CN111437722A - 一种涡流静态混合器***及喷氨烟气混合调整方法 - Google Patents

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陈国庆
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张金祥
周振华
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Abstract

本发明公开了一种涡流静态混合器***，包括静态混合器；静态混合器包括固定设于烟道内的顶面叶片及位于顶面上方、呈环形分布的周侧面叶片，周侧面叶片至少包括两个对立的侧面叶片，该两个对立的侧面叶片与所述顶面叶片铰接；两个对立的侧面叶片上设有角度调节装置，各对立的侧面叶片分别通过对应的角度调节装置沿烟道宽度方向可调节与顶面叶片之间的扩张角度。本发明通过采用倒四棱台静态混合器，利用正对烟气流向的顶面烟气，有助于引导烟气向四周扩散，同时沿烟道宽度方向设置的侧面叶片可调节与顶面叶片之间的扩张角度，进而调节烟气通过后形成的涡流强度，对烟气通过静态混合器的混合强度进行调节，从而调节烟道宽度上的烟气分布。

Description

一种涡流静态混合器***及喷氨烟气混合调整方法
技术领域
本发明涉及一种新型涡流混合器***，用于电站锅炉脱硝***，属于锅炉尾部烟气排放技术领域。
背景技术
燃煤电厂普遍选择性催化还原脱硝技术对烟气进行脱硝处理。如何确保氨气与烟气混合均匀成为脱硝***的技术难点。合理高效地组织氨气-烟气流场是提高脱硝效率、降低氨逃逸的关键。目前根据NH3喷射混合装置可以将SCR***分为三种结构：涡流静态混合式喷氨格栅、线性控制式喷氨格栅、分区控制式喷氨格栅。涡流静态混合式喷氨格栅由于结构简单、反应速度快、成本低等特点得到广泛的应用，但也存在着混合效果不佳的问题，尤其是沿烟道深度方向分布不均。同时，喷氨口容易堵塞。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种能够进行烟道宽度方向烟气混合强度的调节，有效实现烟气沿烟道宽度方向的分布均匀性。
为了达到上述目的，本发明提供了一种涡流静态混合器***，该涡流静态混合器***包括静态混合器；所述静态混合器包括固定设于烟道内的顶面叶片及位于顶面上方、呈环形分布的周侧面叶片，所述周侧面叶片至少包括两个沿烟道宽度方向对立设置的侧面叶片，该两个对立的侧面叶片与所述顶面叶片铰接；所述两个对立的侧面叶片上设有角度调节装置，各对立的侧面叶片分别通过对应的角度调节装置沿烟道宽度方向可调节与顶面叶片之间的扩张角度。
优选的，静态混合器呈倒四棱台状，顶面叶片与周侧面叶片围成底面开口的倒四棱台状。
其中，周侧面叶片包括两对立的深度侧面叶片及两对立设置的宽度侧面叶片，该宽度侧面叶片为所述沿烟道宽度方向对立设置的侧面叶片；所述深度侧面叶片通过烟道横梁固定设于烟道内，并与所述顶面叶片固接；所述宽度侧面叶片下端与顶面叶片铰接；所述角度调节装置包括滑块、可伸缩螺杆和角度锁定装置，可伸缩螺杆一端固定在所述烟道横梁上，另一端连接所述滑块；各宽度侧面叶片的内侧设有滑轨，所述角度调节装置的滑块通过所述角度锁定装置固定设于对应宽度侧面叶片的滑轨内。
当所述宽度侧面叶片沿烟道宽度方向调节与顶面叶片之间的扩张角度时，所述宽度侧面叶片始终与深度侧面叶片保持围绕状态。
角度锁定装置采用固定螺丝；所述各宽度侧面叶片的滑轨上设有对应的若干滑轨预留孔，滑块上设有滑块螺丝孔，通过固定螺丝穿过滑块螺丝孔和滑轨预留孔将滑块固定在滑轨内。
上述静态混合器为多个，沿烟道宽度方向等间距排布。
优选的，静态混合器为多排，每排沿烟道宽度方向等距排布多个，多排沿烟道高度方向交错布置。
各静态混合器的上方均设有喷氨支管。
其中，喷氨支管的喷口呈喇叭形。
与顶面叶片铰接的侧面叶片烟道中心线的夹角呈30°～60°。
本发明还提供了一种喷氨烟气混合调节方法，该调节方法在烟道内设置静态混合器，通过调节静态混合器在烟道宽度方向上的扩张角度，对烟气经过静态混合器后的涡流进行调整，从而调节烟气与上部喷氨的混合强度。
上述调节方法，通过监测烟道宽度方向上的NOx浓度场分布，进行静态混合器在烟道宽度方向上的扩张角度调节，当静态混合器中间位置NOx浓度过高时，增加静态混合器在烟道宽度方向上的扩张角度，当静态混合器中间位置NOx浓度过低时，减小静态混合器在烟道宽度方向上的扩张角度。
其中，进行静态混合器在烟道宽度方向上的扩张角度调节时，每次调节角度5°～10°。
并且定期进行喷氨优化调整，当烟道宽度方向NOx浓度分布不均，且无法通过喷氨支管手动蝶阀开度大小来进一步降低NOx浓度不均度时，在机组停机检修时，对静态混合器扩张角度进行调整。。
本发明相比现有技术中具有以下优点：
1、本发明通过采用倒四棱台静态混合器，利用正对烟气流向的顶面烟气，有助于引导烟气向四周扩散，同时沿烟道宽度方向设置的侧面叶片可调节与顶面叶片之间的扩张角度，进而调节烟气通过后形成的涡流强度，对烟气通过静态混合器的混合强度进行调节，从而调节烟道宽度上的烟气分布。
2、通过沿宽度方向设置的多个静态混合器，进一步调节烟道宽度方向上的烟气分布均匀性。
3、同时在烟道内不同高度和不同深度方向布置多排静态混合器，有助于加强烟气沿烟道高度和深度方向的混合强度，有利于氨气与烟气的均匀混合。
4、本发明通过在每个静态混合器上方设置喷氨支管，并将喷氨支管设置为喇叭口型，有助于防止喷口堵塞。
5、本发明静态混合器结构简单，能有效提高烟道内的氨气与烟气的混合均匀程度，保证脱硝效率。
附图说明
图1为本发明涡流静态混合器安装在烟道内的结构示意图；
图2为图1中涡流静态混合器的结构示意图；
图3为图2中涡流静态混合器上设置的角度锁定装置的结构示意图；
图4为本发明涡流静态混合***在烟道内的分布示意图。
图中，1-倒四棱台静态混合器，11-深度侧面叶片，12-宽度侧面叶片，13-顶面叶片，2-喷氨支管，3-烟道横梁，4-铰链，5-滑块，6-滑轨，7-可伸缩螺杆，8-角度锁定装置，9-滑块螺丝孔，10-滑轨预留孔。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1所示，本实施例的倒四棱台涡流静态混合器***，采用倒四棱台静态混合器1，倒四棱台静态混合器1沿烟道深度方向两个侧面叶片（即对立设置的两个深度侧面叶片11）固定在烟道横梁3上；顶面叶片13正对烟气气流方向，并与深度侧面叶片11焊接；沿烟道宽度方向的两个侧面叶片（即对立设置的两个宽度侧面叶片12）与顶面叶片13通过铰链4连接，由此可以调节宽度侧面叶片12的扩张角度（沿宽度方向与烟道中线的角度调节）；同时深度侧面叶片11的叶片相对较大，使得宽度侧面叶片12向外扩张调节时，能够始终与深度侧面叶片11保持围绕状态，而不会形成间隙使得烟气通过进入倒四棱台静态混合器1内部。烟气流经倒四棱台混合器1后向四周扩散并在其后形成涡流，卷吸喷氨支管2喷出的氨气和空气的混合气。
如图2所示，在宽度侧面叶片12的内侧布置有滑轨6及设置在滑轨6内的滑块5。通过可伸缩螺杆7连接滑块5与烟道横梁3，从而将宽度侧面叶片12固定在烟道横梁3上。通过可伸缩螺杆7的伸长或缩短带动滑块5在滑轨6的移动，以此来调节宽度侧面叶片12的扩张角度。
同时为了避免烟气对宽度侧面叶片12扩张角度的影响，在倒四棱台静态混合器1上还设置有角度锁定装置8，该角度锁定装置8采用固定螺丝，如图3所示，各宽度侧面叶片的滑轨上设有对应的若干滑轨预留孔10，滑块上设有滑块螺丝孔9，当宽度侧面叶片12扩张角度调节完毕后，通过固定螺丝穿过滑块螺丝孔9和相应位置处的滑轨预留孔10将滑块固定在滑轨内。
本实施例中倒四棱台静态混合器四个侧面（包括宽度侧面叶片12及深度侧面叶片11）在初始状态时与中心线呈45°布置，既可以在混合器后方产生涡流卷吸喷氨支管喷入的氨气，又可以避免大幅度增加流场的阻力。
同时为了加强烟道宽度方向上的烟气混合强度，作为优选的方案，根据烟道实际宽度，沿着烟气宽度方向等间距设置多个倒四棱台静态混合器，通过NOx浓度场测量结果进行各倒四棱台静态混合器的宽度侧面叶片12的扩张角度调节。
为了进一步加强烟气在烟道深度及高度方向上的烟气混合强度，作为优选方案，沿着烟气深度方向及高度方向交错设置多排倒四棱台静态混合器（各排倒四棱台静态混合器均沿烟道宽度方向设置多个四棱台静态混合器，本实施例分别沿烟道深度及高度方向上交错设置一排、两排倒四棱台静态混合器，每排沿烟道宽度方向上设置多个倒四棱台静态混合器1），如图4所示。
本实施例中倒四棱台静态混合器及可以实现烟道深度方向的涡流混合，又可以通过调节叶片角度实现烟道宽度方向的涡流混合，有助于解决目前电站锅炉涡流混合式脱硝***普遍存在的沿烟道深度和宽度方向混合不均问题。对于脱硝烟道较深较宽的问题，可以通过布置多排倒四棱台静态混合器实现烟道深度和宽度方向的精准调节。对于烟道宽度方向混合不均的问题，可以通过机组停机检修调整倒四棱台静态混合器叶片扩张角度来精准调节，改造成本低。
在使用过程中，对NOx浓度场进行测量，当出现宽度方向上NOx浓度场分布不均且无法通过喷氨支管阀门开度调节进一步降低不均匀度的情况时，进行停机调整：NOx浓度场中涡流混合器中间浓度过高时，将对应宽度方向设置的临近两个倒四棱台静态混合器的宽度侧面叶片12向外扩张调节5°～10°；NOx浓度场的中涡流混合器中间浓度过低时，将对应宽度方向设置的临近两个倒四棱台静态混合器的宽度侧面叶片12向内收缩调节5°～10°；首次调节后，如运行后，仍出现宽度方向上NOx浓度场分布不均的情况，再次进行停机调整时，对于宽度侧面叶片进行微调，调节角度为2°～3°，调节方向同首次调节；直至宽度方向上NOx浓度场分布均匀。
本实施例中喷氨支管形状为新型喇叭口型，采用一体铸造工艺。新型喷口结构可以有效防止积灰、堵塞的问题。
本发明的技术方案不局限于上述各实施例，凡采用等同替换方式得到的技术方案均落在本发明要求保护的范围内。

Claims (14)

1.一种涡流静态混合器***，其特征在于：所述涡流静态混合器***包括静态混合器；所述静态混合器包括固定设于烟道内的顶面叶片及位于顶面上方、呈环形分布的周侧面叶片，所述周侧面叶片至少包括两个沿烟道宽度方向对立设置的侧面叶片，该两个对立的侧面叶片与所述顶面叶片铰接；所述两个对立的侧面叶片上设有角度调节装置，各对立的侧面叶片分别通过对应的角度调节装置沿烟道宽度方向可调节与顶面叶片之间的扩张角度。
2.根据权利要求1所述的涡流静态混合器***，其特征在于：所述静态混合器呈倒四棱台状，顶面叶片与周侧面叶片围成底面开口的倒四棱台状。
3.根据权利要求2所述的涡流静态混合器***，其特征在于：所述周侧面叶片包括两对立的深度侧面叶片及两对立设置的宽度侧面叶片，该宽度侧面叶片为所述沿烟道宽度方向对立设置的侧面叶片；所述深度侧面叶片通过烟道横梁固定设于烟道内，并与所述顶面叶片固接；所述宽度侧面叶片下端与顶面叶片铰接；所述角度调节装置包括滑块、可伸缩螺杆和角度锁定装置，可伸缩螺杆一端固定在所述烟道横梁上，另一端连接所述滑块；各宽度侧面叶片的内侧设有滑轨，所述角度调节装置的滑块通过所述角度锁定装置固定设于对应宽度侧面叶片的滑轨内。
4.根据权利要求3所述的涡流静态混合器***，其特征在于：当所述宽度侧面叶片沿烟道宽度方向调节与顶面叶片之间的扩张角度时，所述宽度侧面叶片始终与深度侧面叶片保持围绕状态。
5.根据权利要求4所述的涡流静态混合器***，其特征在于：所述角度锁定装置采用固定螺丝；所述各宽度侧面叶片的滑轨上设有对应的若干滑轨预留孔，滑块上设有滑块螺丝孔，通过固定螺丝穿过滑块螺丝孔和滑轨预留孔将滑块固定在滑轨内。
6.根据权利要求1至5任一所述的涡流静态混合器***，其特征在于：所述静态混合器为多个，沿烟道宽度方向等间距排布。
7.根据权利要求6所述的涡流静态混合器***，其特征在于：所述静态混合器为多排，每排沿烟道宽度方向等距排布多个，多排沿烟道高度方向交错布置。
8.根据权利要求7所述的涡流静态混合器***，其特征在于：各静态混合器的上方均设有喷氨支管。
9.根据权利要求8所述的涡流静态混合器***，其特征在于：所述喷氨支管的喷口呈喇叭形。
10.根据权利要求1至5任一所述的涡流静态混合器***，其特征在于：与顶面叶片铰接的侧面叶片烟道中心线的夹角呈30°～60°。
11.一种喷氨烟气混合调节方法，其特征在于：该调节方法在烟道内设置静态混合器，通过调节静态混合器在烟道宽度方向上的扩张角度，对烟气经过静态混合器后的涡流进行调整，从而调节烟气与上部喷氨的混合强度。
12.根据权利要求11所述的喷氨烟气混合调节方法，其特征在于：所述调节方法，通过监测烟道宽度方向上的NOx浓度场分布，进行静态混合器在烟道宽度方向上的扩张角度调节，当静态混合器中间位置NOx浓度过高时，增加静态混合器在烟道宽度方向上的扩张角度，当静态混合器中间位置NOx浓度过低时，减小静态混合器在烟道宽度方向上的扩张角度。
13.根据权利要求12所述的喷氨烟气混合调节方法，其特征在于：进行静态混合器在烟道宽度方向上的扩张角度调节时，每次调节角度5°～10°。
14.根据权利要求13所述的喷氨烟气混合调节方法，其特征在于：定期进行喷氨优化调整，当烟道宽度方向NOx浓度分布不均，且无法通过喷氨支管手动蝶阀开度大小来进一步降低NOx浓度不均度时，在机组停机检修时，对静态混合器扩张角度进行调整。
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