專利名稱：用于使氣態(tài)流體與大流量氣流混合、特別用于將還原劑導(dǎo)入包含氮氧化物的煙氣中的方 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于使至少一種氣態(tài)流體流與大流量氣流混合、 特別用于將還原劑導(dǎo)入一種包含氮氧化物的煙氣中的方法，其中大流 量氣流在混合元件的入流面(迎風(fēng)面)流向至少一個相對于流動方向 成一角度傾斜設(shè)置的設(shè)計成盤狀的混合元件，在所述混合元件上形成 流動渦流，其中使流體流基本上朝一配設(shè)給混合元件的流出面(背風(fēng) 面)的折流面的中心導(dǎo)向并且氣態(tài)流體流在混合元件的下游混入大流 量氣流。
背景技術(shù)：
由EP 1 604 742 Al已知一種與電除塵器結(jié)合用于對大流量氣流 進(jìn)行除塵的方法，在該方法中在傾斜的混合盤上形成的流動渦流稱為 前緣渦流。優(yōu)選為圓形的盤的朝向大流量氣流的邊緣稱為入流邊緣且 另一邊緣稱為分離邊緣。所述邊緣不是直線的邊緣，而是弧形的邊緣。
引導(dǎo)大流量氣流的氣體通道的垂直壁由 一用于混入一調(diào)節(jié)流體的 接管垂直穿過。該接管沿大流量氣流的流動方向觀察在混合盤的入流 邊緣的后面通入而不與混合盤重疊。從接管流出的調(diào)節(jié)劑流成 一 角度 到達(dá)混合盤的流出面的與接管出口相鄰的固定的分表面，該角度對應(yīng) 于盤相對于大流量氣流的流動方向的傾斜角。在EP1 604 742 Al的第 6欄第5-6行中也符合目的地遵守這樣的方法，其中將混入裝置直接 安裝在渦流裝置上。
由EP 1 568 410 Al已知所述類型的與用于煙氣脫氮的裝置相結(jié) 合用于混合兩種流體流的方法，其中從接管流出的還原劑在混合盤的 中心區(qū)域附近以一角度到達(dá)傾斜設(shè)置的混合盤的背面(背風(fēng)面)，該角 度對應(yīng)于盤相對于大流量氣流的流動方向的傾斜角。按照第2欄第
17-20行接管只應(yīng)在一短的距離上向內(nèi)超過引導(dǎo)大流量氣流(煙氣) 的通道的壁伸出。由于接管相對于混合元件的傾斜位置沒有實現(xiàn)氣態(tài) 流體在全部流出面(背風(fēng)面)上的均勻的分布并且氣態(tài)流體不會在混 合元件的全部環(huán)繞的邊緣上混入煙氣流中，而基本上只是在EP1 568 410 Al的圖1中位于上面的邊緣部分上。
因此在該方法進(jìn)程中沒有實現(xiàn)調(diào)節(jié)劑或還原劑在混合盤上的最佳 的分布并因此沒有實現(xiàn)向在混合盤上形成的渦流系統(tǒng)中最好的混入。
在EP 1 166 861 Bl中結(jié)合Denox裝置和電除塵器描述的混入裝 置中混合盤(安裝面)具有一空腔，在該空腔中通入一單獨的用于待 混入的氣體或另一牛頓流體的流動通道并且用作氣體流的分配空腔。 該空腔在混合盤的遠(yuǎn)離大流量氣流的流入部的背面(流出面，背風(fēng)面) 上設(shè)有多個出口并且設(shè)置在流入邊緣的區(qū)域內(nèi)。在分配空腔上朝分離 邊緣連接有多個空腔，但這些空腔沒有分配功能或流動技術(shù)上的功能， 而只是用于加強混合盤。各出口可以在分配空腔的蓋中或其側(cè)壁中形 成。但它們也可以在套裝于空腔上的附加的罩中形成。但也有可能的 是，空腔本身不配備一平行于混合盤的蓋，而將其本身設(shè)計成蓋形的。 用于供給氣體的流動通道可以由混合盤的迎風(fēng)面穿過盤進(jìn)入空腔或在 混合盤的背風(fēng)面上通向分配空腔。在EP1 166 861 Bl中描述的方法中 需要一附加的空腔并且也是只在入流邊緣附近實現(xiàn)混合。
這樣的稱為具有 一 靜態(tài)的混合器的混合方法例如也在S C R (選擇 性的催化還原)裝置用于借助于還原劑和催化劑對例如發(fā)電廠燃燒爐 的煙氣進(jìn)行脫氮。這里通用的是，在NH3作為還原劑的情況下將其以 壓力液化的NH3的形式或以氨水(NH4OH)的形式儲存并且將預(yù)汽 化的NH3用一載氣流噴入煙氣流中并與其混合。在尿素作為還原劑的 情況下首先制造一種尿素水溶液，該溶液在適當(dāng)?shù)奶幚硪院蠼又瑯?br> 以氣態(tài)噴入煙氣流中。
此外該方法例如在工業(yè)煙囪、噴霧干燥器(參閱例如EP0 637 726 Bl)、熱交換器、煙氣脫硫裝置和混合冷卻塔的供氣中使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，在所述類型的方法中改善氣態(tài)流體流在大流量 氣流中的混合。
該目的這樣來實現(xiàn)，即，使流體流基本上垂直地朝流出面上的折 流面的中心轉(zhuǎn)向，而4吏氣態(tài)流體從中心開始在混合元件的整個的流出 面上分布并且通過全部在混合元件的環(huán)繞的邊緣上形成的渦流系統(tǒng)加 入。
來自 一供給管道的氣態(tài)流體流作為反射射流垂直到達(dá)折流面的中 心并在那里產(chǎn)生一具有靜態(tài)的超壓的滯流點，由該滯(流)點開始流
動介質(zhì)基本上平行于折流面徑向擴展。借此形成一旋轉(zhuǎn)對稱的平面射 束，該平面射束在混合元件的背風(fēng)面上平行于盤表面一直擴展到混合 元件的邊緣并流入由大流量氣流中傾斜定位的混合盤形成的尾流狀流 動渦流中。
借此實現(xiàn)使氣態(tài)流體在混合元件的全部的流出面上分布并且在全 部于盤的環(huán)繞的邊緣上形成的渦流系統(tǒng)上被帶入。
所述中心在圓盤的情況下位于圓心或在一規(guī)則的多邊形的情況下 位于面積重心。在一具有不同于規(guī)則形狀的形狀例如不等邊三角形、 梯形等的混合元件的情況下需要對出口位置(噴嘴位置)進(jìn)行調(diào)整， 以便盡管如此仍實現(xiàn)氣態(tài)流體在盤形的混合元件的流出面上基本上均 勻的分布。
優(yōu)選設(shè)定，將氣態(tài)流體流直接朝混合元件的流出面(背風(fēng)面)導(dǎo) 向，并因此混合元件本身用作折流面。
另一方面可以符合目的的是，氣態(tài)流體流由流入面(迎風(fēng)面)開 始通過一設(shè)置在混合元件中的孔朝一在流出面(背風(fēng)面)上設(shè)置在孔 之前的折流板導(dǎo)向。
由GB 683 667已知霧化器(所謂氣噴噴霧器)，其中應(yīng)借助于一 霧化氣流霧化包括溶液、乳液和懸浮液的液體。 一待霧化的液體的射 束撞到一不旋轉(zhuǎn)的盤上。在盤上形成一向盤周邊流動的膜，該膜流入 這樣一個區(qū)域，該區(qū)域受保護(hù)以防止霧化氣流通過一在盤上游并同心 于盤設(shè)置的導(dǎo)流板，該導(dǎo)流板的直徑應(yīng)該3至7倍地大于分布盤的直
徑。在該區(qū)域的外面，亦即在導(dǎo)流板的環(huán)繞的分離邊緣上由霧化氣流 包含和容納待霧化的液體。(該文件中)沒有任何關(guān)于在導(dǎo)流板或在盤 上形成一特別的流動渦流系統(tǒng)的啟示。在附圖中示出液體流入霧化氣 體的無千擾的層流中。該方法要用在殺蟲劑液體、液體可燃物質(zhì)和液 體燃料的霧化中。
由DE實用新型92 07 635.1已知一種預(yù)混合的氣體燃燒器，其中 一設(shè)置在一噴氣管的出口后面的折流板保證最初仍致密的氣體流的轉(zhuǎn) 向和散開。散開的氣體流流入一空氣層流中。
由DE 198 06 265 C5已知一種用于對柴油機的煙氣進(jìn)行脫氮的計 量系統(tǒng)，包括在一催化器之前加入煙氣中的尿素溶液，其中給尿素溶 液在煙氣室中的出口隔開地配設(shè)一反射裝置，該反射裝置引起噴入煙 氣室的并仍待汽化的尿素溶液的方向改變。出口的軸線與在煙氣室內(nèi) 的煙氣的主流方向之間夾一近似45。的角度并且反射裝置垂直于該軸 線，亦即尿素溶液撞到反射裝置的入流面(迎風(fēng)面)上。在流出面上 為要求的汽化達(dá)到 一 更好的供熱。未設(shè)置產(chǎn)生附加的流動渦流的專門 的混合元件。
由日本080 4909A的專利摘要已知一種用于從一小的燃燒裝置的 煙氣中除去HC1的裝置，其中由大量噴嘴將一洗滌液的多個射束以不 同的角度對準(zhǔn)一在待凈化的氣體流中以垂直的軸線設(shè)置的導(dǎo)流板的設(shè) 計成傘狀的表面。在圓形導(dǎo)流板的整個圓周上流走的液體形成 一 液體 簾幕，通過該液體簾幕待凈化的煙氣從下面流入導(dǎo)流板上方的空腔并 向上從該空腔流出。沒有找到關(guān)于在裝置中有目的地形成特別的流動 渦流的啟示。
在上述兩個方法之間的選擇例如取決于在盤形混合元件之前或后 面的安裝可能性。
本發(fā)明還涉及一種用于使至少一種氣態(tài)流體流與一在一氣體通道 中流動的大流量氣流的混合，特別是用于將還原劑引入包含氮氧化物 的煙氣中的裝置，該裝置包括至少一個被保持在氣體通道中的設(shè)計 成盤狀的具有入流面和流出面的混合元件，所述混合元件相對于大流
量氣流的流動方向成一角度傾斜地設(shè)置并且在其上形成尾流狀的流動
渦流； 一 給混合元件的流出面的中心配設(shè)的并平行于混合盤的折流面； 和一基本上對準(zhǔn)折流面的中心的管狀的混入裝置用于氣態(tài)流體流、特 別用于將一還原劑加入包含氮氧化物的煙氣中。
在該裝置中，為了改善混合過程設(shè)定，管狀的混入裝置的流出方 向基本上垂直地朝4斤流面定向。
這里優(yōu)選設(shè)定，混入裝置的流體出口設(shè)置在混合元件的流出面(背 風(fēng)面)上并且混合元件本身用作為折流板或混入裝置的流體出口是混 合元件中的一基本上居中的孔，流體流從該孔向流出面流出，并且在 流出面上在孔之前隔開地設(shè)置一專門的折流板。
優(yōu)選混合元件設(shè)計成圓形的、橢圓形的、卵形的、拋物線形的、 棱形的或三角形的，如由DE 37 23 618 Cl第2欄第40-45行已知的。 也可以采用多角形的構(gòu)型、例如八角形。特別優(yōu)選一對稱構(gòu)造的八角 形的形狀，進(jìn)一步優(yōu)選規(guī)則的八角形。 一梯形形狀的多角形也是特別 適用的。
混合盤優(yōu)選以 一在30°至90°之間范圍內(nèi)的角度傾斜于大流量氣流 的5充動方向。


以下例如借助附圖更詳細(xì)地說明本發(fā)明。其中 圖1示出一在一由大流量氣流入流的并相對于該流成一角度a傾 斜的圓形的盤上出現(xiàn)的包括渦流尾流的馬蹄狀渦流的三維圖； 圖2示出橫向于按圖1的線A-A的側(cè)視圖3示出橫向于按圖1的視圖中的線B-B朝向盤的背風(fēng)面的正視
圖4示出本發(fā)明的裝置包括八角混合盤的第一實施形式的與圖2 相似的側(cè)視圖/部分剖面圖，其中流體流朝混合盤的流出面(背風(fēng)面)
上導(dǎo)向；
圖5示出按圖4的裝置的透視圖，包括設(shè)置在流出面上的混合盤
的支架；
圖6示出本發(fā)明的裝置的第二實施形式的與圖4相似的側(cè)視圖/ 部分剖面圖，其中流體流從入流面(迎風(fēng)面)開始通過混合板中的一 開口供給；以及
圖7按圖6的裝置針對混合盤的流出面和在那里在開口上方設(shè)置 的折流板的透視圖。
具體實施例方式
渦流尾流的形成是在一物體上的三維流動中的自然現(xiàn)象，(參閱 Prandtl、 Oswatitsch、 Wieghardt: Fiihrer durch die Str6mungslehre， 第9版，19卯年，ISBN 3-528-28209-6，第229頁，圖4.41和所屬的 描述)。
這種在從混合盤的流出中的渦流尾流的形成、形狀和位置應(yīng)首先 示意地在圖1-3中示出并且對其加以描述。
一圓形的盤l相對于圖1中來自下面的流動的大流量氣流2傾斜 角度a。在盤的迎風(fēng)面la上使大流量氣流從其主流方向偏轉(zhuǎn)出來并且 形成一超壓區(qū)域。大流量氣流2的分流2a以預(yù)定的角度沿盤的下面流 動。在盤的背風(fēng)面lb上形成一負(fù)壓區(qū)域，該負(fù)壓區(qū)域在盤的邊緣上由 大流量氣流的分流2b填滿。通過在盤邊緣上的流動轉(zhuǎn)向形成一具有虛 線示出的渦流軸線3a的馬蹄狀渦流3，所述渦流3以一具有兩個對稱 旋轉(zhuǎn)的渦流的渦流尾流的形式在盤的下游延續(xù)。馬蹄狀渦流的側(cè)向的 渦流作為渦流尾流延續(xù)、與大流量氣流(基本流)疊加并隨基本流動 擴展。在渦流尾流內(nèi)的流動狀態(tài)是高度紊流的。示意示出的馬蹄狀渦 流和渦流尾流的邊界3 b不應(yīng)被理解為分明的界限?？梢岳眠m當(dāng)?shù)臏y 量技術(shù)實驗地確定兩個渦流的位置和結(jié)構(gòu)以及相反的旋轉(zhuǎn)方向。
對于其他的盤形狀，如橢圓形、卵形、拋物線形、棱形、四角形 或三角形，形成類似的、包括渦流尾流的渦流。
為了使接近點狀噴入的氣體流均勻地在一很大的橫截面上分布， 利用渦流尾流和大流量氣流的紊流式的完全混合。
在本發(fā)明的裝置按圖4和5的實施形式中， 一供給管道4以一直 的區(qū)段4a通過一引導(dǎo)大流量氣流2的通道K的壁5，在該通道中傾斜
設(shè)置一規(guī)則的八角的混合盤1 (優(yōu)選八角形)。在管段4a上連接一折 彎的管段4b，該管段垂直對準(zhǔn)混合盤1的背風(fēng)面lb的中心M。
由管段4b流出的氣態(tài)流體射束6以中心M作為滯流點撞到混合 盤上并且在混合盤1的流出面lb上分布，如由圖5中箭頭6a示意示 出的那樣。在環(huán)繞的邊緣的區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)向流動渦流3中的混入。
圖5中示出三個分別成對地夾一 120。的角度的并固定在盤1的流 出面上的支架7，所述支架一直延伸到中心M并且其自由端7a與通 道壁或與一未示出的支承架相連。各支架7可以一直延伸到通道壁并 在那里焊接。由于支架徑向延伸，它們不阻礙沿箭頭6的方向流動， 而更確切地說有助于使流動徑向定向。
在本發(fā)明的裝置按圖6和7的實施形式中， 一圓形的混合盤8設(shè) 有一中心孔9。 一供給管道10以一直的區(qū)段10a穿過引導(dǎo)大流量氣流 2的通道K的壁5。在管段10a上連接一折彎的管段10b,該管段在 混合盤8的迎風(fēng)面8a上垂直地對準(zhǔn)孔9并且與盤焊接。
在背風(fēng)面上與孔9隔開地并在孔的上方設(shè)置一折流板11。在折流 板上轉(zhuǎn)向的流體流12在流出面上分布，如由圖7中箭頭12a示意地示 出的那樣。在環(huán)繞的邊緣的區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)向流動渦流3中的混入。
在這里設(shè)置的各支架13同樣徑向延伸，它們不阻礙沿箭頭12的 方向流動。
管4和10不是一定要在通道K中折彎的，只是必須將氣態(tài)的流
體垂直地輸送給混合盤，亦即也可設(shè)想傾斜通過通道壁5的管分布。
也可設(shè)想，至少另一管段平行于通道壁延伸。
也可采用其他的具有多于或少于三個支架的支架結(jié)構(gòu)。
當(dāng)然，在大的通道橫截面的情況下可以使多個具有相配屬的流體
供給的混合盤在通道橫截面上分布地在一個平面內(nèi)或在多個平面內(nèi)交
錯地(gestaffelt)設(shè)置。
附圖標(biāo)記清單
1 圓的混合盤
la 盤的迎風(fēng)面
lb 盤的背風(fēng)面
2 大流量氣流
2a 大流量氣流，在盤的迎風(fēng)面la上的分流
2b 大流量氣流，向盤的背風(fēng)面lb的分流
3 馬蹄狀渦流和渦流尾流(Wirbelschleppe ) 3a 渦流軸線
3b 渦流的外邊界
4 供給管 4a 直的管段 4b折彎的管段
5 煙氣通道K的壁
6 流體射流
6a ;克體;危動的箭頭
7 支架
7a 支架的自由端
8 八角形的混合盤 8a 迎風(fēng)面
8b 背風(fēng)面
9 中心孔 10供給管 10a直的管段 10b折彎的管段
11 折流板(Prallplatte)
12 流體流
12a流體流動的箭頭13 支架
K 煙氣通道
M 盤1、 8的中心或反射射流的滯流點
權(quán)利要求
1. 用于使至少一個氣態(tài)液體流與大流量氣流混合、特別是用于在一包含氮氧化物的煙氣中導(dǎo)入還原劑的方法，其中大流量氣流在混合元件的入流面(迎風(fēng)面)流向至少一個相對于大流量氣流的流動方向成一角度傾斜設(shè)置的設(shè)計成盤狀的混合元件，在所述混合元件上形成尾流狀的流動渦流，其中使流體流基本上朝一為混合元件的流出面(背風(fēng)面)配設(shè)的折流面的中心導(dǎo)向，并且在混合元件的下游混入所述氣態(tài)流體流；其特征在于，使流體流在流出面上基本上垂直地朝折流面的中心這樣轉(zhuǎn)向，即，使氣態(tài)流體從中心起在混合元件的整個的流出面上分布并且通過全部在混合元件的環(huán)繞的邊緣上形成的渦流系統(tǒng)被帶入。
2. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使流體流直接朝混 合元件的流出面(背風(fēng)面)上導(dǎo)向。
3. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，流體流從入流面(迎 風(fēng)面)起通過一在混合元件中設(shè)置的孔朝一在流出面(背風(fēng)面)上在 孔之前設(shè)置的折流板導(dǎo)向。
4. 用于使至少一個氣態(tài)流體流(6; 12)與在一氣體通道中流動 的大流量氣流(2)混合、特別用于在一包含氮氧化物的煙氣中導(dǎo)入還 原劑的裝置，具有至少一個被保持在氣體通道中的設(shè)計成盤狀的具 有入流面(la)和流出面(lb)的混合元件(1; 8)，所述混合元件相 對于大流量氣流的流動方向成一角度傾斜地設(shè)置并且在所述混合元件 上形成尾流狀的流動渦流(3); —為混合元件的流出面(lb)的中心 配設(shè)的并平行于混合盤的折流面(1; 8; 11);和一基本上對準(zhǔn)折流面 的中心的用于氣態(tài)流體流的管狀的混入裝置(4; 10)，特別用于將還 原劑(5a)加入包含氮氧化物的煙氣中；其特征在于，管狀的混入裝 置(4; 10)的流出方向(6; 12)基本上垂直地朝折流面(1; 8; 11) 定向。
5. 按照權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，混入裝置的流體出口 (4a; 6)設(shè)置在混合元件的流出面(背風(fēng)面)(lb、 8b )上并且混 合元件本身用作折流板。
6. 按照權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，混入裝置(10)的 流體出口 (10b; 12)是一在混合元件中的基本上居中的孔(9)，流體 流從該孔向流出面(lb、 8b)流出，并且在流出面上在孔之前間隔開 地設(shè)置一專門的折流板(11 )。
7. 按照權(quán)利要求4至6之一項所述的裝置，其特征在于，混合盤 (l)設(shè)計成圓形的、橢圓的、卵形的、拋物線形的、棱形的、多角形的或三角形的。
8. 按照權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，多角形是一對稱構(gòu) 成的八角形、特別是規(guī)則的八角形，或一梯形。
9. 按照權(quán)利要求4至7之一項所述的裝置，其特征在于，混合盤 (1)以一在30。與90。之間范圍內(nèi)的角度(a)傾斜于大流量氣流的流動方向。
10. 按照權(quán)利要求4至8之一項所述的裝置，其特征在于，在混 合盤(1; 8)的流出面上設(shè)置徑向延伸的用于將混合盤支承在氣體通 道(K)中的支架(7; 13)。
全文摘要
在一種用于使至少一個氣態(tài)流體流(6；12)與一大流量氣流(2)混合、特別用于在一包含氮氧化物的煙氣中加入一還原劑的方法中，其中大流量氣流在混合元件的入流面(迎風(fēng)面)流向至少一個相對于大流量氣流流動方向成一角度傾斜設(shè)置的設(shè)計成盤狀的混合元件(1；8)，在混合元件上形成尾流狀的流動渦流(3)，其中使流體流朝給混合元件的流出面(1b；8b)(背風(fēng)面)設(shè)置的折流面(1；8；11)的中心(M)上導(dǎo)向并且在混合元件的下游使氣態(tài)流體流混入大流量氣流，為了改善流體流在大流量氣流中的混入而設(shè)定，流體流(F)基本上垂直地這樣朝折流面(1；8；11)的中心(M)導(dǎo)向，即，使氣態(tài)流體從中心起在混合元件的整個流出面上分布并且通過全部在混合元件的環(huán)繞的邊緣上形成的渦流系統(tǒng)被帶入。這里優(yōu)選，流體流(6)直接朝混合元件的流出面(背風(fēng)面)上導(dǎo)向或流體流(12)從流入面(迎風(fēng)面)開始通過一在混合元件中設(shè)置的孔(9)向一設(shè)置在流出面(背風(fēng)面)上在孔之前的折流板導(dǎo)向。本發(fā)明還涉及一種相應(yīng)的裝置。
文檔編號B01F5/06GK101394919SQ200780008181
公開日2009年3月25日 申請日期2007年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月28日
發(fā)明者G·貝克曼, U·普里斯邁爾, W·恩格爾金 申請人:菲希亞巴高克環(huán)境股份有限公司