CN1689691B - 流体流的混合方法 - Google Patents

Abstract

一种在管道中混合流体流的方法，包括：-在第一主流流经的管道内安置至少一个具有前面和背面的混合装置，该至少一个混合装置决定的整个横截面积明显比管道的小，以允许所述第一主流体通过，所述至少一个混合装置为固体板，该板带有从主固体板体向外延伸的一个或多个突起。

Description

流体流的混合方法

发明领域

本发明涉及采用至少一个安置在管道内的混合装置在管道中混合流体流的方法，具体地说，本发明涉及一种用于该方法的新颖的混合装置。

本发明特别是涉及一种流体混合方法，该方法适用于包括在废气净化时降低氮氧化物和降低酸雾产生的硫酸的应用。

发明的背景技术

一股流体流或在管道或通道中相互作用的几股流体流的适当混合需要相对湍流区域的存在，该湍流区域是横向于干线主流体流经过管道的分速度的产生而带来的。为得到注入到主流体流的例如一股或多股流体流之间的适当混合，需要沿着管道(通道)有一段的距离。通常，这段距离以水管直径来量化，称为混合距离。本说明书中，混合距离是指从放置第一混合装置的点到得到所需的流混合的点间的距离。混合是指所涉及的流在质量流量、速度、温度和存在物质的浓度方面的性质均一。根据流体流的类型、相对容积流量和流体流中物质浓度等的不同，混合距离可以在1-100倍管道直径范围内变化。在本发明说明书中，流体流可以是气体、液体或悬浮于气体中的颗粒流，如气溶胶。气溶胶是指分散在气体中的非常小的颗粒的聚集。

降低混合距离是非常需要的，能通过静态混合器(也就是不运动混合装置)的实施而实现。它们基本上是一些没有驱动部件的装置，当流体流在经过静态混合器时混合或搅拌。在静态混合器附近产生局部的湍流，从而能得到与混合器接触的一股或多股流体流的均质化。

静态混合器的使用存在损失，就是它们的使用造成其自身在管道中有很大的压力损失，伴随的影响是昂贵的能量损失。虽然在优良的混合极为重要时大量的压力损失在应用中可以接受，但是有效的静态混合器或静态混合器安置能够在相对低的压力损失的情况下，赋予相互作用的不同流间以良好的混合。

相互作用的不同流间的良好混合在涉及气体净化(例如来自产生气体污染物的燃烧设施或高温炉的烟道气)的应用中特别关键。在这种情况下，主气流携带的污染物是氮氧化物(NO_x)，还原剂例如氨作为第二流的活性物质被注入。在该过程中，通过第二流掺入的氨量要比干流或主流的体积流量小得多。从而，少量氨的使用就对均质性或气体混合物的混合程度赋予了很高的要求。混合气体向前运行至催化单元，其中氮的氧化物通过与氨的反应还原成游离氮。

由于注入携带第一主流管道的第二流的出口孔从该管道壁向内仅伸出很短的距离，第二流的活性物质例如氨的浓度向管道的中心逐渐降低，由此导致不良混合。主流体朝向催化装置运行时，基本上等浓度的氨遍及管道的整个横截面是必须的。注入的氨的不良混合或不良均质性意味着烟囱中更高的NO_x水平以及不想要的通过催化单元未反应的氨水平。

可以预计其他应用，例如降低硫酸的生产中酸雾的形成。在浓缩硫酸的过程中会产生硫酸雾。这种酸雾可以看作是一种由硫酸小液滴组成的气溶胶。来自硫酸生产厂的酸雾排放有严格环保要求，已经公开了一些控制酸雾排放的方法。一种已公开的方法，例如第419,539号欧洲专利中描述的，依靠气体中存在的小颗粒作为浓缩硫酸的成核种以刺激更大硫酸液滴的产生。在成核种存在下，这些液滴在浓缩发生时变得更大，因此使随后的过滤更容易和更有效，从而使酸雾的排放达到环境可接受的水平。在这个过程中，成核种的直径例如低于1μm就可作为颗粒悬浮剂(来自由电焊产生的金属氧化物的烟，来自燃料燃烧的烟，例如来自硅油燃烧的烟)在硫酸浓缩前加入到供给的空气。引入包括成核种的流体的合适方法描述于第419,539号欧洲专利中。该方法的成功取决于成核种与硫酸蒸气相互作用的能力。该相互作用通过混合促进。

为使流体流在管道或通道彻底的混合而没有大量的压力损失，适当的混合装置，特别是静态混合器是必要的，这点现有技术中已得到普遍认可。

第4,527,903号美国专利披露了一种包括形状不同的漩涡插入表面的系统，用于混合注入到干气流的至少两股气流。该引文的附图5-10显示了漩涡插入单元宽范围的形状，例如圆形、抛物线形或基本菱形。漩涡插入表面能用于冷却塔，在这里两种不同的流注入干气流或烟囱和管道系统。

第6,135,629号美国专利披露了一种混合装置或用于混合几种流体流的插入结构的配置。插入结构沿直线折叠形成ω或w横截面，这样它们就比常规的插入结构更薄和重量更轻。这样就允许结合相对轻的支架来保护插入结构，使得该系统的机械设计得到改良。所引用的需要相对重的支撑结构的常规插入结构或一般装置为圆形、椭圆、卵形、抛物线形、菱形、三角形。发明的目的是通过降低结构和支架的重量来改良一般的装置。

第5,456,533号美国专利披露了一种气流通道中的静态混合元件，包括在离通道壁一定的距离内依附于安装零件的挡板。该挡板相对于主要流体方向形成一个角度，可以有不同的形状。该引文的附图3a-3d显示例如基本是圆形和三角形的挡板。

EP 1,170,054 B1披露了一种用于混合气体和其他牛顿液体的混合器，包括安装于气流通道内的内置表面(built-in-surface)以影响气流。内置表面置于横向于主要气流方向，部分重叠。这样就用内置表面的方法使气流的速度分布图均质化。表明内置表面可以是圆盘、Δ形或基本三角形的盘，或椭圆或抛物线形的盘。混合器能在流体通道内在很短的混合距离内快速混合流体。

第5,547,540号美国专利披露了一种用于冷却气体和干燥加入气体的固体颗粒的装置，其中引入管线口是以激波扩散器的形式存在。在激波扩散器的区域内安有一个或几个插件，以产生前沿漩涡。该引文的附图3-9显示了几种形状，如圆的、三角形的和椭圆的。该引文的附图8和9描述了剖面形状，如图8中的V形插件增加了混合的强度，同时有斜边的插件稳定了该插件。

EP 638,732 A描述了在扩散器的扩张区内圆形内置表面的使用，以确保在低成本和低压力损失下均匀流动。

EP 1,166,861 B1披露了一种静态混合器，其中气流通道含影响气流的盘，该盘还包括给第二气流通过的缝隙，所述缝隙位于盘的后面，而且还有出口孔。该缝隙整体接在载有第二流的管道。这样就允许在短的混合段内快速混合流体流。

这些公开的共同点是利用了具有规则形状的混合装置。具有规则形状的混合装置是指具有无空横截面的混合装置，呈现的形状基本为圆形的、梯形的、椭圆的、类似菱形的、三角形的等等。就是说，没有突出物从混合装置的外围或主体向外延伸。

第4,929,088号和5,605,400号美国专利中披露了更复杂的静态混合器。它们描述了相对昂贵的中空的带有从装置外围向内伸出的突出物或突出部分的混合装置。

第4,929,088号美国专利描述了一种简单的静态混合器以促使流体在导管内混合，该导管内一个或多个倾斜的小突起以锐角从界面向内突出，也就是，通道壁中小突起向气流的方向倾斜。所述静态混合器是中空的以允许气流从中通过，其外围基本上与通道如穿墙管的外围一致。混合装置可以看到有从气流通道的外围向内的突起。

第5,605,400号美国专利描述了一种用于使流体从中通过的圆柱形的混合元件，包括多个分布于混合元件内部的叫做螺旋阻板的部件。放置这些部件是为了形成多个沿混合元件的长度螺旋延伸的流体通道。将螺旋阻板与圆柱形混合元件独立排列，并用例如焊接的方法结合。据说，这使静态混合器与那些类似的圆柱形元件与阻板部件联合排列的混合元件相比，在相对低成本下产生高混合效率。

第4,034,965号美国专利描述了一种具有中心平坦部分和相对弯曲突耳的静态混合器。相对弯曲突耳是在管道内基本横向于流体流，然而所述中心平坦部分的平面规定为与管道的纵轴排成直线。将所述突耳在它们外面的外围设成大体适于管道壁或优选从管道壁“跃出”。

甚至更复杂的静态混合器包括分成更小波纹部分形成许多更小间隔的通道。这种配置将流体分成独立的流，以使在各流之间产生强烈的相互作用。然后将独立的流改道以形成均质混合物。这种类型的静态混合器(Sulzer SMV气体混合器)在相对低的压力损失下达到优良的混合。然而，它们非常昂贵而且需要比用规则形状的静态混合装置更大量的注入点将第二流导入主流体流。

为了在商业可接受的范围内应对压力损失，更简单的具有规则形状的混合装置通常用这样的方法安置，就是第一主流以特定的入射角冲击混合装置的前面。EP 1,170,054 B1描述了例如规则形状部件的排列，诸如置于基本横向于主气流方向的圆盘与主流体方向形成40°至80°的角，优选60°。入射角是指主流体流方向与沿混合装置横截面的平面之间形成的角。

可以理解的是，具有很大入射角如90°将混合装置置于横向于第一主流的干线方向，和低入射角例如0°将混合装置置于与第一主流的主要方向排成直线之间需要折衷的办法。前者，混合器在横向于干流方向的投影面积与混合器的横截面积相等。这种结构促进了在混合装置背面湍流区的产生，但是强加了大量的压力损失。后种安排，入射角为0°，混合装置就不对主流有任何影响。混合器在横向于主流方向的投影面积为零；从而，不产生湍流区域，混合结果也不好。但其压力损失非常低。混合器在横向于主流方向的投影面积很重要。更大的投影面积意味着在混合装置的背面产生更大的湍流区域，且由此带来的流体更好的混合。因此，为了在压力损失最小的情况下能增加混合的程度，需要提供相对于主流体流具有最佳入射角的混合装置配置。

现有技术中面临的主要问题是在沿管道相对短的距离内相互作用的流体流间需要获得优良的混合，同时由混合装置带来的高能量损失不危及系统的能量效率。

另外，需要能找到能使单一流体流或至少两股汇合流体流更好混合的方法，同时相对于现有技术混合装置得到的混合其压力损失在商业可接受的范围内，现有技术混合装置特别是具有基本规则形状的混合器，如圆形或椭圆。此外，还需要提供能解决在最低的压力损失和低成本下流体流有效混合问题的混合装置以及提供简单的方法。

特别是在常规的规则形状的混合装置例如圆形的和椭圆的混合器中面临的另外一个问题是，在长方形或正方形的管道中这些装置的安置会导致在管道的角落区域或其附近会有相对不良的混合。

因此，我们认识到需要重新设计已知的规则形状的混合装置，特别是基本上是圆形或椭圆的混合器，以使它们在提供良好混合方面变得更有效，同时降低管道内的混合距离。特别地，我们认识到如果所用的混合装置所有这些都能达到，而且比用传统规则形状的混合器带来更好的混合程度，同时压力损失在商业能接受的范围内，我们就需要。

因此，根据本发明，我们提供的一种用于在管道中混合流体流的方法，包括：在第一主流流经的管道内安置至少一个具有前面和背面的混合装置，该至少一个混合装置决定整个横截面积，该横截面积明显比管道小以允许所述第一主流通过，该至少一个混合装置是一个基本横向于所述第一主流运行方向安置的固体板，带有从主固体板体向外延伸的一个或多个突起。

固体板意为位于基本横向于流体流的任何金属或其他材料片，它在封闭环境中能偏转或控制所述流体。主固体板体是指规则形状例如圆形的部件，其构成所述固体板，突起也从其上显现。

令人惊讶地发现，固体板中备有的突起明显地增加了流体流的混合程度。相信所述突起的作用就像臂，能在环固体板特别是正方形或长方形管道的角落或其附近的可能的静区抓住和给予该流另外的运动。静区认为是形成主流的部分速度剖面的速度矢量缩短的区域，即，速度接近于零。可以理解，当固体板列成基本横向于第一主流，固体板的作用就像主混合元件，因此在其背面产生相对大的漩涡。通过在固体板背面的更大漩涡夹带的小漩涡的产生，所述突起帮助由该流体撞击在固体板的前面产生的主要混合。

在本发明另一个优选的实施方式中，提供了一种在一股或多股流体流注入主流时特别方便的方法。因此，我们提供了一种在管道中混合流体流的方法，包括：在所述第一主流流经的管道内安置至少一个具有前面和背面的混合装置，该至少一个混合装置决定整个横截面积，该横截面积明显比管道小以允许所述第一主流通过；向所述第一主流在其中流动的管道内注入至少一股第二流，使所述至少一股第二流冲击至所述至少一个混合装置背面的至少一部分区域，该至少一个混合装置是一个基本横向于所述第一主流运行方向安置的固体板，该固体板带有从主固体板体向外延伸的一个或多个突起。

第一主流可以是含氮氧化物的烟道气，所述第二流可以是含氮氧化物还原剂例如氨或尿素的流体。一般地，所述第一主流的容积流量比所述至少一股的第二流体流的容积流量大得多。所述第一主流与第二流的容积流量比可高至1000∶1，如100∶1或10∶1。

第一主流同样也可以是含可浓缩硫酸蒸气的烟道气和可以含可作为用于形成硫酸小液滴的成核种的颗粒。

我们发现，与规则形状的混合装置相比，特别是圆形混合器，本发明的混合装置对干线流体流的阻碍更小。本发明的混合装置结合了外围突起之间的一定程度的空隙或空区，致使对主流体流产生相对小的阻力，因此更加降低了压力损失。相信本发明的混合装置好处的出现不仅是因为在固体板(混合装置)背面产生局部湍流区域，还因为当其撞击到固体板前面时对主流体流的阻碍的降低。

本发明中，混合装置优选横向和沿管道长度方向并联放置。还可将所述混合装置排列成相对于主流体流在管道中的运行倾斜的排列。倾斜排列带来的优点是对主流体相对低的阻力，以及降低了由不需要的压力损失带来的损失。可将所述混合装置排列成重叠或偏转区，使主流体偏离其主要运行方向，因此更加促进了流体的混合或均质化。EP 1,170,054 B1中披露了这种利用圆形静态混合器的排列。

在本发明的一个详细的实施方式中，被本发明的混合装置所覆盖的总横截面积与规则形状如圆形的混合装置的横截面一致。在这种方式中，使混合的流在管道中自由通行的总横截面保持基本不变。

所述突起可以是任何形状，然而，优选从主固体板体向外尖出的锥形。突起的数量可以变化；可以只有一个突起，但两至六个突起能获得更好混合。优选四或五个，最优选五个。每一个突起的横截面积可以变化，但是优选至少两个突起显示基本相同的横截面积。术语“突起”可以理解为从主固体板如其外围伸出的固体板区域，主固体板具有规则的形状，如圆形、椭圆形、三角形、Δ形、偏菱形等。所述突起优选在主固体板体的横截面决定的相同平面内向外延伸，但是它们也可相对于所述平面形成角向外延伸。所述突起可向固体板的前面倾斜，也就是，向主流体流方向伸出或它们可向固体板的后面倾斜。

在本发明另一个有利的实施方式中，一个突出只延伸至略微离开主体，与位于附近和基本低于至少一股第二流体流出口的区域一致。因此，注入装置，例如向主流导入氨的导管适合为所述至少一股第二流冲击和接触到固体板背面的至少部分区域作准备。在该方式中，防止了第二流的回流：防止了第二流在固体板(混合装置)下面向下流动和流入前面部分。反之，所述第二流向上运行进入由下游产生的湍流，也就是固体板的背面。

作为本发明的结果，混合的程度或效果在给定混合距离或在给定(商业可接受的)的压力损失范围内得到了提高。这种相对于如圆形混合装置的混合的提高可以量化(参见下面在附图3中给出的有关实施例)。本发明的优点还可从压力损失方面看出：现在的处理比用通常用的常规的圆形混合装置处理的压力损失更低。此外，需要获得相同的混合程度的在管道中的混合长度比用圆形混合器缩短了。与用常规的圆形混合器相比，管道中的混合距离能明显的缩短(无量纲)。例如，对于包括方管道中单独混合装置的配置，得到给定程度的混合所需的混合距离可从用圆形混合装置的三个水力直径缩短至用本发明的混合装置的两个水力直径。

作为本发明的结果，现在可以用简单的方法在硫酸生产期间废气处理时进一步降低酸雾的形成。一般的方法包括气流在气-气热交换器中预热，然后在催化转换器中将气流中的SO₂催化氧化成SO₃。然后使来自催化转换器中的气体通过所述气-气热交换器，在这里其温度降至约200-300℃。然后将来自催化转换器的气体在一个称作H₂SO₄冷凝器中进一步冷却至约100℃，在这里SO₃与水蒸气起反应产生H₂SO₄蒸气，该H₂SO₄蒸气浓缩成浓H₂SO₄。

本发明的一个或多个混合装置可方便的置于所述硫酸浓缩步骤上游的任何点，如在载有加入的气体进入所述SO₂-SO₃催化转换器的管道中，或者随后的管道，位于催化转换器和所述气-气热交换器之间。优选地，将所述一个或多个混合装置置于所述气-气热交换器和H₂SO₄冷凝器之间的管道中。

可以将直径为例如小于1μm的成核种作为悬浮颗粒加入，该成核种来自电焊产生的烟，染料燃烧产生的烟，如矿物油或硅油燃烧产生的烟。硅油燃烧产生的烟特别有利，是因为与例如菜油相比能产生大量的成核种。可以将成核种在硫酸浓缩前加到所述的注入空气中。第419,539号欧洲专利中描述了引入包括成核种的流体的合适方法。

可将以悬浮颗粒形式存在的成核种作为第二流加至与放置所述至少一个混合装置相同的管道中。

也可将以悬浮颗粒形式存在的成核种加至位于所述至少一个混合装置上游的另一管道中。如成核种加入的管道是注入气体进入SO₂-SO₃催化转换器时通过的管道。优选地，当所述至少一个混合装置位于所述气-气热交换器和H₂SO₄冷凝器之间的管道中时，成核种是加到气-气热交换器的上游的管道。

因此，在本发明中，主流体流可以是一种含可浓缩的硫酸蒸气的气流。所述第一主流可含能作为成核种的颗粒用于形成酸液滴。

在本发明中，所述冲击到至少一个混合装置背面的至少一股第二流也可以是一种含能作为形成酸液滴的成核种的颗粒的流体流。成核种优选作为颗粒悬浮剂加入，所述颗粒悬浮剂选自：由电焊产生的金属烟，由电焊产生的金属氧化物烟和硅油燃烧产生的烟。

发明详述

附图说明了本发明，其中图1表示本发明烟道气区段垂直横断面的图解。

附图2表示置于正方形管道的本发明的混合器的横断面视图。

附图3表示相对于常规的圆形混合装置，本发明混合装置的混合程度作为压力损失的函数的图表。

在附图1中，用于还原氮氧化物的烟道气区段包括具有长方形部分的管道1，烟道气2从中通过。烟道气表示以Z方向运行的第一主流，与混合装置3的前面相撞，该混合设备位于基本横向于所述第一主流的运行方向。混合器3相对于主流体流2的运行方向以入射角α放置。第二流体流4通过固体板或混合装置3的背面3’的导管5注入。混合装置3在主流体3经过时产生涡流或湍流6，从而携带第二流4，允许流体流2、4的混合。可知优良混合的出现是因为在混合装置3的背面3’产生了湍流6，该混合装置包括漩涡状部分，流体在其中部分以Y方向流动，也就是横向于主流体的方向Z。在更大的管道中，可以放置另外的混合设备3”，以给贯穿整个通道横截面带来优良的混合。可以放置另外的用于注入第二流4的导管5’。在更下游可供有催化剂部件7。

附图2显示了单独混合装置3的前面。所述混合装置是一个固体板，包括从圆形主固体板体10向外延伸的三角形突起9。突起在主固体板体的横截面确定的同一平面向外延伸。混合装置3放在边长为S1和S2的管道8内。所述管道可以是任何形状，但优选正方形(S1＝S2)或长方形(S1≠S2)。该附图中的第一主流2的入射角等于90°。第二气流冲击至混合装置3的背面3’，细小突起11起到尾巴的作用，阻止所述第二流体4回流至混合器3的前面部分。

主固体板周围的虚线12表示半径Rc与混合装置13的相同的横断面视图，该混合装置13为基本圆形以及其横截面与混合装置3的相等。用于比较的目的，但不是必需的，所述混合装置3的横截面积与相应的具有基本规则形状这里为圆形的混合装置13相等。基本规则形状也可以是除圆形以外的其他形状，例如在第4,527,903号美国专利中附图4至8所公开的。

突起的形状优选从半径为R的基本圆形的主固体板体10向外变尖，如附图2所示。因此这些突起可以是三角形，也可以设想为别的形状，如矩形、椭圆形或Δ形。突起的数量和形状可以在单个混合装置内变化，这样使有些突起比其他突起向外延伸的更长。突起能根据需要缩短或伸长，但是需要增加或移走的材料在主体10内通过增长或减短主其半径R来增加或移走，这样总的横截面积保持基本不变。

附图2的混合装置中显示了四个三角形主要突起9和小突起11。只有一个主要突起9的混合装置3也可以，但是主要突起9的数量可以比四或五个更多，如六至十个甚至更多。优选地，主要突起9的数量保持在约四个，以在正方形或长方形管道的角落中提高流体的混合。

在本发明一个有利的实施方式中，将主要突起9置于边长为S1和S2的假定矩形的角落，将混合装置3包围。每个突起9和11的跨度为角θ。角θ能在20°到45°的范围内变化，但优选在25°至35°的范围内，更优选30°左右。附图2中显示的实施方式中的突起9的伸长SW优选Sw＞2·(Rc-R)。混合设备的总横截面积为包围混合装置3的边长为S1和S2的假定长方形或正方形的50％到75％或80％。

固体板可以用像金属、玻璃纤维、塑料等材料制成。提到固体板，包括多种形式的刚性和非刚性的板，可以或不可以由于主流体流的影响而弯曲。优选地，是相对薄的盘，如5-20mm厚，用金属制成，在流体经过时不弯曲。

如上所述，当主要突起能阻止第二流回流至固体板的前面部分，小突起11是可以省略的。可知混合装置3的位置可相对于注入装置5的出口以某种方式布置以使第二流4的回流最小化，如用在中心区域附近让第二流4冲击混合装置3的背面3’的方法。因此，第二流的出口基本与注入装置5相同是适合的，这样可以为第二流4冲击到所述至少一个混合装置3的背面3’的至少部分区域作准备。该冲击区域的跨度基本超过细小突出11所在的固体板区域内角θ所给的区域。

附图3显示了常规圆形混合装置13和本发明的混合装置3(附图2中具有三角形突出的圆形混合器)之间的对照实施例。两种混合器具有相同的横截面积。混合的程度作为在尺寸为200×200mm的方形管道中测得的压力损失的函数。这种管道一般的半径范围在50-100mm，如77mm。对照是在混合距离相当于三个水力直径下给出的，其中水力直径定义为四倍流体流动横截面积S1·S2与湿周长2·(S1+S2)的比。需要注意的是附图3中的混合程度实际上描述为不混合度；就是沿Y轴的不混合度的值越低，主气流中的示踪气体混合得越好。

附图3中的不混合度已经根据下述的激光片可视化方法测定，S.Matlok，P.S.Larsen，E.Gjernes和J.Folm-Hansen的“Mixng studies in al：60 scale mole ofa corner-fired boiler with OFA”在8th International Symposium on Flow Visualisation，1998，第1-1至1-6页和对照的附图。该激光方法只适于量化某些物质的浓度，如在管道中以任何混合距离的带有烟雾(油烟)的示踪气体，管道中的混合距离也就是与第一混合装置放置点的距离。然而，用其他常规的方法也是合适的，这对本领域技术人员来说是显而易见的。如通过注入示踪气体如甲烷，用适合的示踪气体分析仪测量其在给定混合距离时的浓度。

附图3中的不混合度定义为一种物质沿管道的宽度以一定的混合距离其浓度的标准偏差(RMS)和平均偏差(Mean)的比，该物质如带有烟雾的示踪气体(油烟)，一定的混合距离这里是三个水力直径。因此，其比(RMS/Mean)越低，沿管道宽度从浓度平均值偏离的值也越低，从而混合得更好。载有示踪气体的次流与沿管道运行的主流的容积流量比约为1∶100。

附图3给出的沿X轴的压力损失在速度头的数量方面在本领域中是常规的，也就是压力下降系数ε，符合下述关系：

ΔP＝ε·(^1/2ρ·v²)

其中

ΔP是压力损失(Pa)，^1/2ρ·v²指管道中在给定混合距离的速度头(Pa)；和

ρ指流体的密度(kg/m³)，v指流体速度(m/s)。

压力下降系数可以与管道中流体向混合装置前面部分的入射角α相关联，因此曲线中8和9之间的压力下降系数相应的入射角为约90°。反之，压力下降系数为0的相应的入射角为0°。

在本发明中，当入射角范围在10-80°之间，优选20-60°之间，与圆形混合装置相比，在混合或压力损失方面取得了有利的结果。优选地，入射角在30-50°之间，最优选35°至45°。

附图3表明了压力下降系数的商业相关范围，就是0.5到3之间，本发明的混合装置，就是带三角形突出的，与具有相同横截面积的圆形混合装置相比，在相同的RMS/Mean值下具有明显更低的压力下降系数。另外，在给定的压力下降系数下，本发明的混合装置与圆形混合装置相比能得到更好的混合。作为特殊的实施例，在商业相关的压力下降系数为2时，用常规的圆形混合器的RMS/Mean值(不混合度)为约0.24，而附图2中用本发明混合装置，该值为0.12。另一个特别的实施例，可接受的RMS/Mean值预定为0.2，附图2中的圆形混合装置压力下降系数为约3，而附图2中的本发明混合装置压力下降系数为约1。从上下文可以看出沿X轴的压力下降系数1-3的范围相应为约2mbar。主要容积流量为700,000Nm³/h的普通发电站1mbar的压力损失意味着在设备折旧期间大致要亏损EUR 150,000。

Claims (9)

1.一种在管道(1)中混合流体流的方法，包括：

-在第一主流(2)流经的管道(1)内安置至少一个具有前面和背面(3’)的混合装置(3)，该至少一个具有前面和背面(3’)的混合装置(3)决定的整个横截面积明显比管道(1)的小，以允许所述第一主流(2)通过，

-在管道(1)内安置的所述至少一个具有前面和背面(3’)的混合装置(3)使得所述第一主流(2)和所述至少一个具有前面和背面(3’)的混合装置(3)的前面形成的入射角范围在10-80°之间，

-所述至少一个具有前面和背面(3’)的混合装置(3)是平面固体板的形式，该板带有具有圆形或椭圆构造从而限定出圆形或椭圆外围的主固体板体(10)和从所述圆形或椭圆外围向外延伸的一个或多个突起(9，11)，所述突起(9，11)具有三角形构造并处在所述主固体板体(10)的横截面决定的相同平面内。

2.一种根据权利要求1的所述的方法，还包括注入至少一股第二流(4)至所述管道(1)，其中所述第一主流(2)运行使所述至少一股第二流(4)冲击至所述至少一个具有前面和背面(3’)的混合装置(3)的背面(3’)的至少一部分区域。

3.一种根据权利要求1或2所述的方法，其中所述的管道(1)是正方形或长方形的。

4.一种根据权利要求2所述的方法，其中所述第一主流(2)是含氮氧化物的烟道气，所述第二流(4)是含氮氧化物还原剂的流体。

5.一种根据权利要求4所述的方法，其中所述第一主流与第二流的容积流量比在10∶1至1000∶1的范围内。

6.一种根据权利要求1所述的方法，其中第一主流(2)是一种含能浓缩的硫酸蒸气的烟道气。

7.一种根据权利要求1所述的方法，其中第一主流(2)是含能作为成核种用于酸液滴形成的颗粒的流体流。

8.一种根据权利要求2所述的方法，其中所述至少一股第二流(4)是含能作为成核种用于酸液滴的形成的颗粒的流体。

9.一种根据权利要求7或8的方法，其中成核种作为颗粒悬浮剂加入，所述颗粒悬浮剂选自：由电焊产生的金属烟、由电焊产生的金属氧化物烟和硅油燃烧产生的烟。

Images