CN113909007A - 一种碱液喷头结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种碱液喷头结构，包括喷头本体；喷头本体上开设有若干喷液孔，喷头本体相对喷液孔的另一侧设置有气液入口座；气液入口座与喷头本体之间固定连接；所述气液入口座的轴心位置设置有进液管；所述的进液管外侧设置有气体分流盘；所述的气体分流盘上设置有进气口；所述的喷头本体内设置有冲击腔；所述的冲击腔分别与进气口和进液管连通；所述的冲击腔上侧设置有混液腔；所述的喷液孔与混液腔相连通。本发明通过对喷头本体中喷液孔的开孔方向、开孔位置、开孔个数、开孔面积等进行改进，可有效解决碱液喷头易腐蚀和堵塞的问题；避免由于结构导致的喷头堵塞情况发生，降低清洗频率，降低脱硫成本，有效缩短脱硝周期。

Description

一种碱液喷头结构
技术领域
本发明涉及一种喷头结构，具体涉及一种碱液喷头结构，属于烟气湿法脱硫技术领域。
背景技术
近年来，随着居民生活品质水平的不断提升、城市化率不断提高、各个产业的高速发展，城市生活垃圾的产量也在逐年增加，但由于处理能力的缺乏，大量的垃圾被堆放在城市周围，因此造成的环境污染问题越来越严重，现阶段已经对包括土壤、大气、地下水和地表水的保护提出了严峻的挑战。垃圾焚烧法是采用高温热化学方法对城市生活垃圾进行处理，其原理是在高温条件下对生活垃圾进行燃烧，城市生活垃圾中可燃成分发生剧烈的化学反应，产生大量的能量，同时产生高温可燃气体和少量固体残留物。焚烧法可以彻底将城市生活垃圾中的的细菌、病毒消灭，分解各类恶臭气体和有毒有害废弃物。垃圾经过焚烧处理后可以减重70％以上，同时减量达到80％以上。焚烧过程中产生热能可以用于进行供热或者发电，达到能量回收目的。因此焚烧法逐渐成为目前处理城市生活垃圾的重要方式。
但是使用焚烧法处理城市生活垃圾导致了大量焚烧烟气的产生。由于焚烧烟气中含有大量的污染物，所以必须对烟气进行后期处理才能达到国家的排放标准，其中SO2是无害化处理的主要目标之一。大量的SO2排放会严重污染环境，产生“酸雨”，破坏建筑与植被，对人类生存环境造成恶劣影响。常见的烟气脱硫方法主要有干法、半干法和湿法脱硫这三种。湿法脱硫技术利用碱性溶液作为吸收剂与烟气中的SO2反应，脱硫产物为液体或者淤渣。目前，湿法脱硫是发展最为成熟，应用最为广泛的脱硫技术，该方法脱硫效率高，一般能达到90％以上。传统脱硫反应设备有喷淋塔、鼓泡塔、填料塔和液柱塔。喷淋塔是利用喷头将脱硫浆液雾化成小液滴，从而增加了脱硫浆液与烟气的接触面积，提高脱硫效率。但是湿法脱硫存在着脱硫产物较难处理，碱液喷头易腐蚀和堵塞的问题。尤其是喷头结构堵塞导致喷头使用寿命减少，需要频繁清洗，大大增加了脱硫成本。因此对碱液喷头结构进行优化，缓解结垢现象，减少清洗频率，具有很高的经济效益。
发明内容
有鉴于此，本发明为克服现有技术中的缺陷提供一种碱液喷头结构，有效缓解结垢现象，减少清洗频率，不易发生堵塞，延长使用寿命，具体方案如下：
一种碱液喷头结构，包括喷头本体；所述喷头上开设有若干喷液孔，所述喷头相对喷液孔的另一侧设置有气液入口座；所述的气液入口座与喷头本体之间固定连接；所述气液入口座的轴心位置设置有进液管；所述的进液管外侧设置有气体分流盘；所述的气体分流盘上设置有进气口；所述的喷头本体内设置有冲击腔；所述的冲击腔分别与进气口和进液管连通；所述的冲击腔上侧设置有混液腔；所述的喷液孔与混液腔相连通。
优选的，所述进液管的一端开口，另一端封闭；所述进液管封闭的一端四周周向设置有出液孔；所述冲击腔的内侧壁上设置有若干冲击凸起。
优选的，所述的气体分流盘与冲击腔之间设置有加压盘；所述的加压盘与冲击腔之间形成加压间隙；所述的喷头本体通过螺母与气液入口座相接。
优选的，所述的进气口均匀分布于所述气体分流盘上；所述的加压盘相对气体分流盘一侧设置有入气口；所述加压盘内设置有导流腔；所述导流腔的横截面自下而上逐渐减小。
优选的，所述的加压板相对入气口设置出气口；所述的出气口的内径小于所述入气口的内径；所述的出气口与冲击腔相接；所述的冲击腔的横截面呈梯形设置；所述冲击腔的底部与出气口之间通过气体流道连通。
优选的，所述的冲击凸起包括若干个；所述的冲击凸起与冲击腔侧壁之间呈锐角设置；所述的冲击凸起环绕设置在进液管的四周；所述的冲击凸起正对所述的出液孔；若干所述冲击凸起的顶端形成冲击出口。
优选的，所述的冲击出口与混液腔相接；所述的混液腔设置有顶部相对冲击出口的位置设置有二次混合板；所述的混液腔的顶部凸出于所述的喷头本体设置；所述的喷液孔均匀开设于所述凸出位置的周向侧壁上；所述的二次混合板连接于所述混液腔的轴心位置。
优选的，所述的二次混合板的底部设置有相互之间呈锐角分布的倾斜板；所述的倾斜板的连接位置正对于所述的冲击出口。
优选的，所述混液腔顶部的凸出部分倾斜设置，且与喷淋架所在水平面之间的夹角为35-65°；所述喷液孔于凸出位置上周向环形分布有至少两层；所述喷液孔的数量为6-18个；每个所述喷液孔的面积为50-150mm2。
优选的，所述的喷头本体与环形喷淋架的竖直中心线之间的夹角为40-60度。
本发明通过对喷头本体中喷液孔的开孔方向、开孔位置、开孔个数、开孔面积等进行改进，可有效解决碱液喷头易腐蚀和堵塞的问题；避免由于结构导致的喷头堵塞情况发生，降低清洗频率，降低脱硫成本，有效缩短脱硝周期。其次，通过在喷头本体内部增加冲击腔和混液腔，可提高喷头本体内部压力，增加雾化碱液的喷出动能，提高喷射速率，变相的降低其与高温接触时间，降低结垢概率；同时，混液腔能够使得碱液与气体充分混合，避免大量碱液无法汽化，于喷液孔中结垢堵塞。
附图说明
图1为本发明的剖面结构示意图。
图2为局部结构示意图。
图3为另一部位的局部结构示意图。
图中，1为喷头本体，2为喷液孔，3为气液入口座，4为进液管，4.1为出液口，5为气体分流盘，6为冲击腔，7为混液腔，8为冲击凸起，9为加压盘，9.1为导流腔，10为二次混合板，11为凸出位置
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
包括技术和科学术语的在这里使用的术语具有与本领域技术人员通常理解的术语相同的含义，只要不是不同地限定该术语。应当理解在通常使用的词典中限定的术语具有与现有技术中的术语的含义一致的含义。
参见图1，一种碱液喷头结构，包括喷头本体1；所述喷头本体1上开设有若干喷液孔2，所述喷头本体1相对喷液孔2的另一侧设置有气液入口座3；所述的气液入口座3与喷头本体1之间固定连接；所述气液入口座3的轴心位置设置有进液管4；所述的进液管4外侧设置有气体分流盘5；所述的气体分流盘5上设置有进气口5.1；所述的喷头本体1内设置有冲击腔6；所述的冲击腔6分别与进气口5.1和进液管4连通；所述的冲击腔6上侧设置有混液腔7；所述的喷液孔2与混液腔7相连通。
具体的，气体和碱液分别通过气体分流盘5和进液管进入到冲击腔内，在进入冲击腔之后，能够对雾化碱液进行加压和混液；促进碱液与气体的混合，降低碱液浪费，和结垢的概率。同时，在进入冲击腔的之前，会对气体进行加压，增强气体与碱液在接触时产生的动能。
进一步的说，所述进液管4的一端开口，另一端封闭；所述进液管4封闭的一端四周周向设置有出液孔4.1；所述冲击腔6的内侧壁上设置有若干冲击凸起8。
具体的，在本实施例中，由于出液孔4.1是周向分布在进液管4上的，因此，碱液会以散射的方式，分布于冲击腔内；以此种方式进入，能够减小碱液的液体单位体积，使得其与气体充分接触。
进一步的说，所述的气体分流盘5与冲击腔6之间设置有加压盘9；所述的加压盘9与冲击腔6之间形成加压间隙；所述的喷头本体通过螺母与气液入口座相接。
具体的，在本实施例中，通过在气体分流盘5与冲击腔6之间设置加压盘9，以减小容积的方式，提高气体进入的压强，进而提高气体进入到冲击腔之后的压力；再配合散射而入的碱液，能够进一步的提高碱液与气体之间的接触，促进碱液的充分混合、溶解。降低形成结垢的可能性。
进一步的说，所述的进气口均匀分布于所述气体分流盘5上；所述的加压盘9相对气体分流盘5一侧设置有入气口；所述加压盘9内设置有导流腔8.1；所述导流腔8.1的横截面自下而上逐渐减小。
进一步的说，所述的加压盘9相对入气口设置出气口；所述的出气口的内径小于所述入气口的内径；所述的出气口与冲击腔6相接；所述的冲击腔6的横截面呈梯形设置。
进一步的说，所述的冲击凸起8包括若干个；所述的冲击凸起8与冲击腔6侧壁之间呈锐角设置；所述的冲击凸起8环绕设置在冲击腔6的四周；所述的冲击凸起8正对所述的出液孔；若干所述冲击凸起8的顶端形成冲击出口9。
具体的，在本实施例中，冲击凸起8环绕设置在冲击腔6，其一能够起到增压的作用；其二，能够反弹部分没有完全混合、溶解的碱液，使得其重新返回冲击腔6内，与气体产生混合。
进一步的说，所述的冲击出口9与混液腔7相接；所述的混液腔7顶部相对冲击出口9的位置设置有二次混合板10；所述的混液腔7的顶部凸出于所述的喷头本体1设置；所述的喷液孔2均匀开设于所述凸出位置11的周向侧壁上；所述的二次混合板10连接于所述混液腔的轴心位置。
具体的，在本实施例中，二次混合板10起到与冲击凸起8相同的作用，不再赘述。
进一步的说，所述的二次混合板10的底部设置有相互之间呈锐角分布的倾斜板；所述的倾斜板的连接位置正对于所述的冲击出口。
进一步的说，所述混液腔7顶部的凸出位置11倾斜设置，且与喷淋架所在水平面之间的夹角为35-65°；所述喷液孔2于凸出位置11上周向环形分布有至少两层；所述喷液孔的数量为6-18个；每个所述喷液孔的面积为50-150mm2。
进一步的说，所述的喷头本体与环形喷淋架的竖直中心线之间的夹角为40-60度。
采用本方案中喷液孔的开孔方向、数量、角度，其脱硫效率、结垢率等会在合理范围内产生变化，但相比于传统技术，依然能够获得较高的脱硫效率，和较低的结垢率。
具体数值如下：
实施例1：碱液喷头开孔方向与喷淋架所在水平面之间的夹角为60度，且喷嘴与环形喷淋架的竖直中心线之间的夹角为45度，开孔个数为8个，喷淋层为2层，开孔面积为100mm2；反应工况SO2浓度为2000×10-6、液气比为6L/m3、pH值为6。脱硫效率85％，结垢率21％。
实施例2：碱液喷头开孔方向与喷淋架所在水平面之间的夹角为55度，且喷嘴与环形喷淋架的竖直中心线之间的夹角为45度，开孔个数为6个，喷淋层为2层，开孔面积为100mm2；反应工况SO2浓度为2000×10-6、液气比为6L/m3、pH值为6。脱硫效率89％，结垢率18％。
实施例3：碱液喷头开孔方向与喷淋架所在水平面之间的夹角为65度，且喷嘴与环形喷淋架的竖直中心线之间的夹角为50度，开孔个数为10个，喷淋层为2层，开孔面积为100mm2；反应工况SO2浓度为2000×10-6、液气比为6L/m3、pH值为6。脱硫效率95％，结垢率14％。
实施例4：碱液喷头开孔方向与喷淋架所在水平面之间的夹角为65度，且喷嘴与环形喷淋架的竖直中心线之间的夹角为48度，开孔个数为8个，喷淋层为2层，开孔面积为100mm2；反应工况SO2浓度为2000×10-6、液气比为6L/m3、pH值为6。脱硫效率93％，结垢率17％。
可通过数值模拟(Fluent软件)的方法对改造前和改造后碱液喷头形成流场进行分析，包括改造前后的温度场分布、速度场分布等。并利用物理模拟方法中流体力学相似原理，搭建缩小比例模型进行流场试验，验证数值模拟过程中使用的数学模型是否能够较好的反映急冷塔内部实际的流动过程，验证数值模拟的正确性。对比上面不同喷头设计的结垢情况，确定最佳优化方案。
最后说明的是，以上实施例仅以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种碱液喷头结构，包括喷头本体；所述喷头本体上开设有若干喷液孔，其特征在于：所述喷头本体相对喷液孔的另一侧设置有气液入口座；所述的气液入口座与喷头本体之间固定连接；所述气液入口座的轴心位置设置有进液管；所述的进液管外侧设置有气体分流盘；所述的气体分流盘上设置有进气口；所述的喷头本体内设置有冲击腔；所述的冲击腔分别与进气口和进液管连通；所述的冲击腔上侧设置有混液腔；所述的喷液孔与混液腔相连通。
2.根据权利要求1所述的一种碱液喷头结构，其特征在于：所述进液管的一端开口，另一端封闭；所述进液管封闭的一端四周周向设置有出液孔；所述冲击腔的内侧壁上设置有若干冲击凸起。
3.根据权利要求2所述的一种碱液喷头结构，其特征在于：所述的气体分流盘与冲击腔之间设置有加压盘；所述的加压盘与冲击腔之间形成加压间隙；所述的喷头本体通过螺母与气液入口座相接。
4.根据权利要求3所述的一种碱液喷头结构，其特征在于：所述的进气口均匀分布于所述气体分流盘上；所述的加压盘相对气体分流盘一侧设置有入气口；所述加压盘内设置有导流腔；所述导流腔的横截面自下而上逐渐减小。
5.根据权利要求4所述的一种碱液喷头结构，其特征在于：所述的加压板相对入气口设置出气口；所述的出气口的内径小于所述入气口的内径；所述的出气口与冲击腔相接；所述的冲击腔的横截面呈梯形设置。
6.根据权利要求5所述的一种碱液喷头结构，其特征在于：所述的冲击凸起包括若干个；所述的冲击凸起与冲击腔侧壁之间呈锐角设置；所述的冲击凸起环绕设置在进液管的四周；所述的冲击凸起正对所述的出液孔；若干所述冲击凸起的顶端形成冲击出口。
7.根据权利要求6所述的一种碱液喷头结构，其特征在于：所述的冲击出口与混液腔相接；所述的混液腔顶部相对冲击出口的位置设置有二次混合板；所述的混液腔的顶部凸出于所述的喷头本体设置；所述的喷液孔均匀开设于所述凸出位置的周向侧壁上；所述的二次混合板连接于所述混液腔的轴心位置。
8.根据权利要求7所述的一种碱液喷头结构，其特征在于：所述的二次混合板的底部设置有相互之间呈锐角分布的倾斜板；所述的倾斜板的连接位置正对于所述的冲击出口。
9.根据权利要求7所述的一种碱液喷头结构，其特征在于：所述混液腔顶部的凸出部分倾斜设置，且与喷淋架所在水平面之间的夹角为35-65°；所述喷液孔于凸出位置上周向环形分布有至少两层；所述喷液孔的数量为6-18个；每个所述喷液孔的面积为50-150mm2。
10.根据权利要求9所述的一种碱液喷头结构，其特征在于：所述的喷头本体与环形喷淋架的竖直中心线之间的夹角为40-60度。
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