本發(fā)明涉及大型電站鍋爐煙氣凈化領(lǐng)域，具體為一種用于SCR脫硝系統(tǒng)的縱向渦型噴氨混合裝置。

背景技術(shù)：

隨著人類對環(huán)境問題的重視，減少大型電站鍋爐燃煤發(fā)電過程中的污染物排放已成為中國大氣污染治理的重要控制目標(biāo)。煤燃燒過程中所釋放出的氮氧化物(NO_x)，更是造成我國生態(tài)環(huán)境破壞的主要污染源之一。選擇性催化還原技術(shù)(SCR)具有脫硝效率高、工藝較為成熟、無二次污染等優(yōu)點，因而成為當(dāng)前世界上應(yīng)用最多、最有成效的一種煙氣脫硝技術(shù)。其主要原理為采用液氨或氨水作為還原劑并通過噴氨格柵將其噴入煙道，然后基于金屬催化劑的作用，噴入的氨將煙氣中的NO_x還原為N₂和H₂O。煙氣脫硝系統(tǒng)中，還原劑氨的擴(kuò)散及其與煙氣中氮氧化物的混合均勻程度是影響脫硝效率的關(guān)鍵因素之一，其中氨噴射裝置的設(shè)計更是關(guān)系到擴(kuò)散混合效果的一項核心技術(shù)。目前采用的SCR系統(tǒng)因布置緊湊、電廠改造成本較高等原因而無法提供足夠的噴射混合空間，導(dǎo)致氨氮混合均勻性出現(xiàn)較大偏差，造成整個脫硝系統(tǒng)效率降低以及氨逃逸量增大，同時還影響硫酸氫銨的生成并造成催化劑和下游設(shè)備的堵塞。因此，合理高效且低成本地設(shè)計噴氨混合裝置成為SCR煙氣脫硝系統(tǒng)工藝設(shè)計中亟待解決的一項重要問題。

授權(quán)公告號為CN102626585B的專利文件中公開了“一種用于SCR煙氣脫硝裝置的V型噴氨混合系統(tǒng)”，其包括靜態(tài)混合器、端部帶有噴嘴的噴氨支管以及與噴氨支管相連通的噴氨母管。所述的混合單元由兩個V形排布的葉片構(gòu)成，兩葉片排布形成的V形最底邊朝向煙氣流入方向。所述的噴氨支管噴嘴與混合單元葉片相對，且設(shè)置在混合單元葉片下方，噴嘴朝向與煙氣流向一致。該混合器采用V型元件形成回流卷吸，從而實現(xiàn)氨氮混合，但該噴氨混合系統(tǒng)依然需要較長混合距離，且混合卷吸的同時煙氣產(chǎn)生橫向速度將減弱混合效果。

授權(quán)公告號為CN102389727B的專利文件公開了“一種SCR脫硝四角切圓式氨氣-煙氣均混裝置”，其包括噴氨格柵和一組以上靜態(tài)混合器。該裝置通過噴口之上導(dǎo)流板的旋轉(zhuǎn)對稱布置，使得各單元區(qū)域內(nèi)氣體形成四角切圓流動狀態(tài)，進(jìn)而實現(xiàn)氨氣和煙氣的擾流混合。該發(fā)明裝置簡單可行，實現(xiàn)氨氣濃度相對偏差的有效控制，但裝置布置方式及調(diào)整優(yōu)化方法較為復(fù)雜，難以實現(xiàn)理想的四角切圓擾流，從而削弱了氨氮均混效果。

專利號為US8017084B1的專利文件公開了“一種選擇性催化還原系統(tǒng)的噴氨格柵”，其包括含有至少一個噴孔的噴氨管和一個波紋湍流混合板。該裝置將波紋板緊鄰布置于噴氨管下游，噴射方向與煙氣流向具有一定角度。當(dāng)煙氣流經(jīng)波紋板時，波紋板尾端因流體流動分離而形成漩渦，從而與噴射出的氨氣進(jìn)行混合。該發(fā)明系統(tǒng)穩(wěn)定性較好、調(diào)整操作方便，但波紋板安裝精度較高，同時波紋板緊鄰噴氨管的間隙處容易沉積煙塵而堵塞噴孔。

授權(quán)公告號為CN201586480U的專利文件中公開了“一種燃煤煙氣SCR脫硝技術(shù)裝備的噴氨混合裝置”，其包括煙道、還原劑氨噴射管、縱向渦發(fā)生器和雙向噴嘴。該裝置通過縱向渦發(fā)生器來強(qiáng)化擾流，從而實現(xiàn)氨氮混合。但該實用新型僅簡單應(yīng)用縱向渦強(qiáng)化擾流原理，同時縱向渦發(fā)生器僅布置在壁面上，不利于提高整體脫硝效率，因而局限性較大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種用于SCR脫硝系統(tǒng)的縱向渦型噴氨混合裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)中因卷吸橫向速度所造成氨氮混合不均問題。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種用于SCR脫硝系統(tǒng)的縱向渦型噴氨混合裝置，包括由翼片和基體平板組成的靜態(tài)混合單元，以及帶有氨噴射孔的氨噴射管；

所述的氨噴射管垂直煙氣流向且貫穿SCR脫硝系統(tǒng)中的煙道設(shè)置；每個氨噴射孔對應(yīng)設(shè)置有一個靜態(tài)混合單元；氨噴射孔噴射方向與煙氣流向重合或夾角為0°～90°；

所述的基體平板垂直固定在氨噴射管上，翼片固定在基體平板上；翼片與基體平板夾角30°～90°，翼片與煙氣流向的沖角大于0°且為0°～60°；每個翼片均對應(yīng)設(shè)置在氨噴射孔在煙氣流向的下游方向。

優(yōu)選的，設(shè)置有至少兩根氨噴射管時，在相鄰的氨噴射管之間設(shè)置有于煙道固定的分隔板；所述分隔板與基體平板垂直設(shè)置，且將煙道分割為橫截面積相同的控制區(qū)域。

進(jìn)一步，靜態(tài)混合單元采用局部裁剪后拼接的方式與分隔板相互配合。

優(yōu)選的，所述的翼片由基體平板裁剪并彎折形成。

優(yōu)選的，所述的翼片焊接或粘接固定在基體平板上。

優(yōu)選的，所述的翼片的形狀為矩形、三角形、梯形、橢圓形或其他多邊形。

優(yōu)選的，所述的氨噴射管上設(shè)置單列或雙列的氨噴射孔；當(dāng)設(shè)置單列的氨噴射孔時，單列的氨噴射孔的噴射方向與煙氣流向重合度為0°；當(dāng)設(shè)置雙列的氨噴射孔時，雙列的氨噴射孔的噴射方向與煙氣流向相交成銳角，其噴射方向與煙氣流向重合度為0°～90°。

優(yōu)選的，所述的靜態(tài)混合單元采用嵌套或局部裁剪后搭接方式布置于氨噴射管上。

優(yōu)選的，氨噴射管均單獨配置有流量調(diào)節(jié)裝置；流量調(diào)節(jié)裝置包括流量計及可調(diào)節(jié)流量的閥門。

優(yōu)選的，所述的翼片與基體平板夾角60°～90°，翼片與煙氣流向的沖角為30°～60°。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

本發(fā)明中靜態(tài)混合單元的翼片均與一個氨噴射孔相對，且氨噴射孔位于對應(yīng)翼片的下方。氨氣通過氨噴射孔進(jìn)入煙道，當(dāng)氨氣和煙氣流經(jīng)翼片時，由于按一定沖角布置的翼片前后壓差不平衡導(dǎo)致流體邊界層產(chǎn)生流動分離與再附著，進(jìn)而產(chǎn)生旋渦，同時主流煙氣影響旋渦的運動，最終形成運動方向與主流方向相同的螺旋形旋渦，即為二次卷吸混合的縱向渦。氨噴射孔噴出氨氣與煙氣中氮氧化物在縱向渦形成過程中經(jīng)過二次混合擾動，增強(qiáng)了混合效果，為提高氨氮混合均勻性，從而縮短均勻混合所需距離，提高空間利用效率；其結(jié)構(gòu)簡單，運行穩(wěn)定，安裝布置及優(yōu)化調(diào)整操作方便。

進(jìn)一步的，通過設(shè)置的分隔板配合基體平板將煙道分為橫截面積均勻的若干控制區(qū)域，一方面避免渦流卷吸時橫向速度相互影響且提高混合效果，另一方面提高靜態(tài)混合單元的安裝穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述混合裝置一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1所示結(jié)構(gòu)布置于實際煙道的俯視圖。

圖3為圖2中A-A方向的剖面圖。

圖4為本發(fā)明實例中所述矩形翼片且噴孔單列時的局部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明實例中所述矩形翼片且噴孔雙列時的局部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明實例中所述三角形翼片且噴孔單列時的局部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明實例中所述三角形翼片且噴孔雙列時的局部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：翼片1，基體平板2，靜態(tài)混合單元3，氨噴射孔4，氨噴射管5，分隔板6。

具體實施方式

下面結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，所述是對本發(fā)明的解釋而不是限定。

本發(fā)明一種用于SCR脫硝系統(tǒng)的縱向渦型噴氨混合裝置，如圖1所示，包括靜態(tài)混合單元3、氨噴射管5和分隔板6。所述的靜態(tài)混合單元3由基體平板2和翼片1組成；基體平板2平面與煙氣流向平行；同一靜態(tài)混合單元3中的翼片1與基體平板2之間夾角為30°～90°，翼片1與煙氣流向構(gòu)成的夾角定義為沖角，沖角要求大于0°且為0°～60°；所述的氨噴射管5上排列有一系列氨噴射孔4，如圖4和圖6所示，氨噴射孔4由若干噴射方向與煙氣流向重合的若干單列孔組成，或如圖5和圖7所示，由若干噴射方向與煙氣流向相交成銳角的雙列孔組成，即氨噴射孔噴射方向與煙氣流向重合度為0°～90°；每個翼片1下方均有一個與其相對應(yīng)的氨噴射孔4，所述下方指的是煙氣流向的上游方向。

其中，翼片1與基體平板2呈30°～90°，同時定義翼片在基體平板上的結(jié)合線段與煙氣流向的夾角為沖角，優(yōu)選沖角要求大于0°且為0°～60°。翼片1可選為矩形、三角形、梯形、橢圓形或多邊形，為保證脫硝效率及加工方便，優(yōu)選翼片形狀為矩形、三角形或梯形，如圖6和圖7所示，翼片1采用三角形；翼片1通過將基體平板2裁剪并彎折或粘接得到，實際操作中，翼片尺寸根據(jù)噴氨量、煙氣流速和煙道尺寸等合理確定。

靜態(tài)混合單元3可直接嵌套于氨噴射管上，或采用局部裁剪后搭接的方式布置于氨噴射管5上，同時靜態(tài)混合單元3與分隔板6之間也能采用局部裁剪后拼接方式進(jìn)行布置。

基體平板2與分隔板6的平面均與煙氣流向平行，同時基體平板2與分隔板6之間始終保持相互垂直。

氨噴射管5均單獨配置有流量調(diào)節(jié)裝置，通常包括流量計及可調(diào)節(jié)流量的閥門，以便于根據(jù)不同區(qū)域還原劑氨的需求量進(jìn)行調(diào)節(jié)優(yōu)化。

縱向渦型噴氨混合裝置運行時，還原劑氨從氨噴射孔4中噴出，氨氣與煙氣形成的混合氣體流經(jīng)翼片1，形成具有二次擾動特征的螺旋型旋渦，強(qiáng)化渦流卷吸混合，同時基體平板2和分隔板6的阻擋，避免卷吸時產(chǎn)生的橫向速度相互影響，所形成的縱向渦具有二次卷吸與強(qiáng)化混合的作用，有利于提高氨氮混合效果，促使氨氣和煙氣的均勻混合。

具體的，本發(fā)明一種實施例如圖1所示，用于某電廠SCR脫硝系統(tǒng)的縱向渦型噴氨混合裝置，包括由翼片1和基體平板2組成的靜態(tài)混合單元3、帶有氨噴射孔4的氨噴射管5以及分隔板6。如圖2所示，煙道被均勻分隔為8個控制區(qū)域，每個區(qū)域均布置有兩個氨噴射孔4和兩個靜態(tài)混合單元3；如圖3所示，設(shè)置兩根布置有單列氨噴射孔4的氨噴射管5，每根氨噴射管5入口處設(shè)置有單獨的流量調(diào)節(jié)裝置；根據(jù)控制區(qū)域數(shù)量設(shè)置有16個靜態(tài)混合單元3，翼片1采用矩形結(jié)構(gòu)，同時翼片1與基體平板相互垂直，且翼片1與煙氣流向形成的沖角為20°，每個翼片1下方均對應(yīng)有一個氨噴射孔4；靜態(tài)混合單元3可采取嵌套或插入的方式固定于氨噴射管5上，基體平板2和分隔板6的平面都與煙氣流向相平行，分隔板6與基體平板2之間始終相互垂直。

使用時，采用上述縱向渦型噴氨混合裝置，煙氣按圖1所示方向流入煙道，同時氨氣自氨噴射孔4中噴出。煙氣與氨氣聚積在翼片1下方，由于翼片1的阻滯作用，混合氣體將在翼片1的三條邊沿處發(fā)生流動分離，形成旋渦；同時，由于主流方向煙氣和基體平板2的影響，所形成的旋渦因流體流速不均而在氨噴射管5軸線方向進(jìn)一步形成二次混合擾動，即形成縱向渦卷吸混合。由于基體平板2和分隔板6的區(qū)域分隔，形成的縱向渦不會產(chǎn)生橫向速度影響，增強(qiáng)了氨氮氧混合效果。