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CN206868038U - 一种氨空气混合器 - Google Patents

一种氨空气混合器 Download PDF

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CN206868038U
CN206868038U CN201720543605.4U CN201720543605U CN206868038U CN 206868038 U CN206868038 U CN 206868038U CN 201720543605 U CN201720543605 U CN 201720543605U CN 206868038 U CN206868038 U CN 206868038U
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CN201720543605.4U
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周威
华玉龙
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United Engineers Ltd in China
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China United Engineering Corp Ltd
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Abstract

本实用新型涉及一种氨空气混合器,属于环保设备脱硝领域。所述的氨空气混合器为直筒式结构,包括混合母管系统、喷氨系统、扰流系统和收灰系统四部分。所述的混合母管系统包括混合母管进口法兰、混合母管和混合母管出口法兰;所述的喷氨系统包括喷氨主管进口法兰、喷氨主管、喷氨支管和喷氨孔;所述的扰流系统由扰流层a、扰流层b、扰流层c和扰流层d组成,每个扰流层均由3块规则形状的扰流板构成;所述的收灰系统包括收灰管道、收灰管道出口法兰和盲法兰,本实用新型利用空气动力学原理,局部阻力小,利于清灰,可使氨气和稀释空气有效混合。

Description

一种氨空气混合器
技术领域
本实用新型涉及一种氨空气混合器,属于环保设备脱硝领域。
背景技术
选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction,SCR)脱硝技术是烟气中的NOx与加入的还原剂在催化剂的作用下发生还原反应,最终生成N2和H2O,达到脱硝的目的。还原剂的种类一般有液氨和尿素,当选用液氨为还原剂时,通过液氨蒸发器制备的氨气需通过稀释空气稀释到安全的体积范围内(氨气在空气中的爆炸限值为:16.1%~25%),才能加入到SCR系统中参与反应。稀释的均匀度关乎着氨气在SCR系统中的有效分布,稀释的过程关联着SCR系统的稳定运行。因此一种结构简单、混合均匀、局部阻力小、清灰方便的氨空气混合器被持续关注研究。
有鉴于此,在公告号为CN204933284U的专利文献中公开了一种新型氨空气混合器,包括混合筒,混合筒一端为空气入口,另一端为混合气出口,其特征在于:所述混合筒内设置十字形骨架,骨架内部为中空结构,骨架上布置四根三棱柱,三棱柱为直角三棱柱,每一根三棱柱都位于各自骨架的中部,三棱柱底部与十字形骨架相通,在三棱柱靠近进气方向的斜面上布置若干喷氨孔,将每个喷氨孔靠近进气方向的前端制作成凸起式结构,在同一面气流流出方向的末端设置尾翼。目前这种氨气、空气文丘里混合器被广泛采用,但是在实际应用中发现,这种混合器混合效果差,压损较大。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足,而提供一种结构设计合理、混合均匀、局部阻力小、清灰方便的氨空气混合器及其混合方法。
本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是:
一种氨空气混合器包括混合母管系统、喷氨系统、扰流系统和收灰系统;
所述混合母管系统包括混合母管进口法兰、混合母管和混合母管出口法兰,所述混合母管的一端与混合母管进口法兰连接,所述混合母管的另一端与混合母管出口法兰连接;
所述喷氨系统包括喷氨主管进口法兰、喷氨主管、喷氨支管和喷氨孔,所述喷氨主管的轴线垂直于混合母管的轴线,所述喷氨主管的一端与喷氨主管进口法兰连接,所述喷氨主管进口法兰和喷氨主管为同轴设置,所述喷氨主管的另一端与喷氨支管固定连接,所述喷氨孔设置在喷氨支管上,所述喷氨系统与混合母管连接,所述喷氨支管设置在混合母管内,所述喷氨主管进口法兰设置在混合母管外;
所述扰流系统设置在混合母管内,所述扰流系统包括扰流层a、扰流层b、扰流层c和扰流层d,所述扰流层a、扰流层b、扰流层c和扰流层d均由3块扰流板构成,所述扰流层a、扰流层b、扰流层c和扰流层d均与混合母管的轴线垂直设置,所述扰流层a和扰流层b中的扰流板为错位设置,所述扰流层c和扰流层d中的扰流板为错位设置;
所述收灰系统的数量为两个且安装在混合母管的外壁,所述其中一个收灰系统位于扰流层b和扰流层c之间,所述其中另一个收灰系统位于扰流层d和混合母管出口法兰之间,所述收灰系统包括收灰管道、收灰管道出口法兰和盲法兰,所述收灰管道的轴线垂直于混合母管的轴线,所述收灰管道的一端与混合母管连通,所述收灰管道的另一端与收灰管道出口法兰的一端连接,所述收灰管道出口法兰的另一端与盲法兰连接,所述收灰管道、收灰管道出口法兰和盲法兰为同轴设置。
进一步地,所述喷氨孔的开孔方向与稀释空气的流动方向保持一致,可以有效的增大氨气的扩散面积,可以使氨气与稀释空气充分的混合。
进一步地,所述喷氨主管的轴线到混合母管进口法兰的距离为200mm,所述喷氨主管进口法兰到混合母管的外壁距离为200mm,所述盲法兰到混合母管的外壁距离为200mm。
进一步地,所述混合母管的长度为1500mm,所述喷氨主管的轴线到扰流层a的距离为300mm,所述扰流层a到扰流层b的距离为200mm,所述扰流层b到扰流层c的距离为300mm,所述扰流层c到扰流层d的水平距离为200mm,所述扰流层d到混合母管出口法兰的距离为300mm,所述两个收灰系统之间的距离为500mm,各个扰流层之间存在一定的距离,可以起到缓冲的作用,而且扰流板的错位设置增大了氨空气混合气体中大颗粒和部分小颗粒物质与扰流板碰撞的几率,可以使氨气与稀释空气混合的更加均匀,两个收灰系统的设置可以在检修的时候用于收集杂质与灰尘。
进一步地,所述扰流板的材质与混合母管的材质相同,所述扰流板的厚度为6mm,所述扰流板固定在混合母管的内壁,扰流板的材质与混合母管的材质相同,可以方便了扰流板的加工。
进一步地,所述扰流板的宽度为17mm,相邻两块扰流板的间距为3块扰流板的宽度;每个扰流层的扰流板的总面积为混合母管的横截面积的1/4倍。
进一步地,本实用新型的另一目的是提供一种氨空气混合器的混合方法。
本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的,混合方法的步骤如下:
(1)氨气压力控制在0.2-0.4MPa,稀释空气压力控制在10KPa以内;所述氨气通过喷氨主管、喷氨支管和喷氨孔喷出后,将布满所述混合母管的横截面,所述氨气与稀释空气混合后形成氨空气混合气体自由扩散,所述氨空气混合气体在混合母管中的空管流速保持8-12m/s;
(2)所述氨空气混合气体遇到扰流层a和扰流层b,发生撞击,形成湍流,随着流动方向的陡然改变,氨分子的扩散速度剧增;流经扰流层a和扰流层b的氨空气混合气体中的粉尘与杂质发生撞击后再重力的作用下会落入扰流层b和扰流层c之间的收灰系统;
(3)所述氨空气混合气体遇到扰流层c和扰流层d,发生撞击,形成湍流,随着流动方向的陡然改变,氨分子的扩散速度剧增;流经扰流层c和扰流层d的氨空气混合气体中的粉尘与杂质发生撞击后再重力的作用下会落入扰流层d和混合母管出口法兰之间的收灰系统;
(4)所述氨空气混合气体通过扰流层a、扰流层b、扰流层c和扰流层d,所述氨气与稀释空气均匀混合,达到有效稀释的目的。
相比现有技术,本实用新型具有一下优点:
(1)稀释空气以设定的流速通过混合母管系统和氨气以设定的流速通过所述喷氨系统后可以均匀的混合;
(2)喷氨孔布满喷氨支管且与稀释空气同向喷出,从而可以全方位的扩散;
(3)各个扰流层之间存在有效间距,可以使扰流系统最大限度的发挥扰流作用;
(4)扰流板的错位设置,增大了氨空气混合气体中大颗粒和部分小颗粒物质与扰流板碰撞的几率;
(5)收灰系统可以在氨空气混合器运行时收集杂质,降低阻塞的情况,在检修时方便清理和收集杂质;.
(6)扰流板的制作简单,无特殊角度限制。
附图说明
图1是本实施例结构示意图。
图2是本实施例A部剖视图。
图3是本实施例B部剖视图。
图4是本实施例C部剖视图。
图5是本实施例D部剖视图。
图6是本实施例E部剖视图。
图7是本实施例F部剖视图。
图8是本实施例G部剖视图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明,以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。
实施例。
参见图1至图8所示,一种氨空气混合器包括混合母管系统、喷氨系统、扰流系统和收灰系统;
混合母管系统包括混合母管进口法兰1、混合母管4和混合母管出口法兰9,混合母管4的一端与混合母管进口法1兰连接,混合母管4的另一端与混合母管出口法兰连接9;混合母管4分别与混合母管进口法兰1和混合母管出口法兰9焊接,稀释空气通过混合母管进口法兰1进入混合母管4内;
所述喷氨系统包括喷氨主管进口法兰2、喷氨主管3-1、喷氨支管3-2和喷氨孔3-3,所述喷氨主管3-1的轴线垂直于混合母管4的轴线,所述喷氨主管3-1的一端与喷氨主管进口法兰2连接,所述喷氨主管进口法兰2和喷氨主管3-1为同轴设置,所述喷氨主管3-1的另一端与喷氨支管3-2固定连接,所述喷氨孔3-3设置在喷氨支管3-2上,所述喷氨系统与混合母管4连接,所述喷氨支管3-2设置在混合母管4内,所述喷氨主管进口法兰2设置在混合母管4外;氨气流经喷氨主管3-1后进入喷氨支管3-2,然后通过喷氨孔3-3喷出进入混合母管4内,并且与混合母管4内的稀释空气混合;
扰流系统设置在混合母管4内,扰流系统包括扰流层a5、扰流层b6、扰流层c7和扰流层d8,扰流层a5、扰流层b6、扰流层c7和扰流层d8均由3块扰流板13构成,扰流层a5、扰流层b6、扰流层c7和扰流层d8均与混合母管4的轴线垂直设置,扰流层a5和扰流层b6中的扰流板13为错位设置,扰流层c7和扰流层d8中的扰流板13为错位设置;
收灰系统的数量为两个且安装在混合母管4的外壁,其中一个收灰系统位于扰流层b6和扰流层c7之间,其中另一个收灰系统位于扰流层d8和混合母管出口法兰9之间,收灰系统包括收灰管道10、收灰管道出口法兰11和盲法兰12,收灰管道10的轴线垂直于混合母管4的轴线,收灰管道10的一端与混合母管4连通,收灰管道10的另一端与收灰管道出口法兰11的一端连接,收灰管道出口法兰11的另一端与盲法兰12连接,收灰管道10、收灰管道出口法兰11和盲法兰12为同轴设置;稀释空气与氨气在混合母管4内混合后形成氨空气混合气体流经扰流层a5和扰流层b6、当氨空气混合气体中的粉尘与杂质在流动过程中与扰流层a5和扰流层b6发生碰撞,在重力的作用下粉尘与杂质会落到扰流层b6和扰流层7之间的收灰系统,流经扰流层a5和扰流层b6后的氨空气混合气体在流动过程中遇到扰流层c7和扰流层d8发生碰撞,在重力的作用下粉尘与杂质会落到扰流层d8和混合母管出口法兰之间的收灰系统,氨空气混合气体依次通过扰流层a5、扰流层b6、扰流层c7和扰流层d8混合均匀后流出混合母管系统,在检修的时候通过打开盲法兰12来清理收灰系统中的粉尘与杂质。
混合方法的步骤如下:
(1)氨气压力控制在0.2-0.4MPa,稀释空气压力控制在10KPa以内;所述氨气通过喷氨主管3-1、喷氨支管3-2和喷氨孔3-3喷出后,将布满所述混合母管4的横截面,所述氨气与稀释空气混合后形成氨空气混合气体自由扩散,所述氨空气混合气体在混合母管4中的空管流速保持8-12m/s;
(2)氨空气混合气体遇到扰流层a5和扰流层b6,发生撞击,形成湍流,随着流动方向的陡然改变,氨分子的扩散速度剧增;流经扰流层a5和扰流层b6的氨空气混合气体中的粉尘与杂质发生撞击后再重力的作用下会落入扰流层b6和扰流层c7之间的收灰系统;
(3)氨空气混合气体遇到扰流层c7和扰流层d8,发生撞击,形成湍流,随着流动方向的陡然改变,氨分子的扩散速度剧增;流经扰流层c7和扰流层d8的氨空气混合气体中的粉尘与杂质发生撞击后再重力的作用下会落入扰流层d8和混合母管出口法兰9之间的收灰系统;
(4)氨空气混合气体通过扰流层a5、扰流层b6、扰流层c7和扰流层d8,所述氨气与稀释空气均匀混合,达到有效稀释的目的。
本实施例中需要保证如下几点:
(1) 混合母管4中的空管流速为8-12m/s;
(2) 喷氨主管3-1中的流速为10-15m/s;
(3) 喷氨支管3-2的管径比所述喷氨主管3-1的管径低二个等级;
(4) 喷氨孔3-3开孔总面积为所述喷氨主管3-1横截面积的8-10倍;
(5)混合母管4的直径变动对扰流板13的尺寸做出相应调整,每个扰流层的扰流板13的总面积随着混合母管4的横截面积增大而增大。
本实施例中,
式中,λ’-模型参数; L-实际床层高度; ρ-流体密度;ε-床层的空隙率;a-颗粒比表面积;u-流体空管流速。
本实施例中,混合母管4的管径为DN200,设计压力为1.0MPa,材质为Q345;喷氨主管3-1的管径为DN25,设计压力为2.5MPa,材质为304;喷氨支管3-2的管径为DN15,设计压力为2.5MPa,材质为304;喷氨孔3-3的直径为6mm,数量为40个;收灰管道10的管径为DN125至DN100的变径管,收灰管道10材质和设计压力均与混合母管4相同。
本实施例中,混合母管进口法兰1、混合母管出口法兰9、收灰管道出口法兰11和盲法兰12均满足HG/T20592标准,选用板式平焊法兰;所述的喷氨主管进口法兰2满足HG/T20592标准,选用带颈对焊法兰。
本实施例中,如稀释风机处于含尘环境或者进口过滤器损坏时,稀释空气中就会含有一部分粉尘,稀释空气中的粉尘在运动过程中遇到扰流层a5、扰流层b6、扰流层c7和扰流层d8并发生碰撞后在重力的作用下,粉尘中的大颗粒和部分小颗粒物质可被收集在收灰系统中,降低了长时间运行氨空气混合器堵塞的情况。
本实施例中,收灰管道出口法兰11和盲法兰12在系统运行过程中通过双头螺柱连接,当氨空气混合器停运检修时,待氮气吹扫安全后,可将盲法兰12打开,清理杂质。
本实施例中,氨空气混合器内的扰流板13与混合母管4的内壁焊接固定,氨空气混合器内的部分扰流板13焊接困难,可将混合母管4从中间割开,待氨空气混合器内的扰流板13全部焊接检查完毕后,再按要求将混合母管4割开的部分对焊拼接。
此外,需要说明的是,本说明书中所描述的具体实施例,其零、部件的形状、所取名称等可以不同,本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例说明。凡依据本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化,均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种氨空气混合器,其特征在于:包括混合母管系统、喷氨系统、扰流系统和收灰系统;
所述混合母管系统包括混合母管进口法兰、混合母管和混合母管出口法兰,所述混合母管的一端与混合母管进口法兰连接,所述混合母管的另一端与混合母管出口法兰连接;
所述喷氨系统包括喷氨主管进口法兰、喷氨主管、喷氨支管和喷氨孔,所述喷氨主管的轴线垂直于混合母管的轴线,所述喷氨主管的一端与喷氨主管进口法兰连接,所述喷氨主管进口法兰和喷氨主管为同轴设置,所述喷氨主管的另一端与喷氨支管固定连接,所述喷氨孔设置在喷氨支管上,所述喷氨系统与混合母管连接,所述喷氨支管设置在混合母管内,所述喷氨主管进口法兰设置在混合母管外;
所述扰流系统设置在混合母管内,所述扰流系统包括扰流层a、扰流层b、扰流层c和扰流层d,所述扰流层a、扰流层b、扰流层c和扰流层d均由3块扰流板构成,所述扰流层a、扰流层b、扰流层c和扰流层d均与混合母管的轴线垂直设置,所述扰流层a和扰流层b中的扰流板为错位设置,所述扰流层c和扰流层d中的扰流板为错位设置;
所述收灰系统的数量为两个且安装在混合母管的外壁,所述其中一个收灰系统位于扰流层b和扰流层c之间,所述其中另一个收灰系统位于扰流层d和混合母管出口法兰之间,所述收灰系统包括收灰管道、收灰管道出口法兰和盲法兰,所述收灰管道的轴线垂直于混合母管的轴线,所述收灰管道的一端与混合母管连通,所述收灰管道的另一端与收灰管道出口法兰的一端连接,所述收灰管道出口法兰的另一端与盲法兰连接,所述收灰管道、收灰管道出口法兰和盲法兰为同轴设置。
2.根据权利要求1所述的氨空气混合器,其特征在于:所述喷氨孔的开孔方向与稀释空气的流动方向保持一致。
3.根据权利要求1所述的氨空气混合器,其特征在于:所述喷氨主管的轴线到所述混合母管进口法兰的距离为200mm,所述喷氨主管进口法兰到所述混合母管的外壁距离为200mm,所述盲法兰到所述混合母管的外壁距离为200mm。
4.根据权利要求1所述的氨空气混合器,其特征在于:所述混合母管的长度为1500mm,所述喷氨主管的轴线到所述扰流层a的距离为300mm,所述扰流层a到所述扰流层b的距离为200mm,所述扰流层b到所述扰流层c的距离为300mm,所述扰流层c到所述扰流层d的水平距离为200mm,所述扰流层d到所述混合母管出口法兰的距离为300mm, 所述两个收灰系统之间的距离为500mm。
5.根据权利要求1所述的氨空气混合器,其特征在于:所述扰流板的材质与所述混合母管的材质相同,所述扰流板的厚度为6mm,所述扰流板固定在所述混合母管的内壁。
6.根据权利要求1所述的一种氨空气混合器,其特征在于:所述扰流板的宽度为17mm,相邻两块扰流板的间距为3块扰流板的宽度;每个扰流层的扰流板的总面积为所述混合母管的横截面积的1/4倍。
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