一種脫硝氨氣空氣混合裝置的製作方法
2024-04-03 15:32:05
本實用新型涉及環保技術領域，尤其涉及煙氣脫硝處理技術領域，具體涉及一種脫硝氨氣空氣混合裝置。
背景技術：
燃用化石燃料(如煤、油、天然氣)的鍋爐產生大量的煙氣，煙氣中含有氮氧化物(NOx)等有害物質，NOx是一種溫室氣體，會破壞臭氧層。對人體健康的直接危害；參與形成光化學煙霧，形成酸雨，造成環境汙染；為了減少NOx對環境和人類造成的危害，國家對鍋爐產生煙氣中的NOx排放濃度提出越來越嚴格的要求。為了實現NOx更低濃度的排放，減輕和消除NOx對人類的危害，在鍋爐煙氣排放進入大氣環境之前，一般經過煙氣脫硝裝置以除去煙氣中的大部分NOx。
發展改革委印發《煤電節能減排升級與改造行動計劃(2014-2020年)》嚴控大氣汙染物排放。新建燃煤發電機組(含在建和項目已納入國家火電建設規劃的機組)應同步建設先進高效脫硝設施，不得設置煙氣旁路通道，新建、改造燃煤發電機組脫硝汙染物排放濃度限值(即在基準氧含量6％條件下，氮氧化物排放濃度不高50毫克/立方米)。東部地區(遼寧、北京、天津、河北、山東、上海、江蘇、浙江、福建、廣東、海南等11省市)新建燃煤發電機組大氣汙染物排放濃度基本達到燃氣輪機組排放限值(即在基準氧含量6％條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高於10、35、50毫克/立方米)。中部地區(黑龍江、吉林、山西、安徽、湖北、湖南、河南、江西等8省)新建機組原則上接近或達到燃氣輪機組排放限值，鼓勵西部地區新建機組接近或達到燃氣輪機組排放限值。支持同步開展大氣汙染物聯合協同脫除，減少三氧化硫、汞、砷等汙染物排放。
在煙氣脫硝處理方法中，SCR法是應用最廣泛的一種方法，它具有處理煙氣量大、效率高、運行穩定等優點。SCR法是將脫硝反應所需要的催化劑布置在鍋爐尾部，煙氣溫度一般在290-420℃的煙道區域。煙氣在通過催化劑前與噴入煙道中的還原劑(一般為氨)充分混合，煙氣通過催化劑時，在催化劑的作用下煙氣中的NOx與還原劑氨發生反應，生成無害的N2和水，從而脫除煙氣中的NOx。
在脫硝反應過程中，氨做為還原劑是必不可少的。但是氨在空氣中的體積濃度達到16～25％時，會形成II類可燃爆炸性混合物，存在非常大的安全隱患。
因此，煙氣脫硝系統都需要安裝脫硝氨氣空氣混合系統，以保證了注入煙道的氨氣與空氣混合物的安全，除控制混合器內氨氣的濃度遠低於其爆炸下限外，還保證氨氣在混合器內均勻分布。另外，氨氣和空氣是否能夠混合均勻成為影響SCR脫硝效率的一個重要因數，因此對採用的混合器要求很高。
目前常見的氨氣空氣混合器的種類繁多，但都存在一些缺陷和不足，比如有的氨氣空氣混合器在介質混合均勻性上較差；有的氨氣空氣混合器的壓降較大，從而需要消耗額外的風機功率，提高電耗；有的則結構複雜，製作繁瑣，不利於安裝、檢修和維護。
技術實現要素：
針對上述問題，本實用新型的目的在於提供一種脫硝氨氣空氣混合裝置，能夠使氨氣空氣均勻混合，將噴入脫硝反應器入口煙道的氨氣均勻稀釋為氨氣含量為5％左右的氨氣空氣混合氣體。確保脫硝系統及主機系統能穩定運行，為脫硝系統出口排放氮氧化物達標排放提供可靠前提和保證。另外，本實用新型的裝置不僅具有氨氣空氣混合均勻的效果，且結構簡單，易於安裝、檢修和維護，並且壓降較低，能夠避免產生額外的能耗，符合國家要求節能減排的初衷，具有較大的推廣價值。
為達上述目的，本實用新型採取的技術方案是：
一種脫硝氨氣空氣混合裝置，包括：
一混合器本體，所述混合器本體的一側連接一空氣入口段，另一側連接一混合氣體出口段；
伸入所述混合器本體且靠近所述空氣入口段的一氨氣噴管，所述氨氣噴管的噴射方向指向所述混合氣體出口，且氨氣噴管的出口段與所述混合器本體軸線一致並位於混合器本體的中心位置；
所述混合器本體的內壁上設有多塊導流葉片，所述導流葉片分別交錯布置於所述混合器本體的兩側；
所述導流葉片與所述混合器本體的內壁連接的一側的邊緣開設有至少一通孔；所述導流葉片未與所述混合器本體的內壁連接的一側的邊緣開設有均布的多個細長槽。
進一步地，所述導流葉片均與所述混合器本體的內壁形成一夾角，所述夾角的角度範圍為60°至90°。優選75°。
進一步地，相鄰的所述導流葉片之間的軸向間距相等，均為所述混合器本體的寬度或直徑的0.45至0.65倍。
進一步地，距離氨氣噴管的噴口最近的導流葉片之間的軸向間距為混合器本體的寬度或直徑的7.5％至15％。
進一步地，距離所述氨氣噴管的噴嘴最近的兩片導流葉片之間的一基準間距為混合器本體的寬度或直徑的0.45至0.65倍；相鄰的所述導流葉片之間的間距沿氨氣噴管的噴射方向依次增大，依次增大的長度為所述基準間距的10％至15％。
進一步地，所述通孔的數量為單數，不超過7個，沿所述導流葉片與所述混合器本體的內壁連接的一側的邊緣均布。
進一步地，所述通孔的開孔面積為內壁截面的1.5％至3.5％。
進一步地，單片所述導流葉片上所述細長槽的開槽數量為12至25個。
進一步地，所述細長槽的長度為混合器本體的寬度或直徑的5％至8％，所述細長槽的寬度為1mm至3.5mm。
通過採取上述技術方案，通過結構簡單的導流葉片即可達到是空氣氨氣均勻混合的目的。並且通過合理設置導流葉片的傾斜角度、布置間距等參數，即可獲得較好的擾流效果，又可有效降低壓降，從而獲得最佳平衡。另外，開設於導流葉片邊緣的通孔不僅可以避免混合器本體內壁附件出現死角，從而獲得更佳的擾流效果，且可避免在導流葉片的安裝連接處蓄積雜質或液滴等，實現自動清掃、清理功能，降低維護的頻率和成本。另外，開設細長槽，可快速打散混合器本體中心位置的噴出的氨氣，更加有利於氨氣、空氣的均勻混合。
附圖說明
圖1為本實用新型一實施例中的脫硝氨氣空氣混合裝置的俯面結構示意圖，已做剖視處理。
圖2為本實用新型一實施例中的脫硝氨氣空氣混合裝置的側面結構示意圖，已做局部剖視處理。
圖3為本實用新型一實施例中的氨氣噴管的結構示意圖。
圖4為圖3中A-A向的剖面示意圖。
圖5為圖2中B-B向的剖面示意圖。
圖6為本實用新型一實施例中的導流葉片的結構示意圖。
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、完整的描述。
如圖1及圖2所示，在一實施例中，提供一種脫硝氨氣空氣混合裝置，包括：
混合器本體1，所述混合器本體的一側連接空氣入口段4，空氣入口段4連通空氣入口8；另一側連接混合氣體出口段6；混合氣體出口段6連通混合氣體出口10；
伸入混合器本體1且靠近空氣入口段4的氨氣噴管2，氨氣噴管2的噴射方向指向混合氣體出口6，且氨氣噴管3的出口段與混合器本體1軸線一致並位於混合器本體1的中心位置；如圖2，氨氣噴管2包括依次連接的氨氣入口段9、彎頭連接段7及氨氣噴出段3。結合圖3及圖4，在氨氣噴出段3的末端具有一主噴口，在氨氣噴出段3的側壁均勻開設多個輔助噴孔。
混合器本體1的內壁上設有多塊導流葉片5，導流葉片5分別交錯布置於混合器本體1的兩側；
在各導流葉片5與混合器本體1的內壁連接的一側的邊緣開設有一通孔；導流葉片5未與混合器本體1的內壁連接的一側的邊緣開設有均布的多個細長槽。
其中，各導流葉片5均與混合器本體1的內壁形成一夾角α，夾角α的角度範圍為60°至90°，優選75°。
相鄰的導流葉片5之間的軸向間距相等，均為混合器本體1的寬度或直徑的0.45至0.65倍。距離氨氣噴管2的噴口最近的導流葉片之間的軸向間距為混合器本體的寬度或直徑的7.5％至15％。
在另一些實施例中，距離氨氣噴管的噴嘴最近的兩片導流葉片之間的一基準間距為混合器本體的寬度或直徑的0.45至0.65倍；相鄰的所述導流葉片之間的間距沿氨氣噴管的噴射方向依次增大，依次增大的長度為所述基準間距的10％至15％。這是因為噴射的氨氣和空氣及二者的混合氣體沿噴射方向所帶的壓力是逐步降低的，導流葉片之間的間距相應逐步增大，適應此種壓力變化趨勢，更有利於降低裝置的整體壓降。
在其他實施例中，通孔的數量不限於一個，一般為單數，不超過7個，沿導流葉片與所述混合器本體的內壁連接的一側的邊緣均布。所有通孔的開孔面積為內壁截面的1.5％至3.5％。根據模擬軟體計算，此開孔率不會影響擾流混合效果，並且可有效防止導流葉片與內壁的連接處蓄積雜物。
結合圖5及圖6，單片導流葉片上細長槽的開槽數量為12至25個。細長槽的長度為混合器本體的寬度或直徑的5％至8％，細長槽的寬度為1mm至3.5mm。通過這些細長槽，可以梳理混合器本體徑向中央區域壓力、風速最強的氨氣、空氣及二者的混合氣體，在促進混合的基礎上，同時減少整體壓降。
在其他一些實施例中，各導流葉片上開設的細長槽的長度與該導流葉片與所述氨氣噴管的距離呈反比。同樣地，因為噴射的氨氣和空氣及二者的混合氣體沿噴射方向所帶的壓力是逐步降低的，細長槽的長度則相應逐步縮短，適應此種壓力變化趨勢，更有利於降低裝置的整體壓降。
通過採取上述技術方案，通過結構簡單的導流葉片即可達到是空氣氨氣均勻混合的目的。並且通過合理設置導流葉片的傾斜角度、布置間距等參數，即可獲得較好的擾流效果，又可有效降低壓降，從而獲得最佳平衡。另外，開設於導流葉片邊緣的通孔不僅可以避免混合器本體內壁附件出現死角，從而獲得更佳的擾流效果，且可避免在導流葉片的安裝連接處蓄積雜質或液滴等，實現自動清掃、清理功能，降低維護的頻率和成本。另外，開設細長槽，可快速打散混合器本體中心位置的噴出的氨氣，更加有利於氨氣、空氣的均勻混合。
利用Fluent流場模擬軟體，根據上述實施例描述的結構建造模型，對不同規格參數的氨氣空氣混合器進行模擬，均可獲得較佳混合效果，混合氣體均勻程度好。另外，在空氣入口側和混合氣體出口側分別檢測壓力，上述實施例描述的裝置的壓降較相近規格的其他種類現有的氨氣空氣混合器均有不同程度降低，降低幅度在3％至8％。
顯然，所描述的實施例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。