一种基于拉法尔喷管的双级旋流氨气空气混合装置

技术领域

本发明涉及废气净化及能源环保技术领域，尤其涉及一种基于拉法尔喷管的双级旋流氨气空气混合装置。

背景技术

中国的火电机组是煤炭的主要消费者，占全国煤炭消费总量的54.5％。为了减缓煤耗率，延长不可再生资源的有效使用时间，有必要减少火电机组的煤耗，提高机组效率。

与此同时，燃煤发电机组造成的高污染也是我们必须面对的问题。根据调查报告，中国绝大多数空气污染来自煤粉燃烧，燃煤电厂排放70％的二氧化碳，90％的二氧化硫，70％的飞灰和67％的氮氧化物。

为了解决这些问题，中国必须加强对高效，低污染的燃煤发电技术的研究。目前燃煤电站的脱硝方式使用最多的为选择性催化还原(SCR)脱硝方式，该装置在运行中存在的主要问题有SCR反应器内氨气分布不均匀，局部积灰严重，造成催化剂堵塞和老化情况严重；脱硝系统“氨逃逸”情况比较突出；脱硝喷氨自动投入情况不理想等等。

但目前燃煤电厂中已投入使用的氨气空气混合装置对氨气空气的混合能力存在不足以及混合气体出口压强小等工程实际问题，如专利公开号为CN105032262B，提到的一种罐式空气氨气混合器，该种装置利用自有扩散的原理，使空气氨气在罐体中混合，这种装置的混合效率低且混合器出口压力低，不能满足将稀释后的5％氨气喷入SCR反应器的压力要求。又如专利公开号为CN209060939U，提到的一种内装扇叶的筒式空气氨气混合器，这种装置的叶片均固定在同一轴上，按照同一方向旋转不能对空气氨气的混合气体在短时间且狭窄空间内形成强烈的扰动使其充分混合。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有基于拉法尔喷管的双级旋流氨气空气混合装置存在的不能对空气氨气的混合气体在短时间且狭窄空间内形成强烈的扰动使其充分混合的问题，提出了本发明。

因此，本发明目的是提供一种基于拉法尔喷管的双级旋流氨气空气混合装置。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于拉法尔喷管的双级旋流氨气空气混合装置，包括混合单元和进气单元，其中，混合单元，包括套筒，所述套筒的一侧通过法兰连接有进气口，所述套筒的内部空间可视为空气和氨气的混合室；进气单元，包括进气管，所述进气管一端贯穿所述套筒并延伸至所述内部空间。

作为本发明所述基于拉法尔喷管的双级旋流氨气空气混合装置的一种优选方案，其中：所述套筒一侧固定连接有第一异径管，所述第一异径管一侧固定连接有压缩组件，所述压缩组件一侧设置有第二异径管。

作为本发明所述基于拉法尔喷管的双级旋流氨气空气混合装置的一种优选方案，其中：所述压缩组件包括拉法尔喷管，所述拉法尔喷管一侧与所述第一异径管固定连接且另一侧与所述第二异径管固定连接，所述拉法尔喷管内侧开设有第一环形凹槽，所述第一环形凹槽内设置有嵌设有第一轴承，所述第一轴承内侧设置有第一叶轮组件。

作为本发明所述基于拉法尔喷管的双级旋流氨气空气混合装置的一种优选方案，其中：所述第一叶轮组件包括与所述第一轴承内圈固定连接的第一叶轮套，所述第一叶轮套内侧设置有多个第一叶片，多个所述第一叶片的一端与所述第一叶轮套内壁固定连接，多个所述第一叶片的另一端均固定连接在一起。

作为本发明所述基于拉法尔喷管的双级旋流氨气空气混合装置的一种优选方案，其中：所述第二异径管一侧设置有缓释组件，所述缓释组件一侧设置有出气口，所述缓释组件包括连接管，所述连接管一侧与所述第二异径管固定连接且另一侧通过法兰与出气口固定连接。

作为本发明所述基于拉法尔喷管的双级旋流氨气空气混合装置的一种优选方案，其中：所述连接管内壁上开设有第二环形凹槽，所述第二环形凹槽内设置有嵌设有第二轴承，所述第二轴承内侧设置有第二叶轮组件。

作为本发明所述基于拉法尔喷管的双级旋流氨气空气混合装置的一种优选方案，其中：所述第二叶轮组件包括与所述第二轴承内圈固定连接的第二叶轮套，所述第二叶轮套内侧设置有多个第二叶片，多个所述第二叶片的一端与所述第二叶轮套内壁固定连接，多个所述第二叶片的另一端均固定连接在一起。

作为本发明所述基于拉法尔喷管的双级旋流氨气空气混合装置的一种优选方案，其中：所述第一叶片与第一轴承的轴线的角度范围为正15°至正25°，所述第二叶片与第二轴承的轴线的角度范围为负15°至负25°。

作为本发明所述基于拉法尔喷管的双级旋流氨气空气混合装置的一种优选方案，其中：所述进气管延伸至内部空间的一端设置有喷头，所述进气管底部设置有第一输气管，所述进气管与第一输气管相连通。

作为本发明所述基于拉法尔喷管的双级旋流氨气空气混合装置的一种优选方案，其中：所述进气管一侧设置有第二输气管，所述进气管和第二输气管上均对称设置有手动隔离阀，所述进气管和第二输气管上均设置有气动隔离阀，所述气动隔离阀位于两个所述手动隔离阀之间。

本发明的有益效果：本发明采用双叶轮但相互独立的设计，一个叶轮的偏转角为正45度布置，另一个叶轮的偏转角为负45度布置，产生的效果是，使混合气体经过前一个叶轮时顺流混合，在经过第二个叶轮时逆流混合，使氨气空气混合更加充分、均匀，从而实现将氨浓度迅速降低至5％，远远低于气态氨的爆炸浓度15％。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明基于拉法尔喷管的双级旋流氨气空气混合装置的整体结构示意图。

图2为本发明基于拉法尔喷管的双级旋流氨气空气混合装置所述的混合单元结构剖视示意图。

图3为本发明基于拉法尔喷管的双级旋流氨气空气混合装置所述的拉法尔喷管和连接管结构示意图。

图4为本发明基于拉法尔喷管的双级旋流氨气空气混合装置所述的第一叶轮组件和第二叶轮组件结构示意图。

图5为本发明基于拉法尔喷管的双级旋流氨气空气混合装置所述的进气单元结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

实施例1

参照图1-5，提供了一种基于拉法尔喷管的双级旋流氨气空气混合装置的整体结构示意图，如图1，一种基于拉法尔喷管的双级旋流氨气空气混合装置包括将氨气和空气进行混合的混合单元100、将氨气和空气进行收集的套筒101、使得空气得以进入套筒101的进气口107，对氨气进行输送得进气单元200和进气管201，通过进气口107和进气管201对空气和氨气进行输送，使得氨气与空气对冲，氨气雾化的同时，尽可能多的与空气进行混合，进气管201有两根布置在套筒101内，目的是为了保证氨气管道的可靠性，进气管201采取一用一备的方式，当其中一根进气管201使用时，另一根进气管201通过蒸汽吹扫，对进气管201进行吹扫，确保进气管201通畅性。

具体的，本发明主体结构包括将氨气和空气进行混合的混合单元100，包括将氨气和空气进行收集的套筒101，套筒101的一侧通过法兰连接有使得空气得以进入套筒101的进气口107，套筒101的内部空间N1可视为空气和氨气的混合室；对氨气进行输送得进气单元200，包括对氨气进行输送得进气管201，进气管201一端贯穿套筒101并延伸至内部空间N1。

实施例2

参照图2-4，该实施例不同于第一个实施例的是：将氨气和空气进行混合的混合单元100还包括将套筒101和压缩组件103进行连接的第一异径管102、对空气和氨气进行压缩的压缩组件103、将拉法尔喷管103a和连接管105a进行连接的第二异径管104、对空气和氨气的混合气体进行喷出的拉法尔喷管103a、起固定和限位作用的第一环形凹槽103b、使得第一叶轮组件103d得以转动的第一轴承103c、对空气和氨气的混合气体进行压缩的第一叶轮组件103d、第一叶轮套103d-1和第一叶片103d-2、对空气和氨气的混合气体进行缓释的缓释组件105、起连接作用的连接管105a、起固定和限位作用的第二环形凹槽105b、使得第二叶轮组件105d得以转动的第二轴承105c、对空气和氨气的混合气体进行缓释的第二叶轮组件105d、第二叶轮套105d-1和第二叶片105d-2、将氨气和空气混合气体排出的出气口106。

进一步，由第一异径管102、压缩组件103和第二异径管104组成氨气-空气压缩室，大量的混合气体，在第一异径管102进口处，形成高压，气流的作用下，通过第一叶片103d-2使大量混合气体旋转，形成空气扰动，对气体再次混合；由缓释组件105和出气口106组成氨气-空气缓释室，利用第二叶轮组件105d对气流起到重新分流混合的作用，并且经过再次变径后，利于混合后的气体加速扩散。

具体的，套筒101一侧固定连接有将套筒101和压缩组件103进行连接的第一异径管102，第一异径管102一侧固定连接有对空气和氨气进行压缩的压缩组件103，压缩组件103一侧设置有将拉法尔喷管103a和连接管105a进行连接的第二异径管104；压缩组件103包括对空气和氨气的混合气体进行喷出的拉法尔喷管103a，拉法尔喷管103a一侧与第一异径管102固定连接且另一侧与第二异径管104固定连接，拉法尔喷管103a内侧开设有起固定和限位作用的第一环形凹槽103b，第一环形凹槽103b内设置有嵌设有使得第一叶轮组件103d得以转动的第一轴承103c，第一轴承103c内侧设置有对空气和氨气的混合气体进行压缩的第一叶轮组件103d；第一叶轮组件103d包括与第一轴承103c内圈固定连接的对空气和氨气的混合气体进行压缩的第一叶轮套103d-1，第一叶轮套103d-1内侧设置有多个对空气和氨气的混合气体进行压缩的第一叶片103d-2，多个第一叶片103d-2的一端与第一叶轮套103d-1内壁固定连接，多个第一叶片103d-2的另一端均固定连接在一起；

进一步的，第二异径管104一侧设置有对空气和氨气的混合气体进行缓释的缓释组件105，缓释组件105一侧设置有将氨气和空气混合气体排出的出气口106，缓释组件105包括起连接作用的连接管105a，连接管105a一侧与第二异径管104固定连接且另一侧通过法兰与出气口106固定连接；连接管105a内壁上开设有起固定和限位作用的第二环形凹槽105b，第二环形凹槽105b内设置有嵌设有使得第二叶轮组件105d得以转动的第二轴承105c，第二轴承105c内侧设置有对空气和氨气的混合气体进行缓释的第二叶轮组件105d；第二叶轮组件105d包括与第二轴承105c内圈固定连接的对空气和氨气的混合气体进行缓释的第二叶轮套105d-1，第二叶轮套105d-1内侧设置有多个对空气和氨气的混合气体进行缓释的第二叶片105d-2，多个第二叶片105d-2的一端与第二叶轮套105d-1内壁固定连接，多个第二叶片105d-2的另一端均固定连接在一起；第一叶片103d-2与第一轴承103c的轴线的角度范围为正15°至正25°，第二叶片105d-2与第二轴承105c的轴线的角度范围为负15°至负25°。

需说明的是：第一叶片103d-2和第二叶片105d-2在气流作用下，形成顺时针和逆时针两种转动方式，第一轴承103c和第二轴承105c采用石墨轴承，可能够有效防止氨气空气混合气体对装置的腐蚀作用，延长装置使用寿命，提高装置工作稳定性。

其余结构与实施例1相同。

实施例3

参照图5，该实施例不同于以上实施例的是：对氨气进行输送得进气单元200还包括对氨气进行输送得第二输气管201a、将氨气喷入套筒101的喷头202、对氨气进行输送得第一输气管203、对进气管201和第二输气管201a进行隔离的手动隔离阀204和气动隔离阀205。

具体的，进气管201延伸至内部空间N1的一端设置有将氨气喷入套筒101的喷头202，进气管201底部设置有对氨气进行输送得第一输气管203，进气管201与第一输气管203相连通；进气管201一侧设置有第二输气管201a，进气管201和对氨气进行输送得第二输气管201a上均对称设置有对进气管201和第二输气管201a进行隔离的手动隔离阀204，进气管201和第二输气管201a上均设置有对进气管201和第二输气管201a进行隔离的气动隔离阀205，气动隔离阀205位于两个手动隔离阀204之间。

其余结构与实施例2相同。

操作过程：通过进气口107和进气管201对空气和氨气进行输送，使得氨气与空气对冲，氨气雾化的同时，尽可能多的与空气进行混合，进气管201有两根布置在套筒101内，目的是为了保证氨气管道的可靠性，进气管201采取一用一备的方式，当其中一根进气管201使用时，另一根进气管201通过蒸汽吹扫，对进气管201进行吹扫，确保进气管201通畅性，由第一异径管102、压缩组件103和第二异径管104组成氨气-空气压缩室，大量的混合气体，在第一异径管102进口处，形成高压，气流的作用下，通过第一叶片103d-2使大量混合气体旋转，形成空气扰动，对气体再次混合；由缓释组件105和出气口106组成氨气-空气缓释室，利用第二叶轮组件105d对气流起到重新分流混合的作用，并且经过再次变径后，利于混合后的气体加速扩散，使得混合后的气体由出气口106排出。

重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。

此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。

应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。