脫硝噴槍噴嘴分類及其特性

脫硝噴槍的霧化顆粒粒徑需要適中，不能太大，也不能太小。顆粒太小時，其穿透能力較差，從而降低脫硝效率。 公司生產的脫硝噴槍的霧化角度從10°-170°不等，噴霧形狀有扇形，實心錐形和空心錐形，小角度適用于需要穿透能力強的鍋爐，大角度的則覆蓋面積大。顆粒太大時，會導致噴霧顆粒不能充分與煙氣接觸，影響脫硝效率，嚴重時，甚至會因為不能完全汽化形成液滴，導致爐膛爆管。

煤礦開采中產生的大量粉塵，不僅嚴重影響礦工的身體健康，而且煤塵還具有爆炸性，威脅煤礦穩定生產。近年來，隨著煤礦開采強度的增加，粉塵防治問題日漸突出。目前，我國煤礦主要防塵措施是噴霧降塵，使用霧化噴嘴來進行空氣清潔，而作為噴霧降塵基本的元件，其霧化能力(霧流形狀和霧粒大小)直接決定了噴霧降塵的效果。

一、噴嘴分類及其特性

1、按霧流形狀分類

根據噴嘴形成的霧流形狀，可將噴嘴分成錐形實心噴嘴和錐形空心噴嘴兩大類。 實心噴嘴以降塵為主，空心噴嘴以阻塵為主。實心噴嘴噴出的錐形實心霧柱的霧流速度較大，被霧粒碰撞的粉塵一般都能降下來。但因為霧流速度大，其周圍引射的空氣很容易將粒徑較小的呼吸性粉塵吹跑，客觀上影響了降塵效果。空心噴嘴噴出的錐形霧幕以阻塵為主，為使霧幕覆蓋的面積加大，一般都有很大的霧幕錐角，噴嘴離塵源也相對較遠。這樣也造成在霧幕直徑大的一端，霧粒速度已降到很小，除不能捕捉塵粒外，還失去了阻塵作用。 從霧體形狀分析，在它的全長區域內，實心噴霧霧體的密度比空心噴霧霧體的密度大，在實心噴霧的有效射程內，一般情況下煤粉塵很難穿過霧幕，所以，實心圓錐形霧體較空心圓錐形霧體效果為佳。

2、按霧化方法分類?

(1)機械霧化

機械霧化主要是靠液體在壓差作用下產生的高速射流使自身霧化，因此可分為直射式噴嘴、離心式噴嘴和旋轉式噴嘴。 直射式霧化和離心式霧化可統稱為壓力霧化。直射式噴嘴主要依靠水的噴射達到霧化的目的，水壓要求比較高，而且噴孔直徑越大霧化越粗，故噴孔直徑不能太大，流量調節范圍比較小。離心式噴嘴是利用高壓水經旋流裝置產生的離心力產生液膜，被空氣破碎而霧化。離心式霧化的效果優于直射式霧化，但是它同樣需要較高的供水壓力，因此應用條件有所限制。 旋轉式噴嘴大體上分為旋轉體型和旋轉噴口型兩大類。旋轉體型又分為轉杯式和旋盤式。轉杯式霧化是將水噴入圓錐形轉杯的前端，借助高速旋轉的轉杯將水展成薄膜，由 ;離心力噴霧 ;和 ;速度噴霧 ;的綜合作用而霧化液體。同理，旋盤式霧化是依靠高速旋轉的圓盤來霧化液體。

(2)介質霧化

根據霧化方式的不同又分為氣動霧化和氣泡霧化，氣動霧化噴嘴應用廣泛。 氣動霧化噴嘴依靠一定壓力的氣體(壓縮空氣或蒸汽)形成高速氣流，使空氣與水之間形成很高的相對速度以達到霧化的目的。其優點是可以在較低的水壓下獲得良好的霧化效果，并且工作狀況可以在較大的范圍內調節。但動力源不單一，系統構成復雜。

(3)特殊噴嘴霧化

特殊噴嘴一般采用超聲波、電磁場、靜電作用等原理進行霧化。這類噴嘴雖然在其他一些工業應用中效果良好，但因煤礦井下環境惡劣所致，應用較少。

二、影響噴嘴霧化能力的因素?

1、壓力型噴嘴

采用壓力型霧化噴嘴(直射式和離心式)實施噴霧降塵時，針對確定的使用場合，降塵效率主要取決于供水壓力，不同粒徑的粉塵需要的水壓力不同，越細微的粉塵需要的壓力越高。脫硝噴槍脫硝工藝中的關鍵設備，如何正確地選擇脫硝噴槍，使其達到較佳的脫硝效率，是在使用SNCR脫硝工藝時需要考慮的首要問題。供水壓力高，不僅可以獲得顆粒細微的水霧，還使水霧顆粒運動速度大、空間含水量大，這對于以碰撞機理為主的降塵方法很有利。依據實際粉塵顆粒的分散度和降塵效率要求，參照相應的曲線圖來選擇合適的水壓可以達到好的效果和較佳的經濟效益。該結論適用于任何采用壓力型霧化噴嘴噴霧沉降煤礦粉塵的工作場所。

2、兩相型噴嘴

對于兩相型噴嘴，其霧化能力受以下因素的影響:

(1)混和管直徑及長度的影響

混和管內徑變小，能增加氣液兩相的相對速度，有利于霧化，但這又會影響霧化粒子的重新聚和。因為混和管太長，氣體能量損耗也多，所以會使液流霧化變差；如果混和管太短，氣體能量就不能得到充分利用，造成液流霧化不充分。

(2)噴頭的影響

因為縮小出口面積會提高出口壓降，所以導致氣液兩相混和物的加速作用明顯增強，而氣液兩相間的相對速度增加，也促使液相破碎得更細。但是，出口壓降的增加必然會增加混和管內的壓強，從而導致混和管內氣液兩相的相對速度減小，這又會使霧化變差。

(3)氣液比與霧化粒徑的關系

隨著氣液比的增加，霧化粒徑呈減小的趨勢。因此，增加氣液比可增加氣液兩相的相對速度，使液膜破碎得更細。但是，氣液比增加到一定程度后，粒徑的變化反而不明顯。

(4)液滴濃度隨氣液比的變化

隨著氣液比的增加，水的顆粒濃度呈減小趨勢，這是因為水在空氣中的質量分數的減小造成的。脫硝系統燃燒煙氣中去除氮氧化物的過程，防止環境污染的重要性，已作為世界范圍的問題而被尖銳地提了出來。世界上比較主流的工藝分為：SCR和SNCR。

三、改善噴嘴霧化的途徑

根據霧化機理和實驗研究，并結合煤礦現場使用經驗，改善噴嘴霧化的途徑主要有以下幾個方面:

(1)增加氣液兩相的相對速度差以增加氣動力，使液滴在較大氣動力的作用下，破碎得更細。

(2)提高液相噴嘴的出口速度以增強對撞，使相對噴出的液滴在對撞時能夠進一步破碎。實驗發現，若液滴出口速度小，則會聚成大液滴，若液滴出口速度大，可改善霧化的程度。但是，這樣會使氣液的相對速度減小，使氣動力霧化液滴變差。

(3)實驗結果表明，噴頭、混合管的幾何形狀和尺寸對霧化性能的影響很大。因此，在設計模型時，除分別考慮它們對霧化的影響外，還應考慮它們結合在一起后的整體性能的變化。

(4)研究噴霧供水系統流量、壓力和噴嘴幾何尺寸、結構形狀的關系，提高霧化效果。特別是供水系統的水壓對霧化效果影響較大，水壓越高，水霧顆粒越細。但較高的水壓帶來的問題是:

①能耗大；

②供水系統中所有零部件承受壓力大，易出故障、壽命短，尤其是采掘設備上的內噴霧系統。脫硝噴槍脫硝工藝中的關鍵設備，如何正確地選擇脫硝噴槍，使其達到較佳的脫硝效率，是在使用SNCR脫硝工藝時需要考慮的首要問題。這就為我們提出了又一個研究課題:如何在有限的供水壓力下，改進壓力型霧化噴嘴結構以獲得細微的水霧顆粒。

通過分析的分類及其特性，指出各類噴嘴的適用范圍，并在分析影響噴嘴霧化能力因素的基礎上，提出改善噴嘴霧化效果的途徑。為了提高噴嘴的霧化效果，須使噴嘴和供水系統的特性相匹配，同時改善水質，提高噴霧水的過濾精度 ?