CN117839463A - 流体混合装置、烟气混合系统以及流体混合方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种流体混合装置、烟气混合系统以及流体混合方法，包括入口单元，所述入口单元包括多个沿第一方向并排布置的入口流道，每个所述入口流道沿第二方向延伸，所述第一方向垂直于所述第二方向；还包括混合单元，所述混合单元包括第一混合模块，所述第一混合模块包括多个沿第一方向并排布置的多个第一流道组，每个所述第一流道组包括至少一个第一混合流道；每个所述第一混合流道的一部分和一个所述入口流道连通，每个所述第一混合流道的另一部分和另一个所述入口流道连通，所述第一混合流道的入口和所述入口流道沿第三方向对接，第三方向垂直于所述第一方向、所述第二方向。该方案可以加快流体混合，减少流体混合的通道的长度。

Description

流体混合装置、烟气混合系统以及流体混合方法

技术领域

本发明涉及流体混合技术领域，具体涉及一种流体混合装置、烟气混合系统以及流体混合方法。

背景技术

实践中，通常存在将不同流体进行混合的需求。比如，锅炉的灵活运行，需要从锅炉抽取高温和低温两种烟气。目前的混合方式，是将两种烟气同时输送进烟道，通过对流、扩散实现烟气混合，但这种方法需要的时间长，用于混合的烟道也长，难以满足设计需求。

发明内容

本申请的目的在于提供一种流体混合装置、烟气混合系统以及流体混合方法，可以加快流体混合，减少流体混合的通道的长度。

本申请提供一种流体混合装置，包括入口单元，所述入口单元包括多个沿第一方向并排布置的入口流道，每个所述入口流道沿第二方向延伸，所述第一方向垂直于所述第二方向；

还包括混合单元，所述混合单元包括第一混合模块，所述第一混合模块包括多个沿第一方向并排布置的多个第一流道组，每个所述第一流道组包括至少一个第一混合流道；每个所述第一混合流道的一部分和一个所述入口流道连通，每个所述第一混合流道的另一部分和另一个所述入口流道连通，所述第一混合流道的入口和所述入口流道沿第三方向对接，所述第三方向垂直于所述第一方向、所述第二方向。

可选地，多个所述入口流道中，相邻两个所述入口流道的入口方向相反。

可选地，所述第一流道组由沿第二方向延伸的中线划分为第一部分和第二部分，所述第一部分和一个所述入口流道连通，所述第二部分和另一个所述入口流道连通，与一个所述第一混合流道连通的两个所述入口流道沿所述第一方向相邻设置。

可选地，所述入口单元包括第一通道，所述第一通道中设置多个隔板，将所述第一通道分隔为多个所述入口流道。

可选地，所述混合单元还包括至少一个位于所述第一混合模块下游的第二混合模块，所述第二混合模块包括多个沿所述第一方向并排布置的第二流道组，每个所述第二流道组包括至少一个第二混合流道；沿所述第三方向投影，所述第一混合模块的所述第一混合流道和相邻的所述第二混合模块的第二混合流道，部分重叠、部分错开。

可选地，所述混合单元包括多个位于所述第一混合模块下游的第二混合模块，沿所述第三方向投影，相邻两个所述第二混合模块中，一者的所述第二混合流道和另一者的所述第二混合流道，部分重叠、部分错开。

可选地，每个所述第一混合流道以及每个所述第二混合流道为横截面为等六边形的等六边形流道，所述第一混合模块包括多个拼接在一起的所述第一混合流道，所述第二混合模块包括多个拼接在一起的所述第二混合流道；

沿所述第三方向投影，所述第一混合模块的所述第一流道组的中心连线，和所述第二混合模块的所述第二流道组的拼接交点连线重合；相邻两个所述第二混合模块中，沿所述第三方向投影，一者的所述第二流道组的中心连线，和另一者所述第二流道组的拼接交点连线重合。

可选地，所述第一混合流道和所述第二混合流道，在入口侧均设置有沿入口环绕设置的导流板。

可选地，所述导流板的端部为锯齿结构。

本申请还提供一种烟气混合系统，包括上述任一项所述的流体混合装置，还包括和锅炉连接的第一烟气管道和第二烟气管道，所述第一烟气管道中烟气的温度高于所述第二烟气管道中烟气的温度；相邻两个所述入口流道中，一者连通所述第一烟气流道，另一者连通所述第二烟气流道。

本申请还提供一种流体混合方法，采用上述任一项所述的流体混合装置，包括下述步骤：将第一种流体和第二种流体交替通入多个所述入口流道，使相邻两个所述入口流道中分别流动第一种流体和第二种流体。

该流体混合装置的入口单元包括多个并排布置的入口流道，相邻两个入口流道中可以通入不同的流体，这样，每个第一混合流道中将会流入两种流体，由于入口单元包括多个入口流道，将两种流体在进入混合单元之前即可进行分配，同时设置的混合单元包括多个第一流道组，则在入口单元中分隔后的流体会在多个流道组中进行分配混合，从而加快混合进程，混合单元也就无需沿流体流动方向设置过长。

本申请所提供的烟气混合系统和流体混合方法也具有相同的技术效果。

附图说明

图1为本申请中流体混合装置的示意图；

图2为图1中A-A向剖视图；

图3为图1中C-C向剖视图；

图4为图1中B-B向剖视图；

图5为图2中入口单元沿第二方向的一侧进入流体的示意图，即从左侧进入；

图6为图2中入口单元沿第二方向的另一侧进入流体的示意图，即从右侧进入；

图7为图1中D-D部位的示意图；

图8为图3中混合模块和图7中混合模块沿第三方向投影的示意图；

图9为图8中两个混合模块的流体混合示意图；

图10为图3中E部位的放大图。

图1-10中附图标记说明如下：

100-入口单元；101-隔板；102-入口流道；103-斜板；104-入口；105-第一通道；106-封板；

200-混合单元；201-第二通道；202-第一混合模块；2021-第一流道组；2021a-第一混合流道；203-第二混合模块；2031-第二流道组；2031a-第二混合流道。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1、2，图1为本申请中流体混合装置的示意图；图2为图1中A-A向剖视图。

该流体混合装置包括入口单元100，入口单元100包括多个并排布置的入口流道102，如图2所示，多个入口流道102沿第一方向并排设置。图2中，每个入口流道102沿第二方向延伸，第一方向和第二方向垂直，多个入口流道102大致平行。

本实施例中，多个入口流道102并排设置，相邻两个入口流道102可以共用流道壁，流道壁例如是图2所示的隔板101。具体地，入口单元100可以包括第一通道105，在第一通道105中沿第一方向分布多个隔板101，则多个隔板101将第一通道105分隔成多个入口流道102。这样设置，入口流道102的形成方式简单，且相邻两个入口流道102共用隔板101，结构紧凑。以图2为视角，流体可以沿第一方向从入口流道102的入口流入。

请看图3，图3为图1中C-C向剖视图。

本实施例中的流体混合装置还包括混合单元200，混合单元200包括第一混合模块202，第一混合模块202包括多个第一流道组2021，多个第一流道组2021沿第一方向排列，每个第一流道组2021包括至少一个混合流道2021a，图3中每个第一流道组2021包括多个混合流道2021a，每个第一流道组2021的多个混合流道2021a具体是沿第二方向排列，即每个第一流道组2021为一排混合流道2021a。混合单元200中与入口单元100对接的第一混合模块202，其混合流道2021a的入口和入口流道102沿第三方向对接，第三方向垂直于第一方向、第二方向。

具体地，如图1所示，混合单元200包括第二通道201，第一混合模块202设置在第二通道201中，第一混合模块202的混合流道2021a的流向与第二通道201的流向可以保持一致。本实施例中的混合单元200还可以包括一个或以上的第二混合模块203，第二混合模块203的结构组成和第一混合模块201相同，第一混合模块202和第二混合模块203沿第二通道201的流通方向分布，第二通道201可以为沿第三方向延伸的直通道，此时的第一混合模块202和第二混合模块203沿第三方向分布，可知，第二通道201也可以是其他结构形式，不限于直通道。

再看图4，图4为图1中B-B向剖视图。

该实施例中，与入口单元100对接的第一混合模块202，其每个混合流道2021a的一部分和一个入口流道102连通，每个混合流道2021a的另一部分和另一个入口流道102连通。如图4所示，在图4视角下，上下方向为第二方向，最上层的混合流道2021a，其上半部分和最上层的入口流道102连通，其下半部分和由上至下的第二层入口流道102连通，这样，最上层的混合流道2021a中将会混合最上层和第二层的两层入口流道102中的流体。同样，由上至下的第二层混合流道2021a，其上半部分和由上至下的第二层的入口流道102连通，其下半部分和由上至下的第三层的入口流道102连通，则第二层的混合流道2021a中将会混合第二层和第三层的两层入口流道102中的流体，以此类推。

可以理解，入口流道102是沿第二方向延伸，混合流道2021a和入口流道102沿第三方向垂直对接。即，流体可以沿第二方向流入，但进入入口流道102内的流体还需要沿第三方向与混合流道2021a连通，定义入口流道102具有沿第二方向分布的两端，一端为入口流道102的入口，则流体在进入入口流道102后，入口流道102的侧部与混合流道2021a连通，流体沿第二方向流入入口流道102内后，可以换向再进入混合流道2021a。示例性地，入口流道102的侧部可以设置与混合流道2021a的入口对应的若干连通口，入口流道102的侧部也可以是敞口设计，如图1所示，第一通道105和混合单元200对接的底侧并不封口，多个隔板101置入后，则分隔形成的每个入口流道102的底侧也都是敞口，入口流道102侧部的整个敞口覆盖在混合流道2021a的入口，如图4所示，入口流道102的敞口覆盖第一流道组2021的一半，或者是覆盖两个第一流道组2021的各自一半。这样，当第一流道组2021为一排混合流道2021a时，每个入口流道102可以沿第二方向将流体相对均匀地分配到一排混合流道2021a中，即将一个入口流道102中的流体分隔为多份进行混合。且入口流道102的侧部的出口和混合流道2021a的入口直接沿第三方向对接，整个流体混合装置的结构紧凑，流体损失小。

如前所述，入口流道102可以是隔板101在第一通道105中分隔形成，则结构紧凑的同时，在向混合流道2021a进行分流时，对混合流道2021a的入口利用更加有效，如图4所示，相邻入口流道102之间的隔板101也是每个混合流道2021a的入口的分隔板，混合流道2021a的入口由隔板101分隔成两部分，一部分连通一个入口流道102，另一部分连通另一个入口流道102，两个入口流道102共用一个隔板101，则隔板101对混合流道2021a的入口处占用面积较少，利于入口流道102内的流体向混合流道2021a的流入。

可以理解，本实施例中流体混合装置的入口单元100包括多个并排布置的入口流道102，相邻两个入口流道102中可以通入不同的流体，不同的流体可以是种类不同，例如烟气和空气，或者，不同流体也可以是种类相同、但是参数不同，例如高温烟气和低温烟气，这样，每个混合流道2021a中将会流入两种流体，由于入口单元100包括多个入口流道102，将两种流体在进入混合单元200之前即可进行分配，同时设置的混合单元200包括多个第一流道组2021，则在入口单元100中分隔后的流体会在多个第一流道组2021中进行分配混合，从而加快混合进程，混合单元200也就无需沿流体流动方向设置过长。

此外，当每个第一流道组2021包括多个混合流道2021a时，则每个入口流道102的流体还会进一步地在每个第一流道组2021中进行分配，则两种流体将会混合地更加快速以及均匀。当然，第一流道组2021包括一个混合流道2021a也可以，图3中，第一流道组2021可以是一个混合流道2021a，比如是一个横截面为矩形的通道。

再看图5、6，图5为图2中入口单元100沿第二方向的一侧进入流体的示意图，即从左侧进入；图6为图2中入口单元100沿第二方向的另一侧进入流体的示意图，即从右侧进入。

该实施例中，入口单元100的多个入口流道102中，相邻两个入口流道102的入口方向相反。如此设置，从相邻两个入口流道102进入的流体的流向相反，再一起进入到一个混合流道2021a中时，两股流体的混合效果会更好。

另外，入口流道102的一端为其入口104，入口流道102中与其入口104相对的一端封闭设置，如图5、6所示，这样，可以保证流体全部向各个混合流道2021a中进行分配。可以在相邻隔板101之间设置封板106，封板106用于封闭与入口流道102的入口104相对的一端。入口流道102的入口104可以是扩口状，这样利于导向流体的进入。如图2所示，入口单元100中隔板101的端部衔接有斜板103，斜板103和第二方向具有夹角，以使入口流道102形成扩口状。

如图1所示，本实施例中的流体混合装置，包括第一混合模块202以及至少一个在第二通道201中布置的第二混合模块203，与入口单元100对接的第一混合模块202，其入口和入口单元100对接，出口和相邻的第二混合模块203对接，第二混合模块203的结构组成和第一混合模块202相同，第二混合模块203包括多个沿第一方向并配布置的第二流道组2031，第二流道组2031包括至少一个第二混合流道2031a；第二混合模块203设置多个时，多个第二混合模块203是相互对接。相邻两个混合模块(即第一混合模块202和第二混合模块203，或者是两个相邻的第二混合模块203)沿二者的排列方向投影，图1中即沿第三方向投影，则一个混合模块的混合流道和另一个混合模块的混合流道，部分错开。

结合图7-8理解，图7为图1中D-D部位的示意图，图7中第一混合模块202的结构与图3中第二混合模块203结构组成相同，都由结构形式相同的混合流道组成；图8为图3中第一混合模块202和图7中第二混合模块203沿第三方向投影的示意图。

具体地，每个混合流道的横截面为等六边形，每个第一混合模块202包括多个拼接在一起的第一混合流道2021a，每个第二混合模块203包括多个拼接在一起的第二混合流道2031a。混合流道的每条边均与该混合模块中的其他混合流道共用，即同一混合模块(第一混合模块202或者第二混合模块203)的混合流道的一条边和另一个混合流道的一条边相重叠或者是紧贴在一起。如图3、7所示，每个第一混合模块202以及每个第二混合模块203的横截面是蜂窝状，等六边形围合的腔体为第一混合流道2021a或者第二混合流道2031a，用于流动流体，即每个第一混合流道2021a或第二混合流道2031a为等六边形流道。此时，每个第一流道组2021或者每个第二流道组2031，都是一排混合流道，且相邻两个混合流道共用一条边。相邻两个混合模块中，沿第三方向投影，一个流道组的中心连线L，和另一个混合模块中的一个流道组的拼接交点连线X重合，流道组即第一流道组2021或者第二流道组2031。流道组的中心连线L即等六边形中沿第二方向分布的相互平行的两条边的中点连线，拼接交点连线X，即等六边形沿第二方向分布的相互平行的两条边的同一侧的端点连线。

可知，每个混合流道的横截面不限于是等六边形，也可以是其他形状，只要即沿第三方向投影，一个混合模块的混合流道和另一个混合模块的混合流道，部分错开即可。

如此设置，如图9所示，图9为图8中第一混合模块2021和第二混合模块2031的流体混合示意图，相邻两个第二混合模块2031的混合相同，可参照理解。

当流体从第一混合模块202流向相邻的下游的第二混合模块203时，下游的第二混合模块203的第二混合流道2031a被上游的第一混合模块202的第一混合流道2021a的出口侧分隔为三部分，每一部分和上游一个第一混合流道2021a连通，第二混合流道2031a的三部分连通上游三个不同的第一混合流道2021a，即三个不同的第一混合流道2021a中的部分流体可以在下游一个第二混合流道2031a中混合，换言之，上游的每个第一混合流道2021a中流体会分成三个部分在下游不同的第二混合流道2031a中参与混合，可见该结构可以将流体分隔为无数小份进行单独混合。从图9还可以看出，三个不同的第一混合流道2021a中两个属于一个第一流道组2021中，另一个属于另一个第一流道组2021，可见，混合更加充分。

如图1所示，相邻两个混合模块在第三方向上具有一定间距，第二通道201的该间距段可以定义为混合通道，让混合模块中混合后的流体在混合通道中整体混合后，再进入下一个混合模块进行混合。

如图10所示，图10为图3中E部位的放大图。

本实施例中，第一混合模块202的第一混合流道2021a以及第二混合模块203的第二混合流道2031a，可以在入口一侧设置有沿入口环绕设置的导流板20a。设置导流板20a可以加大流体的对流强度。进一步地，导流板的端部可以是锯齿结构20b，这样可以加大流体的乱流程度，以此增强混合能力。

本申请实施例还提供一种烟气混合系统，包括上述实施例所述的流体混合装置，还包括和锅炉连接的第一烟气管道和第二烟气管道，第一烟气管道中烟气的温度高于第二烟气管道中烟气的温度，即第一烟气管道中流入高温烟气，第二烟气管道中流入低温烟气；相邻两个入口流道102中，一者连通第一烟气流道，另一者连通第二烟气流道，这样可以实现高温烟气和低温烟气的混合。

本申请实施例还提供一种流体混合方法，采用上述实施例所述的烟气混合装置，具体包括下述步骤：

将第一种流体和第二种流体交替地通入流体混合装置的多个入口流道102中，即第一种烟气沿第一方向依次通入第1、3、5…N层的入口流道102，第二种烟气沿第一方向依次通入2、4、6…N+1层入口流道102。以图2为例，即沿第一方向，第一种流体通入第1、3、5、7层的入口流道102，第二种流体通入第2、4、6层的入口流道102。这样，一方面，两种流体被多个入口流道102分隔出成多道交错的气流，可以相对均匀地进入到混合单元200中，另一方面，混合单元200的多个第一混合流道2021a以及多个第二混合流道2031a可以将两种流体分隔成多个小份进行混合，混合进程快且均匀。

本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (11)

1.流体混合装置，其特征在于，包括入口单元，所述入口单元包括多个沿第一方向并排布置的入口流道，每个所述入口流道沿第二方向延伸，所述第一方向垂直于所述第二方向；

还包括混合单元，所述混合单元包括第一混合模块，所述第一混合模块包括多个沿第一方向并排布置的多个第一流道组，每个所述第一流道组包括至少一个第一混合流道；每个所述第一混合流道的一部分和一个所述入口流道连通，每个所述第一混合流道的另一部分和另一个所述入口流道连通，所述第一混合流道的入口和所述入口流道沿第三方向对接，所述第三方向垂直于所述第一方向、所述第二方向。

2.根据权利要求1所述的流体混合装置，其特征在于，多个所述入口流道中，相邻两个所述入口流道的入口方向相反。

3.根据权利要求1所述的流体混合装置，其特征在于，所述第一流道组由沿第二方向延伸的中线划分为第一部分和第二部分，所述第一部分和一个所述入口流道连通，所述第二部分和另一个所述入口流道连通，与一个所述第一混合流道连通的两个所述入口流道沿所述第一方向相邻设置。

4.根据权利要求1所述的流体混合装置，其特征在于，所述入口单元包括第一通道，所述第一通道中设置多个隔板，将所述第一通道分隔为多个所述入口流道。

5.根据权利要求1-4任一项的流体混合装置，其特征在于，所述混合单元还包括至少一个位于所述第一混合模块下游的第二混合模块，所述第二混合模块包括多个沿所述第一方向并排布置的第二流道组，每个所述第二流道组包括至少一个第二混合流道；沿所述第三方向投影，所述第一混合模块的所述第一混合流道和相邻的所述第二混合模块的第二混合流道，部分重叠、部分错开。

6.根据权利要求5的流体混合装置，其特征在于，所述混合单元包括多个位于所述第一混合模块下游的第二混合模块，沿所述第三方向投影，相邻两个所述第二混合模块中，一者的所述第二混合流道和另一者的所述第二混合流道，部分重叠、部分错开。

7.根据权利要求5所述的流体混合装置，其特征在于，每个所述第一混合流道以及每个所述第二混合流道为横截面为等六边形的等六边形流道，所述第一混合模块包括多个拼接在一起的所述第一混合流道，所述第二混合模块包括多个拼接在一起的所述第二混合流道；

沿所述第三方向投影，所述第一混合模块的所述第一流道组的中心连线，和所述第二混合模块的所述第二流道组的拼接交点连线重合；相邻两个所述第二混合模块中，沿所述第三方向投影，一者的所述第二流道组的中心连线，和另一者所述第二流道组的拼接交点连线重合。

8.根据权利要求5所述的流体混合装置，其特征在于，所述第一混合流道和所述第二混合流道，在入口侧均设置有沿入口环绕设置的导流板。

9.根据权利要求8的流体混合装置，其特征在于，所述导流板的端部为锯齿结构。

10.烟气混合系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的流体混合装置，还包括和锅炉连接的第一烟气管道和第二烟气管道，所述第一烟气管道中烟气的温度高于所述第二烟气管道中烟气的温度；相邻两个所述入口流道中，一者连通所述第一烟气流道，另一者连通所述第二烟气流道。

11.流体混合方法，采用上述权利要求1-9任一项所述的流体混合装置，其特征在于，包括下述步骤：将第一种流体和第二种流体交替通入多个所述入口流道，使相邻两个所述入口流道中分别流动第一种流体和第二种流体。