CN209549174U - 一种用于快速混合烟气的喷氨装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的用于快速混合烟气的喷氨装置，设置于烟道内，包括至少一组氨气输送管道、喷头母管以及喷嘴，每组氨气输送管道为两个平行设置的输送管，所述喷头母管等间距地设置于输送管上，每个喷头母管设有至少一个所述喷嘴，每组氨气输送管道上处于两输送管上四个相邻的喷头母管上的喷嘴喷出的氨气形成环形渐扩状的气体通道。有益效果：该装置能够将氨气喷入烟道并使之和烟气快速均匀混合。
Description
技术领域
本发明涉及环保领域，尤其涉及一种用于快速混合烟气的喷氨装置。
背景技术
燃煤锅炉排出的烟气中含有SOx、NOx以及烟尘等多种污染物，要要实现烟气的达标排放，就需要对烟气进行净化处理。对于烟气的脱硝过程，现有的脱硝方式主要包括炉内低NOx燃烧技术，非选择性催化还原系统（SNCR系统）和选择性催化还原系统（SCR系统）。SCR系统是指在催化剂的作用下，氨气和NOx发生氧化还原反应，生成N2和H2O，从而实现对烟气的脱硝处理。
已知有将炭基催化剂作为媒介对燃烧烟气进行处理的脱硫脱硝装置，其中的脱硫脱硝塔部分如图1所示。炭基催化剂从进口13进入脱硫脱硝塔10，利用重力作用从出口14流出；烟气从进口烟道11进入脱硫脱硝塔10，以错流或逆流方式穿过塔内的催化剂层后，烟气中的污染物被脱除，净化后的烟气从出口烟道12流出；对于烟气的脱硝工艺过程，还需要在进口烟道11处通过喷氨接口15将氨气喷入烟气中，烟气中的NOx在塔内被催化还原而脱除。由于烟气在烟道中的流动条件存在明显的不确定性，现有的喷氨方式存在氨气在进入催化剂层之前无法和烟气均匀混合的问题，为了满足烟气的排放要求，氨气的喷入量将随之增加。喷入的氨气不能及时均匀混合，一方面提高了系统安全稳定运行的风险，另一方面也提高了装置的运行成本并可能引发氨逃逸过量的问题，这也间接提高了烟气混合装置的投入和维护成本。
发明内容
本发明目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种用于快速混合烟气的喷氨装置，具体由以下技术方案实现：
所述用于快速混合烟气的喷氨装置,设置于烟道内，包括至少一组氨气输送管道、喷头母管以及喷嘴，每组氨气输送管道为两个平行设置的输送管，所述喷头母管等间距地设置于输送管上，每个喷头母管设有至少一个所述喷嘴，每组氨气输送管道上处于两输送管上位于一正方形四个顶点的四个相邻的喷头母管上的喷嘴喷出的氨气形成环形渐扩状的气体漩涡。
所述用于快速混合烟气的喷氨装置的进一步设计在于，所述每个喷嘴内设有钝体，钝体通过支撑件固定于喷嘴出口处的气体通道。
所述用于快速混合烟气的喷氨装置的进一步设计在于，所述支撑件为一字架或三脚架或十字架。
所述用于快速混合烟气的喷氨装置的进一步设计在于，所述喷嘴的出口处的气体通道为直通或渐扩状。
所述用于快速混合烟气的喷氨装置的进一步设计在于，所述钝体为锥体，锥体的底面设置于所述气体通道的氨气出口一侧。
所述用于快速混合烟气的喷氨装置的进一步设计在于，所述气体通道截面为多边形或圆形，钝体根据气体通道截面形状对应为多棱锥或圆锥体。
所述用于快速混合烟气的喷氨装置的进一步设计在于，所述喷嘴的轴线和氨气管道的夹角ψ的取值范围为20°~40°。
所述用于快速混合烟气的喷氨装置的进一步设计在于，设定管道的通径为D，喷嘴母管的通径为d，且满足D＞n1/2·d，其中n为输送管上的喷嘴母管的数量。
所述用于快速混合烟气的喷氨装置的进一步设计在于，喷头母管、喷头母管和烟道内壁之间的距离控制在0.2m~0.6m。
所述用于快速混合烟气的喷氨装置的进一步设计在于，当喷嘴个数为两个或者四个时，喷嘴以母管的轴心呈中心对称分布，在喷嘴配出氨气时在相邻组的氨气输送管道间形成环形渐扩状的气体通道。
本发明的优点如下：
本发明的用于快速混合烟气的喷氨装置能够将氨气喷入烟道并使之和烟气快速均匀混合。
另一方面，氨气从钝体和喷嘴内壁之间的间隙斜向外喷出后，钝体的下游将产生负压区，造成烟气回流形成回流区，回流的烟气在回流区内和氨气进行混合，使烟气和氨气的完成均匀混合所需的时间进一步缩短。
附图说明
图1为脱硫脱硝塔的脱硝过程示意图。
图2为喷氨装置的简图。（图2a为含有四个喷嘴的喷氨装置，图2b为含有两个喷嘴的喷氨装置，图2c为含有一个喷嘴的喷氨装置）
图3为喷氨装置的喷嘴的分布图。（图3a为含有四个喷嘴的喷氨装置，图3b为含有两个喷嘴的喷氨装置，图3c为含有一个喷嘴的喷氨装置）
图4为喷氨装置的组合喷氨示意图。（图4a为含有四个喷嘴的喷氨装置，图4b为含有两个喷嘴的喷氨装置，图4c为含有一个喷嘴的喷氨装置）
图5为喷氨装置中喷嘴喷射角度与管道夹角示意图。（图5a为含有四个喷嘴的喷氨装置，图5b为含有两个喷嘴的喷氨装置，图5c为含有一个喷嘴的喷氨装置）
图6为喷氨装置中喷嘴正视图。
图7为喷氨装置喷嘴的喷氨示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1，炭基催化剂从进口13进入脱硫脱硝塔10，利用重力作用从出口14流出；烟气从进口烟道11进入脱硫脱硝塔10，以错流或逆流方式穿过塔内的催化剂层后，烟气中的污染物被脱除，净化后的烟气从出口烟道12流出；对于烟气的脱硝工艺过程，还需要在进口烟道11处通过喷氨接口15将氨气喷入烟气中，烟气中的NOx在塔内被催化还原而脱除。
实施例1
如图2a，在本实施案例中，本实施例中的喷氨装置安装于进口烟道11中，主要由两组氨气输送管道22、喷头母管23以及喷嘴24组成。每组氨气输送管道22为两个平行设置的输送管21，形成喷氨阵列。喷嘴母管23设置在每个输送管21上，每个喷嘴母管23上有四个喷嘴24。输送管21之间相互平行且共面，输送管21间的距离和同一输送管21上相邻的两个喷嘴母管23之间的距离相同，最终使相邻的两个输送管21上相互并列的四个喷嘴母管23形成正方形，参见图3（a）。氨气输送管道22所在的平面垂直于烟气的流动方向。组合后的安装喷氨装置如图4（a）所示（装置21和外部氨气管道的连接部分未画出）。
考虑到氨气在管道中流动产生的沿程阻力对每个喷嘴中氨气流量均匀性的影响，管道22的通径D应大于喷嘴母管23的通径d，且优先满足D＞n1/2·d，其中n为管道22上的喷嘴母管23的数量，本实施例中n取值6。
如图2，喷嘴母管23的数量可根据具体的喷氨量和烟道尺寸确定，为了获得足够好的氨气的喷出效果以及和烟气的混合效果，喷头之间、喷头和烟道内壁之间的距离不应太大，可优选0.2m~0.6m，本实施例设置为0.4m。
为了获得更好的混合效果，装置上的喷嘴24需要设定成一定的出气角度。以每个喷嘴母管23上的所安装的喷嘴24组成一个喷气单元，组合后的喷氨装置中所有的喷气单元上的喷嘴的出气角度设置对应相同，如图5所示。当氨气从喷嘴24喷出后，具有共同喷气区域的四个相邻的喷嘴24-1、24-2、24-3和24-4喷出的气体之间相互作用形成一个切圆31，切圆沿氨气喷出方向转动并在喷嘴24的下游附近形成气体漩涡，漩涡不断卷吸周围的烟气并快速溃散，整个过程是一个强烈的传质过程，氨气和烟气之间的传质在漩涡的形成至溃散过程中得到了加强，从而有效缩短了氨气和烟气均匀混合所需要的时间和在烟道中所需要的行程。
装置中喷嘴24-3的轴线和氨气管道22的夹角ψ可根据喷氨量和烟气条件进行确定，优选20°~40°，如图5（a）所示。另外，考虑到流动每个喷嘴中氨气流量的均匀性，可将装置21两端均连接在氨气的供气母管上。
在喷嘴24的氨气出口处设置钝体25，喷嘴24的出口侧的气体通道可以是直通或渐扩状，气体通道截面可以是多边形或者圆形，钝体25根据气体通道截面形状可设置成多棱锥或旋转体，钝体中心线和气体通道中心线重合。钝体25通过支撑装置26固定在喷嘴出口通道中。支撑装置26可采用支架的形式，如“一”字架、三脚架、“十”字架等，以尽量降低对氨气流动的影响为宜。本实施案例中，喷嘴24出口侧气体通道为圆形渐扩状，对应的钝体25则为圆锥体，采用“十”字架固定，圆锥体底面朝氨气出气方向，如图6所示。
当喷嘴24喷氨时，如图7所示，氨气从钝体25和喷嘴24管内壁之间的间隙斜向外喷出后，钝体的下游将产生负压区，造成烟气回流形成回流区27，回流的烟气在回流区内和氨气进行混合，使烟气和氨气的完成均匀混合所需的时间进一步缩短。
实施例2
在实施案例1中，每个喷嘴母管23上的喷嘴24的数量设置为2个或1个，参见图3（b）、图3（c）所示。对应地，在喷氨装置形成的喷氨阵列中，相邻的喷嘴母管23上的喷嘴24的出气角度则仍然根据形成切圆31的要求设置成一定的值，分别如图2（b）、图2（c）和图5（b）、（c）所示。对应的喷氨示意图如图4（b）、图4（c）所示。
当每个喷嘴母管23上的喷嘴数量设置为2个时，喷嘴24以母管23的轴线为轴心呈中心对称分布，喷嘴24喷出氨气时，在氨气输送管道22内以及相邻的氨气输送管道22间形成“切圆”状的气体漩涡，参见图4（b）。当每个喷嘴母管23上的喷嘴数量设置为1个时，喷嘴24喷出氨气时，仅在氨气输送管道22内形成“切圆”状的气体漩涡，参见图4（c）。切圆31的旋转方向也可以是图4中所示意的反方向。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种用于快速混合烟气的喷氨装置,设置于烟道内，其特征在于包括至少一组氨气输送管道、喷头母管以及喷嘴，每组氨气输送管道为两个平行设置的输送管，所述喷头母管等间距地设置于输送管上，每个喷头母管设有至少一个所述喷嘴，每组氨气输送管道上处于两输送管上位于一正方形四个顶点的四个相邻的喷头母管上的喷嘴喷出的氨气形成环形渐扩状的气体涡旋。
2.根据权利要求1所述的用于快速混合烟气的喷氨装置,其特征在于所述每个喷嘴内设有钝体，钝体通过支撑件固定于喷嘴出口处的气体通道。
3.根据权利要求2所述的用于快速混合烟气的喷氨装置,其特征在于所述支撑件为一字架或三脚架或十字架。
4.根据权利要求1所述的用于快速混合烟气的喷氨装置,其特征在于所述喷嘴的出口处的气体通道为直通或渐扩状。
5.根据权利要求2所述的用于快速混合烟气的喷氨装置,其特征在于所述钝体为锥体，锥体的底面设置于所述气体通道的氨气出口一侧。
6.根据权利要求5所述的用于快速混合烟气的喷氨装置,其特征在于所述气体通道截面为多边形或圆形，钝体根据气体通道截面形状对应为多棱锥或圆锥体。
7.根据权利要求1所述的用于快速混合烟气的喷氨装置,其特征在于所述喷嘴的轴线和氨气管道的夹角ψ的取值范围为20°~40°。
8.根据权利要求1所述的用于快速混合烟气的喷氨装置,其特征在于设定管道的通径为D，喷嘴母管的通径为d，且满足D＞n1/2·d，其中n为输送管上的喷嘴母管的数量。
9.根据权利要求1所述的用于快速混合烟气的喷氨装置,其特征在于喷头母管、喷头母管和烟道内壁之间的距离控制在0.2m~0.6m。
10.根据权利要求1所述的用于快速混合烟气的喷氨装置,其特征在于当喷嘴个数为两个或者四个时，喷嘴以母管的轴心呈中心对称分布，在喷嘴配出氨气时在相邻组的氨气输送管道间形成环形渐扩状的气体涡旋。
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