管道内喷液快速蒸发装置的制作方法

文档序号:15578955发布日期:2018-09-29 06:20

本发明涉及SCR系统中喷射的还原剂在管道内的快速蒸发,尤其涉及一种管道内喷液快速蒸发装置,属于管道内喷射流体的快速蒸发领域管道内喷射流体的快速蒸发领域。



背景技术:

SCR后处理技术又称排放后处理技术,是指为减少发动机排放的废气造成环境污染而对其进行适当处理的技术。SCR后处理技术作为烟气脱硝的一种方法已被广泛应用,其原理是还原剂(尿素溶液)在催化剂的作用下与烟气中的NOx(氮氧化物)反应生成氮气和水。其中,还原剂的蒸发分解以及还原剂与废气的掺混状态是影响SCR系统转化效率的一个重要因素。通常为了保证SCR系统中还原剂的充分分解需要预留较长的排气管道,降低了SCR装置,同时对SCR装置的布置方式也提出了较高的要求。

目前工业中主要两种方法增加管道内喷液的快速蒸发,对于SCR系统而言,一种时通过增加中还原剂的蒸发温度来加快尿素的蒸发分解速度,另一种是通过混合器混合过程中气流与还原剂的作用增加尿素的快速蒸发。第一种方式所需的能耗较高,且系统较为复杂。而第二种方式,易使得还原剂在混合器表面形成积液,腐蚀管道内壁。



技术实现要素:

本发明的目的是为了提供一种管道内喷液快速蒸发装置,该装置结构简单,能够满足管道内喷液快速蒸发的使用要求,并且由于蒸发结构采用环形,使得喷液不易在蒸发结构表面集聚,从而防止积液的形成。

本发明的目的是这样实现的:包括管道,在管道内设置有喷射位点,且喷射位点设置在入口方向,所述管道内通过支架还设置有呈锥形分布的蒸发结构,且锥角开口方向与管道内液体流动方向一致,所述蒸发结构包括3-7组蒸发单元,每组蒸发单元是圆环形结构、球形结构、圆环形结构与球形结构的组合或圆环形结构与圆环形结构的组合。本发明还包括这样一些结构特征:

1.所述支架是对称设置在蒸发结构与管道之间的圆柱杆,圆柱杆的个数为3到6个。

2.所述蒸发单元有四组,且沿着锥角开口方向依次是第一组蒸发单元至第四组蒸发单元,第一组蒸发单元是球形结构,第二组蒸发单元是圆环形结构,第三组是球形结构与圆环形结构的组合且圆环形结构位于球形结构外侧,第四组是两个圆环形结构的组合。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:1、管道内喷液快速蒸发装置中使用环形结构,使得蒸发过程具有更大的比表面积,同时使得喷射的液体与壁面有更大的接触率,从而可以形成分布均匀的液膜,有利于液滴的快速蒸发。此外,环形混合器结表面形状过度光滑,在管道内可以有效防止喷液的局部积液的现象。2、管道内喷液快速蒸发装置中环形蒸发结构的同一截面处同心圆环个数随进口到出口方向逐渐增多,与液滴的喷射锥形状基本契合,有利于喷射的液滴和周围气流快速混合,同时环形混合器内环形分布为交错排列,有利于气流的充分分流和扩散,从而产生一定的混合效果。3、管道内喷液快速蒸发装置中环形蒸发结构表面形状过度圆滑,流体流经蒸发结构表面时,使流体形成多层分流,流体速度的突变率较小,因此,流经混合器时管道内压力损失较小。4、管道内喷液快速蒸发装置内部子结构沿管道轴线中心对称,便于实际加工,同时保证流场对称性。

附图说明

图1a为本发明提出的管道内喷液快速蒸发装置结构图,图1b、图1c、图1d分别是图1a中的A-A、B-B、C-C方向的剖视图;

图2-3为本发明提出的管道内喷液快速蒸发装置不同视角示意图。

图4为本发明提出的环形管道内喷液快速蒸发装置蒸发原理示意图。

图中:1管道,2喷射位点,3蒸发结构,4支架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。

所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,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,或成一体;可以是机械连接,也可以是焊接连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或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中的具体含义。

本发明具体包含:管道1,所述管道1一侧设有入口,所述远离入口一侧为出口;所述管道1入口内设有喷射位点2,液体从喷射位点2出喷出(喷射位点2位于混合管道内部,适用于管道内部的喷液快速蒸发);所述管道1内排布有蒸发结构3,且该蒸发结构3整体呈锥形分布,锥角开口方向与管道内流动方向一致,蒸发结构3内部可为空心或者实心;所述蒸发结构3上连接有支架4。所述支架4与管道1内壁连接。蒸发结构包括3-7组蒸发单元,也即组数为3-7,蒸发结构的各组蒸发单元整体呈现由小到大分布,同时各个圆环或球形的直径减小,相邻组之间距离增加。

管道内喷液快速蒸发装置中某些环形结构同一截面处同心圆环个数不加以限定,可根据需要进行相应的设置,且在混合器内排列并不符合随管道流动方向数目增加。

管道内喷液快速蒸发装置的相邻固定支架之间角度为60°(六根固定架)、90°(四根固定架)、120°(三根固定架)。支架在管道内沿管道轴线中心对称分布本发明采用管道内喷液快速蒸发装置进行喷液(喷液从喷液位点喷出)的快速蒸发,由于环形蒸发结构在管道内沿管道中心线呈中心对称分布,因此,选取管道内一个截面(如图4)分析管道内喷液快速蒸发原理。气流从管道1入口流入,在蒸发结构3的作用下气流在管道1内不断分层和融合,同时液体(SCR混合器中喷射为尿素溶液)从喷射位点2喷出,被气流带动流经蒸发结构3表面,附在蒸发结构3表面的液滴不断进行蒸发分解,进入流体区域。经过蒸发结构3的作用,液滴蒸发形成的气体(SCR喷射中,气体为氨气)与来流气流不断交错、混合,进一步提升喷射的液滴的蒸发速率。从而缩短尿素蒸发过程中所需要的蒸发管道的长度,优化SCR系统的空间布置。

综上,本发明公开了一种管道内喷液快速蒸发装置,包括:管道1,所述管道1一侧设有入口,所述远离入口一侧为出口;所述管道1入口内设有喷射位点2,液体从喷射位点2出喷出;所述管道1内排布有多组环形蒸发结构3,且蒸发结构3整体呈锥形分布,锥角开口方向与管道内流动方向一致,蒸发结构3内部可为空心或者实心;所述蒸发结构3上连接有支架4。所述支架4与管道1内壁连接;本发明结构简单,流动阻力小,同时,蒸发表面较大,不易在蒸发表面形成积液。可适用于各种工业领域中管道内喷射流体的快速蒸发,特别适用于SCR(选择性催化还原)反应器前还原剂(尿素溶液)的快速蒸发,达到节省所需要的蒸发管道长度的目的,从而优化发动机排气管道的空间布置。

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