CN107486351A - 一种旋流汞吸附剂喷射装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于燃煤烟气中汞控制相关技术领域，其公开了一种旋流汞吸附剂喷射装置，其包括主喷筒及两个旋流叶轮，所述主喷筒包括直线段、喷嘴及连接所述直线段及所述喷嘴的收缩段，所述收缩段呈圆锥形，其连接所述直线的一端的开口直径大于所述收缩段连接所述喷嘴的一端的开口直径；两个所述旋流叶轮叠加于所述直线段，进入所述直线段内的空气经所述旋流叶轮分别形成直流空气与旋流空气并混合后带动进入所述收容腔内的汞吸附剂进入所述收缩段，并经所述收缩段加速后进入所述喷嘴，所述喷嘴用于将所述汞吸附剂喷入烟道以与所述烟道内的烟气混合进行吸附脱汞。本发明的混合经收缩段加速，增大了汞吸附剂与烟气的接触几率，提高了汞吸附效率。

Description

一种旋流汞吸附剂喷射装置
技术领域
本发明属于燃煤烟气中汞控制相关技术领域，更具体地，涉及一种旋流汞吸附剂喷射装置。
背景技术
汞是一种神经毒物，具有极强的累积性和不可逆性，对人类健康具有很大的威胁。燃煤电厂是最主要的人为汞污染源之一。随着环保要求的不断提高，寻求高效、经济、环境友好型的汞控制技术具有重要意义。
现有技术中，通常采用脱汞装置并利用高效吸附材料脱除烟气中的汞，目前的主要研究集中在脱汞吸附材料和脱汞装置两个方面。对于脱汞吸附材料的研究主要集中在改变原材料、采用不同的活化方法、不同的改性剂和改性方法等方面。在实验室固定床脱汞实验中，大部分脱汞吸附材料都具有很高的吸附效率，但是在实际烟道，喷射前后对比烟气中的汞浓度发现，烟气中汞浓度没有明显降低。对于现有吸附剂喷射装置，一个吸附剂喷射装置只有一个喷口，通过进行CFD喷射模拟发现吸附剂在烟道中得流动轨迹很窄，不能扩散到整个烟道截面与烟气充分混合，且在实际的生产过程中，大规模的布置喷射装置会增加建设成本和维护费用。此外，有些吸附剂喷射装置不能有效控制进风量及进料量，由此造成大量的吸附剂浪费，增加了脱汞成本。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种旋流供汞吸附剂喷射装置，其基于现有吸附剂喷射装置的工作特点，研究及设计了一种旋流汞吸附剂喷射装置。所述旋流汞吸附剂喷射装置的收缩段呈圆锥形，其连接所述直线的一端的开口直径大于所述收缩段连接所述喷嘴的一端的开口直径，增加气体速度，有利于喷射到指定位置，汞吸附剂可以迅速扩散到四周，提高了脱汞效率，降低了脱汞成本。此外，自所述直线段远离所述喷嘴的一端进入所述收容腔内的空气经所述旋流叶轮分别形成直流空气与旋流空气，所述直流空气与所述旋流空气混合成旋转射流，旋转射流可以在烟道内卷吸四周烟气，有利于烟气与汞吸附剂混合以扩散至整个烟道横截面，提高了汞吸附效率。
为实现上述目的，本发明提供了一种旋流汞吸附剂喷射装置，其包括主喷筒、两个旋流叶轮及两个喷料枪，所述主喷筒形成有收容腔，其包括直线段、喷嘴及连接所述直线段及所述喷嘴的收缩段，所述收缩段呈圆锥形，其连接所述直线的一端的开口直径大于所述收缩段连接所述喷嘴的一端的开口直径；
两个所述旋流叶轮叠加于所述收容腔内且位于所述直线段，自所述直线段远离所述喷嘴的一端进入所述收容腔内的空气经所述旋流叶轮分别形成直流空气与旋流空气，所述直流空气与所述旋流空气混合成旋转射流，所述旋转射流带动自所述喷料枪进入所述收容腔内的汞吸附剂进入所述收缩段，并经所述收缩段加速后进入所述喷嘴，所述喷嘴用于将所述汞吸附剂喷入烟道以与所述烟道内的烟气混合进行吸附脱汞；
两个所述喷料枪分别连接于所述直线段相背的两侧，其用于将所述汞吸附剂送入所述收容腔内。
进一步地，所述喷料枪的中心轴与所述主喷筒的中心轴之间的夹角为30°。
进一步地，所述旋流叶轮包括圆环状的外管体、圆筒状的直通管及多个连接所述外管体及所述直通管的扭曲叶片，多个所述扭曲叶片绕所述直通管的中心轴均匀排布。
进一步地，所述扭曲叶片自所述旋流叶轮的进风端至所述旋流叶轮的出风端扭曲的角度为90°。
进一步地，所述旋流汞吸附剂喷射装置还包括消音机构，所述消音机构为圆筒状，其套设在所述直线段上；所述消音机构位于所述烟道的外部。
进一步地，所述消音机构包括环状的管体，所述管体开设有多个间隔设置的消音腔，多个所述消音腔绕所述管体的中心轴均匀排布；所述消音腔内填充有填料。
进一步地，所述填料为自粘防火减震消音棉。
进一步地，所述旋流汞吸附剂喷射装置还包括法兰，所述法兰连接于所述直线段，其用于将所述旋流汞吸附剂喷射装置固定连接于所述烟道的壁面上。
进一步地，所述收缩段及所述喷嘴均是采用耐磨陶瓷制成的。
进一步地，所述旋流汞吸附剂喷射装置还包括风阀及两个调节阀门，所述风阀设置于所述直线段远离所述喷嘴的一端，其用于控制进入所述收容腔的风量；两个所述调节阀门分别设置于两个所述喷料枪，所述调节阀门用于调节进入所述喷料枪的所述汞吸附剂的量。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的旋流汞吸附剂喷射装置主要具有以下有益效果：
1.所述收缩段呈圆锥形，其连接所述直线的一端的开口直径大于所述收缩段连接所述喷嘴的一端的开口直径，增加气体速度，有利于喷射到指定位置，汞吸附剂可以迅速扩散到四周，提高了脱汞效率，降低了脱汞成本；
2.自所述直线段远离所述喷嘴的一端进入所述收容腔内的空气经所述旋流叶轮分别形成直流空气与旋流空气，所述直流空气与所述旋流空气混合成旋转射流，旋转射流可以在烟道内卷吸四周烟气，有利于烟气与汞吸附剂混合以扩散至整个烟道横截面，提高了汞吸附效率；
3.所述消音机构为圆筒状，其套设在所述直线段上，大大减小了噪音分贝，有利于旋流汞吸附剂喷射装置安静的工作，减小了噪音对周围环境的干扰；
4.所述收缩段及所述喷嘴均是采用耐磨陶瓷制成的，大大提高了主喷筒的耐磨能力，增加了使用寿命。
附图说明
图1是本发明较佳实施方式提供的旋流汞吸附剂喷射装置的剖视图；
图2是图1中的旋流汞吸附剂喷射装置的消音机构的剖视图；
图3是图1中的旋流汞吸附剂喷射装置的旋流叶轮的结构示意图；
图4是图3中的旋流叶轮的沿一个角度的示意图；
图5是图3中的旋流叶轮沿另一个角度的示意图；
图6是图1中的旋流汞吸附剂喷射装置使用时的布置示意图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-风阀，2-主喷筒，3-喷料枪，4-调节阀门，5-消音机构，6-旋流叶轮，7-直通管，8-收缩段，9-喷嘴，10-烟道，11-管体，12-消音腔，13-填料，14-法兰。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
请参阅图1、图2、图3及图4，本发明较佳实施方式提供的旋流汞吸附剂喷射装置，所述旋流汞吸附剂喷射装置包括风阀1、主喷筒2、两个喷料枪3、两个调节阀门4、消音机构5、两个旋流叶轮6及法兰14。所述风阀1设置在所述主喷筒2的一端。两个所述喷料枪3分别连接于所述主喷筒2相背的两侧，两个所述调节阀门4分别连接于两个所述喷料枪3远离所述主喷筒2的一端。两个所述旋流叶轮6均收容于所述主喷筒2内，两个所述旋流叶轮6叠加设置，且两者的中心轴重合。所述消音机构5套设在所述主喷筒2上，其用于减小噪音。所述法兰14连接于所述主喷筒2的外周上，其用于将所述旋流汞吸附剂喷射装置连接于烟道10。
所述主喷筒2为筒状，其形成有收容腔，所述收容腔用于收容所述旋流叶轮6及供空气及汞吸附剂通过。所述主喷筒2包括直线段、收缩段8及喷嘴9，所述直线段的一端连接所述风阀1，所述风阀1用于控制进入所述主喷筒2内的风量；另一端连接所述收缩段8的一端。所述收缩段8基本呈圆锥形，其另一端连接于所述喷嘴9。本实施方式中，所述收缩段8连接于所述喷嘴9的一端的开口的直径小于所述收缩段8连接于所述直线段的一端的直径；所述收缩段8及所述喷嘴9均是采用耐磨陶瓷制成的，以延长所述旋流汞吸附剂喷射装置的使用寿命；所述法兰14连接于所述直线段上。
两个所述喷料枪3连接于所述直线段相背的两侧，且两个所述喷料枪3相对于所述直线段的中心轴对称设置。所述喷料枪3的中心轴与所述主喷筒2的中心轴之间的夹角为30°。所述喷料枪3用于将所述汞吸附剂送入所述主喷筒2内，其远离所述主喷筒2的一端连接于所述调节阀门4，所述调节阀门4用于调节进入所述喷料枪3的所述汞吸附剂的量。
所述旋流叶轮6收容于所述直线段内，其包括圆环状的外管体、圆筒状的直通管7及多个连接所述外管体及所述直通管7的扭曲叶片，多个所述扭曲叶片绕所述直通管7的中心轴均匀排布。所述扭曲叶片自所述旋流叶轮6的进风端至所述旋流叶轮6的出风端的扭曲的角度为Θ，且Θ＝90°，其中，所述扭曲叶片的叶片面在进风端与轴向夹角为0°，即与Y轴线平行，然后等弧度均匀逐渐过渡至出风端时，所述叶片面与轴向夹角为45°。本实施方式中，进入所述直线段的空气经所述涡流叶轮6后形成直流空气与涡流空气，所述直流空气与所述涡流空气混合形成旋转射流，所述旋转射流带动自所述喷料枪3进入所述直线段的汞吸附剂进入所述收缩段8，并经所述收缩段8增加速度后进入所述喷嘴9，所述汞吸附剂自所述喷嘴9喷出以与所述烟道10内的烟气进行混合，由此进行吸附脱汞。工作时，所述收缩段8及所述喷嘴9位于所述烟道10内。
所述消音机构5为圆筒状，其套设在所述直线段上以用于减小噪音。所述消音机构包括环状的管体11，所述管体11开设有多个间隔设置的消音腔12，多个所述消音腔12绕所述管体11的中心轴均匀排布。所述消音腔12内填充有填料13。所述填料13为自粘防火减震消音棉，与传统的消音棉相比，所述自粘防火减震消音棉内部具有多个细小空隙，多个所述细小空隙能够吸入大量声波，由此达到减弱消音的目的。
请参阅图5及图6，所述旋流汞吸附剂喷射装置使用时，可以在烟道截面均匀布置四个所述旋流汞吸附剂喷射装置。所述旋流汞吸附剂喷射装置通过所述法兰14固定在所述烟道10的壁面上。四个所述旋流汞吸附剂喷射装置为倾斜对称设置，自所述旋流汞吸附剂喷射装置喷出的高速气流交汇于所述烟道10的中心轴的左下方1/6h左右处及所述烟道10的中心轴的右下方1/6h左右处(h为烟道截面高度)。对应的两个所述旋流汞吸附剂喷射装置喷出的高速气体交汇于一点会产生较大碰撞，并扩散到四周以覆盖整个烟道截面，增大了汞吸附剂与烟气的接触几率，提高了汞吸附效率。其中，旋流叶轮6，产生旋流气体，在烟道中可以卷吸四周烟气，利于吸附剂与烟气混合，扩散至整个烟道截面，提高了汞吸附效率；自所述旋流叶轮6出来的旋流气体与直流空气混合以形成旋转射流，所述旋转射流中任一点的空间速度均可分解成轴向速度Wa、径向速度Wr和切向速度Wt。一般情况下，旋转射流的Wr比起Wa、Wt的数值要小些，对气流运动的影响也要小些。旋流气体在烟道中可以卷吸四周烟气，由于外围旋流气体和烟气进行强烈的湍流交换，沿射流的运动方向，切向速度Wt衰减，即旋转效应衰减很快；而中间直流气体衰减很慢，有利于在汇合处碰撞，吸附剂与烟气均匀混合，提高了汞吸附效率。
工作时，调节所述主喷筒2的喷射角度，使其与竖直方向夹角为18°～27°，四个所述主喷筒2的角度要安装一致，然后通过所述法兰14固定在所述烟道10的壁面上。之后，打开所述风阀1，使气体通过所述风阀1进入所述主喷筒2，气体速度为15m/s～25m/s，接着缓慢打开所述主喷筒2两侧的所述喷料枪3上的所述调节阀门4，使得单位时间的汞吸附剂喷射量为40kg/h～50kg/h，吸附剂与气体混合后进入所述旋流叶轮6，通过旋流叶轮6的旋流气体与直流气体混合，接着，混合气体通过所述收缩段8进行混合加速到40m/s～50m/s，最后通过所述喷嘴9喷入烟道。
本发明提供的旋流汞吸附剂喷射装置，所述旋流汞吸附剂喷射装置的收缩段呈圆锥形，其连接所述直线的一端的开口直径大于所述收缩段连接所述喷嘴的一端的开口直径，增加气体速度，有利于喷射到指定位置，汞吸附剂可以迅速扩散到四周，提高了脱汞效率，降低了脱汞成本。此外，自所述直线段远离所述喷嘴的一端进入所述收容腔内的空气经所述旋流叶轮分别形成直流空气与旋流空气，所述直流空气与所述旋流空气混合成旋转射流，旋转射流可以在烟道内卷吸四周烟气，有利于烟气与汞吸附剂混合以扩散至整个烟道横截面，提高了汞吸附效率。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种旋流汞吸附剂喷射装置，其特征在于：
所述旋流汞吸附剂喷射装置包括主喷筒、两个旋流叶轮及两个喷料枪，所述主喷筒形成有收容腔，其包括直线段、喷嘴及连接所述直线段及所述喷嘴的收缩段，所述收缩段呈圆锥形，其连接所述直线的一端的开口直径大于所述收缩段连接所述喷嘴的一端的开口直径；
两个所述旋流叶轮叠加于所述收容腔内且位于所述直线段，自所述直线段远离所述喷嘴的一端进入所述收容腔内的空气经所述旋流叶轮分别形成直流空气与旋流空气，所述直流空气与所述旋流空气混合成旋转射流，所述旋转射流带动自所述喷料枪进入所述收容腔内的汞吸附剂进入所述收缩段，并经所述收缩段加速后进入所述喷嘴，所述喷嘴用于将所述汞吸附剂喷入烟道以与所述烟道内的烟气混合进行吸附脱汞；
两个所述喷料枪分别连接于所述直线段相背的两侧，其用于将所述汞吸附剂送入所述收容腔内。
2.如权利要求1所述的旋流汞吸附剂喷射装置，其特征在于：所述喷料枪的中心轴与所述主喷筒的中心轴之间的夹角为30°。
3.如权利要求1所述的旋流汞吸附剂喷射装置，其特征在于：所述旋流叶轮包括圆环状的外管体、圆筒状的直通管及多个连接所述外管体及所述直通管的扭曲叶片，多个所述扭曲叶片绕所述直通管的中心轴均匀排布。
4.如权利要求3所述的旋流汞吸附剂喷射装置，其特征在于：所述扭曲叶片自所述旋流叶轮的进风端至所述旋流叶轮的出风端扭曲的角度为90°。
5.如权利要求1-4任一项所述的旋流汞吸附剂喷射装置，其特征在于：所述旋流汞吸附剂喷射装置还包括消音机构，所述消音机构为圆筒状，其套设在所述直线段上；所述消音机构位于所述烟道的外部。
6.如权利要求5所述的旋流汞吸附剂喷射装置，其特征在于：所述消音机构包括环状的管体，所述管体开设有多个间隔设置的消音腔，多个所述消音腔绕所述管体的中心轴均匀排布；所述消音腔内填充有填料。
7.如权利要求6所述的旋流汞吸附剂喷射装置，其特征在于：所述填料为自粘防火减震消音棉。
8.如权利要求1-4任一项所述的旋流汞吸附剂喷射装置，其特征在于：所述旋流汞吸附剂喷射装置还包括法兰，所述法兰连接于所述直线段，其用于将所述旋流汞吸附剂喷射装置固定连接于所述烟道的壁面上。
9.如权利要求1-4任一项所述的旋流汞吸附剂喷射装置，其特征在于：所述收缩段及所述喷嘴均是采用耐磨陶瓷制成的。
10.如权利要求1-4任一项所述的旋流汞吸附剂喷射装置，其特征在于：所述旋流汞吸附剂喷射装置还包括风阀及两个调节阀门，所述风阀设置于所述直线段远离所述喷嘴的一端，其用于控制进入所述收容腔的风量；两个所述调节阀门分别设置于两个所述喷料枪，所述调节阀门用于调节进入所述喷料枪的所述汞吸附剂的量。
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