JPH10339396A - 混合流体用管路 - Google Patents

混合流体用管路

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JPH10339396A
JPH10339396A JP9149762A JP14976297A JPH10339396A JP H10339396 A JPH10339396 A JP H10339396A JP 9149762 A JP9149762 A JP 9149762A JP 14976297 A JP14976297 A JP 14976297A JP H10339396 A JPH10339396 A JP H10339396A
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JP
Japan
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fluid
pipe
mixing
main pipe
temperature
Prior art date
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Withdrawn
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JP9149762A
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English (en)
Inventor
Masayoshi Tsunekawa
正善 恒川
Yoshiyuki Yamane
善行 山根
Yasunori Ando
安則 安藤
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IHI Corp
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IHI Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 流体の均質化を図り管壁の圧損を小さくする
とともに、混合距離が短い場合であっても流体混合の促
進が図れるようにする。 【解決手段】 主管に対して垂直状態に接続される交差
供給管と、該交差供給管の下流に配される流体混合器と
から構成される流体混合管が、上流供給管と流体移送管
との間に介在状態に配されるとともに、流体混合器にお
いては、一旋回方向にひねられた複数の翼を主管壁から
中心に向けて突出させた状態で配することにより混合流
が生成される技術を採用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、混合流体用管路に
係わり、ゴミ燃焼ガス中のNOx を処理する混合ガスの
適温処理を行う配管系に用いて好適な技術である。
【0002】
【従来の技術】混合流体用管路の技術例として、例えば
実開昭62−060793号公報「流体混合管」が提案
されている。
【0003】この技術では、主管の中にその下流方向に
先端を向けて貫通状態に挿入されている交差管を設ける
とともに、該交差管の先端外周に螺旋状突条を配設する
ようにしている。この技術により、主管の交差管から噴
出させた流体を送り込んで、両方の流体の温度差がある
ときに、主管や交差管の管壁あるいはその連結部分に大
きな熱応力を与えないようにするとともに、2つの流体
をむらなく混合させるようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た流体混合管であると、交差管を主管に入れ込まなけれ
ばならず、交差管の取り付け部分からノズルを下流に延
ばすことにより、主管の管壁と交差管との接合部分の強
度を確保することが困難となる。
【0005】本発明は、このような課題に鑑みてなされ
たものであり、以下の目的を達成するものである。 流体の均質化を図ること。 混合距離を短くすること。 圧損を小さくすること。 2つの流体の混合促進を図ること。
【0006】
【課題を解決するための手段】上流供給管と接続され主
流体を流すための主管と、該主管に接続され混合用流体
を供給する交差供給管と、生成された混合流体を移送す
る流体移送管とを有する混合流体用管路において、主管
の内部に流路の周辺部の流体を旋回させるための流体混
合器が配される技術が採用される。つまり、主管に対し
て垂直状態に接続される交差供給管と、該交差供給管の
下流に配されて混合流体を生成する流体混合器とから構
成される流体混合管が、上流供給管と流体移送管との間
に介在状態に配されるとともに、流体混合器にあって
は、一旋回方向にひねられた複数の翼が、主管壁から中
心に向けて突出させられた状態で配される。上流供給管
には、例えば、低温流体供給系が接続され、上流供給管
を介して主管に主流体である低温流体が取り込まれると
ともに、交差供給管にあっては、例えば、高温流体供給
系が接続されることにより高温流体が主管に送り込まれ
る。なお、混合流体用管路として、主管の下流にエルボ
が接続され、該エルボの下流に流体移送管が接続される
とともに、主管の内径と、エルボの内径と、流体移送管
の内径とが同一寸法となるように設定される。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る混合流体用管
路の一実施形態について、図1ないし図7を参照して説
明する。
【0008】図1において、符号Xは混合流体用管路、
1は主管、2は流体混合器、3は上流供給管、4は交差
供給管、5はエルボ、6は流体移送管、7は管壁、Cは
熱交換器、Gはガス処理系、Hは高温流体供給系、Kは
流体混合管、Lは低温流体供給系である。
【0009】該一実施形態における混合流体用管路X
は、ゴミ燃焼ガス中のNOx を除去するために、排ガス
洗浄塔で行われるHCl,SOx 除去と、脱硝装置で行
われる脱硝処理との途中過程に設けられる設備であり、
排ガス洗浄塔から送り込まれる低温流体を主流体として
主管1に供給するとともに、低温流体を再加熱した高温
流体を混合用流体として低温流体と混合し、ガス処理系
Gに移送して脱硝処理を行うものである。
【0010】また、流体混合管Kの下流には、屈曲管状
をなすエルボ5が接続されるとともに、該エルボ5の下
流端部に流体移送管6が接続されており、流体混合管K
で生成された混合流体がガス処理系Gに供給されるよう
になっている。
【0011】ここで、全体的な流れについて説明する
と、図9にモデル化して示すように、ゴミ焼却炉から排
出された燃焼ガスが、排ガス洗浄塔を経由させることに
よりHCl,SOx を除去した後に53℃程度の低温状
態の主流体(低温流体)としてガス混合器に送り込ま
れ、再循環ファンから送り込まれる高温流体(混合用流
体)と混合されて110±20℃の混合ガスとされた
後、蒸気式再加熱器に送り込まれて210℃程度まで加
熱され、一部は再循環ファンに分岐されて再循環させら
れ、残りが脱硝装置に送り込まれて脱硝処理されるよう
になっている。
【0012】前記主管1には、図1ないし図3に示すよ
うに、その上流部分に上流供給管3が90度の角度で接
続され、その若干下流に交差供給管4が主管1および上
流供給管3の双方に対して90度の角度で接続されてい
る。したがって、上流供給管3から低温流体を取り込む
と、主管1の管壁がまず低温状態となり、次いで交差供
給管4から高温流体を取り込むことにより、主管1の管
壁に大きな熱応力を与えないようにしている。交差供給
管4から取り込まれた高温流体は、上流供給管3から取
り込まれた低温流体に対して直交状態に取り込まれるた
め、各流体の、流量,流速,温度差による比重の違い等
から、高温流体と低温流体との分布が不均一な不均質流
体の状態で、流体混合管Kの下流に送り出される。
【0013】前記流体混合器2は、流体混合管Kにおい
て、図4ないし図7に示すように、交差供給管4とエル
ボ5との間に配されており、一旋回方向にひねられた複
数の翼21が主管1の壁から中心に向けて突出した状態
で配されている。このため、上流から不均質流体が流体
混合器2に送り込まれると、不均質流体が翼21の形状
に沿って誘導されることにより、流路が複数に分散され
るとともに、回転あるいは旋回をともなって下流に送り
出される。図6および図7は、このときの不均質流体の
流れの状況を模式的に示すものであり、図6の螺旋状曲
線および図7の交差曲線に示すように、翼21の端部に
生じて局所的に流体の混合を促進する翼端渦と、図6の
交差曲線および図7の下降曲線に示すように、翼21を
配列する翼列22に生じて流路の全域で流体の混合を促
進する旋回流とを同時に発生させるようになっている。
さらに、翼端渦と旋回流とにあっては、図6に示すよう
に、混合領域Eにおいて、翼端渦が旋回流に巻き込まれ
ることによっても混合が促進されるため、混合領域Eの
下流においては混合が充分になされた均質流のみが送り
出されることになる。
【0014】
【実施例】以下、図1ないし図5例の混合流体用管路に
53℃の低温流体と210℃の高温流体とを供給して混
合した際の実施例について、図8を参照して説明する。
【0015】図8は、混合流体用管の断面内ガス分布を
示すものである。混合流体用管路の仕様は以下の通りで
ある。 主管上流端部から上流供給管中心までの距離: 775
mm 主管上流端部から交差中心までの距離: 2125mm 主管上流端部から流体混合器中心までの距離: 350
0mm 主管上流端部からエルボ入り口までの距離: 5955
mm 主管上流端部から流体移送管中心までの距離: 777
5mm 上流供給管の口径: 1350mm 交差供給管の口径: 1350mm 流体混合器の長さ(管軸方向の寸法) 420mm 翼の基部の幅: 600mm 主管,交差供給管,エルボの内径: 1820mm 主管の中心からの下流端部までの距離: 4820mm 翼の枚数: 8枚 翼の形状: 図4および図5に示す平板状 〔サンプル(a)〕 混合器の有無:無し 測定位置:流体移送管出口 〔サンプル(b)〕 混合器の有無:有り 翼の高さ:2r/3 測定位置:流体移送管出口 ただし、rは主管1の内径の2分の1(半径)である。
【0016】図8に示した(a)を検討すると、断面内
ガス分布に示される最高温度は178.6℃,最低温度
は63.3℃,流体の温度差は115.3℃であった。
また、流体温度の分布状況を検討すると、等温線が管内
を上下方向に密状態に分布しており、図中上部から下部
に行くに従って徐々に温度が高くなっているのが認めら
れる。
【0017】図8に示した(b)を検討すると、断面内
ガス分布に示される最高温度は136.7℃,最低温度
は83.7℃,流体の温度差は50℃であった。また、
流体温度の分布状況を検討すると、等温線が管内周に沿
って比較的粗状態に分布しており、管中心部に行くに従
って徐々に温度が高くなっているのが認められる。
【0018】流体混合器が無い内場合は、主管に対して
低温流体を取り込んで、内壁を低温状態に保っておいて
から高温流体を取り込むと、一部の流体が混合されずに
管内を流れ、高温流体が接した内壁部において局所的な
高温化が進む。一方、低温流体と接する内壁部において
は極端な温度上昇が認められないものの、流体の最高温
度と最低温度との温度差が大きいと、温度傾斜が大きく
なり、流体を混合しても均質流となりにくい。これに対
し、流体混合器を用いた場合には、内壁部に局所的な高
温化を起こすことが無く、内周壁近傍の低温状態が維持
されたまま管内の中心部に向かって徐々に流体が高温化
している。また、流体の最高温度と最低温度との温度差
も(a)の場合と比較して小さく、温度傾斜も小さいこ
とから、管内における温度分布のむらが生じ難いと考え
られ、流体の移送中において、流体中に温度差の小さい
均質流を生じさせることができ、下流の脱硝処理が容易
になる。
【0019】
【発明の効果】
(1) 主管の内部に流体混合器を配することにより、
翼端において局所的な流体混合を促進する翼端渦と、翼
列において大域的な流体混合を促進する旋回流とを同時
に発生させて流体混合を行うため、効率的に流体の均質
化を図ることができる。 (2) 各流体が流体混合器の通過後に混合されるた
め、流体混合器の設置位置を調整することによって、流
体の混合距離を短くすることができる。 (3) 旋回渦を生じさせ、流路周辺部の流体を旋回さ
せることにより、管壁にかかる圧損を小さくすることが
できる。 (4) 流体の混合距離を短くし、2つの流体の温度差
が生じる区間を短くすることにより、高温流体の接触に
よる管壁内の局所的な高温化を防止し、管壁にかかる熱
応力を低減することができる。 (5) 流体混合器によって混合流体を生成することに
より、交差管にノズルを取り付けずに混合流体を生成す
ることができる。 (6) 管壁内の局所的な高温化が防止されることによ
り、主管の管壁と接合される上流供給管および交差供給
管の接合部の熱疲労を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係わる混合流体用管の一実施形態を
示すブロック図を併記した正断面図である。
【図2】 図1のII-II矢視図である。
【図3】 図1のIII-III矢視図である。
【図4】 図2における翼の拡大図である。
【図5】 図4における翼の傾きを示すモデル図であ
る。
【図6】 図1の流体混合管内における流体の混合状況
を示す模式図である。
【図7】 図6の翼を通過する際の流体の状況を示す模
式図である。
【図8】 流体混合時における流体の温度分布を示して
おり、(a)は流体混合器を取り付けない場合の温度分
布図,(b)は流体混合器を取り付けた場合の温度分布
図である。
【図9】 本発明に係わる混合流体用管が使用される排
ガス処理工程を示す排ガス処理工程図である。
【符号の説明】
X 混合流体用管路 1 主管 2 流体混合器 3 上流供給管 4 交差供給管 5 エルボ 6 流体移送管 7 管壁 21 翼 22 翼列 C 熱交換器 E 混合領域 G ガス処理系 H 高温流体供給系 K 流体混合管 L 低温流体供給系

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上流供給管(3)と接続され主流体を流
    す主管(1)と、該主管に接続され混合用流体を供給す
    るための交差供給管(4)と、生成された混合流体を移
    送する流体移送管(6)とを有する混合流体用管路
    (X)であって、主管の内部に流路の周辺部の流体を旋
    回させるための流体混合器(2)が配されることを特徴
    とする混合流体用管路。
  2. 【請求項2】 主管(1)に対して垂直状態に接続され
    る交差供給管(4)と、該交差供給管の下流に配される
    流体混合器(2)とから構成される流体混合管(K)
    が、上流供給管(3)と流体移送管(6)との間に介在
    状態に配されることを特徴とする請求項1記載の混合流
    体用管路。
  3. 【請求項3】 流体混合器(2)に、一旋回方向にひね
    られた複数の翼(21)が、主管(1)の内壁から中心
    に向けて突出させられた状態で配されることを特徴とす
    る請求項1または2記載の混合流体用管路。
  4. 【請求項4】 上流供給管(3)に低温流体が供給さ
    れ、かつ、交差供給管(4)に低温流体に対して相対的
    に高温の高温流体が供給されることを特徴とする請求項
    1、2または3記載の混合流体用管路。
  5. 【請求項5】 主管(1)の下流にエルボ(5)が接続
    され、該エルボに流体移送管(6)が接続されることを
    特徴とする請求項1、2、3または4記載の混合流体用
    管路。
  6. 【請求項6】 主管(1)の内径と、エルボ(5)の内
    径と、流体移送管(6)の内径とが同一寸法に設定され
    ることを特徴とする請求項1、2、3、4または5記載
    の混合流体用管路。
JP9149762A 1997-06-06 1997-06-06 混合流体用管路 Withdrawn JPH10339396A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003106260A1 (en) * 2002-06-13 2003-12-24 University Of Nottingham Controlling boundary layer fluid flow
US7510172B2 (en) 2004-02-16 2009-03-31 Anemos Company Ltd. Mixing element and static fluid mixer using same
KR20170050076A (ko) * 2015-10-29 2017-05-11 주식회사 엘지화학 혼합기 및 이를 포함하는 반응기
CN110131996A (zh) * 2019-05-24 2019-08-16 刘文斌 一种用于陶瓷表面成型的表面处理装置
CN112944085A (zh) * 2021-02-04 2021-06-11 西安交通大学 一种改善枝型通道内热分层现象的结构及方法
CN114288940A (zh) * 2021-12-01 2022-04-08 肇庆北新建材有限公司 一种浆料的下料管及混合装置

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Effective date: 20040907