烟气脱硝系统的喷氨与涡流混合装置及方法专利目的
《烟气脱硝系统的喷氨与涡流混合装置及方法》提供一种烟气脱硝系统的喷氨与涡流混合装置，要解决SCR脱硝系统烟道入口倾斜引起的还原剂与反应物混合不均匀的问题 。
烟气脱硝系统的喷氨与涡流混合装置及方法技术方案
《烟气脱硝系统的喷氨与涡流混合装置及方法》解决其技术问题所采用的技术方案是：
这种烟气脱硝系统的喷氨与涡流混合装置，包括固定于垂直烟道内的涡流混合元件、插入垂直烟道内部的喷氨管，以及固定于弯道内的导流叶片，所述垂直烟道上端经弯道II与渐缩段烟道连接，垂直烟道下端经弯道I与入口段矩形倾斜烟道连接，入口段矩形倾斜烟道相对于垂直烟道侧向倾斜，倾斜角为α；
所述涡流混合元件为两个以上大小相等、在垂直烟道内间隔分布的圆形绕流板，各圆形绕流板均向反应器侧倾斜固定于垂直烟道下部，圆形绕流板的向流面与进入垂直烟道的烟气相对，圆形绕流板的背流面倾斜与喷氨管的喷头相对；
所各圆形绕流板上方分别对应安装有一个喷氨管，喷氨管水平插入圆形绕流板上方的垂直烟道内部，喷头竖直向下设置，各喷氨管上连接有独立的流量控制系统；
所述喷氨管上方的垂直烟道内安装有横向间隔分布的均流管，均流管两端与垂直烟道内壁固定；
所述导流叶片为一组沿弯道弧度半径等间距排列的弯弧形导流板，相邻弯弧形导流板之间留有烟气通道间隙，烟气进入烟气通道的一端为进气口，烟气流出烟气通道的一端为出气口，导流叶片在弯道I及弯道II内分别固定有一组。
所述圆形绕流板与水平方向的夹角β为30°～45°。
所述圆形绕流板的直径d大于垂直烟道宽度的50%且不超过垂直烟道宽度的80%。
所述圆形绕流板在垂直烟道内的高度低于垂直烟道高度的25%。
所述靠反应器侧的均流管与垂直烟道内壁的距离a大于靠入口段矩形倾斜烟道侧的均流管与的垂直烟道内壁的距离c。
所述均流管与圆形绕流板圆心之间的垂直距离e为圆形绕流板直径d的2～3倍。
所述均流管的直径可为80毫米～120毫米。
所述垂直烟道的高度大于其入口当量直径的两倍。
这种烟气脱硝系统的喷氨与涡流混合方法，步骤如下：
步骤一，安装烟气脱硝系统的喷氨与涡流混合装置，在垂直烟道内对应安装圆形绕流板、喷氨管和均流管，在弯道I及弯道II内分别固定一组导流叶片；
步骤二，烟气的喷氨与涡流混合。
A、烟气从入口段矩形倾斜烟道进入弯道I，经导流叶片调整烟气流向和流速后进入垂直烟道内；
B、进入垂直烟道的烟气受到倾斜的圆形绕流板向流面阻挡，在圆形绕流板的边缘形成涡流；调节各喷氨管的流量，使各喷氨管氨的喷射速度与其下方对应的烟气流速相适应，氨喷射到圆形绕流板的背流面，并扩散至圆形绕流板边缘与烟气形成涡流并混合均匀；
C、烟气与氨的混合气体流向上在均流管周围形成绕流，烟气与氨进一步混合均匀，同时流速更加均衡；
D、烟气与氨的混合气体流向上通过弯道II内的导流叶片调整烟气流向和流速后，进入渐缩段烟道，再经格栅式整流器整流后，最终进入反应器内。
所述步骤一中的圆形绕流板和喷氨管在垂直烟道内共安装有五组，五个喷氨管按照与入口段矩形倾斜烟道内倾斜角α距离由近到远，其氨喷射速度分别为V1～V5，其中V1、V2为7～8米/秒，V3、V4、V5为10米/秒。
《烟气脱硝系统的喷氨与涡流混合装置及方法》的工作原理如下：
《烟气脱硝系统的喷氨与涡流混合装置及方法》的涡流混合元件利用了空气动力学中的驻涡理论，在烟气的作用下，在涡流混合元件背面形成涡流区，即“驻涡区”。驻涡的特点是其位置恒定不变，无论烟气流速的大小如何变化，驻涡区的位置基本不变。由于入口烟道结构上的偏斜，导致涡流混合器入口截面速度分布不均匀，V5侧速度大，V1侧速度低。烟气在圆形绕流板周围形成卷吸力，卷吸力大小与速度呈正比关系，V5对应的圆形绕流板周围烟气卷吸能力最强，氨气与烟气迅速掺混。
烟气与氨的混合气体流经均流管时，在圆管周围形成绕流，圆管下游流体会发生绕流物体后旋涡脱落的现象，即存在“卡门涡街”，交替产生的周期性旋涡增加了烟道内部流体的湍流强度，强化了烟气与还原剂氨进一步均匀混合，均流管还起到了一定的整流作用，在垂直烟道内实现了烟气与还原剂氨的混合。同时，垂直烟道越长，催化剂入口截面流场和浓度场越均匀，垂直烟道高度应大于其入口当量直径2倍。
《烟气脱硝系统的喷氨与涡流混合装置及方法》的有益效果如下：
《烟气脱硝系统的喷氨与涡流混合装置及方法》是在前期SCR脱硝工程和理论研究基础上，提出的一种烟气SCR脱硝系统的喷氨及涡流混合装置，优化了NH3/NOx混合效果，提高了催化剂的利用率和脱硝效率。
《烟气脱硝系统的喷氨与涡流混合装置及方法》利用烟气在涡流混合元件周围形成的涡流实现烟气与还原剂氨的充分混合，利用在均流管周围形成的绕流实现烟气与还原剂的进一步均匀混合，使NH3/NOx在第一层催化剂入口截面浓度均匀偏差在±5%以内。其中涡流混合元件采用多个圆形绕流板，并将其倾斜布置在垂直烟道内。涡流混合元件具有双重作用：一方面实现烟气与还原剂的混合，另一方面可增加流场的均匀程度。每个绕流板上方对应一个喷氨管，喷氨管均具有独立的流量控制系统。通过合理分配喷氨管的氨喷射速度V1～V5，使氨喷射速度与烟气的流速相适应，可以使还原剂氨与烟气混合更加均匀。在垂直烟道内横向加装有均流管，均流管可起到进一步加强烟气与氨的混合和整流的作用，并使烟气流速更加均匀。《烟气脱硝系统的喷氨与涡流混合装置及方法》在弯头I和弯头II内分别加装一组弧形导流叶片，改善了流动方向变化引起的流场不均匀，提高了垂直烟道入口截面速度的均匀性 。
烟气脱硝系统的喷氨与涡流混合装置及方法改善效果
《烟气脱硝系统的喷氨与涡流混合装置及方法》结构简单、调节时间短、便于安装、不需要维护，烟气适应性强，NH3/NOx混合效果好，提高了催化剂的利用率和脱硝效率。《烟气脱硝系统的喷氨与涡流混合装置及方法》可广泛应用于燃煤电厂选择性催化还原SCR烟气脱硝系统中，有效地解决了SCR脱硝系统烟道入口倾斜引起的流场和反应物混合不均匀等问题，方便了SCR烟气脱硝系统的工程设计和施工安装 。
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