一種用于選擇性催化還原煙氣脫硝系統(tǒng)的靜態(tài)混合器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于選擇性催化還原煙氣脫硝系統(tǒng)的靜態(tài)混合器，該靜態(tài)混合器安裝在脫硝系統(tǒng)的煙道內(nèi)，并包括多個結(jié)構(gòu)相同的混合單元，其中各個混合單元由八個全等的直角三角板結(jié)構(gòu)圍繞同一中心點(diǎn)共同拼接而成，這八個直角三角板結(jié)構(gòu)被劃分為四組，其中每組分別包括通過直角邊彼此相接的兩個直角三角形結(jié)構(gòu)，然后相鄰各組之間分別通過直角三角板結(jié)構(gòu)的斜邊彼此完全相接；此外，各個混合單元的中心點(diǎn)分別對應(yīng)處在煙道噴氨格柵的各個噴嘴的圓心正上方。通過本發(fā)明，可顯著改善氨氣與煙氣的混合程度，提高氨氮摩爾比的均勻性，產(chǎn)生較小的系統(tǒng)壓損，實現(xiàn)短距離混合，同時具備擾流效果明顯、整體結(jié)構(gòu)緊湊、便于加工和安裝等特點(diǎn)。
【專利說明】一種用于選擇性催化還原煙氣脫硝系統(tǒng)的靜態(tài)混合器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于燃煤電廠煙氣脫硝裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種用于選擇性催 化還原（SCR)煙氣脫硝系統(tǒng)的靜態(tài)混合器。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前我國對燃煤電站氮氧化物的排放控制要求日益嚴(yán)格，選擇性催化還原 (Selective Catalytic Reduction, SCR)煙氣脫硝法是一種高效、成熟的技術(shù)，目前最高脫 硝效率可達(dá)90 %以上，因而在國內(nèi)外電廠氮氧化物污染物控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
[0003] 在SCR反應(yīng)系統(tǒng)中，氨/空氣混合系統(tǒng)其中的重要組成部分，氨氮摩爾比直接影響 到脫硝效率和氨逃逸率。若氨氣與NOx混合不均勻，則有不完全反應(yīng)的氨氣直接逸出反應(yīng) 器；NH3與煙氣中的S0 3和H20反應(yīng)會形成NH4HS04，會加劇空預(yù)器冷段腐蝕，造成空預(yù)器嚴(yán)重 堵灰。堵塞嚴(yán)重時會使阻力增加30%?50%，對機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行造成很大的影響。
[0004] 目前電廠的SCR脫硝系統(tǒng)中，主要采用的是噴氨格柵來執(zhí)行混氨過程，由于受到 反應(yīng)器空間限制，氣體混合距離有限，進(jìn)而造成氨氣與煙氣混合不均勻。為此，現(xiàn)有技術(shù)增 設(shè)了混合器來使得氨氣與煙氣混合均勻。然而，進(jìn)一步的研究表明，傳統(tǒng)的混合器存在混合 效果不佳，系統(tǒng)壓損偏大，以及加工復(fù)雜等缺陷，因此在本領(lǐng)域中有必要對其作出進(jìn)一步的 完善或改進(jìn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種用于選擇性催化還原煙 氣脫硝系統(tǒng)的新型靜態(tài)混合器，其中通過對其關(guān)鍵組件的結(jié)構(gòu)及其設(shè)置方式等方面進(jìn)行研 究，相應(yīng)可顯著改善氨氣與煙氣的混合程度，提高氨氮摩爾比的均勻性，產(chǎn)生較小的系統(tǒng)壓 損，實現(xiàn)短距離混合，同時具備擾流效果明顯、整體結(jié)構(gòu)緊湊、便于加工和安裝等特點(diǎn)，因而 尤其適用于SCR反應(yīng)系統(tǒng)的氨氣/煙氣混合用途。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種用于選擇性催化還原煙氣脫硝系統(tǒng)的 靜態(tài)混合器，該靜態(tài)混合器安裝在脫硝系統(tǒng)的煙道內(nèi)，并包括多個結(jié)構(gòu)相同且沿著煙道橫 截面方向水平排列的混合單元，其特征在于：
[0007] 各個混合單元分別由八個全等的直角三角板結(jié)構(gòu)圍繞同一中心點(diǎn)共同拼接而 成，，并通過以下方式執(zhí)行拼接：這八個直角三角板結(jié)構(gòu)被劃分為四組，其中每組分別包括 兩個直角三角形結(jié)構(gòu)，并且這兩個直角三角形結(jié)構(gòu)通過各自的直角邊彼此完全相接；然后， 相鄰各組之間再分別通過直角三角板結(jié)構(gòu)的斜邊彼此完全相接；
[0008] 此外，各個混合單元的所述中心點(diǎn)分別對應(yīng)處在煙道噴氨格柵的各個噴嘴的圓心 正上方，以此方式，當(dāng)氨氣經(jīng)噴氨格柵的噴嘴射入煙道后，擊中混合單元的中心位置并被直 角三角板結(jié)構(gòu)拼接形成的槽底分隔成八份，然后流經(jīng)直角三角形結(jié)構(gòu)的斜邊產(chǎn)生漩渦，由 此導(dǎo)致氨氣與煙氣執(zhí)行更大程度的均勻混合。
[0009] 作為進(jìn)一步優(yōu)選地，對于上述靜態(tài)混合器，所有直角三角板結(jié)構(gòu)在水平面的投影 面積總和被設(shè)定為小于煙道橫截面的35%，以便避免造成過大壓降。
[0010] 作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述直角三角板結(jié)構(gòu)的三邊優(yōu)選各不相等。
[0011] 作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述混合單元均焊接在不銹鋼管上，然后通過該不銹鋼管固 定于煙道的側(cè)壁。
[0012] 作為進(jìn)一步優(yōu)選地，各個混合單元的中心點(diǎn)距離噴氨格柵的噴嘴之間的間距優(yōu)選 被設(shè)定為0. 3m?lm。
[0013] 總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具備以下的 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：
[0014] 1、通過采用多個直角三角板結(jié)構(gòu)來共同拼接混合單元并對其拼接方式進(jìn)行研究， 測試表明氨氣流經(jīng)于此時會產(chǎn)生漩渦進(jìn)而引起氣體在最短的距離內(nèi)執(zhí)行最大程度的混合， 此外該過程擾流效果顯著，并且降壓較??；
[0015] 2、通過對上述靜態(tài)混合器的其他關(guān)鍵性能參數(shù)如投影面積、距離氨氣噴嘴的高度 等進(jìn)行設(shè)定，通過使用流體動力學(xué)計算軟件進(jìn)行驗證表明，能夠?qū)γ抗砂睔饪焖賵?zhí)行混合， 大大提高混合效率，實現(xiàn)氨氣與煙氣之間的均勻混合；
[0016] 3、按照本發(fā)明的新型靜態(tài)混合器結(jié)構(gòu)緊湊、便于加工和安裝，適用性強(qiáng)，同時具備 可有效減少氨逃逸、提高脫氮效率等特點(diǎn)，因而尤其適用于現(xiàn)有各類SCR脫硝系統(tǒng)的氨氣/ 煙氣混合用途。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1是按照本發(fā)明優(yōu)選實施例所構(gòu)建的混合單元的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖2是按照本發(fā)明的靜態(tài)混合器安裝于煙道時的正視圖；
[0019] 圖3是用于示范性說明將按照本發(fā)明的靜態(tài)混合器用于現(xiàn)有SCR煙氣脫硝系統(tǒng)時 的主體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中：
[0021] 1-省煤器2-噴氨格柵3-靜態(tài)混合器4-導(dǎo)流板5-整流格柵6-催化劑層 31-混合單元32-直角三角板結(jié)構(gòu)33-不銹鋼管

【具體實施方式】
[0022] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要 彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0023] 圖3是用于示范性說明將按照本發(fā)明的靜態(tài)混合器用于現(xiàn)有SCR煙氣脫硝系統(tǒng) 時的主體結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3中所示，高溫?zé)煔怆x開省煤器1后，沿?zé)煹老蛳陆?jīng)過90度轉(zhuǎn) 向進(jìn)入水平段，經(jīng)過兩組導(dǎo)流板的矯正，轉(zhuǎn)向至堅直段。噴氨格柵2(AIG)布置在堅直煙道 的下游附近，同時在該噴氨格柵2的上方譬如0. 5m的位置安裝有按照本發(fā)明的靜態(tài)混合器 3。該靜態(tài)混合器3由多個結(jié)構(gòu)相同的混合單元共同組成，并可如圖2中所示，焊接在一個 不銹鋼管33上并沿著煙道的橫截面方向水平排列，其數(shù)量與噴氨格柵的噴嘴數(shù)量相同，譬 如為80個。氨氣經(jīng)AIG噴嘴射入煙道后，打在各個混合單元31的中心，稀釋氨氣被迅速擾 流，同時被來自上游的煙氣卷攜并充分?jǐn)U散；然后再繼續(xù)經(jīng)堅直煙道頂部發(fā)生兩次轉(zhuǎn)向，向 下通過整流格柵5。充分混合后的氨與煙氣進(jìn)入催化劑層6發(fā)生催化還原反應(yīng)，脫硝后的凈 煙氣流向下游的空氣預(yù)熱器。
[0024] 下面將參照圖1來具體描述按照本發(fā)明的新型靜態(tài)混合器。如圖1中所示，各個 混合單元31分別由八個全等的也即貼合后完全重合的直角三角板結(jié)構(gòu)32圍繞同一中心點(diǎn) 共同拼接而成，其中每個直角三角板結(jié)構(gòu)32的三邊各不相等，并通過以下方式執(zhí)行拼接： 這八個直角三角板結(jié)構(gòu)被劃分為四組，其中每組分別包括兩個直角三角形結(jié)構(gòu)，并且這兩 個直角三角形結(jié)構(gòu)通過各自的直角邊彼此完全相接；然后，相鄰各組之間再分別通過直角 三角板結(jié)構(gòu)的斜邊彼此完全相接。為進(jìn)一步便于觀察起見，需要指出該圖1中處于正前方 的一組呈現(xiàn)為向內(nèi)凹進(jìn)的結(jié)構(gòu)，而處于正后方的一組則朝向閱讀者的方向凸出；這四組均 類似于雙翼片的形式，并且與水平面之間譬如可形成35°?45°的傾角，具體角度可根據(jù) 實際氣體流速調(diào)整。
[0025] 此外，各個混合單元31的中心點(diǎn)分別對應(yīng)處在煙道噴氨格柵2的各個噴嘴的圓心 正上方，以此方式，當(dāng)氨氣經(jīng)噴氨格柵2的噴嘴射入煙道后，擊中混合單元31的中心位置 并被直角三角板結(jié)構(gòu)拼接形成的槽底分隔成八份，然后流經(jīng)直角三角形結(jié)構(gòu)的斜邊產(chǎn)生漩 渦，漩渦引起氣體在最短的距離內(nèi)進(jìn)行最大程度的混合，混合單元周邊的氣流相互作用，力口 速氨氣的均勻分布。經(jīng)過擾流后的單股混合氣流在極短的距離內(nèi)，被擴(kuò)散到更廣泛的空間， 擾流效果顯著，并且壓降最小。
[0026] 更具體地，各個直角三角板的斜邊優(yōu)選設(shè)定為150mm?400mm，厚度優(yōu)選6mm，并可 以根據(jù)煙道截面積與噴氨格柵的噴嘴數(shù)量共同決定。按照本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式，對 于上述靜態(tài)混合器，所有直角三角板結(jié)構(gòu)在水平面的投影面積總和被設(shè)定為小于煙道橫截 面的35%，以便避免造成過大壓降。
[0027] 按照本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式，各個混合單元的中心點(diǎn)距離噴氨格柵的噴嘴被 設(shè)定為〇. 3m?lm的間距。通過流體動力學(xué)計算軟件模擬驗證表明，上述工作參數(shù)能夠在 短距離內(nèi)實現(xiàn)對每股氨氣快速的混合，有效提高混合效率，并且增強(qiáng)了擾流干擾，最終確保 氨氣與煙氣之間的均勻反應(yīng)。
[0028] 此外，按照本發(fā)明的混合單元的數(shù)量由煙道截面決定，排列方式可根據(jù)所配套的 噴氨格柵的噴嘴來確定，只要確?；旌蠁卧闹行狞c(diǎn)位于噴嘴的圓心正上方即可。
[0029] 通過使用數(shù)值模擬方法驗證本發(fā)明的實際效果，經(jīng)計算，SCR反應(yīng)器首層催化劑前 速度分布偏差可達(dá)到8. 7 %。此外，未加設(shè)混合器前，氨氮摩爾比的濃度偏差為7. 5 %，加裝 該混合器后，偏差值為4. 3%，產(chǎn)生的系統(tǒng)阻力為72pa，符合工程設(shè)計目標(biāo)，上述實際測試 結(jié)果表明了本發(fā)明的靜態(tài)混合器具備較大的應(yīng)用價值。
[0030] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以 限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含 在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于選擇性催化還原煙氣脫硝系統(tǒng)的靜態(tài)混合器，該靜態(tài)混合器安裝在脫硝系 統(tǒng)的煙道內(nèi)，并包括多個結(jié)構(gòu)相同且沿著煙道橫截面方向水平排列的混合單元，其特征在 于： 各個混合單元分別由八個全等的直角三角板結(jié)構(gòu)圍繞同一中心點(diǎn)共同拼接而成，并通 過以下方式執(zhí)行拼接：這八個直角三角板結(jié)構(gòu)被劃分為四組，其中每組分別包括兩個直角 三角形結(jié)構(gòu)，并且這兩個直角三角形結(jié)構(gòu)通過各自的直角邊彼此完全相接；然后，相鄰各組 之間再分別通過直角三角板結(jié)構(gòu)的斜邊彼此完全相接； 此外，各個混合單元的所述中心點(diǎn)分別對應(yīng)處在煙道噴氨格柵的各個噴嘴的圓心正上 方，以此方式，當(dāng)氨氣經(jīng)噴氨格柵的噴嘴射入煙道后，擊中混合單元的中心位置并被直角三 角板結(jié)構(gòu)拼接形成的槽底分隔成八份，然后流經(jīng)直角三角形結(jié)構(gòu)的斜邊產(chǎn)生漩渦，由此導(dǎo) 致氨氣與煙氣執(zhí)行更大程度的均勻混合。
2. 如權(quán)利要求1所述的靜態(tài)混合器，其特征在于，所有直角三角板結(jié)構(gòu)在水平面的投 影面積總和優(yōu)選被設(shè)定為小于煙道橫截面的35%，以便避免造成過大壓降。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的靜態(tài)混合器，其特征在于，所述直角三角板的三邊優(yōu)選各不 相等。
4. 如權(quán)利要求1-3任意一項所述的靜態(tài)混合器，其特征在于，各個混合單元的中心點(diǎn) 距離噴氨格柵的噴嘴之間的間距優(yōu)選被設(shè)定為〇. 3m?lm。
【文檔編號】B01D53/90GK104096477SQ201410328172
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】王樂樂, 雷嗣遠(yuǎn), 孫路石, 向軍, 胡松, 蘇勝, 高翔 申請人:華中科技大學(xué)