CN209237721U - 一种静态混合器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于气体或烟气混合的静态混合器，包括中心支撑管(1)、多个围绕着中心支撑管(1)的筋板(2)、位于筋板(2)外周的外缘钢板(3)以及固定在筋板(2)和外缘钢板(3)上的叶片(4)，筋板(2)固定在中心支撑管(1)和外缘钢板(3)上，筋板(2)和外缘钢板(3)将烟气流通截面分割为若干个流通区域，每个流通区域内均设置有叶片(4)，叶片(4)向流通区域内部倾斜，叶片(4)使流经流通区域的烟气产生紊流和旋流；本实用新型结构简单，容易加工制造，且便于安装维护，能够用于气体或烟气混合，使得流经的烟气混合得更充分、更均匀，且压降很小，解决了传统混合设备所存在的混合效果不好或阻力太大的问题。

Description

一种静态混合器

[技术领域]

本实用新型涉及大型内燃机(如船舶柴油机)烟气净化技术领域，具体地说是一种用于气体或烟气混合的静态混合器。

[背景技术]

烟气或工艺流程气体的混合在很多行业和领域都有广泛的需求。在化工工艺流程中，工艺流程气体的组分在达到某个工艺段之前需要充分混合均匀；在很多行业的烟气排放环保治理工艺中，烟气在到达某个设备之前也需要充分混合均匀。一个典型的应用就是，船舶柴油机的排放烟气中含有大量的氮氧化物(NOx)，根据环保法规的要求，烟气在排放之前需要进行氮氧化物(NOx)的减排脱除处理。

目前典型的处理方式是采用选择性催化还原(SCR)技术，在含有有害气体 NOx的烟气中喷入还原反应剂氨或尿素(船舶行业通常都是采用尿素)。以尿素为例，尿素溶液在烟气中蒸发后经过热解水解反应生成NH3，在特定温度区间以及在有催化剂存在的情况下，NH3会与NOx发生还原反应将有毒有害的NOx还原为无毒无害的N2，从而实现NOx的减排。在带有还原剂的烟气进入反应器(即催化剂区域)之前，烟气中的还原剂需要跟烟气充分混合均匀，这样才能保证烟气进入反应器后，反应器中的催化剂能充分发挥作用，使化学反应进行得更充分，NOx的脱除率更高。

为了使烟气和还原剂能充分混合均匀，工程上大多会在反应器上游安装混合设备来实现这个目的。目前，常见的混合器多种多样，有的只是在烟道内加装了类似翻板阀的一个或几个翻板来实现烟气混合，有的在烟道内安装几片叶片来实现混合，但这些方式的混合效率都不高，混合效果不好。也有的加装一定密度的网板或开孔孔板或其他类似结构来实现烟气混合，其混合效果比简单的翻板结构要好，但是这样又导致烟气经过该混合器后的压力损失太大。其他形式的不一一描述，要么混合效果不好，要么阻力太大。

[实用新型内容]

本实用新型的目的就是要解决上述的不足而提供一种静态混合器，使得流经的烟气混合得更充分、更均匀，且压降很小，解决了传统混合设备所存在的混合效果不好或阻力太大的问题。

为实现上述目的设计一种静态混合器，包括中心支撑管1、多个围绕着中心支撑管1的筋板2、位于筋板2外周的外缘钢板3以及固定在筋板2和外缘钢板 3上的叶片4，所述筋板2固定在中心支撑管1和外缘钢板3上，所述筋板2和外缘钢板3将烟气流通截面分割为若干个流通区域，每个流通区域内均设置有叶片4，所述叶片4向所在的流通区域内部倾斜，所述叶片4使流经流通区域的烟气产生紊流和旋流。

进一步地，所述中心支撑管1采用不锈钢管，所述中心支撑管1为周围的筋板2提供支撑固定作用。

进一步地，所述筋板2为长方形的薄钢板，所述筋板2的两个短边分别焊接在中心支撑管1和外缘钢板2上。

进一步地，所述外缘钢板3为采用薄钢板折弯形成的正多边形结构，并与筋板2一起将烟气流通截面分割为若干个流通区域。

进一步地，所述叶片4包括支撑固定部分5和导流部分6，所述支撑固定部分5与导流部分6为采用薄钢板折弯后形成，所述支撑固定部分5与导流部分6 之间的夹角为钝角，所述支撑固定部分5以焊接的方式分别固定在筋板2和外缘钢板3上，所述导流部分6向所在的流通区域内部倾斜。

进一步地，所述静态混合器安装在带有法兰接口的一段短管内，所述静态混合器随短管一同安装到烟气流通的烟道上。

进一步地，所述静态混合器直接安装在烟气流通的烟道内。

本实用新型同现有技术相比，具有如下优点：

(1)本实用新型结构新颖、简单，容易加工制造，且便于安装维护；

(2)本实用新型使得流经静态混合器流通区域的烟气混合得更充分、更均匀，且压降很小；

(3)本实用新型用于气体或烟气混合，也可以用于其他行业的烟气混合或其他工艺流程气体的混合。

[附图说明]

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中A-A剖视图；

图3是本实用新型的一个分割后的流通区域结构示意图；

图4是本实用新型中叶片的结构示意图；

图5是图4的侧面结构示意图；

图6是本实用新型安装在带有接口法兰的短管内的状态示意图；

图7是本实用新型在某SCR应用中烟道内安装的示意图；

图中：1、中心支撑管 2、筋板 3、外缘钢板 4、叶片 5、支撑固定部分 6、导流部分。

[具体实施方式]

下面结合附图对本实用新型作以下进一步说明：

如附图所示，本实用新型提供了一种静态混合器，用于对烟气或其他气体进行充分均匀地混合，该静态混合器包括中心支撑管1、多个围绕着中心支撑管 1的筋板2、位于筋板2外周的外缘钢板3以及固定在筋板2和外缘钢板3上的叶片4，筋板2固定在中心支撑管1和外缘钢板3上，筋板2和外缘钢板3将烟气流通截面分割为若干个流通区域，每个流通区域内均设置有叶片4，叶片4向所在的流通区域内部倾斜，叶片4使流经流通区域的烟气产生紊流和旋流。

其中，中心支撑管1采用标准的不锈钢管，中心支撑管1为周围的筋板2 提供了支撑固定作用；筋板2沿圆周均匀分布，筋板2为长方形的薄钢板，筋板2的两个短边分别焊接在中心支撑管1和外缘钢板3上；外缘钢板3为采用薄钢板折弯形成的正多边形结构，并与筋板2一起将烟气流通截面分割为若干个流通区域，如折弯形成正十边形结构，筋板2设置为五块，烟气流通截面被分割为五个流通区域，分割出的一个流通区域如附图3所示。

叶片4包括支撑固定部分5和导流部分6，支撑固定部分5与导流部分6为采用薄钢板折弯后形成，支撑固定部分5与导流部分6之间的夹角为钝角，优选为120度角度，支撑固定部分5以焊接的方式分别固定在筋板2和外缘钢板3 上，导流部分6向所在的流通区域内部倾斜。

本实用新型中，每个流通区域内叶片固定在筋板和外缘钢板上，叶片有向该流通区域内部倾斜的一定的倾斜角度，叶片使流经该处的烟气产出强烈紊流，且流经流通区域内的烟气在该区域内的叶片的导流作用下产生局部旋流；若干个局部旋流在静态混合器的下游进一步发展并混合，使得流经静态混合器的烟气的混合得更充分、更均匀。中心支撑管为周围的若干个筋板提供了支撑固定的作用，中心支撑管可以在不改变其作用和特征的前提下改变为其他形状。相邻的筋板与外缘钢板围成一个区域(如附图3)，由此，整个烟气流通截面被这样分割成若干个主要流通区域。筋板为叶片提供固定支撑，每个流通区域内可设置有多个筋板，筋板分别焊接固定在中心支撑管和外缘钢板上，外缘钢板为叶片和筋板提供固定支撑。外缘钢板为薄钢板，可以折成多边形结构，便于安装固定叶片，外缘钢板可以在不改变其作用和特征的前提下改变为其他形状。叶片分为支撑固定部分(焊接或其他形式)和导流部分(如附图4)，且烟气导流部分与支撑固定部分有一个夹角a。固定在筋板和外缘钢板上的叶片的导流部分向流通区域内部倾斜，使流经该流通区域的烟气流经叶片后产生强烈的紊流和旋流，烟气流经各个流通区域产生强烈紊流和旋流后在静态混合器下游继续发展混合，使得流经静态混合器的烟气混合更充分、更均匀。

本实用新型所述的静态混合器可以安装在带有法兰(或其他形式)接口的一段短管内(如附图6)，跟随短管一起安装到烟气流通的烟道上。也可以直接安装在烟气流通的烟道内(如附图7)。该静态混合器应用于船舶柴油机烟气脱硝(SCR)系统中的烟气管道上，安装在喷雾器的下游且在反应器(催化剂区域) 的上游。

如附图1至附图6所示，为本实用新型的一个优选实施例。在该实施例中，客户的烟道为DN900(内径为)，静态混合器的中心支撑管为标准不锈钢管筋板为5块3mm厚的长方形薄钢板，外缘钢板为3mm厚的薄钢板并折弯形成正十边形结构(见附图1和附图2所示)。烟气流通区域被分割为 5个相同的主要流通区域(其中一个流通区域见附图3所示)，叶片为3mm厚的薄钢板并折弯出120度角度(见附图4和附图5所示)，静态混合器安装在一个长度为400mm且两端带有标准法兰的DN900短管内(见附图6所示)，然后整体安装在客户的DN900的烟道上。利用客户实测数据经过计算流体力学(CFD)仿真后发现，经混合器混合后，NH₃的均匀度达到99％以上，混合器产生的压降仅为195Pa。经客户现场实际使用并检测，烟气混合效果明显优于客户的期望，实测的NO_x排放完全达到了国际海事组织IMO最新规定的Tier-III的排放标准。

在另一优选实施例中，静态混合器直接安装在客户的DN900的烟道内。

本实用新型并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种静态混合器，其特征在于：包括中心支撑管(1)、多个围绕着中心支撑管(1)的筋板(2)、位于筋板(2)外周的外缘钢板(3)以及固定在筋板(2)和外缘钢板(3)上的叶片(4)，所述筋板(2)固定在中心支撑管(1)和外缘钢板(3)上，所述筋板(2)和外缘钢板(3)将烟气流通截面分割为若干个流通区域，每个流通区域内均设置有叶片(4)，所述叶片(4)向所在的流通区域内部倾斜，所述叶片(4)使流经流通区域的烟气产生紊流和旋流。

2.如权利要求1所述的静态混合器，其特征在于：所述中心支撑管(1)采用不锈钢管，所述中心支撑管(1)为周围的筋板(2)提供支撑固定作用。

3.如权利要求1或2所述的静态混合器，其特征在于：所述筋板(2)为长方形的薄钢板，所述筋板(2)的两个短边分别焊接在中心支撑管(1)和外缘钢板(3)上。

4.如权利要求3所述的静态混合器，其特征在于：所述外缘钢板(3)为采用薄钢板折弯形成的正多边形结构，并与筋板(2)一起将烟气流通截面分割为若干个流通区域。

5.如权利要求3所述的静态混合器，其特征在于：所述叶片(4)包括支撑固定部分(5)和导流部分(6)，所述支撑固定部分(5)与导流部分(6)为采用薄钢板折弯后形成，所述支撑固定部分(5)与导流部分(6)之间的夹角为钝角，所述支撑固定部分(5)以焊接的方式分别固定在筋板(2)和外缘钢板(3)上，所述导流部分(6)向所在的流通区域内部倾斜。

6.如权利要求1所述的静态混合器，其特征在于：所述静态混合器安装在带有法兰接口的一段短管内，所述静态混合器随短管一同安装到烟气流通的烟道上。

7.如权利要求1所述的静态混合器，其特征在于：所述静态混合器直接安装在烟气流通的烟道内。