CN202638273U - 一种适用于sncr脱硝技术的低气耗气泡雾化喷枪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于SNCR脱硝技术的低气耗气泡雾化喷枪。它包括压缩空气流道、定位板、二相流混合室、喷孔、喷枪外壳、气泡发生器等；喷枪外壳一端侧壁设有还原剂溶液进口，另一端端部设有喷嘴帽，喷嘴帽端面上布置多个喷孔，另一端内设有二相流加速区，喷枪外壳内设有压缩空气流道，压缩空气流道一端穿过喷枪外壳一端端壁并与空气进口相连，另一端与气泡发生器相连，并通过定位板固定在喷枪外壳内壁，气泡发生器上设有气泡注入孔，气泡注入孔外侧为气泡注入区，与二相流加速区之间设有二相流混合室。本实用新型具有气耗率低、气液压力低等优点，达到了低能耗雾化的效果，气泡雾化结构，使雾化质量提高、喷射距离大，可提高SNCR的脱硝效率。

Description

一种适用于SNCR脱硝技术的低气耗气泡雾化喷枪

技术领域

本实用新型属于气液喷射装置技术领域，尤其涉及一种适用于SNCR脱硝技术的低气耗气泡雾化喷枪。 

背景技术

煤炭等化石燃料燃烧过程会排放大量NOx污染物，具有很大危害性。目前工业中常用的脱硝手段可分为炉内脱硝和炉外脱硝，其中选择性非催化还原法（SNCR）和选择性催化还原法（SCR）得到了广泛应用。SCR是一种成熟的脱硝技术，脱硝效率可达到90%以上，但需要额外的SCR反应器，占地面积大，投资高。另外，SCR使用的催化剂价格昂贵，且存在易中毒和易被灰尘堵塞等问题，需要定期更换。SNCR脱硝技术是将氨基还原剂喷入炉内900～1100 ℃区间，将NOx还原为氮气和水。SNCR脱硝技术不使用催化剂，脱硝效率较低，但采用炉膛作为反应器，具有设备简单、投资少、占地面积少和运行成本低等优点，尤其适合小型煤粉锅炉、循环流化床锅炉、垃圾焚烧炉和水泥分解炉等，是目前脱硝的主要发展方向之一。

SNCR脱硝过程中，还原剂与烟气的混合程度是决定脱硝效率高低的重要控制因素。混合良好的情况下，如实验室小型反应器内，SNCR可达到90%以上的脱硝率。但在实际应用中，尤其对于炉膛较大的锅炉，由于还原剂与烟气难以均匀混合，SNCR脱硝率一般低于50%。

SNCR脱硝采用的还原剂主要是低浓度氨水或尿素溶液，雾化后喷入炉膛。雾化质量是决定混合效果的关键，包括雾化液滴的粒径分布、速度和雾化角度等。因此，还原剂雾化喷枪的性能在SNCR脱硝过程中非常重要。

目前常用的还原剂雾化喷枪采用的雾化方式有机械雾化、气力雾化和气泡雾化等，其中机械雾化喷嘴结构简单，实用方便，但雾化效果差；气力雾化喷嘴雾化效果较好，但存在气耗率高、气耗介质与还原剂压力高、耗能大和结构复杂等缺点。气泡雾化喷枪气耗率低，但该技术尚不成熟，注入液体的气泡容易发生合并，雾化效果难以保证。

发明内容

本实用新型目的在于克服现有技术的缺点，提供一种适用于SNCR脱硝技术的低气耗气泡雾化喷枪。

适用于SNCR脱硝技术的低气耗气泡雾化喷枪，包括压缩空气进口、还原剂溶液进口、还原剂流道、压缩空气流道、定位板、气泡注入区、二相流混合室、二相流加速区、喷孔、喷枪外壳、气泡注入孔、气泡发生器、喷嘴帽；喷枪外壳一端侧壁设有还原剂溶液进口，喷枪外壳另一端端部设有喷嘴帽，喷嘴帽端面上布置多个喷孔，喷枪外壳另一端内设有二相流加速区，喷枪外壳内设有压缩空气流道，压缩空气流道一端穿过喷枪外壳一端端壁并与空气进口相连，压缩空气流道另一端与气泡发生器相连，并通过定位板固定在喷枪外壳内壁，气泡发生器上设有气泡注入孔，气泡注入孔外侧为气泡注入区，气泡注入区与二相流加速区之间设有二相流混合室。

所述的气泡发生器呈梭型，两端直径小、中端直径大，气泡注入区截面积是还原剂流道截面积的20%～30%。

所述的气泡发生器中端布置1～2圈气泡注入孔、每圈设置6～10个气泡注入孔，孔径为0.5～2 mm。

所述的适用于SNCR脱硝技术的低气耗气泡雾化喷枪，其特征在于，所述的二相流混合室长度与直径比为1.0～2.5。

所述的二相流加速区直径与二相流混合室直径的比值为0.5～0.8；二相流加速区长度与直径比为2～4。

所述的喷嘴帽呈圆台型；中心点设置一个喷孔、圆台的侧面均匀布置4～6个喷孔，喷孔的直径为1～2.5 mm，侧面布置的喷孔的中轴线与整个喷枪中轴线的夹角为12.5～40°。

本实用新型与现有技术相比具有的有益效果：

1）结构简单可靠，防堵塞，加工成本低；

2）采用气泡雾化方式，气耗率低，典型工况下气耗率为5%～10%；

3）还原剂经过气泡雾化器时，流道缩小，流速提高，此时注入形成气泡体积小，并很快分散至液相，不易发生合并，加上二相流混合室和加速区的作用，使气泡进一步分散和破碎，雾化效果好，典型工况下雾化液滴索特尔直径为30～120 μm，平均直径70 μm；

4）对压缩空气和还原剂溶液的压力要求不高，还原剂溶液压力为0.15～0.3 MPa，压缩空气压力只要略高于溶液压力即可，节能效果显著；

5）气泡发生器可更换，采用不同的注气孔，以便改变雾化效果；喷嘴帽可更换，方便调节雾化角度。

附图说明

图1是适用于SNCR脱硝技术的低气耗气泡雾化喷枪结构示意图；

图2是图1的A-A截面图；

图3是图1的B-B截面图；

图4是图1的左视图；

图中：压缩空气进口1、还原剂溶液进口2、还原剂流道3、压缩空气流道4、定位板5、气泡注入区6、二相流混合室7、二相流加速区8、喷孔9、喷枪外壳10、气泡注入孔11、气泡发生器12、喷嘴帽13。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述：

适用于SNCR脱硝技术的低气耗气泡雾化喷枪，包括压缩空气进口1、还原剂溶液进口2、还原剂流道3、压缩空气流道4、定位板5、气泡注入区6、二相流混合室7、二相流加速区8、喷孔9、喷枪外壳10、气泡注入孔11、气泡发生器12、喷嘴帽13；喷枪外壳10一端侧壁设有还原剂溶液进口2，喷枪外壳10另一端端部设有喷嘴帽13，喷嘴帽13端面上布置多个喷孔9，喷枪外壳10另一端内设有二相流加速区8，喷枪外壳10内设有压缩空气流道4，压缩空气流道4一端穿过喷枪外壳10一端端壁并与空气进口1相连，压缩空气流道4另一端与气泡发生器12相连，并通过定位板5固定在喷枪外壳10内壁, 定位板5起到支撑和固定位置作用，并允许还原剂溶液通过，气泡发生器12上设有气泡注入孔11，气泡注入孔11外侧为气泡注入区6，气泡注入区6与二相流加速区8之间设有二相流混合室7。

所述的气泡发生器12呈梭型，两端直径小、中端直径大，气泡注入区6 截面积是还原剂流道3截面积的20%～30%。

所述的气泡发生器12中端布置1～2圈气泡注入孔11、每圈设置6～10个气泡注入孔11，孔径为0.5～2 mm。气泡注入孔11为减缩孔，横截面的直径由内向外，逐渐缩小。还原剂溶液经过气泡注入区6时，速度得到较大提高，注入的气泡体积小，并很快分散至液相，不易发生合并。

所述的适用于SNCR脱硝技术的低气耗气泡雾化喷枪，其特征在于，所述的二相流混合室7长度与直径比为1.0～2.5。在二相流混合室7，气泡和还原剂溶液继续充分混合，气泡进一步均匀分散。

所述的二相流加速区8直径与二相流混合室7直径的比值为0.5～0.8；二相流加速区8长度与直径比为2～4。由于流通截面缩小，气液二相流流速加快，湍流度增加，气泡发生进一步的破碎。

所述的喷嘴帽13呈圆台型；中心点设置一个喷孔9、圆台的侧面均匀布置4～6个喷孔9，喷孔9的直径为1～2.5 mm，侧面布置的喷孔9的中轴线与整个喷枪中轴线的夹角为12.5～40°,形成25～80°的喷雾炬。

低气耗气泡雾化喷枪的外壁均采用耐热钢制作，其余部件采用普通碳素钢。

本实用新型提供的雾化喷枪采用的压缩空气和还原剂溶液的压力要求较低，只要达到0.15～0.3 MPa即可，压缩空气压力要略高于溶液压力。压缩空气经过压缩空气流道4进入气泡发生器12，从气泡注入孔11将气泡注入还原剂溶液，形成气液二相流。经过二相流混合室7和二相流加速区8，气泡在溶液中进一步混合和破碎，最后气液二相流从喷孔9喷出，形成喷雾炬。喷雾炬的雾化角度为25～80°，喷射距离的达到3～6米。雾化效果好，典型工况下雾化液滴索特尔直径为30～120 μm，平均直径70 μm。

本实用新型提供的雾化喷枪克服了目前喷枪雾化效果差、能耗高的缺点，具有气耗率低、气液压力低等优点，达到了节能目的。独特设计的气泡雾化结构，使雾化质量提高、喷射距离大，可提高SNCR脱硝效率。

Claims (6)

1.一种适用于SNCR脱硝技术的低气耗气泡雾化喷枪，其特征在于包括压缩空气进口（1）、还原剂溶液进口（2）、还原剂流道（3）、压缩空气流道（4）、定位板（5）、气泡注入区（6）、二相流混合室（7）、二相流加速区（8）、喷孔（9）、喷枪外壳（10）、气泡注入孔（11）、气泡发生器（12）、喷嘴帽（13）；喷枪外壳（10）一端侧壁设有还原剂溶液进口（2），喷枪外壳（10）另一端端部设有喷嘴帽(13)，喷嘴帽(13)端面上布置多个喷孔(9)，喷枪外壳（10）另一端内设有二相流加速区（8），喷枪外壳（10）内设有压缩空气流道（4），压缩空气流道（4）一端穿过喷枪外壳（10）一端端壁并与空气进口（1）相连，压缩空气流道（4）另一端与气泡发生器（12）相连，并通过定位板（5）固定在喷枪外壳（10）内壁，气泡发生器（12）上设有气泡注入孔（11），气泡注入孔（11）外侧为气泡注入区（6），气泡注入区（6）与二相流加速区（8）之间设有二相流混合室（7）。

2.根据权利要求1所述的适用于SNCR脱硝技术的低气耗气泡雾化喷枪，其特征在于，所述的气泡发生器(12)呈梭型，两端直径小、中端直径大，气泡注入区(6) 截面积是还原剂流道(3)截面积的20%～30%。

3.根据权利要求1所述的适用于SNCR脱硝技术的低气耗气泡雾化喷枪，其特征在于，所述的气泡发生器(12)中端布置1～2圈气泡注入孔（11）、每圈设置6～10个气泡注入孔(11)，孔径为0.5～2 mm。

4.据权利要求1所述的适用于SNCR脱硝技术的低气耗气泡雾化喷枪，其特征在于，所述的二相流混合室(7)长度与直径比为1.0～2.5。

5.根据权利要求1所述的适用于SNCR脱硝技术的低气耗气泡雾化喷枪，其特征在于，所述的二相流加速区(8)直径与二相流混合室(7)直径的比值为0.5～0.8；二相流加速区(8)长度与直径比为2～4。

6.根据权利要求1所述的适用于SNCR脱硝技术的低气耗气泡雾化喷枪，其特征在于，所述的喷嘴帽(13)呈圆台型；中心点设置一个喷孔(9)、圆台的侧面均匀布置4～6个喷孔(9)，喷孔（9）的直径为1～2.5 mm，侧面布置的喷孔(9)的中轴线与整个喷枪中轴线的夹角为12.5～40°。

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