一种脱硝长喷枪用喷嘴及其设计方法技术

本发明专利技术一种脱硝长喷枪用喷嘴及其设计方法，所述喷嘴包括喷嘴底座，设置在喷嘴底座两侧的压缩空气进口和尿素溶液进口，以及液体帽和空气帽；液体帽为一体结构，包括同轴设置的端盖和螺柱；液体孔沿端盖和螺柱的轴线贯穿设置，空气孔贯穿端盖设置；螺柱通过螺纹密封连接在喷嘴底座中轴线上，液体孔的进液端与尿素溶液进口连通；端盖下端与喷嘴底座上的阶梯端面密封连接形成压缩空气腔，压缩空气腔的一端与压缩空气进口连通，另一端与空气孔连通；空气帽底端密封连接在液体帽上形成混合室，空气帽顶端设置喷出口与混合室连通。所述设计方法分别确定喷嘴内尿素溶液流道的参数和压缩空气流道的参数；结合喷嘴结构完成脱硝长喷枪用喷嘴的设计。

Nozzle for denitration long spray gun and design method thereof

The invention relates to a denitration nozzle long lance and its design method, the nozzle includes a nozzle base, is arranged in the nozzle base on both sides of the compressed air inlet inlet and the urea solution, and liquid and air cap cap; liquid cap is an integrated structure, including coaxial end cap and stud holes along the end cover and the liquid; the axis of the stud is arranged, the air hole penetrates through the end cover is provided; stud seal is connected to the nozzle base axis by a screw, a liquid inlet end and the urea solution inlet liquid hole communicated with the lower end cover; step end nozzle on the base are connected and sealed to form a compressed air cavity, one end of the compressed air chamber is communicated with the compressed air inlet, and the other end of the air hole communicated with the air cap; the bottom end is sealed connected with the mixing chamber is formed in the liquid cap, air cap top is provided with a mixing chamber communicated with the outlet. The design method respectively determines the parameters of the urea flow passage in the nozzle and the parameters of the compressed air passage, and combines the nozzle structure to realize the design of the nozzle of the denitration long spray gun.

【技术实现步骤摘要】
一种脱硝长喷枪用喷嘴及其设计方法
本专利技术涉及脱硝喷枪系统，具体为一种脱硝长喷枪用喷嘴及其设计方法。
技术介绍
氮氧化物(NOx)是燃煤电厂烟气排放中的主要污染物之一，逸散到大气中的NOx会毒害人类和动植物，形成酸雨，还能对臭氧层产生破坏。为减少NOx排放，当前广泛使用的方法是选择性催化还原脱硝技术(SCR)和选择性非催化脱硝技术(SNCR)。SCR技术脱硝效率高，但建设、运行和维护成本较高，与其相比，SNCR技术系统简单，在没有必要使用SCR技术的情况下，同样可以降低NOx的排放浓度。液体雾化是农业生产、能源利用和环境工程等领域中普遍存在的过程，在过去的几十年里，人们对各种不同的液体雾化方法进行了广泛的实验与理论研究，并研制开发出了各种不同结构和用途的喷嘴，如机械式喷嘴、气力式喷嘴、旋转式喷嘴、组合式喷嘴等。气力式喷嘴结构简单，易于加工，雾化质量较好，被广泛应用于煤气化和烟气处理领域。气力式雾化喷嘴在喷嘴内部设计了空气流道，利用高速气体与低速液体射流的相互剪切作用使液体碎裂、雾化成更细小的液滴。气力式喷嘴有内混式和外混式两种。高压气流雾化喷嘴属于气力式喷嘴，其雾化介质通常是0.2-1.0MPa压力的压缩空气或蒸汽，利用高压气流的能量将液体雾化。喷嘴是SNCR脱硝系统中长喷枪的核心设备之一，本专利根据某电厂具体烟气工况，设计一种用于脱硝长喷枪的内混式高压气流雾化喷嘴。现有已商品化的喷嘴需要配套的长喷枪去适应和改变，在长喷枪加工时结构要重新设计。喷嘴的设计和改变较为复杂，而且现有技术中，脱硝长喷枪所处运行环境温度很高，同时含有大量烟尘及腐蚀性物质，长期使用会造成喷嘴的堵塞和腐蚀，进而影响长喷枪的正常工作。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种脱硝长喷枪用喷嘴及其设计方法，结构合理，设计方便，能够根据喷枪的结构变化进行方便的配合，保证脱硝效率。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种脱硝长喷枪用喷嘴，包括喷嘴底座，设置在喷嘴底座两侧的压缩空气进口和尿素溶液进口，以及设置在喷嘴底座上的液体帽和空气帽；液体帽为一体结构，包括同轴设置的端盖和螺柱；液体孔沿端盖和螺柱的轴线贯穿设置，空气孔贯穿端盖设置；螺柱通过螺纹密封连接在喷嘴底座中轴线上，液体孔的进液端与尿素溶液进口连通；端盖下端与喷嘴底座上的阶梯端面密封连接形成压缩空气腔，压缩空气腔的一端与压缩空气进口连通，另一端与空气孔连通；空气帽底端密封连接在液体帽上形成混合室，空气帽顶端设置喷出口与混合室连通。优选的，喷嘴底座上设置有筒状结构，筒状结构高度不低于喷出口高度；端盖和空气帽位于筒状结构内，筒状结构内壁与端盖和空气帽呈间隙设置。优选的，端盖上部设置连接柱，端盖通过连接柱外部的外螺纹与空气帽密封连接，空气孔贯穿连接柱和端盖设置。优选的，端盖上设置有多个均匀分布在液体孔外围的空气孔。优选的，压缩空气进口通过接头和密封垫片与压缩空气管路密封连接，尿素溶液进口通过接头和密封垫片与尿素溶液管路密封连接。优选的，端盖下端与喷嘴底座上的阶梯端面通过金属密封垫片密封连接。一种脱硝长喷枪用喷嘴的设计方法，所述喷嘴的结构如本专利技术所述，具体包括如下步骤，步骤1，根据脱硝长喷枪所在机组烟气量，计算机组在脱销时每个喷嘴的尿素溶液喷射量；步骤2，根据每个喷嘴的尿素溶液喷射量，由如下公式确定喷嘴中尿素溶液进口直径D1和尿素溶液喷嘴喷口直径d1；确定喷嘴内尿素溶液流道的参数；其中，qmf为尿素溶液喷射量，ρ1为尿素溶液密度，u1为尿素溶液管内流速，μ1为尿素溶液出口流量系数，Δp为尿素溶液绝对压力p1与混合室临界压力p3之差；步骤3，由如下公式确定喷嘴中压缩空气出口直径d2、压缩空气入口直径D2和空气帽喷出口孔径d3；确定喷嘴内压缩空气流道的参数；其中，qma为压缩空气流量，n为空气孔孔数，u2为压缩空气在管内流速，为临界截面流量计算系数，p2为压缩空气压力，υ2为压缩空气比容，D10为尿素溶液进口外径，F3为空气帽出口截面积，n3为空气帽喷出口数量；步骤4，由步骤2和3中确定的尿素溶液流道的参数和压缩空气流道的参数，结合如权利要求1中所述的喷嘴结构，完成脱硝长喷枪用喷嘴的设计。优选的，步骤1中，由如下公式得到每个喷嘴的尿素溶液喷射量；qmf＝Wn/m；其中，Wn为尿素耗量，Vq为机组烟气量，CNO为机组脱硝时入口NO浓度，NSRn为尿素和NO的当量摩尔比，m为喷嘴总数。进一步，步骤3中，由如下公式得到混合室出口截面积F3；其中，μ3为空气帽出口流量系数，p3＝βlj·p2，υ3为空气帽混合气比容，p2为压缩空气压力，βlj为压缩空气临界压力比。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术通过设置的喷嘴底座对所需要的零件进行安装和定位，其作为耐用结构，能够保证基本的使用寿命，通过设置的能够拆卸的液体帽和空气帽，使其在实际使用中便于维护更换，减小了其维护成本，提高了使用寿命。进一步的，利用设置筒状结构，减缓烟气中工质对空气帽和液体帽磨损和腐蚀，提高了其使用寿命。进一步的，液体孔和空气孔均设置在液体盖上，利用其本身的结构特点，能够在拧紧后形成压缩空气室，结构巧妙，连接简单方便。本专利技术所述的设计方法，针对不同的烟气工况，通过合理的计算，所设计喷嘴在脱硝还原剂穿透距离和雾化粒径上能达到比较平衡的状态，使还原剂覆盖面积广，还原剂颗粒与氮氧化物接触充分，进而保证脱硝效率。附图说明图1为本专利技术实例中所述的脱硝长喷枪用喷嘴示意图。图2为本专利技术实例中所述的脱硝长喷枪用喷嘴空气帽示意图，2a为俯视图，2b为A-A剖视图。图3为本专利技术实例中所述的脱硝长喷枪用喷嘴流体帽示意图，3a为主视局部剖视图，3b为俯视图。图4为本专利技术实例中所述的脱硝长喷枪用喷嘴底座示意图，4a为俯视图，4b为B-B剖视图。图5为本专利技术实例中所述的脱硝长喷枪用喷嘴剖切后的组装示意图。图中：1.压缩空气进口；2.喷嘴底座；3.液体帽；4空气帽；5.金属密封垫片；6.尿素溶液进口；7.密封垫片。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。本专利技术一种脱硝长喷枪用喷嘴，如图1所示，其包括喷嘴底座2、液体帽3和空气帽4；以及设置在喷嘴底座2上的压缩空气进口1和尿素溶液进口6。其中喷嘴底座2、液体帽3和空气帽4通过细螺纹连接组装，采用垫圈密封加密封胶密封。喷嘴底座2、液体帽3和空气帽4均采用316L不锈钢材质加工。压缩空气进口1和尿素溶液进口6均连接采用钢丝软管和相应连接结构的压缩空气管路和尿素溶液管路。压缩空气管路的工作压力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脱硝长喷枪用喷嘴，其特征在于，包括喷嘴底座(2)，设置在喷嘴底座(2)两侧的压缩空气进口(1)和尿素溶液进口(6)，以及设置在喷嘴底座(2)上的液体帽(3)和空气帽(4)；所述的液体帽(3)为一体结构，包括同轴设置的端盖和螺柱；液体孔沿端盖和螺柱的轴线贯穿设置，空气孔贯穿端盖设置；螺柱通过螺纹密封连接在喷嘴底座(2)中轴线上，液体孔的进液端与尿素溶液进口(6)连通；端盖下端与喷嘴底座(2)上的阶梯端面密封连接形成压缩空气腔，压缩空气腔的一端与压缩空气进口(1)连通，另一端与空气孔连通；所述的空气帽(4)底端密封连接在液体帽(3)上形成混合室，空气帽(4)顶端设置喷出口与混合室连通。

【技术特征摘要】
1.一种脱硝长喷枪用喷嘴，其特征在于，包括喷嘴底座(2)，设置在喷嘴底座(2)两侧的压缩空气进口(1)和尿素溶液进口(6)，以及设置在喷嘴底座(2)上的液体帽(3)和空气帽(4)；所述的液体帽(3)为一体结构，包括同轴设置的端盖和螺柱；液体孔沿端盖和螺柱的轴线贯穿设置，空气孔贯穿端盖设置；螺柱通过螺纹密封连接在喷嘴底座(2)中轴线上，液体孔的进液端与尿素溶液进口(6)连通；端盖下端与喷嘴底座(2)上的阶梯端面密封连接形成压缩空气腔，压缩空气腔的一端与压缩空气进口(1)连通，另一端与空气孔连通；所述的空气帽(4)底端密封连接在液体帽(3)上形成混合室，空气帽(4)顶端设置喷出口与混合室连通。2.根据权利要求1所述的一种脱硝长喷枪用喷嘴，其特征在于，喷嘴底座(2)上设置有筒状结构，筒状结构高度不低于喷出口高度；端盖和空气帽(4)位于筒状结构内，筒状结构内壁与端盖和空气帽(4)呈间隙设置。3.根据权利要求1所述的一种脱硝长喷枪用喷嘴，其特征在于，所述的端盖上部设置连接柱，端盖通过连接柱外部的外螺纹与空气帽(4)密封连接，空气孔贯穿连接柱和端盖设置。4.根据权利要求1所述的一种脱硝长喷枪用喷嘴，其特征在于，端盖上设置有多个均匀分布在液体孔外围的空气孔。5.根据权利要求1所述的一种脱硝长喷枪用喷嘴，其特征在于，压缩空气进口(1)通过接头和密封垫片(7)与压缩空气管路密封连接，尿素溶液进口(6)通过接头和密封垫片(7)与尿素溶液管路密封连接。6.根据权利要求1所述的一种脱硝长喷枪用喷嘴，其特征在于，端盖下端与喷嘴底座(2)上的阶梯端面通过金属密封垫片(5)密封连接。7.一种脱硝长喷枪用喷嘴的设计方法，其特征在于，所述喷嘴的结构如权利要求1-6中任意一项所述，具体包括如下步骤，步骤1，根据脱硝长喷枪所在机组烟气量，计算机组在脱销时每个喷嘴的尿素溶液喷射量；步骤2，根据每个喷嘴的尿素溶液喷射量，由如下公式确定喷嘴中尿素溶液进口直径D1和尿素溶液喷嘴喷口直径d1；确定喷嘴内尿...

【专利技术属性】
技术研发人员：高宁，张向宇，张波，向小凤，陆续，徐宏杰，
申请(专利权)人：中国华能集团公司，西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11