一種應用於低溫氧化脫硝技術的煙道臭氧分布器及其布置方式的製作方法

2023-11-11 05:30:17 1

一種應用於低溫氧化脫硝技術的煙道臭氧分布器及其布置方式的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種應用於低溫氧化脫硝技術的煙道臭氧分布器及其布置方式。所述煙道臭氧分布器包括分布主管、多個分布支管、多個文丘裡分布器和多個三角翼；所述多個分布支管從分布主管並行分支引出；所述多個文丘裡分布器等間距布置在分布支管上；所述文丘裡分布器的擴散段一側設置三角翼。所述煙道中設置有所述的煙道臭氧分布器。本發明主要應用於熱電、鋼鐵等行業工業鍋爐/窯爐煙氣低溫臭氧氧化法脫硝領域，臭氧噴入方向與煙氣流向一致，不存在積灰堵塞的問題，尤其強化了煙氣和臭氧的擾流行為，促進了氧化效率，縮短了有效反應的煙道距離，實際工程應用優勢非常明顯。
【專利說明】一種應用於低溫氧化脫硝技術的煙道臭氧分布器及其布置方式
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種應用於低溫氧化脫硝技術的煙道臭氧分布器及其布置方式，屬於環境工程【技術領域】。
【背景技術】
[0002]火電、鋼鐵等行業排放煙氣中汙染物多種多樣，國內企業現有的煙氣淨化裝置大多是針對於SO2的治理，而NOx作為一種主要的大氣汙染物質，同樣嚴重危害人類健康、環境、生態及社會經濟。新頒布的火電、鋼鐵等煙氣排放標準已經對NOx的排放提出了嚴格要求。NO2有著與SO2類似的性質，都屬於酸性氣體，易與鹼性物質結合發生反應達到脫除的目的。由於煙氣中的NOx中90%以上是NO，需先將NO氧化為NO2，氧化脫除技術已有多種。如CN1923337A公開了一種鍋爐煙氣多種汙染物臭氧氧化同時脫除裝置及其方法，其氧化脫除技術方案是在鍋爐煙道上噴入臭氧，再將經過臭氧處理後的鍋爐煙氣送入鹼液洗滌塔中進行洗滌。如發明人的在先申請(申請號為201310482358.8)涉及一種循環流化床(CFB)半乾法聯合脫硫脫硝脫汞裝置及方法，其脫除技術方案是在CFB淨化裝置前煙道上噴入臭氧，再將經過臭氧處理後的煙氣送入CFB裝置進行脫除反應。需要注意的是O3在溫度高於150°C時分解率加強，因此煙氣溫度不宜過高。
[0003]目前，低溫臭氧氧化脫硝技術從脫除效果、投資運行成本等角度考慮都佔有一定的優勢，成為相關行業或企業控制NOx排放關注的焦點。
[0004]低溫臭氧氧化脫硝技術是指煙氣在進入淨化裝置前向煙道中噴入O3將NO氧化為NO2，再進入後續的吸收工段。煙道中O3與煙氣中NO的接觸效果直接決定了氧化效率和後續的吸收效果，因此兩種氣體的混合效果成為了該技術發展的重點，相應地，影響煙道中氣流分布的臭氧分布器的開發成為熱點。
[0005]臭氧分布器的開發可以借鑑脫硝SCR技術反應裝置前煙道內噴氨格柵的應用經驗。噴氨格柵的主要作用是促進噴入的氨氣或含氨空氣與煙氣在接觸SCR催化劑之前混合均勻性，提高在SCR催化劑上的反應效率。據報導，在噴氨格柵的實際應用過程中，經常會遇到噴口堵塞、混合均勻度低等現象，為此已開發了一些針對性的噴氨格柵，例如CN103480254A公布的防堵型噴氨格柵和CN203208900U公布的動態噴氨格柵等。臭氧分布器的設計重點需要解決氣流在層流狀態下混合效果不佳的問題，縮短發生氧化反應的煙道距離。

【發明內容】

[0006]本發明的目的在於針對以上提到的設計重點，提供一種應用於低溫氧化脫硝技術的煙道臭氧分布器及其布置方式，實現工程中短時間內臭氧與煙氣的最佳均勻混合，保證煙道內NO的氧化效率。
[0007]為達此目的，本發明採用以下技術方案:[0008]本發明的目的之一在於提供一種煙道臭氧分布器，所述煙道臭氧分布器包括分布主管、多個分布支管、多個文丘裡分布器和多個三角翼；
[0009]所述多個分布支管從分布主管並行分支引出；所述多個文丘裡分布器等間距布置在分布支管上；所述文丘裡分布器的擴散段一側設置三角翼。
[0010]本發明所述的煙道臭氧分布器採用文丘裡分布器和三角翼結合的結構形式，在應用中可以強化煙氣和臭氧的擾流行為，促進了氧化效率，縮短了有效反應的煙道距離，實際工程應用優勢非常明顯。從分布主管並行分支引出的多個分布支管及等間距布置的文丘裡分布管使臭氧在煙道中的分布更加均勻，進一步保證臭氧與煙氣的混合效果。
[0011]本領域技術人員可以根據實際需要選擇各部件的具體形式及尺寸，各分布支管、文丘裡分布器、三角翼之間的間距也可以根據實際需要進行選擇。本發明對各部件的材料也不做特殊規定。
[0012]以下為本發明所述煙道臭氧分布器的優選形式，不應視為對本發明的限制。
[0013]所述分布支管分為兩段，前分布支管段由分布主管引出，與後分布支管段之間通過連接法蘭連接，實現模塊化設計和安裝，安裝維修方便。
[0014]所述前分布支管上設置調節閥，在實際操作中可以根據煙氣中NO的濃度調節臭
氧通入量。
[0015]所述多個分布支管之間的間距相等。優選地，相鄰分布支管之間的間距為300?500mm,例如可選擇 300.02 ?499mm, 310 ?482mm, 328 ?450mm, 350 ?427.5mm, 385mm 等。
[0016]所述分布主管內的氣流速度最大不超過30m/s,優選為25?27m/s。所述分布支管內的氣流速度控制在20?25m/s，例如可選擇20.03?24.8m/s，21?23.4m/s，21.5?23m/s,22.8m/s等,優選為20m/s。在本發明中，分布主管和分布支管管徑的選擇依據管內氣速確定。
[0017]相鄰文丘裡分布器之間的間距為50?100mm,例如可選擇50.02?99.8mm, 56?90mm, 68 ?81.5mm, 73 ?79mm, 75.4mm 等，優選為 50 ?75mm。
[0018]所述文丘裡分布器的收縮角為70?90°，例如可選擇70.01?88.9°，73?86.4°，76.4 ?82°，77 ?80°，79.4。等，優選為 80°。
[0019]所述文丘裡分布器的擴散角為20?50°，例如可選擇20.03?48.6°，23?45.3°，26.4 ?42.3。，28 ?40。，30.5 ?37。，33.7。等，進一步優選為 40。。
[0020]所述文丘裡分布器的喉口高徑比為1.0?1.5，例如可選擇1.01?1.48，1.08?
1.41，1.2 ?1.34，1.23 ?1.3，1.27 等，進一步優選為 1.2。
[0021]所述文丘裡分布器的喉口氣速為8?12m/s，例如可選擇8.02?11.8m/s，8.6?
I1.3m/s, 9 ?10.7m/s, 9.6m/s 等,進一步優選為 12m/s。
[0022]文丘裡分布器擴散段與對應三角翼垂直間距在8?12cm，例如可選擇8.01?
11.8cm, 8.8 ?11.2cm, 9.4 ?10.7cm, IOcm 等，優選為 10cm。
[0023]相鄰分布支管上三角翼的傾斜角度為90°。這種設計可以加大臭氧的分布區域，強化臭氧與煙氣的混合效果。
[0024]所述三角翼的截面為等邊三角形，其內切圓直徑為文丘裡分布器擴散段出口直徑的1.1?1.5倍，優選為1.2?1.3倍。
[0025]所述三角翼和文丘裡分布器通過與三角翼一體的卡箍連接，卡箍卡在文丘裡分布器喉口段。三角翼對從文丘裡分布器噴出的臭氧進行擾動。
[0026]本發明的目的之二在於提供一種如上所述煙道臭氧分布器的布置方式:所述煙道臭氧分布器在煙道中布置時，多個分布支管末端與煙道邊壁的水平距離是煙道寬度的1/2，偶數組煙道臭氧分布器在煙道兩側對稱錯位安裝；經所述煙道臭氧分布器噴入煙道的臭氧方向與煙氣流向一致。
[0027]本發明的目的之三在於提供一種煙道，所述煙道中設置有上述的煙道臭氧分布器。臭氧經煙道臭氧分布器噴入煙道，與煙道中的煙氣充分混合，將NO氧化為NO2,進入後續淨化工段。
[0028]所述煙道臭氧分布器的多個分布支管末端與煙道邊壁的水平距離是煙道寬度的1/2，偶數組煙道臭氧分布器在煙道兩側對稱錯位安裝，不僅可以降低單組臭氧分布器所需的壓力要求，同時強化了臭氧在煙道分布的均勻性。
[0029]經所述煙道臭氧分布器噴入煙道的臭氧方向與煙氣流向一致，避免了積灰堵塞的問題。
[0030]與已有技術方案相比，本發明具有以下有益效果:
[0031]1、本發明所述的煙道臭氧分布器採用文丘裡分布器加三角翼分布結構，文丘裡結構加大了臭氧分布的覆蓋面，三角翼進一步進行擾流，加強了煙氣和臭氧的混合效果，促進了氧化反應；
[0032]2、經煙道臭氧分布器噴入煙道內的臭氧方向與煙氣流向一致，不存在堵塞噴射孔道的問題；
[0033]3、分布支管分為兩段，一段由主管引出，兩段支管之間採用法蘭連接，三角翼和文丘裡分布器通過卡箍固定連接，結構簡單，安裝維修方便。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1是本發明所述煙道臭氧分布器結構的主視示意圖；
[0035]圖2是本發明所述煙道臭氧分布器中三角翼結構示意圖；
[0036]圖3是本發明所述煙道臭氧分布器中文丘裡分布器和三角翼連接結構示意圖；
[0037]圖4是本發明所述安裝有煙道臭氧分布器的煙道示意圖；
[0038]圖5是本發明所述兩組煙道臭氧分布器在煙道中布置方式側視示意圖。
[0039]附圖中各部件的標記如下:1_煙道；2_分布主管；3_分布支管；3-1_前分布支管；
3-2-後分布支管；4_文丘裡分布器；5_三角翼；6_連接法蘭；7_調節閥。
[0040]下面對本發明進一步詳細說明。但下述的實例僅僅是本發明的簡易例子，並不代表或限制本發明的權利保護範圍，本發明的保護範圍以權利要求書為準。
【具體實施方式】
[0041]下面結合附圖並通過【具體實施方式】來進一步說明本發明的技術方案。
[0042]為更好地說明本發明，便於理解本發明的技術方案，本發明的典型但非限制性的實施例如下:
[0043]實施例1
[0044]—種煙道臭氧分布器，所述煙道臭氧分布器包括分布主管、多個分布支管、多個文丘裡分布器和多個三角翼；所述多個分布支管從分布主管並行分支引出；所述多個文丘裡分布器等間距布置在分布支管上；所述文丘裡分布器的擴散段一側設置三角翼。
[0045]所述煙道臭氧分布器在煙道中布置時，多個分布支管末端與煙道邊壁的水平距離是煙道寬度的1/2，偶數組煙道臭氧分布器在煙道兩側對稱錯位安裝；經所述煙道臭氧分布器噴入煙道的臭氧方向與煙氣流向一致。
[0046]實施例2
[0047]如圖1至圖3所示，一種煙道臭氧分布器，所述煙道臭氧分布器包括分布主管2、多個分布支管3、多個文丘裡分布器4和多個三角翼5 ;所述多個分布支管3從分布主管2並行分支引出；所述多個文丘裡分布器4等間距布置在分布支管3上；所述文丘裡分布器4的擴散段一側設置三角翼5。
[0048]所述分布支管3分為兩段，前分布支管3-1段由分布主管2引出，與後分布支管
3-2段之間通過連接法蘭6連接；所述分布支管3-1上設置調節閥7，可以根據煙氣中NO濃度調節臭氧通入量。所述多個分布支管3之間的間距相等；相鄰分布支管3之間的間距為500mmo
[0049]所述臭氧分布主管2和分布支管3管徑的選擇依據管內氣速確定，所述分布主管2內的氣流速度為30m/s ;所述分布支管3內的氣流速度控制在25m/s。
[0050]相鄰文丘裡分布器4之間的間距為100mm。
[0051]所述文丘裡分布器4的收縮角為90°，擴散角為50°。
[0052]所述文丘裡分布器4的喉口高徑比為1.5，喉口氣速為12m/s。
[0053]文丘裡分布器擴散段與對應三角翼垂直間距為12cm ;相鄰分布支管3上三角翼5的傾斜角度為90°，加大臭氧的分布區域，強化臭氧與煙氣的混合效果。
[0054]所述三角翼5的截面為等邊三角形，其內切圓直徑為文丘裡分布器4擴散段出口直徑的1.5倍。
[0055]所述三角翼5和文丘裡分布器4通過與三角翼5 —體的卡箍連接。
[0056]所述煙道臭氧分布器在煙道I中布置時，多個分布支管3末端與煙道邊壁的水平距離是煙道I寬度的1/2，偶數組煙道臭氧分布器在煙道I兩側對稱錯位安裝；經所述煙道臭氧分布器噴入煙道的臭氧方向與煙氣流向一致。
[0057]實施例3
[0058]本實施例與實施例2的區別在於:
[0059]相鄰分布支管3之間的間距為300mm。
[0060]所述分布主管2內的氣流速度為20m/s ;所述分布支管3內的氣流速度控制在20m/s。
[0061]相鄰文丘裡分布器4之間的間距為50mm。
[0062]所述文丘裡分布器4的收縮角為70°，擴散角為25°。
[0063]所述文丘裡分布器4的喉口高徑比為1.0，喉口氣速為8m/s。
[0064]文丘裡分布器擴散段與對應三角翼垂直間距為8cm。
[0065]所述三角翼5的截面為等邊三角形，其內切圓直徑為文丘裡分布器4擴散段出口直徑的1.1倍。
[0066]實施例4[0067]本實施例與實施例2的區別在於:
[0068]相鄰分布支管3之間的間距為400mm。
[0069]所述分布主管2內的氣流速度為25m/s ;所述分布支管3內的氣流速度控制在20m/s。
[0070]相鄰文丘裡分布器4之間的間距為75mm。
[0071]所述文丘裡分布器4的收縮角為80°，擴散角為40°。
[0072]所述文丘裡分布器4的喉口高徑比為1.2，喉口氣速為12m/s。
[0073]文丘裡分布器擴散段與對應三角翼垂直間距為10cm。
[0074]所述三角翼5的截面為等邊三角形，其內切圓直徑為文丘裡分布器4擴散段出口直徑的1.2倍。
[0075]實施例5
[0076]本實施例與實施例2的區別在於:
[0077]相鄰分布支管3之間的間距為400mm。
[0078]所述分布主管2內的氣流速度為27m/s ;所述分布支管3內的氣流速度控制在23m/s。
[0079]相鄰文丘裡分布器4之間的間距為80mm。
[0080]所述文丘裡分布器4的收縮角為75°，擴散角為30°。
[0081]所述文丘裡分布器4的喉口高徑比為1.3，喉口氣速為10m/s。
[0082]文丘裡分布器擴散段與對應三角翼垂直間距為11cm。
[0083]所述三角翼5的截面為等邊三角形，其內切圓直徑為文丘裡分布器4擴散段出口直徑的1.3倍。
[0084]實施例6
[0085]如圖4和圖5所示，一種煙道，所述煙道I中設置有實施例2所述的煙道臭氧分布器。
[0086]所述煙道臭氧分布器的多個分布支管3末端與煙道邊壁的水平距離是煙道I寬度的1/2，採用偶數組煙道臭氧分布器在煙道I兩側對稱錯位安裝，不僅可以降低單組臭氧分布器所需的壓力要求，同時強化了臭氧在煙道分布的均勻性。經所述煙道臭氧分布器噴入煙道的臭氧方向與煙氣流向一致，避免了積灰堵塞的問題。
[0087]本發明的工作過程如下:外界產生的臭氧進入分布主管2，經調節閥7控制調節後進入分布支管3，由文丘裡分布器4噴入煙道，噴入臭氧方向與煙氣流向一致。噴入的臭氧經文丘裡分布器4前方固定的三角翼5煙氣擾流，進行充分混合反應後進入後續淨化工段。
[0088]本發明主要應用於熱電、鋼鐵等行業工業鍋爐/窯爐煙氣低溫臭氧氧化法脫硝領域，臭氧噴入方向與煙氣流向一致，不存在積灰堵塞的問題，尤其強化了煙氣和臭氧的擾流行為，促進了氧化效率，縮短了有效反應煙道距離，實際工程應用優勢非常明顯。
[0089] 申請人:聲明，本發明通過上述實施例來說明本發明的詳細結構特徵以及方法，但本發明並不局限於上述詳細結構特徵以及方法，即不意味著本發明必須依賴上述詳細結構特徵以及方法才能實施。所屬【技術領域】的技術人員應該明了，對本發明的任何改進，對本發明所選用部件的等效替換以及輔助部件的增加、具體方式的選擇等，均落在本發明的保護範圍和公開範圍之內。[0090]以上詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明並不限於上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思範圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本發明的保護範圍。
[0091]另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重複，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0092]此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。
【權利要求】
1.一種煙道臭氧分布器，其特徵在於，所述煙道臭氧分布器包括分布主管(2)、多個分布支管(3)、多個文丘裡分布器(4)和多個三角翼(5)； 所述多個分布支管(3)從分布主管(2)並行分支引出；所述多個文丘裡分布器(4)等間距布置在分布支管(3)上；所述文丘裡分布器(4)的擴散段一側設置三角翼(5)。
2.如權利要求1所述的煙道臭氧分布器，其特徵在於，所述分布支管(3)分為兩段，前分布支管(3-1)段由分布主管(2)引出，與後分布支管(3-2)段之間通過連接法蘭(6)連接; 優選地，所述前分布支管(3-1)上設置調節閥(7)； 優選地，所述多個分布支管(3)之間的間距相等； 優選地，相鄰分布支管(3)之間的間距為300?500mm。
3.如權利要求1或2所述的煙道臭氧分布器，其特徵在於，所述分布主管(2)內的氣流速度最大不超過30m/s,優選為25?27m/s ； 優選地，所述分布支管(3)內的氣流速度控制在20?25m/s,優選為20m/s。
4.如權利要求1-3之一所述的煙道臭氧分布器，其特徵在於，相鄰文丘裡分布器(4)之間的間距為50?100mm,優選為50?75mm。
5.如權利要求1-4之一所述的煙道臭氧分布器，其特徵在於，所述文丘裡分布器(4)的收縮角為70?90°，優選為80° ; 優選地，所述文丘裡分布器(4)的擴散角為25?50°，進一步優選為40° ; 優選地，所述文丘裡分布器(4)的喉口高徑比為1.0?1.5，進一步優選為1.2 ; 優選地，所述文丘裡分布器(4)的喉口氣速為8?12m/s，進一步優選為12m/s。
6.如權利要求1-5之一所述的煙道臭氧分布器，其特徵在於，文丘裡分布器(4)擴散段與對應三角翼(5)垂直間距在8?12cm，優選為IOcm ； 優選地，相鄰分布支管(3)上三角翼(5)的傾斜角度為90°。
7.如權利要求1-6之一所述的煙道臭氧分布器，其特徵在於，所述三角翼(5)的截面為等邊三角形，其內切圓直徑為文丘裡分布器(4)擴散段出口直徑的1.1?1.5倍，優選為1.2 ?1.3 倍； 優選地，所述三角翼(5)和文丘裡分布器(4)通過與三角翼(5) —體的卡箍連接。
8.—種如權利要求1-7之一所述煙道臭氧分布器的布置方式，其特徵在於，所述煙道臭氧分布器在煙道(I)中布置時，多個分布支管(3)末端與煙道邊壁的水平距離是煙道(I)寬度的1/2，偶數組煙道臭氧分布器在煙道(I)兩側對稱錯位安裝；經所述煙道臭氧分布器噴入煙道的臭氧方向與煙氣流向一致。
9.一種煙道，其特徵在於，所述煙道(I)中設置有權利要求1-8之一所述的煙道臭氧分布器。
10.如權利要求9所述的煙道，其特徵在於，所述煙道臭氧分布器的多個分布支管(3)末端與煙道邊壁的水平距離是煙道(I)寬度的1/2，偶數組煙道臭氧分布器在煙道(I)兩側對稱錯位安裝；經所述煙道臭氧分布器噴入煙道的臭氧方向與煙氣流向一致。
【文檔編號】B01D53/56GK103877837SQ201410066906
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年2月26日 優先權日:2014年2月26日
【發明者】朱廷鈺, 徐文青, 趙瑞壯, 劉 文 申請人:中國科學院過程工程研究所, 北京正實同創環境工程科技有限公司