CN204034564U - 一种气体均混装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及烟气净化技术领域，具体涉及一种气体均混装置，包括至少一组安装在烟道内的静态混合器，每组静态混合器由4个混合器单元组成，每个混合器单元由两个交叉的混合板叶片组成，且混合板叶片与烟气流向成30°~60°夹角，所述的混合器单元的混合板叶片通过支撑杆固定在烟道内。烟气在经过每组静态混合器时，除了每个混合板叶片形成的局部涡流外，中心相邻的4块混合板叶片则形成逆时针（或顺时针）旋流涡，外围的4块混合板叶片则产生相反方向的旋流涡，从而在烟气流向上形成方向相反的双旋涡流；反向双旋涡流混合强烈，强化了混合过程，使氨均匀分布，同时缩短了达到氨均匀化目标所需距离，提高了脱硝效率；造成的压降较小，能量利用效率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及烟气净化技术领域，具体涉及一种气体均混装置。
背景技术
随着环境问题的日益突出，氮氧化物已成为我国大气污染排放主要控制目标之一。选择性催化还原技术（SCR）因工艺成熟、运行可靠、脱硝效率高等优点，成为烟气脱硝技术的首选。选择性催化还原技术是将还原剂氨通过输氨管送入烟道中，与烟道中的烟气混合，然后在催化剂的作用下，还原剂氨选择性的与烟气中的NOx发生反应，将NOx还原成N2，同时生成H2O。现有的SCR烟气脱硝系统，烟道布置非常紧凑，导致出现烟气气流分布不均、烟气与氨混合不均等现象，严重影响了脱硝效率，催化剂床层前还原剂氨的分布是影响脱硝效率、氨逃逸的关键因素。优秀的均混装置能够有效的缩短氨与烟气的混合距离，减少喷氨格栅的喷嘴数量，使氨与空气能够更好的混合均匀。氨的均匀分布既可以提高脱硝效率，又能延长催化剂更替周期，降低氨逃逸量，减轻空气预热器的腐蚀和堵塞，降低投资和运行管理成本。因此氨与烟气的均混装置设计是影响氨均匀分布的重要因素，成为SCR烟气脱硝系统工艺设计的关键。
授权公告号为CN103007701A的中国专利公开了一种局部涡流和整体旋流相结合的花瓣型喷氨格栅，包括母管以及由母管上引出的4-8根的支管，每根支管上布置有一个喷嘴，每个喷嘴的下方布置一个圆盘，圆盘与烟气的流动方向呈45°~60°布置，且各个圆盘与烟气流向的夹角均不相同，各个圆盘在空间上形成顺时针或逆时针旋转。对每组花瓣型喷氨格栅来说，烟气在流过圆盘的时候在圆盘背部形成局部负压区，同时圆盘使来流烟气形成旋转，这种局部涡流和整体旋流作用极大的加剧了氨/空气混合气与烟气的混合，可以有效的缩短氨均匀扩散到烟气中的距离。但是该混合器必须与其设计喷氨格栅配合使用且数量较多，混合器设计较为复杂。
公开号为CN102389727A的中国专利公开了一种SCR脱硝四角切圆式氨气-烟气均混装置，包括喷氨格栅和一组以上静态混合器，所述喷氨格栅包括按矩阵排列的圆柱形喷嘴，所述静态混合器包括两对以上静态混合板；所述喷嘴内置n块由四条边构成的平滑曲面导流板；所有静态混合板的参考边位于同一平面上，所有静态混合板与该平面的夹角相等，所有静态混合板的参考端点重合于一点，成对的两个静态混合板的参考边位于同一直线上。能够使氨气-烟气经过静态混合器的扰动后，在较短距离内形成四角切圆式的混合效果。由于该混合器叶片尺寸相对较大，对下游流场产生较大扰动。
授权公开号为CN201200864Y的中国专利公开了一种SCR脱硝系统X形静态混合器，其特征在于，所述SCR脱硝系统X形静态混合器由单个混合器板排列组成，单个混合器板为X形板，四角为圆形或正多边形，上下边和侧边为椭圆弧或任意曲线，板面上开两个通孔，采用3~20个混合器板排列为一组，组成静态混合器，该静态混合器倾斜布置在烟道中心，固定在喷氨格栅上方。该静态混合器由于采用较大的混合器器板，且混合器板都倾斜向同一方向，使混合器下游流场不均匀，使烟气在SCR反应器入口处的速度偏差依然较大。
实用新型内容
本实用新型提供一种气体均混装置，具有结构简单、强化混合过程的优点，可增强烟气氨气的均匀分布性，提高脱硝效率。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种气体均混装置，包括至少一组安装在烟道内的静态混合器，每组静态混合器由4个混合器单元组成，每个混合器单元由两个交叉的混合板叶片组成，且混合板叶片与烟气流向成30°~60°夹角，所述的混合器单元的混合板叶片通过支撑杆固定在烟道内。每组静态混合器空间上以中心相邻的4个混合板叶片成逆时针（或顺时针）布置，而外围的4个混合板叶片在空间上则形成顺时针（或逆时针）的布置形式。烟气在经过每组静态混合器时，除了每个混合板叶片形成的局部涡流外，中心相邻的4块混合板叶片则形成逆时针（或顺时针）旋流涡，外围的4块混合板叶片则产生相反方向的旋流涡，从而在烟气流向上形成方向相反的双旋涡流；反向双旋涡流混合强烈，强化了混合过程，使氨均匀分布，同时缩短了达到氨均匀化目标所需距离，提高了脱硝效率；造成的压降较小，能量利用效率高。静态混合器的组数可以为1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5和5，及5以上。
作为优选，支撑杆的两端固定在烟道侧壁上，每根支撑杆上固定两个混合器单元。所述的混合器单元通过支撑杆固定于烟道内，以提高稳定性，支撑杆可以为碳钢管、碳钢棒、不锈钢管或不锈钢棒等。
作为优选，每组静态混合器的4个混合器单元呈环形阵列分布。更进一步的优选方案是，每块混合板叶片与烟气流动方向的夹角相等。
作为优选，所述的静态混合器的覆盖率为20%～60%。所述的静态混合器组数的数目是根据烟道尺寸设置的，在烟道尺寸长宽比较大时，此时，混合板叶片面积较大，则需要布置的混合器组数数量较少。反之，在烟道尺寸长宽比较小时，混合板叶片面积相对较小，因此需相应增加静态混合组数。在实际应用中需要根据烟道尺寸合理设置静态器组数，为使还原剂氨与烟气达到理想的混合效果，从而使进入SCR反应器前的烟气与氨得到较高的均匀性，又要尽可能节约成本，需合理控制静态混合器的覆盖率，优选地，所述的静态混合器的覆盖率为20%～60%，更优选地，所述静态混合器的覆盖率为30%~40%，所述的静态混合器组数为1~5个，所述的静态混合器的覆盖率是指静态混合器在烟道横截面的垂直投影面积占烟道横截面积的百分比。
作为优选，所述的混合板叶片为矩形、半圆形、梯形、半椭圆形或多边形。为了强化混合效果和加工安装方便，所述的混合板叶片一般采用矩形，也可以根据实际需要采用梯形、椭圆形等其他形状。
作为优选，所述的静态混合器安装在SCR脱硝系统的喷氨格栅上方1m~3m处。在实际操作过程中，应根据烟道尺寸、喷氨格栅喷嘴数量等，通过CFD计算得出均混装置最优安装于喷氨格栅上方Hmm处。
本实用新型气体均混装置在SCR烟气脱硝系统内运行时，氨气与烟气经每一组静态混合器时，除了在每个混合板叶片产生局部涡流外，更重要的是在空间上中心相邻4块混合板叶片产生逆时针（或顺时针）方向强烈旋流涡，则流经外围4块混合版叶片的氨气与烟气则产生顺时针（或逆时针）方向旋流涡，这样在两反向旋流涡的强烈混合作用下，氨气与烟气在较短的距离内就能混合均匀，提高脱硝效率；并且由于混合板叶片倾斜方向不同，因此在SCR反应器入口能够明显减小流场的不均匀性，降低流场扰动性。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
（1）结构简单，加工、安装方便；
（2）能形成强烈的反向双旋流涡，强化了混合过程，使氨均匀分布，提高了脱硝效率；
（3）适应范围广，能够与常见的各类喷氨格栅匹配使用。
（4）缩短了达到氨均匀化目标所需距离；
（5）造成的压降较小，能量利用效率高。
附图说明
图1为本实用新型一种实施方式的结构示意图；
图2为图1的左视结构示意图；
图3为图1的主视结构示意图；
图4为本实用新型的两组静态混合器结构示意图；
图5为图4的俯视图；
图中的外框线为烟道的轮廓线；图中：1、静态混合器，2、支撑杆，3、混合器单元，4、混合板叶片，5、喷氨支管，6、烟道，7、喷氨母管。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本实用新型的实施并不局限于下面的实施例，对本实用新型所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本实用新型保护范围。
实施例1
如图1、图2、图3所示，用于某火电厂SCR烟气脱硝系统中的气体均混装置（以下简称均混装置），包括3.5组静态混合器1，每组静态混合器由4个混合器单元3组成，每个混合器单元由两个交叉的混合板叶片4组成。混合器单元的混合板叶片4通过支撑杆2固定在烟道6内，支撑杆的两端固定在烟道侧壁上，每根支撑杆上固定两个混合器单元。图1中，均混装置的下方为SCR烟气脱硝系统的喷氨格栅，喷氨格栅由喷氨支管5以及与喷氨支管相连通的喷氨母管7组合而成。静态混合器1在烟道水平横截面上的覆盖率为31.1%，混合器单元3由2个长宽比为2:1的矩形的混合板叶片4交叉布置而成，且混合板叶片与烟气流向成45°夹角，静态混合器1布置于SCR烟气脱硝系统的喷氨格栅上方1.5m处。
均混装置的每组静态混合器的4个混合器单元呈环形阵列分布，即每个混合板叶片4以静态混合器的中心在空间上旋转90°后得到与该混合板叶片相邻的混合板叶片的位置，如图4和图5所示的两组静态混合器结构示意图。每块混合板叶片与烟气流动方向的夹角相等。
应用上述静态混合器1的SCR烟气脱硝系统，烟气自烟道入口沿图1中所示的箭头方向自下而上流入烟道，在SCR烟气脱硝系统内的导流板作用下，烟气在均混装置上游烟道截面内流速均匀。烟气流经每组静态混合器时，在静态混合器的下游形成反向双旋流涡，涡流的强烈横向速度促使氨与烟气均匀混合，然后再经导流板、整流格栅、催化剂层后从烟气出口排出。数值计算显示，喷氨格栅上游速度为15.5m/s，首层催化剂层入口相对速度偏差Cv = 6.9%，相对浓度偏差（氨气与烟气的混合均匀性偏差）Cv = 2.0%，静态混合器阻力为60Pa。相对标准偏差计算方法如下：
，
其中：
，
，
－截面相对标准偏差，%；
－截面标准偏差；
－截面平均值。
实施例2
将本实用新型中的均混装置应用于另一火电厂SCR烟气脱硝系统中，包括3组静态混合器，每组静态混合器包括4个静态混合器单元，每个静态混合器单元包括2个混合板叶片组成。混合板叶片的固定方式与实施例1的固定方式相同。由于该SCR系统中氨与烟气的混合距离较短，因此所采用的静态混合器在烟道水平横截面上的覆盖率较高，达到59.6%，混合器单元由长宽比为1.5:1的矩形混合板叶片交叉布置而成，且混合板叶片与烟气流向成60°夹角，该均混装置布置于SCR烟气脱硝系统的喷氨格栅上方3.0 m处。
通过建模数值模拟计算得出，在首层催化剂层入口相对速度偏差Cv=7.3%，相对浓度偏差Cv=3.1%，静态混合器压力降为135Pa，完全满足了SCR系统性能设计要求。
实施例3
在另一火电厂SCR烟气脱硝系统中采用本均混装置，包括了2.5组静态混合器，每组静态混合器同样由4个静态混合单元组成，每个静态混合器单元由两个长宽比为2.4:1的混合板叶片交叉布置而成，且混合板叶片与烟气流向成30°夹角，其安装方式类同与实施例1与实施例2固定于烟道内。该静态混合器在烟道水平横截面上的覆盖率为21.2%，混合器布置位于SCR烟气脱硝系统的喷氨格栅上方2.0m处。
通过对该SCR烟气脱硝系统建模并模拟计算得到结果可以看出，虽然该静态混合器的覆盖率较低，叶片尺寸相对较小，但是在首层催化剂入口的相对浓度偏差依然达到3.5%，速度偏差为5.6%，静态混合器压降为36Pa，完全达到了预期设计目标。
通过上述实施例的结果说明，本实用新型适应范围广且能够有效的提高氨与烟气的混合均匀性，在较低阻力压降情况下，提高了SCR系统的脱硝效率，并能有效降低氨逃逸率。
所述的混合板叶片为矩形、半圆形、梯形、半椭圆形或多边形。以上所述的实施例只是本实用新型的三种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (6)
1.一种气体均混装置，其特征在于：包括至少一组安装在烟道内的静态混合器，每组静态混合器由4个混合器单元组成，每个混合器单元由两个交叉的混合板叶片组成，且混合板叶片与烟气流向成30°~60°夹角；所述的混合器单元的混合板叶片通过支撑杆固定在烟道内；所述的静态混合器安装在SCR脱硝系统的喷氨格栅上方1m~3m处。
2.根据权利要求1所述的气体均混装置，其特征在于：支撑杆的两端固定在烟道侧壁上，每根支撑杆上固定两个混合器单元。
3.根据权利要求1或2所述的气体均混装置，其特征在于：每组静态混合器的4个混合器单元呈环形阵列分布。
4.根据权利要求1或2所述的气体均混装置，其特征在于：所述的静态混合器的覆盖率为20%～60%。
5.根据权利要求3所述的气体均混装置，其特征在于：所述的静态混合器的覆盖率为20%～60%。
6.根据权利要求1所述的气体均混装置，其特征在于：所述的混合板叶片为矩形、半圆形、梯形、半椭圆形或多边形。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20141224 |