CN205517273U - 高低温烟气混合装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型高低温烟气混合装置涉及一种采用注入反应剂的催化方法净化废气的装置。本实用新型高低温烟气混合装置，包括一根一端开口的热烟气母管，所述母管同侧连接有若干根相互平行且与所述母管垂直的热烟气分配支管，所述支管一端伸入烟道壁内，所述支管位于烟道壁内的管体上开设若干通孔，所述通孔沿支管轴向分布。本实用新型的装置可有效避免烟道内出现较大的温度梯度和热应力差，可安全实现极高温差的烟气在低温烟道内快速有效混合。

Description

高低温烟气混合装置

技术领域

本实用新型涉及净化废气的一般方法及为这类方法特别设计的设备或装置，特别是涉及采用注入反应剂的催化方法净化废气的装置。

背景技术

当前，在全国推行锅炉烟气脱硝的进程中，某些机组在省煤器与空气预热器之间没有脱硝空间，而经过技术、经济比较又需要采用选择性催化还原(SCR)脱硝工艺。这就出现了一种困境：SCR脱硝采用的高温催化剂需要的活性反应温度约300-400℃，对于在省煤器与空气预热器之间没有脱硝空间的机组，其可布置脱硝装置的除尘器后位置的烟温通常在110℃-150℃左右，不能满足催化剂的适用温度要求。为此，有的工艺采用热风炉提供高温烟气以加热低温的除尘器后烟气，但是，热风炉输出的高温烟气达800℃以上，如何使其在低温烟道内与低温烟气安全、快速、有效地混合涉及到烟气流场、温度场、烟道热应力、烟道材料等一系列问题，这些问题给企业生产带来了极大困扰。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种高低温烟气混合装置，该装置可有效避免烟道内出现较大的温度梯度和热应力差，烟道不需要采取耐火涂料或铺设耐火砖等易损耗材，可安全实现极高温差烟气在低温烟道内快速有效混合。

为解决上述问题，本实用新型采用了如下技术方案：

本实用新型高低温烟气混合装置，包括一根一端开口的热烟气母管，所述母管同侧连接有若干根相互平行且与所述母管垂直的热烟气分配支管，所述支管一端伸入烟道壁内，所述支管位于烟道壁内的管体上开设若干通孔，所述通孔沿支管轴向分布。

本实用新型高低温烟气混合装置，其中所述支管与烟道壁的连接处加设密封装置。

本实用新型高低温烟气混合装置，距离所述母管的开口端最远的支管与母管之间通过弧形管连接。

本实用新型高低温烟气混合装置，其中所述支管包括与母管固连的粗管和伸入烟道壁内 的细管，所述粗管和细管通过膨胀节连接。

本实用新型高低温烟气混合装置，其中所述母管的管径由开口端向另一端分段式递减。

本实用新型高低温烟气混合装置，其中所述烟道壁上靠近细管端头的位置处设置有支架。

本实用新型高低温烟气混合装置，其中所述母管、支管均采用耐高温不锈钢制成。

本实用新型高低温烟气混合装置，其中所述支管的数量不少于3根。

本实用新型高低温烟气混合装置是一种适用于极高温差的高、低温烟气在低温烟道内进行混合的混合装置，利用该装置对高低温气体进行混合可有效避免烟道内出现较大的温度梯度和热应力差，因而不需要采取耐火涂料或铺设耐火砖等易损耗材，即可安全实现上述存在极高温差的高、低温烟气在低温烟道内快速有效混合，工程实践表明该装置运行良好。

下面结合附图对本实用新型的高低温烟气混合装置作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型高低温烟气混合装置的实施例一的主视图；

图2为本实用新型高低温烟气混合装置的实施例一的俯视图；

图3为本实用新型高低温烟气混合装置的实施例二的主视图；

图4为本实用新型高低温烟气混合装置的实施例三的主视图；

图5为本实用新型高低温烟气混合装置的实施例二中工况9的模拟结果示意图；

图6为本实用新型高低温烟气混合装置的实施例二中工况9的又一模拟结果示意图；

图7为本实用新型高低温烟气混合装置的实施例二中工况9的另一模拟结果示意图。

具体实施方式

实施例一：

如图1、图2所示，本实用新型高低温烟气混合装置设置包括一根下端开口的热烟气母管1，该开口处用于通入高温烟气。为使通入母管1内的高温烟气在上升过程中流速增大以加快混合速度，母管1的管径由下端的开口端向上端分段式递减，即母管1由下到上分为3段，每段的管径均匀但每段的管径均大于其上一段的管径。母管1的每段管径均匀的管的右侧均焊接有一根与母管1垂直的热烟气分配支管2，3根支管2之间相互平行。为减小母管1与其顶端的支管2的连接部位对气流的阻力，该处的支管2与母管1之间通过弧形管11连接。支管2包括与母管1通过焊接固连的粗管22和伸入烟道壁3内的细管23，为克服热应力对支管2的不利影响，粗管22和细管23通过膨胀节24连接。支管2位于烟道壁3内的管体上 即细管23上开设有若干通孔21，通孔21沿支管2轴向分布，且通孔21可设置在细管23沿其圆周方向的任意位置处。为保证烟气混合过程中的气密性，避免漏气影响混合效果，细管23与烟道壁3的连接处加设密封装置。进一步地，为了防止细管23伸入烟道壁内后悬空对管体造成损害，烟道壁3上靠近细管23端头的位置处设置有支架4，用于支撑细管23，防止其悬空下垂。为保证烟气混合效果，避免热应力带来的不利影响，延长混合装置使用寿命，母管1、支管2均采用耐高温不锈钢制成，常见的，可选用耐1000摄氏度以上高温的不锈钢，此处不一一列举。

利用本实施例的混合装置对高低温烟气进行混合的方法与实施例二相同，详见下文。

实施例二：

如图3所示，本实施例与实施例一的不同之处在于，本实施例的支管2设置为4根。下面以本实施例为例对利用上述混合装置对烟气进行混合的混合方法进行说明，具体步骤如下：

1.依据来流烟气流量、温度、压力，以及通流烟道即烟道壁3面积，采用数值模拟计算出支管个数、开孔数量、开孔角度，计算结果如下：

A、9种工况(case)下四根支管2的开孔数目分配如下表(T1、T2、T3、T4分别代表沿母管1从下至上的4根支管2)：

B、对不同开孔数目的烟气分配支管2进行计算分析后得到各个支管2的流量结果，如下表：

通过对9种不同case下的计算，对得出的计算结果分析，可以看出在case 9下，T1开孔16个，T2开孔19个，T3开孔19个，T4开孔14个，得到比较好的流量分配结果，其中偏差为3.31％，流量分配均匀。因此，最终确定的烟气分配支管2的开孔个数如下表所示：

C、利用case9的数据来进行计算，分析整个流场，检查烟道壁3壁面温度是否符合设计要求，模拟结果如图5、图6、图7所示，由图可见，高温烟气没有冲刷烟道壁3的壁面，且高低温烟气能够快速混合均匀。

2.依据上述模拟计算结果，制定管道安装方案，高温烟气输送管道与烟道既要防止直接接触，还要保持密封。

3.依据烟气量和烟道截面，布置4根分配支管2。

可见，利用上述混合装置对高低温烟气进行混合的具体方法为，依据低温烟气流量、温度和所需最终烟气的温度，计算确定经济的热烟气流量、温度及各支管2的热烟气流量。借助流场分析确定各支管2的开孔数量、开孔大小和角度，此处角度即指通孔21在细管23圆周方向上的位置，变换该角度是为了增大高温烟气与低温烟气的混合面积。母管1、支管2、通孔21设置完毕后通过计算设计让高温烟气在低温烟气中间换热，利用低温烟气包裹、隔绝高温烟气，防止高温烟气直接与烟道壁3接触破环烟道壁3的材料，以保证烟道壁3附近的烟气温度不超过烟道设计温度。

实施例三：

如图4所示，本实施例与实施例一的不同之处在于，本实施例的支管2设置为5根。利 用本实施例的混合装置对高低温烟气进行混合的方法与实施例二相同，此处不再赘述。

综上所述，利用本实用新型的混合装置可实现将高温气体(温度可达800℃以上)与低温烟气(如电厂尾部烟道气)快速、充分混合，以达到烟气升温的目的，可用于火电厂除尘器后烟气的SCR脱硝。

本实用新型的混合装置的有益效果至少包括：

(1)能够实现极高温差的高、低温烟气在低温烟道内安全、快速、有效、均匀混合，避免烟道内出现较大的温度梯度和热应力差；

(2)采用该混合装置，烟道不需要采取耐火涂料或铺设耐火砖等易损耗材，为企业降低了生产成本；

(3)混合装置给系统新增的压损小，安装维护方便，为企业提供了极大的便利。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.高低温烟气混合装置，其特征在于：包括一根一端开口的热烟气母管(1)，所述母管(1)同侧连接有若干根相互平行且与所述母管(1)垂直的热烟气分配支管(2)，所述支管(2)一端伸入烟道壁(3)内，所述支管(2)位于烟道壁(3)内的管体上开设若干通孔(21)，所述通孔(21)沿支管(2)轴向分布。

2.根据权利要求1所述的高低温烟气混合装置，其特征在于：所述支管(2)与烟道壁(3)的连接处加设密封装置。

3.根据权利要求2所述的高低温烟气混合装置，其特征在于：距离所述母管(1)的开口端最远的支管(2)与母管(1)之间通过弧形管(11)连接。

4.根据权利要求3所述的高低温烟气混合装置，其特征在于：所述支管(2)包括与母管(1)固连的粗管(22)和伸入烟道壁(3)内的细管(23)，所述粗管(22)和细管(23)通过膨胀节(24)连接。

5.根据权利要求4所述的高低温烟气混合装置，其特征在于：所述母管(1)的管径由开口端向另一端分段式递减。

6.根据权利要求5所述的高低温烟气混合装置，其特征在于：所述烟道壁(3)上靠近细管(23)端头的位置处设置有支架(4)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的高低温烟气混合装置，其特征在于：所述母管(1)、支管(2)均采用耐高温不锈钢制成。

8.根据权利要求7所述的高低温烟气混合装置，其特征在于：所述支管(2)的数量不少于3根。