[發明專利]組合的輸入和混合設備

無效

• 申請號: 95192212.2
• 申請日: 1995-03-13
• 公開（公告）號: CN1043612C
• 公開（公告）日: 1999-06-16
• 發明（設計）人: 克勞斯·胡滕霍弗;沃爾夫岡·赫爾;約瑟夫·斯普里;霍斯特·斯皮爾曼
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: B01F5/04
• 分類號: B01F5/04;F01N3/20
• 代理公司: 柳沈知識產權律師事務所
• 代理人: 楊梧

本發明涉及一種組合的輸入和混合設備，用于將第一種流動介質輸入一種沿一個流動方向在流動通道中輸送的第二種氣態的流動介質中，以及用于混合這些流動介質，此設備有至少一根輸送第一種流動介質并帶有至少一個輸入口的管子和一個按流動方向設在輸入口后面的混合單元，其中，相對于流動通道的橫截面積A和水力學直徑d_hydr.，每平方米橫截面積設0.05至10個輸入口，以及，輸入口與混合單元之間的距離a為0.05至3倍d_hydr.。

由FR2341040A1可以得知這種組合的輸入和混合設備。

在許多工業的使用場合，要求盡可能均勻地將一種液態或氣態的物流摻混到另一種液態或氣態的物流中，以獲得高的過程效率。故例如按選擇性催化反應法(SCR法)，為了包含在廢氣或煙氣中的一氧化氮的催化反應，需要向要脫氮的廢氣或煙氣流中配制摻合一種氣態形式的還原劑，而且應加在催化器之前。通常在煙氣中噴入一種氨-空氣混合物作為還原劑，其中用于配制摻合的氨-空氣體積流量與廢氣或煙氣流量相比很小。通常這種配制摻合的氨-空氣體積流量約為廢氣或煙氣流量的2至5個體積百分比。

為了能使用于廢氣或煙氣脫氮所必需的催化器體積選擇得盡可能小，便要力圖做到沿整個廢氣通道橫截面均勻地充分利用催化器，這實際上要求氨-空氣混合物盡可能均勻地沿整個廢氣通道橫截面噴入以及與廢氣混合。

要將一種比較少量的液流或氣流均勻地供入一種比較大量的液流或氣流中并與之均勻混合，這在流體力學方面是有困難的，因此技術上非常復雜。目前解決這一問題的方案是，在廢氣通道中裝設許多可單獨調節的噴管和許多噴嘴，為的是沿廢氣通道的整個橫截面均勻地分布噴嘴，并因而將氨-空氣混合物進入煙氣的進料處均勻分布。這種方案的缺點是由于許多噴管造成的在煙氣通道中的壓力損失。此外，由于這一方案涉及導管、噴嘴、調節閥以及全部的配料計量控制或調節等裝置，所以設備本身非常復雜。還有，在投入運行時這樣一種系統的調整非常費時和費用很昂貴。

因此本發明的目的是要提出一種組合的輸入和混合設備，采用這種設備，可以在投入運行時的壓力損失可忽略不計、設備本身不復雜以及不昂貴的情況下，達到將第一種流動介質輸入第二種流動介質以及沿流動通道的整個橫截面均勻地分布第一利流動介質的要求。

本發明的目的可通過一種組合的輸入和混合設備來實現，該設備用于將第一種流動介質輸入一種沿一個流動方向在流動通道中輸送的第二種氣態的流動介質中，以及用于混合這些流動介質，此設備有至少一根輸送第一種流動介質并帶有至少一個輸入口的管子和一個按流動方向設在輸入口后面的混合單元，其中，相對于流動通道的橫截面積A和水力學直徑d_hydr.，每平方米橫截面積設0.05至10個輸入口，以及，輸入口與混合單元之間的距離a為0.05至3倍d_hydr.，混合單元有混合元件，它們小于水力學直徑，并在一個與流動方向成一個角度的平面內安排在不同的平行排中，每一排中彼此同向和與每個相鄰排的混合元件反向的混合元件相對于此平面傾斜。

在這里水力學直徑定義為流動通道橫截面積A的4倍除以它的周長。

按本發明，由于在流動通道內裝設的管子和輸入口數量很少，從而使得用于輸入要添加的流動介質的設備本身的復雜性以及費用支出大為降低。與此同時，與現有技術中傳統的方案相比，在流動通道內的壓力損失顯著減小。借助于在流動通道中所設的混合部件，可做到將只是在少數地點引入煙氣通道中的流動介質均勻地分布在由煙氣通道輸送的流動介質中。由于混合單元造成的壓力降，可通過選用一種適宜的混合部件，使之顯著低于由許多噴管所造成的壓力損失。

尤其在設計用于具有幾百兆瓦電功率的燃油發電廠的組合式輸入和混合設備時，業已證實有利的做法是，每平方米橫截面積約設置0.1至1個輸入口，和/或距離a約為0.1至1倍d_hydr。

此外，在這種設備中以有利的方式相對于可忽略的壓力降，為每平方米橫截面積A設0.01至5，最好0.05至1根管子。

為了均勻地分布輸入第二種流動介質中的第一種流動介質，通常要求已經存在于流動通道中的流動介質沿流動通道的整個橫截面有盡可能均勻的速度分布。若在第一種流動介質的輸入地點不存在足夠均勻的流動剖面，則有利的做法是，沿第二種流動介質的流動方向在輸入口和混合單元之前設導流裝置。這種導流裝置例如是導向板和類似的設備。

組合的輸入和混合設備的其他有利的設計可見其余的從屬權利要求。