[发明专利]组合的输入和混合设备

说明书

本发明涉及一种组合的输入和混合设备，用于将第一种流动介质输入一种沿一个流动方向在流动通道中输送的第二种气态的流动介质中，以及用于混合这些流动介质，此设备有至少一根输送第一种流动介质并带有至少一个输入口的管子和一个按流动方向设在输入口后面的混合单元，其中，相对于流动通道的横截面积A和水力学直径d_hydr.，每平方米横截面积设0.05至10个输入口，以及，输入口与混合单元之间的距离a为0.05至3倍d_hydr.。

由FR2341040A1可以得知这种组合的输入和混合设备。

在许多工业的使用场合，要求尽可能均匀地将一种液态或气态的物流掺混到另一种液态或气态的物流中，以获得高的过程效率。故例如按选择性催化反应法(SCR法)，为了包含在废气或烟气中的一氧化氮的催化反应，需要向要脱氮的废气或烟气流中配制掺合一种气态形式的还原剂，而且应加在催化器之前。通常在烟气中喷入一种氨-空气混合物作为还原剂，其中用于配制掺合的氨-空气体积流量与废气或烟气流量相比很小。通常这种配制掺合的氨-空气体积流量约为废气或烟气流量的2至5个体积百分比。

为了能使用于废气或烟气脱氮所必需的催化器体积选择得尽可能小，便要力图做到沿整个废气通道横截面均匀地充分利用催化器，这实际上要求氨-空气混合物尽可能均匀地沿整个废气通道横截面喷入以及与废气混合。

要将一种比较少量的液流或气流均匀地供入一种比较大量的液流或气流中并与之均匀混合，这在流体力学方面是有困难的，因此技术上非常复杂。目前解决这一问题的方案是，在废气通道中装设许多可单独调节的喷管和许多喷嘴，为的是沿废气通道的整个横截面均匀地分布喷嘴，并因而将氨-空气混合物进入烟气的进料处均匀分布。这种方案的缺点是由于许多喷管造成的在烟气通道中的压力损失。此外，由于这一方案涉及导管、喷嘴、调节阀以及全部的配料计量控制或调节等装置，所以设备本身非常复杂。还有，在投入运行时这样一种系统的调整非常费时和费用很昂贵。

因此本发明的目的是要提出一种组合的输入和混合设备，采用这种设备，可以在投入运行时的压力损失可忽略不计、设备本身不复杂以及不昂贵的情况下，达到将第一种流动介质输入第二种流动介质以及沿流动通道的整个横截面均匀地分布第一利流动介质的要求。

本发明的目的可通过一种组合的输入和混合设备来实现，该设备用于将第一种流动介质输入一种沿一个流动方向在流动通道中输送的第二种气态的流动介质中，以及用于混合这些流动介质，此设备有至少一根输送第一种流动介质并带有至少一个输入口的管子和一个按流动方向设在输入口后面的混合单元，其中，相对于流动通道的横截面积A和水力学直径d_hydr.，每平方米横截面积设0.05至10个输入口，以及，输入口与混合单元之间的距离a为0.05至3倍d_hydr.，混合单元有混合元件，它们小于水力学直径，并在一个与流动方向成一个角度的平面内安排在不同的平行排中，每一排中彼此同向和与每个相邻排的混合元件反向的混合元件相对于此平面倾斜。

在这里水力学直径定义为流动通道横截面积A的4倍除以它的周长。

按本发明，由于在流动通道内装设的管子和输入口数量很少，从而使得用于输入要添加的流动介质的设备本身的复杂性以及费用支出大为降低。与此同时，与现有技术中传统的方案相比，在流动通道内的压力损失显著减小。借助于在流动通道中所设的混合部件，可做到将只是在少数地点引入烟气通道中的流动介质均匀地分布在由烟气通道输送的流动介质中。由于混合单元造成的压力降，可通过选用一种适宜的混合部件，使之显著低于由许多喷管所造成的压力损失。

尤其在设计用于具有几百兆瓦电功率的燃油发电厂的组合式输入和混合设备时，业已证实有利的做法是，每平方米横截面积约设置0.1至1个输入口，和/或距离a约为0.1至1倍d_hydr。

此外，在这种设备中以有利的方式相对于可忽略的压力降，为每平方米横截面积A设0.01至5，最好0.05至1根管子。

为了均匀地分布输入第二种流动介质中的第一种流动介质，通常要求已经存在于流动通道中的流动介质沿流动通道的整个横截面有尽可能均匀的速度分布。若在第一种流动介质的输入地点不存在足够均匀的流动剖面，则有利的做法是，沿第二种流动介质的流动方向在输入口和混合单元之前设导流装置。这种导流装置例如是导向板和类似的设备。

组合的输入和混合设备的其他有利的设计可见其余的从属权利要求。