KR101498633B1 - 부식성 및 비부식성 가스의 혼합을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

부식성 및 비부식성 가스의 혼합을 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 출원은 제 1 가스를 혼합 장치에 대해 부식성인 제 2 가스와 혼합하기 위한 혼합 장치(10)에 관한 것이다. 혼합 장치는 제 1 가스 안내 입구부(14) 및 제 1 가스 안내 출구부(16)를 갖는 제 1 가스 안내부(12), 제 2 가스 안내 입구부(20) 및 제 2 가스 안내 출구부(22)를 갖는 제 2 가스 안내부(18), 여기서 제 2 가스 안내 출구부는 제 1 가스 및 제 2 가스가 혼합되도록 제 1 가스 안내부에 배치되고, 제 1 가스에서 소용돌이 운동을 설정하도록 배치된 안내 날개를 포함한다. 관련된 방법도 또한 개시된다.

Description

부식성 및 비부식성 가스의 혼합을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MIXING OF CORROSIVE AND NON-CORROSIVE GAS}
본 발명은 혼합 장치에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 혼합 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 2가지 이상의 가스를 혼합하는 혼합 장치에 관한 것이다. 혼합 장치는 제조 장치와 같은 큰 장치의 일부 일 수 있다.
적어도 하나의 가스가 혼합 장치에 대해 부식성인 가스들을 혼합할 때, 혼합 장치를 보호할 필요가 있다. 이것은 혼합 장치의 내부에 라이닝 또는 코팅을 적용함으로써 달성될 수 있다. 라이닝 및 코팅은 비쌀 수 있고, 결국 닳게 될 것이다. 본 발명은 적어도 이들 문제들을 극복하는 장치를 제공한다.
제 1 양태에서, 본 발명은 제 1 가스를 제 2 가스와 혼합하기 위한 혼합 장치에 관한 것이고, 제 2 가스는 혼합 장치에 대해 부식성이고, 혼합 장치는 제 1 가스 안내 입구부 단부 및 제 1 가스 안내 출구부 단부를 갖는 제 1 가스 안내부, 제 2 가스 안내 입구부 및 제 2 가스 안내 출구부를 갖는 제 2 가스 안내부, 여기서 제 2 가스 안내 출구부는 제 1 가스 및 제 2 가스가 혼합되도록 제 1 가스 안내부에 배치되고, 제 1 가스에서 소용돌이 운동을 설정하도록 구성된 안내 날개를 포함한다.
혼합 장치의 배치는 가스들을 혼합할 수 있고, 제 2 가스의 온도가 증가할 수 있도록 허용하는 것이 생각되며, 이로써 외부의 제 1 가스 안내부의 내표면이 제 2 가스에 의해 부식되지 않게 된다. 이것은 제 1 가스 안내부의 내표면 상에 라이닝 및 코팅의 필요를 감소시키기 때문에 유익하다.
유익하게는, 혼합 구역은 제 1 가스 안내부 내에 형성되고, 안내 날개는 혼합 구역의 상류의 제 1 가스의 유동에서 제 1 가스 안내부 내에 배치된다. 소용돌이 운동은 2가지 가스의 혼합을 개선할 수 있다.
구체예에서, 제 2 가스 안내 입구부는 제 1 가스 안내부의 바깥쪽에 배치된다.
구체예에서, 제 1 가스는 고온의 비교적 건조한 가스이고, 제 2 가스는 비교적 습한 부식성 가스이다. 제 2 가스는 주어진 고온에서 제 1 가스 안내부에 대해 부식성이다. 2가지 가스가 혼합 장치에서 혼합된 후, 결과되는 혼합된 가스는 산로점(acid dew point) 위의 온도를 갖고, 따라서 부식성 유동체가 제 1 가스 안내부의 안쪽에 형성되지 않는다.
구체예에서, 제 2 가스 안내 출구부는 제 1 가스가 보호 구역을 형성하도록 배치되고, 여기서 제 2 가스는 제 1 가스 안내부와 접촉하는 것이 방지된다. 보호 구역은 제 2 가스의 유동 둘레의 영역 또는 부피일 수 있다.
구체예에서, 제 2 가스 안내부는 내부 및 외부 가스 안내부로서 공축으로 배치된 2개의 가스 안내부를 포함하고, 가스 안내부는, 각 가스 안내부로부터 각 가스를 배출할 때, 외부 가스 안내부가 제 1 가스 및 제 2 가스 사이에 가스층을 제공하도록 배치된다. 이것은 내부 가스 안내부가 외부 부식성 가스로부터 중간 가스에 의해 보호될 수 있기 때문에 더 유익하다.
구체예에서, 혼합 구역의 처음에서 제 1 가스의 온도는 혼합 구역의 처음에서 제 2 가스의 온도보다 높다.
본 발명의 제 2 양태는 제 1 가스 및 제 2 가스의 혼합 방법에 관한 것이고, 방법은 제 1 가스를 혼합 장치에 대해 부식성인 제 2 가스와 혼합하기 위한 혼합 장치를 제공하는 단계, 혼합 장치는 제 1 가스 안내 입구부 단부 및 제 1 가스 안내 출구부 단부를 갖는 제 1 가스 안내부, 제 2 가스 안내 입구부 및 제 2 가스 안내 출구부를 갖는 제 2 가스 안내부를 포함하고, 여기서 제 2 가스 안내 출구부는 제 1 가스 및 제 2 가스가 혼합되도록 제 1 가스 안내부에 배치되며, 제 1 가스 안내 입구에서 제 1 가스를 포함하는 제 1 유동을 제공하는 단계, 제 2 가스 안내 입구에서 제 2 가스를 포함하는 제 2 유동을 제공하는 단계를 포함하고, 여기서 혼합 구역은 제 1 가스 안내부에서 한정되고, 제 1 유동은 혼합 구역에서의 제 1 유동이 제 1 가스 안내부 가까이에 있도록 제 2 유동을 둘러싼다.
유익하게는, 제 1 유동은 제 2 유동이 제 1 가스 안내부의 내표면을 접촉하는 것을 방해하고, 따라서 내표면의 부식을 감소하거나 제거한다. 2가지 가스가 혼합되었을 때, 혼합물의 온도는 산로점 위의 온도로 증가하였다.
구체예에서, 제 1 가스는 고온의 비교적 건조한 가스이고, 제 2 가스는 습한 부식성 가스이다. 제 2 가스는 외부의 제 1 가스 안내부에 대해서만 부식성일 수 있다. 제 1 가스는 그것이 수증기와 같은 어떤 증기도 포함하지 않는다는 점에서 반드시 완전히 건조할 필요는 없다. 제 1 가스는 황산 증기를 포함할 수 있다.
구체예에서 제 1 가스는 대기 공기일 수 있다. 제 1 가스가 대기 공기이거나 이것을 포함하는 구체예에서, 제 1 가스의 물 함량은 주변 공기의 물 함량에 의존할 수 있다. 실제 물 함량은 대기 공기를 혼합 장치에 공급하기 전에 측정될 수 있다. 제 1 가스는 혼합 장치에 공급되기 전에 가열되거나, 혼합 장치에서 가열될 수 있다.
구체예에서 제 1 가스는 수증기 및 황산 증기를 포함한다.
구체예에서, 혼합 구역에서 제 1 가스 및 제 2 가스는 실질적으로 평행한 방향으로 흐른다. 유익하게는, 2개의 유동은 제 2 가스가 제 1 가스 안내부의 내표면과 접촉하기 전에 가스들이 혼합되도록 배치된다.
구체예에서, 방법은 제 1 가스 및 제 2 가스가 혼합되기 전에 제 1 가스에서 소용돌이 운동을 설정하는 단계를 더 포함한다.
방법의 구체예에서, 제 1 가스는 혼합 구역의 처음에서 150℃ 내지 400℃ 범위의 온도를 갖고, 및/또는 제 2 가스는 0℃ 내지 250℃ 범위의 온도를 갖는다. 일반적으로, 제 1 가스는 제 2 가스보다 높은 온도를 가져, 혼합 후 제 2 가스의 온도 증가를 제공한다.
본 발명의 제 3 양태는 제 1 가스를 제 2 가스와 혼합하기 위한 장치에 관한 것이고, 제 1 가스는 혼합 장치의 부분에 대해 부식성이고, 혼합 장치는 제 1 가스 안내 입구부 단부 및 제 1 가스 안내 출구부 단부를 갖는 제 1 가스 안내부, 제 2 가스 안내 입구부 및 제 2 가스 안내 출구부를 갖는 제 2 가스 안내부, 여기서 제 2 가스 안내 출구부는 제 1 가스 안내부에 배치되고, 제 3 가스 안내 입구부 및 제 3 가스 안내 출구부를 갖는 제 3 가스 안내부를 포함하고, 여기서 제 3 가스 안내 출구부는 실질적으로 제 2 가스 안내부 둘레에 배치되며, 혼합 장치는 각각 제 1 가스 안내 입구부, 제 2 가스 안내 입구부 및 제 3 가스 안내 입구부에서 제 1 가스, 제 2 가스 및 제 3 가스를 받도록 구성되고, 제 1 가스 안내 출구부, 제 2 가스 안내 출구부 및 제 3 가스 안내 출구부는 제 1 가스, 제 2 가스 및 제 3 가스가 모두 혼합되도록 배치된다.
구체예에서, 제 3 가스는 제 1 가스가 제 2 가스 안내부의 표면과 접촉하는 것이 방지되도록 제공된다.
바람직하게는, 혼합 구역의 처음에서, 혼합을 시작하기 바로 전에, 제 2 가스의 온도는 제 1 가스의 노점 아래이다. 또한 제 3 가스, 즉 보호 가스의 온도는 바람직하게는 제 1 가스의 노점 위이다.
구체예에서, 장치는 제 1 가스에서 소용돌이 운동을 설정하도록 구성된 안내 날개를 더 포함할 수 있다.
제 1, 제 2 및 제 3 양태에 관하여 언급된 특징부 및 이점은 본 발명의 다른 양태들과 동등하게 적용될 수 있다.
본 발명은 도면에서 구체예를 참고로 하여 더 자세히 논의될 것이다.
도 1은 혼합 장치의 제 1 구체예의 부분의 개략도이다.
도 2는 혼합 장치의 제 2 구체예의 부분의 개략도이다.
도 3은 혼합 장치의 제 1 구체예의 개략적인 정면도이다.
도 4는 혼합 장치의 제 1 구체예의 개략적인 투시도이다.
도 5는 2가지 가스의 혼합 방법의 단계를 도시한 개략적인 순서도이다.
도 6은 혼합 장치의 제 2 구체예의 개략도이다.
도 1은 혼합 장치(10)를 개략적으로 도시한다. 혼합 장치(10)는 제 1 가스를 제 2 가스와 혼합하기 위해 구성된다. 본 발명의 바람직한 구체예에서, 장치는 2가지 가스를 혼합하기 위해 사용되고, 여기서 하나의 가스는 혼합 장치에 대해 부식성이다.
혼합 장치(10)는 제 1 가스 안내부 입구(14) 및 제 1 가스 안내부 출구(16)를 갖는 제 1 가스 안내부(12)를 포함한다. 혼합 장치(10)는 제 2 가스 안내부 입구(20) 및 제 2 가스 안내부 출구(22)를 갖는 제 2 가스 안내부(18)를 더 포함한다. 제 2 가스 안내부 출구(22)는 제 1 가스 및 제 2 가스가 혼합되도록 제 1 가스 안내부(12)에 배치된다. 혼합 구역은 제 1 가스 안내부(12)에서 한정된다. 혼합 구역은 실질적으로 제 2 가스 안내부 출구(22)에서의 영역으로부터 확장된다. 혼합 구역(24)의 크기는 가스의 유동 부피 및 속도에 의존하고, 가스의 점성 및 온도에도 의존할 수 있다.
본 발명에 따라 혼합 장치를 사용할 때, 한가지 이점은 혼합 파이프에서의 내표면이 혼합 공정 중 건조하게 및 산로점 온도 위로 유지될 수 있다는 것이다. 따라서, 내부 파이프의 부식은 예를 들어 PFA/PTFE로 만들어진 비싼 부식 저항성 내부 라이너의 사용 없이도 피하게 될 수 있다.
일반적으로, 혼합 구역의 처음에서 제 1 가스의 온도는 혼합 구역의 처음에서 제 2 가스의 온도보다 높은 것이 바람직하다. 가스의 역학은 2가지 가스가 혼합되는 것을 보장할 것이다. 혼합물의 온도는 가스의 질량 유동, 가스의 시작 온도 및 가스의 열용량에 의존할 것이다. 혼합 장치는 2가지, 3가지 또는 그 이상의 가스들을 혼합하기 위해 사용될 수 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 내부 파이프(18)는 외부 파이프(12)의 굽힘부에서 삽입되고, 내부 파이프(18)의 출구(22)에서 시작하는 혼합 구역(24)의 처음에서, 화살표(25 및 27)에 의해 나타낸 바와 같이, 고온의 비교적 건조한 가스와 평행한 유동으로, 화살표(21 및 23)에 의해 나타낸 바와 같이, 습한 부식성 가스를 도입한다. 본 발명의 바람직한 구체예에서, 가스 안내부(12 및 18)는 원형 단면을 갖는 파이프로서 형성되나, 타원형, 계란형, 정사각형, 직사각형 또는 어떤 다각형 형태 또는 그것들의 조합과 같은 다른 기하구조가 사용될 수 있다.
혼합 장치(10)는 제 1 가스에서 소용돌이 운동을 설정하도록 구성된 안내 날개(26)를 더 포함한다. 소용돌이 운동은 층류일 수 있다. 대안으로, 소용돌이 운동은 난류일 수 있다. 난류가 존재하는 층류 유동에서의 작은 영역들이 있을 수 있으나, 난류는 무시할 수 있는 정도이다.
안내 날개(26)는 화살표(27)에 의해 나타낸 바와 같이, 가스가 내부 파이프(18) 둘레로 회전하도록 허용하는 고온의 비교적 건조한 가스에 소용돌이 운동을 제공한다. 소용돌이 운동은 혼합 구역(24)으로 계속되는데, 여기서 그것은 가스의 혼합을 용이하게 하고, 혼합 장치(10)의 내표면을 건조하게 유지시키고, 혼합 장치의 벽 온도를 산로점 위로 보장한다. 안내 날개(26) 때문에, 혼합 장치(10)의 부식은 혼합 장치를 보호하기 위해 비싼 부식 저항성 라이너의 사용 없이도 혼합 구역(24)에서 피할 수 있다. 혼합 장치(10)는 탄소강 또는 스테인리스강 또는 어떤 다른 적합한 재료로 제조될 수 있다.
안내 날개(26)의 포함은 또한, 안내 날개(26) 없는 구체예를 사용할 때보다 낮은, [고온의 비교적 건조한 가스]:[습한 가스]의 몰비에서의 작동을 허용한다.
본 발명의 바람직한 구체예에서, 내부 파이프(18)는 혼합 파이프의 중심선에 평행한 외부 파이프(12)의 연귀 굽힘부(mitre bend)에 삽입된다. 연귀 굽힘부는 45o 섹션을 포함한다. 연귀 굽힘부의 45o 섹션 및 가스 안내부(12A)의 중심선들의 교차점으로부터 내부 파이프의 연장은, 가스 안내부(12A)의 직경의 0.1-3배 및 바람직하게는 0.3-2배와 동일하다. 더 바람직하게는, 안내 날개(26)에 의해 덮여지지 않은 가스 안내부(18)의 길이는, 가스 안내부(12A)의 직경과 동일하다.
입구 가스 방향 및 혼합 파이프 중심선 사이의 각도(α)는 50-170o의 범위에, 바람직하게는 70-130o, 더 바람직하게는 약 90o이다.
도 3을 참고하면, 안내 날개의 곡률 반경(Rv)은 ½d(내부 가스 안내부의 직경) 및 (1/12d+5/12D1) 사이일 수 있고, 여기서 D1은 입구 섹션에서 제 1 가스 안내부의 직경이고, 바람직하게는 안내 날개의 곡률 반경은 (D1+d)/4와 동일하다.
혼합 파이프의 직경(D2)은 고온의 건조한 가스 파이프의 직경(D1)의 0.6-2배, 바람직하게는 0.8-1.5배와 동일하다. 더 바람직하게는, 2개의 직경은 실질적으로 동일하다.
안내 날개의 각도(β)는 0-360o, 바람직하게는 45-180o의 범위에 있다.
본 발명의 바람직한 설계에서, 내부 파이프의 출구에서 외부 및 내부 파이프 사이의 환형에서 고온의 비교적 건조한 가스의 평균 축방향 속도와 내부 파이프에서의 평균 축방향 속도의 비율은 0.4 내지 2.5, 바람직하게는 0.6 내지 1.7이다.
바람직하게는, 가스 안내부는 원형 단면을 갖는다. 제 1 및/또는 제 2 가스 안내부의 단면은 원형, 계란형, 타원형, 정사각형, 직사각형, 오각형, 육각형일 수 있고, 혹은 어떤 다각형 기하구조 또는 그것의 조합도 될 수 있다.
안내 날개(26)는, 제 1 및 제 2 가스가 화살표(23)의 방향으로 흐를 때 혼합 구역 전의 영역에서, 혼합 구역(24)의 상류, 즉 제 1 가스 안내부(12)에서 위치된다.
도 1에 묘사된 구체예에서, 제 2 가스 안내부 입구(20)는 제 1 가스 안내부(12) 바깥쪽에 배치된다. 이것은 2개의 입구를 설정하고, 따라서 2가지 가스를 혼합 장치에 공급되도록 허용한다.
본 발명의 바람직한 구체예에서, 제 1 가스는 고온의 비교적 건조한 가스이고, 제 2 가스는 습한 부식성 가스이다. 습한 부식성 가스는 제 1 가스 안내부(12) 안쪽과 접촉하는 것이 방지되어야한다. 이것은 2개의 가스 안내부의 배치에 의해 달성된다. 또한, 안내 날개(26)는 바람직한 혼합 조건이 달성되는 것을 보장한다. 안내 날개(26)의 크기 및 정확한 위치는 혼합 구역에서 가스의 움직임을 최적화하도록 선택되고, 따라서 혼합 구역의 필요한 영역을 감소시켜, 즉 2가지 가스가 빨리 혼합될 수 있다.
이 설치에서 바람직하게는, 제 2 가스 안내 출구부는 제 1 가스가 보호 구역을 형성하도록 배치되고, 여기서 제 2 가스는 제 1 가스 안내부와 접촉하는 것이 방지된다. 이것은 혼합 장치의 효과적인 작동 시간을 연장시키는 것으로 생각된다. 그것은 또한 제 2 가스가 제 1 가스 안내부에서의 재료와 화학 반응에 의해 활성 성분들을 잃지 않기 때문에, 더 나은 수득률을 제공할 수 있다.
도 2는 제 2 가스 안내부가 각각 내부 및 외부 가스 안내부로서 공축으로 배치된 2개의 가스 안내부(34 및 32)를 포함하는 구체예를 개략적으로 도시한다. 가스 안내부는, 각 가스 안내부로부터 각 가스를 배출할 때, 외부 가스 안내부(32)가 제 1 가스 및 제 2 가스 사이에 제 3 가스층(38)을 제공하도록 배치된다.
도 2의 구체예는 또한 내부의 제 2 가스 안내부에 부식성인 가스가 또 다른 가스와 혼합되어야할 때에도 유익할 수 있다. 중간 또는 사이에 있는 층이 도입되어, 가장 안쪽 가스 안내부에 대해 부식성인 가장 바깥쪽 가스가 가장 안쪽 가스 안내부와 접촉하지 않도록 한다. 따라서 제 1 가스 유동 또는 층(36)은 가스 안내부(34)에 대해 부식성이다. 제 2 가스 유동 또는 층(40)은 혼합 구역(24)에서 제 1 가스 유동 또는 층(36) 및 제 3 가스 유동 또는 층(38)과 혼합하게 된다.
아래는 본 발명에 따른 혼합 장치의 구체예에서 가스에 관한 3개의 실시예를 열거한다.
하기 실시예에서 혼합 장치의 치수는, 혼합 구역 전의 입구 파이프 또는 제 1 가스 안내부의 직경(D1): 2000 mm, 혼합 구역에서의 제 1 가스 안내부의 직경(D2): 2000 mm, 제 2 가스 안내부의 직경(d): 1200 mm, 제 1 가스 안내부 안쪽의 제 2 가스 안내부의 길이(L): 2000 mm이다. 참고 숫자는 도 6 참조.
고온의 비교적 건조한 가스: 유량: 34804 kg/h, 분자량: 29, 온도: 219℃, 압력: 1005 mbar, 열용량: 0.256 kcal/kg/℃.
습한 부식성 가스: 유량: 33051 kg/h, 분자량: 29, 온도: 100℃, 압력: 1000 mbar, 열용량: 0.265 kcal/kg/℃, 황산 미스트 함량: 30 ppm(부피비), 산로점: 152℃.
완전 혼합된 가스: 유량: 67855 kg/h, 분자량: 29, 온도: 160℃, 압력: 1000 mbar, 황산 미스트 함량: 15 ppm(부피비), 산로점: 138℃.
혼합 관의 내표면 온도는 전산 유체 역학의 사용에 의해 계산되었다. 혼합 파이프의 계산된 최소의 내표면 온도(주위로의 열손실 및 파이프 벽에서의 열전도는 제외)는 150℃이다.
혼합 파이프의 내표면의 최소 온도는 양호한 여유를 갖는 혼합된 가스의 산로점 위이고, 혼합 파이프는 부식하지 않을 것이다.
계산은 상기 실시예와 같이 그러나 안내 날개가 없이 동일한 가스 조건에서 수행되었다.
혼합 관의 내표면 온도는 전산 유체 역학의 사용에 의해 계산되었다. 혼합 파이프의 계산된 최소의 내표면 온도(주위로의 열손실 및 파이프 벽에서의 열전도는 제외)는 135℃이다.
혼합 파이프의 내표면의 최소 온도는 혼합된 가스의 산로점 아래이고, 혼합 파이프는 부식할 것이다.
혼합 장치가 안내 날개를 포함하지 않고 내부 파이프가 짧은 구체예에서, 계산은 상기 실시예에서와 같이 동일한 가스 조건을 사용하여 수행되었다.
혼합 관의 내표면 온도는 전산 유체 역학의 사용에 의해 계산되었다. 혼합 파이프의 계산된 최소의 내표면 온도(주위로의 열손실 및 파이프 벽에서의 열전도는 제외)는 132℃이다.
혼합 파이프의 내표면의 최소 온도는 출구 가스의 산로점 아래이고, 따라서 혼합 파이프는 부식할 것이다.
상기 실시예들은 안내 날개의 효과를 입증한다.
도 3은 도 1의 혼합 장치(10)를 다른 도면으로 도시한다. 안내 날개(26)는 가스 안내부(12)의 내표면에 부착된다. 안내 날개(26)는 도 1에서 화살표(27)로 도시한 바와 같이, 안내 날개(26) 둘레의 유동에 제 1 가스를 밀어넣는다.
도 4는 혼합 장치(10)의 개략적인 투시도이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 가스 안내부(12)는, 내부 파이프(26)의 출구 전부, 즉 12A부, 및 내부 파이프(26)의 출구 후부, 즉 12B부의, 2개의 부분으로 나눠질 수 있다. 12A부 및 12B부가 유사한 직경을 가질 필요는 없다. 12B부는 12A부보다 큰 직경을 가질 수 있다. 이로써 더 큰 혼합 구역이 설정될 수 있다.
추가 구체예의 다른 곳에서도 언급된 바와 같이, 12B 가스 안내부는 12A 가스 안내부의 직경보다 작은 직경을 가질 수 있다. 본 발명의 바람직한 구체예에서, 2개의 12A부 및 12B부는 유사한 또는 동일한 직경을 갖는다.
더욱이, 가스 안내부(12)는 굽힘부 또는 본원에 묘사되지 않은 트위스트부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 가스 안내부는 굴뚝 또는 배기관 또는 출구에 연결하기 위해 90o 굽힘부를 포함하거나 거기에 연결될 수 있다.
도 5는 제 1 가스 및 제 2 가스의 혼합 방법에서 단계들(42)의 개략적인 순서도이다. 방법은 단계들(42)을 포함하고, 제 1 가스를 제 2 가스와 혼합하기 위한 혼합 장치를 제공하는 단계(44)를 포함하며, 여기서 제 2 가스는 혼합 장치에 대해 부식성이고, 혼합 장치는 제 1 가스 안내 입구부 단부 및 제 1 가스 안내 출구부 단부를 갖는 제 1 가스 안내부, 제 2 가스 안내 입구부 및 제 2 가스 안내 출구부를 갖는 제 2 가스 안내부를 포함하고, 여기서 제 2 가스 안내 출구부는 제 1 가스 및 제 2 가스가 혼합되도록 제 1 가스 안내부에 배치된다. 방법은 제 1 가스 안내 입구에서 제 1 가스를 포함하는 제 1 유동을 제공하는 단계(46)를 더 포함한다. 방법은 제 2 가스 안내 입구에서 제 2 가스를 포함하는 제 2 유동을 제공하는 단계(48)를 더 포함한다. 혼합 구역은 제 1 가스 안내부에서 한정되고, 제 1 유동은 혼합 구역에서의 제 1 유동이 제 1 가스 안내부 가까이에 있도록 제 2 유동을 둘러싼다.
방법은 도 1-4 및 6의 어떤 하나에 관해 기술된 바와 같은 혼합 장치를 사용하여 수행될 수 있다.
도 6은 혼합 장치의 구체예의 개략도이다. 혼합 장치는 상기 기술된 바와 같이 45o의 각도를 갖는 연귀 굽힘부를 포함한다.

Claims (15)

  1. 제 1 가스를 제 2 가스와 혼합하기 위한 혼합 장치로서, 혼합 장치는
    - 제 1 가스 안내 입구부 단부 및 제 1 가스 안내 출구부 단부를 갖는 직경 D2의 제 1 가스 안내부를 포함하고, 상기 제 2 가스는 상기 제 1 가스 안내부에 대해 부식성이며,
    - 제 2 가스 안내 입구부 및 제 2 가스 안내 출구부를 갖는 직경 d의 제 2 가스 안내부를 포함하고, 여기서 제 2 가스 안내 출구부는 제 1 가스 및 제 2 가스가 혼합되도록 제 1 가스 안내부에 배치되고,
    - 작동 중 제 1 가스에서 소용돌이 운동을 설정하도록 구성된 안내 날개를 포함하고, 여기서 제 1 가스의 소용돌이 운동은 제 2 가스 및 제 1 가스 안내부 사이의 접촉을 방해하며,
    상기 안내 날개는 안내 날개 곡률 반경(Rv)을 가지는 곡면을 포함하고, 상기 Rv는,
    Figure 112014097853089-pct00008
    와
    Figure 112014097853089-pct00009
    의 사이 값을 가지며, 안내 날개의 각도 β는 0-360°의 범위에 있는 혼합 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 혼합 구역은 제 1 가스 안내부에 형성되고, 안내 날개는 혼합 구역의 상류의 제 1 가스의 유동에서 제 1 가스 안내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 혼합 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 제 2 가스 안내 입구부는 제 1 가스 안내부의 바깥쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 혼합 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 가스는 고온의 비교적 건조한 가스이고, 제 2 가스는 습한 부식성 가스인 것을 특징으로 하는 혼합 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2 가스 안내 출구부는 제 1 가스가 보호 구역을 형성하도록 배치되고, 제 2 가스는 제 1 가스 안내부와 접촉하는 것이 방지되는 것을 특징으로 하는 혼합 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2 가스 안내부는, 내부 및 외부 가스 안내부로서 공축으로 배치된 2개의 가스 안내부를 포함하여, 각 가스 안내부로부터 각 가스를 배출할 때, 외부 가스 안내부는 제 1 가스 및 제 2 가스 사이에 가스층을 제공하는 것을 특징으로 하는 혼합 장치.
  7. 제 1 가스 및 제 2 가스의 혼합 방법으로서, 방법은
    - 제 1 가스를 혼합 장치에 대해 부식성인 제 2 가스와 혼합하기 위한 혼합 장치를 제공하는 단계, 혼합 장치는
    - 제 1 가스 안내 입구부 단부 및 제 1 가스 안내 출구부 단부를 갖는 제 1 가스 안내부,
    - 제 2 가스 안내 입구부 및 제 2 가스 안내 출구부를 갖는 제 2 가스 안내부를 포함하고, 여기서 제 2 가스 안내 출구부는 제 1 가스 및 제 2 가스가 혼합되도록 제 1 가스 안내부에 배치되고,
    - 제 1 가스 안내 입구에서 제 1 가스를 포함하는 제 1 소용돌이 유동을 제공하는 단계,
    - 제 2 가스 안내 입구에서 제 2 가스를 포함하는 제 2 유동을 제공하는 단계를 포함하고,
    - 혼합 구역은 제 1 가스 안내부에서 한정되고, 제 1 소용돌이 유동은 혼합 구역에서의 제 1 유동이 제 1 가스 안내부 가까이에 있도록 제 2 유동을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 제 1 가스는 고온의 비교적 건조한 가스이고, 제 2 가스는 습한 부식성 가스인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 혼합 구역에서의 제 1 가스 및 제 2 가스는 실질적으로 평행한 방향으로 흐르는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 혼합 구역의 처음에서 제 1 가스의 온도는 혼합 구역의 처음에서 제 2 가스의 온도보다 높은 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2 가스의 온도는 제 1 가스의 노점 아래이고, 제 3 가스의 온도는 제 1 가스의 노점 위인 것을 특징으로 하는 방법.
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