一种SCR脱硝用旋流片式静态混合器技术领域
本发明涉及燃煤电厂烟气脱硝技术领域，尤其是涉及一种SCR脱硝用旋流片式静
态混合器。
背景技术
目前，SCR脱硝技术作为燃煤电厂烟气脱硝的主流工艺而大量应用，SCR脱硝技术
向烟气中喷射氨气作为还原剂，在与烟气中的氮氧化物（NOx）进行充分混合后，在催化剂的
作用下将氮氧化物分解成水和氮气。在这一工艺流程中，催化剂上层烟气中的氮氧化物与
还原剂-氨气的充分混合和浓度场均匀性至关重要，在NH3/NOx过高的地方，氨逃逸率会升
高，在NH3/NOx过低的地方，脱硝效率得不到保证。另外，在烟道断面中氮氧化物浓度并不是
均匀分布的。因此，要将氮氧化物与氨气在烟道断面中充分混合均匀，需借助安装在烟道中
的静态混合器。
中国专利申请号201420092177.4公开了一种切向式双涡流SCR混合器，其利用梯
形板造成瞬态发卡涡、纵向涡等使得喷入相邻纵向涡对中的还原剂乘着向前流动的涡流，
经过瞬态的发卡涡强化混合，使还原剂到达催化剂上层浓度分布均匀。该装置安装在SCR反
应器扁长型的入口直段，由于单排安装，不适用于烟道尺寸过大，否则该种混合器尺寸较
大，不利于烟道断面上氮氧化物的充分混合。在烟道较为扁长的情况下，该种混合器尺寸较
小且安装数量较多，也不利于烟道断面上氮氧化物的充分混合。
中国专利申请号201310172323.4公开了一种具有两级混合器的喷射器栅格。其通
过第一级和第二级混合板将配备的四喷嘴栅格喷出的氨气与烟气进行充分混合；第一级和
第二级混合板不但其数量多，而且其结构复杂，还需要大量内部支撑结构，配备的四喷嘴栅
格同样需要大量支撑结构，结构复杂，成本较高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种SCR脱硝用旋流片式静
态混合器，该静态混合器可将烟道断面上的氮氧化物与氨气大面积混合均匀，还能减少内
部支撑结构的数量和质量，减少喷氨格栅中喷氨管和喷嘴的数量，结构简单，成本低。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种SCR脱硝用旋流片式静态混合器，包括均匀设置在烟道截面上的横支撑梁，所述横
支撑梁上垂直均匀设置多个纵支撑梁，在所述横支撑梁和纵支撑梁的十字交叉口下方设置
混合器单元，所述混合器单元包括均匀设置在十字交叉口下方四个方位上的四个旋流片和
设置所述旋流片下方的两个喷氨管，所述每个喷氨管上均设置两个喷嘴，所述每两组混合
器单元之间设置分隔板；
所述烟道长为L1，宽度为L4，靠近两侧烟道壁的喷氨管与烟道壁之间距离为L2，喷氨管
之间的距离为2L2，喷嘴与烟道壁之间距离为L3，喷嘴之间的距离为2L3，所述L2=1/8L1，L3=1/
4L4；
所述旋流片为四边形结构，上边与下边夹角α为30°- 60°，上边与左邻边垂直，厚度t为
6-12mm，上边长S2为1.0 L3-2.0L3，下边长S3为0.4S2-0.6S2，左邻边长H2=S2+S3；
所述喷氨管管径D=喷氨量/氨流速，喷嘴长度H3=1.2D-1.5D，所述旋流片下边距喷氨管
距离H1=8H3-10H3。
进一步的，所述四个旋流片的倾斜方向一致，与来流烟气夹角β为45-65°。
进一步的，所述旋流片采用耐磨耐腐蚀的金属制成。
进一步的，所述四个旋流片的左邻边与相近的烟道壁或分隔板固定连接。
进一步的，所述混合器单元中的四个旋流片的下边延长线交于一点。
本发明的有益效果是：
1、本发明中的旋流片是金属材质的四边形板，在横支撑梁和纵支撑梁的十字交叉口下
方的四个方位上均匀分布，且倾斜方向一致，与来流烟气呈45-65°夹角，当烟气通过旋流片
时，在旋流片的导流作用下，烟气发生偏斜。其中旋流片上边与下边夹角α为30°- 60°，上边
与左邻边垂直，厚度为t为6-12mm，且上边、下边以及左邻边的长度均根据烟道的长度和宽
度进行设计，另外混合器单元中的四个旋流片的下边延长线交于一点，这种结构的目的是：
在四片旋流片的作用下，经喷氨管输送到旋流片的下方的氨气与来流烟气以四片旋流片为
中心轴进行相互影响，最终形成旋流体并在烟气惯性作用下，向上流动，完成在一组混合单
元截面区域的完全混合。同时，氨气随着烟气前进的旋流不断混合，使得NH3在烟道截面上
浓度均匀分布，与烟气混合更加均匀。
2、本发明每组混合器单元下方设置两个喷氨管，其中喷氨管的管径D=喷氨量/氨
流速，可以确保氨气与烟气等速喷出，在流经旋流片的过程中，能够充分且均匀得扩散在旋
转体气流。喷嘴长度H3=1.2D-1.5D，旋流片下边距喷氨管距离H1=8H3-10H3，这种设计可以确
保在较少喷氨管和喷嘴的情况下，使氨气和烟气达到充分的混合，没有混合死角，本发明混
合器单元与传统AIG布置形式相比，仅在旋流片下方设置喷氨喷嘴，可减少喷氨格栅中喷氨
管和喷嘴的数量，从而使烟道内部支撑结构的数量和重量也相应降低。
3、本发明中的每组混合器单元中的四个旋流片的左邻边与相近的烟道壁或分隔
板固定连接，即四个旋流片的左邻边临近烟道壁时与烟道壁固定连接，临近分隔板时，与分
隔板固定连接，而分隔板的两端也与烟道壁固定连接，安装方式充分利用烟道壁作为支撑
结构，可增强结构的稳定性。
附图说明
图1为实施例1的立体结构示意图；
图2为实施例1中的旋流片的主视图；
图3的图1的主视图；
图4为图1的左视图；
图5为图1的俯视图。
图中：1-横支撑梁，2-纵支撑梁，3-喷氨管，4-喷嘴，5-旋流片，6-分隔板，7-烟道
壁，8-十字交叉口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
如图1-5所示，一种SCR脱硝用旋流片式静态混合器，包括均匀设置在烟道截面上的横
支撑梁1，横支撑梁1水平方向上垂直均匀设置多个纵支撑梁2，本实施例中烟道截面长度L1
=6000 mm，L4=3000 mm，本实施例中纵支撑梁为2个，在横支撑梁1和纵支撑梁2的十字交叉
口8下方设置混合器单元，其中混合器单元包括设置在十字交叉口8下方四个垂直方位上的
四个旋流片5和设置旋流片5下方的两个喷氨管3，每个喷氨管3上均设置两个喷嘴4，每两组
混合器单元之间设置分隔板6。
如图3所示，喷嘴4与烟道壁7之间距离为L3，本实施例中L3为750 mm，两个喷嘴之间
的距离为2L3为1500mm，靠近两侧烟道壁7的喷氨管3与烟道壁7之间距离为L2为750 mm，而喷
氨管3之间的距离为1500mm。
其中四个旋流片5采用不锈钢制成的，旋流片5为四边形结构，上边与下边夹角α为
30°- 60°，本实施例α为45°，上边与左邻边垂直，厚度为t为6-12mm，本实施例中t为10mm，上
边长度S2为1300mm，下边长度S3为700mm，左邻边长度H2=2000mm，旋流片5上端与横支撑梁1
或纵支撑梁2固定，倾斜方向一致，均与来流烟气夹角β为45-65°，本实施例中β为50°，且混
合器单元中的四个旋流片5的下边延长线交于一点，其左邻边与相近的烟道壁7或分隔板6
固定连接，即旋流片左邻边临近烟道壁时与烟道壁焊接，临近分隔板时与分隔板焊接，这种
结构设计，是为了使氨气与来流的烟气以四片旋流片为中心轴形成旋流体并在烟气惯性作
用下，向上流动，完成在一组混合单元截面区域的完全混合，无死角。
本实施例中喷氨管3管径D为89 mm，喷嘴长度H3为120 mm，所述旋流片5下边距喷
氨管距离H1为1000 mm。
将本发明实施例1中的旋流片式静态混合器应用于某燃煤电厂，锅炉负荷350MW，
烟气量1048666Nm3/h，烟气温度300-400℃，烟气中NOx浓度为500mg/Nm3，氨氮比0.916，最终
烟气中NOx浓度降低至50mg/Nm3以内，脱硝效率为90%，氨逃逸浓度降低至3ppm以下，满足电
厂燃煤锅炉“超低排放”标准的要求。
实施例2
实施例2与实施例1结构相同，不同之处在于烟道壁的长度和宽度不同，因此其他设计
参数也有相应的改变。其中本实施例中烟道截面长度L1=9200 mm，L4=4600mm，设置2组混合
器单元，L2=1150mm，L3=1150 mm，S2=2300mm，S3=920mm，t=10mm，α=40°，H1=1000 mm，H2=
3220mm，D=89 mm，H3=120 mm。
将实施例2的旋流片式静态混合器应用于某燃煤电厂，锅炉负荷600MW，烟气量
2270000Nm3/h，烟气温度300-400℃，烟气中NOx浓度为600mg/Nm3，氨氮比0.93，最终使烟气
中NOx浓度降低至50mg/Nm3以内，脱硝效率为91.7%，氨逃逸浓度降低至3ppm以下，满足电厂
燃煤锅炉“超低排放”标准的要求。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通
技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案
的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。