CN109316927A - 一种渐缩式臭氧均布器及其在烟道中的布置方式 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种渐缩式臭氧均布器及其在烟道中的布置方式,所述渐缩式臭氧均布器包括均布器主管、至少两个渐缩式均布器支管和对称布置在均布器支管两侧的喷口;所述渐缩式均布器支管从均布器主管的不同纵截面上平行并列引出。本发明通过使用渐缩式结构的均布器支管,保证了气体在支管中稳定流动,避免了采用等径均布器支管时发生的均布器支管末端臭氧气体流速变慢、气量不足等问题,加强了烟气与臭氧的混合效果,提供了氧化效率。
Description
技术领域
本发明属于环境工程技术领域,涉及一种臭氧均布器及其在烟道中的布置方式,尤其涉及一种渐缩式臭氧均布器及其在烟道中的布置方式。
背景技术
电力、钢铁等行业烟气排放的污染物种类繁杂且浓度高低不一,目前应用于此类行业的现有烟气净化装置大多是针对SO2和颗粒物,然而NOx虽然含量不及SO2,但也是一种主要的大气污染物质,对人类的健康、生态环境同样会产生严重危害,最新颁布的钢铁烧结等行业烟气排放标准己经对NOx的排放提出了较之前更为严格要求。除去NOx的技术,主要包括氧化法和还原法两种,氧化法就是将烟气中占NOx含量90%以上的NO氧化成NO2,NO2是一种酸性气体,与SO2类似,可以被碱性物质吸收,进而除去。氧化脱除技术己有多种,如CN1923337A公开的一种锅炉烟气多种污染物臭氧氧化同时脱除装置及其方法,这种氧化脱除技术是在锅炉烟道上喷入臭氧,再将臭氧处理后的烟气送入碱液洗涤塔中进行洗涤。CN103566725A公开的一种循环流化床(CFB)半干法联合脱硫脱硝脱汞装置及方法,其脱除技术方案是在CFB净化装置前的烟道上喷入臭氧,再将经过臭氧处理后的烟气送入CFB装置进行脱除反应。
目前而言,无论从脱硝效果还是投资成本等方面进行综合考量,低温臭氧氧化脱硝技术都具有一定的技术和经济优势,成为相关行业控制NOx排放的重点研究焦点。因此臭氧如何能够更好地在烟道内均布、更好地与烟气混合反应就成为了研究重点和难点。
CN204865488U公开了一种臭氧均布器,其包括若干导流板及至少一根出气管,所述导流板置于出气管出气口附近,还包括连接法兰,所述出气管包括外部出气管及内部出气管,所述外部出气管与内部出气管由连接法兰连接,所述内部出气管伸入烟道内,且所述内部出气管上均设有喷嘴,所述导流板固设于喷嘴与内部出气管的连接处。该装置通过设置导流板,能够改变烟气的流速以及流向,同时降低了烟气下降的效率,导流板设置在喷嘴附近,且喷嘴的喷射方向与烟气流向相同,能够将大部分烟气中需要被氧化的气体进行氧化,但该装置未能有效解决现有技术中存在的层流、湍流状态下烟气与臭氧混合不佳的问题。
CN103816784A公开了一种烟道臭氧分布器、其布置方式及应用。所述烟道臭氧分布器包括分布主管、多个分布支管和多个文丘里分布器;所述多个分布支管从分布主管的不同纵截面并行分支引出,多个分布支管错开布置;所述多个文丘里分布器在分布支管两侧对称交错布置。所述烟道中设置有所述的烟道臭氧分布器。所述烟道臭氧分布器一般应用于热电、钢铁等行业工业锅炉/窑炉烟气低温臭氧氧化法脱硝领域。该装置结构简单、安装方便,臭氧喷入烟道的方向与烟气流向垂直,不存在积灰堵塞的问题,另外可根据烟气中NO的浓度调节臭氧的通入量,可操作性强,提高了运行经济效益,能够满足实际工程应用。但该装置仍未有效解决分布器管道末端气量、气速减弱的问题。
CN103877837B公开了一种应用于低温氧化脱硝技术的烟道臭氧分布器及其布置方式。所述烟道臭氧分布器包括分布主管、多个分布支管、多个文丘里分布器和多个三角翼;所述多个分布支管从分布主管并行分支引出;所述多个文丘里分布器等间距布置在分布支管上;所述文丘里分布器的扩散段一侧设置三角翼。所述烟道中设置有所述的烟道臭氧分布器。本发明主要应用于热电、钢铁等行业工业锅炉/窑炉烟气低温臭氧氧化法脱硝领域,臭氧喷入方向与烟气流向一致,不存在积灰堵塞的问题,尤其强化了烟气和臭氧的扰流行为,促进了氧化效率,缩短了有效反应的烟道距离,实际工程应用优势非常明显,但该装置未能有效解决现有技术中存在的层流、湍流状态下烟气与臭氧混合不佳的问题。
因此,亟需一种新型的臭氧均布器以解决现有技术中存在的支管末端气体流速慢、气量不足和层流、湍流状态下烟气与臭氧混合不佳等问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种渐缩式臭氧均布器及其在烟道中的布置方式,通过使用渐缩式结构的均布器支管,保证了气体在支管中稳定流动,避免了采用等径均布器支管时发生的均布器支管末端臭氧气体流速变慢、气量不足等问题,加强了烟气与臭氧的混合效果,提供了氧化效率。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供了一种减缩式臭氧均布器,所述渐缩式臭氧均布器包括均布器主管1、至少两个渐缩式均布器支管2和对称布置在所述渐缩式均布器支管2两侧的喷口3。
所述渐缩式均布器支管2从均布器主管1的不同纵截面上平行并列引出。
作为本发明优选的技术方案,所述喷口3通过金属短管3-1与渐缩式均布器支管2连接。
优选地,所述渐缩式均布器支管2等距布置在所述均布器主管1的不同横截面上。
优选地,所述喷口3沿渐缩式均布器支管2纵向等距对称布置于所述渐缩式均布器支管2两侧。
本发明所述的均布器支管采用渐缩式结构,可以使得臭氧气体在均布器支管末端也具有较高且稳定的流速,使得位于支管末端的喷口也可以喷射形成拥有较大截面积的臭氧流;本发明提供的渐缩式臭氧均布器采用多孔帽式喷口,在实际应用中可以增大烟道内均布器喷射臭氧的有效截面积,增加烟气与臭氧接触的有效面积,提高臭氧利用率,促进氧化效率,可以缩短有效反应的烟道距离,实际工程应用效果显著。从均布器主管并行引出的多个渐缩式均布器支管以及在渐缩式均布器支管两侧对称等间距布置的多个多孔帽式喷口可以使臭氧在烟道中的分布更加均匀,可以进一步保证烟气与臭氧的混合效果。
本领域技术人员可以根据实际需要选择各部件的具体形式及尺寸,各渐缩式均布器支管、多孔帽式喷口的个数以及安装间距可以根据实际情况进行选择,对于各部件的材料也不做特殊规定。
作为本发明优选的技术方案,所述均布器主管1的不同纵截面上布置有2~10个渐缩式均布器支管2,例如可以布置2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个或10个,优选布置有3~8个,进一步优选5~7个。
优选地,所述渐缩式均布器支管2分为两段,均布器支管前段2-1由均布器主管1引出,通过法兰6与均布器支管后段2-2连接,可以方便地进行模块化设计安装,也便于后期的巡检维护。
优选地,所述渐缩式均布器支管前段2-1上设置有调节阀5;实际工程中可以根据烟气中NOx浓度来调节臭氧喷入量。
优选地,所述各渐缩式均布器支管2的中心线间距相等。
优选地,所述各渐缩式均布器支管2的中心线间距为200mm~800mm,例如可以是200mm、250mm、300mm、350mm、400mm、450mm、500mm、550mm、600mm、650mm、700mm、750mm或800mm,优选300mm~700mm,进一步优选400mm~600mm;所述渐缩式均布器支管数量以及中心线间距可依据实际工程中烟道尺寸、臭氧均布截面积来选择,本发明不做特殊规定。
优选地,所述渐缩式均布器支管2顶部入口的直径为150mm~350mm,例如可以是150mm、160mm、170mm、180mm、190mm、200mm、210mm、220mm、230mm、240mm、250mm、260mm、270mm、280mm、290mm、300mm、310mm、320mm、330mm、340mm或350mm,优选180mm~320mm,进一步优选为200mm~300mm。
优选地,所述渐缩式均布器支管2末端的直径为5mm~50mm,例如可以是5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm或50mm,优选10mm~40mm,进一步优选20mm~30mm。
优选地,所述渐缩式均布器支管2的顶部入口至末端的直径由上至下逐渐减小;均布器支管的渐缩式结构可以使得臭氧气体在支管末端也具有较高且稳定的流速,使得位于支管末端的喷口也可以喷射形成拥有较大截面积的臭氧流。
作为本发明优选的技术方案,所述喷口3为多孔帽式喷口;在实际应用中多孔帽式喷口可以增大烟道内均布器喷射臭氧的有效截面积,增加烟气与臭氧接触的有效面积,提高臭氧利用率,促进氧化效率,可以缩短有效反应的烟道距离,实际工程应用效果显著。
优选地,所述喷口3及其金属短管3-1的中心线与上下相邻的两组喷口3及其金属短管3-1的中心线重合。
优选地,上下相邻的所述两组喷口3及其金属短管3-1的中心线间距相等。
优选地,上下相邻的所述两组喷口3及其金属短管3-1的中心线之间的距离为50mm~600mm,例如可以是50mm、100mm、150mm、200mm、250mm、300mm、350mm、400mm、450mm、500mm、550mm或600mm,优选100mm~500mm,进一步优选200mm~400mm。
优选地,所述喷口3的直径为20mm~60mm,例如可以是20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm、55mm或60mm,优选30mm~50mm,进一步优选35mm~45mm。
优选地,所述喷口3上还设有开孔。
优选地,所述开孔的孔径为5mm~25mm,例如可以是5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm、21mm、22mm、23mm、24mm或25mm,优选6mm~20mm,进一步优选10mm~18mm;具体实际工程应用中喷口上孔数以上述喷口帽的直径和喷口上孔的孔径为选择依据。
优选地,所述开孔的孔中心线与所述渐缩式均布器支管2的中心线夹角为30°~100°,优选45°~90°,进一步优选50°~80°;具体实际工程应用中以上述喷口帽的直径和喷口上孔的孔径为选择依据,多孔帽式喷口上开孔孔中心线与帽中心轴线呈一定角度,有利于臭氧在烟道空间内喷射形成密集的分布面,增大与烟气的接触面积,促进氧化效率。
优选地,所述喷口3上的开孔与所述喷口3的帽表面垂直。
作为本发明优选的技术方案,所述金属短管3-1为L型。
优选地,所述的金属短管3-1一端通过螺纹与所述喷口3连接,另一端焊接于渐缩式均布器支管2上。
优选地,所述每组金属短管3-1的长度之和均相等。
优选地,所述每组金属短管3-1的长度为10mm~250mm,例如可以是10mm、50mm、100mm、150mm、200mm或250mm,优选50mm~200mm,进一步优选为70mm~130mm。
第二方面,本发明提供了一种如第一方面所述的渐缩式臭氧均布器的布置方式,所述布置方式为:
2~10个渐缩式均布器支管2为一组,优选3~8个渐缩式均布器支管2为一组,进一步优选5~7个为一组;将每组渐缩式均布器支管2与同一均布器连接作为一组渐缩式臭氧均布器;将1~5组渐缩式臭氧均布器设置于烟道4中,优选设置有1~3组渐缩式臭氧均布器,进一步优选设置2组渐缩式臭氧均布器。
作为本发明优选的技术方案,所述的渐缩式均布器支管2末端与烟道4底面齐平;即支管长度等于烟道高度或宽度,在保证烟道横向截面臭氧均布良好的同时,也可以保证烟道纵向截面臭氧均布良好,从而使臭氧均布到整个烟道截面。
优选地,所述渐缩式均布器支管2的中心线与烟道4的壁平行。
优选地,所述渐缩式均布器支管2上布置的喷口3方向与烟气流向一致,可以有效避免均布器被积灰堵塞。
第三方面,本发明提供了一种烟道,所述烟道4中设置有如第一方面所述的渐缩式臭氧均布器,臭氧经由臭氧均布器喷入烟道内,可以使臭氧与烟道内的烟气充分混合并发生氧化反应,将烟气中的NO氧化为高价态的N2O5、NO2等易被碱性物质、碱性溶液吸收的物质,进入后续烟气净化工段。
作为本发明优选的技术方案,所述烟道4中设置有1~5组渐缩式臭氧均布器,例如可以设置1组、2组、3组、4组或5组,优选1~3组,进一步优选2组。
优选地,所述每组渐缩式臭氧均布器包括一个均布器主管1和设置于均布器主管1上的一组渐缩式均布器支管。
优选地,所述每组渐缩式均布器支管包括2~10个渐缩式均布器支管2,例如可以包括2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个或10个,优选3~8个渐缩式均布器支管2,进一步优选5~7个渐缩式均布器支管2。
作为本发明优选的技术方案,所述的渐缩式均布器支管2末端与烟道4的底面齐平。
优选地,所述渐缩式均布器支管2的中心线与烟道4的壁平行。
优选地,所述渐缩式均布器支管2上布置的喷口3方向与烟气流向一致。
本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值,还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
1、本发明所述的均布器支管采用渐缩式结构,渐缩式结构保证了气体在支管中的流速较为稳定,而采用等径的均布器支管时,由于均布器支管的末端臭氧气体流速变慢、气量不足导致动压减小无法从孔式喷口按照预定方向喷出。
2、本发明所述的均布器喷口采用多孔帽式结构,多孔帽式结构增加了臭氧喷出时的覆盖范围,增加了烟气与臭氧的接触面积,延长了接触时间,解决了层流、湍流状态下烟气与臭氧混合不佳的问题,加强了烟气与臭氧混合的效果,促进了氧化反应的进行。氧化效果最佳状态时能够达到99%的氧化效果,对比本发明人在CN103816784A公开的一种烟道臭氧均布器中84%的氧化效率,本发明的氧化效率高出15%,从而也导致后续的脱硝效率提高了10%。
3、经由臭氧均布器喷出的臭氧与烟气流向一致,避免了均布器喷口堵塞的问题。
4、所述渐缩式均布器支管分为两段,一段从均布器主管引出,一段安装在上述烟道内部,两端管道由法兰连接,帽式喷口用“L”型短管连接在渐缩式均布器支管,模块化设计,结构简单,维护检修方便。
附图说明
图1是本发明一种实施方式提供的渐缩式臭氧均布器结构的主视图。
图2是本发明一种实施方式提供的渐缩式臭氧均布器结构的侧视图。
图3是本发明一种实施方式提供的安装有渐缩式臭氧均布器的烟道俯视图。
图4是本发明一种实施方式提供的安装有渐缩式臭氧均布器的烟道主视图。
图5为本发明一种实施方式提供的安装有渐缩式臭氧均布器的烟道侧视图。
图6(a)为本发明一种实施方式提供的多孔帽式喷口结构示意图。
图6(b)为本发明一种实施方式提供的多孔帽式喷口与金属短管安装示意图。
图6(c)为本发明一种实施方式提供的孔帽式喷口与金属短管的连接关系示意图。
其中,1-均布器主管;2-渐缩式均布器支管;2-1-均布器支管前段;2-2-均布器支管后段;3-多孔帽式喷口;3-1-金属短管;4-烟道;5-调节阀门;6-连接法兰。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本发明提供了一种渐缩式臭氧均布器,其中图1和图2分别为所述渐缩式臭氧均布器结构的主视图和侧视图,如图1和图2所示,渐缩式臭氧均布器包括均布器主管1、渐缩式均布器支管2和纵向等距对称布置在渐缩式均布器支管2两侧的多孔帽式喷口3。
所述渐缩式均布器支管2从均布器主管1的不同纵截面上平行等距并列引出。
所述渐缩式均布器支管2分两段,均布器支管前段2-1从均布器主管1并行引出,由连接法兰6与均布器支管后段2-2连接,均布器支管后段2-2布置于烟道4中,所述均布器支管前段2-1上还设置有调节阀门5。
如图6(b)所示的多孔帽式喷口与金属短管安装示意图和图6(c)所示的的孔帽式喷口与金属短管的连接关系示意图,金属短管3-1的一端通过螺纹与所述多孔帽式喷口3连接,另一端焊接于渐缩式均布器支管2上,每组金属短管3-1的长度之和均相等。
所述多孔帽式喷口3及其金属短管3-1的中心线与上下相邻的两组多孔帽式喷口3及其金属短管3-1的中心线重合;上下相邻的所述两组多孔帽式喷口3及其金属短管3-1的中心线间距相等;如图6(a)所示的多孔帽式喷口结构示意图,喷口3上还设有多个开孔,且开孔的孔中心线与渐缩式均布器支管2的中心线呈一定角度,所述开孔与喷口帽的表面垂直。
图3、图4和图5分别为所述安装有渐缩式臭氧均布器的烟道俯视图、主视图和侧视图,渐缩式臭氧均布器在烟道中布置时,如图4和图5所示,渐缩式均布器2支管末端与烟道的底面齐平,渐缩式均布器支管2的中心线与烟道4的壁平行;如图5所示,渐缩式均布器支管2上布置的喷口方向与烟气方向一致。
本发明提供的渐缩式臭氧均布器的工作流程如下:
臭氧发生设备产生的臭氧进入均布器主管1,经流量调节阀调节流量之后进入渐缩式均布器支管2,进而由多孔帽式喷口3喷入烟道4,臭氧喷入方向与烟气流向一致。由于渐缩式均布器支管2贯穿烟道,因此喷入的臭氧在整个烟道4的纵向截面充满,而且喷口3的开孔方向覆盖了其正前方整个截面,多个喷口同时喷射臭氧,也使得臭氧布满烟道4横向截面,进而渐缩式均布器支管2前方整个烟道4布满臭氧,与烟气充分混合,强化氧化效果。
实施例1
本实施例提供了一种渐缩式臭氧均布器,所述的渐缩式臭氧均布器包括均布器主管、4个渐缩式均布器支管和对称布置在渐缩式均布器支管两侧的多孔帽式喷口。
渐缩式均布器支管从均布器主管的不同纵截面上平行等距并列引出,其中:渐缩式均布器支管分为两段,均布器支管前段由均布器主管引出,通过法兰与均布器支管后段连接;均布器支管前段上设置调节阀门,可以根据实际烟气中NOx浓度来调节臭氧通入量;所述多个渐缩式均布器支管的中心线间距相等,相邻渐缩式均布器支管的中心线间距为200mm;所述渐缩式均布器支管顶部入口的直径为150mm,末端直径为5mm,渐缩式均布器支管的顶部入口至末端的直径由上至下逐渐减小。
多个多孔帽式喷口由长度为10mm的“L”型金属短管通过螺纹连接到均布器支管后段上;其中:上下相邻的两组喷口及金属短管的中心线之间的距离为50mm;多孔帽式喷口还设有多个开孔,喷口直径为20mm,开孔孔径为5mm;所述开孔的孔中心线与渐缩式均布器支管的中心线夹角为30°,所述开孔中心线均与帽表面垂直。
将上述1组渐缩式臭氧均布器设置于烟道中,每组渐缩式臭氧均布器包括一个均布器主管和设置于其上的4个渐缩式均布器支管,所述的渐缩式均布器支管末端与烟道的底面齐平,渐缩式均布器支管的中心线与烟道壁平行,喷口方向与烟气流向一致。
臭氧发生设备产生浓度为150mg/L(标准状态下)的臭氧稀释混合后通入均布器主管,之后进入渐缩式均布器支管,由对称分布于渐缩式均布器支管两侧的多孔帽式喷口喷入烟道,在100℃下进行臭氧氧化,并保证臭氧喷入方向与烟气流向一致,烟气中NO浓度为200mg/m3,烟道中O3和NO的摩尔比为1。本实施例提供的渐缩式均布器支管末端的气体流速,单个多孔帽式喷口的喷射面积以及氧化效率等性能数据见表1。烟气经臭氧氧化后再经冷却器冷却,通入质量浓度为0.15%的NaOH和Ca(OH)2混合溶液,吸收其中的NOx和SO2,计算得到的NOx的去除率数据见表1。
实施例2
本实施例提供了一种渐缩式臭氧均布器,所述的渐缩式臭氧均布器包括均布器主管、5个渐缩式均布器支管和对称布置在渐缩式均布器支管两侧的多孔帽式喷口。
渐缩式均布器支管从均布器主管的不同纵截面上平行等距并列引出,其中:渐缩式均布器支管分为两段,均布器支管前段由均布器主管引出,用法兰与均布器支管后段连接;均布器支管前段上设置调节阀门,可以根据实际烟气中NOx浓度来调节臭氧通入量;所述多个渐缩式均布器支管的中心线间距相等,相邻渐缩式均布器支管的中心线间距为300mm;所述渐缩式均布器支管顶部入口的直径为180mm,末端直径为10mm,渐缩式均布器支管的顶部入口至末端的直径由上至下逐渐减小。
多个多孔帽式喷口由长度为50mm的“L”型金属短管通过螺纹连接到均布器支管后段上;其中:上下相邻的两组喷口及金属短管的中心线之间的距离为100mm;多孔帽式喷口还设有多个开孔,喷口直径为30mm,开孔孔径为6mm;所述开孔的孔中心线与渐缩式均布器支管的中心线夹角为45°,所述开孔中心线均与帽表面垂直。
将上述2组渐缩式臭氧均布器设置于烟道中,每组渐缩式臭氧均布器包括一个均布器主管和设置于其上的5个渐缩式均布器支管,所述的渐缩式均布器支管末端与烟道的底面齐平,渐缩式均布器支管的中心线与烟道壁平行,喷口方向与烟气流向一致。
臭氧发生设备产生浓度为150mg/L(标准状态下)的臭氧稀释混合后通入均布器主管,之后进入渐缩式均布器支管,由对称分布于渐缩式均布器支管两侧的多孔帽式喷口喷入烟道,在100℃下进行臭氧氧化,并保证臭氧喷入方向与烟气流向一致,烟气中NO浓度为200mg/m3,烟道中O3和NO的摩尔比为1。本实施例提供的渐缩式均布器支管末端的气体流速,单个多孔帽式喷口的喷射面积以及氧化效率的具体数据见表1。烟气经臭氧氧化后再经冷却器冷却,通入质量浓度为0.15%的NaOH和Ca(OH)2混合溶液,吸收其中的NOx和SO2,计算得到的NOx的去除率数据见表1。
实施例3
本实施例提供了一种渐缩式臭氧均布器,所述的渐缩式臭氧均布器包括均布器主管、6个渐缩式均布器支管和对称布置在渐缩式均布器支管两侧的多孔帽式喷口。
渐缩式均布器支管从均布器主管的不同纵截面上平行等距并列引出,其中:渐缩式均布器支管分为两段,均布器支管前段由均布器主管引出,用法兰与均布器支管后段连接;均布器支管前段上设置流量调节阀,可以根据实际烟气中NOx浓度来调节臭氧通入量;所述多个渐缩式均布器支管的中心线间距相等,相邻渐缩式均布器支管的中心线间距为400mm;所述渐缩式均布器支管顶部入口的直径为200mm,末端直径为20mm,渐缩式均布器支管的顶部入口至末端的直径由上至下逐渐减小。
多个多孔帽式喷口由长度为70mm的“L”型金属短管通过螺纹连接到均布器支管后段上;其中:上下相邻的两组喷口及金属短管的中心线之间的距离为200mm;多孔帽式喷口还设有多个开孔,喷口直径为35mm,开孔孔径为10mm;所述开孔的孔中心线与渐缩式均布器支管的中心线夹角为50°,所述开孔中心线均与帽表面垂直。
将上述2组渐缩式臭氧均布器设置于烟道中,每组渐缩式臭氧均布器包括一个均布器主管和设置于其上的6个渐缩式均布器支管,所述的渐缩式均布器支管末端与烟道的底面齐平,渐缩式均布器支管的中心线与烟道壁平行,喷口方向与烟气流向一致。
臭氧发生设备产生浓度为150mg/L(标准状态下)的臭氧稀释混合后通入均布器主管,之后进入渐缩式均布器支管,由对称分布于渐缩式均布器支管两侧的多孔帽式喷口喷入烟道,在100℃下进行臭氧氧化,并保证臭氧喷入方向与烟气流向一致,烟气中NO浓度为200mg/m3,烟道中O3和NO的摩尔比为1。本实施例提供的渐缩式均布器支管末端的气体流速,单个多孔帽式喷口的喷射面积以及氧化效率的具体数据见表1。烟气经臭氧氧化后再经冷却器冷却,通入质量浓度为0.15%的NaOH和Ca(OH)2混合溶液,吸收其中的NOx和SO2,计算得到的NOx的去除率数据见表1。
实施例4
本实施例提供了一种渐缩式臭氧均布器,所述的渐缩式臭氧均布器包括均布器主管、7个渐缩式均布器支管和对称布置在渐缩式均布器支管两侧的多孔帽式喷口。
渐缩式均布器支管从均布器主管的不同纵截面上平行等距并列引出,其中:渐缩式均布器支管分为两段,均布器支管前段由均布器主管引出,用法兰与均布器支管后段连接;均布器支管前段上设置调节阀门,可以根据实际烟气中NOx浓度来调节臭氧通入量;所述多个渐缩式均布器支管的中心线间距相等,相邻渐缩式均布器支管的中心线间距为500mm;所述渐缩式均布器支管顶部入口的直径为250mm,末端直径为25mm,渐缩式均布器支管的顶部入口至末端的直径由上至下逐渐减小。
多个多孔帽式喷口由长度为100mm的“L”型金属短管通过螺纹连接到均布器支管后段上;其中:上下相邻的两组喷口及金属短管的中心线之间的距离为300mm;多孔帽式喷口还设有多个开孔,喷口直径为40mm,开孔孔径为16mm;所述开孔的孔中心线与渐缩式均布器支管的中心线夹角为65°,所述开孔中心线均与帽表面垂直。
将上述2组渐缩式臭氧均布器设置于烟道中,每组渐缩式臭氧均布器包括一个均布器主管和设置于其上的7个渐缩式均布器支管,所述的渐缩式均布器支管末端与烟道的底面齐平,渐缩式均布器支管的中心线与烟道壁平行,喷口方向与烟气流向一致。
臭氧发生设备产生浓度为150mg/L(标准状态下)的臭氧稀释混合后通入均布器主管,之后进入渐缩式均布器支管,由对称分布于渐缩式均布器支管两侧的多孔帽式喷口喷入烟道,在100℃下进行臭氧氧化,并保证臭氧喷入方向与烟气流向一致,烟气中NO浓度为200mg/m3,烟道中O3和NO的摩尔比为1。本实施例提供的渐缩式均布器支管末端的气体流速,单个多孔帽式喷口的喷射面积以及氧化效率的具体数据见表1。烟气经臭氧氧化后再经冷却器冷却,通入质量浓度为0.15%的NaOH和Ca(OH)2混合溶液,吸收其中的NOx和SO2,计算得到的NOx的去除率数据见表1。
实施例5
本实施例提供了一种渐缩式臭氧均布器,所述的渐缩式臭氧均布器包括均布器主管、8个渐缩式均布器支管和对称布置在渐缩式均布器支管两侧的多孔帽式喷口。
渐缩式均布器支管从均布器主管的不同纵截面上平行等距并列引出,其中:渐缩式均布器支管分为两段,均布器支管前段由均布器主管引出,用法兰与均布器支管后段连接;均布器支管前段上设置调节阀门,可以根据实际烟气中NOx浓度来调节臭氧通入量;所述多个渐缩式均布器支管的中心线间距相等,相邻渐缩式均布器支管的中心线间距为600mm;所述渐缩式均布器支管顶部入口的直径为300mm,末端直径为30mm,渐缩式均布器支管的顶部入口至末端的直径由上至下逐渐减小。
多个多孔帽式喷口由长度为130mm的“L”型金属短管通过螺纹连接到均布器支管后段上;其中:上下相邻的两组喷口及金属短管的中心线之间的距离为400mm;多孔帽式喷口还设有多个开孔,喷口直径为45mm,开孔孔径为18mm;所述开孔的孔中心线与渐缩式均布器支管的中心线夹角为80°,所述开孔中心线均与帽表面垂直。
将上述3组渐缩式臭氧均布器设置于烟道中,每组渐缩式臭氧均布器包括一个均布器主管和设置于其上的8个渐缩式均布器支管,所述的渐缩式均布器支管末端与烟道的底面齐平,渐缩式均布器支管的中心线与烟道壁平行,喷口方向与烟气流向一致。
臭氧发生设备产生浓度为150mg/L(标准状态下)的臭氧稀释混合后通入均布器主管,之后进入渐缩式均布器支管,由对称分布于渐缩式均布器支管两侧的多孔帽式喷口喷入烟道,在100℃下进行臭氧氧化,并保证臭氧喷入方向与烟气流向一致,烟气中NO浓度为200mg/m3,烟道中O3和NO的摩尔比为1。本实施例提供的渐缩式均布器支管末端的气体流速,单个多孔帽式喷口的喷射面积以及氧化效率的具体数据见表1。烟气经臭氧氧化后再经冷却器冷却,通入质量浓度为0.15%的NaOH和Ca(OH)2混合溶液,吸收其中的NOx和SO2,计算得到的NOx的去除率数据见表1。
实施例6
本实施例提供了一种渐缩式臭氧均布器,所述的渐缩式臭氧均布器包括均布器主管、9个渐缩式均布器支管和对称布置在渐缩式均布器支管两侧的多孔帽式喷口。
渐缩式均布器支管从均布器主管的不同纵截面上平行等距并列引出,其中:渐缩式均布器支管分为两段,均布器支管前段由均布器主管引出,用法兰与均布器支管后段连接;均布器支管前段上设置调节阀门,可以根据实际烟气中NOx浓度来调节臭氧通入量;所述多个渐缩式均布器支管的中心线间距相等,相邻渐缩式均布器支管的中心线间距为700mm;所述渐缩式均布器支管顶部入口的直径为320mm,末端直径为40mm,渐缩式均布器支管的顶部入口至末端的直径由上至下逐渐减小。
多个多孔帽式喷口由长度为200mm的“L”型金属短管通过螺纹连接到均布器支管后段上;其中:上下相邻的两组喷口及金属短管的中心线之间的距离为500mm;多孔帽式喷口还设有多个开孔,喷口直径为50mm,开孔孔径为20mm;所述开孔的孔中心线与渐缩式均布器支管的中心线夹角为90°,所述开孔中心线均与帽表面垂直。
将上述4组渐缩式臭氧均布器设置于烟道中,每组渐缩式臭氧均布器包括一个均布器主管和设置于其上的9个渐缩式均布器支管,所述的渐缩式均布器支管末端与烟道的底面齐平,渐缩式均布器支管的中心线与烟道壁平行,喷口方向与烟气流向一致。
臭氧发生设备产生浓度为150mg/L(标准状态下)的臭氧稀释混合后通入均布器主管,之后进入渐缩式均布器支管,由对称分布于渐缩式均布器支管两侧的多孔帽式喷口喷入烟道,在100℃下进行臭氧氧化,并保证臭氧喷入方向与烟气流向一致,烟气中NO浓度为200mg/m3,烟道中O3和NO的摩尔比为1。本实施例提供的渐缩式均布器支管末端的气体流速,单个多孔帽式喷口的喷射面积以及氧化效率的具体数据见表1。烟气经臭氧氧化后再经冷却器冷却,通入质量浓度为0.15%的NaOH和Ca(OH)2混合溶液,吸收其中的NOx和SO2,计算得到的NOx的去除率数据见表1。
实施例7
本实施例提供了一种渐缩式臭氧均布器,所述的渐缩式臭氧均布器包括均布器主管、10个渐缩式均布器支管和对称布置在渐缩式均布器支管两侧的多孔帽式喷口。
渐缩式均布器支管从均布器主管的不同纵截面上平行等距并列引出,其中:渐缩式均布器支管分为两段,均布器支管前段由均布器主管引出,用法兰与均布器支管后段连接;均布器支管前段上设置调节阀门,可以根据实际烟气中NOx浓度来调节臭氧通入量;所述多个渐缩式均布器支管的中心线间距相等,相邻渐缩式均布器支管的中心线间距为800mm;所述渐缩式均布器支管顶部入口的直径为350mm,末端直径为50mm,渐缩式均布器支管的顶部入口至末端的直径由上至下逐渐减小。
多个多孔帽式喷口由长度为250mm的“L”型金属短管通过螺纹连接到均布器支管后段上;其中:上下相邻的两组喷口及金属短管的中心线之间的距离为600mm;多孔帽式喷口还设有多个开孔,喷口直径为60mm,开孔孔径为25mm;所述开孔的孔中心线与渐缩式均布器支管的中心线夹角为100°,所述开孔中心线均与帽表面垂直。
将上述5组渐缩式臭氧均布器设置于烟道中,每组渐缩式臭氧均布器包括一个均布器主管和设置于其上的10个渐缩式均布器支管,所述的渐缩式均布器支管末端与烟道的底面齐平,渐缩式均布器支管的中心线与烟道壁平行,喷口方向与烟气流向一致。
臭氧发生设备产生浓度为150mg/L(标准状态下)的臭氧稀释混合后通入均布器主管,之后进入渐缩式均布器支管,由对称分布于渐缩式均布器支管两侧的多孔帽式喷口喷入烟道,在100℃下进行臭氧氧化,并保证臭氧喷入方向与烟气流向一致,烟气中NO浓度为200mg/m3,烟道中O3和NO的摩尔比为1。本实施例提供的渐缩式均布器支管末端的气体流速,单个多孔帽式喷口的喷射面积以及氧化效率的具体数据见表1。烟气经臭氧氧化后再经冷却器冷却,通入质量浓度为0.15%的NaOH和Ca(OH)2混合溶液,吸收其中的NOx和SO2,计算得到的NOx的去除率数据见表1。
对比例1
对比例1为本发明人在CN103816784A公开的一种烟道臭氧均布器中的实施例2,包括分布主管、多个分布支管和多个文丘里分布器;所述多个分布支管从分布主管的不同纵截面并行分支引出,多个分布支管错开布置;所述多个文丘里分布器在分布支管两侧对称交错布置。
所述分布支管分为两段,前分布支管段由分布主管引出,与后分布支管段之间通过连接法兰连接。所述前分布支管上设置调节阀,可以根据烟气中NO浓度调节臭氧通入量。不同纵截面之间的间距为200mm,不同纵截面的相邻分布支管中心线间距相等,不同纵截面的相邻分布支管中心线之间的间距为500mm。所述分布主管2内的气流速度为30m/s;所述分布支管3内的气流速度控制在20m/s。所述分布支管3上的单一文丘里分布器4的中心线与上下相邻两个文丘里分布器4的中心线重合,同一分布支管3上的同侧相邻两个文丘里分布器4之间的间距为100mm。使用CN103816784A中实施例2公开的烟道臭氧均布器进行与实施例相同的臭氧氧化操作,得到的具体数据见表1。
表1
支管末端流速 | 喷射面积 | 氧化效率 | NO<sub>x</sub>去除率 | |
实施例1 | 42m/s | 200% | 93% | 81% |
实施例2 | 38m/s | 270% | 96% | 83% |
实施例3 | 35m/s | 340% | 97% | 84% |
实施例4 | 30m/s | 400% | 98% | 85% |
实施例5 | 28m/s | 380% | 96% | 83% |
实施例6 | 25m/s | 360% | 92% | 81% |
实施例7 | 20m/s | 300% | 90% | 80% |
对比例1 | 30m/s | 250% | 84% | 75% |
综合分析实施例1-7和对比例1可以看出,对比例1中的支管末端流速低于实施例1-3中的支管末端流速,同时,对比例1中的喷射面积、氧化效率和NOx去除率与实施例1-7进行综合对比,均不具备明显优势。这是由于对比例1中为等径的均布器支管,气体流速由上至下逐渐衰减,至支管末端时气体流速不足导致动压减小,而采用渐缩式结构保证了气体在支管中的气体流速从上至下均匀稳定,同时,本发明的喷口采用多孔帽式结构,多孔帽式结构增加了臭氧喷出时的覆盖范围,增加了烟气与臭氧的接触面积,延长了接触时间,解决了层流、湍流状态下烟气与臭氧混合不佳的问题,综合上述两点,最终导致了对比例1中的喷射面积、氧化效率和NOx去除率与本发明提供的效果较优的实施例相比,仍存在较大差距。
申请人声明,以上所述仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,所属技术领域的技术人员应该明了,任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种渐缩式臭氧均布器,其特征在于,所述渐缩式臭氧均布器包括均布器主管(1)、至少两个渐缩式均布器支管(2)和对称布置在所述渐缩式均布器支管(2)两侧的喷口(3);
所述渐缩式均布器支管(2)从均布器主管(1)的不同纵截面上平行并列引出。
2.根据权利要求1所述的渐缩式臭氧均布器,其特征在于,所述喷口(3)通过金属短管(3-1)与渐缩式均布器支管(2)连接;
优选地,所述渐缩式均布器支管(2)等距布置在所述均布器主管(1)的不同纵截面上;
优选地,所述喷口(3)沿渐缩式均布器支管(2)纵向等距对称布置于所述渐缩式均布器支管(2)两侧。
3.根据权利要求1或2所述的渐缩式臭氧均布器,其特征在于,所述均布器主管(1)的不同纵截面上布置有2~10个渐缩式均布器支管(2),优选布置有3~8个,进一步优选5~7个;
优选地,所述渐缩式均布器支管(2)分为两段,均布器支管前段(2-1)由均布器主管(1)引出,通过法兰(6)与均布器支管后段(2-2)连接;
优选地,所述均布器支管前段(2-1)上设置有调节阀(5);
优选地,所述各渐缩式均布器支管(2)的中心线间距相等;
优选地,所述各渐缩式均布器支管(2)的中心线间距为200mm~800mm,优选300mm~700mm,进一步优选400mm~600mm;
优选地,所述渐缩式均布器支管(2)顶部入口的直径为150mm~350mm,优选180mm~320mm,进一步优选为200mm~300mm;
优选地,所述渐缩式均布器支管(2)末端的直径为5mm~50mm,优选10mm~40mm,进一步优选20mm~30mm;
优选地,所述渐缩式均布器支管(2)的顶部入口至末端的直径由上至下逐渐减小。
4.根据权利要求1-3任一项所述的渐缩式臭氧均布器,其特征在于,所述喷口(3)为多孔帽式喷口;
优选地,所述喷口(3)及其金属短管(3-1)的中心线与上下相邻的两组喷口(3)及其金属短管(3-1)的中心线重合;
优选地,上下相邻的所述两组喷口(3)及其金属短管(3-1)的中心线间距相等;
优选地,上下相邻的所述两组喷口(3)及其金属短管(3-1)的中心线之间的距离为50mm~600mm,优选100mm~500mm,进一步优选200mm~400mm;
优选地,所述喷口(3)的直径为20mm~60mm,优选30mm~50mm,进一步优选35mm~45mm;
优选地,所述喷口(3)上还设有开孔;
优选地,所述开孔的孔径为5mm~25mm,优选6mm~20mm,进一步优选10mm~18mm;
优选地,所述开孔的孔中心线与所述渐缩式均布器支管(2)的中心线夹角为30°~100°,优选45°~90°,进一步优选50°~80°;
优选地,所述喷口(3)上的开孔与所述喷口(3)的帽表面垂直。
5.根据权利要求1-4任一项所述的渐缩式臭氧均布器,其特征在于,所述金属短管(3-1)为L型;
优选地,所述的金属短管(3-1)一端通过螺纹与所述喷口(3)连接,另一端焊接于渐缩式均布器支管(2)上;
优选地,所述每组金属短管(3-1)的长度之和均相等;
优选地,所述每组金属短管(3-1)的长度为10mm~250mm,优选50mm~200mm,进一步优选为70mm~130mm。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的渐缩式臭氧均布器的布置方式,其特征在于,所述布置方式为:
2~10个渐缩式均布器支管(2)为一组,优选3~8个渐缩式均布器支管(2)为一组,进一步优选5~7个为一组;将每组渐缩式均布器支管(2)与同一均布器连接作为一组渐缩式臭氧均布器;将1~5组渐缩式臭氧均布器设置于烟道(4)中,优选设置有1~3组渐缩式臭氧均布器,进一步优选设置2组渐缩式臭氧均布器。
7.根据权利要求6所述的布置方式,其特征在于,所述的渐缩式均布器支管(2)末端与烟道(4)底面齐平;
优选地,所述渐缩式均布器支管(2)的中心线与烟道(4)的壁平行;
优选地,所述渐缩式均布器支管(2)上布置的喷口(3)方向与烟气流向一致。
8.一种烟道,其特征在于,所述烟道(4)中设置有权利要求1-5任一项所述的渐缩式臭氧均布器。
9.根据权利要求8所述的烟道,其特征在于,所述烟道(4)中设置有1~5组渐缩式臭氧均布器,优选1~3组,进一步优选2组;
优选地,所述每组渐缩式臭氧均布器包括一个均布器主管(1)和设置于均布器主管(1)上的一组渐缩式均布器支管(2);
优选地,所述每组渐缩式均布器支管包括2~10个渐缩式均布器支管(2),优选3~8个渐缩式均布器支管(2),进一步优选5~7个渐缩式均布器支管(2)。
10.根据权利要求8或9所述的烟道,其特征在于,所述的渐缩式均布器支管(2)末端与烟道(4)的底面齐平;
优选地,所述渐缩式均布器支管(2)的中心线与烟道(4)的壁平行;
优选地,所述渐缩式均布器支管(2)上布置的喷口(3)方向与烟气流向一致。
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