一種設(shè)置在氣體通道內(nèi)的渦流對(duì)沖式氣體混合器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種設(shè)置在氣體通道內(nèi)的渦流對(duì)沖式氣體混合器，其特征在于，包括導(dǎo)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(cè)壁并繼續(xù)延伸；所述噴嘴設(shè)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(dǎo)流裝置上；所述煙氣擾流裝置設(shè)置在相對(duì)所述導(dǎo)流裝置的煙氣流上游位置處；所述的煙氣擾流裝置與導(dǎo)流裝置相配合，使得煙氣流經(jīng)過(guò)所述的煙氣擾流裝置后形成馬蹄渦流包裹住經(jīng)由導(dǎo)流裝置導(dǎo)流形成的氣流。利用了混合組件的特殊結(jié)構(gòu)攪亂流場(chǎng)，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(dǎo)流部分引導(dǎo)，和煙氣的馬蹄渦形成對(duì)沖，馬蹄渦至上向下包裹住還原氣流，形成兩者的混合。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種設(shè)置在氣體通道內(nèi)的渦流對(duì)沖式氣體混合器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種設(shè)置在氣體通道內(nèi)的渦流對(duì)沖式氣體混合器，屬于氣體靜態(tài)混合器領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[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(shù)。它廣泛地應(yīng)用于船舶、機(jī)動(dòng)車(chē)、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(lái)酸雨、光化學(xué)煙霧、臭氧層耗損等危害，影響人類(lèi)的生活。近年來(lái)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。濃度場(chǎng)的不均勻會(huì)導(dǎo)致脫銷(xiāo)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(jī)組運(yùn)行帶來(lái)問(wèn)題。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。
[0003]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(wèn)題是目前重要的課題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:本實(shí)用新型的目的在于提供一種利用氣體混合效果好的渦流對(duì)沖式氣體混合器。
[0005]技術(shù)方案:本實(shí)用新型所述的一種設(shè)置在氣體通道內(nèi)的渦流對(duì)沖式氣體混合器，包括導(dǎo)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(cè)壁并繼續(xù)延伸；所述噴嘴設(shè)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(dǎo)流裝置上；所述煙氣擾流裝置設(shè)置在相對(duì)所述導(dǎo)流裝置的煙氣流上游位置處；所述的煙氣擾流裝置與導(dǎo)流裝置相配合，使得煙氣流經(jīng)過(guò)所述的煙氣擾流裝置后形成馬蹄渦流包裹住經(jīng)由導(dǎo)流裝置導(dǎo)流形成的氣流。
[0006]所謂的馬蹄渦流指的是煙氣外掠過(guò)煙氣擾流裝置時(shí)，發(fā)生邊界層的分離，形成的馬蹄形渦結(jié)構(gòu)。
[0007]進(jìn)一步地，經(jīng)過(guò)導(dǎo)流裝置導(dǎo)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(jìn)一步地，如圖1所示。煙氣擾流裝置為一圓形平板，所述的導(dǎo)流裝置為碟中心帶有凸起的碟形導(dǎo)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(dǎo)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(pán)形，對(duì)大小并無(wú)限定，盤(pán)中央的碟面相對(duì)于圍邊向內(nèi)凹陷，垂直于中央碟面由圍邊一側(cè)指向中央碟面的方向?yàn)閮?nèi)凹方向。
[0009]進(jìn)一步地，所述的支撐裝置為將導(dǎo)流裝置固定在煙氣擾流裝置上的若干支撐桿。
[0010]進(jìn)一步地，所述的噴嘴噴射方向垂直于圓形平板平面。
[0011]進(jìn)一步地，所述的圓形平板平面與氣體通道中氣體流動(dòng)方向之間角度為銳角。
[0012]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是:利用了混合組件的特殊結(jié)構(gòu)攪亂流場(chǎng)，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(dǎo)流部分引導(dǎo)，和煙氣的馬蹄渦形成對(duì)沖，馬蹄渦至上向下包裹住還原氣流，形成兩者的強(qiáng)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(wèn)題，在降低氨逃逸率的同時(shí)提高了脫硝效率。此外，由于噴嘴與混合組件集合成為一個(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。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型所述的一種設(shè)置在氣體通道內(nèi)的渦流對(duì)沖式氣體混合器示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]下面對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)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。
[0015]實(shí)施例:
[0016]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(guò)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。此時(shí)，氣體通道即為火力發(fā)電場(chǎng)中的煙道，煙道壁5如圖1所示。
[0017]本實(shí)施例中的設(shè)置在氣體通道內(nèi)的渦流對(duì)沖式氣體混合器，設(shè)置如圖1所示，包括導(dǎo)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(cè)壁并繼續(xù)延伸；所述噴嘴10設(shè)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(dǎo)流裝置I上；所述煙氣擾流裝置9設(shè)置在相對(duì)所述導(dǎo)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(dǎo)流裝置I相配合，使得煙氣流經(jīng)過(guò)所述的煙氣擾流裝置9后形成馬蹄渦流包裹住經(jīng)由導(dǎo)流裝置I導(dǎo)流形成的氣流。
[0018]所謂的馬蹄渦流指的是煙氣外掠過(guò)煙氣擾流裝置時(shí)，發(fā)生邊界層的分離，形成的馬蹄形渦結(jié)構(gòu)。
[0019]本實(shí)施例中經(jīng)過(guò)導(dǎo)流裝置I導(dǎo)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(shí)施例中的煙氣擾流裝置9為一圓形平板，所述的導(dǎo)流裝置I為碟中心帶有凸起的碟形導(dǎo)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(dǎo)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(pán)形，對(duì)大小并無(wú)限定，盤(pán)中央的碟面相對(duì)于圍邊向內(nèi)凹陷，垂直于中央碟面由圍邊一側(cè)指向中央碟面的方向?yàn)閮?nèi)凹方向。
[0021]本實(shí)施例中的支撐裝置3為將導(dǎo)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(dòng)方向之間角度為銳角。
[0022]本實(shí)用新型把混合組件和還原劑噴射裝置合成為一個(gè)元件，混合組件分為煙氣擾流部分和還原劑導(dǎo)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(guò)煙道外殼，噴嘴與來(lái)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(dǎo)流裝置設(shè)計(jì)在平面板上方，通過(guò)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(dǎo)流裝置I由特殊模具制成，內(nèi)面具有流線型，并通過(guò)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(dǎo)流裝置I上。
[0024]如圖1所示，本實(shí)用新型把混合組件和還原劑噴射裝置合成為一個(gè)元件，混合組件分為煙氣擾流部分和還原劑導(dǎo)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(guò)煙道外殼，噴嘴與煙道中的煙氣流動(dòng)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(dǎo)流裝置I設(shè)計(jì)在平面板上方，通過(guò)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(本實(shí)用新型為圓板)制成，焊接在還原劑噴嘴上，還原劑導(dǎo)流裝置由特殊模具制成，內(nèi)面具有流線型，并通過(guò)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(gè)擾流裝置上。
[0026]煙道截面被混合組件分為若干個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域氣體混合的能力由該區(qū)域的混合組件決定，每個(gè)區(qū)域的大小由煙氣擾流裝置的設(shè)計(jì)尺寸決定，考慮到兩股氣流合適的對(duì)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(dǎo)流裝置設(shè)計(jì)尺寸的影響。對(duì)于每個(gè)混合區(qū)域，采用渦流對(duì)沖式SCR混合器是利用了混合組件的特殊結(jié)構(gòu)攪亂流場(chǎng)，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(dǎo)流部分引導(dǎo)，和煙氣的馬蹄渦形成對(duì)沖，馬蹄渦至上向下包裹住還原氣流，形成兩者的強(qiáng)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(wèn)題，在降低氨逃逸率的同時(shí)提高了脫硝效率。此外，由于噴嘴與混合組件集合成為一個(gè)裝置，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。
[0027]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:
[0028]在SCR系統(tǒng)中，反應(yīng)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(gè)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(xiāo)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。采用渦流對(duì)沖式SCR混合器是利用了混合組件的特殊結(jié)構(gòu)攪亂流場(chǎng)，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(dǎo)流裝置1，經(jīng)還原劑導(dǎo)流裝置內(nèi)壁面特殊流線型的引導(dǎo)作用，和煙氣氣流產(chǎn)生的馬蹄渦形成對(duì)沖，馬蹄渦至上向下包裹住還原氣流2，這種相互對(duì)沖和包裹的作用會(huì)導(dǎo)致兩股氣流的強(qiáng)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(wèn)題，在降低氨逃逸率的同時(shí)提高了脫硝效率。此外，由于噴嘴與混合組件集合成為一個(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。
[0029]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)置在氣體通道內(nèi)的渦流對(duì)沖式氣體混合器，其特征在于，包括導(dǎo)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(cè)壁并繼續(xù)延伸；所述噴嘴(10)設(shè)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(dǎo)流裝置(I)上；所述煙氣擾流裝置(9)設(shè)置在相對(duì)所述導(dǎo)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(dǎo)流裝置(I)相配合，使得煙氣流經(jīng)過(guò)所述的煙氣擾流裝置(9)后形成馬蹄渦流包裹住經(jīng)由導(dǎo)流裝置(I)導(dǎo)流形成的氣流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種設(shè)置在氣體通道內(nèi)的渦流對(duì)沖式氣體混合器，其特征在于，所述的經(jīng)過(guò)導(dǎo)流裝置(I)導(dǎo)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(quán)利要求1所述的一種設(shè)置在氣體通道內(nèi)的渦流對(duì)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(dǎo)流裝置(I)為碟中心帶有凸起的碟形導(dǎo)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(dǎo)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(quán)利要求1、2或3所述的一種設(shè)置在氣體通道內(nèi)的渦流對(duì)沖式氣體混合器，其特征在于，所述的支撐裝置(3)為將導(dǎo)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(quán)利要求3所述的一種設(shè)置在氣體通道內(nèi)的渦流對(duì)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(quán)利要求5所述的一種設(shè)置在氣體通道內(nèi)的渦流對(duì)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(dòng)方向之間角度為銳角。
【文檔編號(hào)】B01F5/06GK203916464SQ201420096293
【公開(kāi)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】司風(fēng)琪, 喻聰, 徐治皋 申請(qǐng)人:東南大學(xué)