一種SCR脫硝系統旋流片式靜態混合器的製作方法

2023-08-04 20:02:11

本實用新型涉及燃煤電廠煙氣脫硝技術領域，尤其是涉及一種SCR脫硝系統旋流片式靜態混合器。

背景技術：

目前，SCR脫硝技術作為燃煤電廠煙氣脫硝的主流工藝而大量應用，SCR脫硝技術向煙氣中噴射氨氣作為還原劑，在與煙氣中的氮氧化物（NOx）進行充分混合後，在催化劑的作用下將氮氧化物分解成水和氮氣。在這一工藝流程中，催化劑上層煙氣中的氮氧化物與還原劑-氨氣的充分混合和濃度場均勻性至關重要，在NH3/NOx過高的地方，氨逃逸率會升高，在NH3/NOx過低的地方，脫硝效率得不到保證。另外，在煙道斷面中氮氧化物濃度並不是均勻分布的。因此，要將氮氧化物與氨氣在煙道斷面中充分混合均勻，需藉助安裝在煙道中的靜態混合器。

中國專利申請號201420092177.4公開了一種切向式雙渦流SCR混合器，其利用梯形板造成瞬態發卡渦、縱向渦等使得噴入相鄰縱向渦對中的還原劑乘著向前流動的渦流，經過瞬態的發卡渦強化混合，使還原劑到達催化劑上層濃度分布均勻。該裝置安裝在SCR反應器扁長型的入口直段，由於單排安裝，不適用於煙道尺寸過大，否則該種混合器尺寸較大，不利於煙道斷面上氮氧化物的充分混合。在煙道較為扁長的情況下，該種混合器尺寸較小且安裝數量較多，也不利於煙道斷面上氮氧化物的充分混合。

中國專利申請號201310172323.4公開了一種具有兩級混合器的噴射器柵格。其通過第一級和第二級混合板將配備的四噴嘴柵格噴出的氨氣與煙氣進行充分混合；第一級和第二級混合板不但其數量多，而且其結構複雜，還需要大量內部支撐結構，配備的四噴嘴柵格同樣需要大量支撐結構，結構複雜，成本較高。

技術實現要素：

有鑑於此，本實用新型的目的是針對現有技術的不足，提供一種SCR脫硝系統旋流片式靜態混合器，該靜態混合器可將煙道斷面上的氮氧化物與氨氣大面積混合均勻，還能減少內部支撐結構的數量和質量，減少噴氨格柵中噴氨管和噴嘴的數量，結構簡單，成本低。

為達到上述目的，本實用新型採用以下技術方案：

一種SCR脫硝系統旋流片式靜態混合器，包括均勻設置在煙道截面上的橫支撐梁，所述橫支撐梁上垂直均勻設置多個縱支撐梁，在所述橫支撐梁和縱支撐梁的十字交叉口下方設置混合器單元，所述混合器單元包括均勻設置在十字交叉口下方四個方位上的四個旋流片和設置所述旋流片下方的兩個噴氨管，所述每個噴氨管上均設置兩個噴嘴，所述每兩組混合器單元之間設置分隔板；

所述煙道長為L1，寬度為L4，靠近兩側煙道壁的噴氨管與煙道壁之間距離為L2，噴氨管之間的距離為2L2，噴嘴與煙道壁之間距離為L3，噴嘴之間的距離為2L3，所述L2=1/8L1，L3=1/4L4；

所述旋流片為四邊形結構，上邊與下邊夾角α為30°- 60°，上邊與左鄰邊垂直，厚度t為6-12mm，上邊長S2為1.0 L3-2.0L3，下邊長S3為0.4S2-0.6S2，左鄰邊長H2=S2+S3；

所述噴氨管管徑D=噴氨量/氨流速，噴嘴長度H3=1.2D-1.5D，所述旋流片下邊距噴氨管距離H1=8H3-10H3。

進一步的，所述四個旋流片的傾斜方向一致，與來流煙氣夾角β為45-65°。

進一步的，所述旋流片採用耐磨耐腐蝕的金屬製成。

進一步的，所述四個旋流片的左鄰邊與相近的煙道壁或分隔板固定連接。

進一步的，所述混合器單元中的四個旋流片的下邊延長線交於一點。

本實用新型的有益效果是：

1、本實用新型中的旋流片是金屬材質的四邊形板，在橫支撐梁和縱支撐梁的十字交叉口下方的四個方位上均勻分布，且傾斜方向一致，與來流煙氣呈45-65°夾角，當煙氣通過旋流片時，在旋流片的導流作用下，煙氣發生偏斜。其中旋流片上邊與下邊夾角α為30°- 60°，上邊與左鄰邊垂直，厚度為t為6-12mm，且上邊、下邊以及左鄰邊的長度均根據煙道的長度和寬度進行設計，另外混合器單元中的四個旋流片的下邊延長線交於一點，這種結構的目的是：在四片旋流片的作用下，經噴氨管輸送到旋流片的下方的氨氣與來流煙氣以四片旋流片為中心軸進行相互影響，最終形成旋流體並在煙氣慣性作用下，向上流動，完成在一組混合單元截面區域的完全混合。同時，氨氣隨著煙氣前進的旋流不斷混合，使得NH3在煙道截面上濃度均勻分布，與煙氣混合更加均勻。

2、本實用新型每組混合器單元下方設置兩個噴氨管，其中噴氨管的管徑D=噴氨量/氨流速，可以確保氨氣與煙氣等速噴出，在流經旋流片的過程中，能夠充分且均勻得擴散在旋轉體氣流。噴嘴長度H3=1.2D-1.5D，旋流片下邊距噴氨管距離H1=8H3-10H3，這種設計可以確保在較少噴氨管和噴嘴的情況下，使氨氣和煙氣達到充分的混合，沒有混合死角，本實用新型混合器單元與傳統AIG布置形式相比，僅在旋流片下方設置噴氨噴嘴，可減少噴氨格柵中噴氨管和噴嘴的數量，從而使煙道內部支撐結構的數量和重量也相應降低。

3、本實用新型中的每組混合器單元中的四個旋流片的左鄰邊與相近的煙道壁或分隔板固定連接，即四個旋流片的左鄰邊臨近煙道壁時與煙道壁固定連接，臨近分隔板時，與分隔板固定連接，而分隔板的兩端也與煙道壁固定連接，安裝方式充分利用煙道壁作為支撐結構，可增強結構的穩定性。

附圖說明

圖1為實施例1的立體結構示意圖；

圖2為實施例1中的旋流片的主視圖；

圖3的圖1的主視圖；

圖4為圖1的左視圖；

圖5為圖1的俯視圖。

圖中：1-橫支撐梁，2-縱支撐梁，3-噴氨管，4-噴嘴，5-旋流片，6-分隔板，7-煙道壁，8-十字交叉口。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述。

實施例1

如圖1-5所示，一種SCR脫硝系統旋流片式靜態混合器，包括均勻設置在煙道截面上的橫支撐梁1，橫支撐梁1水平方向上垂直均勻設置多個縱支撐梁2，本實施例中煙道截面長度L1=6000 mm，L4=3000 mm，本實施例中縱支撐梁為2個，在橫支撐梁1和縱支撐梁2的十字交叉口8下方設置混合器單元，其中混合器單元包括設置在十字交叉口8下方四個垂直方位上的四個旋流片5和設置旋流片5下方的兩個噴氨管3，每個噴氨管3上均設置兩個噴嘴4，每兩組混合器單元之間設置分隔板6。

如圖3所示，噴嘴4與煙道壁7之間距離為L3，本實施例中L3為750 mm，兩個噴嘴之間的距離為2L3為1500mm，靠近兩側煙道壁7的噴氨管3與煙道壁7之間距離為L2為750 mm，而噴氨管3之間的距離為1500mm。

其中四個旋流片5採用不鏽鋼製成的，旋流片5為四邊形結構，上邊與下邊夾角α為30°- 60°，本實施例α為45°，上邊與左鄰邊垂直，厚度為t為6-12mm，本實施例中t為10mm，上邊長度S2為1300mm，下邊長度S3為700mm，左鄰邊長度H2=2000mm，旋流片5上端與橫支撐梁1或縱支撐梁2固定，傾斜方向一致，均與來流煙氣夾角β為45-65°，本實施例中β為50°，且混合器單元中的四個旋流片5的下邊延長線交於一點，其左鄰邊與相近的煙道壁7或分隔板6固定連接，即旋流片左鄰邊臨近煙道壁時與煙道壁焊接，臨近分隔板時與分隔板焊接，這種結構設計，是為了使氨氣與來流的煙氣以四片旋流片為中心軸形成旋流體並在煙氣慣性作用下，向上流動，完成在一組混合單元截面區域的完全混合，無死角。

本實施例中噴氨管3管徑D為89 mm，噴嘴長度H3為120 mm，所述旋流片5下邊距噴氨管距離H1為1000 mm。

將本實用新型實施例1中的旋流片式靜態混合器應用於某燃煤電廠，鍋爐負荷350MW，煙氣量1048666Nm3/h，煙氣溫度300-400℃，煙氣中NOx濃度為500mg/Nm3，氨氮比0.916，最終煙氣中NOx濃度降低至50mg/Nm3以內，脫硝效率為90%，氨逃逸濃度降低至3ppm以下，滿足電廠燃煤鍋爐「超低排放」標準的要求。

實施例2

實施例2與實施例1結構相同，不同之處在於煙道壁的長度和寬度不同，因此其他設計參數也有相應的改變。其中本實施例中煙道截面長度L1=9200 mm，L4=4600mm，設置2組混合器單元，L2=1150mm，L3=1150 mm，S2=2300mm，S3=920 ，t=10mm，α=40°，H1=1000 mm，H2=3220mm，D=89 mm，H3=120 mm。

將實施例2的旋流片式靜態混合器應用於某燃煤電廠，鍋爐負荷600MW，煙氣量2270000Nm3/h，煙氣溫度300-400℃，煙氣中NOx濃度為600mg/Nm3，氨氮比0.93，最終使煙氣中NOx濃度降低至50mg/Nm3以內，脫硝效率為91.7%，氨逃逸濃度降低至3ppm以下，滿足電廠燃煤鍋爐「超低排放」標準的要求。

最後說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，本領域普通技術人員對本實用新型的技術方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本實用新型技術方案的精神和範圍，均應涵蓋在本實用新型的權利要求範圍當中。