JPH0696110B2 - 媒体混合ノズル装置 - Google Patents

媒体混合ノズル装置

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JPH0696110B2
JPH0696110B2 JP60137112A JP13711285A JPH0696110B2 JP H0696110 B2 JPH0696110 B2 JP H0696110B2 JP 60137112 A JP60137112 A JP 60137112A JP 13711285 A JP13711285 A JP 13711285A JP H0696110 B2 JPH0696110 B2 JP H0696110B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、接触反応炉において第１の媒体を第２の媒体
と混合するために用いられ、その混合された媒体が接触
反応炉に供給される汚染媒体を浄化するために前記混合
媒体と接触され、殊に汚染媒体に含まれる不純物と反応
する吸収物質を有しているような媒体混合ノズル装置に
関する。
第１の媒体および第２の媒体はノズル装置の中に位置す
る混合室に加圧状態で供給される。
第２の媒体は特に、汚染媒体の中に存在する不純物と反
応する水に懸濁された吸収物質を有している。
かくしてこの媒体混合ノズル装置は、空気の形の第１の
媒体と水に懸濁された吸収物質の形の第２の媒体とがそ
の中で混合するために加圧状態で通過される混合室を持
った種類のノズル装置に属している。かかるノズル装置
は内部混合形混合ノズル装置とも呼ばれている。
〔従来技術と問題点〕
媒体混合ノズル装置は従来種々の形式のものが知られて
いる。
かかる従来周知の媒体混合ノズル装置の一例は、空気ジ
ェットで運ばれる非常に細かく分散された液体ミストを
発生するために設計され、これらのノズル装置は２つの
媒体、即ち水と空気が共に混合されるので、二媒体ノズ
ル装置に設計されている。２つの媒体は普通、加圧され
たガス状媒体（空気）によってそのようなノズル装置の
中で混合される。膨張過程中において加速されるガス状
媒体を液体表面に作用させることによって、液体は細か
く分散される。この液体表面は、ガス状媒体の速度とか
なり異なった速度で、普通は前記ガス状媒体の速度より
非常に低い速度で移動させられる。
この種のノズル装置は原理的にその運転方式に応じて２
つの種類に分けられる。これらのノズル装置の２つの種
類の相違は、２つの媒体がノズルの内部で混合される
か、外部で混合されるかにある。前者のノズル装置は
“内部混合式ノズル装置”と呼ばれ、後者のノズル装置
は“外部混合式ノズル装置”と呼ばれる。
本発明は内部混合式ノズル装置に関する。かかる内部混
合式ノズル装置の一例はヨーロッパ特許出願第8211032
0.7号（同公開第0079081号公報）に図示され記載されて
いる。
この特許明細書は、複数の内部混合式ノズル装置を持
ち、各ノズル装置が液体配管が接続されている空間ある
いは室を有し、この空間が出口開口を備えている回転対
称の霧化室の形をしているような装置を開示している。
出口開口の上流にガス流に対して用いられるノズルある
いはジェットが位置されている。液体が霧化室に供給さ
れると、ガス流は液体集合体の中央に通路を形成し、こ
の液体集合体は液体ミストの形に霧化され、このミスト
は出口開口を通して流出し、ノズル装置の外側に早く移
動し積極的に注がれるエーロゾルを形成する。
かくしてガスの中に混合され細かく分散された液体を有
するエーロゾルは、出口開口から高速で、かつ出口開口
において約3.5バールの圧力で流出する。
〔発明の目的〕
かかる従来技術においては、接触反応炉で使用される媒
体混合ノズル装置が、互いに混合される第１の媒体およ
び第２の媒体がノズル装置に導入される場合に高い圧力
を与えられ、一方混合された媒体がノズル装置出口オリ
フィスから出る場合に、ノズル装置出口オリフィスの周
囲の圧力と一致あるいはほぼ一致する圧力を有するよう
にするといった技術的な問題を考慮しなければならな
い。
この問題の背景として、本発明の目的は、単純な手段に
よって媒体を効果的に混合し、ノズル装置出口オリフィ
スの周囲の圧力に対して混合媒体の圧力を効果的に減少
できるような媒体混合ノズル装置を提供することにあ
る。
更に本発明の目的は、接触反応炉の汚染媒体流の中に置
かれる媒体混合ノズル装置において、第１の媒体および
汚染媒体の不純物と反応する吸収物質を含んでいる第２
の媒体とをノズル装置の外側形状および内側形状に関し
て効果的に行なわせるために、ノズルおよびないしその
付属品への乾燥した吸収物質の望ましくない付着を完全
に、あるいはほぼ完全に防止することにある。
別の目的は、前述した目的を達成し、混合媒体が接触反
応炉の中で汚染媒体と効果的に混合できるような処置を
講ずることにある。
本発明の別の目的は、媒体混合物が出口通路において超
音速で移動し、そこではほぼ空気だけが流れ、液体ある
いはスラリーの供給中において非可逆作用（圧力サー
ジ）のために、音速より低い速度を生ずるようにするこ
とにある。
本発明の更に別の目的は、圧力が出口オリフィスの近く
の周囲の圧力とほぼ一致するように、出口通路の末広が
りの部分において減少できるようにすることにある。
〔発明の要点および効果〕
本発明は、接触反応炉において、気体の第１の媒体と液
体の第２の媒体とを混合し、この混合された媒体を、接
触反応炉に供給された汚染媒体に接触させて、この汚染
媒体を浄化させ、 前記第２の媒体は、汚染媒体に含まれる不純物と反応す
る吸収物質を有する媒体混合ノズル装置において、 第１の媒体の流入路の出口に隣接する領域に、第２の媒
体の流入路の出口が設けられ、 この第２の媒体の流入路の出口に隣接する領域に、第１
及び第２の媒体の混合室が設けられ、 この混合室に隣接し且つ第１の媒体の流入路の出口の軸
線と同一軸線上を延びる混合媒体の流出路が設けられ、 この混合媒体の流出路は、室に隣接する領域に、室から
離れるにつれて徐々に狭くされた部分を有し、さらに、
この部分に隣接して最も狭い部分を有し、この最も狭い
部分から離れるにつれて徐々に広くされた部分を有し、
この部分の終端に出口オリフィスを有し、 第１の媒体の流入路の出口の直径は、混合媒体の流出路
の最も狭い部分の直径より小さくされ、その結果、第１
の媒体は、流出路の中央部分をジェット流として噴出さ
れると共に、第２の媒体は、この中央部分の外側であっ
て流出路の内周面に沿った円筒状にジェット流として噴
出されることを特徴としている。
媒体混合ノズル装置が接触反応炉に組み込まれる場合、
第１の媒体が空気であり、第２の媒体が水の中に懸濁あ
るいは部分的に溶解された石灰（これはスラリーあるい
は石灰ミルクと呼ばれる）であることを提案する。通路
における空気ジェットは通路より小さな直径を有し、こ
れによって水ジェットを通って中央通路を形成する。空
気ジェットは、通路の内面に対する水の摩擦によって、
水とその中に懸濁している石灰とを分離する。これは空
気ジェットが水の移動速度より非常に早い速度で移動さ
れることによって行なえる。通路は徐々に傾斜して環状
縁で終えるように寸法づけられている。
室から末広がりになっている通路断面は、通路内を支配
する圧力に関して、ほぼ単に空気が流れ出る出口におい
て超音速を生じ、通常の液体あるいはスラリーの供給の
もとで非可逆作用（可能な圧力サージ）により音速より
低い速度を生ずる形をしている。
通路の末広がりになっている通路断面が、支配する圧力
に関しおよび非可逆作用によって、液体流と空気流との
重量比率が10分の１より大きい場合に、混合物が通路を
通過する間に速度および圧力の減少を生ずるような形を
している。
第１の媒体は混合通路の最も狭い面積より小さな面積の
ノズルを通して混合室の中に供給される。
本発明に基づく媒体混合ノズル装置による利点は、加圧
状態で媒体混合ノズル装置に供給される２つの媒体が効
果的に混合できること、および混合物が通路オリフィス
における周囲の圧力と完全にあるいはほぼ一致する圧力
で通路のオリフィスから流出できることにある。
このようにしてノズル装置あるいはその付属品への吸収
物質の付着は完全にあるいはほぼ完全に防止され、周囲
の汚染媒体と混合媒体との効果的な混合が通路オリフィ
スにおいて直ぐに始まる。
〔発明の実施例〕
以下図面に示す実施例に基づいて本発明を詳細に説明す
る。
第１図は乾燥燃焼ガスの浄化プラントの周知の原理的な
構成を概略的に示している。
図示されたプラントは、ボイラ１および送風機３を介し
てボイラ１に供給される燃焼用空気に燃焼ガスの熱を伝
達する熱交換器２を有している。
燃焼ガスは配管４を通って集電式集塵機５に送られ、こ
の集塵機５は配管5aを介して接触反応炉６に接続されて
いる。配管5aは接触反応炉６に供給される汚染媒体5a′
を案内する。汚染媒体に含まれている不純物は特に、汚
れ、塩化水素、二酸化硫黄などを有している。
接触反応炉６の上側部分には多数の媒体混合ノズル10′
が配置され、この混合ノズル10′によって、配管10aを
通して入ってくる空気の形をした第１の媒体が、石灰−
水混合ユニット10cに接続された配管10bを通して入って
くる第２の媒体と混合される。この第２の媒体は水の中
に懸濁された石灰粒子の形をしている。ノズル装置の中
で形成された媒体混合物はそこから接触反応炉６および
汚染媒体5aに供給され、混合された２つの媒体の一方に
は前記不純物と反応する石灰の形をした吸収材料を含ん
でいる。
浄化された媒体は接触反応炉６から配管6aを通ってホー
スフィルタ７に送られる。ホースフィルタ７において浄
化された媒体はダクト7aを通って送風機８に送られ、こ
の送風機８は浄化済の媒体をダクト8aを介して煙突９に
圧送する。このようにして相互に分離した場所で浄化さ
れた燃焼ガスは、前記燃焼ガス送風機８によって煙突９
を通して大気に搬出される。
本発明は媒体混合ノズル装置10′に関し、このノズル装
置10′は特に配管5aを通して入り込む汚染媒体をその中
で効果的に浄化する接触反応炉６において使用される。
ノズル装置10′への供給は、一部は吸収物質の懸濁液を
搬送する配管10bを通して行なわれ、一部はガスあるい
はガス状混合物好ましくは空気を搬送する配管10aを介
して行なわれ、これらの両方の媒体は室の中で効果的に
混合され、出口オリフィスあるいは出口を通して接触反
応炉６の内部６′に噴霧される。
第２図は、内部混合形ノズル装置の原理に基づいて設計
された周知の媒体混合ノズルノズル装置10を示してい
る。第２図に示されたノズル装置10は、対称に形成され
空洞12を備えた中央本体15を有し、前記空洞12には主液
体導入配管18が開口している。図示されたノズル装置10
は対称に配置された３個のミストジェット16を備え、そ
のうち２個のミストジェットが図示されている。しかし
ミストジェットの数はノズル装置の用途に左右され、３
個から10個の間で変更できる。各ミストジェットは管状
ハウジング16aを有し、その外側端に直径が１〜10mmの
円形出口開口14を有している。ミストジェットの中には
回転対称の霧化領域13が位置されている。出口開口14の
上流に空気供給配管11に接続された管状ガスノズル17が
ある。
液体（石灰が懸濁されている水）は配管18を通して主ノ
ズル装置10に供給され、霧化領域13および空洞12を満た
す。液体は２〜12バールの圧力で供給される。水を霧化
するガス状媒体がガスノズル17に十分高い圧力即ち水の
圧力より高い圧力で供給されると、ガス噴出流が霧化領
域13によって形成される。ミストジェットの最も狭い部
分即ちその出口オリフィス14には二相流が存在し、ガス
流は霧化されたミストプレイあるいは噴出流19を発生す
るように液体粒子に分散される。
第２図に示した形式のノズル装置の問題は、出口オリフ
ィス14に約3.5バールの圧力がかかることにあり、この
ためオリフィス14の回りの領域16bに逆流混合渦流が生
じ、これは液体の中に懸濁あるいは溶解されている粒子
を出口オリフィス14のすぐ隣においてノズル装置に集合
させる。この粒子の集合はノズル装置の回りの空気力学
特性を変え、それに伴ってノズル装置の効率を悪くす
る。
かかる粒子の集合体を所定の時間間隔でノズル装置から
除去する作業は、面倒であり、手間がかかる。
本発明は第３図に示した媒体混合ノズル10′を提供する
ものである。この媒体混合ノズル10′は前述の問題を解
決し、特に接触反応炉において第１の媒体を第２の媒体
と混合するために用いられ、その混合媒体は接触反応炉
に供給される汚染媒体を、この汚染媒体の不純物と反応
する吸収物質一般には石灰を含む媒体と汚染媒体を接触
することによって浄化するために用いられる。第１の媒
体および第２の媒体は加圧状態で前記混合が行なわれる
空洞あるいは室13′に導かれる。空気の形の第２の媒体
は通路11′を通して通過され、一方霧状の石灰粒子ある
いは水の中に懸濁された石灰粒子の形の第２の媒体は通
路12′を通してノズル装置に導かれる。これら両方の媒
体は混合室13′に供給される。
本発明に基づいて、室あるいは空間13′は混合のために
下流の通路20に連通している。通路20は、通路20の出口
20aにおける圧力が通路20の出口20aの周囲21における圧
力と完全にあるいはほぼ一致するように、室13′から広
がっている断面形状を有している。かくして壁部分20b
は末広がりになっている断面形状をしている。しかし通
路20は室あるいは空間13′の近くの領域において、室1
3′から徐々に狭まっている断面形状部分20cを有してい
る。通路20および特にその部分20bは、10mm以上で100mm
以下、好ましくは15〜30mmの長さを有している。
ガスあるいはガス状混合物一般には空気の形の第１の媒
体“A"は通路20の中央部分を通って空気ジェット22の形
で一直線に通過される。その中に随意に懸濁された粒子
を持つ液体の形の第２の媒体“B"は通路20の内側に面し
た円錐面20bにそってほぼ中空円筒状のジェット23の形
で通過される。
このジェット23は非常に大きな摩擦力のもとで通路20の
内面20c,20bに沿って通過し、一方ジェット23の中央部
分は空気ジェット22で壊され、この空気ジェット22はジ
ェット23より高い速度で移動し、ジェット22,23がオリ
フィス20aに向かって移動する際、液体部分は非可逆的
な媒体搬送のもとで、圧力衝撃の形および速度低下の形
における大きな圧力低下を生ずる。オリフィス20aにお
いて混合体“C"は、通路20のオリフィス20aの回りの領
域21における圧力と同じかほぼ同じ圧力を有している。
媒体混合物“C"の混合比率は図示してない方法で第１の
媒体およびないし第２の媒体の加圧を制御することによ
って調整できる。
接触反応炉の場合本発明に基づいて、第１の媒体“A"が
空気であり、第２の媒体“B"が水の中に懸濁されるかあ
るいは部分的に溶解された石灰いわゆるスラリーである
ことを提案する。通路における空気ジェットは、殊に通
路20の内側に面した円錐面20bに対し、特に最も狭い通
路部分の領域において水ジェット23によって発生される
摩擦によって、スラリーを石灰粒子を持った細かな水滴
に粉砕する。
通路20の壁は徐々にほぼ環状縁24で終るまで狭まり、環
状縁24は小さな混合渦流の発生を防止するために通路20
の出口オリフィス20aを形成している。更にこの形はオ
リフィス20aの回りのガス状汚染媒体が混合物“C"と共
に反応室の中に流れるという利点を生ずる。その結果混
合物“C"のジェットにおける汚染媒体の効果的な混合が
オリフィス20aにおいて既に行なわれ始める。通路が室1
3′から末広がりになっている断面形状をしているの
で、存在する圧力に関しおよび非可逆的作用のために、
混合物が通路20を通過する際に速度および圧力が徐々に
減少されることになる。
第２図に示した実施例において、配管11内の空気圧は例
えば12バールであり、一配管12′における液体の圧力は
８バールであり、空気圧は常に配管12内の媒体の圧力よ
り高い。また直径“d1"が直径“d2"より僅かに小さく、
直径“d2"が通路オリフィス20aの直径“d3"より非常に
小さいことを提案する。図示した実施例において、直径
“d1"は3mm、直径“d2"は5mm、および直径“d3"は10mm
である。
本発明は上述し図示した実施例に限定されるものではな
く、特許請求の範囲の枠内において変更できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は周知の乾燥燃焼ガス浄化プラントの原理的な概
略構成図、第２図は周知の内部混合形式の媒体混合ノズ
ル装置の断面図、第３図は本発明に基づいて構成された
内部混合形式の媒体混合ノズル装置の断面図である。 １……ボイラ、５……静電式集塵機、5a′……汚染媒
体、６……接触反応炉、10′……媒体混合ノズル装置、
13′……混合室、20……通路、20a……出口オリフィ
ス、21……出口オリフィスの周囲、Ａ……第１の媒体、
Ｂ……第２の媒体、Ｃ……媒体混合物。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】接触反応炉（６）において、気体の第１の
    媒体（Ａ）と液体の第２の媒体（Ｂ）とを混合し、この
    混合された媒体（Ｃ）を、接触反応炉（６）に供給され
    た汚染媒体に接触させて、この汚染媒体を浄化させ、 前記第２の媒体（Ｂ）は、汚染媒体に含まれる不純物と
    反応する吸収物質を有する媒体混合ノズル装置（10′）
    において、 第１の媒体（Ａ）の流入路（11′）の出口（d1）に隣接
    する領域に、第２の媒体（Ｂ）の流入路（12′）の出口
    が設けられ、 この第２の媒体（Ｂ）の流入路（12′）の出口に隣接す
    る領域に、第１及び第２の媒体の混合室（13′）が設け
    られ、 この混合室（13′）に隣接し且つ第１の媒体（Ａ）の流
    入路（11′）の出口（d1）の軸線と同一軸線上を延びる
    混合媒体（Ｃ）の流出路（20）が設けられ、 この混合媒体（Ｃ）の流出路（20）は、室（13′）に隣
    接する領域に、室（13′）から離れるにつれて徐々に狭
    くされた部分（20c）を有し、さらに、この部分（20c）
    に隣接して最も狭い部分（d2）を有し、この最も狭い部
    分（d2）から離れるにつれて徐々に広くされた部分（20
    b）を有し、この部分（20b）の終端に出口オリフィス
    （20a）を有し、 第１の媒体（Ａ）の流入路（11′）の出口（d1）の直径
    は、混合媒体（Ｃ）の流出路（20）の最も狭い部分（d
    2）の直径より小さくされ、その結果、第１の媒体
    （Ａ）は、流出路（20）の中央部分をジェット流として
    噴出されると共に、第２の媒体（Ｂ）は、この中央部分
    の外側であって流出路（20）の内周面に沿った円筒状に
    ジェット流として噴出されることを特徴とする媒体混合
    ノズル装置。
  2. 【請求項２】第１の媒体は、空気を含み、第２の媒体
    は、水の中に懸濁又は部分的に溶解された石灰を含むこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の媒体混合
    ノズル装置。
  3. 【請求項３】流出路（20）は、10mmより長く100mmより
    短い長さ、好ましくは15〜30mmの長さを有していること
    を特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の
    媒体混合ノズル装置。
  4. 【請求項４】流出路（20）の部分（20b）は、徐々に広
    がり、環状縁（24）で終端されていることを特徴とする
    特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の媒
    体混合ノズル装置。
  5. 【請求項５】流出路（20）は、円形断面と、真直な軸線
    とを有している特許請求の範囲第１項乃至第４項のいず
    れかに記載の媒体混合ノズル装置。
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