CN108704456A - 适用于烟气脱硝的管道混合器及垃圾焚烧系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于烟气脱硝的管道混合器及垃圾焚烧系统，该管道混合器包括：一级混合器，所述一级混合器具有还原剂入口和水入口；二级混合器，所述二级混合器包括依次相连的收缩段和扩散段，所述收缩段与所述一级混合器相连，所述扩散段内设有紊流器，并且所述扩散段具有混合液出口。该管道混合器采用两级混合，无需外部动力，能够使还原剂与水充分混合，提高还原剂的脱硝效率。

Description

适用于烟气脱硝的管道混合器及垃圾焚烧系统
技术领域
本发明属于化工领域，具体而言，本发明涉及适用于烟气脱硝的管道混合器及垃圾焚烧系统。
背景技术
垃圾焚烧技术可同时实现废物的减量化、资源化、无害化处理。然而，垃圾焚烧所产生的烟气中含有大量的氮氧化物，氮氧化物及其引起的光化学烟雾会对环境产生严重危害，因此必须采取烟气脱硝措施，降低氮氧化物的排放水平。
目前烟气脱硝最常用的工艺为SNCR和SCR。主要通过在烟气中喷入一定浓度的还原剂(氨或尿素溶液)，还原剂与烟气中的氮氧化物反应生成N2和H2O。还原剂制备过程中采用的管道混合器的混合效果直接影响到还原剂使用量及脱硝效率。现有垃圾焚烧烟气脱硝管道混合器多为简单的管道混合器，还原剂与稀释水汇流混合，混合时间短过程长，很难混合均匀。
因此，现有烟气脱硝的管道混合器有待进一步改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种适用于烟气脱硝的管道混合器及垃圾焚烧系统。该管道混合器采用两级混合，无需外部动力，能够使还原剂与水充分混合，提高还原剂的脱硝效率。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种适用于烟气脱硝的管道混合器。根据本发明的实施例，该管道混合器包括：
一级混合器，所述一级混合器具有还原剂入口和水入口；
二级混合器，所述二级混合器包括依次相连的收缩段和扩散段，所述收缩段与所述一级混合器相连，所述扩散段内设有紊流器，并且所述扩散段具有混合液出口。
根据本发明实施例的烟气脱硝的管道混合器，还原剂和水经一级混合器进行预混合，预混合后的液体通过二级混合器进行二次混合，其中，经收缩段后预混合后的液体速度增大，接着进入扩散段，扩散段内设置有紊流器，可显著增加扰动以充分保证还原剂与水混合均匀。由此，该管道混合器采用两级混合，无需外部动力，能够使还原剂与水充分混合，提高还原剂的脱硝效率。
另外，根据本发明上述实施例的适用于烟气脱硝的管道混合器还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述一级混合器、所述收缩段和所述扩散段的中心轴重合。由此，有利于保证还原剂与水的混合效果的同时降低处理成本。
在本发明的一些实施例中，所述还原剂入口位于所述一级混合器上远离所述二级混合器的一端，所述水入口位于所述一级混合器的侧面。由此，可实现还原剂与水的预混合。
在本发明的一些实施例中，所述还原剂入口位于所述一级混合器的侧面，所述水入口位于所述一级混合器上远离所述二级混合器的一端。由此，可实现还原剂与水的预混合。
在本发明的一些实施例中，所述一级混合器为圆筒形，所述一级混合器的直径是所述还原剂入口或所述水入口直径的2-5倍。由此，可保证还原剂和水有足够的空间进行预混合。
在本发明的一些实施例中，所述收缩段的收缩角为10-30度。由此，有利于提高预混合后液体的流速，增加混合动力。
在本发明的一些实施例中，所述扩散段的扩散角为20-45度。由此，可通过扩大混合空间以提高混合效率。
在本发明的一些实施例中，所述混合液出口设在所述扩散段上远离所述一级混合器的一端。由此，有利于保证出口所出的混合液混合均匀。
在本发明的一些实施例中，所述紊流器相对于所述扩散段的中心轴对称布置。由此，有利于增加扰流，提高混合效果。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种垃圾焚烧系统，根据本发明的实施例，该垃圾焚烧系统包括垃圾焚烧炉和管道混合器，所述管道混合器与所述垃圾焚烧炉相连，其中所述管道混合器为上述适用于烟气脱硝的管道混合器。由此，可显著降低垃圾焚烧系统烟气的脱硝效率和脱硝效果，且脱硝过程中所用还原剂的量较低，烟气处理成本降低。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的适用于烟气脱硝的管道混合器。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种适用于烟气脱硝的管道混合器。根据本发明的实施例，参考图1，该管道混合器包括：一级混合器100和二级混合器200。
根据本发明的实施例，一级混合器100具有还原剂入口101和水入口102，以利于还原剂和水进入一级混合器进行预混合。需要说明的是，还原剂入口和水入口的具体位置并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。根据本发明的一个具体实施例，还原剂入口101可以位于一级混合器100上远离二级混合器200的一端，水入口102可以位于一级混合器100的侧面。根据本发明的再一个实施例，还原剂入口101可以位于一级混合器100的侧面，水入口102可以位于一级混合器100上远离二级混合器200的一端。由此，均可实现向一级混合器中同时供应还原剂和水，进而使其完成预混合。根据本发明的又一个实施例，一级混合器100为圆筒形，一级混合器的直径并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以根据还原剂和水的流量大小而定，一级混合器100的直径可以是还原剂入口101或水入口102直径的2-5倍。发明人发现，若一级混合器的直径过小，则还原剂和水预混合的空间过小，不利于还原剂和水的混合；如一级混合器的直径过大，则会造成一级混合器空间的浪费。
根据本发明的实施例，二级混合器200包括依次相连的收缩段210和扩散段220，收缩段210与一级混合器100相连，扩散段220内设有紊流器21，并且扩散段220具有混合液出口201。预混合后的液体经收缩段收缩后，流动速度增加，接着进入扩散段，扩散段内设置有紊流器，可显著增加扰动以充分保证还原剂与水混合均匀。
根据本发明的一个实施例，一级混合器100、收缩段210和扩散段220的中心轴重合。由此，有利于提高还原剂与水的混合效果的同时降低处理成本。
根据本发明的再一个实施例，收缩段210的收缩角α并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以为10-30度。发明人发现，若收缩角过小，则预混合后的液体流速不能明显增加，二级混合动力不足；若收缩角过大，则混合动力足够，但会导致二级混合器长度增加、阻力增大，不利于液体的流动。
根据本发明的又一个实施例，扩散段220的扩散角β并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以为20-45度。发明人发现，若扩散角过小，则二级混合器长度增加，液体截面变化减缓造成混合动力不足；若扩散角过大，则二级混合器扩散段混合空间不足，影响混合效果。
根据本发明的又一个实施例，在扩散段220远离一级混合器100的一端设有混合液出口201。由此，可将混合好后的混合液排出混合器。根据本发明的又一个实施例，紊流器21相对于扩散段220的中心轴对称布置。由此，有利于增加扰流，提高混合效果。
根据本发明实施例的烟气脱硝的管道混合器，还原剂和水经一级混合器进行预混合，预混合后的液体通过二级混合器进行二次混合，其中，经收缩段后预混合后的液体速度增大，接着进入扩散段，扩散段内设置有紊流器，可显著增加扰动以充分保证还原剂与水混合均匀。由此，该管道混合器采用两级混合，无需外部动力，能够使还原剂与水充分混合，提高还原剂的脱硝效率。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种垃圾焚烧系统，根据本发明的实施例，该垃圾焚烧系统包括垃圾焚烧炉和管道混合器，管道混合器与垃圾焚烧炉相连，其中，管道混合器为上述适用于烟气脱硝的管道混合器。具体的，垃圾焚烧炉在工作时会产生大量的烟气，管道混合器可产生含有脱硝效果的混合液，通过将垃圾焚烧炉产生的烟气与管道混合器产生的含有脱硝效果的混合均匀的混合液作用，可实现对烟气的脱硝，且脱硝效率高，脱硝效果好。由此，可显著降低垃圾焚烧系统烟气的脱硝效率和脱硝效果，且脱硝过程中所用还原剂的量较低，烟气处理成本降低。
需要说明的是，上述针对适用于烟气脱硝的管道混合器所描述的特征和优点同样适用于该垃圾焚烧系统，此处不再赘述。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例1
80000Nm3/h垃圾焚烧烟气采用尿素作为还原剂脱硝，40wt％尿素溶液(42.5L/h)与除盐水(300L/h)经本发明上述的管道混合器混合，其中，一级混合器为圆筒形，直径为还原剂入口的3倍，二级混合器收缩段的收缩角为10度，扩散段的扩散角为20度，扩散段内设置紊流器。混合后混合液浓度约为5wt％，混合液通过喷嘴喷入烟气中，进而与烟气中的氮氧化物NOX反应，脱氮效率约为40％。
实施例2
100000Nm3/h垃圾焚烧烟气采用氨水作为还原剂脱硝，25wt％氨水溶液(52L/h)与除盐水(165L/h)经本发明上述的管道混合器混合，其中，一级混合器为圆筒形，直径为还原剂入口的4倍，二级混合器收缩段的收缩角为20度，扩散段的扩散角为30度，扩散段内设置紊流器。混合后混合液浓度约为6wt％，混合液通过喷嘴喷入烟气中，进而与烟气中的氮氧化物NOX反应，脱氮效率约为45％。
实施例3
60000Nm3/h垃圾焚烧烟气采用氨水作为还原剂脱硝，25wt％氨水溶液(30L/h)与除盐水(100L/h)经本发明上述的管道混合器混合，其中，一级混合器为圆筒形，直径为还原剂入口的5倍，二级混合器收缩段的收缩角为25度，扩散段的扩散角为35度，扩散段内设置紊流器。混合后混合液浓度约为5wt％，混合液通过喷嘴喷入烟气中，进而与烟气中的氮氧化物NOX反应，脱氮效率约为50％。
实施例4
12000Nm3/h垃圾焚烧烟气采用氨水作为还原剂脱硝，25wt％氨水溶液(62L/h)与除盐水(201L/h)经本发明上述的管道混合器混合，其中，一级混合器为圆筒形，直径为还原剂入口的4倍，二级混合器收缩段的收缩角为30度，扩散段的扩散角为45度，扩散段内设置紊流器。混合后混合液浓度约为5wt％，混合液通过喷嘴喷入烟气中，进而与烟气中的氮氧化物NOX反应，脱氮效率约为48％。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种适用于烟气脱硝的管道混合器，其特征在于，包括：
一级混合器，所述一级混合器具有还原剂入口和水入口；
二级混合器，所述二级混合器包括依次相连的收缩段和扩散段，所述收缩段与所述一级混合器相连，所述扩散段内设有紊流器，并且所述扩散段具有混合液出口。
2.根据权利要求1所述的管道混合器，其特征在于，所述一级混合器、所述收缩段和所述扩散段的中心轴重合。
3.根据权利要求1或2所述的管道混合器，其特征在于，所述还原剂入口位于所述一级混合器上远离所述二级混合器的一端，所述水入口位于所述一级混合器的侧面。
4.根据权利要求1或2所述的管道混合器，其特征在于，所述还原剂入口位于所述一级混合器的侧面，所述水入口位于所述一级混合器上远离所述二级混合器的一端。
5.根据权利要求1所述的管道混合器，其特征在于，所述一级混合器为圆筒形，所述一级混合器的直径是所述还原剂入口或所述水入口直径的2-5倍。
6.根据权利要求1所述的管道混合器，其特征在于，所述收缩段的收缩角为10-30度。
7.根据权利要求1所述的管道混合器，其特征在于，所述扩散段的扩散角为20-45度。
8.根据权利要求1所述的管道混合器，其特征在于，所述混合液出口设在所述扩散段上远离所述一级混合器的一端。
9.根据权利要求1所述的管道混合器，其特征在于，所述紊流器相对于所述扩散段的中心轴对称布置。
10.一种垃圾焚烧系统，其特征在于，包括：
垃圾焚烧炉；以及
管道混合器，所述管道混合器与所述垃圾焚烧炉相连；
其中，所述管道混合器为权利要求1-9中任一项所述的管道混合器。
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