专利名称：用于烟气喷射系统的喷嘴装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种喷嘴装置，可适用于各种燃烧设备的烟气排放系统，特别适用于选择性催化还原(SCR)法烟气脱硝系统。
背景技术：
燃煤锅炉及类似装置的排放尾气中的氮氧化物是大气主要污染物之一，目前已经成为了我国空气污染治理的当务之急。对于NOx的治理，国内外主要采用选择性催化还原(SCR)法烟气脱硝工艺，该工艺脱硝效率高、无二次污染，广泛应用于各种燃烧设备中。对于SCR法烟气脱硝工艺，稀释的氨气与烟气的均匀扩散混合是保证反应完全、提高脱硝效率和氨利用率，以及控制较低氨逃逸率的关键因素。氨在某些区域过量，会导致过剩的氨逃逸出反应器，造成环境的二次污染，还易引起副反应的发生，导致脱硝效果变差；某些区域的氨量不足，则导致NOx并未被还原的结果。因此，氨和烟气的混合效果直接关系到整套脱硝装置的效率。目前工程上喷氨装置普遍采用喷氨格栅(AIG)，它是由排列在一起的管道以及其上的小孔组成，喷氨格栅采用多点喷射分区调节，以适应烟气中NOx浓度分布。常规喷氨喷嘴结构简单，喷嘴喷射角度单一，往往只采用简单的一段直管，喷孔直径小，喷氨速度波动较大，对烟气的扰动效果较差；另外机组低负荷运行时烟气流速通常较低，使得喷孔容易发生积灰堵塞现象。为了提高氨气与烟气的混合效果，防止喷嘴的堵塞，人们想出了各种不同的措施。中国专利文献CN201010275830.7 (用于SCR脱硝装置的喷氨咀混合器)在喷嘴前方设计了锥形混合器用于提高混合效果。中国专利文献CN201110045839.3 (用于SCR脱硝系统的旋流式喷氨装置)采用了喷嘴内部设置有螺旋线的旋流式喷嘴用于增强喷嘴出口的扰动效果。中国专利文献CN200920110414.4 (SCR法烟气脱硝的喷氨格栅装置)在喷嘴后方的母管上设置了与金属管平行的防磨板，来保护喷嘴及增强烟气扰动效果。中国专利文献CN200910104626.6 (采用非等直径喷孔喷氨格栅的SCR脱硝工艺及脱硝装置)则采用非等直径喷孔的喷氨格栅，来保证各喷氨孔喷出的氨气量保持相同。中国专利文献CN200920105063.8 (火力发电厂喷氨脱硝系统的多孔喷氨喷嘴)设计了五孔喷氨喷嘴。中国专利文献CN201110262115.4 (火力发电厂喷氨脱硝系统的三叉形喷嘴装置)采用了三叉形喷嘴。中国专利201120523576.8 (烟气脱硝喷氨格栅)采用每个喷嘴端口后方设置烟气扰动片的方法来增强扰动。中国专利文献CN201110301276.X (烟气脱硝系统的导流喷氨装置)通过叶形导流喷氨装置进行喷氨，同时具有导流与喷氨两个功能。中国专利文献CN200820000458.7 (喷射装置和包括该喷射装置的喷射格栅)通过在母管上安装钝体来增强扰流效果。上述很多方案多为增强扰动效果，难以保证喷嘴的防堵效果，同时加工难度较闻。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的用于烟气喷射系统的喷嘴装置，由此克服现有技术的全部或部分缺陷。为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是:本发明用于烟气喷射系统的喷嘴装置包括设有喷射腔的喷射体，所述喷射腔的喷射口的端面与烟气的主气流方向平行，且喷射口的开口方向对外朝向烟道的内壁，由喷射口喷射出的气流呈环状，由喷射口喷射出的气流的方向与烟气的主气流方向成105 165°夹角。进一步地，本发明还包括总管，所述总管与喷射腔连通。进一步地，本发明所述喷嘴装置呈“伞”型。进一步地，本发明由所述喷射口喷射出的气流的方向与烟气的主气流方向成120 150。夹角。与现有技术相比，本发明的有益效果是:通过新型而独特的喷嘴结构设计改善了喷嘴喷射的气流(如还原剂气流)与烟气的混合，增强扰流和混合效果，有利于节省混合时间，减少烟气和喷嘴喷射的气流(如还原剂气流)的混合距离，从而降低烟气喷射系统的投资成本，提闻烟气喷射系统的效率。本发明喷嘴装置还能防止喷嘴的堵塞，大大提闻了系统的运行可靠性。
图1为喷嘴装置与烟道的相对位置关系示意 图2为喷嘴装置的纵向剖视 图3为图1中喷嘴装置的A-A剖视 图4为喷嘴装置的扰流效果矢量 图中，1.还原剂母管；2.还原剂总管；3.喷射腔；4.喷射口 ；5.喷射体的外壁面；
6.喷射体的外壁面；7.喷射体。
具体实施例方式为便于理解，下面以选择性催化还原(SCR)法烟气脱硝系统为例，结合附图详细说明本发明。在选择性催化还原(SCR)法烟气脱硝系统中，由喷射腔3的喷射口 4喷射出并与烟气混合的为还原剂气体，例如为氨气和空气的混合气体；与喷射腔3连通的“总管”可称为“还原剂总管”；向喷射腔或还原剂总管供给还原剂气体的“母管”可称为“还原剂母管”。在图1至图3所示的用于烟气喷射系统的喷嘴装置主要由喷射体7构成。喷射体7内设有喷射腔3，喷射腔3与还原剂母管I连通，来自于还原剂母管I的还原剂气体进入喷射腔3后由喷射腔3的喷射口 4喷射出并与烟道内的烟气相向交汇。具体地说，喷射腔3的喷射口 4的端面与烟气的主气流方向平行，并且，喷射口 4的开口方向对外朝向烟道的内壁。图3是图1中喷射装置的A-A剖视图，图3显示喷射腔3的喷射口 4呈环状，相应地使喷射口 4喷射出的还原剂气流呈环状。由图1和图2可知，由喷射口 4喷射出的还原剂气流与烟气的主气流相向交汇，具体地说，由喷射口 4喷射出的还原剂气流的方向与烟气的主气流方向成105 165°夹角。由于由喷射口 4喷射出的还原剂气流与烟气的主气流相向交汇，因此，如图2所示，以烟气主气流作为参照，喷射体7的外壁面5与烟气主气流相对，喷射体7的另一侧外壁面6则与外壁面5相背。
作为本发明的另一种实施方式，本发明的喷射装置自身可设置有还原剂总管2，还原剂总管2与喷射腔3连通，来自于还原剂母管I的还原剂气体可经由还原剂总管2进入各喷射装置的喷射腔3内。作为本发明的优选实施方式，喷嘴装置可呈“伞”型。从形状来看，还原剂总管2相当于雨伞的“伞柄”，喷射体7相当于雨伞的“伞面”，其中，喷射体7的外壁面5相当于“内伞面”，喷射体7的外壁面6相当于“外伞面”。对雨伞而言，与雨落下方向相对的是雨伞的“外伞面”，因此雨直接冲击的是雨伞的“外伞面”;而本发明与雨伞不同的是，本发明与烟气主气流相对的是喷射体7的外壁面5，因此烟气主气流直接冲击的是喷射体7的外壁面5。将本发明喷嘴装置安装于烟气喷射系统的烟道内时，可沿烟道的轴向安装有多层喷嘴装置，每一层有多个喷嘴装置并列。从图4可以看出，烟气在烟道中流过时，一部分烟气冲击到喷射体7的与烟气主气流相对的外壁面5上，另一部分烟气则经由相邻喷嘴装置之间或喷嘴装置与烟道内壁之间的间隙流过。当一部分烟气冲击到喷射体7的与烟气主气流相对的外壁面5上时，发生漫反射现象，由此使烟气的部分动压转化为静压，同时，由喷射口 4喷射出的还原剂气流的方向与烟气的主气流方向成105 165°夹角(优选120 150°夹角)，并且，由于喷射腔3的喷射口 4的端面与烟气的主气流方向平行，结合还原剂气流为环状而呈现出的闭合式结构特征，使得在喷射口 4喷出的环形还原剂气流直接与相邻喷嘴装置之间或喷嘴装置与烟道内壁之间流过的另一部分烟气成一定角度的相向碰撞后，能够在喷射体7的外壁面5的覆盖区域形成独特的环形压力不均衡区域，并促使由喷射口 4喷出的环形还原剂气流与烟气在该压力不均衡区域发生强烈的扰流混合。此外，由于由喷射口 4喷射出的还原剂气流呈环状，确保在外壁面5的覆盖区域所形成的压力不均衡区域产生强烈的涡流效应，在该区域发生强烈的气体混合，并使气流在压力不均衡区域混合后能够均匀地与相邻喷嘴装置之间或喷嘴装置与烟道内壁之间的气流进行二次混合并被夹带前进。由于由喷射口 4喷出的还原剂气流呈环状，并同时受相邻喷嘴装置之间的喉口结构影响，混合后的气流会先加速流过，而后沿外壁面6减速爬升；喷射体7的外壁面6上聚集的原有低速气流与经过相邻喷嘴装置之间的间隙(或喷嘴装置与烟道之间的间隙)后沿该外壁面6爬升的气流相遇，再次形成明显的扰流及混合(如图4所示)。经过上述多次扰流混合，本发明以其特有的方式实现还原剂气体和烟气的均匀混合，并且节省了混合时间，减少烟气和还原剂的混合距离，大大降低脱硝系统的投资成本，提闻脱硝系统的效率，提闻脱硝系统的运行可罪性和稳定性。此外，喷射腔3的喷射口 4的端面与烟气的主气流方向平行，一方面可以减少喷射口 4的端面受烟气中固体颗粒的冲刷及磨蚀，同时可以最大程度避免烟气中的固体颗粒由喷射口 4进入喷射腔3内，减少了喷射口 4被固体颗粒堵塞的可能性。需要说明的是，本发明喷嘴装置除了特别适用于选择性催化还原(SCR)法烟气脱硝系统外，还可适用于各种燃烧设备的烟气排放系统。尽管上文结合附图描述了本发明的优选实施例，但是本领域技术人员应当意识至IJ，本发明不应限制于上述优选实施例的具体内容。在不脱离所附权利要求限定的本发明精神和范围的情况下，可以对上述实施例作出各种变型和改进。
权利要求
1.一种用于烟气喷射系统的喷嘴装置，其特征在于:包括设有喷射腔的喷射体(7)，所述喷射腔(3)的喷射口(4)的端面与烟气的主气流方向平行，且喷射口的开口方向对外朝向烟道的内壁，由喷射口(4)喷射出的气流呈环状，由喷射口(4)喷射出的气流的方向与烟气的主气流方向成105 165°夹角。
2.根据权利要求1所述的喷嘴装置，其特征在于:还包括总管(2)，所述总管(2)与喷射腔(3)连通。
3.根据权利要求1或2所述的喷嘴装置，其特征在于:所述喷嘴装置呈“伞”型。
4.根据权利要求1或2所述的喷嘴装置，其特征在于:由所述喷射口喷射出的气流的方向与烟气的主气流方向成120 150°夹角。
5.根据权利要求4所述的喷嘴装置，其特征在于:所述喷嘴装置呈“伞”型。
全文摘要
本发明公开了一种于烟气喷射系统的喷嘴装置，它包括设有喷射腔的喷射体，所述喷射腔的喷射口的端面与烟气的主气流方向平行，且喷射口的开口方向对外朝向烟道的内壁，由喷射口喷射出的气流呈环状，由喷射口喷射出的气流的方向与烟气的主气流方向成105～165°夹角。本发明通过新型而独特的喷嘴结构设计改善了喷嘴喷射的气流与烟气的混合，增强扰流和混合效果，有利于节省混合时间，减少烟气和喷嘴喷射的气流的混合距离，从而降低烟气喷射系统的投资成本，提高烟气喷射系统的效率。本发明喷嘴装置还能防止喷嘴的堵塞，大大提高系统的运行可靠性。
文档编号B01D53/56GK103203183SQ20131013351
公开日2013年7月17日 申请日期2013年4月17日 优先权日2013年4月17日
发明者文雅, 金晶, 马志刚, 李松, 张殷 申请人:浙江浙大网新机电工程有限公司