一种雾化装置

技术领域

本发明涉及环保设备技术领域，特别涉及一种雾化装置。

背景技术

随着国家经济高速发展，伴随着的是空气污染问题的日益加重。在工业生产中，大部分材料行业都涉及到高温加热成型的工序，在其的加热过程中会排放出大量含有有害物质的废气。这不仅会对生产人员的身体健康造成很大的危害，还会对大气环境造成严重的污染，没有达到国家的排放标准，将受到行政处罚、增加经营风险。因此，有必要对生产过程中产生的烟气进行有效的处理。

现有烟气处理中雾化冷却、湿法洗涤除尘、脱硫、脱硝等设备都涉及到雾化装置，其雾化包括单流体压力喷雾和二流体喷雾，其中在脱硫、脱硝项目中有化学药剂参与反应，出于安全性考虑，基本采用二流体雾化装置。

目前应用在雾化冷却、脱硫、脱硝等设备中时，二流体喷枪长期处于高温烟气中，非常容易弯曲变形、损坏。目前常见的应对办法包括：喷枪外加设保护套筒，在保护套筒中注入压缩空气降温，这一方式在增加制造成本的同时，也增大了工作能耗；喷枪增加气动退出机构，在喷枪不喷雾时，带动喷枪退出高温烟气环境，从而保护喷枪，但退出机构长期处于高温环境，故障频率较高，在增加制造成本的同时，也增加了后期的维护成本。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种雾化装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种雾化装置，包括枪体和雾化喷头，所述雾化喷头设置在枪体前端，枪体包括外筒和旋流管，旋流管同轴穿设在外筒中，并且旋流管外侧壁与外筒内侧壁之间形成有导流腔，旋流管中设有中心流道，中心流道与导流腔均与雾化喷头连通，所述旋流管外侧设有多组螺旋导流沟槽，多组螺旋导流沟槽绕旋流管圆周向等间距设置，并且螺旋导流沟槽的螺距均相等；

工作时，分别向导流腔和中心流道中注入高速气流和液体，高速气流在导流腔和螺旋导流沟槽的导向下，通过气流快速旋转扰动或破坏边界层的产生，从而强化高速气流的换热效果，对外筒进行降温，提高雾化装置的高温耐受性；在雾化装置不工作时，无需将雾化装置从高温环境中撤出，仅需保持注入高速气流，即可在高温环境下对雾化装置形成保护，避免雾化装置长期处于高温烟气中受损；

所述雾化喷头包括喷射嘴和喷头帽，喷射嘴与旋流管前端密封连接，并且与中心流道连通，喷头帽罩设在喷射嘴上，并且与外筒前端密封连接，喷头帽的外端面为半球面，喷头帽内形成有旋转雾化腔，旋转雾化腔与导流腔及螺旋导流沟槽连通，喷头帽的外端面上设有多组出雾孔，出雾孔中心线与旋流管中心线的夹角均相等，其中，出雾孔中心线与旋流管中心线的夹角为15°~85°，出雾孔数量在6~9组之间，所述出雾孔绕喷头帽轴心线等角、等距间隔分布，出雾孔为伞状螺旋孔，多组出雾孔构成向外螺旋扩张的伞状，并且螺旋扩张方向与螺旋导流沟槽的螺旋方向相同；其中，传统雾化装置出雾都是直射型伞状或圆柱状，而被处理烟气气流的流动轨迹在反应容器中都是不规则波动，直射型伞状或圆柱状的雾群在烟气热浪波紊乱冲击下，容易产生雾群喷射盲区，从而降低治理效果，采用上述技术方案后，高速气流在经过导流腔和螺旋导流沟槽的导向，进入旋转雾化腔时，高速旋转的气流离心力将喷射嘴喷出的液体雾化成细小颗粒，通过旋转雾化腔，使得“气”、“液”两种介质高速旋转充分混合，继而在惯性作用下由出雾孔喷射形成的雾群仍能保持伞形螺旋状，使得喷雾装置应用在不同应用场景中时，能够满足不同工况的被处理烟气气流，达到介质充分雾化、雾化颗粒与被处理烟气气流充分融合的效果，并由于伞形螺旋状的雾群能够起到螺旋扰动的效果，使得雾化装置能自动适应工况的变化，无需调雾化装置，进一步提高了处理效果和雾化装置的适用性；在其他条件不变的情况下，通过改变出雾孔中心线与旋流管中心线的夹角大小或是改变出雾孔的数量，均能改变伞形螺旋状雾群的形状或层厚。

作为优选，所述螺旋导流沟槽设置数量不少于3组，并且不多于6组，在径向横截面上，螺旋导流沟槽横截面面积总和与导流腔横截面面积的比值范围为1/4~1/2，其中，至少需要设置3组螺旋导流沟槽且螺旋导流沟槽横截面面积总和与导流腔横截面面积的比值为1/4时，才能对导流腔内圆周气流形成螺旋扰动或是破坏边界层，所以设置3组螺旋导流沟槽且螺旋导流沟槽横截面面积总和与导流腔横截面面积的比值不小于1/4为能到达螺旋扰流效果或破坏边界层的最低要求；螺旋导流沟槽的设置数量优选为3~5组，在这一条件下能达到最优效果；当设置6组螺旋导流沟槽或是螺旋导流沟槽横截面面积总和与导流腔横截面面积的比值大于1/2时，也具有优秀的旋流形成效果，但进一步带来的是制作工艺难度的提高和成本的上升，或是导致旋流管的壁厚增大；此外，当螺旋导流沟槽的设置数量超6组后，其旋流形成效果反而会下降。

作为优选，所述螺旋导流沟槽的螺距为旋流管外圆直径的3.14~4.71倍；其中，当螺旋导流沟槽螺距小于旋流管外圆直径的3.14倍时，螺旋导流沟槽的螺旋角小于72°，紊乱值更高但螺旋导流沟槽对气流的阻力更大，压损≥200Pa，对于雾化射程损失非常明显，所以螺旋导流沟槽的螺距不小于旋流管外圆直径的3.14倍；当螺旋导流沟槽的螺距大于旋流管外圆直径的4.71倍时，螺旋导流沟槽的螺旋角大于78°，紊乱值较小、对层流气流扰动小、雷诺数低于2800；所述螺旋导流沟槽的横截面为半圆形或U形，并且横截面面积相等，从而降低黏性力，使通过气流快速旋转、雷诺数高于3000，通过螺旋扰动或破坏边界层的产生，强化高速气流的换热效果。

其中，需要说明的是，通过改变螺旋导流沟槽的螺旋方向能够改变所形成雾群的螺旋方向，进而上述雾化装置在应用时，可选择设置所有雾化装置雾群的螺旋方向一致，或者选择设置相邻雾化装置雾群的螺旋方向相反，相邻雾化装置雾群的螺旋方向相反能够进一步的提高雾群螺旋扰动的效果，即能够提高雾群的扩散效果、适应更多变烟气气流工况。

作为优选，所述喷射嘴出水端为半圆球形，喷射嘴外侧设有多组用于使外筒和旋流管保持同轴心的定位凸柱，定位凸柱另一端抵接在外筒或者喷射帽上，从而对旋流管连接喷射嘴的一端进行定位，使得旋流管和外筒保持同轴心。

作为优选，雾化装置还包括端部接头，所述端部接头与枪体远离雾化喷头一端密封连接，端部接头上设有进气口和进液口，进气口和进液口分别连通导流腔和中心流道，高速气流和液体分别从进气口和进液口注入导流腔和中心流道。

本发明的有益效果是：

1、当雾化装置停止制雾后，仅需保持注入气流，通过螺旋扰动的高速气流对外筒进行换热降温，避免雾化装置长期处于高温烟气中受损，相较于常规的二流体雾化装置具有更好的高温耐受性，此外，相较于采用退出机构带动喷雾装置退出反应容器，装置整体结构更加简单可靠，冷却所需的气量较少，能够有效的降低能耗；

2、高速气流在经过导流腔和螺旋导流沟槽的导向，进入旋转雾化腔时，高速旋转的气流离心力将喷射嘴喷出的液体雾化成细小颗粒，通过旋转雾化腔，使得“气”、“液”两种介质高速旋转充分混合，继而在惯性作用下由出雾孔喷射形成的雾群仍能保持伞形螺旋状，有助于提高处理效果和雾化装置的适用性，并由于伞形螺旋状的雾群能够起到螺旋扰动的效果，使得雾化装置能自动适应工况的变化，无需调雾化装置；

3、通过改变螺旋导流沟槽的螺旋方向能够改变所形成雾群的螺旋方向，设置雾化装置在应用时，可选择设置所有雾化装置雾群的螺旋方向一致，或者选择设置相邻雾化装置雾群的螺旋方向相反，相邻雾化装置雾群的螺旋方向相反能够进一步的提高雾群螺旋扰动的效果，即能够提高雾群的扩散效果、适应更多变烟气气流工况。

附图说明

图1为本发明实施例的局部剖面示意图；

图2为本发明实施例一中A处的剖面示意图；

图3为本发明实施例二中A处的剖面示意图；

图4为图1中B处的放大示意图；

图5为图1中C处的放大示意图;

图6为本发明实施例中喷射嘴的主视图;

图7为本发明实施例中喷射嘴的侧视图;

图8为本发明实施例一中喷头帽的主视图;

图9为本发明实施例二中喷头帽的主视图。

图中，11、外筒；12、旋流管；13、中心流道；14、旋导流沟槽；15、导流腔；21、喷射嘴；22、定位凸柱；23、喷头帽；24、旋转雾化腔；25、出雾孔；30、端部接头；31、进气口；32、进液口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例一

如附图1-2、4-8所示，本发明提供的一种雾化装置，包括枪体、雾化喷头和端部接头30，雾化喷头设置在枪体前端，枪体包括外筒11和旋流管12，旋流管12同轴穿设在外筒11中，并且旋流管12外侧壁与外筒11内侧壁之间形成有导流腔15，旋流管12中设有中心流道13，中心流道13与导流腔15均与雾化喷头连通，旋流管12外侧设有3组螺旋导流沟槽14，螺旋导流沟槽14绕旋流管12圆周向等间距设置，并且螺旋导流沟槽14的螺距均相等，端部接头30与枪体远离雾化喷头一端密封连接，端部接头30上设有进气口31和进液口32，进气口31和进液口32分别连通导流腔15和中心流道13，高速气流和液体分别从进气口31和进液口32注入导流腔15和中心流道13，高速气流在导流腔15和螺旋导流沟槽14的导向下，通过气流快速旋转扰动或破坏边界层的产生，从而强化高速气流的换热效果，对处于高温环境下的外筒11进行降温；

雾化喷头包括喷射嘴21和喷头帽23，喷射嘴21与旋流管12前端密封连接，并且与中心流道13连通，喷头帽23罩设在喷射嘴21上，并且与外筒11前端密封连接，喷头帽23的外端面为半球面，喷头帽23内形成有旋转雾化腔24，旋转雾化腔24与导流腔15及螺旋导流沟槽14连通，喷头帽23的外端面上设有6组出雾孔25，出雾孔25中心线与旋流管12中心线的夹角均相等，其中，出雾孔25中心线与旋流管12中心线的夹角为60°，出雾孔25绕喷头帽23轴心线等角、等距间隔分布，出雾孔25为伞状螺旋孔，多组出雾孔25构成向外螺旋扩张的伞状，并且螺旋扩张方向与螺旋导流沟槽14的螺旋方向相同，高速气流在经过导流腔15和螺旋导流沟槽14的导向，进入旋转雾化腔24时，高速旋转的气流离心力将喷射嘴21喷出的液体雾化成细小颗粒，通过旋转雾化腔24，使得“气”、“液”两种介质高速旋转充分混合，继而在惯性作用下由出雾孔25喷射形成的雾群仍能保持伞形螺旋状，有助于提高处理效果和雾化装置的适用性。

进一步的，螺旋导流沟槽14的横截面为半圆形，每组螺旋导流沟槽14在旋流管12径向横截面上等角分布，螺旋导流沟槽14的螺距为旋流管12外圆直径的3.14倍，在径向横截面上，螺旋导流沟槽14横截面面积总和与导流腔15横截面面积的比值为1/4，采用半圆形的螺旋导流沟槽14，通过引导气流快速旋转、雷诺数高于3000，从而强化换热效果。

进一步的，喷射嘴21外侧设有多组用于使外筒11和旋流管12保持同轴心的定位凸柱22，定位凸柱22另一端抵接在外筒11或者喷射帽上，从而对旋流管12连接喷射嘴21的一端进行定位，使得旋流管12和外筒11保持同轴心。

实施例二

如附图1、3-7、9所示，本实施例与上述实施例的不同之处在于，旋流管12外侧设有5组横截面为U形的螺旋导流沟槽14，喷头帽23的外端面上设有8组出雾孔25，螺旋导流沟槽14的螺距为旋流管12外圆直径的4.71倍，在径向横截面上，螺旋导流沟槽14横截面面积总和与导流腔15横截面面积的比值为1/3，采用U形的螺旋导流沟槽14，通过引导气流快速旋转、雷诺数高于4100，从而强化换热效果。

进一步的，喷头帽23的外端面上设有8组出雾孔25，出雾孔25中心线与旋流管12中心线的夹角为85°。

实施例三

本实施例与上述实施例的不同之处在于，在径向横截面上，螺旋导流沟槽14横截面面积总和与导流腔15横截面面积的比值为1/2，相较于将螺旋导流沟槽14横截面面积总和与导流腔15横截面面积的比值设置为1/4或1/3，将螺旋导流沟槽14横截面面积总和与导流腔15横截面面积的比值设置为1/2，也具有有效的旋流形成效果。

在上述实施例中，高速气流从进气口31进入导流腔15，并在螺旋导流沟槽14的引流下形成旋流，从而扰动或破坏导流腔15内边界层的产生，强化高速气流的换热效果，对外筒11进行降温，提高雾化装置在高温环境下的耐受性；继而，高速气流在经过导流腔15和螺旋导流沟槽14的导向，进入旋转雾化腔24时，高速旋转的气流离心力将喷射嘴21喷出的液体雾化成细小颗粒，通过旋转雾化腔24，使得“气”、“液”两种介质高速旋转充分混合，继而在惯性作用下由出雾孔25喷射形成的雾群仍能保持伞形螺旋状。

当雾化装置停止制雾后，仅需保持注入气流，通过螺旋扰动的高速气流对外筒11进行换热降温，避免雾化装置长期处于高温烟气中受损，相较于常规的二流体雾化装置具有更好的高温耐受性，尤其是应用在熔块窑、玻璃窑SNCR脱硝等高温环境中效果更加明显；此外，相较于采用退出机构带动喷雾装置退出反应容器，装置整体结构更加简单可靠，冷却所需的气量较少，能够有效的降低能耗。

上述实施例中的雾化装置经测试，在注入气流气压为5kg/cm

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。