CN109184863A - 一种scr混合系统及其scr混合器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种SCR混合器，包括SCR载体和具有尿素喷嘴的混合器外壳，其还包括：第一级渐扩管，第一级渐扩管一端与混合器外壳连接；与第一级渐扩管的另一端连接的第二级渐扩管，第二级渐扩管另一端与SCR载体连接，且第一级渐扩管和第二级渐扩管均为由混合器外壳向SCR载体的方向渐扩的管。采用两级渐扩管，气体流动时管路直径过渡平缓，减小了对气体的阻力，降低了背压，减小了涡流区，使流速分布均匀，同时降低局部阻路的损失，且气体在SCR载体入口段的扩散越充分，SCR载体各孔道的流速越接近，可提高了废气中NOx的转化效率。本发明还公开了一种具有上述SCR混合器的SCR混合系统。

Description

一种SCR混合系统及其SCR混合器
技术领域
本发明涉及脱硝技术领域，特别涉及一种SCR混合系统及其SCR混合器。
背景技术
选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction)是目前工业上最重要的脱硝技术。它广泛应用于船舶、机动车、火力发电厂等领域，发动机或锅炉的燃烧产生氮氧化物NOx，这些气体排放到大气中，会带来酸雨、光化学烟雾、臭氧层耗损等危害，影响人类的生活。SCR技术是在催化剂的作用下，反应物吸附在催化剂上，生成对人类无害的氮气和水，由于催化剂的存在，脱硝效率能够达到很高的水平。
目前的SCR混合器为直孔式结构，这种结构导致背压较高，如果出现结晶，排气背压会迅速增加，使性能恶化，油耗增加；此外，使用该混合器混合后的气体通过载体的均匀性较差，有降低SCR转化效率增加氨泄漏的风险。
因此，如何提供一种SCR混合器，以缓解背压高的问题，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种SCR混合器，以缓解背压高的问题。此外，本发明的另一目的在于提供一种具有SCR混合器的SCR混合系统。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种SCR混合器，包括SCR载体和具有尿素喷嘴的混合器外壳，其还包括：
第一级渐扩管，所述第一级渐扩管一端与所述混合器外壳连接；
与所述第一级渐扩管的另一端连接的第二级渐扩管，所述第二级渐扩管另一端与所述SCR载体连接，且所述第一级渐扩管和所述第二级渐扩管均为由所述混合器外壳向所述SCR载体的方向渐扩的管。
优选的，上述的SCR混合器中，所述第一级渐扩管的锥角小于所述第二级渐扩管的锥角。
优选的，上述的SCR混合器中，所述第一级渐扩管和所述第二级渐扩管之间通过平直管连接。
优选的，上述的SCR混合器中，还包括用于引导气体均匀流动的第一扰流装置，所述第一扰流装置设置在所述第一级渐扩管入口处。
优选的，上述的SCR混合器中，所述第一扰流装置为设置在所述第一级渐扩管入口内壁上的格栅叶片，且相邻的所述格栅叶片之间形成气体通道。
优选的，上述的SCR混合器中，还包括用于加强气体在所述第二级渐扩管内的湍流的第二扰流装置，所述第二扰流装置设置在所述第二级渐扩管的入口处。
优选的，上述的SCR混合器中，所述第二扰流装置为沿所述第二级渐扩管的入口的周向均匀布置的螺旋式叶片。
优选的，上述的SCR混合器中，还包括用于引导气体均匀通过所述SCR载体的第三扰流装置，所述第三扰流装置设置在所述第二级渐扩管的中间位置。
优选的，上述的SCR混合器中，所述第三扰流装置为与所述第二级渐扩管的中间位置配合的圆盘，且所述圆盘的中心具有大圆孔，所述圆盘沿所述大圆孔的周向具有多个均匀布置的小圆孔。
一种SCR混合系统，包括SCR混合器，其中，所述SCR混合器为上述任一项所述的SCR混合器。
由以上技术方案可以看出，本发明所公开的一种SCR混合器，包括SCR载体和具有尿素喷嘴的混合器外壳，还包括用于连接SCR载体和混合器外壳的第一级渐扩管和第二级渐扩管，且第一级渐扩管和第二级渐扩管均为由混合器外壳向SCR载体的方向渐扩的管。采用两级渐扩管，气体流动时管路直径过渡平缓，减小了对气体的阻力，降低了背压，减小了涡流区，使流速分布均匀，同时降低局部阻路的损失，且气体在SCR载体入口段的扩散越充分，SCR载体各孔道的流速越接近，可提高了废气中NOx的转化效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中所公开的SCR混合器的结构示意图；
图2为本发明实施例中所公开的第一扰流装置的结构示意图；
图3为本发明实施例中所公开的第二扰流装置的结构示意图；
图4为本发明实施例中所公开的第三扰流装置的结构示意图。
具体实施方式
有鉴于此，本发明的核心在于提供一种SCR混合器，以缓解背压高的问题。本发明的另一核心在于提供了一种具有SCR混合器的SCR混合系统。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
如图1-图4所示，本发明公开了一种SCR混合器，包括SCR载体28和具有尿素喷嘴21的混合器外壳29，还包括：第一级渐扩管26和第二级渐扩管27。其中，尿素喷嘴21通过喷嘴安装座22安装在混合器外壳29上；第一级渐扩管26一端与混合器外壳29连接；第二级渐扩管27一端与第一级渐扩管26的另一端连接，第二级渐扩管27另一端与SCR载体28连接，即第一级渐扩管26和第二级渐扩管27将混合器外壳29和SCR载体28连接在一起。上述的第一级渐扩管26和第二级渐扩管27均为由混合器外壳29向SCR载体28的方向渐扩的管。
在流体经过变径的管路时，气体流动分为射流区和涡流区，射流区运动位于流体中心区域，速度较大；而涡流区运动位于扩张管路的管壁面附近，速度较低。采用两级渐扩管，气体流动时管路直径过渡平缓，减小了对气体的阻力，降低了背压，减小了涡流区，减小了涡流区，使流速分布均匀，同时降低局部阻路的损失，且气体在SCR载体28入口段的扩散越充分，SCR载体28各孔道的流速越接近，可提高了废气中NOx的转化效率。
设置两级渐扩的目的在于：如果管路变径较大，其扩张管的锥角也会变大，则在扩张管壁面处由于射流存在负压会卷吸周围流体而形成涡流运动；涡流一方面会造成气流的局部压力损失，另一方面会影响喷入的尿素液滴及其热解产物的流动路径，可造成SCR载体前端气体分布不均匀，还原剂的局部过量会造成氨泄漏，进而影响整体的转化效率，故减小入口扩张管的锥角，可明显改善流体的流动均匀性。
优选的实施例中，上述的第一级渐扩管26的锥角小于第二级渐扩管27的锥角。如此设置，可进一步保证气体流动时管路直径的平缓过渡，减小涡流区，使流速分布均匀，同时进一步降低局部阻路的损失。对于第一级渐扩管26和第二级渐扩管27的锥角可根据不同的需要进行设置，在此不做详细限定。
具体的实施例中，上述的第一级渐扩管26和第二级渐扩管27之间通过平直管连接。通过平直管的连接可进一步缓解第一级渐扩管26扩张产生的涡流区，然后再经过第二级渐扩管27，可保证进入第二级渐扩管26的气体均匀进入，保证了气体分布均匀。
为了使还原剂和废气混合更加均匀，同时降低排气压力，更进一步的实施例中，还包括第一扰流装置23，且第一扰流装置23分布在第一级渐扩管26的入口位置。第一扰流装置23为设置在第一级渐扩管26入口内壁上的格栅叶片31，格栅叶片31之间形成气体通道，引导混合后的气体分层均匀沿着气体通道向第一级渐扩管26内流动，第一扰流装置23的作用是初次加强第一级渐扩管26的湍流扰动，使气体更加均匀，减小外围区域的流量分担率。
此外，在在第二级渐扩管27的入口处还设置有第二扰流装置24。第二扰流装置24是由五组螺旋式叶片41组成，不仅可以促进尿素液滴的热解，同时气体流经第二扰流装置24后会形成沿轴线旋转的旋流，再次加强气体在第二级渐扩管27中的湍流，可以促进还原剂和废气更好混合，使边缘处的组分向中间扩散，改变了还原剂四周高中间低的分布情况。
更进一步的，在第二级渐扩管27的中间位置还设置有第三扰流装置25。第三扰流装置25为与第二级渐扩管27的中间位置配合的圆盘，并且该圆盘的中心具有大圆孔52，在圆盘上沿大圆孔52的周向均匀布置多个小圆孔51。具体的，大圆孔52的直径大于小圆孔51的直径，且小圆孔51的个数为8个。圆盘开孔的主要作用是整流经过第二扰流装置24后形成的旋流，使混合后的气体流速均匀通过SCR载体28，防止还原剂分布不均造成的催化剂老化不均，同时提高NOx转化效率并减小氨泄漏风险。
此外，本申请还公开了一种SCR混合系统，包括SCR混合器，并且该SCR混合器为上述实施例中公开的SCR混合器，因此，具有上述SCR混合器的SCR混合系统也具有上述所有技术效果，在此不再一一赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种SCR混合器，包括SCR载体(28)和具有尿素喷嘴(21)的混合器外壳(29)，其特征在于，还包括：
第一级渐扩管(26)，所述第一级渐扩管(26)一端与所述混合器外壳(29)连接；
与所述第一级渐扩管(26)的另一端连接的第二级渐扩管(27)，所述第二级渐扩管(27)另一端与所述SCR载体(28)连接，且所述第一级渐扩管(26)和所述第二级渐扩管(27)均为由所述混合器外壳(29)向所述SCR载体(28)的方向渐扩的管。
2.根据权利要求1所述的SCR混合器，其特征在于，所述第一级渐扩管(26)的锥角小于所述第二级渐扩管(27)的锥角。
3.根据权利要求1所述的SCR混合器，其特征在于，所述第一级渐扩管(26)和所述第二级渐扩管(27)之间通过平直管连接。
4.根据权利要求1所述的SCR混合器，其特征在于，还包括用于引导气体均匀流动的第一扰流装置(23)，所述第一扰流装置(23)设置在所述第一级渐扩管(26)入口处。
5.根据权利要求4所述的SCR混合器，其特征在于，所述第一扰流装置(23)为设置在所述第一级渐扩管(26)入口内壁上的格栅叶片(31)，且相邻的所述格栅叶片(31)之间形成气体通道。
6.根据权利要求1-5任一项所述的SCR混合器，其特征在于，还包括用于加强气体在所述第二级渐扩管(27)内的湍流的第二扰流装置(24)，所述第二扰流装置(24)设置在所述第二级渐扩管(27)的入口处。
7.根据权利要求6所述的SCR混合器，其特征在于，所述第二扰流装置(24)为沿所述第二级渐扩管(27)的入口的周向均匀布置的螺旋式叶片(41)。
8.根据权利要求1-5任一项所述的SCR混合器，其特征在于，还包括用于引导气体均匀通过所述SCR载体(28)的第三扰流装置(25)，所述第三扰流装置(25)设置在所述第二级渐扩管(27)的中间位置。
9.根据权利要求8所述的SCR混合器，其特征在于，所述第三扰流装置(25)为与所述第二级渐扩管(27)的中间位置配合的圆盘，且所述圆盘的中心具有大圆孔(52)，所述圆盘沿所述大圆孔(52)的周向具有多个均匀布置的小圆孔(51)。
10.一种SCR混合系统，包括SCR混合器，其特征在于，所述SCR混合器为如权利要求1-9任一项所述的SCR混合器。
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