CN204746667U - 一种烟气脱硝喷枪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及选择性非催化还原法烟气脱硝技术领域，尤其是涉及一种烟气脱硝喷枪。包括：供还原剂通过的内管以及供雾化介质通过的外管、由内管及外管两层壳体形成的液气分开的双流道、以及设置在所述内管前端的内喷头；内喷头为外管的内接长方体，且在内喷头的侧壁上设置倾斜布置的出液孔；内管与外管之间形成混合腔，外管的前端设有带喷口的外喷头。液态还原剂经内管注入混合腔与雾化介质混合，形成稳定的气液两相泡状流，气液两相泡状流进入喷头内的空腔加速并由喷口喷出，由于压力降低，喷出后的泡状流迅速膨胀爆炸，将还原剂雾化成细小的液滴；小液滴在高温条件下迅速雾化，与烟气混合、反应。本实用新型雾化均匀、操作弹性好、可靠性高。
Description
技术领域
本实用新型涉及选择性非催化还原法烟气脱硝技术领域，尤其是涉及一种烟气脱硝喷枪。
背景技术
烟气中的氮氧化物(统称NOX，主要包括NO、NO2、N2O)是一种有毒的气体。近年来一直被民众关注的PM2.5和造成各地严重空气污染的雾霾天气，其中10％为氮氧化物氧化为硝酸所致，会导致光化学烟雾和酸雨的形成。由于大气的氧化性，NOX在大气中可形成硝酸(HNO3)和硝酸盐细颗粒物，同硫酸(H2SO4)和硫酸盐颗粒物一起，从而加速了区域性雾霾天气和酸雨的恶化，工业窑炉烟气中产生的氮氧化物主要是NO，它的毒性虽不大，但是NO在大气中可以氧化生成NO2却比较稳定，其毒性是NO的4～5倍。
燃煤产生的NOX控制技术有燃烧前脱氮、燃烧中采用低氮氧化物燃烧和燃烧后采用烟气脱硝技术。
燃烧前脱氮可通过选用含氮量低的燃料来实现。燃烧中采用低氮氧化物燃烧方法，通常指通过改变燃烧条件来降低燃料燃烧过程产生的氮氧化物的各种措施。燃烧后烟气脱硝技术，是指通过各种物理、化学过程使烟气中的NOX还原为N2和其它物质，或者将NOX中不溶于水的NO氧化为易溶于水的NO2，然后通过碱液吸收。按照工作介质的不同，烟气脱硝技术大致可分为干法和湿法两类。干法主要包括选择性催化还原法(SCR)、选择性非催化还原法(SNCR)、固体吸收法等，湿法主要包括酸吸收法和碱吸收法等。
选择性催化还原法(SCR)，脱硝效率高，可以满足更严格的排放标准；固定投资大，设备比较复杂，占地面积大；催化剂中的V、Mn、Fe等多种金属会对SO2的氧化起催化作用，使SO2氧化为SO3的转化率较高，而NH3与SO3易形成NH4HSO4造成堵塞或腐蚀；运行成本受催化剂价格影响很大，主要受催化剂寿命的影响。
选择性非催化还原法(SNCR)，是在无催化剂存在条件下向炉内喷入还原剂氨或尿素，将NOX还原为N2和H2O。特点是不需要催化剂，投资省，工艺简单，非常适用于干法水泥生产线。该技术是用尿素、氨水等还原剂喷入炉内与NOX进行选择性反应，此方法须在高温区加入还原剂。对于反应过程来看，SNCR法属于快反应，其反应的制约因素在于还原剂与烟气混合的效果和速度。而决定混合质量的正是注入还原剂所用喷枪的性能。雾化良好的还原剂，气化速度快、混合充分，反应迅速、完全。
目前，从工程应用SNCR法的情况来看，多数采用气力雾化喷射装备，该类喷嘴的雾化效果差(如CN202823144U)。另一类是气泡式雾化喷嘴，但结构不合理(如CN201445911U，CN201760232U)，雾化效果不稳定，影响其使用性能。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种烟气脱硝喷枪，以解决现有技术中存在的脱硝喷嘴雾化效果差、使用性能不稳定等问题。
本实用新型提供的烟气脱硝喷枪，包括：供还原剂通过的内管以及供雾化介质通过的外管，以及由内管及外管两层壳体形成的液气分开的双流道；还包括：
设置在所述内管前端的内喷头；
所述内喷头为外管的内接长方体；
所述内喷头的侧壁上设置倾斜布置的出液孔；
所述内管与所述外管之间形成混合腔；
所述外管的前端设有外喷头；
所述喷头上设置喷口。
喷枪在高温环境下使用时，由于内喷头的外部为外管的内接长方体，因此能起到定位作用，使内管置于外管的中间，不易变形，使用性能稳定；雾化介质进入混合腔，大流量的雾化介质充斥着混合腔，起到冷却内外管的作用。液态还原剂经内管进入内喷头，再以一定角度注入混合腔与雾化介质混合，形成稳定的气液两相泡状流。气液两相泡状流进入喷头内的空腔，然后在喷口处加速并由喷口喷出，喷出后，由于压力降低，泡状流迅速膨胀爆炸，将还原剂雾化成非常细小的液滴。小液滴在高温条件下迅速雾化，与烟气混合、反应。
进一步的，所述的烟气脱硝喷枪还包括：三通连接件；所述三通连接件的旁通口与雾化介质管道连接，第一个直通口与外管连接；所述内管穿过三通连接件的两个直通口与还原剂管道连接，且所述内管与三通连接件的第二个直通口密封连接。
采用三通连接件，可以很好的实现内管、外管、雾化介质管道及还原剂管道之间的密封连接。
进一步的，所述内喷头的内部为圆柱形空间，且内喷头的内径大于内管的内径。
内喷头的内径大于内管内径，能够起到缓冲作用，使还原剂的流动状态更稳定。
进一步的，所述出液孔沿内喷头的圆周至少设置一圈；所述出液孔向喷口方向倾斜。
进一步的，所述出液孔与内管轴线方向的夹角为10°～80°。
进一步的，所述出液孔为两圈以上时，相邻两圈出液孔在内管轴向上的间距为10mm～30mm。
进一步的，所述出液孔为两圈以上时，相邻两圈的出液孔为交错分布。
进一步的，所述出液孔为圆孔，其孔径为0.5mm～2mm。
合理的设置出液孔的位置、尺寸及角度，可以促进稳定的气液两相泡状流形成。
进一步的，所述喷口为锥形口，其横截面的直径由内向外逐渐缩小。
进一步的，所述喷口的最大处直径与最小处直径之比为(2～3)：1；所述喷口的最小处直径为0.5mm～2mm。
合理的设置喷口的形状及尺寸，可以提高雾化效果。
本实用新型的有益效果为：
经测试表明，本实用新型喷出的还原剂雾化粒径(索太尔直径)一般在50微米左右，雾化均匀。并且，只需使用较低的进料压力(一般为0.3～0.6MPa)即可得到很好的雾化效果。
此外，雾化介质与还原剂在混合腔内混合雾化，当还原剂量有所增减变化时，气液两相流的体积流量变化相对较小，不会明显影响雾化质量，因而使本实用新型的操作弹性好、可靠性高。
同时，本实用新型还具有结构简单、使用方便的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型所述的烟气脱硝喷枪的前端结构示意图；
图2是本实用新型实施例提供的烟气脱硝喷枪的整体结构示意图；
图3是图2的局部剖视图；
图4是本实用新型提供的烟气脱硝喷枪的喷口结构示意图；
图5是图3中烟气脱硝喷枪的内管A-A向剖视图；
1-喷口；2-外喷头；3-外管；
4-还原剂入口；5-内管；6-内管连接件；
7-三通连接件；8-外管连接件；9-雾化介质管道；
10-内喷头；11-出液孔；12-混合腔。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
图1为本实用新型所述的烟气脱硝喷枪的前端结构示意图；包括：喷口1、外喷头2、外管3、内管5、内喷头10、出液孔11以及混合腔12。
本实用新型提供的烟气脱硝喷枪设有供雾化介质通过的外管3以及供还原剂通过的内管5。
在外管3的出口端设有外喷头2，外喷头2上设有喷口1。内管5靠近外喷头2的一端设有内喷头10，该内喷头10为外管3的内接长方体，可以将内管5同轴固定于外管3内；内管5与外管3两层壳体形成液气分开的双流道。
内喷头10上设置多个向喷口1方向倾斜的出液孔11，且在内管5与外管3靠近外喷头2的一端形成混合腔12。
喷枪在高温环境下使用，内喷头10的外部为外管3的内接长方体，起到定位作用，使内管5置于外管3的中间，不易变形，使用性能稳定。雾化介质进入混合腔12，大流量的雾化介质充斥着混合腔12，起到冷却管道的作用。液态还原剂经内管5进入内喷头10，再经过内喷头10上的出液孔11以一定方向注入混合腔12与雾化介质混合，形成稳定的气液两相泡状流。气液两相泡状流进入外喷头2内的空腔，然后在喷口1处加速并由喷口喷出，喷出后，由于压力降低，泡状流迅速膨胀爆炸，将还原剂雾化成非常细小的液滴。小液滴在高温条件下迅速雾化，与烟气混合、反应。
在本实用新型一个优选的实施方案中，所述内喷头10的内部为圆柱形空间，且内喷头10的内径大于内管5的内径。内喷头10的内径大于内管5的内径，能够起到缓冲作用，使还原剂的流动状态更稳定。
图2是本实用新型实施例提供的烟气脱硝喷枪的整体结构示意图；图3是图2的局部剖视图。如图2和图3所示的烟气脱硝喷枪，还包括：还原剂入口4、内管连接件6、三通连接件7、外管连接件8以雾化介质管道9。
在本实用新型一个优选的实施方案中，设置用于将内管5、外管3、还原剂管道及雾化介质管道9连接在一起的三通连接件7。所述三通连接件7的旁通口与雾化介质管道9连接，第一个直通口与外管3通过外管连接件8密封连接；内管5穿过三通连接件7的两个直通口与还原剂入口4连接，且内管5与三通连接件7的第二个直通口通过内管连接件6密封连接。
本实用方案的操作过程为：还原剂由还原剂入口4进入喷枪的内管5，经出液孔11以一定角度注入混合腔12。雾化介质经进雾化介质管道9进入混合腔12，与进入混合腔12内的还原剂混合，形成稳定的气液两相泡状流。气液两相泡状流最后在喷口1处加速，并经喷口1喷出。
图4是本实用新型提供的烟气脱硝喷枪的喷口结构示意图。
在本实用新型一个优选的实施方案中，喷口1为锥形孔，其横截面的直径由内向外逐渐缩小，所述喷口1的最大处直径与最小处直径之比为(2～3)：1；所述喷口1的最小处直径为0.5mm～2mm。
图5是图3中烟气脱硝喷枪的内管A-A向剖视图。
在本实用新型一个优选的实施方案中，混合腔12的横截面形状在喷头2处为圆形，在内管5与外管3之间的部分为圆环形，在内喷头10与外管3之间为4个沿圆周方向排列的弓形。出液孔11与内管5轴线方向的夹角为10°～80°，出液孔11为圆孔，其直径为0.5mm～2mm。
所述出液孔11沿内管5的圆周至少设置一圈；所述出液孔11为两圈以上时，相邻两圈出液孔11在内管5轴向上的间距为10mm～30mm。该间距是指以相邻两圏出液孔11的轴心线为母线绕内管5轴心线旋转所形成的两个相邻的虚拟圆锥面之间的距离。
内喷头10上的出液孔11一般是沿喷枪轴心线的方向均匀分布，以使由各出液孔11喷出的还原剂能够均匀地与雾化介质混合。出液孔11自内喷头10靠近喷口1一端向远离喷口1的方向逐圈布置。
本实用新型其它未说明的结构参数需要根据实际使用情况来确定。例如，外管3的直径和内管5的直径根据还原剂的量和雾化介质的用量确定，喷枪的总长度根据现场的具体情况确定。
本实用新型各部件的连接，采用螺纹连接或焊接。
经测试表明，所述喷枪喷出的还原剂雾化粒径(索太尔直径)一般在50微米左右，雾化均匀。并且，只需使用较低的进料压力(一般为0.3～0.6MPa)即可得到很好的雾化效果。此外，前述雾化介质与还原剂在混合腔内的混合雾化方式，当还原剂量有所增减变化时，气液两相流的体积流量变化相对较小，不会明显影响雾化质量，因而使本实用新型的操作弹性好、可靠性高。本实用新型还具有结构简单、使用方便的优点。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种烟气脱硝喷枪，包括：供还原剂通过的内管以及供雾化介质通过的外管，以及由内管及外管两层壳体形成的液气分开的双流道；其特征在于，还包括：
设置在所述内管前端的内喷头；
所述内喷头为外管的内接长方体；
所述内喷头的侧壁上设置倾斜布置的出液孔；
所述内管与所述外管之间形成混合腔；
所述外管的前端设有外喷头；
所述喷头上设置喷口。
2.根据权利要求1所述的烟气脱硝喷枪，其特征在于，还包括：三通连接件；所述三通连接件的旁通口与雾化介质管道连接，第一个直通口与外管连接；所述内管穿过三通连接件的两个直通口与还原剂管道连接，且所述内管与三通连接件的第二个直通口密封连接。
3.根据权利要求1所述的烟气脱硝喷枪，其特征在于，所述内喷头的内部为圆柱形空间，且内喷头的内径大于内管的内径。
4.根据权利要求1所述的烟气脱硝喷枪，其特征在于，所述出液孔沿内喷头的圆周至少设置一圈；所述出液孔向喷口方向倾斜。
5.根据权利要求4所述的烟气脱硝喷枪，其特征在于，所述出液孔与内管轴线方向的夹角为10°～80°。
6.根据权利要求4所述的烟气脱硝喷枪，其特征在于，所述出液孔为两圈以上时，相邻两圈出液孔在内管轴向上的间距为10mm～30mm。
7.根据权利要求4所述的烟气脱硝喷枪，其特征在于，所述出液孔为两圈以上时，相邻两圈的出液孔为交错分布。
8.根据权利要求1所述的烟气脱硝喷枪，其特征在于，所述出液孔为圆孔，其孔径为0.5mm～2mm。
9.根据权利要求1所述的烟气脱硝喷枪，其特征在于，所述喷口为锥形口，其横截面的直径由内向外逐渐缩小。
10.根据权利要求8所述的烟气脱硝喷枪，其特征在于，所述喷口的最大处直径与最小处直径之比为(2～3)：1；所述喷口的最小处直径为0.5mm～2mm。
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