CN210584502U - 一种喷氨混合装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种喷氨混合装置，包括喷氨部件和混合部件，所述混合部件设于所述喷氨部件的下游；所述混合部件包括若干混合器，各所述混合器均具有相对的两个迎风面，且两所述迎风面组合形成自下而上渐扩的锥形，所述混合器的背风面为与水平面呈夹角的倾斜面，以避免积灰；所述喷氨部件包括若干喷氨管，各所述喷氨管上均设有喷氨口，所述喷氨口的数量与所述混合器的数量相同，且各所述喷氨口与各所述混合器一一对应设置。本实用新型所提供喷氨混合装置，其混合器的背风面为倾斜面，可具有导向作用，烟气中的粉尘等固体颗粒物不易在其上积聚，能够有效解决现有技术中混合器积灰的问题；而且，喷氨部件结构相对简单，喷氨口的孔径较大，不易堵塞。

Description

一种喷氨混合装置

技术领域

本实用新型涉及烟气脱硝技术领域，具体涉及一种适用于脱硝系统前的喷氨混合装置。

背景技术

燃料燃烧过程中产生的氮氧化物(NOx)已成为主要的大气污染物，其过量排放会引发酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏等一系列环境问题，因此，控制和治理氮氧化物污染是环保科技领域的一大重要任务。

目前，选择性催化还原(SCR，即Selective Catalytic Reduction)脱硝技术是国际上应用最为成熟的烟气脱硝技术，其机理是将还原剂NH₃喷入烟气中，经过一定程度的混合后，NH₃与NOx在催化剂的作用下发生氧化还原反应使NOx被还原为无害的N₂，其中，氨气和烟气中NOx的均匀混合程度是影响SCR脱硝效率和氨逃逸率的一个关键因素。

请参考图1-2，图1为现有技术中一种SCR脱硝系统前的喷氨混合装置的具体实施方式的结构示意图，图2为图1的侧视图。

如图1、图2所示，现有的喷氨混合装置包括设置在烟道中的喷射部件01和混合部件02，混合部件02位于喷氨部件01的下游，混合部件02包括沿横向间隔布置的若干锥形体形式的混合器021，这种形式的混合器021的截面大致为等腰梯形，其两腰所在的斜面为迎风面，喷氨部件01喷出的氨气以及烟气在迎风面的引导下进行混合。但是，这种形式的混合器021的背风面为水平面，在长期使用时，该背风面容易产生积灰，难以清理。

因此，如何提供一种方案，以克服上述缺陷，仍是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种喷氨混合装置，其混合器的背风面为与水平面呈夹角的倾斜面，可较大程度地避免积灰，且该混合器所产生的运行阻力较小，喷氨部件的结构也较为简单，喷氨口的孔径较大，不易堵塞。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种喷氨混合装置，包括喷氨部件和混合部件，所述混合部件设于所述喷氨部件的下游；所述混合部件包括若干混合器，各所述混合器均具有相对的两个迎风面，且两所述迎风面组合形成自下而上渐扩的锥形，所述混合器的背风面为与水平面呈夹角的倾斜面，以避免积灰；所述喷氨部件包括若干喷氨管，各所述喷氨管上均设有喷氨口，所述喷氨口的数量与所述混合器的数量相同，且各所述喷氨口与各所述混合器一一对应设置。

如此设置，两迎风面可以将烟气以及氨气的混合气流导引至混合器的两侧，这就会导致混合器的背风面上出现负压区，可促使烟气以及氨气的混合气流在背风面的上方形成涡流，烟气与氨气能够在涡流区进行高效混合；而背风面为倾斜面，其可以具有导向作用，烟气中的粉尘等固体颗粒物不易在其上积聚，能够有效解决现有技术中混合器积灰的问题；而在每一个混合器的下方均设有一个喷氨口，可有利于保证烟气与氨气的均匀混合。

可选地，各所述混合器均包括相对且间隔设置两个混合板，所述混合板的下板面为所述迎风面，上板面为所述背风面。

可选地，各所述混合器的两所述混合板均相对一个竖直面对称设置，各所述混合板与对称面的夹角为30度-60度。

可选地，各所述混合器中，若干所述混合器沿纵向间隔设置，以形成一组；在烟道截面上，与纵向相垂直的横向上设有若干组所述混合器。

可选地，各所述混合器在烟道截面上的投影面积之和与烟道截面面积的比值为20％-30％。

可选地，各所述喷氨口与各所述混合器的两所述混合板的间隙一一对应设置。

可选地，所述喷氨部件沿烟气的流向布置有若干层，每一层均包括若干喷氨管，其中，下游层的各所述喷氨管不阻挡上游层的各所述喷氨管的喷氨口。

可选地，各所述喷氨管均设有1-2个所述喷氨口，且下游层的所述喷氨管的长度小于上游层。

可选地，各所述喷氨管均设有向上延伸的喷氨支管，所述喷氨支管的上端开口形成所述喷氨口。

可选地，所述喷氨支管的长度为100mm-300mm，所述喷氨口的孔径为40mm-100mm。

附图说明

图1为现有技术中一种SCR脱硝系统前的喷氨混合装置的具体实施方式的结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为本实用新型所提供喷氨混合装置的一种具体实施方式的结构示意图；

图4为图3的侧视图；

图5为喷氨部件的结构示意图；

图6为单个混合器对于气流的混合原理图；

图7为图6的侧视图；

图8为本实用新型所提供喷氨混合装置使用后烟道中氨浓度均匀性与混合距离的示意图。

图1-2中的附图标记说明如下：

01喷氨部件、02混合部件、021混合器。

图2-中的附图标记说明如下：

1喷氨部件、11喷氨管、12喷氨支管、121喷氨口；

2混合部件、21混合器、211混合板、211a迎风面、211b背风面。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

本文中所述“若干”是指数量不确定的多个，通常为两个及以上；且当采用“若干”表示某几个部件的数量时，并不表示这些部件在数量上的相互关系。

请参考图3-8，图3为本实用新型所提供喷氨混合装置的一种具体实施方式的结构示意图，图4为图3的侧视图，图5为喷氨部件的结构示意图，图6为单个混合器对于气流的混合原理图，图7为图6的侧视图，图8为本实用新型所提供喷氨混合装置使用后烟道中氨浓度均匀性与混合距离的示意图。

本实用新型提供一种喷氨混合装置，该喷氨混合装置具体可以设置在SCR脱硝系统前的烟道中，这部分烟道通常为竖直烟道，烟气为自下而上流动。

详细而言，上述喷氨混合装置包括喷氨部件1和混合部件2，混合部件2设于喷氨部件1的下游，具体可以为上方；混合部件2包括若干混合器21，各混合器21均具有相对的两个迎风面211a，且两迎风面211a可以组合形成自下而上渐扩的锥形，混合器21的背风面211b为与水平面呈夹角的倾斜面。

如此设置，两迎风面211a可以将烟气以及氨气的混合气流导引至混合器21的两侧，这就会导致混合器21的背风面211b上出现负压区，可促使烟气以及氨气的混合气流在背风面211b的上方形成涡流，烟气与氨气能够在涡流区进行高效混合；而背风面211b为倾斜面，其可以具有导向作用，烟气中的粉尘等固体颗粒物不易在其上积聚，能够有效解决现有技术中混合器积灰的问题。

如图3、图4所示，各混合器21均可以包括相对且间隔设置的两混合板211，各混合板211的下板面即可以为前述的迎风面211a，上板面即可以为前述的背风面211b。

采用这种结构，组成一个混合器21的两混合板211可以相互独立，且二者之间可以具有间隙，落在背风面211b的粉尘可以沿着倾斜设置的背风面211b自该间隙滑落，能够避免粉尘在背风面211b的积聚，而且，相比于现有技术，各混合器21对于气流的阻挡要小的多，烟道内的阻力会较小，有利于节省驱动部件(风机等)的能源消耗。具体而言，各混合器21在烟道截面上的投影面积之和与烟道截面面积的比值可以在20％-30％之间。

结合图6、图7，组合形成一个混合器21的两混合板211的迎风面211a可以组合形成自下而上渐扩的锥形，当烟气以及氨气的混合气流向上流动时，绝大多数气流可沿着迎风面211a向混合器21的两侧流动，这就会导致混合板211的背风面211b出现较大的负压区，可在两混合板211的两背风面211b之间以及两背风面211b的上方形成剧烈的涡流，进而可促使烟气与氨气的强烈混合，以保证混合的效果。

在具体的方案中，各混合器21的两个混合板211均可以相对一个竖直面(该竖直面即为对称面)对称设置，以保证气流向混合器21两侧流动的均匀性；各混合板211的背风面211b与对称面之间的夹角可以为30度-60度，当采用这个角度范围时，背风面211b可以更好地发挥导向作用，粉尘等固体颗粒物在背风面211b积聚的可能性更小，更有利于克服背风面211b积灰的问题。

这里，本实用新型实施例并不限定两迎风面211a与对称面之间的夹角范围以及两混合板211的下端间距(即最小间距)，这具体与混合器21的数量、烟道截面的尺寸等有关，在实际应用中，本领域技术人员可以根据实际需要并结合相关模拟试验进行设置。

如图所示，上述的各混合板211均可以采用直板，此时，迎风面211a可以与背风面211b相平行，并与对称面呈相同的夹角；在一种示例性的方案中，混合板211的长度和宽度均可以在300mm-1000mm之间，两混合板211的下端的间距可以在40mm-150mm之间。或者，各混合板211也可以采用弧形板、多段式折弯板等各种形式的板件，只要能够满足前述的防积灰、低运行阻力的效果即可。

以图3、图4为视角，混合器21可以仅设置一层，由于烟道为竖直设置，烟道截面即相当于水平面，在该水平面上，可以定义一个方向为横向，与该方向相垂直的方向即为纵向；在纵向上，若干混合器21可以间隔设置，以形成一组，而在横向上，则可以分布一组或若干组混合器21，且各混合器21在横向、纵向上均可以等间隔分布，可在整个烟道截面上形成大致均匀的混合器21阵列，以保证烟气以及氨气的均布效果。

针对上述的各种形式的混合部件2，以下本实用新型实施例还将对喷氨部件1的结构进行描述。

仍如图3、图4所示，喷氨部件1可以包括若干喷氨管11，各喷氨管11上均可以设有喷氨口121，且喷氨口121的数量可以与混合器21的数量相同，并与所述混合器21一一对应设置。采用这种结构，各混合器21的下方均可以设有一个喷氨口121，更有利于烟气与氨气的均匀混合。

基于前述包括两个混合板211的混合器21，喷氨口121可以与各混合器21的两混合板211的间隙一一对应设置，即使得喷氨口121的喷射方向可以与相应混合器21的两混合板211的间隙相一致。如此，喷射的氨气在与混合器21相接触时，可以较为均匀地分布在混合器21的两侧，能够较大程度地避免氨气在混合器21单侧分布过多的问题，这样也能够保证氨气与烟气的混匀效果。

这里，还要考虑喷氨部件1与混合部件2之间的间距，若间距太大，虽然有利于氨气的扩散，却会占用较大的空间，同时，也不利于氨气与烟气在涡流区的直接混合，在实际应用中，本领域技术人员可以结合一定的模拟试验对上述间距进行设置；在一种示例性的方案中，上述间距可以控制在1m-2m的范围内。

沿烟气的流动方向，喷氨部件1可以仅设置一层，也可以设置若干层，具体可以根据实际需要进行设置。当为若干层时，相邻两层的间距可以控制在100mm-500mm之间，每一层均可以包括若干间隔设置的喷氨管11，但需要注意的是，下游层(即上方)的各喷氨管11不能够阻挡上游层(即下方)的各喷氨管11的喷氨口121，以保证各喷氨口121与混合器21的一对一设置。

请继续参考图3、图4，并结合图5，在附图的方案中，喷氨部件1可以设置为两层，且下游的喷氨管11与上游的喷氨管11在竖向上可以一一对应，此时，为避免上游的喷氨管11对下游的喷氨管11的喷氨口121形成阻挡，可以将上层喷氨管11的长度设置的较短。

每一个喷氨管11上的喷氨口121的数量可以设置为1-2个，由于喷氨口121的数量较少，在相同流量的条件下，喷氨口121的孔径可以较大，具体可以设置为40mm-100mm，这还能够较大程度地避免粉尘等固体颗粒物对于喷氨口121的阻挡；而且，喷氨部件1的结构也可以大幅简化，还有利于降低成本。

各喷氨管11均可以设有向上延伸的喷氨支管12，各喷氨支管12的上端开口即可形成前述的喷氨口121，喷氨支管12在竖向上可以延伸一定的长度，具体可以为100mm-300mm，以保证对于氨气喷射方向的导引效果。

在一种示例性的方案中，烟气量为681408m³/h，烟温为367℃，喷氨量为204Nm³/h，喷氨系统稀释风量为4071Nm³/h。在具体实践时，选取一段截面尺寸为2.6m×5.2m的竖直烟道，在该烟道上设置14根喷氨管11和14套混合部件2进行CFD(Computational FluidDynamics，即计算流体动力学)数值模拟验证，烟气从烟道进入后依次经过喷氨部件1、混合部件2到达出口；喷氨部件1的结构如图5所示，喷氨部件1由喷氨管11和喷氨支管12组成，喷氨管11沿烟气方向布置两层，且长度沿烟气流动方向逐层递减，喷氨管11的直径可以为89mm，两层喷氨管11之间的间距可以为500mm，每一根喷氨管11上均布置1根喷氨支管12，喷氨支管12的直径可以为60mm，喷射方向与气流方向平行；混合部件2在喷氨部件1下游2m处，混合部件2的结构如图3所示，在烟道上横向可以布置2组混合器21，这两组混合器21之间的间距为1300mm，在纵向上，每一组均包括7套混合器21，各混合器21的两个混合板211的下端的横向间距为100mm，与水平面的夹角45°，混合板211的长度×宽度为550mm×500mm。

具体的模拟结果可以参见图8，如图8所示，采用本实用新型所提供喷氨混合装置后，在混合距离为8m时，氨浓度均匀性就达到小于5％的技术要求，随着混合距离的增加，氨浓度均匀性在混合距离为14m时甚至可以达到2％以下，远优于一般的工程技术要求，完全能够保证SCR脱硝系统的长期稳定运行。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种喷氨混合装置，包括喷氨部件(1)和混合部件(2)，所述混合部件(2)设于所述喷氨部件(1)的下游，其特征在于，所述混合部件(2)包括若干混合器(21)，各所述混合器(21)均具有相对的两个迎风面(211a)，且两所述迎风面(211a)组合形成自下而上渐扩的锥形，所述混合器(21)的背风面(211b)为与水平面呈夹角的倾斜面，以避免积灰；

所述喷氨部件(1)包括若干喷氨管(11)，各所述喷氨管(11)上均设有喷氨口(121)，所述喷氨口(121)的数量与所述混合器(21)的数量相同，且各所述喷氨口(121)与各所述混合器(21)一一对应设置。

2.根据权利要求1所述喷氨混合装置，其特征在于，各所述混合器(21)均包括相对且间隔设置的两个混合板(211)，所述混合板(211)的下板面为迎风面(211a)，上板面为所述背风面(211b)。

3.根据权利要求2所述喷氨混合装置，其特征在于，各所述混合器(21)的两所述混合板(211)均相对一个竖直面对称设置，各所述混合板(211)的背风面(211b)与对称面的夹角为30度-60度。

4.根据权利要求2所述喷氨混合装置，其特征在于，各所述混合器(21)中，若干所述混合器(21)沿纵向间隔设置，以形成一组；

在烟道截面上，与纵向相垂直的横向上设有若干组所述混合器(21)。

5.根据权利要求4所述喷氨混合装置，其特征在于，各所述混合器(21)在烟道截面上的投影面积之和与烟道截面面积的比值为20％-30％。

6.根据权利要求2-5中任一项所述喷氨混合装置，其特征在于，各所述喷氨口(121)与各所述混合器(21)的两所述混合板(211)的间隙一一对应设置。

7.根据权利要求6所述喷氨混合装置，其特征在于，所述喷氨部件(1)沿烟气的流向布置有若干层，每一层均包括若干喷氨管(11)，其中，下游层的各所述喷氨管(11)不阻挡上游层的各所述喷氨管(11)的喷氨口(121)。

8.根据权利要求7所述喷氨混合装置，其特征在于，各所述喷氨管(11)均设有1-2个所述喷氨口(121)，且下游层的所述喷氨管(11)的长度小于上游层。

9.根据权利要求6所述喷氨混合装置，其特征在于，各所述喷氨管(11)均设有向上延伸的喷氨支管(12)，所述喷氨支管(12)的上端开口形成所述喷氨口(121)。

10.根据权利要求9所述喷氨混合装置，其特征在于，所述喷氨支管(12)的长度为100mm-300mm，所述喷氨口(121)的孔径为40mm-100mm。

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