CN109339914A - 一种船用scr脱硝***螺旋板式静态混合器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种船用SCR脱硝***螺旋板式静态混合器，包括圆筒状混合管、设置在混合管内的螺旋板和喷射管路，所述混合管两端一端(出口端)与SCR反应器连接，一端(入口端)连接柴油机排气口，尿素溶液经由若干螺旋盘绕在混合管内的喷射管路进行预热，后通过连接在喷射管末端呈一定角度设置的喷嘴向混合管内进行喷射，与进入混合管内的废气经由螺旋板的导流混合作用进行充分混合，使得尿素溶液和废气在较小的背压下得到良好的混合效果。本发明专利混合器缩短了混合管的长度，节约了船用SCR脱硝***体积；且混合器的排气背压小，安装方便，均匀的混合气体提升了催化剂的脱硝效率，能够较好的适用于船舶柴油机SCR脱硝***中。

Description

一种船用SCR脱硝***螺旋板式静态混合器
技术领域
本发明属于船舶柴油机排气***领域，具体涉及一种船用SCR脱硝***螺旋板式静态混合器。
背景技术
IMO关于NOx排放的标准将在2018年实施，新的TierⅢ标准对NOX的排放提出了更高的要求，对于船用SCR排气后处理技术有很大的发展空间。船舶柴油机功率大、尺寸大、工作条件恶劣、燃料品质差造成了船舶机舱狭窄，排气成分复杂，排气流量大。所以在满足柴油机背压的前提下，尽量减小船用SCR脱硝***的占用体积并且达到新标准的NOX的排放要求。因此船舶柴油机废气和尿素溶液混合气体在进入SCR反应器之前都需要得到充分的混合，以此来提高反应器中催化剂的反应效率，降低NOX的排放。使用混合器能缩短混合管的长度以此来节约SCR脱硝***的体积，合适的混合器的结构能在较小的背压状况下使尿素和废气得到充分的混合。尿素溶液的尿素在废气高温下受热分解成NH3、CO2、H2O，提升尿素溶液的喷射温度有助于使尿素溶液发生分解。因此，针对现有船舶机舱有限的空间，需要在较小的空间中通过静态混合器得到较均匀的废气尿素混合气体，有必要提供一种船用SCR脱硝***螺旋板式静态混合器，不仅可以使得喷射的尿素和尾气得到充分的混合，又不会产生很大的背压。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下：
一种船用SCR脱硝***螺旋板式静态混合器，包括圆筒状混合管、设置在混合管内的螺旋板和喷射管路，其特征在于：所述混合管两端一端(出口端)与SCR反应器连接，一端(入口端)连接柴油机排气口，尿素溶液经由若干螺旋盘绕在混合管内的喷射管路进行预热，后通过连接在喷射管末端呈一定角度设置的喷嘴向混合管内进行喷射，与进入混合管内的废气经由螺旋板的导流混合作用进行充分混合，使得尿素溶液和废气在较小的背压下得到良好的混合效果。
所述混合管两端分别通过法兰连接SCR反应器和柴油机排气口，其中喷射管路在混合管内靠近柴油机排气口方向设置，沿混合管内部气体走向依次设置喷射管路和螺旋板。
所述喷射管有四根，依次叠放在一起，四根喷射管的入口穿过混合管外壁与尿素溶液喷射装置连接，四根喷射管的出口在混合管内壁依次呈90°角度间隔布置，四个喷射管出口端连接有四个喷嘴，从外部进入喷射管内的尿素溶液经由混合管内废气进行预加热，促进喷出的尿素溶液受热分解，达到雾化的喷射效果。
所述喷嘴与混合管轴向呈45°夹角布置，喷嘴朝向混合管内气体传输方向，使得尿素的喷射更加均匀从而达到良好的混合效果。
所述螺旋板包括两块，两块螺旋板均由厚度为3mm的长方形不锈钢板扭转180°后制成，依次分别呈左螺旋和右螺旋方向顺次布置在混合管内，使流体在混合管内时而左旋时而右旋，不断将中心流体推向周边，同时将周边流体推向中心，从而造成良好的径向混合效果。
所述螺旋板和喷射管均通过焊接的方式固定在混合管内壁上。
所述螺旋板最靠近喷嘴的点与喷嘴的距离小于混合管的半径。
所述喷射管螺旋外径等于混合管内径，螺距等于四倍喷射管直径。
所述混合管和喷色管均采用304不锈钢制得，螺旋板采用316L不锈钢制得。
本发明具有如下优点：
本发明专利混合器采用两个螺旋板和四个喷射管盘旋设置在混合器内壁，使得喷射的尿素溶液在喷射管预热，促进尿素受热分解；螺旋板使得尿素液滴和废气得到更均匀的混合，缩短了混合管的长度，节约了船用SCR脱硝***体积；并且混合器的排气背压小，安装方便，均匀的混合气体提升了催化剂的脱硝效率，能够较好的适用于船舶柴油机SCR脱硝***中。
附图说明
图1为本发明一种船用SCR脱硝***螺旋板式静态混合器整体结构示意图；
图2为本发明混合器主视图；
图3为本发明混合器右视图；
图4为本发明混合器内喷射管路结构示意图；
图5为本发明混合器内螺旋板主视结构示意图；
其中：1-混合管；2-螺旋板A；3-螺旋板B；4--喷射管；5-喷嘴；
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，如图1所示，一种船用SCR脱硝***螺旋板式静态混合器，包括SCR尿素混合管1、2个180°扭转得到螺旋板A和螺旋板B、4个盘形尿素喷射管4和尿素喷嘴5。
如图4所示，喷射管4的螺旋外径等于混合管1内径并且焊接在混合管中；其螺距等于四倍的喷射管直径，且四根喷射管相切，出口方向呈90°布置，每根喷射管盘绕两圈紧贴于混合管内壁，以增加尿素溶液的受热面积。
如图1和5所示，两个螺旋板均由厚度为3mm的长方形不锈钢板扭转180°后制成，扭转后的螺旋板外径等于混合管内径。
如图1所示，相邻的螺旋板被安装成为左螺旋和右螺旋形式，以使流体时而左旋时而右旋，不仅将中心流体推向周边，而且将周边流体推向中心，从而造成良好的径向混合的效果。
如图2所示，4个喷嘴与混合管轴向呈45°夹角，开口朝向管内气体运输方向，并且喷嘴5与最靠近的螺旋板上点的距离不小于混合器的半径，使得尿素溶液更叫均匀的喷射到混合管中，达到良好的混合效果。
本实施例采用MAN公司的MAN 7L32-40柴油机为对象，按照柴油机在720rpm、100％负荷(3500kW)的工况。得到废气NOX含量为：16.0g/(kw*h)，温度300摄氏度。尿素溶液密度为1.1*103kg/m3，体积流量为109L/h。将废气的质量流量：7.8t/h、粘性阻力系数(流体流动方向)(1/m2)：6.01*106、惯性阻力系数(流体流动方向)(1/m2)：22.5和螺旋板式静态混合器结构尺寸作为边界条件通过Fluent软件进行仿真计算。
仿真计算得到：此柴油机SCR***未添加混合器时混合组分速度均匀性指数为0.849；添加此螺旋板式静态混合器时得到混合组分速度均匀性指数为：0.889。通过对比得到螺旋板式静态混合器使得船用发动机排放的废气和尿素液滴在经过混合器后充分混合，并且在进入到SCR反应器的催化剂前有很高的分布均匀性，进而使得催化剂的催化反应完全，降低船舶发动机废气中的NOX含量。
本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (9)

1.一种船用SCR脱硝***螺旋板式静态混合器，包括圆筒状混合管、设置在混合管内的螺旋板和喷射管路，其特征在于：所述混合管两端一端与SCR反应器连接，一端连接柴油机排气口，尿素溶液经由若干螺旋盘绕在混合管内的喷射管路进行预热，后通过连接在喷射管末端呈一定角度设置的喷嘴向混合管内进行喷射，与进入混合管内的废气经由螺旋板的导流混合作用进行充分混合。
2.如权利要求1所述的一种船用SCR脱硝***螺旋板式静态混合器，其特征在于：所述混合管两端分别通过法兰连接SCR反应器和柴油机排气口，其中喷射管路在混合管内靠近柴油机排气口方向设置，沿混合管内部气体走向依次设置喷射管路和螺旋板。
3.如权利要求1所述的一种船用SCR脱硝***螺旋板式静态混合器，其特征在于：所述喷射管有四根，依次叠放在一起，四根喷射管的入口穿过混合管外壁与尿素溶液喷射装置连接，四根喷射管的出口在混合管内壁依次呈90°角度间隔布置，四个喷射管出口端连接有四个喷嘴。
4.如权利要求1所述的一种船用SCR脱硝***螺旋板式静态混合器，其特征在于：所述喷嘴与混合管轴向呈45°夹角布置，喷嘴朝向混合管内气体传输方向。
5.如权利要求1所述的一种船用SCR脱硝***螺旋板式静态混合器，其特征在于：所述螺旋板包括两块，两块螺旋板均由厚度为3mm的长方形不锈钢板扭转180°后制成，依次分别呈左螺旋和右螺旋方向顺次布置在混合管内。
6.如权利要求1所述的一种船用SCR脱硝***螺旋板式静态混合器，其特征在于：所述螺旋板和喷射管均通过焊接的方式固定在混合管内壁上。
7.如权利要求1所述的一种船用SCR脱硝***螺旋板式静态混合器，其特征在于：所述螺旋板最靠近喷嘴的点与喷嘴的距离小于混合管的半径。
8.如权利要求1所述的一种船用SCR脱硝***螺旋板式静态混合器，其特征在于：所述喷射管螺旋外径等于混合管内径，螺距等于四倍喷射管直径。
9.如权利要求1所述的一种船用SCR脱硝***螺旋板式静态混合器，其特征在于：所述混合管和喷色管均采用304不锈钢制得，螺旋板采用316L不锈钢制得。
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