CN103585908B - 多级导流叶片式静态混合器 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供多级导流叶片式静态混合器，每个叶片体均包括中心面叶片和侧面叶片，中心面叶片为正N边形，每个叶片体包含侧面叶片的个数为N，中心面叶片的N个边分别为N个侧面叶片的下底边，N个侧面叶片的朝向相同、与中心面叶片所成角度相同，所成角度在100度至170度之间，叶片体通过各自的中心面叶片固定套在连杆上，不同叶片体之间的中心面叶片大小相等，相邻叶片体中心面叶片相隔角度为180°/N,第一个叶片体的中心面叶片通过支撑筋与支撑圈固定，支撑圈与用于混合的管道内壁相连。本发明配合还原剂从管道中心喷射的方式，可有效地混合还原剂与烟气，使管道中心的还原剂逐步向外分散，最终达到均匀状态。

Description

多级导流叶片式静态混合器

技术领域

本发明涉及的是一种流体混合装置，具体地说是适用于SCR系统还原剂从管道中心喷射的方式的流体混合装置。

背景技术

船舶柴油机排放废气中的氮氧化物（NOx）对大气环境造成的污染已引起国际社会广泛的关注。为了限制船舶柴油机排放对环境的污染，1997年国际海事组织（IMO）通过国际防止船舶造成大气污染公约，并作MARPOL73/78公约的附则VI颁布。针对Tier III排放法规，船用柴油机可通过SCR技术满足法规的要求。

为使喷嘴喷射的还原剂在反应器前充分雾化，防止还原剂在管内壁凝聚、沉积，可采用在管道中心布置喷嘴，沿管道轴向喷射的方式。然而，这种喷射方式会使管道中心的还原剂浓度较高，而管壁附近的还原剂浓度较低。还原剂与烟气掺混的不均匀将导致SCR系统的脱硝率低并且氨滑失量高。因此，有必要在反应器前安装静态混合器，使还原剂与烟气到达反应器前混合均匀。

目前的商用静态混合器，如SV，SK型，产生的压力损失较大，并且达到混合均匀的效果所需的混合器长度较长，一般为6倍管径左右，而对于柴油机SCR系统管道内的高流速、组分比例相差悬殊的情况下所需的混合器长度要更长。

发明内容

本发明的目的在于提供可用于SCR反应器前还原剂与烟气的掺混的多级导流叶片式静态混合器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明多级导流叶片式静态混合器，其特征是：包括固定在用于混合的管道里的连杆、叶片体、支撑圈，每个叶片体均包括中心面叶片和侧面叶片，中心面叶片为正N边形，每个叶片体包含侧面叶片的个数为N，侧面叶片的形状为三角形、矩形、多边形和/或曲线形，中心面叶片的N个边分别为N个侧面叶片的下底边，N个侧面叶片的朝向相同、与中心面叶片所成角度相同，所成角度在100度至170度之间，叶片体通过各自的中心面叶片固定套在连杆上，不同叶片体之间的中心面叶片大小相等，相邻叶片体中心面叶片相隔角度为180°/N,不同叶片体在连杆上依次排列，第一个叶片体的中心面叶片通过支撑筋与支撑圈固定，支撑圈与用于混合的管道内壁相连。

本发明还可以包括：

1、所有叶片体的中心面叶片的中心在一条直线上，每个叶片体的侧面叶片上底边顶点均构成一个外接圆，最后一个叶片体侧面叶片顶点的外接圆直径与用于混合的管道内径相同，部分叶片体的外接圆或所有叶片体的外接圆连线组成平截圆锥体。

2、：每个叶片体包括一个中心面叶片、三个侧面叶片，中心面叶片为等边三角形，侧面叶片为等腰梯形，三个侧面叶片均与中心面叶片均成120度角。

3、所述的叶片体有6个，前3个叶片体的侧面叶片高度依次逐渐增大，后3个叶片体的侧面叶片顶点的外接圆直径与用于混合的管道的内径相同。

4、前3个叶片体侧面叶片等腰梯形两腰之间的夹角为15度，后3个叶片体侧面叶片等腰梯形两腰之间的夹角为8度。

5、前3个叶片体侧面叶片顶点得外接圆组成的平截圆锥体锥度为25度。

本发明的优势在于：本发明的静态混合器，配合还原剂从管道中心喷射的方式，可有效地混合还原剂与烟气，使管道中心的还原剂逐步向外分散，最终达到均匀状态。而本发明的静态混合器整体成锥形，锥顶部分的叶片可有效地对还原剂进行初混，同时减少了混合器的压力损失。

附图说明

图1为本发明位于管道内的结构示意图；

图2为本发明的单体结构示意图；

图3为本发明的混合原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

实施方式1：

结合图1～3，本发明采用的技术方案是：

一种多级导流叶片式静态混合器，由混合器本体和支架构成，由耐高温，耐腐蚀的金属或非金属制成；混合器本体由数个叶片体从小至大沿管道轴向依次排列，并通过以叶片体中心为基准的连杆固定而成，其中每相邻的两个叶片体沿连杆轴心旋转的角度与中心面叶片边的条数满足关系：旋转角度=180°/中心面叶片边的条数；叶片体是具有一定厚度的多边片体结构，其中心面叶片是等边多边形，侧面叶片是以中心面叶片的边为底的三角形，矩形，多边形，或曲线形。中心面叶片和侧面叶片为平面或曲面，中心面叶片与侧面叶片的夹角为100至170度。数个叶片体的侧面叶片尺寸有所不同，侧面叶片顶点的外接圆组成了具有一定锥度的平截圆锥体，而最后一个叶片体侧面叶片顶点的外接圆直径与管道内径相同；支架由支撑圈和支撑筋连接组成，支撑圈与连杆同轴心，通过支撑筋与第一个叶片体相连。

本发明多级导流叶片式静态混合器其轴线与管道1的轴线重合，由固定件2夹住混合器固定于管道1内壁，静态混合器的向流面朝向流体的来流方向。混合器由混合器本体和支架组成。混合器本体和支架为耐高温，耐腐蚀的金属或非金属。混合器本体由数个叶片体3从小至大沿管道1轴向依次排列，并通过以叶片体3中心为基准的连杆4固定而成。支架由支撑圈5和支撑筋6连接组成，支撑圈5与连杆4同轴心，通过支撑筋6与第一个叶片体3相连。叶片体3是具有一定厚度的多边片体结构，其中心面叶片是等边多边形，侧面叶片是以中心面叶片的边为底的三角形，矩形，多边形，或曲线形。每相邻的两个叶片体3沿连杆4轴心旋转的角度与中心面叶片边的条数满足关系：旋转角度=180°/中心面叶片边的条数。数个叶片体3侧面叶片的尺寸有所不同，侧面叶片顶点的外接圆组成了具有一定锥度的平截圆锥体，而最后一个叶片体3侧面叶片顶点的外接圆直径与管道1内径相同。中心面叶片和侧面叶片为平面或曲面，中心面叶片与侧面叶片的夹角为100至170度。

当流体遇到叶片体3时，一部分被叶片体3的侧面叶片导流至外侧，另一部分则通过叶片体3侧面叶片间的空隙，绕过中心面叶片，由下一个叶片体3的侧面叶片导流至外侧。而被前一个叶片体3侧面叶片导流至外侧的流体，将通过第二个叶片体3侧面叶片之间的空隙，绕过中心面叶片，继续向前流动。这样，通过叶片体3侧面叶片的导流作用，使流体的位置发生转移，进行对流混合。而流体在叶片体3的表面及边沿区域流动时，会受到较大的剪切力，从而发生连续不断的变形，在叶片体3侧面之间的空隙内，流体微元进行变形和伸展，引起局部剪切混合。流体经过多个叶片体3，最终将被混合均匀。

实施方式2：

结合图1和图3，多级导流叶片式静态混合器放置于管道1内，由混合器本体和支架构成，且均为实心体；混合器本体由6个叶片体3从小至大按等间距排列，并以叶片体3中心为基准，由连杆4焊接固定而成。其中每相邻两个叶片体3沿连杆4轴心旋转60度；叶片体3的中心面叶片的形状是等边三角形，并以等边三角形的三个边作为下底边分别与三个等腰梯形叶片折弯连接，折弯角度为120度；6个叶片体3的中心面叶片形状与尺寸均相同，而前3个叶片体3的侧面叶片尺寸依次逐渐增大，后3个叶片体3的侧面叶片顶点的外接圆直径与管道1的内径相同。混合器整体成具有一定锥度的平截圆锥体，如图2所示。支架由1个支撑圈5和3根支撑筋6焊接构成，3根支撑筋6在支撑圈5上径向圆周均布，支撑圈5与连杆4同轴心，并通过支撑筋6与第一个叶片体3相连。前3个叶片体侧面叶片等腰梯形两腰之间的夹角为15度，后3个叶片体侧面叶片等腰梯形两腰之间的夹角为8度，混合器整体锥度为25度。

如图3所示：当流体遇到第1个叶片体3时，一部分被叶片体3的侧面叶片导流至外侧，另一部分则通过叶片体3侧面叶片间的空隙，绕过中心面叶片，由第2个叶片体3的侧面叶片导流至外侧。而被第1个叶片体3侧面叶片导流至外侧的流体，将通过第2个叶片体3侧面叶片之间的空隙，绕过中心面叶片，继续向前流动。这样，通过这6个叶片体3侧面叶片的导流作用，使流体的位置发生转移，进行对流混合。而流体在叶片体3的表面及边沿区域流动时，会受到较大的剪切力，从而发生连续不断的变形，在叶片体3侧面之间的空隙内，流体微元进行变形和伸展，引起局部剪切混合。流体经过多个叶片体3，最终将被混合均匀。

Claims (6)

1.多级导流叶片式静态混合器，其特征是：包括固定在用于混合的管道里的连杆、叶片体、支撑圈，每个叶片体均包括中心面叶片和侧面叶片，中心面叶片为正N边形，每个叶片体包含侧面叶片的个数为N，侧面叶片的形状为三角形、矩形、多边形和/或曲线形，中心面叶片的N个边分别为N个侧面叶片的下底边，N个侧面叶片的朝向相同、与中心面叶片所成角度相同，所成角度在100度至170度之间，叶片体通过各自的中心面叶片固定套在连杆上，不同叶片体之间的中心面叶片大小相等，相邻叶片体中心面叶片相隔角度为180°/N,不同叶片体在连杆上依次排列，第一个叶片体的中心面叶片通过支撑筋与支撑圈固定，支撑圈与用于混合的管道内壁相连。

2.根据权利要求1所述的多级导流叶片式静态混合器，其特征是：所有叶片体的中心面叶片的中心在一条直线上，每个叶片体的侧面叶片上底边顶点均构成一个外接圆，最后一个叶片体侧面叶片顶点的外接圆直径与用于混合的管道内径相同，部分叶片体的外接圆或所有叶片体的外接圆连线组成平截圆锥体。

3.根据权利要求1或2所述的多级导流叶片式静态混合器，其特征是：每个叶片体包括一个中心面叶片、三个侧面叶片，中心面叶片为等边三角形，侧面叶片为等腰梯形，三个侧面叶片均与中心面叶片均成120度角。

4.根据权利要求3所述的多级导流叶片式静态混合器，其特征是：所述的叶片体有6个，前3个叶片体的侧面叶片高度依次逐渐增大，后3个叶片体的侧面叶片顶点的外接圆直径与用于混合的管道的内径相同。

5.根据权利要求4所述的多级导流叶片式静态混合器，其特征是：前3个叶片体侧面叶片等腰梯形两腰之间的夹角为15度，后3个叶片体侧面叶片等腰梯形两腰之间的夹角为8度。

6.根据权利要求4所述的多级导流叶片式静态混合器，其特征是：前3个叶片体侧面叶片顶点的外接圆组成的平截圆锥体锥度为25度。