CN114082280A - 混合罩 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混合罩。所述混合罩包括：筒体、连接段和若干混合管；筒体下沿与连接段固定连接；若干混合管设置于筒体内部；其中，所述筒体竖直设置，其上端面与下端面分别与混合管管壁之间密封；在筒体的侧壁（筒壁）上设有热介质入口；所述混合管为上下开口的管状结构；贯穿混合管管壁水平或倾斜设有气体分布器；所述气体分布器为筒形结构，其包括器壁和两端的进口；所述器壁上开有若干条缝或通孔，若干条缝和通孔连通气体分布器腔体和混合管内部空间。本发明的混合罩设置于烟囱出口上方，有效消除湿法脱硫烟囱出口的白烟，不需要对脱硫塔本体、烟道或其他设备进行改造，改动工作量小，无需额外的占地面积，投资费用低。
Description
技术领域
本发明涉及大气污染物治理领域，特别涉及该领域中用于消除湿法脱硫烟气白烟的一种混合罩。
背景技术
随着我国环境压力逐年增大，国家排放要求进一步收紧，烟气脱硫我国现有的电力、焦化、水泥、钢铁、平板玻璃、石化及化工等行业均已完成烟气脱硫改造，其中由于湿法烟气脱硫技术最为成熟，因而湿法脱硫技术在烟气脱硫领域得到大规模工业化应用。
湿式脱硫技术的缺点就是排放烟气进入大气中，由于水蒸汽冷凝析出会在烟囱口形成“白烟”现象，甚至会形成数公里的“白烟长龙”，给人带来强烈的视觉冲击，影响企业形象，有时地面还会出现“下雨”现象，引起周边居民的误解，造成不良社会公众影响，企业环保压力增大。
湿法脱硫后的烟气为饱和湿烟气，从烟囱排出温度约为45~65℃，水汽含量约为10~25%。脱硫烟气外排至大气中，烟气中的水汽在冷空气的作用下，迅速冷凝为微小的水滴，雾滴凝结后来不及扩散，形成可视白烟。
随着环境形势的日益严峻，部分专家将近几年的雾霾频发归咎为湿法脱硫装置所排放的“白烟”，因而“消白烟”的呼声越来越高。目前，浙江、上海、天津、邯郸、唐山、连云港、临汾、徐州等地方政府相继出台相关政策及技术标准，要求消除湿法脱硫烟囱所产生的白烟。
现行消除白烟常用的方法，从本质上来说，就是让从烟囱外排的烟气在与环境空气的混合、冷却、扩散过程中，烟气始终处于不饱和状态，烟气中的水蒸气就不会凝结析出，达到消白烟的效果。因此，对烟气进行降温减少烟气中的水汽含量、对烟气进行加热升温以提高烟气的不饱和度，就是消除烟气白烟的基础。
目前应用较多的消白烟方法主要有两大类：一是烟气先冷凝后加热法，先通过冷却介质对烟气进行降温，使烟气中的水汽冷凝析出，降低烟气中的水蒸气，进而对冷凝后的烟气进行升温，降低烟气中的相对湿度，提高烟气的不饱和度，消除白色烟羽；二是混合式升温法，将热的清洁气体（包括热空气、热二次风、热烟气等）与烟气混合，提高烟气的温度和不饱和度，从而实现消白烟。采用GGH（烟气-烟气再热器）、MGGH（热媒式烟气-烟气再热器）等对烟气进行加热，由于烟气中存在粉尘、气溶胶、SO3雾滴等组分，间壁式加热器在运行过程中烟气阻力逐渐增加，并存在结垢、腐蚀及堵塞的情况，影响装置的长周期运行，而采用混合式升温法时热的清洁气体与烟气混合位置为烟气脱硫装置与烟囱之间，因而避免了对烟气加热存在的上述问题，因而在工业上得到了推广应用。
公开号为CN109373342A、CN109059028A、CN107433118A和CN110129493A的专利均采用混合式升温法进行消白烟，但上述消白烟的方法仅适用于脱硫塔和烟囱单独设置的情况，均不适合脱硫塔与烟囱一体的烟气脱硫装置（脱硫装置下部为烟气脱硫塔，上部为钢结构烟囱）。目前，炼化行业的催化裂化烟气湿法脱硫技术均采用脱硫塔与烟囱一体的烟气脱硫装置，因而无法应用上述专利所述的混合式加热进行消白烟。
公开号为CN109297040A、CN209013223U的专利在烟囱本体顶部设置有混风装置，但未给出混合装置的具体结构，由于烟气流速较快（>10m/s），普通的、简单的混风装置无法实现热空气与烟气的均匀混合，影响消白烟效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混合罩，用于烟气与热介质的均匀混合，从而实现消白烟。本发明的混合罩设置于烟囱顶部，既适用于脱硫塔和烟囱单独设置的情况，又适用于脱硫塔与烟囱一体的烟气湿法脱硫装置。
为实现上述目的，本发明提供了一种混合罩，该混合罩设置于烟囱顶部，所述混合罩包括：筒体、连接段和若干混合管；筒体下沿与连接段固定连接；若干混合管设置于筒体内部；其中，
所述筒体竖直设置，其上端面与下端面分别与混合管管壁之间密封；在筒体的侧壁（筒壁）上设有热介质入口；
所述混合管为上下开口的管状结构；贯穿混合管管壁水平或倾斜设有气体分布器；所述气体分布器为筒形结构，其包括器壁和两端的进口；所述器壁上开有若干条缝或通孔，若干条缝和通孔连通气体分布器腔体和混合管内部空间。
进一步，所述筒体的横截面可以为圆形、椭圆形、正方形、长方形、正多边形，优选为长方形或圆形。所述热介质入口为一个或多个，优选为对称设置的偶数个。
进一步，所述混合管为圆管、变径圆管、椭圆管、方管、正多边形管、文丘里管、双曲线管（混合管的内表面纵向截面为双曲线）结构中的一种或多种。混合管的横截面优选为为长方形或圆形。混合管的数量为1个或多个。
进一步，所述气体分布器的垂直于其中心线的截面为三角形、圆形或多边形；多边形优选长方形、正多边形，更优选长方形。所述截面的直径（或当量直径）小于所述混合管的直径（或当量直径）。
进一步，每个混合管内设置气体分布器的数量为至少一个，优选为两个以上。两个以上的气体分布器设置在混合管的不同高度，且交错设置，即相邻混合管的中心线具有一定夹角。
进一步，所述的气体分布器中，优选在其器壁所开条缝或通孔对应的位置设置导流片；导流片自气体分布器内部往外部发散、延伸。所述导流片可以为翅片结构、叶片结构或筒形结构；所述导流片朝向混合管出口方向，导流片与水平方向的夹角为15~75°。
进一步，所述混合管的下端为入口，上端为出口。进一步，混合管在靠近出口端的位置还可以设置导流元件、气体混合元件中的至少一种，所述的气体混合元件用于烟气与热介质均匀混合，所述的导流元件用于引导离开混合管的烟气在水平方向上向四围扩散，即离开混合管的烟气在水平方向的横截面积大于混合管出口的横截面积。更进一步，所述的导流元件由一个或多个第一导流管组成，第一导流管为上下开口中空的倒圆台形结构，第一导流管的中心线与混合管的中心线重合。
进一步，所述的连接段包括固定管和变径管，固定管为上下开口的筒形结构，上端与变径管连接，下端固定于（如采用套装结构）烟囱上。变径管为两端开口的管状结构，优选为倒圆台或倒棱台结构，变径管的上端面形状与筒体下端面形状相同，变径管的下端面形状与固定管的上端面形状相同，变径管的下端与固定管的上端连接。更进一步，所述的变径管内还设置有气流均布元件，用于将烟气均匀导入若干混合管内。所述的气流均布元件为气体分布板、交错设置的若干层格栅或规整填料、一个或多个第二导流管，第二导流管为上下开口中空的倒圆台形结构，第二导流管的中心线与连接段的中心线重合。
本发明中，所述混合罩固定于烟囱顶部，尤其适合设置于湿法脱硫烟囱顶部。
本发明中，所述的热介质为热空气、热烟气等温度较高的气体介质。
与现有技术相比，本发明混合罩的有益效果为：
1、本发明的混合罩，通过在筒体内设置若干混合管及在连接段内设置气流均布元件，可以将外排烟气由一股烟气均匀分为若干股烟气；进而通过在混合管内设置气体分布器，使每股烟气在混合管中与热介质进行混合，烟气温度升高由饱和烟气变为不饱和烟气；再通过在混合管靠近出口端的位置设置气体混合元件，实现烟气与热介质的均匀混合，均匀混合后的烟气离开混合管排入大气中，排入大气的每股烟气均处于不饱和状态，烟气在大气中扩散过程中始终处于不饱和状态，避免烟气中水蒸气凝结析出，从而实现烟气消白烟。
2、本发明的混合罩，通过在混合管靠近出口端的位置设置导流元件，用于引导离开混合管的烟气在水平方向上向四围扩散，即离开混合管的烟气在水平方向的横截面积大于混合管的横截面积，增加烟气与大气的接触面积，增加烟气在大气中的扩散速度；烟气离开烟囱后主要在竖直方向上进行扩散，本发明通过在烟囱顶部设置混合罩并在混合管内设置导流元件，从而将离开烟囱的竖直烟气变为以混合罩为中心的放射状烟气，使烟气在竖直方向和水平方向上同时进行扩散，大大增加了烟气的扩散速度，有利于白烟的消除。
3、利用本发明对现有湿法脱硫装置进行消白烟改造，在烟囱排放口上部增加本发明的混合罩即可，不需要对脱硫塔本体、烟道或其他设备进行改造，改动工作量小，无需额外的占地面积，投资费用低。
4、本发明的混合罩设置于烟囱顶部，既适用于脱硫塔和烟囱单独设置的装置，又适用于脱硫塔与烟囱一体的烟气脱硫装置。
上述说明仅为本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本发明的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂，以下列举多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。
附图说明
图1为本发明混合罩的一种结构正视图。
图2为图1所示的混合罩结构俯视图。
图3为图1所示的混合罩中混合管的结构详图。
图4为本发明混合罩另外一种结构正视图。
图5为图4所示混合罩结构的俯视图。
图6为图4所示混合罩中混合管的结构详图。
图7为本发明的一种混合管的结构详图。
图中各标记为：1-筒体，2-混合管，3-连接段，4-热介质入口，21-进口，22-导流元件，23-气体分布器，24-条缝，25-气体混合元件，26-导流片，27-第一导流管，28-通孔；31-变径管，32-固定管，33-第二导流管，34-格栅。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的混合罩做进一步的详细说明。
本发明提供了一种混合罩，该混合罩设置于烟囱顶部。如图1-7所示，所述混合罩包括：筒体1、连接段3和若干混合管2；筒体1下沿与连接段3固定连接；若干混合管2设置于筒体1内部；其中，
所述筒体1竖直设置，其上端面与下端面分别与混合管2管壁之间密封；在筒体1的侧壁（筒壁）上设有热介质入口4；
所述混合管2为上下开口的管状结构；贯穿混合管2管壁水平或倾斜设有气体分布器23；所述气体分布器23为筒形结构，其包括器壁和两端的进口21；所述器壁上开有若干条缝24或通孔28，若干条缝24和通孔28连通气体分布器23腔体和混合管2内部空间。
进一步，所述筒体1的横截面可以为圆形、椭圆形、正方形、长方形、正多边形，优选为长方形或圆形。所述热介质入口4为一个或多个，优选为对称设置的偶数个。
进一步，所述混合管2为圆管、变径圆管、椭圆管、方管、正多边形管、文丘里管、双曲线管（混合管2的内表面纵向截面为双曲线）结构中的一种或多种。混合管2的横截面优选为为长方形或圆形。混合管2的数量为1个或多个。
进一步，所述气体分布器23的垂直于其中心线的截面为三角形、圆形或多边形；多边形优选长方形、正多边形，更优选长方形。所述截面的直径（或当量直径）小于所述混合管2的直径（或当量直径）。
进一步，每个混合管2内设置气体分布器23的数量为至少一个，优选为两个以上。两个以上的气体分布器23设置在混合管2的不同高度，且交错设置。
进一步，所述的气体分布器23中，优选在其器壁所开条缝24或通孔28对应的位置设置导流片26；导流片26自气体分布器23内部往外部发散、延伸。所述导流片26可以为翅片结构、叶片结构或筒形结构；所述导流片26朝向混合管2出口方向，导流片26与水平方向的夹角为15~75°。
进一步，所述混合管2的下端为入口，上端为出口。进一步，混合管2在靠近出口端的位置还可以设置导流元件22、气体混合元件25中的至少一种，所述的气体混合元件25用于烟气与热介质均匀混合，所述的导流元件22用于引导离开混合管2的烟气在水平方向上向四围扩散，即离开混合管2的烟气在水平方向的横截面积大于混合管2出口的横截面积。更进一步，所述的导流元件22由一个或多个第一导流管27组成，第一导流管27为上下开口中空的倒圆台形结构，第一导流管27的中心线与混合管2的中心线重合。
进一步，所述的连接段3包括固定管32和变径管31，固定管32为上下开口的筒形结构，上端与变径管31连接，下端固定于（如采用套装结构）烟囱上。变径管31为两端开口的管状结构，优选为倒圆台或倒棱台结构，变径管31的上端面形状与筒体1下端面形状相同，变径管31的下端面形状与固定管32的上端面形状相同，变径管31的下端与固定管32的上端连接。更进一步，所述的变径管31内还设置有气流均布元件，用于将烟气均匀导入若干混合管2内。所述的气流均布元件为气体分布板、交错设置的若干层格栅34或规整填料、一个或多个第二导流管33。第二导流管33为上下开口中空的倒圆台形结构，第二导流管33的中心线与连接段3的中心线重合。
实施例1
混合罩的结构如附图1-3所示，筒体1横截面为正方形，筒体1侧壁上对称设置有2个热介质入口4，筒体1内设置9根混合管2，混合管2的结构为圆管，每根混合管2侧壁上设置有2组开口，混合管2内设置有两个气体分布器23，气体分布器23为圆形管状结构，气体分布器23上设置有若干通孔28，两个气体分布器23的中心线呈90°夹角。气体分布器23上设置有若干通孔28，变径管31内还设置有一个第二导流管33作为气流均布元件。
实施例2
混合罩的结构如附图4-6所示，筒体1为上下中空的倒圆台形，筒体1侧壁上设置有1个热介质入口4，筒体1内设置9根混合管2，混合管2的结构为上粗下细的变径圆管，每根混合管2侧壁上设置有3组开口，混合管2内设置有三个气体分布器23。气体分布器23为矩形管状结构，气体分布器23上设置有若干条缝24，条缝24上设置有导流片26，导流片26朝向混合管2出口方向，导流片26与水平方向的夹角为15~75°，三个气体分布器23之间（俯视图上）互相交错设置。相邻两个气体分布器23之间的夹角为60°，混合管2在靠近出口端的位置设置气体混合元件25。变径管31内有交错设置的若干层格栅34作为气流均布组件。
实施例3
本实施例的混合管结构如图7所示，混合管2内设置有四个气体分布器23，混合管2在靠近出口端的位置设置有导流元件22。导流元件22由三个第一导流管27组成，第一导流管27为上下开口中空的倒圆台形结构，第一导流管27的中心线与混合管2的中心线重合，其余同实施例2。
Claims (15)
1.一种混合罩，该混合罩设置于烟囱顶部；所述混合罩包括：筒体、连接段和若干混合管；所述筒体下沿与连接段固定连接；若干混合管设置于筒体内部；其中，
所述筒体竖直设置，其上端面与下端面分别与混合管管壁之间密封；在筒体的侧壁上设有热介质入口所述混合管为上下开口的管状结构；贯穿混合管管壁水平或倾斜设有气体分布器；所述气体分布器为筒形结构，其包括器壁和两端的进口；所述器壁上开有若干条缝或通孔，若干条缝和通孔连通气体分布器腔体和混合管内部空间。
2.按照权利要求1所述的混合罩，其特征在于，所述筒体的横截面为圆形、椭圆形、正方形、长方形、正多边形，优选为长方形或圆形。
3.按照权利要求1所述的混合罩，其特征在于，所述的热介质入口为一个或多个，优选为对称设置的偶数个。
4.按照权利要求1所述的混合罩，其特征在于，所述混合管为圆管、变径圆管、椭圆管、方管、正多边形管、文丘里管、双曲线管结构中的一种或多种；混合管的横截面优选为为长方形或圆形；混合管的数量为1个或多个。
5.按照权利要求1所述的混合罩，其特征在于，所述气体分布器垂直于其中心线的截面为三角形、圆形或多边形；多边形优选长方形、正多边形，更优选长方形；所述截面的直径小于所述混合管的直径。
6.按照权利要求1所述的混合罩，其特征在于，每个混合管内设置气体分布器的数量为至少一个，优选为两个以上。
7.按照权利要求6所述的混合罩，其特征在于，两个以上的气体分布器设置在混合管的不同高度，相邻混合管的中心线具有一定夹角。
8.按照权利要求1所述的混合罩，其特征在于，所述的气体分布器在其器壁所开条缝或通孔对应的位置设置导流片；导流片自气体分布器内部往外部发散、延伸。
9.按照权利要求8所述的混合罩，其特征在于，所述导流片为翅片结构、叶片结构或筒形结构。
10.按照权利要求1所述的混合罩，其特征在于，所述导流片朝向混合管出口方向，导流片与水平方向的夹角为15~75°。
11.按照权利要求8所述的混合罩，其特征在于，所述混合管在靠近出口端的位置设置导流元件、气体混合元件中的至少一种，所述的气体混合元件用于烟气与热介质均匀混合，所述的导流元件用于引导离开混合管的烟气在水平方向上向四围扩散。
12.按照权利要求11所述的混合罩，其特征在于，所述的导流元件由一个或多个第一导流管组成，第一导流管为上下开口中空的倒圆台形结构，第一导流管的中心线与混合管的中心线重合。
13.按照权利要求1所述的混合罩，其特征在于，所述的连接段包括固定管和变径管，固定管为上下开口的筒形结构，上端与变径管连接，下端固定于烟囱上；所述变径管为两端开口的管状结构，优选为倒圆台或倒棱台结构，变径管的上端面形状与筒体下端面形状相同，变径管的下端面形状与固定管的上端面形状相同，变径管的下端与固定管的上端连接。
14.按照权利要求13所述的混合罩，其特征在于，所述的变径管内设置有气流均布元件，用于将烟气均匀导入若干混合管内。
15.按照权利要求14所述的混合罩，其特征在于，所述的气流均布元件为气体分布板、交错设置的若干层格栅或规整填料、一个或多个第二导流管；第二导流管为上下开口中空的倒圆台形结构，第二导流管的中心线与连接段的中心线重合。
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