CN114082281A - 一种混合罩 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合罩。该混合罩包括筒体、连接段和若干混合管，混合管为上下开口的管状结构，其位于筒体内部；混合管管壁上设置有若干第一热介质入口，用于将热介质导入混合管内并与烟气进行混合；所述第一热介质入口围绕混合管中心线对称设置或与混合管管壁相切；所述筒体为筒形结构，上下两端面分别与若干混合管之间密封，其侧壁上设置有第二热介质入口，用于将热介质引入筒体内若干混合管之间的空腔中；所述连接段为上下开口的结构，上端与筒体连接，下端与烟囱连接，用于将筒体固定在烟囱顶部。本发明的混合罩设置于烟囱出口上方，能够有效消除湿法脱硫烟囱出口的白烟。

Description

一种混合罩

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，烟气脱硫技术也得到了快速发展。烟气脱硫分为湿法、半干法、干法三大类脱硫工艺，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。目前，我国的电力、炼化、焦化、水泥、钢铁等行业均已完成烟气脱硫改造。

随着湿式脱硫技术在我国的大规模推广应用，湿式脱硫技术的一个明显且难以克服的缺点逐渐显露出来，该缺点就是排放烟气在烟囱口会产生“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，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。随着环境形势的日益严峻，部分专家将雾霾频发归咎为湿法脱硫所排放的“白烟”，“白烟”治理的呼声越来越高。目前，浙江、上海、天津、邯郸、唐山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。

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。

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。

常用的消白烟方法有：（1）烟气冷凝法，就是将湿烟气温度降低到接近环境温度，使烟气中的水汽冷凝为液态水分离出烟气系统，但该方法所需冷量较大，烟气温度较低失去提升力需额外增加烟气增压机，装置投资和运行费用均较高，所以该方法应用较少。（2）烟气加热升温法，就是将湿烟气进行加热升温，提高烟气的不饱和度后排放以消除白烟，但该方法能耗较高。（3）烟气先冷凝后加热法，对烟气进行降温，使烟气中的水汽冷凝析出凝结水，降低烟气中的绝对湿度，烟气中的水蒸气含量降低。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。

烟气加热主要采用两种方式：一是间壁式加热，烟气与加热介质两流体被固体壁面间隔开，不发生混合，通过间壁进行热量的交换，例如GGH（烟气-烟气再热器）、MGGH（热媒式烟气-烟气再热器）等，但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，造成装置停工检修，影响装置的长周期运行；二是混合式加热，将热的清洁气体与脱硫后的净化烟气混合后，排至大气，可将烟气温度加热至要求温度，热的清洁气体包括热空气、热二次风、热烟气等，热的清洁气体与烟气混合位置为烟气脱硫装置于烟囱之间，因而避免了间壁式加热存在的问题，因而得到了推广应用。

公开号为CN110180344A、CN108499334A、CN110193274A和CN110129493A的专利均采用混合式加热进行消白烟，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；

所述混合管为上下开口的管状结构，其设置在筒体内部；混合管管壁上设置有若干第一热介质入口，用于将热介质导入混合管内并与烟气进行混合；所述第一热介质入口围绕混合管中心线对称设置或与混合管管壁相切；

所述筒体为筒形结构，上下两端面分别与若干混合管之间密封，其（筒体）侧壁上设置有第二热介质入口，用于将热介质引入筒体内若干混合管之间的空腔中；

所述连接段为上下开口的结构，上端与筒体连接，下端与烟囱连接，用于将筒体固定在烟囱顶部。

进一步地，所述的混合管的数量为1个或多个。混合管结构优选为圆管、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）。

进一步地，当第一热介质入口围绕混合管中心线对称设置时，所述的混合管管壁上的第一热介质入口设置有导流片，导流片围绕混合管中心线对称设置，且导流片与混合管中心线的夹角优选为锐角，更优选为15~75°。更进一步地，当所述的混合管为文丘里管或双曲线管结构时，第一热介质入口设置于文丘里管或双曲线管横截面积最小位置的下方（靠近烟气入口端）。

进一步地，当第一热介质入口与混合管管壁相切、混合管横截面为圆形或椭圆形时，同一横截面上可设置多个第一热介质入口，第一热介质入口沿混合管中心线的旋转方向相同；更进一步地，同一混合管上设置的所有第一热介质入口旋转方向均相同，以确保烟气从所有第一热介质入口进入混合管后均沿顺时针或逆时针方向旋转，并推动混合管内的烟气旋转，加速烟气与热介质的混合。

更进一步地，所述的混合管在靠近出口段的位置还可以设置导流元件或气体混合组件中的至少一种，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。

进一步地，所述筒体的横截面形状可以为圆形、椭圆形、正方形、长方形、正多边形。

进一步地，所述的连接段包括固定管和变径管，固定管为上下开口的圆筒形结构，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，所述的连接段3内还设置有气流均布元件，用于将烟气均匀分布于若干混合管内。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。

进一步地，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，本发明所提供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；进而通过混合管管壁上对称设置第一热介质入口或与混合管管壁相切的第一热介质入口，对称喷入混合管的两股热介质与烟气发生撞击混合或推动烟气旋转混合，从而实现烟气与热介质的高效混合，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。

2、本发明的混合罩，当围绕混合管中心线对称设置第一热介质入口时，热介质的压力大于混合管内烟气压力，热介质的流速大于或等于混合管内烟气的流速，热介质从第一热介质入口进入混合管时对烟气形成冲击、切割作用，在此过程中热气体与烟气进行强制混合；混合管管壁上的第一热介质入口设置有导流片，且导流片围绕混合管中心线对称设置，因而通过导流片进入烟气的热介质的流量和流速大致相等，两股热介质会在混合管中心线上发生撞击，加速热介质与烟气的混合；导流片与混合管中心线的夹角优选为锐角时，对称进入混合管的两股烟气发生撞击后水平方向的力互相抵消，竖直方向的力互相叠加，且竖直方向的合力为混合管出口方向，推动撞击面上部的气体离开混合管，并对撞击面下方的烟气产生吸力，从而将进一步吸入混合管与热介质进行混合。当混合管为文丘里管或双曲线管结构时，除了具有上述混合作用外，烟气与热介质的混合气体经过文丘里管或双曲线管时流通横截面先减小后增大、流速先增加后降低，在此过程中的文丘里效应可以使热介质与烟气更加均匀的混合。

3、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。

4、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。

5、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。

附图说明

图1为本发明的一种混合罩剖面结构正视图。

图2为图1所示的混合罩结构俯视图。

图3为本发明的一种混合罩剖面结构正视图。

图4为图3所示的混合罩结构俯视图。

图5为本发明的一种混合管的结构示意图。

图中各数字标记为：1-筒体，2-混合管，3-连接段，4-第二热介质入口，其中，21-第一热介质入口，22-导流片，23-第一导流管，24-气体混合元件；31-变径管，32-固定管，33-第二导流管，34-格栅。

具体实施方式

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，所述混合罩包括筒体1、连接段3和若干混合管2。

所述混合管2为上下开口的管状结构，其设置在筒体1内部；混合管2管壁上设置有若干第一热介质入口21，用于将热介质导入混合管2内并与烟气进行混合；所述第一热介质入口21围绕混合管2中心线对称设置或与混合管2管壁相切；所述筒体1为筒形结构，上下两端面分别与若干混合管2之间密封，其侧壁上设置有第二热介质入口4，用于将热介质引入筒体1内若干混合管2之间的空腔中。

所述连接段3为上下开口的结构，上端与筒体1连接，下端与烟囱连接，用于将筒体1固定在烟囱顶部。

进一步，所述的混合管2的数量为1个或多个，混合管2结构优选为圆管、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）。

进一步，当第一热介质入口21围绕混合管2中心线对称设置时，所述的混合管2管壁上的第一热介质入口21设置有导流片22，导流片22围绕混合管2中心线对称设置，且导流片22与混合管2中心线的夹角优选为锐角，更优选为15~75°。更进一步，当所述的混合管2为文丘里管或双曲线管结构时，第一热介质入口21设置于文丘里管或双曲线管横截面积最小位置的下方（靠近烟气入口端）。

进一步，当第一热介质入口21与混合管2管壁相切、混合管2横截面为圆形或椭圆形时，同一横截面上可设置多个第一热介质入口21，第一热介质入口21沿混合管2中心线的旋转方向相同；更进一步，同一混合管2上设置的所有第一热介质入口21旋转方向均相同，以确保烟气从所有第一热介质入口21进入混合管2后均沿顺时针或逆时针方向旋转，并推动混合管2内的烟气旋转，加速烟气与热介质的混合。

更进一步，所述的混合管2在靠近出口段的位置还可以设置导流元件或气体混合组件中的至少一种，所述的气体混合元件24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，所述的导流元件由一个或多个第一导流管23组成，第一导流管23为上下开口中空的倒圆台形结构，第一导流管23的中心线与混合管2的中心线重合。

进一步，所述筒体1的横截面形状可以为圆形、椭圆形、正方形、长方形、正多边形。

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为上下开口的圆筒形结构，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，所述的连接段3内还设置有气流均布元件，用于将烟气均匀分布于若干混合管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。

进一步，所述的热介质为热空气、热烟气等温度较高的气体介质。

实施例1

混合罩的结构如附图1-2所示，筒体1横截面为圆形，筒体1侧壁上设置有2个热介质入口4，筒体1内设置21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7组第一热介质入口21，第一热介质入口21上设置有导流片22，导流片22与混合管2中心线的夹角为15~75°，连接段3内设置有两个第二导流管33作为气流均布元件。

实施例2

混合罩的结构如附图3~4所示，筒体1横截面为正方形，筒体1侧壁上设置有4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5组第一热介质入口21，每组共有4个第一热介质入口21位于同一横截面上且旋转方向相同，混合管2在靠近出口端的位置设置气体混合元件25，本实施例中气体混合元件25采用波纹板填料，连接段3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2结构如图5所示，混合管2为文丘里结构，在其喉管段下方设置有5组第一热介质入口21，在其喉管段上方设置有气体混合元件24（本实施例为格栅填料），混合管2在靠近出口端的位置设置有导流元件，导流元件由三个第一导流管23组成，第一导流管23为上下开口中空的倒圆台形结构，第一导流管23的中心线与混合管2的中心线重合，其余同实施例1。

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；

所述混合管为上下开口的管状结构，其设置在筒体内部；混合管管壁上设置有若干第一热介质入口，用于将热介质导入混合管内并与烟气进行混合；所述第一热介质入口围绕混合管中心线对称设置或与混合管管壁相切；

所述筒体为筒形结构，上下两端面分别与若干混合管之间密封，其侧壁上设置有第二热介质入口，用于将热介质引入筒体内若干混合管之间的空腔中；

所述连接段为上下开口的结构，上端与筒体连接，下端与烟囱连接，用于将筒体固定在烟囱顶部。

2.根据权利要求1所述的混合罩，其特征在于，所述的混合管的数量为1个或多个；所述的混合为圆管、变径圆管、椭圆管、方管、正多边形管、文丘里管或双曲线管。

3.根据权利要求1所述的混合罩，其特征在于，第一热介质入口围绕混合管中心线对称设置，所述的第一热介质入口设置有导流片，导流片围绕混合管中心线对称设置。

4.根据权利要求3所述的混合罩，其特征在于，所述的导流片与混合管中心线的夹角为锐角，优选为15~75°。

5.根据权利要求2所述的混合罩，其特征在于，所述的混合管为文丘里管或双曲线管结构，第一热介质入口设置于文丘里管或双曲线管横截面积最小位置的下方。

6.根据权利要求2所述的混合罩，其特征在于，第一热介质入口与混合管管壁相切，且混合管横截面为圆形或椭圆形时，同一横截面上设置多个第一热介质入口，多个第一热介质入口沿混合管中心线的旋转方向相同。

7.根据权利要求6所述的混合罩，其特征在于，同一混合管上设置的所有第一热介质入口旋转方向均相同。

8.根据权利要求1所述的混合罩，其特征在于，所述的混合管在靠近出口段的位置设置导流元件或气体混合组件中的至少一种，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。

9.根据权利要求8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。

10.根据权利要求1所述的混合罩，其特征在于，所述筒体的横截面形状为圆形、椭圆形、正方形、长方形或正多边形。

11.根据权利要求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圆筒形结构，上端与变径管连接，下端固定于烟囱上。

12.根据权利要求11所述的混合罩，其特征在于，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。

13.根据权利要求11所述的混合罩，其特征在于，所述的连接段还设置气流均布元件，用于将烟气均匀分布于若干混合管内。

14.根据权利要求13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。

15.根据权利要求14所述的混合罩，其特征在于，所述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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