一种烟道臭氧分布器、其布置方式及应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种烟道臭氧分布器、其布置方式及应用。所述烟道臭氧分布器包括分布主管、多个分布支管和多个文丘里分布器；所述多个分布支管从分布主管的不同纵截面并行分支引出，多个分布支管错开布置；所述多个文丘里分布器在分布支管两侧对称交错布置。所述烟道中设置有所述的烟道臭氧分布器。所述烟道臭氧分布器一般应用于热电、钢铁等行业工业锅炉/窑炉烟气低温臭氧氧化法脱硝领域。本发明结构简单、安装方便，臭氧喷入烟道的方向与烟气流向垂直，不存在积灰堵塞的问题，另外可根据烟气中NO的浓度调节O3的通入量，可操作性强，提高了运行经济效益，能够满足实际工程应用。
【专利说明】一种烟道臭氧分布器、其布置方式及应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种烟道臭氧分布器、其布置方式及应用，属于环境工程【技术领域】。
【背景技术】
[0002]火电、钢铁等行业排放烟气中污染物多种多样，国内企业现有的烟气净化装置大多是针对于SO2的治理，而NOx作为一种主要的大气污染物质，同样严重危害人类健康、环境、生态及社会经济。新颁布的火电、钢铁等烟气排放标准已经对NOx的排放提出了严格要求。NO2有着与SO2类似的性质，都属于酸性气体，易与碱性物质结合发生反应达到脱除的目的。由于烟气中的NOx中90%以上是NO，需先将NO氧化为NO2，氧化脱除技术已有多种。如CN1923337A公开了一种锅炉烟气多种污染物臭氧氧化同时脱除装置及其方法，其氧化脱除技术方案是在锅炉烟道上喷入臭氧，再将经过臭氧处理后的锅炉烟气送入碱液洗涤塔中进行洗涤。如发明人的在先申请(申请号为201310482358.8)涉及一种循环流化床(CFB)半干法联合脱硫脱硝脱汞装置及方法，其脱除技术方案是在CFB净化装置前烟道上喷入臭氧，再将经过臭氧处理后的烟气送入CFB装置进行脱除反应。需要注意的是O3在温度高于150°C时分解率加强，因此烟气温度不宜过高。
[0003]目前，低温臭氧氧化脱硝技术从脱除效果、投资运行成本等角度考虑都占有一定的优势，成为相关行业或企业控制NOx排放关注的焦点。
[0004]低温臭氧氧化脱硝技术是指烟气在进入净化装置前向烟道中喷入O3将NO氧化为NO2，再进入后续的吸收工段。烟道中O3与烟气中NO的接触效果直接决定了氧化效率和后续的吸收效果，因此两种气体的混合效果成为了该技术发展的重点，相应地，影响烟道中气流分布的臭氧分布器的开发成为热点。
[0005]烟道内臭氧分布器作为一种气体分布器，与脱硝SCR技术反应装置前烟道内喷氨格栅的作用相似。喷氨格栅的主要作用是将喷入的氨气或含氨空气与烟气在接触SCR催化剂之前混合均匀，保证在SCR催化剂上的反应效率，同时减少氨逃逸率。类似地，臭氧分布器的主要作用是促进喷入烟道的臭氧与烟气混合均匀性和加强臭氧对烟气中NO的氧化效率，使得NO在进入净化装置前最大程度的氧化为NO2,保证脱硝效率。现有SCR技术中的喷氨格栅多种多样，如CN102671539A公布的涡旋式喷氨格栅、CN103480254A公布的防堵型喷氨格栅和CN203208900U公布的动态喷氨格栅等。臭氧分布器的设计在借鉴喷氨格栅促进混合均匀性优点的基础上，还需要进一步注重对均匀混合后反应的加强。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于针对现有臭氧喷入烟道均布技术的缺乏，提供一种烟道臭氧分布器、其布置方式及应用。根据烟气中NO浓度调节O3的通入量，可操作性强，提高运行经济效益，能够满足实际工程应用。
[0007]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0008]一种烟道臭氧分布器，所述烟道臭氧分布器包括分布主管、多个分布支管和多个文丘里分布器；
[0009]所述多个分布支管从分布主管的不同纵截面并行分支引出，多个分布支管错开布置；所述多个文丘里分布器在分布支管两侧对称交错布置。
[0010]本发明所述的烟道臭氧分布器采用多个不同平面的分布支管与多个文丘里分布管结合的结构形式，在应用中保证了烟道截面的反应覆盖面，强化了混合效果。错开布置的多个分布支管和在分布支管两侧对称交错布置的多个文丘里分布器能够使臭氧在烟道中的分布更加均匀，进一步保证臭氧与烟气的混合效果。
[0011]本领域技术人员可以根据实际需要选择各部件的具体形式及尺寸，各分布支管、文丘里分布器之间的间距也可以根据实际需要进行选择。本发明对各部件的材料也不做特殊规定。
[0012]以下为本发明所述烟道臭氧分布器的优选形式，不应视为对本发明的限制。
[0013]所述分布支管分为两段，前分布支管段由分布主管引出，与后分布支管段之间通过连接法兰连接，实现模块化设计和安装，安装维修方便。
[0014]所述前分布支管上设置调节阀，可以根据烟气中NO浓度调节臭氧通入量。
[0015]相邻纵截面之间的间距为100?200mm,例如可选择100.3?198mm, 125?182mm，138 ?170mm, 145 ?160mm, 158mm 等，进一步优选为 100 ?150mm。
[0016]不同纵截面上相邻分布支管中心线之间的间距相等。不同纵截面的相邻分布支管中心线之间的间距为300?500_，例如可选择300.02?499_，310?482_，328?450mm, 350 ?427.5mm, 385mm 等。
[0017]所述分布主管内的气流速度最大不超过30m/s,优选为25?27m/s。所述分布支管内的气流速度控制在20?25m/s，例如可选择20.03?24.8m/s，21?23.4m/s，21.5?23m/s,22.8m/s等,优选为20m/s。在本发明中，分布主管和分布支管管径的选择依据管内气速确定。
[0018]所述分布支管上的单一文丘里分布器的中心线与上下相邻两个文丘里分布器的中心线重合。
[0019]同一分布支管上的同侧相邻两个文丘里分布器之间的间距为50?100mm，例如可选择 50.01 ?99.8mm, 55 ?92.3mm, 62 ?87mm, 70 ?83mm, 76.9mm 等，进一步优选 50 ?75mm0
[0020]所述文丘里分布器的收缩角为70?90°，例如可选择70.01?88.9°，73?86.4°，76.4 ?82°，77 ?80°，79.4。等，优选为 80°。
[0021]所述文丘里分布器的扩散角为25?50°，例如可选择20.03?48.6°，23?45.3°，26.4 ?42.3。，28 ?40。，30.5 ?37。，33.7。等，进一步优选为 40。。
[0022]所述文丘里分布器的喉口高径比为1.0?1.5，例如可选择1.01?1.48，1.08?
1.41，1.2 ?1.34，1.23 ?1.3，1.27 等，进一步优选为 1.2。
[0023]所述文丘里分布器的喉口气速为8?12m/s，例如可选择8.02?11.8m/s，8.6?
I1.3m/s, 9 ?10.7m/s, 9.6m/s 等,进一步优选为 12m/s。
[0024]本发明的目的之二在于提供一种所述烟道臭氧分布器的布置方式，所述烟道臭氧分布器在烟道中布置时，所述烟道臭氧分布器中的多个文丘里分布器与烟气流向垂直，多个分布支管末端与烟道边壁的水平距离是烟道宽度的1/2。[0025]偶数组烟道臭氧分布器在烟道两侧对称错位安装。
[0026]本发明的目的之三在于提供一种烟道，所述烟道中设置有所述的烟道臭氧分布器。臭氧经烟道臭氧分布器喷入烟道，与烟道中的烟气充分混合，将NO氧化为NO2,进入后续净化工段。
[0027]所述烟道臭氧分布器中的多个文丘里分布器与烟气流向垂直。在本发明中，经文丘里分布器喷入烟道边壁部位的臭氧经烟道内壁反弹，增强了气流的扰动效应，促进了边壁处臭氧和NO之间的反应。同时也避免了积灰堵塞的问题，
[0028]所述烟道臭氧分布器的多个分布支管末端与烟道边壁的水平距离是烟道宽度的1/2，偶数组烟道臭氧分布器在烟道两侧对称错位安装。不仅降低了臭氧提供的压力要求，同时加强了臭氧在烟道分布的均匀性。
[0029]本发明的目的之四在于提供一种如上所述的烟道臭氧分布器的应用，所述烟道臭氧分布器设置于低温氧化脱硝技术中的烟气脱硝工段之前的烟道内，应用于热电、钢铁等行业大量工业锅炉/窑炉烟气低温臭氧氧化法脱硝。
[0030]与已有技术方案相比，本发明具有以下有益效果:
[0031]1、本发明所述的烟道臭氧分布器采用分布支管和文丘里分布管结合结构，保证了烟道截面的反应覆盖面，强化了混合效果，臭氧分布更加均匀。
[0032]2、根据烟气中NO的浓度，通过调节阀控制烟道中的臭氧通入量。
[0033]3、所述烟道臭氧分布器在烟道中布置时，使文丘里分布器与烟气流向垂直，促进了边壁处臭氧和NO之间的反应。
[0034]4、本发明结构简单，安装方便。分布支管分段设计，一段由分布主管引出，与另一段支管法兰连接，实现模块化设计和安装。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1是本发明所述烟道臭氧分布器结构的主视示意图；
[0036]图2是本发明所述烟道臭氧分布器结构的侧视示意图；
[0037]图3是本发明所述烟道臭氧分布器中分布支管和文丘里分布器的连接结构示意图；
[0038]图4是本发明所述安装有烟道臭氧分布器的烟道示意图；
[0039]图5是本发明所述两组烟道臭氧分布器在烟道中布置方式主视示意图；
[0040]图6是本发明所述两组烟道臭氧分布器在烟道中布置方式侧视示意图。
[0041]附图中各部件的标记如下:1_烟道；2_分布主管；3_分布支管；3-1_前分布支管；3-2-后分布支管；4_文丘里分布器；5_连接法兰；6_调节阀。
[0042]下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
【具体实施方式】
[0043]下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0044]为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下:[0045]实施例1
[0046]—种烟道臭氧分布器，所述烟道臭氧分布器包括分布主管、多个分布支管和多个文丘里分布器；所述多个分布支管从分布主管的不同纵截面并行分支引出，多个分布支管错开布置；所述多个文丘里分布器在分布支管两侧对称交错布置。
[0047]所述烟道臭氧分布器在烟道中布置时，所述烟道臭氧分布器中的多个文丘里分布器与烟气流向垂直，多个分布支管末端与烟道边壁的水平距离是烟道宽度的1/2。偶数组烟道臭氧分布器在烟道两侧对称错位安装。
[0048]实施例2
[0049]如图1至图3所示，一种烟道臭氧分布器，所述烟道臭氧分布器包括分布主管2、多个分布支管3和多个文丘里分布器4 ;所述多个分布支管3从分布主管2的不同纵截面并行分支引出，多个分布支管3错开布置；所述多个文丘里分布器4在分布支管3两侧对称交错布置。
[0050]所述分布支管3分为两段，前分布支管3-1段由分布主管2引出，与后分布支管3-2段之间通过连接法兰6连接。所述前分布支管3-1上设置调节阀6，可以根据烟气中NO浓度调节臭氧通入量。所述不同纵截面之间的间距为200mm。不同纵截面的相邻分布支管3中心线间距之间的相等。不同纵截面的相邻分布支管3中心线之间的间距为500_。
[0051]所述分布主管2内的气流速度为30m/s ;所述分布支管3内的气流速度控制在20m/s。
[0052]所述分布支管3上的单一文丘里分布器4的中心线与上下相邻两个文丘里分布器4的中心线重合。同一分布支管3上的同侧相邻两个文丘里分布器4之间的间距为100mm。
[0053]所述文丘里分布器4的收缩角为90°，扩散角为50°。
[0054]所述文丘里分布器4的喉口高径比为1.5，喉口气速为12m/s。
[0055]所述烟道臭氧分布器在烟道I中布置时，所述烟道臭氧分布器中的多个文丘里分布器4与烟气流向垂直，多个分布支管3末端与烟道边壁的水平距离是烟道I宽度的1/2。偶数组烟道臭氧分布器在烟道I两侧对称错位安装。
[0056]实施例3
[0057]本实施例与实施例2的区别在于:
[0058]所述不同纵截面之间的间距为100mm。不同纵截面的相邻分布支管3中心线之间的间距为300mm。
[0059]所述分布主管2内的气流速度为25m/s ;所述分布支管3内的气流速度控制在20m/s。
[0060]同一分布支管3上的同侧相邻两个文丘里分布器4之间的间距为50mm。
[0061]所述文丘里分布器4的收缩角为70°，扩散角为25°。
[0062]所述文丘里分布器4的喉口高径比为1.0，喉口气速为8m/s。
[0063]实施例4
[0064]本实施例与实施例2的区别在于:
[0065]所述不同纵截面之间的间距为120mm。不同纵截面的相邻分布支管3中心线之间的间距为400mm。
[0066]所述分布主管2内的气流速度为27m/s ;所述分布支管3内的气流速度控制在20m/s。
[0067]同一分布支管3上的同侧相邻两个文丘里分布器4之间的间距为75mm。
[0068]所述文丘里分布器4的收缩角为80°，扩散角为40°。
[0069]所述文丘里分布器4的喉口高径比为1.2，喉口气速为12m/s。
[0070]实施例5
[0071]如图4至图6所示，一种烟道，所述烟道I中设置有实施例2所述的烟道臭氧分布器。
[0072]所述烟道臭氧分布器中的多个文丘里分布器4与烟气流向垂直。经文丘里分布器4喷入烟道I边壁部位的臭氧经烟道I内壁反弹，增强了气流的扰动效应，促进了边壁处臭氧和氮氧化物之间的反应。
[0073]所述烟道臭氧分布器的多个分布支管3末端与烟道边壁的水平距离是烟道I宽度的1/2。偶数组烟道臭氧分布器在烟道I两侧对称错位安装。不仅降低了臭氧提供的压力要求，同时加强了臭氧在烟道分布的均匀性。
[0074]本发明所述烟道臭氧分布器设置于低温氧化脱硝技术中的烟气脱硝工段之前的烟道内，应用于热电、钢铁等行业大量工业锅炉/窑炉烟气低温臭氧氧化法脱硝。
[0075]现场安装时，烟道臭氧分布器一般布置在烟气脱硝工段之前的方形或圆形烟道中。
[0076]本发明的工作过程如下:外界产生的臭氧进入分布主管2，经调节阀6控制进入分布支管3，由文丘里分布器4喷入烟道，喷入烟道的臭氧与烟气充分混合反应，进入后续净化工段。烟道中的臭氧通入量通过调节阀6进行控制，以喷入的臭氧覆盖整个烟道截面为且。
[0077]本发明结构简单、安装方便，臭氧喷入烟道的方向与烟气流向垂直，不存在积灰堵塞的问题，另外可根据烟气中NO浓度调节O3的通入量，可操作性强，提高了运行经济效益，满足实际工程应用。
[0078] 申请人:声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征以及方法，但本发明并不局限于上述详细结构特征以及方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征以及方法才能实施。所属【技术领域】的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
[0079]以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0080]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0081]此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【权利要求】
1.一种烟道臭氧分布器，其特征在于，所述烟道臭氧分布器包括分布主管(2)、多个分布支管(3)和多个文丘里分布器(4)； 所述多个分布支管(3)从分布主管(2)的不同纵截面并行分支引出，多个分布支管(3)错开布置；所述多个文丘里分布器(4)在分布支管(3)两侧对称交错布置。
2.如权利要求1所述的烟道臭氧分布器，其特征在于，所述分布支管(3)分为两段，前分布支管(3-1)段由分布主管(2)引出，与后分布支管(3-2)段之间通过连接法兰(5)连接; 优选地，所述前分布支管(3-1)上设置调节阀(6)； 优选地，相邻纵截面间距为100?200mm，进一步优选为100?150mm ； 优选地，不同纵截面上相邻分布支管(3)中心线之间的间距相等； 优选地，不同纵截面上相邻分布支管(3)中心线之间的间距为300?500mm。
3.如权利要求1或2所述的烟道臭氧分布器，其特征在于，所述分布主管(2)内的气流速度最大不超过30m/s,优选为25?27m/s ； 优选地，所述分布支管(3)内的气流速度控制在20?25m/s,优选为20m/s。
4.如权利要求1-3之一所述的烟道臭氧分布器，其特征在于，所述分布支管(3)上的单一文丘里分布器(4)的中心线与上下相邻两个文丘里分布器(4)的中心线重合； 优选地，同一分布支管(3)上的同侧相邻两个文丘里分布器(4)之间的间距为50?100mm,进一步优选为50?75_。
5.如权利要求1-4之一所述的烟道臭氧分布器，其特征在于，所述文丘里分布器(4)的收缩角为70?90°，优选为80° ; 优选地，所述文丘里分布器(4)的扩散角为25?50°，进一步优选为40° ; 优选地，所述文丘里分布器(4)的喉口高径比为1.0?1.5，进一步优选为1.2 ； 优选地，所述文丘里分布器(4)的喉口气速为8?12m/s，进一步优选为12m/s。
6.一种如权利要求1-5之一所述烟道臭氧分布器的布置方式，其特征在于，所述烟道臭氧分布器在烟道(I)中布置时，所述烟道臭氧分布器中的多个文丘里分布器(4)与烟气流向垂直，多个分布支管(3)末端与烟道边壁的水平距离是烟道(I)宽度的1/2。
7.如权利要求6所述的布置方式，其特征在于，偶数组烟道臭氧分布器在烟道(I)两侧对称错位安装。
8.一种烟道，其特征在于，所述烟道(I)中设置有权利要求1-5之一所述的烟道臭氧分布器。
9.如权利要求8所述的烟道，其特征在于，所述烟道臭氧分布器中的多个文丘里分布器(4)与烟气流向垂直； 优选地，所述烟道臭氧分布器的多个分布支管(3)末端与烟道边壁的水平距离是烟道(O宽度的1/2 ； 优选地，偶数组烟道臭氧分布器在烟道(I)两侧对称错位安装。10、一种如权利要求1-5之一所述的烟道臭氧分布器的应用，其特征在于，所述烟道臭氧分布器设置于低温氧化脱硝技术中的烟气脱硝工段之前的烟道内，应用于热电、钢铁等行业大量工业锅炉/窑炉烟气低温臭氧氧化法脱硝。
【文档编号】B01D53/56GK103816784SQ201410059167
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年2月21日 优先权日:2014年2月21日
【发明者】朱廷钰, 赵瑞壮, 徐文青, 刘 文, 王雪 申请人:中国科学院过程工程研究所, 北京正实同创环境工程科技有限公司