襯板的片狀預(yù)熱管示意圖；圖9是本發(fā)明的支撐梁與法蘭連接的錐狀預(yù)熱管示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述本發(fā)明一種預(yù)熱噴孔式靜態(tài)混合器，包括預(yù)熱管，噴孔管，進(jìn)口管三個(gè)部分。其中預(yù)熱管的兩端分別與噴孔管和進(jìn)口管相連。進(jìn)口管，預(yù)熱管和噴孔管可以是橫截面為圓環(huán)形，橢圓環(huán)形或多邊環(huán)形的直管或彎管，材料為耐高溫，耐腐蝕的金屬或非金屬。被加熱的流體可以是氣體，液體，或氣液混合物。預(yù)熱管呈螺旋狀纏繞，螺旋中心及相鄰螺旋管間無間隙，使煙氣無法從其內(nèi)部穿過，只能繞過預(yù)熱管流動(dòng)。無間隙實(shí)現(xiàn)的方式可以通過纏繞預(yù)熱管時(shí)，相臨螺旋管間不留間隙，或相臨螺旋管間的間隙以及螺旋中心處的間隙由間隙板填充，或?qū)⒙菪懿贾迷谝r板上來完成。間隙板可以是與相臨螺旋管間的間隙形狀相適應(yīng)的平面板或曲面板。襯板可以是與預(yù)熱管整體形狀相適應(yīng)的平面板或曲面板。預(yù)熱管整體可以是片狀或錐狀。片狀預(yù)熱管的平面可以是與煙道橫截面形狀相適應(yīng)的圓形，橢圓形或多邊形。錐狀預(yù)熱管可以是正圓錐形，斜圓錐形，橢圓錐形，等邊棱錐形，或不等邊棱錐形，其錐頂朝向煙氣流動(dòng)方向。預(yù)熱管不超過煙道橫截面大小的80%。噴孔管的一端開口，與預(yù)熱管相連。另一端封閉，并在靠近封閉端的一側(cè)開設(shè)噴孔。噴孔管的封閉端布置在煙道橫截面的中心處，可以位于預(yù)熱管前，封閉端的端面朝向來流方向，或位于預(yù)熱管后，封閉端的端面朝向或背向來流方向。噴孔開設(shè)在噴孔管封閉端的端面上或靠近封閉端的管側(cè)璧上，噴孔可以是圓形，橢圓形或多邊形。噴孔的數(shù)目可以是一個(gè)或多個(gè)，但應(yīng)盡量保證噴孔分布均勻。
進(jìn)口管兩端開口，一端置于煙道外，作為被預(yù)熱流體的入口。另一端插入煙道內(nèi)，與預(yù)熱管的另一端相連。整個(gè)靜態(tài)混合器由支撐梁固定。支撐梁的一端與預(yù)熱管相連，另一端與煙道內(nèi)壁或法蘭連接固定。實(shí)施方式I :
結(jié)合圖I和圖2，預(yù)熱管的外圈口 14與進(jìn)口管4相連，內(nèi)圈口 15與噴孔管3相連，在噴孔管3的封閉端處管側(cè)壁上開設(shè)一圈噴孔7，封閉端布置在煙道I橫截面的中心處，并且端面朝向煙氣8來流方向。預(yù)熱管2通過支撐梁5與煙道I內(nèi)壁固定，也可通過支撐梁5與法蘭9連接，如圖9所示。預(yù)熱管2可纏繞成片狀，如圖5所示，也可纏繞成錐狀，如圖6所示。但是無論采用何種形狀的預(yù)熱管，都應(yīng)保證預(yù)熱管2的螺旋中心及相鄰螺旋管間無間隙，使煙氣8無法從其內(nèi)部穿過，只能繞過預(yù)熱管2流動(dòng)。無間隙實(shí)現(xiàn)的方式可以通過纏繞預(yù)熱管時(shí)，相臨螺旋管間不留間隙，如圖9所示，或相臨螺旋管間的間隙以及螺旋中心處的間隙由間隙板10填充，如圖7所示，或?qū)⒙菪懿贾迷谝r板11上來完成，如圖8所示。間隙板10可以是與相臨螺旋管間的間隙形狀相適應(yīng)的平面板或曲面板。襯板11可以是與預(yù)熱管整體形狀相適應(yīng)的平面板或曲面板。被加熱流體6從進(jìn)口管4進(jìn)入，流經(jīng)預(yù)熱管2，最后由噴孔管3的噴孔7噴出。當(dāng)用于預(yù)熱、噴射SCR系統(tǒng)的尿素水溶液時(shí)，可保證尿素水溶液噴入煙道后迅速蒸發(fā)熱解生成氨氣，同時(shí)，無間隙的片狀預(yù)熱管12或錐狀預(yù)熱管13，促使生成的氨氣與煙氣混合均勻，可以達(dá)到SCR系統(tǒng)對(duì)于反應(yīng)器前氨均勻分布的要求。實(shí)施方式2 :結(jié)合圖3和圖4，與實(shí)施方式I不同的是，預(yù)熱管的外圈口 14與噴孔管3相連，內(nèi)圈口 15與進(jìn)口管4相連。實(shí)施方式3 :是在實(shí)施方式I和實(shí)施方式2的基礎(chǔ)上，將噴孔管的封閉端布置在預(yù)熱管后，封閉端的端面朝向或背向煙氣來流方向。
權(quán)利要求
1.預(yù)熱噴孔式靜態(tài)混合器，包括至于煙道內(nèi)的預(yù)熱管、噴孔管和插入煙道的進(jìn)口管，其特征是預(yù)熱管呈螺旋狀纏繞，預(yù)熱管的兩端分別連接噴孔管和進(jìn)口管，預(yù)熱管上固定支撐梁，支撐梁與煙道管壁固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的預(yù)熱噴孔式靜態(tài)混合器，其特征是所述的噴孔管為一端開口一端封閉的直管或彎管，開口端與預(yù)熱管相連，封閉端的端面上或管側(cè)壁上開有至少一個(gè)噴孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的預(yù)熱噴孔式靜態(tài)混合器，其特征是所述的預(yù)熱管中心和相鄰螺旋預(yù)熱管間不存在間隙或其間隙由間隙板填充或?qū)⒙菪A(yù)熱管整體布置在襯板上，使煙道的煙氣不能穿過預(yù)熱管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的預(yù)熱噴孔式靜態(tài)混合器，其特征是所述的預(yù)熱管整體為片狀預(yù)熱管或錐狀預(yù)熱管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的預(yù)熱噴孔式靜態(tài)混合器，其特征是所述的噴孔管的封閉端布置在煙道橫截面的中心處，噴孔管的封閉端位于預(yù)熱管前，封閉端的端面朝向煙氣來流方向，或噴孔管的封閉端位于預(yù)熱管后，封閉端的端面朝向或背向煙氣來流方向。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的預(yù)熱噴孔式靜態(tài)混合器，其特征是所述的預(yù)熱管在煙道橫截面上的投影不超過煙道橫截面面積的80%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的預(yù)熱噴孔式靜態(tài)混合器，其特征是進(jìn)口管、預(yù)熱管、噴孔管的橫截面為圓環(huán)形、橢圓環(huán)形、多邊環(huán)形。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供預(yù)熱噴孔式靜態(tài)混合器，包括至于煙道內(nèi)的預(yù)熱管、噴孔管和插入煙道的進(jìn)口管，預(yù)熱管呈螺旋狀纏繞，預(yù)熱管的兩端分別連接噴孔管和進(jìn)口管，預(yù)熱管上固定支撐梁，支撐梁與煙道管壁固定。本發(fā)明對(duì)尿素SCR系統(tǒng)噴射的尿素水溶液預(yù)熱，使其快速蒸發(fā)分解生成氨氣，并有效地促使氨氣與煙氣均勻混合，大大縮短了混合距離，提高了煙氣脫硝率，降低了氨滑失率。
文檔編號(hào)B01F3/02GK102631849SQ20121011177
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月17日
發(fā)明者張文平, 張新玉, 明平劍, 曹貽鵬, 柳貢民, 田新娜, 肖友洪 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)