CN109621635B - 一种导流板均分颗粒的喷管装置及其除汞烟道设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导流板均分颗粒的喷管装置及其除汞烟道设备，属于燃煤烟气中汞控制技术领域。该喷管装置包括：喷管和多个导流板；喷管的纵剖面为矩形，喷管包括依次连接的进口段、拐角段和喷口段；进口段用于对接颗粒进料管，喷口段用于对接烟道管壁；各导流板均包括依次连接的导流段、弯曲叶片和直壁分流板；各导流段平行于喷口段，且均布于喷口段内部，各导流段前端与喷口段的喷口平齐，将喷口均分为多个独立小喷口；各弯曲叶片和拐角段的弯曲角度相等；各直壁分流板平行于进口段，且在进口段宽度方向上将进口段均分。本发明基于该喷管装置，在不增加喷管的情况下仍然能够提升吸附剂在烟道中分布的均匀性，进而提升除汞能力。

Description

一种导流板均分颗粒的喷管装置及其除汞烟道设备

技术领域

本发明属于燃煤烟气中汞控制技术领域，涉及一种用于脱汞吸附剂喷射的导流板喷口装置，更具体地，涉及一种导流板均分颗粒的喷管装置及其除汞烟道设备。

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。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性能，但是在应用于实际烟道时，对喷射前后烟气中汞浓度进行对比发现，烟气中汞浓度没有明显降低。对于现有喷射装置，在烟道壁面布置多个喷射管道将脱汞吸附材料喷射至烟道内，喷管数量过少或喷管间隔过大都会导致吸附剂在烟道中有较窄的运动轨迹，不能扩散到整个烟道截面，因此无法与烟气充分混合。而且在实际的生产过程中，大幅增加喷管数量会增加建设成本和维护费用。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种导流板均分颗粒的喷管装置及其除汞烟道设备，用于脱汞吸附剂颗粒喷射，其目的在于，通过在喷管中设置多个导流板，利用导流板将颗粒状吸附剂均分后通过矩形面喷入烟道，从而在不增加喷管的情况下仍然能够提升吸附剂在烟道中分布的均匀性，进而提升除汞能力，由此解决现有技术中喷管过少则除汞能力不佳，增设喷管则技术上难度大的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种导流板均分颗粒的喷管装置，包括：喷管和多个导流板；

喷管的纵剖面为矩形，喷管包括依次连接的进口段、拐角段和喷口段；进口段用于对接颗粒进料管，喷口段用于对接烟道管壁；

各导流板均包括依次连接的导流段、弯曲叶片和直壁分流板；各导流段平行于喷口段，且均布于喷口段内部，各导流段前端与喷口段的喷口平齐，将喷口均分为多个独立小喷口；各弯曲叶片和拐角段的弯曲角度相等；各直壁分流板平行于进口段，且在进口段宽度方向上将进口段均分。

进一步地，拐角段的弯曲角度为90°～95°。

进一步地，直壁分流板的长度为10cm～20cm。

进一步地，喷口总宽度与独立小喷口宽度之比为6∶1～8∶1。

进一步地，进口段的进口颗粒速度为15m/s～20m/s。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种除汞烟道设备，包括：空预器、烟道以及如前所述的任意一种喷管装置；

烟道包括两个竖直段、一个水平段以及两个弯曲段；水平段通过两个弯曲段连接于两个竖直段之间；空预器设于其中一个竖直段之前；

喷管装置位于两个竖直段之间，喷管装置的喷口安装于靠近空预器的竖直段上，且喷口距离水平段的高度为0.5m～2m。。

总体而言，本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1、本发明通过在喷管中均布导流板，在颗粒进入烟道之前将颗粒均分，从而使颗粒尽可能分布于整个烟道的深度方向，在底部的水平及竖直烟道中形成近乎均匀浓度的吸附剂分布，使吸附剂与烟气充分混合，提高烟气中汞的脱除效率。

2、拐角段的弯曲角度为90°～95°，既有利于颗粒在喷管中的均匀分布，又能够节约进料段的安装空间。

3、直壁分流板的长度为10cm～20cm，能在颗粒转向前起到分流和整流作用。

4、喷口总宽度与独立小喷口宽度之比为6：1～8∶1，能够减少由于惯性影响导致的吸附剂颗粒在弯道外侧集中的现象。

5、进口段的进口颗粒速度为15m/s～20m/s之间，安装高度在0.5m～2之间，均更有利于吸附剂颗粒在进入弯曲段时的浓度调节，从而使吸附剂颗粒在到达水平段时即可均匀分布。

附图说明

图1是本发明优选实施例的喷管装置剖视示意图，隐去了喷管的上部管壁以便于观察喷管装置内部结构；

图2是本发明的一个应用实例中喷管装置结构尺寸示意图，单位为mm；

图3是本发明优选实施例的烟道结构示意图；

图4是本发明的一个应用实例中烟道的结构尺寸示意图，单位为mm；

图5是本发明优选实施例的烟道设备除汞烟道设备示意图，略去了空预器；

图6是上述应用实例的fluent(一种流体仿真软件)模拟颗粒流线；

图7是图6中底部水平烟道A-A截面的颗粒浓度分布，单位kg/m³。

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-喷管，11-喷口段，12-拐角段，13-进口段，14-喷口，

2-导流板，21-导流段，22-弯曲叶片，23-直壁分流板23，24-独立小喷口，25-分流通道，

3-烟道，31-竖直段，32-水平段，33-弯曲段。

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。

针对现有技术的改进需求，本专利提供了一种用于脱汞吸附剂喷射的喷口装置。通过此喷口装置可以实现将吸附剂通过一个均匀分割的矩形面喷入烟道，从而可以分布于整个烟道深度方向，在喷射口后的水平及竖直烟道中有近乎均匀浓度的吸附剂分布，有利于吸附剂与烟气的混合，有利于提高汞的脱除效率。其主要结构设计思路如下：整个喷口装置截面呈矩形，包括进料段、导流板分流段、喷口段。进料段前与喷料枪相连，通过喷料枪将吸附剂送入该喷口，由喷料枪控制进料量。分流段中的导流板将携带吸附剂颗粒的空气均分，吸附剂均等进入不同的流道内。通过流道壁的限制使吸附剂通过弯道，之后通过喷口段流动稳定后喷入燃煤锅炉烟道。

具体地，请参照图1、2所示。作为本发明的优选实施例，该喷口装置包括：喷管1和多个导流板2。喷管1的纵剖面为矩形，喷管1包括依次连接的进口段13、拐角段12和喷口段11。进口段13用于对接颗粒进料管，喷口段11用于对接烟道管壁。各导流板2均包括依次连接的导流段21、弯曲叶片22和直壁分流板23。各导流段21平行于喷口段11，且均布于喷口段11内部，各导流段21前端与喷口段11的喷口14平齐，将喷口14均分为多个独立小喷口24。各弯曲叶片22和拐角段12的弯曲角度相等。各直壁分流板23平行于进口段13，且在进口段13宽度方向上将进口段13均分。多个导流板2与喷管1共同形成多个均匀分布的分流通道25

作为进一步的优化设计，考虑到有限安装空间的影响，在相同数目导流板的条件下，较大的拐角，更有利于颗粒在喷管中的均匀分布，但会导致进料段的安装空间增加，因此拐角段12的弯曲角度优选为90°～95°。

直壁分流板23的长度优选为10cm～20cm，过短则整流效果不佳，容易导致吸附剂颗粒在各自分流通道25的弯道外侧聚集；过长则会增加吸附剂颗粒进入导流段21之前的阻力，吸附剂颗粒容易在分流通道25内沉积。两种情况均会降低后续的除汞效率。

导流板之间的间隔相等，导流板的数目及彼此间的间距可通过实际需求进行相应的调整，灵活性强。喷口14总宽度与独立小喷口24的宽度之比优选为6∶1～8∶1，喷口总长与独立小喷口长度之比以6～8为宜，比例过小，将导致吸附剂颗粒转向后，由于惯性影响，仍主要集中于弯道外侧，不利于颗粒在截面上的均匀分布；而比例过大，导致流动阻力增加，同时制造加工难度增加。

请参照图3～5，本发明优选实施例的一种除汞烟道设备包括：空预器(未图示)、烟道3以及上述喷管装置。烟道3包括两个竖直段31、一个水平段32以及两个弯曲段33。水平段32通过两个弯曲段33连接于两个竖直段31之间。空预器设于其中一个竖直段31之前。喷管装置位于两个竖直段31之间，喷管装置的喷口14安装于靠近空预器的竖直段31上。喷管装置设置于空预器(未图示)后，底部水平烟道上方，图中左侧的竖直段31上。因喷口设置于弯道内侧，并以适宜的速度喷入烟道，可达到较为理想的混合效果，故需将装置布置于两竖直烟道之间。安装高度与进口颗粒速度均可以影响吸附剂颗粒进入弯道时的浓度分布情况，进口段13的进口颗粒速度优选为15m/s～20m/s，喷口14距离水平段32的高度优选为0.5m～2m。

以图2、图4所示的尺寸结构及10m/s的烟气流速为例，距离第一段弯道顶部1m安装喷口14，进口颗粒速度15m/s。

在该应用实例中，导流板2将整个喷管1八等分，前端弯曲叶片22的角度与喷管1的整体拐角相等，均为90°；直壁分流板23长15cm，起到颗粒转向前的分流整流作用。导流板2数目设置为7个，喷口段11端面将喷口14均分为八个独立小喷口24。在进口段13处、拐角段12之前，将进口段13均分为八等分。上图中所涉及到的结构尺寸，仅作为示例说明，不作为对本发明的限制。

通过fluent软件对上述应用实例进行数值模拟计算，可得到吸附剂颗粒在烟道3中的具体分布情况。如图5～7所示，在烟道底部水平段及右侧烟道竖直段中，颗粒分布比较均匀，截面浓度分布情况较为理想，吸附剂能够充分与烟气中的汞接触，相比于现有技术，在不增加吸附剂喷管的情况下，即可达到提升除汞效率的效果。

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 (3)

1.一种除汞烟道设备，其特征在于，包括：空预器、烟道(3)以及导流板均分颗粒的喷管装置；

烟道(3)包括两个竖直段(31)、一个水平段(32)以及两个弯曲段(33)；水平段(32)通过两个弯曲段(33)连接于两个竖直段(31)之间；空预器设于其中一个竖直段(31)之前；

所述导流板均分颗粒的喷管装置位于两个竖直段(31)之间，喷管装置的喷口(14)安装于靠近空预器的竖直段(31)上，且喷口(14)距离水平段(32)的高度为0.5m～2m；

所述导流板均分颗粒的喷管装置，包括：喷管(1)和多个导流板(2)；

喷管(1)的纵剖面为矩形，喷管(1)包括依次连接的进口段(13)、拐角段(12)和喷口段(11)；进口段(13)用于对接颗粒进料管，喷口段(11)用于对接烟道管壁；

各导流板(2)均包括依次连接的导流段(21)、弯曲叶片(22)和直壁分流板(23)；各导流段(21)平行于喷口段(11)，且均布于喷口段(11)内部，各导流段(21)前端与喷口段(11)的喷口(14)平齐，将喷口(14)均分为多个独立小喷口(24)；各弯曲叶片(22)和拐角段(12)的弯曲角度相等；各直壁分流板(23)平行于进口段(13)，且在进口段(13)宽度方向上将进口段(13)均分；

喷口总宽度与独立小喷口宽度之比为6:1～8:1；

进口段(13)的进口颗粒速度为15m/s～20m/s。

2.如权利要求1所述的一种导流板均分颗粒的喷管装置，其特征在于，拐角段(12)的弯曲角度为90°～95°。

3.如权利要求1所述的一种导流板均分颗粒的喷管装置，其特征在于，直壁分流板(23)的长度为10cm～20cm。