CN103801238B - 一种双旋流气气快速混合反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双旋流气气快速混合反应器，包括反应壳体，该反应壳体的下部带有A气体入口，顶部带有混合气体出口，所述反应壳体内沿竖直向设有若干层双旋流构件，所述A气体入口位于最底层双旋流构件的下方，每层双旋流构件的上方或下方设置B气体进气管，每层双旋流构件包括：位于中心的盲板；绕盲板设置的小旋流叶片；固定在小旋流叶片***的连接环；绕连接环设置的大旋流叶片；固定在大旋流叶片***的支架；所述小旋流叶片和大旋流叶片的旋流方向相反。本发明中在反应器内部加设单层或多层双旋流塔板，提高了气体与气体的混合均匀度，有利于反应的进行。
Description
技术领域
本发明涉及属于工业气体与气体的高效混合、反应技术领域，具体涉及一种双旋流气气快速混合反应器。
背景技术
双旋流气气混合在工业应用中至关重要。如在SCR工艺中，氨气与烟气的均匀度，是影响催化效率、催化剂使用寿命以及***运行成功的关键。氨气与烟气混合得越充分，氮氧化物脱除效率将越高。
公告号为CN203139999U的实用新型公开了一种气体混合反应器，包括内筒体和外筒体，内筒体设置于外筒体内部，内筒体上方具有第一气体进口，外筒体上方具有第二气体进口，内筒体内部设置有内旋流器，内筒体和外筒体之间设置有外旋流器，内筒体、外筒体的下方分别具有第一气体出口、第二气体出口。但其结构比较复杂，成本较高，也不利于对原有化工***的改造。
公开号为CN1326813A公开了一种气体混合装置，包括第一种气体输入管，第二种气体输入管，混合室，在混合室的横截面平面内并与输入管正交的一根或多根气体分布管，以及混合气体输出管，在混合室中气体分布管上还带有一个活多个气体输出孔。但其通量不大，因而反应器体积大，占地面积大，且对基础承重的要求较高。
专利号CN202315668U公开了一种SCR脱硝装置的喷氨混合***，包括喷氨格栅和均流管，喷氨格栅和均流管布置在SCR反应器的入口烟道内，均流管沿烟气流动方向位于喷氨格栅后侧，均流管在入口烟道的横截面积上平行且均匀间接排列。但其结构比较复杂，成本较高，能耗大。
公告号为102210992B的中国发明专利公开了一种旋流混合器，至少包括装盛液体的反应容器，在容器上设置有进气口，其特征在于：在进气口的上方设有内壳体，内壳体与容器内壁或内壳体与内壳体之间形成气相旋流通道，在内壳体的上方设置有外壳体，外壳体的中部开有液体进口，外壳体与内壳体之间形成流体旋流通道，气相旋流通道与流体旋流通道的外端部汇合成气液混合流旋流通道，该气液混合流旋流通道位于外壳体与容器内壁或外壳体与外壳体之间。
发明内容
本发明提供了一种双旋流气气快速混合反应器，在反应器内部加设单层或多层双旋流塔板，提高了气体与气体的混合均匀度，有利于反应的进行。
一种双旋流气气快速混合反应器，包括反应壳体，该反应壳体的下部带有A气体入口，顶部带有混合气体出口，所述反应壳体内沿竖直向设有若干层双旋流构件，所述A气体入口位于最底层双旋流构件的下方，每层双旋流构件的上方或下方设置B气体进气管，每层双旋流构件包括：
位于中心的盲板；
绕盲板设置的小旋流叶片；
固定在小旋流叶片***的连接环；
绕连接环设置的大旋流叶片；
固定在大旋流叶片***的支架，该支架固定在反应壳体的内壁上；
所述小旋流叶片和大旋流叶片的旋流方向相反。
本发明专利根据空气动力学理论，研究湍流特别是双向漩涡流机理，对流动混合增强机理进行模拟，发展先进的混合增强技术，有效提高混合反应效率。本发明装置主要是利用气流经过双旋流板时产生的双向旋流强化混合，从而提高双旋流气气的混合反应效果，特别适合各种气体的混合反应，如SCR中的氨气与烟气混合、湿法脱硝中臭氧与烟气的混合反应。
作为优选，所述小旋流叶片之间的间隙面积与反应壳体横截面积的比率为2-50%。
作为优选，所述小旋流叶片的数量为3-100片。
作为优选，所述小旋流叶片与水平面的旋转角度为2-50°
作为优选，所述大旋流叶片之间的间隙面积与反应器横截面积的比率为5-60%。
作为优选，所述大旋流叶片的数量为3-150片.
作为优选，所述大旋流叶片与水平面的旋转角度为5-60°。
作为优选，所述小旋流叶片与大旋流叶片的形状为三角形、菱形或椭圆形。
作为优选，所述双旋流构件设置为1-4层，相邻两层之间的间距为20-150cm。
进一步优选地，所述双旋流构件设置为1-4层，相邻两层之间的间距为20-150cm；所述小旋流叶片之间的间隙面积与反应壳体横截面积的比率为2-50%；所述小旋流叶片的数量为3-100片；所述小旋流叶片与水平面的旋转角度为2-50°；所述大旋流叶片之间的间隙面积与反应器横截面积的比率为5-60%；所述大旋流叶片的数量为3-150片；所述大旋流叶片与水平面的旋转角度为5-60°。
针对不同的工况，可以合适的选择双旋流构件的参数。如对于粘度系数较小的气体A，双旋流构件设置为2层。通过采用双旋流构件，气体A在小旋流叶片和大旋流叶片的导向作用下，旋转得到加强，得到较高的湍流度，并形成方向相反的双旋流。气体B通过B气体进气管在盲板的后端或前端进入混合反应器。在双旋流的作用下，气体A和气体B充分混合均匀，从而促进反应进行。
一种最优选的技术方案，所述双旋流构件设置为2层，相邻两层之间的间距为50cm；所述小旋流叶片之间的间隙面积与反应壳体横截面积的比率为30%；所述小旋流叶片的数量为20片；所述小旋流叶片与水平面的旋转角度为30°；所述大旋流叶片之间的间隙面积与反应器横截面积的比率为35%；所述大旋流叶片的数量为40片；所述大旋流叶片与水平面的旋转角度为40°。
在上述最优选的技术方案下，A气体和B气体的混合均匀数达到80%以上。
本发明专利的有益效果如下：
本发明专利在反应器内部加设单层或多层双旋流塔板，通过利用双旋流的混合作用，使气体与气体的混合更加均匀，有利于反应的进行。本发明专利内部结构简单，无论对于原先装置的改造，还是新装置的建成，投资成本都较低。二期本发明不需要动力***，运行成本较低。另外，本发明专利适合于大通量的双旋流气气混合反应。
附图说明
图1是本发明装置一种实施方式结构示意图。
图2是图1所示的俯视图。
图3是本发明装置另一种实施方式的结构示意图。
图中所示附图标记如下：
1-A气体进口2-反应壳体3-混合气体出口
4-B气体进气管5-小旋流叶片6-连接环
7-大旋流叶片8-支架9-盲板。
具体实施方式
如图1～图3所示，一种双旋流气气快速混合反应器，包括反应壳体2，和位于反应壳体2内的若干层双旋流构件。
反应壳体2为常规的筒式壳体，反应壳体的下部带有A气体入口1，反应壳体的顶部带有混合气体出口3，反应壳体2内且位于A气体入口1和混合气体出口3之间由上至下设置若干层双旋流构件。
每层双旋流构件包括：位于中心的盲板9、绕盲板9设置的小旋流叶片5、固定在小旋流叶片5***的连接环6、绕连接环6设置的大旋流叶片7和固定在大旋流叶片7***的支架8，连接环6连接小旋流叶片5和大旋流叶片7，支架8将双旋流构件固定在反应壳体2的内壁。小旋流叶片5和大旋流叶片7的旋流方向相反。
双旋流构件设置为1-4层，相邻两层之间的间距为20-150cm；小旋流叶片之间的间隙面积与反应壳体横截面积的比率为2-50%；小旋流叶片的数量为3-100片；小旋流叶片与水平面的旋转角度为2-50°；大旋流叶片之间的间隙面积与反应器横截面积的比率为5-60%；大旋流叶片的数量为3-150片；大旋流叶片与水平面的旋转角度为5-60°。
大旋流叶片和小旋流叶片的形状均为三角形、菱形或椭圆形。
B气体进气管设置在双旋流构件的上方（如图1）或下方（如图2）出气口正对盲板9中心。
一种最优的实施方式，双旋流构件设置为2层，相邻两层之间的间距为50cm；小旋流叶片之间的间隙面积与反应壳体横截面积的比率为30%；所述小旋流叶片的数量为20片；小旋流叶片与水平面的旋转角度为30°；大旋流叶片之间的间隙面积与反应器横截面积的比率为35%；所述大旋流叶片的数量为40片；大旋流叶片与水平面的旋转角度为40°。
本发明装置的工作方式如下：
气体A在小旋流叶片和大旋流叶片的导向作用下，旋转得到加强，并形成方向相反的双旋流；气体B通过B气体进气管在盲板的后端或前端进入混合反应器；在双旋流的作用下，气体A和气体B充分混合均匀，从而促进反应进行。通过本双旋流气气快速混合反应器，气体可以得到很好的均匀度并有利于快速反应。
实施例1
在4000m3/h规模的装置上模拟气体A与气体B的混合过程。反应器长度为3m，用一直管往烟道通入气体B，模拟无本发明装置下气体A与气体B的混合过程。气体A流量为4000m3/h，气体A温度为100摄氏度，压力1个大气压，气体B流量为20m3/h，气体B温度为25摄氏度，气体B的混合均匀数为25％。
实施例2
用本发明最优实施方式下，在4000m3/h规模的装置上模拟气体A与气体B的混合过程。反应器长度为3m，气体A流量为4000m3/h，气体A温度为100摄氏度，压力1个大气压，气体B流量为20m3/h，气体B温度为25摄氏度，气体B的混合均匀数为80％。
实施例3
用本发明最优实施方式下，在6000m3/h规模的装置上模拟气体A与气体B的混合过程。反应器长度为3m，气体A流量为6000m3/h，气体A温度为90摄氏度，压力1个大气压，气体B流量为25m3/h，气体B温度为25摄氏度，气体B的混合均匀数为85％。
Claims (1)
1.一种双旋流气气快速混合反应器，包括反应壳体，该反应壳体的下部带有A气体入口，顶部带有混合气体出口，其特征在于，所述反应壳体内沿竖直向设有若干层双旋流构件，所述A气体入口位于最底层双旋流构件的下方，每层双旋流构件的上方或下方设置B气体进气管，每层双旋流构件包括：
位于中心的盲板；
绕盲板设置的小旋流叶片；
固定在小旋流叶片***的连接环；
绕连接环设置的大旋流叶片；
固定在大旋流叶片***的支架，该支架固定在反应壳体的内壁上；
所述小旋流叶片和大旋流叶片的旋流方向相反；
所述小旋流叶片与大旋流叶片的形状为三角形、菱形或椭圆形；所述双旋流构件设置为1-4层，相邻两层之间的间距为20-150cm；所述小旋流叶片之间的间隙面积与反应壳体横截面积的比率为2-50％；所述小旋流叶片的数量为3-100片；所述小旋流叶片与水平面的旋转角度为2-50°；所述大旋流叶片之间的间隙面积与反应器横截面积的比率为5-60％；所述大旋流叶片的数量为3-150片；所述大旋流叶片与水平面的旋转角度为5-60°。
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