CN205598967U - 一种用于选择性催化还原系统的静态混合器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于选择性催化还原系统的静态混合器，安装在脱硝系统的烟道内，包括喷氨格栅和若干混合单元，混合单元位于喷氨格栅的下游，混合单元由四个混合叶片组成，混合叶片成圆板状，混合叶片与所述烟道烟气流通方向呈30度至45度的夹角，且各混合叶片与烟道烟气流通方向所呈的夹角相等。本实用新型通过采用以四个圆板形混合叶片组成的混合单元，使混合单元和混合叶片产生的双重涡流能够增强烟气的湍流流动，使氨气‑烟气能够充分混合均匀。

Description

一种用于选择性催化还原系统的静态混合器

技术领域

本实用新型涉及燃煤锅炉，工业锅炉，冶金行业等工业烟气净化领域，特别是涉及一种用于选择性催化还原系统的静态混合器。

背景技术

随着我国环境问题的日益严峻，氮氧化物(NO_X)的排放已经成为我国大气污染的主要污染源之一，目前我国对燃煤锅炉，冶金高炉等氮氧化物的排放控制日趋严格。选择性催化还原法(SCR)以其成熟的技术，较高的脱硝效率等诸多优点已发展成为国际上烟气脱硝的主流技术。在选择性催化还原法(SCR)中烟气脱硝喷氨混合系统是其重要组成部分，氨气与烟气能否稳定、均匀的混合直接影响到脱硝效率及氨逃逸率，因此，合理高效的组织氨气-烟气流场已成为SCR脱硝技术的核心。目前我国选择性催化还原脱硝系统经常面临布置空间有限的实际情况，垂直烟道较短，造成烟道中烟气气流分布不均，导致氨气-烟气混合不均匀等现象，严重降低了脱硝效率，同时使氨逃逸率增加，加剧了脱硝系统下游空预器冷段腐蚀，造成空预器严重积灰。通过在脱硝系统喷氨格栅下游安装静态混合装置能够使氨气-烟气更加充分，均匀的混合。目前工程实际应用中，一些静态混合器为了提高混合效率，结构和工艺较为复杂，投影覆盖面积较大，导致了系统阻力增大，积灰严重等问题；有些静态混合器虽然结构简单，系统阻力小，不易积灰，但是混合效率相对较差。

授权公告号为CN103007701A的发明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。但是这种静态混合器需要与特定的喷氨格栅配合使用，混合器的设计以及结构工艺较为复杂。

实用新型内容

本实用新型目的是为解决现有技术不足而提供的一种用于选择性催化还原系统的静态混合器。具体涉及的静态混合器结构简单合理，流场组织效果较好，氨气-烟气混合均匀；系统阻力较小，混合效率高。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案：

一种用于选择性催化还原系统的静态混合器，安装在脱硝系统的烟道内，包括喷氨格栅和若干混合单元，混合单元位于喷氨格栅的下游，混合单元由四个混合叶片组成，混合叶片成圆板状，混合叶片与所述烟道烟气流通方向呈30度至45度的夹角，且各混合叶片与烟道烟气流通方向所呈的夹角相等。

前述的一种用于选择性催化还原系统的静态混合器中，混合叶片与所述烟道烟气流通方向呈37度夹角。

前述的一种用于选择性催化还原系统的静态混合器中，所述同一混合单元的四个混合叶片位于同一矩形的四个直角处；各混合器叶片之间具有相同的旋向，沿顺时针方向或逆时针方向，相邻两个混合叶片沿烟气流通方向旋转90度后布置方式相同。

前述的一种用于选择性催化还原系统的静态混合器中，混合单元与喷氨格栅之间的距离大于或者等于混合叶片的直径，且小于或者等于混合叶片直径的三倍。

前述的一种用于选择性催化还原系统的静态混合器中，混合单元与喷氨格栅之间的距离等于混合叶片的直径的1.7倍。

前述的一种用于选择性催化还原系统的静态混合器中，混合叶片通过支撑杆固定在所述烟道上。

前述的一种用于选择性催化还原系统的静态混合器中，混合叶片通过两根支撑杆固定在所述烟道上。

前述的一种用于选择性催化还原系统的静态混合器中，混合叶片通过三根支撑杆固定在所述烟道上。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：1.通过采用以四个圆板形混合叶片组成的混合单元，混合单元和混合叶片产生的双重涡流能够增强烟气的湍流流动，使氨气-烟气能够充分混合均匀；2.通过使用计算流体力学软件对上述静态混合器的研究表明，第一层催化剂上方0.5m处速度和NH₃摩尔浓度的相对标准偏差(C_V)较小，满足技术指标要求，同时氨气-烟气能够在较短的混合距离内混合均匀，降低氨逃逸率，提高混合效率和脱硝效率；3.缩短了混合距离，降低了烟气的能量损失，使系统的阻力损失减小。该混合器适用但不局限于燃煤锅炉，工业锅炉以及冶金行业等领域。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例的立体结构示意图；

图2为本实用新型的主视剖面图；

图3为本实用新型主视图的B-B向结构示意图；

图4为本实用新型主视图的A-A向结构示意图；

图5为静态混合器用于现有选择性催化还原系统时的安装结构示意图。

附图标记：1-混合叶片，2-混合单元，3-烟道，4-喷氨格栅，5-导流板，6-整流格栅，7-催化剂层，8-SCR反应区，9-氨气母管，10-氨气喷嘴，11-氨气支管，12-省煤器，13-导流板。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

具体实施方式

本实用新型的实施例：如图1所示，一种用于选择性催化还原系统的静态混合器，安装在脱硝系统的烟道3内，包括喷氨格栅4和若干混合单元2，混合单元2位于喷氨格栅4的下游，混合单元2由四个混合叶片1组成，混合叶片1成圆板状，混合叶片1与所述烟道3烟气流通方向呈37度的夹角，且各混合叶片1与烟道3烟气流通方向所呈的夹角相等。

所述同一混合单元2的四个混合叶片1位于同一矩形的四个直角处；各混合器叶片1之间具有相同的旋向，沿顺时针方向或逆时针方向，相邻两个混合叶片1沿烟气流通方向旋转90度后布置方式相同。混合单元2与喷氨格栅4之间的距离等于混合叶片1的直径的1.7倍。混合叶片1通过三根支撑杆固定在所述烟道3上。

本实用新型的一种实施例的工作原理：图1-5表示本实用新型静态混合器用于现有选择性催化还原系统时的安装结构示意图。如图所示高温烟气离开省煤器12后，经90°弯头进入水平烟道，然后经三组导流板13后进入竖直烟道。喷氨格栅4安装在竖直烟道，本实用新型静态混合器安装在喷氨格栅4下游L/D＝1～3位置，本实用新型实施过程中，可根据不同的烟气流场设计不同的混合叶片1与喷氨格栅4之间的距离L。

如图3所示，氨气经氨气母管9流经各氨气支管11并从氨气喷嘴10喷入烟道与烟气混合。烟气经过静态混合器后经导流板5及整流格栅6进入SCR反应区8，烟气经过静态混合器后，氨气-烟气充分混合，在第一层催化剂层7上方0.5m处速度和NH3摩尔浓度的相对标准偏差(C_V较小，满足技术指标要求。

通过数值计算方法对比了安装静态混合器前后的实际效果，经计算，安装前第一层催化剂上方0.5m处速度和氨气摩尔浓度C_V值分别为9.4％和6.8％，安装混合器后第一层催化剂上方0.5m处速度和氨气摩尔浓度C_V值分别为4.0％和3.7％，静态混合器的阻力位68Pa，满足技术要求。在相同的边界条件下，采用数值计算方法对比了几种不同结构的静态混合器混合效果，通过对比各混合器的混合效率参数ξm、混合器的压降ΔP及混合效率ηm等参数验证了本实用新型所述的静态混合器的优势。

Claims (8)

1.一种用于选择性催化还原系统的静态混合器，其特征在于，安装在脱硝系统的烟道(3)内，包括喷氨格栅(4)和若干混合单元(2)，混合单元(2)位于喷氨格栅(4)的下游，混合单元(2)由四个混合叶片(1)组成，混合叶片(1)成圆板状，混合叶片(1)与所述烟道(3)烟气流通方向呈30度至45度的夹角，且各混合叶片(1)与烟道(3)烟气流通方向所呈的夹角相等。

2.根据权利要求1所述的一种用于选择性催化还原系统的静态混合器，其特征在于，混合叶片(1)与所述烟道(3)烟气流通方向呈37度夹角。

3.根据权利要求1所述的一种用于选择性催化还原系统的静态混合器，其特征在于，所述同一混合单元(2)的四个混合叶片(1)位于同一矩形的四个直角处；各混合器叶片(1)之间具有相同的旋向，沿顺时针方向或逆时针方向，相邻两个混合叶片(1)沿烟气流通方向旋转90度后布置方式相同。

4.根据权利要求1或3所述的一种用于选择性催化还原系统的静态混合器，其特征在于，混合单元(2)与喷氨格栅(4)之间的距离大于或者等于混合叶片(1)的直径，且小于或者等于混合叶片(1)直径的三倍。

5.根据权利要求4所述的一种用于选择性催化还原系统的静态混合器，其特征在于，混合单元(2)与喷氨格栅(4)之间的距离等于混合叶片(1)的直径的1.7倍。

6.根据权利要求1所述的一种用于选择性催化还原系统的静态混合器，其特征在于，混合叶片(1)通过支撑杆固定在所述烟道(3)上。

7.根据权利要求6所述的一种用于选择性催化还原系统的静态混合器，其特征在于，混合叶片(1)通过两根支撑杆固定在所述烟道(3)上。

8.根据权利要求6所述的一种用于选择性催化还原系统的静态混合器，其特征在于，混合叶片(1)通过三根支撑杆固定在所述烟道(3)上。