排烟射流装置

摘要

本发明公开了一种排烟射流装置，包括风机、壳体、外喷嘴、排烟管道、中心喷嘴和混合管；所述风机固定在壳体的第一侧面；所述外喷嘴固定在壳体内，大径端固定在第一侧面内，与风机连通形成射流空气流道，小径端固定在壳体的第二侧面内，与混合管连通；所述排烟管道一端伸出壳体，另一端伸入外喷嘴，固定在第二侧面内，与外喷嘴形成空气流道，与混合管连通；所述中心喷嘴固定在排烟管道内，一端伸出排烟管道与射流空气流道连通，另一端与混合管连通；所述混合管第一端固定在第二侧面上，第一端的端口直径大于外喷嘴的小径端的直径。本发明实现了多流道设计，提供优良的气动特性，减少了内部形成的漩涡，实现了较好的射流效果，并提高了使用寿命。

权利要求

1.一种排烟射流装置，其特征在于，所述装置包括风机、壳体、外喷嘴、排烟管道、中心喷嘴和混合管；

所述风机固定在所述壳体的第一侧面；

所述外喷嘴固定在所述壳体内，大径端固定在所述第一侧面内，与所述风机连通形成射流空气流道，小径端固定在所述壳体的第二侧面内，与所述混合管连通；

所述排烟管道一端伸出所述壳体，另一端伸入所述外喷嘴，固定在所述第二侧面内，与所述外喷嘴形成空气流道，与所述混合管连通；

所述中心喷嘴固定在所述排烟管道内，一端伸出所述排烟管道与所述射流空气流道连通，另一端与所述混合管连通；

所述混合管第一端固定在所述第二侧面上，所述第一端的端口直径大于所述外喷嘴的小径端的直径。

2.根据权利要求1所述的排烟射流装置，其特征在于，所述排烟管道包括导流弯管、排烟导管和法兰；

所述导流弯管一端伸出所述壳体，另一端伸入所述外喷嘴，与所述排烟导管的一端连接，形成烟气流道；所述排烟导管的另一端固定在所述第二侧面内；所述法兰安装在所述导流弯管伸出壳体的端口。

3.根据权利要求2所述的排烟射流装置，其特征在于，所述中心喷嘴通过内支撑板固定在所述排烟导管内。

4.根据权利要求1所述的排烟射流装置，其特征在于，所述混合管包括依次连接的渐缩段、直管段和渐扩段，所述渐缩段与所述壳体固定连接。

5.根据权利要求4所述的排烟射流装置，其特征在于，所述渐扩段内安装有导叶，用于回收混合气体的静压。

6.根据权利要求1所述的排烟射流装置，其特征在于，所述外喷嘴的小径端通过外支撑板固定在所述壳体内。

7.根据权利要求1所述的排烟射流装置，其特征在于，还包括以下至少一项：进风百叶箱，设置在所述风机的进口处，用于保护所述风机的进口；

逆止阀，设置在所述风机的出口处，用于防止烟气在所述风机停止工作时逆向吹入风机的出口；

温度传感器，设置在所述风机的出口处，用于检测温度，从而在逆向高温烟气吹来时启动所述风机。

8.根据权利要求1所述的排烟射流装置，其特征在于，所述壳体还包括以下至少一项：防雨百叶箱，设置在所述壳体上，用于使少量空气沿所述壳体与所述外喷嘴形成的通道吸入所述混合管内，减小所述外喷嘴输出的气流直接冲击所述混合管的内壁面所造成的摩擦；

泄放孔，设置在所述壳体底部最低处，用于排出所述壳体内部积累的液体。

9.根据权利要求1-8任一项所述排烟射流装置组成的多联排烟射流装置，其特征在于，包括至少两个并联的所述排烟射流装置，所述并联的排烟射流装置共用一个所述壳体。

10.根据权利要求9所述的多联排烟射流装置，其特征在于，所述排烟射流装置包括设置在所述风机的进口处的进风百叶箱，所述并联的排烟射流装置共用一个进风百叶箱。

说明书

排烟射流装置

技术领域

[0001] 本发明涉及烟气排放控制应用技术领域，具体涉及一种排烟射流装置。

背景技术

[0002] 海洋平台是针对海洋石油进行钻采、存储、输送和人员居住综合性的海洋工程装备，是实施海底油气勘探和开采的工作基地。

[0003] 按照结构特性和工作状态可分为固定式和移动式平台。半潜式海洋平台以极强的抗风浪能力、优良的运动性能、巨大的甲板面积和装载容量、高效的作业效率等特点，在深海石油开采中，逐渐发展成为世界主流的移动式平台。柴油发电机组是保证海洋平台正常运转的“心脏”，为海洋平台上各钻井设备用电以及应急用电提供电力供应。

[0004] 由于半潜式海洋平台的柴油发电机组一般都布置在主甲板下，位置比较低，工作平台和生活平台一般都很高，平台上安装有高大的钻塔、起重机械和其他机械设备，柴油机排烟管很难布置在平台的上层空间区域。为了不增大排气背压和不影响钻井机械的工作，排烟管一般就近布置在较低位置。在海风的作用下，较低速度的烟气会被海风吹到工作和生活区域造成污染。聚集在平台上的柴油机排放污染物包含氮氧化物、硫化物、一氧化碳、碳氢化合物和颗粒等会强烈损害人的心肺功能，严重危害平台生产人员的工作和生活。因此，半潜式海洋平台的柴油机排气在排入大气前必须进行适当处理。

[0005] 目前，国内外柴油机排气处理技术主要有废气清洗、喷淋除烟、选择性催化等。虽然这些技术能够高效率的净化排气，解决排气污染平台空气的问题，但其体积大、造价昂贵、运行成本高，对海洋平台将造成很大的成本投入。由此排气射流技术应运而生，其原理是：通过在柴油机排气管末端注入大量高速空气，依靠空气和烟气的相互碰撞和混合实现能量的交换。通过射流装置后：

[0006] a)加速空气和烟气的混合，稀释烟气，降低污染物浓度；

[0007] b)提高烟气流速，使烟气排放到更远离平台的区域；

[0008] c)降低排气管末端背压，有利于烟气顺利排出，降低柴油机油耗；

[0009] d)提高排烟口的抗风压波动能力。

[0010] 排气射流装置具有体积小、安装布置简单灵活、制造、运行和维护成本低等优点，并且其安装、运行对柴油机及其他辅机设备基本不会造成负面影响，因此，其不但适用于新造平台，而且也易于在改造平台加装。具有更广泛的适应性。

[0011] 然而由于射流技术也仅在近些年才应用在柴油机排气处理领域，目前市场上的排气射流装置仍存在排气射流装置内容易形成涡流影响射流效果、产品使用寿命不够长等缺陷。

发明内容

[0012] 鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种射流效果较好、使用寿命较长的排烟射流装置。

[0013] 本发明提供一种排烟射流装置，所述装置包括风机、壳体、外喷嘴、排烟管道、中心喷嘴和混合管；

[0014] 所述风机固定在所述壳体的第一侧面；

[0015] 所述外喷嘴固定在所述壳体内，大径端固定在所述第一侧面内，与所述风机连通形成射流空气流道，小径端固定在所述壳体的第二侧面内，与所述混合管连通；

[0016] 所述排烟管道一端伸出所述壳体，另一端伸入所述外喷嘴，固定在所述第二侧面内，与所述外喷嘴形成空气流道，与所述混合管连通；

[0017] 所述中心喷嘴固定在所述排烟管道内，一端伸出所述排烟管道与所述射流空气流道连通，另一端与所述混合管连通；

[0018] 所述混合管第一端固定在所述第二侧面上，所述第一端的端口直径大于所述外喷嘴的小径端的直径。

[0019] 本发明诸多实施例提供的排烟射流装置通过外喷嘴、排烟管道、中心喷嘴等结构上的优化改进，实现了多流道设计，提供了优良的气动特性，减少了排烟射流装置内形成的漩涡，实现了较好的射流效果；

[0020] 本发明一些实施例提供的排烟射流装置通过设置进风百叶箱、逆止阀、温度传感器等设备对风机提供完备的保护措施；

[0021] 本发明一些实施例提供的排烟射流装置通过在壳体上设置防雨百叶箱，增设壳体与外喷嘴形成的空气通道，减小外喷嘴输出的气流直接冲击混合管的内壁面所造成的摩擦，降低形成漩涡的几率的同时延长了混合管的使用寿命；

[0022] 本发明一些实施例提供的多联排烟射流装置通过并联多个排烟射流装置，大幅提高烟气处理能力。

附图说明

[0023] 通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

[0024] 图1为本发明一实施例提供的排烟射流装置的结构示意图。

[0025] 图2为本发明一实施例提供的排烟射流装置的外观示意图。

[0026] 图3为本发明一优选实施例提供的双联排烟射流装置的外观示意图。

[0027] 附图标记说明：

[0028] 1         进风百叶箱

[0029] 2         风机

[0030] 3         壳体

[0031] 4         外喷嘴

[0032] 5         导流弯管

[0033] 6         外支撑板

[0034] 7         内支撑板

[0035] 8         排烟导管

[0036] 9         中心喷嘴

[0037] 10        混合管

[0038] 11         导叶

[0039] 12         法兰

具体实施方式

[0040] 下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

[0041] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

[0042] 图1为本发明一实施例提供的排烟射流装置的结构示意图。图2为所述排烟射流装置的外观示意图。

[0043] 如图1和图2所示，在本实施例中，本发明所提供的排烟射流装置包括：风机2、壳体3、外喷嘴4、排烟管道、中心喷嘴9和混合管10。

[0044] 其中：风机2固定在壳体3的第一侧面；

[0045] 外喷嘴4固定在壳体3内，大径端固定在所述第一侧面内，与风机2连通形成射流空气流道，小径端固定在壳体3的第二侧面内，与混合管10连通；

[0046] 所述排烟管道一端伸出壳体3，另一端伸入外喷嘴4，固定在所述第二侧面内，与外喷嘴4形成空气流道，与混合管10连通；

[0047] 中心喷嘴9固定在所述排烟管道内，一端伸出所述排烟管道与所述射流空气流道连通，另一端与混合管10连通；

[0048] 混合管10第一端固定在所述第二侧面上，所述第一端的端口直径大于外喷嘴4的小径端的直径。

[0049] 具体地，在本实施例中，中心喷嘴9的出口直径为排烟管道直径的0.2倍，中心喷嘴9的喷嘴收缩角为5°；外喷嘴4为渐缩管，收缩角度为5°；所述排烟管道伸入外喷嘴4处与外喷嘴4密封连接。各部位之间密封连接，确保了各个流道间无气体泄露。在更多实施例中，根据不同的实际需求，中心喷嘴9的出口直径可设置为排烟管道直径的0.1倍～0.3倍，喷嘴收缩角的设置范围区间为2°～5°；外喷嘴4的收缩角度的设置范围区间为2°～5°；所述排烟管道伸入外喷嘴4处可采用焊接等其它密封连接方式，具有同样的技术效果。

[0050] 在一优选实施例中，所述排烟管道包括导流弯管5、排烟导管8和法兰12。

[0051] 导流弯管5一端伸出壳体3，另一端伸入外喷嘴4，与排烟导管8的一端连接，形成烟气流道；排烟导管8的另一端固定在所述第二侧面内。法兰12安装在导流弯管5伸出壳体的端口。

[0052] 具体地，在本实施例中，排烟导管8为渐扩管，扩散角度为0.5°，在更多实施例中，根据实际需求，当排烟导管8采用渐扩管时，排烟导管8的扩散角度的设置范围区间为0.4°～1°；根据不同的需求，排烟导管8还可采用直管等不同形状的导管。

[0053] 在一优选实施例中，中心喷嘴9通过内支撑板7固定在排烟导管8内。

[0054] 在一优选实施例中，混合管10包括依次连接的渐缩段、直管段和渐扩段，所述渐缩段与壳体3固定连接。

[0055] 具体地，在本实施例中，所述渐缩段的收缩角为30°，所述直管段的直径为排烟导管8的直径的1.5倍，所述渐扩段的扩散角为15°。在更多实施例中，根据不同的实际需求，所述渐缩段的收缩角的设置范围区间为20°～45°，所述直管段的直径可设置为排烟导管8的直径的1.2倍～1.5倍，所述渐扩段的扩散角的设置范围区间为5°～15°。所述渐缩段与壳体3螺栓连接。

[0056] 在一优选实施例中，所述渐扩段内安装有导叶11，用于回收混合气体的静压。

[0057] 具体地，在本实施例中，导叶11的叶片数量为15片。在更多实施例中，根据不同的实际需求，导叶11的叶片数量设置范围区间为9片～17片。

[0058] 在一优选实施例中，外喷嘴4的小径端通过外支撑板6固定在壳体3内。

[0059] 具体地，设置在壳体3内或伸入壳体3的各部件相互之间密封连接；进一步地，在一优选实施例中，设置在壳体3内或伸入壳体3的各部件相互之间焊接连接。

[0060] 在一些优选实施例中，所述排烟射流装置还可包括以下至少一项：

[0061] 进风百叶箱1，设置在风机2的进口处，用于保护风机2的进口；

[0062] 逆止阀，设置在风机2的出口处，用于防止烟气在风机2停止工作时逆向吹入风机2的出口；

[0063] 温度传感器，设置在风机2的出口处，用于检测温度，从而在逆向高温烟气吹来时启动风机2。

[0064] 上述实施例通过设置进风百叶箱1、逆止阀、温度传感器等设备对风机2提供完备的保护措施，从而提高排烟射流装置的使用寿命。

[0065] 在一些优选实施例中，壳体3还包括以下至少一项：

[0066] 防雨百叶箱，设置在壳体3上，用于使少量空气沿壳体3与外喷嘴4形成的通道吸入混合管10内，减小外喷嘴4输出的气流直接冲击混合管10的内壁面所造成的摩擦；

[0067] 泄放孔，设置在壳体3底部最低处，用于排出壳体3内部积累的液体。

[0068] 上述实施例通过在壳体上设置防雨百叶箱，增设壳体与外喷嘴形成的空气通道，减小外喷嘴输出的气流直接冲击混合管的内壁面所造成的摩擦，降低形成漩涡的几率的同时延长了混合管的使用寿命。

[0069] 图3为本发明一优选实施例提供的双联排烟射流装置的外观示意图。

[0070] 如图3所示，在一优选实施例中，两个并联的所述排烟射流装置共用一个壳体3，组成一个双联排烟射流装置。在更多的实施例中，可以根据需要设置多个并联的排烟射流装置，组成多联排烟射流装置。

[0071] 上述实施例通过并联多个排烟射流装置，大幅提高烟气处理能力。

[0072] 在一优选实施例中，所述排烟射流装置包括设置在所述风机的进口处的进风百叶箱1，所述并联的排烟射流装置共用一个进风百叶箱1。

[0073] 上述诸多实施例提供的排烟射流装置通过结构上的优化改进，实现了多流道设计，提供了优良的气动特性，减少了排烟射流装置内形成的漩涡，实现了较好的射流效果：

[0074] 通过CFD仿真软件，对排烟管直径为600mm，排烟量为18500kg/s的柴油机排气进行仿真计算，在射流空气量为44400kg/s的设计工况下，射流空气在外喷嘴4和中心喷嘴9出口处的速度明显高于排烟导管8出口处烟气的流速，形成了自由射流，在混合管10入口处形成了约200Pa的负压，降低了排烟导管8出口处的背压，使柴油机排烟能够更加顺畅的进入混合管10，射流空气和烟气在接触面形成混合层，混合层逐渐向混合管10的管壁和中心区域发展。在混合管10内空气和烟气逐渐混合，能量不断交换，烟气速度和压力得到提升，混合管10出口处的平均速度由38m/s提高到41m/s，平均压力由0Pa提高到约150Pa。排烟射流装置内未形成明显涡流，流动状态良好。

[0075] 由仿真效果可知，本发明提供的排烟射流装置具有优良的气动特性，射流效果已达到国外同类产品的水平，能够满足用户对射流装置的各项技术要求。

[0076] 以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。