CN110822424A - 一种静态混风器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种静态混风器，利用文丘里结构引入回配风和助燃风，并在文丘里效应的作用下将二者进行完全混合，并时刻保持完全汇入状态，配合螺旋混风通道，使气流不断被揉合、混匀，达到均匀掺混降低氧含量并输出的效果，利用文丘里结构引入回配风和助燃风，并在文丘里效应的作用下将二者进行完全混合，并时刻保持完全汇入状态，配合螺旋混风通道，使气流不断被揉合、混匀，达到均匀掺混降低氧含量并输出的效果。

Description

一种静态混风器

技术领域

本申请涉及一种静态混风器。

背景技术

在实际工程实施中，经常碰到废气回配的情况，就是把燃烧后含氧量很低的废气按比例混入助燃风中从而降低助燃风的含氧量，降低燃烧室的温度从而减少热力型氮氧化物的产生量，即通常所说的低氮燃烧，要求废气按比例均匀地与助燃风混合才能有效减少NOx的产生。

发明人发现，低氮燃烧要求的废气回配率一般占燃尽风的15～20％，一般通过助力风机加压后汇入助燃风主管道；但如果直接汇入，则两股风互相干扰，由于压力不一致很难达到完全按比例汇入的要求，即使通过调节使压力尽量平衡汇入，由于离心风机压头的波动也很难做到完全汇入和时刻保持完全汇入状态；如图1所示的传统混合方式，在混入后将按层流方式流动不能和助燃风匀质混合，由于回配风流量的波动及流场的不均匀性将大大降低低氮燃烧的效果，难以有效减少NOx的产生，无法满足低氮燃烧的需求。

发明内容

本申请的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种静态混风器，利用文丘里结构引入回配风和助燃风，并在文丘里效应的作用下将二者进行完全混合，并时刻保持完全汇入状态，配合螺旋混风通道，使气流不断被揉合、混匀，达到均匀掺混降低氧含量并输出的效果。

为了实现上述目的，采用以下技术方案：

一种静态混风器，包括主管道，所述主管道一端为可拆卸的法兰盖法兰连接，所述法兰盖上开孔后与进风管焊接连接，进风管伸入接受室一端焊接喷嘴结构，用于使气体加速后喷射进入接受室并配合主管道形成文丘里结构。所述文丘里结构将主管道内部分为轴向依次连通的接受室、混合室和扩散室，所述接受室位于主管道靠近法兰盖的一端，所述进风管用于将助燃风输入接受室，接受室对应的主管道侧壁上连通有配风管，用于将回配风输入接受室内，所述混合室接收扩散室的回配风和助燃风并将其混合后输出到扩散室内。

进一步地，还包括静态混风结构，所述静态混风结构内部具有混风通道，所述混风通道内设有混风单元，用于扰乱混风通道内的气体流动形成湍流效应，所述扩散室远离混合室的一端连通混风通道，将扩散室内的混合气体通过混风通道排出。

进一步地，所述静态混风结构包括若干左旋单元和若干右旋单元，分别用于使气体左旋流动和右旋流动，左旋单元和右旋单元沿混风通道轴向交替布置。

进一步地，所述的混风单元设有左螺旋叶片和右螺旋叶片，所述左螺旋叶片配合混风通道内壁形成左旋单元，右螺旋叶片配合通道内壁形成右螺旋单元。

进一步地，所述静态混风结构与主管道通过法兰对接，所述混风通道与主管道同轴设置。

进一步地，所述进风管一端连接有喷嘴，所述喷嘴探入接受室内，所述喷嘴为锥形喷嘴，其开口朝向混合室。从而助燃风在喷嘴处气流就被加速，以更高的速度喷射进入接受室，产生文丘里效应。

进一步地，所述配风管沿主管道径向布置，配风管的轴线与主管道轴线垂直，配风管的轴线位于喷嘴开口与进风管之间，配风管连通接受室的一端朝向锥形喷嘴的母线面。

进一步地，所述混合室一端通过第一变径段连通接受室，另一端通过第二变径段连通扩散室，用于形成先收缩后扩张的沙漏形通道，所述第一变径段的轴向长度小于第二变径段的轴向长度。

与现有技术相比，本申请具有的优点和积极效果是：

(1)利用法兰盖法兰可拆卸连接封闭主管道形成文丘里结构，使助燃风和回配风完全输入接受室内，然后利用急剧收缩截面后形成的混合室气体被压缩，再于扩散段逐渐扩张，通过先收缩后扩张加速二者混合，，相较于传统的混合结构，达到保持完全连续混入又提高混合匀质程度的效果；

(2)将回配风出口垂直于主管轴线进入接受室，回配风和助燃风不会相互干扰，并且，助燃风高速喷射后在喷嘴附近形成一个负压区，从而保证回配风通过配风管连续混入，保证二者按照比例稳定汇入；

(3)采用锥形喷嘴结构，提高助燃风进入接受室内的初速度，使其朝向混合室通道，提高流动速度并使喷嘴附近形成负压区，促进回配风的汇入；

(4)采用一个或多个静态混风结构加速二者的混合，利用左旋单元和右旋单元交替布置的结构，气体在流经螺旋叶片与静态混风结构组成的腔室时，被反射，产生涡旋。两种气体的层流结构被打碎，紊流效应使两种气体不断掺混；左右旋交替结构使气体流向不断变换，进一步加剧了这种紊流效应，使两股气体在经过混风通道时形成湍流效应，不断被揉合、混匀，从而完全均匀的掺混在一起；这种湍流效应将随着螺旋角的增大而增大，但阻力也会增大；一般不宜超过30°，螺距增大将增加混风室长度，不宜过大过多，一般经过3-8组左右旋混风单元后就能完全混合均匀；混合后供给给燃烧室，从而实现降低氧含量，减少热力型NOx产生量的效果；

(5)采用两段轴向长度不同的变径段，形成前部较短、后部较长的变径段通道，使得混合风在两端变径段内产生紊流效应，提高混合匀质程度的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为背景技术中所指出的传统混风结构的示意图；

图2为本申请实施例1中静态混风器的整体结构示意图。

其中，1、进风管，2、喷嘴，3、混合室，4、扩散室，5、右旋单元，6、左旋单元，7、静态混风结构，8、配风管，9、接受室，10、负压区，11、对接法兰，12、法兰盘。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步地说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本申请中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语解释部分:本申请中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

正如背景技术中所介绍的，现有技术通过助力风机加压后汇入助燃风主管道；但如果直接汇入，则两股风互相干扰，由于压力不一致很难达到完全按比例汇入的要求，即使通过调节使压力尽量平衡汇入，由于离心风机压头的波动也很难做到完全汇入和时刻保持完全汇入状态；如图1所示的传统混合方式，在混入后将按层流方式流动不能和助燃风匀质混合，由于回配风流量的波动及流场的不均匀性将大大降低低氮燃烧的效果，难以有效减少NOx的产生，无法满足低氮燃烧的需求，针对上述技术问题，本申请提出了一种静态混风器。

实施例1

本申请的一种典型的实施方式中，如图2所示，提出了一种静态混风器。

包括主管道和静态混风结构7两部分，所述主管道接收助燃风和回配风并对二者进行初步混合，所述静态混风结构内部具有混风通道，接收经主管道初步混合后的气体并将其充分混合后排出；所述主管道和静态混风结构通过端部的对接法兰11实现对接连通，所述静态混风结构远离主管道的一端通过法兰盘12对接后续设备，将混合后的气体输入到后续设备。

具体的，如图2，沿气流方向，所述主管道左端利用法兰盖法兰连接进行封闭，法兰盖配合主管道形成接受室，接受室连通混合室，再至扩散室形成文丘里结构，所述文丘里结构将主管道内部分为轴向依次连通的接受室9、混合室3和扩散室4，所述主管道靠近接受室的一端连通进风管1，用于将助燃风输入接受室，接受室对应的主管道侧壁上连通有配风管8，用于将回配风输入接受室内，所述混合室接收接受室的回配风和助燃风并将其混合后输出到扩散室内；

所述主管道连接法兰盖的一端形成封闭的腔室结构，其沿径向的截面为环形，如图2所示，形成两端大、中间小的文丘里结构，所述主管道内部空间被形成依次连通的接受室、混合室和扩散室结构；所述接受室连通混合室的部分为锥形的通道结构，使通道直径逐渐缩小，达到气体压缩后进入混合室的目的；另外，对于混合室到扩散室的部分，为了使混合气体逐渐扩散，同样采用锥形通道结构，保证压缩后气体的再次被扩散。

需要特别指出的是，文丘里结构的主要利用的原理为文丘里效应，表现在受限流动在通过缩小的过流断面时，流体出现流速增大的现象，其流速与过流断面成反比；而由伯努利定律知流速的增大会在出口附近伴随流体压力的降低，即常见的文丘里现象；通俗地讲，这种效应是指在高速流动的流体附近会产生低压，从而产生吸附作用；达到促进气体连续均匀汇入的效果；

在本实施例中，为了满足文丘里结构的基本要求，所述混合室的截面积要小于接受室和扩散室的截面积。

利用法兰连接封闭主管道形成文丘里结构，使助燃风和回配风输入接受室内，然后利用缩小截面的混合室提高流体速度同时气体被压缩，再在扩散室增大体积形成扩散状结构，气体在收缩后扩张的过程中被混合均匀。相较于传统的混合结构，达到保持按比例时刻混入和提高混合程度的效果。

进一步地，对于静态混风结构，所述静态混风结构内部具有混风通道，所述混风通道内设有混风单元，用于扰乱混风通道内的气体流动形成湍流效应，所述扩散室远离混合室的一端连通混风通道，将扩散室内的混合气体通过混风通道排出；

所述静态混风结构包括若干左旋单元6和若干右旋单元5，分别用于使气体左旋流动和右旋流动，左旋单元和右旋单元沿混风通道轴向交替布置；

当然，可以理解的是，所述的左旋单元和右旋单元的数目可以根据需求配置，在混合均匀度要求较高混风量较大时，可以适当增加配置的混风单元的数目，从而提高混合实现，增加湍流效应的效果，满足均匀混合的需求，从而有效降低氧含量，减少热力型NOx产生量；在混合均匀度要求较低或两种气体容易混合时，可以适当减少混风单元的数目，满足混合需求即可，减少整体结构的体积，方便布置；在实际使用中，混风单元的数量为3-8组。

对于静态混风结构和混风通道而言，其可以根据配置的混风单元的数目，适应性的增加或减少其轴向的长度；经验证明，混风单元轴向长度一般为300mm-800mm，螺距一般为150mm-400mm。

进一步地，所述的混风单元设有左螺旋叶片和右螺旋叶片，所述左螺旋叶片和右螺旋单元螺旋叶片配合混风通道内壁形成只能沿旋向连通的通道，从而分别构成左旋单元和右旋单元；所述静态混风结构与主管道通过法兰对接，所述混风通道与主管道同轴设置。

需要特别指出的是，对于混风单元而言，也可以采用其他的结构实现二者的匀质混合，也可以根据需求适当调节螺旋叶片与混风通道轴线的夹角，从而改变混合气体通过混风通道的速度和单位长度的转动角度；达到满足混合效果的需求；

气体在流经螺旋叶片与静态混风结构组成的腔室时，被反射，产生涡旋。两种气体的层流结构被打碎，紊流效应使两种气体不断掺混；左右旋交替结构使气体流向不断变换，进一步加剧了这种紊流效应，使两股气体在经过混风通道时形成湍流效应，不断被揉合、混匀，从而完全均匀的掺混在一起，这种湍流效应将随着螺旋角的增大而增大，但阻力也会增大。一般不宜超过30°。螺距增大将增加混风室长度，不宜过大过多。一般经过3-8组左右旋混风单元后就能完全混合均匀。混合后。

进一步地，所述进风管一端连接有喷嘴4，所述喷嘴探入接受室内，所述喷嘴为锥形喷嘴，其开口朝向混合室；采用锥形喷嘴结构，提高助燃风进入接受室内的初速度，使其喷射进入混合室通道，提高流动速度并使喷嘴附近形成负压区10，促进回配风的汇入；

优选的，所述配风管沿主管道径向布置，配风管的轴线与主管道轴线垂直，配风管的轴线位于喷嘴开口与进风管之间，配风管连通接受室的一端朝向锥形喷嘴的母线面。

将回配风出口垂直于主管道轴线配入，利用文丘里结构，回配风和助燃风不会相互干扰，保证了其稳定的输入，并且，助燃风流动在喷嘴出口附近形成一个负压区，从而促进回配风通过配风管均匀混入，保证了二者按照比例稳定汇入，提高混合效果。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种静态混风器，其特征在于，包括主管道，所述主管道一端为可拆卸的法兰盖法兰连接。所述法兰盖上设有开孔并焊接连接有进风管，配合主管道形成文丘里结构，所述文丘里结构将主管道内部分为轴向依次连通的接受室、混合室和扩散室，所述接受室位于主管道靠近法兰盖的一端，所述进风管用于将助燃风输入接受室，接受室对应的主管道侧壁上连通有配风管，用于将回配风输入接受室内，所述混合室接收扩散室的回配风和助燃风并将其混合后输出到扩散室内。

2.如权利要求1所述的静态混风器，其特征在于，还包括静态混风结构，所述静态混风结构内部具有混风通道，所述混风通道内设有混风单元，用于扰乱混风通道内的气体流动形成湍流效应，所述扩散室远离混合室的一端连通混风通道，将扩散室内的混合气体通过混风通道排出。

3.如权利要求2所述的静态混风器，其特征在于，所述静态混风结构包括若干左旋单元和若干右旋单元，分别用于使气体左旋流动和右旋流动，左旋单元和右旋单元沿混风通道轴向交替布置。

4.如权利要求3所述的静态混风器，其特征在于，所述的混风单元设有左螺旋叶片和右螺旋叶片，所述左螺旋叶片配合混风通道内壁形成左旋单元，右螺旋叶片配合通道内壁形成右螺旋单元。

5.如权利要求2-4任一项所述的静态混风器，其特征在于，所述静态混风结构与主管道通过法兰对接，所述混风通道与主管道同轴设置。

6.如权利要求1所述的静态混风器，其特征在于，所述进风管一端连接有喷嘴，所述喷嘴探入接受室内，所述喷嘴为锥形喷嘴，其开口朝向混合室。

7.如权利要求6所述的静态混风器，其特征在于，所述配风管沿主管道径向布置，配风管的轴线与主管道轴线垂直，配风管的轴线位于喷嘴开口与进风管之间，配风管连通接受室的一端朝向锥形喷嘴的母线面。

8.如权利要求1所述的静态混风器，其特征在于，所述混合室一端通过第一变径段连通接受室，另一端通过第二变径段连通扩散室，用于形成先收缩后扩张的沙漏形通道。

9.如权利要求8所述的静态混风器，其特征在于，所述第一变径段的轴向长度小于第二变径段的轴向长度。

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