一种气液同轴自激共振腔式雾化喷射装置的制作方法

一种气液同轴自激共振腔式雾化喷射装置
【技术领域】
1.本实用新型涉及火电厂设备技术领域，尤其涉及一种气液同轴自激共振腔式雾化喷射装置。


背景技术：

2.火电厂和工业锅炉烟气湿法脱硫(石灰石/石膏法)过程产生的废水主要来源于吸收塔排放水、石膏脱水工艺清洗水和清洗系统，其新近的处理工艺，都是先将废水做絮凝沉降处理，再经浓缩减量后，排入蒸发干燥塔进行结晶固化处理。大致流程如下：
3.脱硫废水在经“絮凝沉降”处理后，悬浮物大大降低，但总溶解固体tds基本没有变化，含量仍然很高(一般在20000-90000mg/l)，主要是钙离子、镁离子、钠离子、氯离子、硫酸根离子等；在经浓缩减量处理后，其悬浮物又会显著增加，主要是二水硫酸钙等晶体，tds含量更高，最高可能在25万mg/l，显然废水物性有所变化，密度、粘度和沸点均明显增加；经过浓缩减量后的废水浓液，再经雾化喷射装置在蒸发干燥塔内实现结晶固化。
4.雾化喷射装置一般有两种模式，一种是旋转雾化喷射装置，另一种是内混式气液两相雾化喷射装置。
5.旋转雾化喷射装置，是机械雾化喷射装置的一种，因为借助了离心力和空气动力而雾化流体，所以也称为离心式雾化喷射装置。对于脱硫废水的干化而言，雾化盘的转速一般在8000-11000rpm，因此此类喷嘴对电机和雾化盘的耐磨性要求高；一个塔只能配置一套喷嘴，因此，当废水处理量波动较大时，单位处理量的能耗偏大；线速度＞60m/s，因此要求塔径较大，一般要求≮10m。综上，旋转雾化喷射装置的制造工艺要求高，整体造价较贵。
6.内混式气液两相雾化喷射装置，是指压缩空气在喷嘴内部混合腔与废水混合后喷出雾化。根据中心射流的不同又可分为气体中心式和液体中心式两种，其中液体中心式是指内射流为液体，外环管为气体。
7.现阶段脱硫废水的雾化采用的是液体中心式喷嘴，因为：
①
能够在较大工况范围内形成稳定高效的雾化射流；
②
加工简单；
③
废水通道较大，即使废水中有较高的悬浮物也不易堵塞。压缩空气通过气缝环进入喷嘴与液相射流作用形成气液两相射流。气相射流与液相射流的速度差能形成两相边界层的剪切，达到一相对另一相的剪切撕裂，当气相射流速度高于液相射流的速度会形成气相射流对液相边界层射流的撕裂作用，形成液相射流的雾化，其液相射流喷嘴的雾化(破裂) 型式为膜状破裂或拉丝破裂，粒径偏大，流速偏慢。
8.例如，在中国专利文献上公开的“一种脱硫废水处理系统”，其公告号为 cn206645857u，包括了雾化喷射装置和蒸发塔，其不足之处喷嘴容易结垢和堵塞。由于废水含盐量高、且含有二水硫酸钙晶体等悬浮物，废水在经过此类喷嘴后喷入蒸干烟道中，雾化后废水—压缩空气混合物在喷嘴处被高温烟气迅速蒸干，使得二水硫酸钙等晶体在喷嘴处极易脱水产生硫酸钙和碳酸钙等晶体，形成硫酸钙和碳酸钙等硬垢、堵塞喷嘴，降低了喷枪的雾化效果，严重影响机组运行、直至停机。在中国专利文献上公开的“一种脱硫废水浓缩液雾化装置及雾化防堵方法”，其公告号为cn111410253 a，对此进行了改进。一是将喷嘴放
置于空预器后，采用低温烟气(100-140℃)蒸发，延缓废水从喷嘴喷出后被蒸干的时间；二是通过在压缩空气中混入增湿水，增加脱硫废水浓缩液含水量，保证废水在腔体内受高温烟气加热后温度不高于80℃，防止硫酸钙、碳酸钙等硬垢在腔体内析出。这个改进能缓解喷嘴的结垢与堵塞，但是能耗增加明显、处理量大大降低，适用性受限。
9.工程实践中，还有一种改进路径，就是对废水或者废水浓缩液进行全软化处理、彻底去除废水中的钙离子后，再进入喷嘴雾化。因为软化成本过高，这种技术路线已基本被抛弃。
10.因此，有必要研究一种气液同轴自激共振腔式雾化喷射装置来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。


技术实现要素：

11.有鉴于此，本实用新型提供了一种气液同轴自激共振腔式雾化喷射装置，本实用新型雾化效果好、防堵塞、低能耗、造价低、处理能力大。
12.一方面，本实用新型提供一种气液同轴自激共振腔式雾化喷射装置，所述雾化喷射装置包括内环管、外环管、气相通道、液相通道、撞击共振腔和雾化喷射口，所述外环管套设于内环管外，所述内环管底部通过气相通道连接外环管，所述内环管周侧设有液相撞击喷嘴，所述内环管通过液相撞击喷嘴连接液相通道，所述液相通道设置在内环管和外环管之间，所述雾化喷射口设置在内环管顶部，所述撞击共振腔设置在液相撞击喷嘴所在位置与雾化喷射口之间。
13.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述液相撞击喷嘴设置在内环管中部位置，所述液相撞击喷嘴为锥形孔洞，锥形孔洞内部为中空结构，锥底朝向外环管，锥顶朝向内环管，待处理废水由此锥形孔洞喷入撞击共振腔内。
14.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述液相撞击喷嘴至少为四个，分别平行且均匀的设置在内环管侧壁上。
15.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述锥形孔洞顶部设有第一密封盘，底部设有第二密封盘，所述第一密封盘中心设有第一孔径，所述第二密封盘中心设有第二孔径，所述第一孔径面积小于第二孔径面积。
16.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第一密封盘和第二密封盘周侧均设有密封件，所述第一密封盘和第二密封盘分别通过两个密封件连接内环管和外环管。
17.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述气相通道连接高速气流。
18.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述液相通道连接废水排放处。
19.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述内环管和外环管内侧底部均设有螺纹。
20.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述内环管和外环管为同心结构。
21.与现有技术相比，本实用新型可以获得包括以下技术效果：
22.1)：液相可形成二次雾化，索太尔粒径可低至100μm以下，雾化效果更好；
23.2)无需考虑废水(液相)的悬浮物含量和钙镁离子等易结垢组分的影响，适应性广；
24.3)单体处理量大，最高可达1000l/h，可以根据具体项目而选择利用高温烟气或低温烟气。
25.当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
【附图说明】
26.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
27.图1是本实用新型一个实施例提供的雾化喷射装置的立体图；
28.图2是本实用新型一个实施例提供的雾化喷射装置的剖面图；
29.图3是本实用新型一个实施例提供的雾化喷射装置的整体图。
30.其中，图中：
31.内环管1、外环管2、气相通道3、液相通道4、液相撞击喷嘴5、撞击共振腔6、雾化喷射口7。
【具体实施方式】
32.为了更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。
33.应当明确，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
34.在本实用新型实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
35.本实用新型提供一种气液同轴自激共振腔式雾化喷射装置，所述雾化喷射装置包括内环管、外环管、气相通道、液相通道、撞击共振腔和雾化喷射口，所述外环管套设于内环管外，所述内环管底部通过气相通道连接外环管，所述内环管周侧设有液相撞击喷嘴，所述内环管通过液相撞击喷嘴连接液相通道，所述液相通道设置在内环管和外环管之间，所述雾化喷射口设置在内环管顶部，所述撞击共振腔设置在液相撞击喷嘴所在位置与雾化喷射口之间。所述液相撞击喷嘴设置在内环管中部位置，所述液相撞击喷嘴为锥形孔洞，锥形孔洞内部为中空结构，锥底朝向外环管，锥顶朝向内环管，待处理废水由此锥形孔洞喷入撞击共振腔内。所述液相撞击喷嘴至少为四个，分别平行且均匀的设置在内环管侧壁上。所述锥形孔洞顶部设有第一密封盘，底部设有第二密封盘，所述第一密封盘中心设有第一孔径，所述第二密封盘中心设有第二孔径，所述第一孔径面积小于第二孔径面积。
36.所述第一密封盘和第二密封盘周侧均设有密封件，所述第一密封盘和第二密封盘分别通过两个密封件连接内环管和外环管。所述气相通道连接高速气流。所述液相通道连接废水排放处。所述内环管和外环管内侧底部均设有螺纹。所述内环管和外环管为同心结构。
37.本实用新型雾化喷射装置由内环管1、外环管2、气相通道3、液相通道4、液相撞击喷嘴5、撞击共振腔6、雾化喷射口7组成，如图1所示。
38.内环管1、外环管2和雾化喷射口7为同心结构，其中内环管1和雾化喷射装置口7直接相连，外环管2布置在内环管1外侧，将内环管1包围起来。内环管1底部为气相通道，压缩空气或其他高压气体从此通道进入喷嘴，即气体中心式进入，压缩空气压力为0.2-0.7mpa；内环管和外环管之间的通道为液相通道4，待处理废水从此通道进入共振腔6。
39.在内环管1中部的管壁处和管道轴向垂直的同一平面上均匀的设置有多个 (根据具体项目废水的处理量单独设计)液相撞击喷嘴5，该类孔呈锥形，锥底朝向外环管2、锥顶朝向内环管1，待处理废水从此撞击孔喷入共振腔内。
40.内环管1和外环管2的底部均设置有螺纹，便于和进气管道或进液管道连接。如图2和图3所示，雾化喷射装置为带有底部密封盘的空心圆锥型结构。雾化喷射装置底部的密封盘分别与外环管道和内环管道连接，并起到密封作用。液相撞击喷嘴内部为中空结构，整体截面为梯形，靠近底部密封盘侧孔径较大，靠近外侧孔径较小。密封盘与外环管连接处有密封件，与其他部件连接均为焊接。
41.采用上述结构的喷嘴，具有极佳的雾化效果：气体通过内环管1，直接进入喷嘴，因而阻力小、压降极小；由液相通道4进入喷嘴的废水经多个液相撞击喷嘴5喷入撞击共振腔6后，先和其它撞击喷嘴5喷入的液流进行撞击，由于撞击喷嘴5的锥形结构，对液流有压缩加速的作用，因此多个撞击孔喷入的多股液流在撞击共振腔6内先进行液流撞击、形成液滴云，液滴云被通过进气通道喷入的高速气流撞击混合，发生一次雾化，此时脉动是废水射流的主要状态，成为超级脉动；高速气流与液滴云在共振腔6之间发生动量交换，从而使得气相产生共振、获得高强声波，并形成一定厚度的不稳定剪切层、产生扰动，最终使得气液两相混合物速度剧增，湍动能增加，发生第二次雾化，形成剪切破裂模式和爆发式破裂模式。
42.由于气液两相在喷嘴内形成二次雾化，导致气液两相分布更加均匀，改进了雾化效果，因此可采用较大通径的喷射口(＞φ5mm)，即使液相中有大粒径的悬浮物，也不会出现喷射口堵塞现象。
43.由于液滴在共振腔6中已得到充分雾化，液滴的破裂模式为剪切破裂模式和爆发式破裂模式，索太尔粒径可低至100μm以下，因此雾化喷射口7上设置大尺寸的喷射口(＞φ5mm)不会影响雾化效果，仅对喷雾的射程产生影响。而大尺寸喷射口可有效防止结垢和堵塞现象。
44.本实用新型(1)采用气体中心式，因此气流的阻力损失小，确保了气流的高速与动量，而液相(废水)通过锥形撞击孔横向进入撞击共振腔，从而使气液两相形成二次雾化，液相射流呈剪切破裂模式和爆发式破裂模式，更易破碎雾化；
45.(2)借用共振腔声波吹灰器的工作原理，气液两相混合室采用共振腔设计，压缩空气进入腔室后，产生共振，获得高强声波，有助于二次雾化的产生；
46.(3)由于液滴在气液混合室中得到二次雾化，可采用较大口径的喷射口(＞φ
5mm)，即使液相中悬浮物含量高，也不会被堵塞；
47.(4)单体处理量范围大，可达10-1000l/h。单体处理量可以通过改变液相撞击孔的孔径而改变；
48.(5)结构简单，维护方便，雾化角可达10-20度，可广泛用于脱硫废水和其它高盐废水的喷雾工艺。
49.本实用新型液相可形成二次雾化，索太尔粒径可低至100μm以下，雾化效果更好；无需考虑废水(液相)的悬浮物含量和钙镁离子等易结垢组分的影响，适应性广；单体处理量大，最高可达1000l/h，可以根据具体项目而选择利用高温烟气或低温烟气。
50.以上对本技术实施例所提供的一种气液同轴自激共振腔式雾化喷射装置，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。
51.如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本技术的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本技术的一般原则为目的，并非用以限定本技术的范围。本技术的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
52.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
53.应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
54.上述说明示出并描述了本技术的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本技术并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本技术的精神和范围，则都应在本技术所附权利要求书的保护范围内。