用于混合流体流的装置制造方法及图纸

一种用于在导管内混合流体流的装置，所述装置包括：至少一个混合设备，该混合设备具有前侧和后侧，且置于第一主流通过的所述导管中，该至少一个混合设备限定出远小于导管横截面积的总截面积以允许所述第一主流的通过，其中，该至少一个混合设备为固体板，具有从主固体板体向外延伸的一个或多个凸起。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用设置在导管内的至少一个混合设备来混合所述导管中流体流的装置(arrangement)，特别地，本专利技术涉及用于此类装置的一种新的混合设备。本专利技术特别涉及这一类型的装置，该装置被构造以适用于包括在烟道气净化时从酸雾中降低氮氧化物和硫酸在内的应用。
技术介绍
在导管或通道内相互作用的单一流体流或者多种流体流的适当混合要求通过产生横向于通过导管的主要流体流的速度分量而存在相对湍动的区域。为了实现被喷入主流体流的例如一种或多种流体流的适当混合，需要存在沿着导管(通道)的一定距离。常规地，它以通道直径的形式定量表示为所谓的混合距离。本说明书中，认为混合距离是放置第一混合设备的点和实现理想流混合的点之间的距离。“混合”是指包括质量流量、速度、温度和存在物质浓度方面在内的流性能的统一。根据流体流的类型、相对体积流量和流体流中物质的浓度等因素，混合距离能在1～100通道直径的范围内变化。本专利说明书中，流体流可以是气体、液体或悬浮在气体中的颗粒流如气溶胶。“气溶胶”是指悬浮在气体中的非常细小颗粒的集合。混合距离的减少是非常可取的，且能够通过使用静态混合器即不动的混合装置而得以实现。基本上，这些是不含从动部件的装置，而且流体流在通过静态混合器时被混合或搅动。静态混合器附近产生了局部湍动，因此能够实现与混合器接触的一种或多种流体流的均化。静态混合器的应用有着不利结果，即它们的应用自身出现了在导管内的显著压力损失，以及昂贵能量损失的附带效应。虽然较多的压力损失可被以良好混合为至高重要的应用所接收，但仍需要能够在以压力损失来计的相对低的不利效果下赋予相互作用流良好混合的有效静态混合器或静态混合器装置。相互作用流的良好混合与涉及气体净化的应用特别相关，如源于燃烧设施或产生气体污染物的高温锅炉的烟道气的净化。当主气流携带的污染物是氮氧化物(NOX)时，诸如氨的还原剂被喷入作为第二流的活性物质。该方法中，第二流引入的氨量远少于主或主要流的体积流量。因此，少量氨的使用就非常需要气体混合物的混合均匀性或程度。混合后的气体向前通过催化单元，在那里氮的氧化物通过与氨的反应而被还原成游离氮。由于喷入携带了第一主流的导管中的第二流出口孔只能从导管壁向内伸出一个短的距离，因此，朝向导管中心的第二流的活性物质如氨的浓度趋于降低，从而导致不良混合。在主流向催化单元移动时在导管的整个横截面上保持基本相同的氨浓度，是非常重要的。被喷入的氨的不良混合或不良均匀性将意味着烟囱内更高的NOX程度，以及不希望水平的氨以未反应的状态通过催化剂单元。能够想象到其它的应用，例如从硫酸制造中减少酸雾形成。在硫酸浓缩期间产生了硫酸雾。该酸雾可被看作是由硫酸小液滴构成的气溶胶。关于硫酸制造工厂酸雾逃逸的环境要求非常严厉，已公布了多种方法以控制酸雾排放。所公布方法之一如欧洲专利No.419,539所述，该方法依赖气体中存在的小颗粒充当硫酸浓缩的成核种子，以激励产生更大的硫酸液滴。当在成核种子存在下发生浓缩时，这些液滴变得更大，从而导致它们的后续过滤更容易和更有效，并因此使得酸雾的逸出在环境可接受水平内。该方法中，直径例如小于1μm的成核种子能作为颗粒悬浮体(来自电焊所产生金属氧化物的烟，来自燃料燃烧的烟如来自硅油燃烧的烟)而在硫酸浓缩之前加入原料空气中。引入含成核种子的流的适当方法描述在欧洲专利No.419,539中。该方法的成功取决于成核种子和硫酸蒸汽相互作用的能力。这一相互作用可通过混合而得以促进。为了提供流体流的充分混合，同时不产生导管或通道内的显著压力损失，适当混合装置特别是静态混合器的必要性已为本领域所公知。美国专利No.4,527,903公开了一种系统，用于混合排放到主流中的至少两种流，该系统包括可改变形状的旋涡插件表面。此引用文件的图5～10表明旋涡插件单元的宽范围形状，例如圆形、抛物线形或菱形基板。该旋涡插件表面可用于两种不同流被排入主流中的冷却塔，或用于烟囱和管道系统。美国专利No.6,135,629公开了一种用于多种流体流混合的混合设备装置或插入结构。该插入结构可沿直线折叠，形成ω或w形截面，从而它们较常规插入结构更薄、质量更轻。这使得可以结合相对轻的支撑体以固定插入结构，从而使系统的机械设计得以提高。所引用的需要相对较重支撑机构的常规插入结构或一般设备表示为圆形、椭圆形、卵形、抛物线形、长菱形或三角形。该专利技术的目的是通过减轻结构和支撑体的重量而改善一般设备。美国专利No.5,456,533公开了一种流动通道内的静态混合元件，它包括在距通道壁一距离处连接在装配件上的导流板。该导流板相对于主要的流动方向成一个角度，可具有不同形状。此引用文件的图3a～3d示出例如具有大致圆形和三角形的导流板。EP1,170,054B1公开了一种用于混合气体和其它牛顿液体的混合器，包括定位在流动通道内以影响流动的内置表面。该内置表面定位为和主流动方向呈横向且部分重叠。通过内置表面提供了流动速度构型上的均化。据称内置表面可为基本形状是圆盘，△形或三角形的盘，或椭圆形或抛物线构形的盘。该混合器使得可以在流动通道中在非常短的混合距离内快速地混合流。美国专利No.5,547,540公开了一种用于冷却气体并干燥加入气体中的固体颗粒的设备，其中入口管线的开口为冲击扩散器的形式。在冲击扩散器的区域内设置一个或多个插件以产生主导性的边缘湍动。此引用文件的图3～9示出多种形状如圆形、三角形和椭圆形。此引用文件的图8和9示出成型的形状，例如图8的V形插件以增加混合的强度，和具有成角度边缘的插件以稳定插件。EP638,732A描述了位于扩散器扩张区域内的圆形内置表面的应用，其用于确保在低成本和低压力损失下的均匀流动。EP1,166,861B1公开了一种静态混合器，其中流动通道包括影响流动的圆盘，且圆盘进一步包括允许气体第二流通过的室，所述室位于盘的后侧并进一步具有出口孔。此室整体连接到携带第二流的导管上。这使得可以在短的混合区域内快速混合流动流。所有这些公开内容的一个共同点就是用规则形状的混合设备。“规则形状的混合设备”是指具有非中空横截面且具有形状为大致圆形、梯形、椭圆形、钻石形、三角形或其它类似形状的混合设备。也就是说，没有凸起从混合设备的周边或主体上向外延伸。更复杂的静态混合器公开在美国专利No.4,929,088和5,605,400中。它们描述了一种相对昂贵的中空混合器，其具有自设备周边向内指向的前突或突出。美国专利No.4,929,088描述了一种用以在导管内诱导流动混合的简单静态混合器，其中一个或多个倾斜翼片从边界表面即通道表面上向内凸起成一锐角，从而该翼片倾斜在流动方向上。该静态混合器为中空以允许流体从其流过，其周边基本上和通道如壁管的周边一致。该混合设备可被看作具有从流动通道的周边向内指向的凸起。美国专利No.5,605,400描述了一种用于使穿过它的流体通过的圆柱形混合元件，包括设置在混合元件内部的大量所谓螺旋形桨叶体。这些物体被设置以形成沿混合元件长度方向螺旋延伸的大量流体通道。该桨叶体独立于圆柱形混合元件制成，通过例如焊接的方法和混合元件连接在一起。一般认为如此产生的静态混合器具有在相对低的成本下比圆柱形元件和桨叶体一体形成的类似混合元件更高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在导管（１）内混合流体流的装置，所述装置包括：－至少一个混合设备（３），该混合设备具有前侧和后侧（３’），且置于第一主流（２）通过的所述导管（１）内，该至少一个混合设备（３）限定出远小于导管（１）横截面积的总截面积以允许所述第一主流（２）的通过，和－该至少一个混合设备（３）为基本上横向于所述第一主流的流动方向放置的固体板，且具有从主固体板体（１０）向外延伸的一个或多个凸起（９，１１）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MB汉森，
申请(专利权)人：赫多特普索化工设备公司，
类型：发明
国别省市：DK[丹麦]