脱硝喷枪喷嘴分类及其特性

脱硝喷枪的雾化颗粒粒径需要适中，不能太大，也不能太小。颗粒太小时，其穿透能力较差，从而降低脱硝效率。 公司生产的脱硝喷枪的雾化角度从10°-170°不等，喷雾形状有扇形，实心锥形和空心锥形，小角度适用于需要穿透能力强的锅炉，大角度的则覆盖面积大。颗粒太大时，会导致喷雾颗粒不能充分与烟气接触，影响脱硝效率，严重时，甚至会因为不能完全汽化形成液滴，导致炉膛爆管。

煤矿开采中产生的大量粉尘，不仅严重影响矿工的身体健康，而且煤尘还具有爆炸性，威胁煤矿稳定生产。近年来，随着煤矿开采强度的增加，粉尘防治问题日渐突出。目前，我国煤矿主要防尘措施是喷雾降尘，使用雾化喷嘴来进行空气清洁，而作为喷雾降尘基本的元件，其雾化能力(雾流形状和雾粒大小)直接决定了喷雾降尘的效果。

一、喷嘴分类及其特性

1、按雾流形状分类

根据喷嘴形成的雾流形状，可将喷嘴分成锥形实心喷嘴和锥形空心喷嘴两大类。 实心喷嘴以降尘为主，空心喷嘴以阻尘为主。实心喷嘴喷出的锥形实心雾柱的雾流速度较大，被雾粒碰撞的粉尘一般都能降下来。但因为雾流速度大，其周围引射的空气很容易将粒径较小的呼吸性粉尘吹跑，客观上影响了降尘效果。空心喷嘴喷出的锥形雾幕以阻尘为主，为使雾幕覆盖的面积加大，一般都有很大的雾幕锥角，喷嘴离尘源也相对较远。这样也造成在雾幕直径大的一端，雾粒速度已降到很小，除不能捕捉尘粒外，还失去了阻尘作用。 从雾体形状分析，在它的全长区域内，实心喷雾雾体的密度比空心喷雾雾体的密度大，在实心喷雾的有效射程内，一般情况下煤粉尘很难穿过雾幕，所以，实心圆锥形雾体较空心圆锥形雾体效果为佳。

2、按雾化方法分类?

(1)机械雾化

机械雾化主要是靠液体在压差作用下产生的高速射流使自身雾化，因此可分为直射式喷嘴、离心式喷嘴和旋转式喷嘴。 直射式雾化和离心式雾化可统称为压力雾化。直射式喷嘴主要依靠水的喷射达到雾化的目的，水压要求比较高，而且喷孔直径越大雾化越粗，故喷孔直径不能太大，流量调节范围比较小。离心式喷嘴是利用高压水经旋流装置产生的离心力产生液膜，被空气破碎而雾化。离心式雾化的效果优于直射式雾化，但是它同样需要较高的供水压力，因此应用条件有所限制。 旋转式喷嘴大体上分为旋转体型和旋转喷口型两大类。旋转体型又分为转杯式和旋盘式。转杯式雾化是将水喷入圆锥形转杯的前端，借助高速旋转的转杯将水展成薄膜，由 ;离心力喷雾 ;和 ;速度喷雾 ;的综合作用而雾化液体。同理，旋盘式雾化是依靠高速旋转的圆盘来雾化液体。

(2)介质雾化

根据雾化方式的不同又分为气动雾化和气泡雾化，气动雾化喷嘴应用广泛。 气动雾化喷嘴依靠一定压力的气体(压缩空气或蒸汽)形成高速气流，使空气与水之间形成很高的相对速度以达到雾化的目的。其优点是可以在较低的水压下获得良好的雾化效果，并且工作状况可以在较大的范围内调节。但动力源不单一，系统构成复杂。

(3)特殊喷嘴雾化

特殊喷嘴一般采用超声波、电磁场、静电作用等原理进行雾化。这类喷嘴虽然在其他一些工业应用中效果良好，但因煤矿井下环境恶劣所致，应用较少。

二、影响喷嘴雾化能力的因素?

1、压力型喷嘴

采用压力型雾化喷嘴(直射式和离心式)实施喷雾降尘时，针对确定的使用场合，降尘效率主要取决于供水压力，不同粒径的粉尘需要的水压力不同，越细微的粉尘需要的压力越高。脱硝喷枪脱硝工艺中的关键设备，如何正确地选择脱硝喷枪，使其达到较佳的脱硝效率，是在使用SNCR脱硝工艺时需要考虑的首要问题。供水压力高，不仅可以获得颗粒细微的水雾，还使水雾颗粒运动速度大、空间含水量大，这对于以碰撞机理为主的降尘方法很有利。依据实际粉尘颗粒的分散度和降尘效率要求，参照相应的曲线图来选择合适的水压可以达到好的效果和较佳的经济效益。该结论适用于任何采用压力型雾化喷嘴喷雾沉降煤矿粉尘的工作场所。

2、两相型喷嘴

对于两相型喷嘴，其雾化能力受以下因素的影响:

(1)混和管直径及长度的影响

混和管内径变小，能增加气液两相的相对速度，有利于雾化，但这又会影响雾化粒子的重新聚和。因为混和管太长，气体能量损耗也多，所以会使液流雾化变差；如果混和管太短，气体能量就不能得到充分利用，造成液流雾化不充分。

(2)喷头的影响

因为缩小出口面积会提高出口压降，所以导致气液两相混和物的加速作用明显增强，而气液两相间的相对速度增加，也促使液相破碎得更细。但是，出口压降的增加必然会增加混和管内的压强，从而导致混和管内气液两相的相对速度减小，这又会使雾化变差。

(3)气液比与雾化粒径的关系

随着气液比的增加，雾化粒径呈减小的趋势。因此，增加气液比可增加气液两相的相对速度，使液膜破碎得更细。但是，气液比增加到一定程度后，粒径的变化反而不明显。

(4)液滴浓度随气液比的变化

随着气液比的增加，水的颗粒浓度呈减小趋势，这是因为水在空气中的质量分数的减小造成的。脱硝系统燃烧烟气中去除氮氧化物的过程，防止环境污染的重要性，已作为世界范围的问题而被尖锐地提了出来。世界上比较主流的工艺分为：SCR和SNCR。

三、改善喷嘴雾化的途径

根据雾化机理和实验研究，并结合煤矿现场使用经验，改善喷嘴雾化的途径主要有以下几个方面:

(1)增加气液两相的相对速度差以增加气动力，使液滴在较大气动力的作用下，破碎得更细。

(2)提高液相喷嘴的出口速度以增强对撞，使相对喷出的液滴在对撞时能够进一步破碎。实验发现，若液滴出口速度小，则会聚成大液滴，若液滴出口速度大，可改善雾化的程度。但是，这样会使气液的相对速度减小，使气动力雾化液滴变差。

(3)实验结果表明，喷头、混合管的几何形状和尺寸对雾化性能的影响很大。因此，在设计模型时，除分别考虑它们对雾化的影响外，还应考虑它们结合在一起后的整体性能的变化。

(4)研究喷雾供水系统流量、压力和喷嘴几何尺寸、结构形状的关系，提高雾化效果。特别是供水系统的水压对雾化效果影响较大，水压越高，水雾颗粒越细。但较高的水压带来的问题是:

①能耗大；

②供水系统中所有零部件承受压力大，易出故障、寿命短，尤其是采掘设备上的内喷雾系统。脱硝喷枪脱硝工艺中的关键设备，如何正确地选择脱硝喷枪，使其达到较佳的脱硝效率，是在使用SNCR脱硝工艺时需要考虑的首要问题。这就为我们提出了又一个研究课题:如何在有限的供水压力下，改进压力型雾化喷嘴结构以获得细微的水雾颗粒。

通过分析的分类及其特性，指出各类喷嘴的适用范围，并在分析影响喷嘴雾化能力因素的基础上，提出改善喷嘴雾化效果的途径。为了提高喷嘴的雾化效果，须使喷嘴和供水系统的特性相匹配，同时改善水质，提高喷雾水的过滤精度 ?