CN106139945A - 具有低阻流的烟气混合装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有低阻流的烟气混合装置，包括烟气混合管路，在所述烟气混合管路上依次设置有冷气体输入装置和气体旋流装置，其中，所述冷气体输入装置所输出的冷气体的方向与烟气在所述烟气混合管路中流动的方向垂直；所述气体旋流装置的送风方向与所述烟气混合管路中烟气的流动方向相同，本发明提供了一种新型烟气混合装置，多路烟气在本发明所提供的装置内可实现快速混合，缩短了烟气混合装置混合段的长度，降低了设备的投资费用，同时，装置出口横截面上烟气成分均匀、温差小，装置系统阻力小，降低了设备的运营成本。

Description

具有低阻流的烟气混合装置
技术领域
本发明涉及烟气混合装置，更具体地来说，特别是涉及一种具有低阻流的烟气混合装置。
背景技术
烟气混合装置是将不同温度的气体进行混合以满足工艺对烟气温度要求的装置，广泛应用于冶金、动力、能源、化工、建材、制药、食品加工等行业。在工程实际应用中，由于安装位置的限制，往往要求烟气在较短的通道内完成深度混合，且在混合过程中不产生新的对工艺有害的粉尘颗粒物。同时，为了降低设备运营成本，希望烟气混合装置对原有系统的附加阻力越小越好。为了满足工程使用要求，需要对烟气混合装置进行特殊设计，实现在不过度增加系统阻力的情况下实现烟气的快速、深度混合，同时保证高的烟气洁净度。
专利号CN 201096457 Y(热能中心高温烟气混合室)公布了一种高温烟气混合室。该烟气混合室为圆形截面通道，高-中-低温气体沿圆弧壁的切线方向进入混合室。此种结构避免了传统烟气入口指向混合室中心的缺点，但气体有效混合空间不足很难达到烟气混合均匀的效果。当烟气流量较大时，烟气将在混合室中心区域汇流后快速流向下游，烟气未能充分混合；当烟气流量较小时，由于混合室内缺少足够的扰流件，气体也无法充分混合。
专利号CN 202715368 U(一种烟气混合器)、CN 204865574 U(一种烟气混合装置)公布了一种烟气混合器，其特征在于在混合室内设置了多边形挡板，降低了各路烟气进入混合室后的速度。挡板对烟气流动起到了一定的扰流作用，但是由于混合室内缺乏足够的扰流件，当烟气流量小，或各路烟气流量相差大时很难达到混合均匀的效果；
专利号CN 204891628 U(一种烟气混合装置)公布了一种烟气混合装置，其特征在于烟气在第一、第二混合室内完成多次混合过程。该结构实现了烟气的均匀混合，但由于烟气在第一、第二混合室间做180°折返运动，系统阻力较大，当烟气流量发生突变时对设备冲击力较大，降低设备的使用寿命。
综上所述，现有的烟气混合方案在实现低阻力和均匀混合的效果上并不理想，因此如何在有限长度的管路中实现烟气低阻力的均匀混合是目前需要解决的技术难题。
发明内容
鉴于以上所述，本发明的目的在于提供一种具有低阻流的烟气混合装置，用于解决现有技术中烟气混合不够理想的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供以下技术方案：
一种具有低阻流的烟气混合装置，包括烟气混合管路，还包括：在所述烟气混合管路上依次设置有冷气体输入装置和气体旋流装置，其中，所述冷气体输入装置所输出的冷气体的方向与烟气在所述烟气混合管路中流动的方向垂直；所述气体旋流装置的送风方向与所述烟气混合管路中烟气的流动方向相同。本方案通过对烟气和冷气进行充分混合后，使得所述烟气混合管路输出的混合气体问题和气压较低，从而形成低阻流的效果。
优选地，所述冷气体输入装置包括一腔室，在所述腔室上设有一个用于输入冷气体的冷气体入口，在该腔室上还设置有由多个连接在所述腔室上的冷气体喷管构成冷气体第一喷管层，各所述冷气体喷管的一端连通于所述腔室，另一端连通于所述烟气混合管路。
优选地，在所述腔室上还设置有由多个连接在所述腔室上的冷气体喷管构成气体第二冷喷管层，各所述冷气体喷管的一端连通于所述腔室，另一端连通于所述烟气混合管路。
优选地，所述冷气体第二喷管层和冷气体第一喷管层中的冷气体喷管成交替设置。
优选地，所述冷气体第二喷管层中各冷气体喷管的长度不小于冷气体第一喷管层中各冷气体喷管的长度。
优选地，各所述冷气体喷管的长度为所述烟气混合管路所在内径的0-0.4倍。
优选地，所述气体旋流装置包括第一气体旋流装置、第二气体旋流装置及第三气体旋流装置，所述第一气体旋流装置、第二气体旋流装置及第三气体旋流装置依次间隔设置在所述烟气混合管路中的烟气流动路径上，且第二气体旋流装置旋流片的安装方向与所述第一气体旋流装置和第三气体旋流装置相反，即所述混合气体通过第一气体旋流装置和第三气体旋流装置后混合气体旋流方向与所述烟气混合管路中的烟气流动方向呈顺时针方向时，所述混合气体通过第二气体旋流装置后混合气体旋流与所述烟气混合管路中的烟气流动方向呈逆时针方向。
优选地，所述气体旋流装置包括第一环套、第二环套及第三环套，所述第一环套的直径大于第二环套的直径，所述第二环套的直径大于第三环套的直径，其中，所述第一环套、第二环套及第三环套位于同一平面内并按照同心圆结构设置，且在所述第一环套和第二环套之间、以及在所述第二环套和第三环套之间分别连接有若干旋流片，所述第一环套间隔的活动连接在所述烟气混合器管路的内壁上。
优选地，在沿烟气流动的所述烟气混合管路末端连接有波纹膨胀节。
优选地，在所述混合管路上还连接有活动支架和固定支架。
如上所述，本发明通过将热烟气从A口进入混合器，冷气体从B口进入冷气体环室，冷气体在冷气体环室中均流后通过多排冷气体喷管以旋流的方式多梯度进入烟气混合管路，冷气体喷管对热烟气起到了一定的扰流作用。热烟气与冷气体在烟气混合管路中冷气体环室区域混合后，在烟气混合管路中边流动边混合，混合烟气流经交替布置的正向旋流装置和反向旋流装置进一步加强混合，烟气完成混合后流经波纹膨胀节，最后经C出口流向下游。本发明采用上述结构后，热烟气经过冷气体喷管后气流状态发生改变，冷气体以一定角度旋转进入混合室后加强了与高温烟气的混合，而下游多个旋流装置的设置保证了高低温气体的充分混合，从而避免了现有混合室扰流结构单一、流量适应性小、系统阻力大的缺点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的方案，下面将对具体实施例中描述所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种具有低阻流的烟气混合装置的原理图。
图2为本发明中冷气体输入装置的原理图。
图3为图2中M-M向视图。
图4为图2中N-N向视图。
图5为本发明中第一气体旋流装置的原理图。
图6为图5中A的放大图。
图7为图5中B的放大图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，提供一种具有低阻流的烟气混合装置，其包括烟气混合管路1，在所述烟气混合管路1上依次设置有冷气体输入装置2和气体旋流装置3，其中，所述冷气体输入装置2所输出的冷气体的方向与烟气在所述烟气混合管路1中流动的方向垂直；所述气体经过旋流装置3后的流动方向与所述烟气混合管路1中烟气的流动方向相同。
在具体实施中，气体旋流装置3包括第一气体旋流装置31、第二气体旋流装置32及第三气体旋流装置33，所述第一气体旋流装置31、第二气体旋流装置32及第三气体旋流装置33依次间隔设置在所述烟气混合管路1中的烟气流动路径上，且第二气体旋流装置32旋流片的安装方向与所述第一气体旋流装置31和第三气体旋流装置33旋流片的安装方向相反，即当混合气体经过所述第一气体旋流装置31和第三气体旋流装置33后的旋流方向与所述烟气混合管路1中的烟气流动方向呈顺时针方向时，混合气体经过所述第二气体旋流装置32的旋流方向与所述烟气混合管路1中的烟气流动方向呈逆时针方向。
再结合图2，冷气体输入装置2的具体构成可以包括一腔室21，这个腔室21是一个封闭腔室，在腔室21上设有一个用于输入冷气体的冷气体入口22；在该腔室21上还设置有冷气体第一喷管层23和冷气体第二喷管层24，其中，冷气体第一喷管层23和冷气体第二喷管层24均是由多个连接在所述腔室21上的冷气体喷管(231、241)构成，各所述冷气体喷管(231、241)的一端连通于所述腔室21，而另一端连通于所述烟气混合管路1。
具体的，可以在腔室21上只设置第一冷气体喷管层23，需要理解的是冷气体是从第一冷气体喷管层23所在的冷气体喷管231输出的，且输出冷气体的方向与烟气在所述烟气混合管路1中流动的方向垂直。此外，当然也可以在腔室21上还设置第二冷气体喷管层24，这样可以让冷气体和烟气进行更加充分的混合，并且也可以起到更好的扰流效果。
在具体实施中，冷气体第二喷管层24和冷气体第一喷管层23中的冷气体喷管(231、241)成交替设置。更为优选的，冷气体喷管(231、241)可以深入到烟气混合管路1内，且冷气体第二喷管层24中各冷气体喷管241的长度不小于冷气体第一喷管层23中各冷气体喷管的长度。也就是说，在所述烟气流动路径上，处于烟气流动上游的冷气体第一喷管层23所在各冷气体喷管231的长度要短于或者等于处于烟气流动下游的冷气体喷管第二层24所在各冷气体喷管241的长度。具体的，冷气体第二喷管层24所在各冷气体喷管的长度可以为冷气体第一喷管层23所在各冷气体喷管的长度的1.0-1.5倍。这样对烟气和冷气体的混合流体起到更好的扰流效果，且混合均匀效果也更佳。
进一步的来说，各冷气体喷管的长度一般需要控制在烟气混合管路1所在内径的0-0.4倍，在具体实施中，烟气混合管路1一般为圆形管路，这样可以有效增大冷气与烟气的接触范围，如果冷气体喷管的长度过长会导致冷气体与烟气的接触面较小；而如果冷气体喷管的长度过短会导致冷气体与烟气的混合不均。
在具体实施中还可以做这样的优选设计：将冷气体喷管倾斜连接在腔室21上，即冷气体喷管的管长方向与腔室21的垂直方向具有一定夹角(即α)，这里的腔室21为一环形腔室21，该夹角的范围可以是介于15°-45°之间，当然，也可以等于15°或45°。
在具体实施中，请结合图5-7，在气体旋流装置中，第一气体旋流装置31、第二气体旋流装置32及第三气体旋流装置33的结构是相同的，只不过通过安装位置来实现混合气体经过装置厚度旋流方向的改变，从而实现烟气的深度混合。因此，本实施例仅以第一气体旋流装置31为例来对气体旋流装置的构造进行阐述说明。
具体的，第一气体旋流装置31包括第一环套311、第二环套312及第三环套313，其中，所述第一环套311的直径大于第二环套312的直径，所述第二环套312的直径大于第三环套313的直径，所述第一环套311、第二环套312及第三环套313位于同一平面内并按照同心圆结构设置，且在所述第一环套311和第二环套312之间、以及在所述第二环套312和第三环套313之间分别连接有若干旋流片314。本发明通过多个环套来形成多排旋流片结构，从而有利于使烟气混合器管路的整个截面烟气旋流起来，因为是现有的单排旋流片结构，在烟气混合器管路的截面较大时，位于管路内外侧的气流是无法形成旋流状态。
需要理解的是，可以是在第一环套和第三环套之间连接若干长的旋流片，而在第一环套和第二环套之间连接若干短的旋流片；也可以是在第一环套和第二环套之间、第二环套和第三环套之间连接分开连接若干旋流片。
进一步的，第一气体旋流装置31、第二气体旋流装置32即第三气体旋流装置33是连接在所述烟气混合器管路的内壁上，具体的连接方式为：通过第一环套间隔连接在所述烟气混合器管路的内壁上来实现气体旋流装置(包括第一气体旋流装置31、第二气体旋流装置32即第三气体旋流装置33)与所述烟气混合器管路的连接。
更为具体的来说，第一环套通过一固定柱315来固定连接在所述烟气混合器管路的内壁上，并在第一环套上还连接有另外两个固定柱315，对应的，在所述烟气混合器管路的内壁上连接有与所述另外两个固定柱315相配合的固定帽316，通过所述固定柱315和固定帽316的配合连接来实现所述第一环套与所述烟气混合器管路的活动连接，即在第一环套至少设置有3个与所述烟气混合器管路连接的连接点，其中，这3个连接点可以全是固定柱315和固定帽316的配合连接结构，也可以是2个固定柱315和固定帽316的配合连接结构和1个固定柱315的固定连接结构。这样设计的目的在于，当气体旋流装置受烟气高温而膨胀时，可以通过固定柱315和固定帽316的配合连接结构来避免第一换套膨胀给所述烟气混合器管路的内壁造成的压力，防止所述烟气混合器管路变形。
需要理解的是，固定帽316既可以连接在所述烟气混合器管路的内壁上，也可以连接在第一环套上，反之，对于固定柱315也是一样。
具体的，在具体实施中，所述固定柱315与所述第一环套311烟气混合器管路的内壁之间具有第一间隙距离。即如果固定柱315的一端连接在第一环套311上，那么其另一端与烟气混合器管路的内壁之间具有第一间隙距离；同理，相反也一样。具体地，所述第一隙距离可以为2～10mm。
在具体实施中，所述固定帽316与所述烟气混合器管路的内壁/第一环套311之间具有第一间隙距离，所述固定柱315与所述第一环套311烟气混合器管路的内壁之间具有第二间隙距离。其中，第一间隙距离和第二隙距离可以优选为2～10mm。
在具体实施中，在烟气混合管路1的烟气出口侧设置波纹膨胀节，所述波纹膨胀节为金属结构，选型根据混合气体参数确定。
在具体实施中，第一气体旋流装置31、第二气体旋流装置32及第三气体旋流装置33之间的间隔距离相等，如图1中的L1＝L2＝L3。当然也可以非等距布置，即L1、L2、L3互不相等。
在具体实施中，在烟气混合管路1的烟气入口侧和出口侧设置有固定支架6，在固定支架6之间设置活动支架5(需将图1中出口侧的支架代号5改为6。因为两侧的为固定支架，中间的为活动支架)。
综上所述，本发明提供了一种新型烟气混合装置，多路烟气在本发明专利所提供的装置内可实现快速混合，缩短了烟气混合装置混合段的长度，降低了设备的投资费用，同时，装置出口横截面上烟气成分均匀、温差小，装置系统阻力小，降低了设备的运营成本。
上述具体实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种具有低阻流的烟气混合装置，包括烟气混合管路，其特征在于，还包括：在所述烟气混合管路上依次设置有冷气体输入装置和气体旋流装置，其中，所述冷气体输入装置所输出的冷气体的方向与烟气在所述烟气混合管路中流动的方向垂直；所述气体旋流装置的送风方向与所述烟气混合管路中烟气的流动方向相同。
2.根据权利要求1所述的具有低阻流的烟气混合装置，其特征在于：所述冷气体输入装置包括一腔室，在所述腔室上设有一个用于输入冷气体的冷气体入口，在该腔室上还设置有由多个连接在所述腔室上的冷气体喷管构成冷气体第一喷管层，各所述冷气体喷管的一端连通于所述腔室，另一端连通于所述烟气混合管路。
3.根据权利要求2所述的具有低阻流的烟气混合装置，其特征在于：在所述腔室上还设置有由多个连接在所述腔室上的冷气体喷管构成冷气体第二喷管层，各所述冷气体喷管的一端连通于所述腔室，另一端连通于所述烟气混合管路。
4.根据权利要求3所述的具有低阻流的烟气混合装置，其特征在于：所述冷气体第二喷管层和第一冷气体喷管层中的冷气体喷管成交替设置。
5.根据权利要求3所述的具有低阻流的烟气混合装置，其特征在于：所述冷气体第二喷管层中各冷气体喷管的长度不小于冷气体第一喷管层中各冷气体喷管的长度。
6.根据权利要求2所述的具有低阻流的烟气混合装置，其特征在于，各所述冷气体喷管的长度为所述烟气混合管路所在内径的0-0.4倍。
7.根据权利要求1所述的具有低阻流的烟气混合装置，其特征在于：所述气体旋流装置包括第一气体旋流装置、第二气体旋流装置及第三气体旋流装置，所述第一气体旋流装置、第二气体旋流装置及第三气体旋流装置依次间隔设置在所述烟气混合管路中的烟气流动路径上，且第二气体旋流装置旋流片的安装方向与所述第一气体旋流装置和第三气体旋流装置相反，即所述混合气体通过第一气体旋流装置和第三气体旋流装置后混合气体旋流方向与所述烟气混合管路中的烟气流动方向呈顺时针方向时，所述混合气体通过第二气体旋流装置后混合气体旋流与所述烟气混合管路中的烟气流动方向呈逆时针方向。
8.根据权利要求1所述的具有低阻流的烟气混合装置，其特征在于：所述气体旋流装置包括第一环套、第二环套及第三环套，所述第一环套的直径大于第二环套的直径，所述第二环套的直径大于第三环套的直径，其中，所述第一环套、第二环套及第三环套位于同一平面内并按照同心圆结构设置，且在所述第一环套和第二环套之间、以及在所述第二环套和第三环套之间分别连接有若干旋流片，所述第一环套间隔的活动连接在所述烟气混合器管路的内壁上。
9.根据权利要求1所述的具有低阻流的烟气混合装置，其特征在于：在沿烟气流动的所述烟气混合管路末端连接有波纹膨胀节。
10.根据权利要求1所述的具有低阻流的烟气混合装置，其特征在于：在所述混合管路上还连接有活动支架和固定支架。
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