CN213855161U - 一种旋流雾化喷嘴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种旋流雾化喷嘴，包括入口通道、旋流腔体、出口段和旋流内芯，入口通道与旋流腔体相连且沿着旋流腔体的切向设置，出口段与旋流腔体的出口连通，出口段与旋流腔体同轴，旋流腔体内同轴设有旋流内芯，旋流内芯的最大径向尺寸不小于旋流腔体内形成的空气芯的径向尺寸且小于旋流腔体内腔的径向尺寸，旋流内芯朝向出口段的一端设为能够使旋流腔体内形成的旋流流体顺滑流动至出口段的顺滑过渡部。本实用新型是一种带内芯的高效烟气脱硫喷嘴，能够有效降低雾化粒径，提高烟气与液滴接触比表面积，提高脱硫效率，实现喷嘴在同样入口压力条件下获得更小的雾化粒径。

Description

一种旋流雾化喷嘴

技术领域

本实用新型涉及化工烟气处理领域，具体涉及一种旋流雾化喷嘴。

背景技术

煤炭是我国火电行业主要燃料来源，而煤炭燃烧产生的SO₂是我国大气环境的主要污染物之一，日益严格的环保政策对火电企业提出了更高的超低排放的要求，SO₂排放限值更低，目前国内火电企业的脱硫系统大部分采用石灰石-石膏法脱硫工艺达到超低排放要求，而旋流空心锥雾化喷嘴为该工艺喷淋塔内关键性的部件，其主要作用是将石灰石浆液雾化为可提供足够接触面积的细小液滴，从而有效脱除烟气中的SO₂，其雾化性能直接影响脱硫效率及吸收剂的利用率。

现有应用的旋流空心锥喷嘴索特尔粒径在2000μm左右，为了增大脱硫效率，只能提高喷嘴的压力，进一步提高雾化效果，降低雾化粒径。但当压力达到一定值时，粒径减小的幅度有限，且增加脱硫系统能耗。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种旋流雾化喷嘴，本实用新型是一种带内芯的高效烟气脱硫喷嘴，能够有效降低雾化粒径，提高烟气与液滴接触比表面积，提高脱硫效率，实现喷嘴在同样入口压力条件下获得更小的雾化粒径。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种旋流雾化喷嘴，包括入口通道、旋流腔体、出口段和旋流内芯，入口通道与旋流腔体相连且沿着旋流腔体的切向设置，出口段与旋流腔体的出口连通，出口段与旋流腔体同轴，旋流腔体内同轴设有旋流内芯，旋流内芯的最大径向尺寸不小于旋流腔体内形成的空气芯的径向尺寸且小于旋流腔体内腔的径向尺寸，旋流内芯朝向出口段的一端设为能够使旋流腔体内形成的旋流流体顺滑流动至出口段的顺滑过渡部。

优选的，所述顺滑过渡部为圆顶的圆锥形。

优选的，所述顺滑过渡部为圆台形，圆台形的小端与侧面之间通过圆弧面过渡连接。

优选的，所述顺滑过渡部朝向出口段一端具有延伸部，所述延伸部延伸至出口段末端，所述延伸部位于出口段上段内的部分设为缩颈段，所述延伸部位于出口下段内的部分设为扩口段；顺滑过渡部至缩颈段的部分径向尺寸逐渐减小，缩颈段至扩口段末端的径向尺寸逐渐增大。

优选的，缩颈段与出口段上段之间的距离与扩口段与出口下段之间的距离相同。

优选的，入口通道外侧与旋流腔体内表面相切。

优选的，旋流内芯的上端与旋流腔体的顶端连接。

优选的，所述旋流腔体的形状为倒置梨形结构或圆柱体结构。

优选的，所述旋流内芯的形状为圆柱形。

优选的，旋流内芯的外径D5、旋流腔体的空气芯的直径D8和旋流腔体的最大直径D2满足以下关系：

m＝D5-D8，n＝D2-D8，m＝(0～0.6)n。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型旋流雾化喷嘴在旋流腔体设置旋流内芯，旋流内芯的最大径向尺寸不小于旋流腔体内形成的空气芯的径向尺寸且小于旋流腔体内腔的径向尺寸，其中，空气芯的径向尺寸为无旋流内芯喷嘴工作时产生的空气芯的最大直径，本实用新型通过设置旋流内芯将原本的空气芯位置占据，能够减少液体在旋流腔体内部旋转流通面积，增大旋转强度和速度，进而增大液体喷射切向速度，有利于喷出的液体与周围空气作用，撕裂成更小的液滴，提高雾化性能，降低雾化粒径。通过将旋流内芯朝向出口段的一端设为能够使旋流腔体内形成的旋流流体顺滑流动至出口段的顺滑过渡部，利用顺滑过渡部能够将旋流顺滑过渡至出口段，防止产生紊流而使得流体的动能降低，保证流体的流速和雾化效果。因此，本实用新型的旋流雾化喷嘴能够有效降低雾化粒径，提高烟气与液滴接触比表面积，提高脱硫效率，实现喷嘴在同样入口压力条件下获得更小的雾化粒径。

进一步的，本实用新型将顺滑过渡部为圆顶的圆锥形或者上述的圆台形，均能保证旋流顺滑过渡至出口段，保证流体的流速和雾化效果。

进一步的，本实用新型通过设置所述延伸部，能进一步保证旋流顺滑过渡至出口段以及提高旋流液体的流速，提高雾化效果。

进一步的，旋流内芯的外径D5、旋流腔体的空气芯的直径D8和旋流腔体的最大直径D2满足以下关系：m＝D5-D8，n＝D2-D8，m＝(0～0.6)n，此时，本实用新型旋流雾化喷嘴的雾化效果优良，雾化粒径较小。

附图说明

图1为本实用新型旋流雾化喷嘴的截面示意图；

图2为本实用新型一实施例旋流雾化喷嘴的结构示意图；

图3为本实用新型一实施例旋流雾化喷嘴的结构示意图；

图4为本实用新型一实施例旋流雾化喷嘴的结构示意图；

图5为本实用新型一实施例旋流雾化喷嘴的结构示意图。

图中，1-入口通道，2-旋流腔体，3-出口段，3-1-出口段上段，3-2-出口段下段，4-旋流内芯，4-1-顺滑过渡部，5-缩颈段，6-扩口段。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来对本实用新型做进一步的说明。

参照1-图5，本实用新型旋流雾化喷嘴包括入口通道1、旋流腔体2、出口段3和旋流内芯4，入口通道1与旋流腔体2相连且沿着旋流腔体2的切向设置，出口段3与旋流腔体2的出口连通，出口段3与旋流腔体2同轴，旋流腔体2内同轴设有旋流内芯4，旋流内芯4的最大径向尺寸不小于旋流腔体2内形成的空气芯的径向尺寸且小于旋流腔体2内腔的径向尺寸，旋流内芯4朝向出口段3的一端设为能够使旋流腔体2内形成的旋流流体顺滑流动至出口段3的顺滑过渡部4-1。

作为本实用新型优选的实施方案，参照图2，所述顺滑过渡部4-1为圆顶的圆锥形。

作为本实用新型优选的实施方案，参照图3，所述顺滑过渡部4-1为圆台形，圆台形的小端与侧面之间通过圆弧面过渡连接。

作为本实用新型优选的实施方案，参照图4和图5，所述顺滑过渡部4-1朝向出口段3一端具有延伸部，所述延伸部延伸至出口段3末端，出口段3依次包括出口段上段3-1和出口下段3-2，出口段上段3-1为缩颈的形状，出口下段3-2为扩口的形状(如喇叭状)，所述延伸部位于出口段上段3-1内的部分设为缩颈段5，缩颈段5与出口段上段3-1形状相似，所述延伸部位于出口下段3-2内的部分设为扩口段6，扩口段6与出口下段3-2形状相似；顺滑过渡部4-1至缩颈段5的部分径向尺寸逐渐减小，缩颈段5至扩口段6末端的径向尺寸逐渐增大。

作为本实用新型优选的实施方案，参照图4和图5，缩颈段5与出口段上段3-1之间的距离与扩口段6与出口下段3-2之间的距离相同。

作为本实用新型优选的实施方案，参照1-图5，入口通道1外侧与旋流腔体2内表面相切。

作为本实用新型优选的实施方案，参照1-图5，旋流内芯4的上端与旋流腔体2的顶端连接。

作为本实用新型优选的实施方案，所述旋流腔体2的形状为倒置梨形结构(如图3和图5所示)或圆柱体结构(如图4所示)。

作为本实用新型优选的实施方案，参照1-图5，所述旋流内芯4的形状为圆柱形。

作为本实用新型优选的实施方案，参照1-图5，旋流内芯4的外径D5、旋流腔体2的空气芯的直径D8和旋流腔体2的最大直径D2满足以下关系：

m＝D5-D8，n＝D2-D8，m＝(0～0.6)n。

雾化喷嘴中，空气芯的产生是在无本实用新型旋流内芯的情况下，液体从入口通道切向进入旋流腔体，在旋流腔体内部高速旋转运动，随着旋转速度的增加，当出口扩口段中心处的压力等于大气压力时，在喷嘴出口扩口段和喷嘴出口会形成空气芯，喷出的液体会形成绕空气芯旋转的锥形环状液膜，随着旋转速度的进一步增加，在离心力作用下，最中心形成低压区，外部空气在负压的作用下流入喷嘴内部，形成空气芯。本实用新型中，空气芯的直径D8可通过无旋流内芯4的旋流腔体2经数值模拟计算计算获得。

本实用新型的旋流雾化喷嘴在工作时，液体从入口通道1切向进入旋流腔体2，沿着旋流内芯4与旋流腔体3间隙旋转运动，通过切向旋转产生离心力，形成涡流经过缩颈结构，从喷嘴出口以一定设计的扩口角度喷射而出。

本实用新型的图1-图5中，垂直于旋流雾化喷嘴出口轴向，从入口通道1的中心线作横截面，本实用新型旋流雾化喷嘴内部轮廓图如图1所示，垂直于喷嘴入口轴向，从旋流腔体轴向中心线作竖截面，以两种型式喷嘴为例做内部轮廓图如图4、图5所示，入口通道1的直径为D1，旋流腔体2的最大直径为D2、出口段上段直径为D3，出口段下段直径为D4，旋流内芯最大直径为D5，缩颈段直径为D6，旋流内芯扩口段(及出口段下端)的下段(即末端)直径为D7，旋流腔体2的理论空气芯直径D8。旋流内芯的最大直径D5尺寸视喷嘴流体介质特性及喷嘴的尺寸大小而定，对于电厂烟气石灰石-石膏法脱硫，为了防止石灰石浆液堵塞，对运行不利，设置D5一定的取值范围，设m＝D5-D8，n＝D2-D8，则m＝(0～0.6)n为宜。

Claims (10)

1.一种旋流雾化喷嘴，其特征在于，包括入口通道(1)、旋流腔体(2)、出口段(3)和旋流内芯(4)，入口通道(1)与旋流腔体(2)相连且沿着旋流腔体(2)的切向设置，出口段(3)与旋流腔体(2)的出口连通，出口段(3)与旋流腔体(2)同轴，旋流腔体(2)内同轴设有旋流内芯(4)，旋流内芯(4)的最大径向尺寸不小于旋流腔体(2)内形成的空气芯的径向尺寸且小于旋流腔体(2)内腔的径向尺寸，旋流内芯(4)朝向出口段(3)的一端设为能够使旋流腔体(2)内形成的旋流流体顺滑流动至出口段(3)的顺滑过渡部(4-1)。

2.根据权利要求1所述的一种旋流雾化喷嘴，其特征在于，所述顺滑过渡部(4-1)为圆顶的圆锥形。

3.根据权利要求1所述的一种旋流雾化喷嘴，其特征在于，所述顺滑过渡部(4-1)为圆台形，圆台形的小端与侧面之间通过圆弧面过渡连接。

4.根据权利要求1所述的一种旋流雾化喷嘴，其特征在于，所述顺滑过渡部(4-1)朝向出口段(3)一端具有延伸部，所述延伸部延伸至出口段(3)末端，所述延伸部位于出口段上段(3-1)内的部分设为缩颈段(5)，所述延伸部位于出口下段(3-2)内的部分设为扩口段(6)；顺滑过渡部(4-1)至缩颈段(5)的部分径向尺寸逐渐减小，缩颈段(5)至扩口段(6)末端的径向尺寸逐渐增大。

5.根据权利要求4所述的一种旋流雾化喷嘴，其特征在于，缩颈段(5)与出口段上段(3-1)之间的距离与扩口段(6)与出口下段(3-2)之间的距离相同。

6.根据权利要求1所述的一种旋流雾化喷嘴，其特征在于，入口通道(1)外侧与旋流腔体(2)内表面相切。

7.根据权利要求1所述的一种旋流雾化喷嘴，其特征在于，旋流内芯(4)的上端与旋流腔体(2)的顶端连接。

8.根据权利要求1所述的一种旋流雾化喷嘴，其特征在于，所述旋流腔体(2)的形状为倒置梨形结构或圆柱体结构。

9.根据权利要求8所述的一种旋流雾化喷嘴，其特征在于，所述旋流内芯(4)的形状为圆柱形。

10.根据权利要求9所述的一种旋流雾化喷嘴，其特征在于，旋流内芯(4)的外径D5、旋流腔体(2)的空气芯的直径D8和旋流腔体(2)的最大直径D2满足以下关系：

m＝D5-D8，n＝D2-D8，m＝(0～0.6)n。

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