一種適用於SCR脫硝旋渦式氣體混合系統的製作方法

2023-12-08 05:58:16

本實用新型涉及SCR脫硝技術領域，尤其是一種適用於SCR脫硝旋渦式氣體混合系統。

背景技術：

傳統的氨格柵式混合器，將噴氨格柵安裝於通向SCR反應器的煙道內部，由若干個垂直布置的還原劑噴管和水平布置的還原劑噴管組成，管上設有一定數量噴嘴。每路還原劑噴管都設有調節裝置，噴入的氨的分布和煙氣中NOx的分布儘量的匹配，使得氨氮摩爾比最優化。然而經過工程運行數據發現，具有以下缺點：一、噴氨格柵噴口小噴嘴堵塞現象時有發生；二、噴氨管道各噴嘴口處噴氨壓力沿管道方向呈梯度分布，逐步降低，致使噴氨量不均勻即氨氣溶度分布不均勻；綜上情況易造成氨氣與煙氣混合不均勻，從而降低SCR脫硝效率。同時分區數目多、系統調節複雜。綜上所述，傳統的氨格柵式混合器是利用煙氣的自然湍流與氨氣進行混合，並未產生擾動，因此混合、均勻效果不顯著。

技術實現要素：

本實用新型旨在提供一種在煙道內設置旋渦混合裝置，利用煙氣形成的旋渦對還原劑氨進行充分混合，有效提高脫硝效率的適用於SCR脫硝旋渦式氣體混合系統。

為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：一種適用於SCR脫硝旋渦式氣體混合系統，包括旋渦混合裝置，所述旋渦混合裝置安裝在煙道內，旋渦混合裝置與煙道的軸線垂直設置，旋渦混合裝置包括框架和數個混合單元，混合單元包括六個葉片和一個共軸，六個葉片均勻環形陣列分布於共軸的外周，混合單元設於框架上的圓形通孔內，共軸設於圓形通孔的中心；煙道連接SCR反應器，旋渦混合裝置與SCR反應器之間的風道內設有還原劑噴管口。

作為本實用新型的進一步方案：所述葉片為弧度梯形葉片，底緣呈弧形，外緣寬度大於內緣寬度。

作為本實用新型的進一步方案：所述旋渦混合裝置與煙道法蘭連接，框架安裝在煙道橫截面內側，框架的邊緣為法蘭結構。

作為本實用新型的進一步方案：所述框架為耐高溫耐腐蝕金屬材質。

作為本實用新型的進一步方案：所述葉片的外緣與框架固定連接，葉片和共軸均是固定結構。

作為本實用新型的進一步方案：所述葉片為耐高溫耐腐蝕金屬材質或耐高溫耐腐蝕非金屬材質。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：該適用於SCR脫硝旋渦式氣體混合系統在煙道內設置旋渦混合裝置，採用一種旋渦原理來實現氨氣與煙氣的充分混合，利用旋流產生強制擾動，促進對流擴散過程，加強混合氣體之間的分子擴散，使得在催化劑入口橫截面處氨氣濃度及煙氣速度實現分布均勻，從而實現了還原劑氨和煙氣充分混合均勻程度，且有效的改善了因氨濃度分布不均出現部分區域過量造成的氨逃逸現象，對催化劑起到保護作用，同時減少了催化劑預裝量，延長了催化劑的更替周期，提高了脫硝效率，降低了投資和運行管理成本。

本實用設備構造簡單，控制簡便，調試時間短，使用範圍廣，成本低，較傳統格柵煙氣阻力降低。利用煙氣形成的旋渦對還原劑氨進行充分混合，同時還原劑噴管數量相應減少且口徑增大、噴嘴無堵灰風險，無需維護，有效地提高了脫硝效率。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為本實用新型的旋渦混合裝置的結構示意圖；

圖3為本實用新型的實際效果圖。

圖中：圖1中：1-煙氣、2-旋渦混合裝置、3-還原劑噴管口、4-煙道、5-催化劑層、6-SCR反應器；圖2中：21-框架、22-葉片、23-共軸。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

請參閱圖1-3，本實用新型實施例中，一種適用於SCR脫硝旋渦式氣體混合系統，包括旋渦混合裝置2，所述旋渦混合裝置2安裝在煙道4內，旋渦混合裝置2與煙道4的軸線垂直設置，旋渦混合裝置2包括框架21和數個混合單元，混合單元包括六個葉片22和一個共軸23，六個葉片22均勻環形陣列分布於共軸23的外周，混合單元設於框架21上的圓形通孔內，共軸23設於圓形通孔的中心；煙道4連接SCR反應器6，旋渦混合裝置2與SCR反應器6之間的風道內設有還原劑噴管口3。

上述，葉片22為弧度梯形葉片22，底緣呈弧形，外緣寬度大於內緣寬度。

上述，SCR反應器6內設有四層催化劑層5，每層催化劑層5的上方的SCR反應器6的外壁上均開有取樣孔。

上述，旋渦混合裝置2與煙道4法蘭連接，框架21安裝在煙道4橫截面內側，框架21的邊緣為法蘭形式。法蘭連接便於日後拆卸更換，框架21為耐高溫耐腐蝕金屬材質。

上述，葉片22的外緣與框架21固定連接（可採用焊接的方式或其他固定方式），葉片22和共軸23均是固定結構，處於固定位置，無旋轉。

弧度梯形葉片22與共軸23按一定的角度規律布置構成，梯形的葉片22混合性能效果顯著。對於混合單元的數目、傾斜的角度及葉片22投影重迭度是通過CFD數值計算及模擬實驗進行分析依據實際工程工況進行針對性調整，這也是本專利的一個特徵，其中混合單元數目、傾斜的角度及葉片22投影重迭度關係到煙氣1流過時產生的阻力大小、煙氣1氣流形成旋流幹擾的強弱及旋流混合的持續距離。

該裝置與還原劑噴管口3位置適中，葉片22為耐高溫耐腐蝕金屬材質或耐高溫耐腐蝕非金屬材質。該裝置同時起導流作用。

總之在實際工程中，要根據煙氣1流速(V)、調節混合元件還原劑噴管出口之間的距離(1)及優化氨噴射速度(V')，確保氨氣與煙氣1的均勻混合擴散。

本實用新型的工作原理及其使用方法：將旋渦混合裝置2通過法蘭的連接方式安裝於煙道4中，由多個混合單元組成，每個混合單元有六個弧度梯形葉片22按照一定角度規律布置，還原劑噴管從煙道4壁插入煙道4內，煙氣1從煙道4進口流入，經過裝置時由於受傾斜布置且有弧度的梯形葉片22的阻擋作用，加之相鄰單元的方向相反，各股煙氣1氣流通過時分別產生偏移形成多個反方向相互對稱旋流，同時還原劑噴管口3朝向煙道4進口使噴入的氨氣直接噴向旋流產生處，旋轉直徑逐漸變大，通過旋流形成的強力旋轉擾動使前段煙氣1與還原劑噴管口3噴出的稀釋後氨氣進行混合，相鄰混合單元產生的反向對稱旋流相互作用促進兩種介質進一步充分混合（旋渦原理是通過互換介質位置，渦流擴散進行組分傳遞，將混合物的不均勻程度降低到耗散渦本身，最終由於分子的擴散作用，實現分子尺度上的均化），一併進入SCR本體進行反應。

對於本領域技術人員而言，顯然本實用新型不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本實用新型的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本實用新型。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本實用新型的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本實用新型內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。

此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。