一种高效脱汞的吸附剂喷射装置的制作方法

本实用新型属于燃煤烟气中汞控制相关技术领域，更具体地，涉及一种高效脱汞的吸附剂喷射装置。

背景技术：

汞是一种神经毒物，具有极强的累积性和不可逆性，对人类健康具有很大的威胁。燃煤电厂是最主要的人为汞污染源之一。随着环保要求的不断提高，寻求高效、经济、环境友好型的汞控制技术具有重要意义。

现有技术中，通常采用脱汞装置并利用高效吸附材料脱除烟气中的汞，目前的主要研究集中在脱汞吸附材料和脱汞装置两个方面。对于脱汞吸附材料的研究主要集中在改变原材料、采用不同的活化方法、不同的改性剂和改性方法等方面。在实验室固定床脱汞实验中，大部分脱汞吸附材料都具有很高的吸附效率，但是在实际烟道，喷射前后对比烟气中的汞浓度发现，烟气中汞浓度没有明显降低。对于现有吸附剂喷射装置，一个吸附剂喷射装置只有一个喷口，通过进行CFD喷射模拟发现吸附剂在烟道中得流动轨迹很窄，不能扩散到整个烟道截面与烟气充分混合，且在实际的生产过程中，大规模的布置喷射装置会增加建设成本和维护费用。此外，有些吸附剂喷射装置不能有效控制进风量及进料量，由此造成大量的吸附剂浪费，增加了脱汞成本。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种高效脱汞的吸附剂喷射装置，其基于现有吸附剂喷射装置的工作特点，研究及设计了一种高效脱汞的吸附剂喷射装置。所述吸附剂喷射装置的主喷筒位于烟道内的一端形成有两排分别沿两个平行于所述主喷筒的长度方向设置的喷口，所述喷口的几何中心到所述主喷筒的中心轴的垂线与烟气流动方向之间的夹角为锐角，使得吸附剂自所述喷口喷出的方向不是单一的烟气流动方向，而是与烟气流动方向形成有锐角，如此增强了吸附剂扰动，增加了湍流强度，有利于吸附剂与烟气的混合，通过合理设置即可使吸附剂充满整个烟道截面，大大提高了脱汞效率，降低了成本。此外，所述消音机构套设在所述主喷筒位于所述烟道外的部分上，大大减小了噪音分贝，有利于吸附剂喷射装置安静的工作，减小了噪音对周围环境的干扰。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种高效脱汞的吸附剂喷射装置，其特征在于：

所述吸附剂喷射装置包括主喷筒、旋流器及螺旋传送管，所述主喷筒形成有收容腔，其位于烟道内的一端形成有两排分别沿两个平行于所述主喷筒的长度方向设置的喷口，垂直于所述主喷筒的中心轴的方向上的两个相邻的所述喷口的中心轴之间的夹角为60°，所述喷口的几何中心到所述主喷筒的中心轴的垂线与烟气流动方向之间的夹角为锐角；

所述旋流器收容于所述收容腔内且其位于所述烟道外部；自所述主喷筒远离所述烟道的一端进入所述收容腔内的空气经所述旋流器分别形成直流空气及旋流空气，所述直流空气与所述旋流空气用于带动自所述螺旋传送管进入所述收容腔的吸附剂旋转向下运动，并使所述吸附剂自所述喷口喷出以与烟气混合进行脱汞；

所述螺旋传送管的一端连接于所述主喷筒的一侧，其用于将所述吸附剂传送至所述收容腔。

进一步地，所述螺旋传送管的中心轴与所述主喷筒的中心轴之间的夹角为30°。

进一步地，所述螺旋传送管包括外管及收容于所述外管内的螺旋杆；所述吸附剂喷射装置还包括电动机，所述电动机设置于所述外管远离所述主喷筒的一端，其输出轴连接于所述螺旋杆；所述电动机用于带动所述螺旋杆转动，由此将所述吸附剂送入所述收容腔内。

进一步地，所述螺旋杆设置有螺旋叶片，所述螺旋叶片的螺旋角为30°，其旋向为左旋。

进一步地，所述旋流器包括外圆环体、内圆环体及旋流叶轮，所述内圆环体收容于所述外圆环体内，且两者的中心轴重合；所述旋流叶轮的两端分别连接所述内圆环体及所述外圆环体。

进一步地，所述旋流叶轮的数量为多个，多个所述旋流叶轮绕所述内圆环体的中心轴均匀排布；所述旋流叶轮的旋流角为30°。

进一步地，所述吸附剂喷射装置还包括圆筒状的消音机构，所述消音机构套设在所述主喷筒位于所述烟道外的部分上。

进一步地，所述消音机构包括环状的管体，所述管体开设有多个间隔设置的消音腔，多个所述消音腔绕所述管体的中心轴均匀排布；所述消音腔内填充有填料。

进一步地，所述填料为自粘防火减震消音棉。

进一步地，所述吸附剂喷射装置还包括风阀、储料仓及调节阀门，所述风阀设置在所述主喷筒远离所述烟道的一端，其用于控制进入所述主喷筒的风量；所述储料仓通过所述调节阀门连接于所述螺旋传送管，所述调节阀门用于调节自所述储料仓进入所述螺旋传送管内的所述吸附剂的量。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，本实用新型提供的高效脱汞的吸附剂喷射装置主要具有以下有益效果：

1.所述主喷筒位于烟道内的一端形成有两排分别沿两个平行于所述主喷筒的长度方向设置的喷口，所述喷口的几何中心到所述主喷筒的中心轴的垂线与烟气流动方向之间的夹角为锐角，使得吸附剂自所述喷口喷出的方向不是单一的烟气流动方向，而是与烟气流动方向形成有锐角，如此增强了吸附剂扰动，增加了湍流强度，有利于吸附剂与烟气的混合，通过合理设置即可使吸附剂充满整个烟道截面，大大提高了脱汞效率，降低了成本；

2.所述旋流器收容于所述收容腔内且其位于所述烟道外部；自所述主喷筒远离所述烟道的一端进入所述收容腔内的空气经所述旋流器分别形成直流空气及旋流空气，所述直流空气与所述旋流空气用于带动自所述螺旋传送管进入所述收容腔的吸附剂旋转向下运动，如此使得吸附剂能够与烟气进行充分接触，进而提高了脱汞效率；

3.所述消音机构套设在所述主喷筒位于所述烟道外的部分上，大大减小了噪音分贝，有利于吸附剂喷射装置安静的工作，减小了噪音对周围环境的干扰；

4.所述风阀设置在所述主喷筒远离所述烟道的一端，其用于控制进入所述主喷筒的风量；所述储料仓通过所述调节阀门连接于所述螺旋传送管，所述调节阀门用于调节自所述储料仓进入所述螺旋传送管内的所述吸附剂的量，实现了进风量及进料量的调节，减小了吸附剂的浪费，降低了脱汞成本，提高了经济性。

附图说明

图1是本实用新型较佳实施方式提供的高效脱汞的吸附剂喷射装置处于使用状态的剖面示意图；

图2是图1中的高效脱汞的吸附剂喷射装置的旋流器的结构示意图；

图3是图1中的高效脱汞的吸附剂喷射装置的消音机构的剖视图；

图4是图1中的高效脱汞的吸附剂喷射装置的另一剖视图；

图5是图1中的高效脱汞的吸附剂喷射装置处于使用状态的布置示意图；

图6是图1中的高效脱汞的吸附剂喷射装置的螺旋传送管的结构示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-储料仓，2-调节阀门，3-电动机，4-螺旋杆，5-消音机构，6-旋流器，7-风阀，8-主喷筒，9-喷口，10-烟道，11-管体，12-消音腔，13-填料。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

请参阅图1、图2、图3及图4，本实用新型较佳实施方式提供的高效脱汞的吸附剂喷射装置，所述吸附剂喷射装置包括主喷筒8、旋流器6、风阀7、螺旋传送管、电动机3、储料仓1、调节阀门2及消音机构5。所述旋流器6设置于所述主喷筒8内，所述消音机构5套设在所述主喷筒8位于烟道10外的部分。所述风阀7设置于所述主喷筒8远离所述烟道10的一端。所述螺旋传送管连接于所述主喷筒8的一侧，且其与所述主喷筒8相连通。所述电动机3连接于所述螺旋传送管远离所述主喷筒8的一端。所述储粮仓1通过所述调节阀门2连接于所述螺旋传送管，且其位于所述螺旋传送管与所述主喷筒8之间。

所述主喷筒8为筒状，其形成有收容腔，所述收容腔用于收容所述旋流器6及供风及吸附剂通过。所述主喷筒8的一端连接所述风阀7，所述风阀7用于控制进入所述主喷筒8内的风量；另一端设置有两排分别沿两个平行方向设置的喷口9。本实施方式中，两排所述喷口9间隔设置，每排所述喷口9的数量为16个，每排中的16个所述喷口9沿平行于所述主喷筒8的中心轴的方向均匀排列，垂直于所述主喷筒8的中心轴方向上的两个相邻的所述喷口9的中心轴之间的夹角为60°；可以理解，在其他实施方式中，所述喷口9的数量可以根据实际需要增加或者减少；所述喷口9为矩形小孔，其几何中心到所述主喷筒8的中心轴的垂线与烟气流动方向的夹角为锐角，优选地为30°的锐角。

所述旋流器6设置于所述主喷筒8的收容腔内，其位于所述风阀7与所述烟道10之间。所述旋流器6用于将进入自身的部分空气形成旋流空气以带动吸附剂旋转向下运动，其包括外圆环体、内圆环体及旋流叶轮，所述内圆环体收容于所述外圆环体内，且两者的中心轴重合。所述旋流叶轮的两端分别连接所述内圆环体及所述外圆环体。本实施方式中，所述旋流叶轮的数量为多个，多个所述旋流叶轮绕所述内圆环体的中心轴均匀排布；所述旋流叶轮的旋流角为30°；所述吸附剂在所述旋流器6形成的直流与旋流的空气的带动下旋转向下，进入所述烟道10内的主喷筒8部分，并自所述喷口9喷出以与烟气充分快速的混合，提高脱汞效率。

请参阅图5及图6，所述螺旋传送管连接于所述主喷筒8，其中心轴与所述主喷筒8的中心轴之间的夹角为30°。所述螺栓传送管包括外管及收容于所述外管内的螺旋杆4。所述电动机3连接于所述外管远离所述主喷筒8的一端，其输出轴连接于所述螺旋杆4的一端。所述电动机3通过转动来带动所述螺旋杆4转动，所述螺旋杆4通过转动将进入所述外管内的吸附剂送入所述主喷筒8内。本实施方式中，所述螺旋杆4的螺旋叶片的螺旋角为30°，所述螺旋叶片的旋向为左旋

所述储料仓1用于存储吸附剂，其一端连接于所述螺旋传送管。所述储料仓1内的吸附剂流入所述螺旋传送管内。所述储料仓1与所述螺旋传送管之间设置有所述调节阀门2，所述调节阀门2用于调节进入所述螺旋传送管内的所述吸附剂的量。

所述消音机构5为圆筒状，其套设在所述主喷筒8上以用于有效减低噪音。所述消音机构5包括环状的管体11，所述管体11开设有多个间隔设置的消音腔12，多个所述消音腔12绕所述管体11的中心轴均匀排布。所述消音腔12内填充有填料13。所述填料13为自粘防火减震消音棉，与传统的消音棉相比，所述自粘防火减震消音棉内部具有多个细小空隙，多个所述细小空隙能够吸入大量声波，由此达到减弱消音的目的。

所述吸附剂喷射装置使用时，可以在烟道截面均匀布置四个所述吸附剂喷射装置，所述喷口9喷出的扇形喷射弧可以完全把所述烟道10覆盖，更有利于所述吸附剂与烟气的混合，增加脱汞效率。吸附剂喷射装置的具体布置步骤如下：

1)测量烟道汞浓度，通过下式计算脱汞效率η：

η＝f(m₁)＝(C₁-C₂)/C₁

其中，C₁为烟气中汞浓度，C₂为汞排放标准；

2)根据电厂运行参数、管道尺寸、烟气流量，通过试验和理论计算吸附剂喷射量m₁和脱汞效率η之间的数学模，即

其中，K为与温度、吸附剂特性有关的吸附常数(m³/kg)，对应不同温度、不同吸附剂，其大小不同，例如活性炭在120℃时，K＝294m³/kg；K_g为以气相浓度差为基础的物质总传质系数(m/s)，其中k_g为外部传质系数，m/s，对应不同温度，k_g数值大小不同，例如气态汞在120℃时k_g＝4440m/s；k_s为内部传质系数(m/s)，对应不同温度、不同吸附剂，k_s数值大小不同，例如活性炭在120℃时，k_s＝0.016m/s；ρ_p为吸附剂的密度(kg/m³)；d_p为吸附剂的粒径(m)；t为时间(s)。

根据所要求的脱汞效率η，计算出需要的吸附剂喷射量m₁

3)通过计算出的吸附剂喷射量，空气的注入量V₁通过下式计算：

V₁＝0.3(m³/g)×m₁

其中，m₁为吸附剂喷射量，

K₁为空气系数，取K₁＝0.3m³/g

4)所述每个喷口喷射量的计算：

质量流量Q_m＝(Q_v×S×ν_z)/N

式中：Q_m——吸附剂的质量流量，Kg/s；

Q_v——吸附剂的体积流量，Kg/m³；

S——主喷筒截面积，m²；

ν_z——吸附剂与空气混合物流速，m/s；

N——喷口数量。

依据计算出的吸附剂喷射量及送风量，通过所述调节阀门2、所述电动机3和所述风阀7来精确控制脱汞效率。

本实用新型提供的高效脱汞的吸附剂喷射装置，所述吸附剂喷射装置的主喷筒位于烟道内的一端形成有两排分别沿两个平行于所述主喷筒的长度方向设置的喷口，所述喷口的几何中心到所述主喷筒的中心轴的垂线与烟气流动方向之间的夹角为锐角，使得吸附剂自所述喷口喷出的方向不是单一的烟气流动方向，而是与烟气流动方向形成有锐角，如此增强了吸附剂扰动，增加了湍流强度，有利于吸附剂与烟气的混合，通过合理设置即可使吸附剂充满整个烟道截面，大大提高了脱汞效率，降低了成本。此外，所述消音机构套设在所述主喷筒位于所述烟道外的部分上，大大减小了噪音分贝，有利于吸附剂喷射装置安静的工作，减小了噪音对周围环境的干扰。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。