KR19990088142A - 통로를지나가는가스흐름을혼합하는장치 - Google Patents

Abstract

가스 흐름을 혼합하기 위해서는 통로(2) 내부에 가스 흐름의 본류 방향에 대해 예각을 이루는 하나 또는 다수의 평면형 내장 요소(1)가 배치된다. 내장 요소(1)는 본류와 맞부딪쳐 본류가 감싸고 돌아나가는 전방 모서리를 통해 소용돌이를 일으키는 평면체로 구성되고, 소용돌이의 진행은 가스 흐름의 본류 방향을 향하는 성분과 그것을 가로지르는 방향을 향하는 성분을 가진다. 내장 요소(1)는 그 기본 형태가 서로 평행하고 길이가 다른 두 변을 갖는 사다리꼴이며, 내장 요소가 설치된 위치에서는 그 사다리꼴의 짧은 변이 본류가 흘러 들어오는 방향을 향하고, 그 긴 변은 화살표 형상부가 부여되고 본류가 흘러 나가는 방향을 향한다. 내장 요소(1)는 연기가스의 흐름을 거슬러 올라가는 방향으로 볼 때 가운데 부위에 오목한 만곡부(4)가 하나 형성되고 그 양쪽으로 볼록한 만곡부(5)가 두 개 형성되어 ω(오메가) 또는 W 형태가 이루어지도록 세 직선(3)을 따라 모서리가 부여된다.

Description

통로를 지나가는 가스 흐름을 혼합하는 장치{ARRANGEMENT FOR MIXING GAS FLOWING THROUGH A CHANNEL}

본 발명은 청구항 1의 상위개념이 규정하는, 통로를 지나가는 가스 흐름을 혼합하는 장치 및 이 장치를 이용하는 방법에 관한 것이다.

가스 흐름을 혼합하는 장치는 석탄, 쓰레기, 오니 또는 그 밖의 가연물질이 연소될 때 발생하는 연기가스를 처리하는 데 필요한 것이다. 이 연기가스에는 몇 가지 유해물질이 불가피하게 들어 있게 되는데, 이들 물질은 연소시설에 후속되는 연기가스 정화시설에서 제거된다. 이와 같은 유해물질에는 질소산화물이 있는데, 이것은 연기가스에 환원제를 첨가하여 환원된다.

공지된 몇 가지 방법들에서는 암모니아와 물의 혼합물이 환원제로 사용되어 압축공기 노즐을 통해 미세한 액체 방울 형태로 연기가스에 첨가된다. 이 액체 방울들은 주변의 온도가 높기 때문에 신속하게 증발한다. 이때 환원제는 액체 상태에서 기체 상태로 바뀐다. 이런 식으로 환원제가 첨가된 연기가스는 촉매 반응기로 보내져서 거기서 질소산화물의 분해가 이루어진다. 이 처리과정이 성공적으로 수행되기 위해서는 그 두 반응 대상들의 농도가 연기가스 속에서 서로 균형을 이루어야 한다. 환원제가 국부적으로 아주 적은 양이 배분되어 있으면, 질소산화물의 분해가 불완전하게 일어날 것이고, 이것은 평균 시간당 아주 적은 질소산화물이 배출되어야 하는 경우에는 바람직하지 않은 현상이 될 수 있다. 또 한편으로 환원제가 국부적으로 너무 많이 배분되어 있으면, 일반적으로 환원제가 연기가스에서 남아돌게 되므로 방출되어서는 안 되는 이물질이 배출되는 일이 발생한다. 따라서 처리공정이 제대로 수행되기 위해서는 환원제가 연기가스와 균일하게 잘 혼합되는 것이 성공적인 작업을 보장하는 전제 조건이 된다. 더 나아가, 열교환기의 불균일한 작동 또는 연기가스 통로에 설치된 버너의 가동으로 인해 발생할 수 있는 국부적인 온도 차이를 없애 주는 것도 유리하다. 연기가스의 평균 시간당 온도가 국부적으로 불균일하게 되면, 반응 속도가 온도에 따라 달라지므로, 질소산화물 환원 반응기가 도달할 수 있는 분리 능률이 제약을 받게 된다. 하지만 시간에 따른 온도 변화는 촉매 재료의 열적 비활성물질을 통해 어느 정도 보정된다.

종래의 기술에서는 국부적인 농도 차이와 국부적인 온도 차이를 무동작(static) 혼합기를 이용하여 없애고 있다. 공지된 것으로는 연기가스 통로에 설치되어 환원제를 분사하는, 서로 교차하는 파이프 레지스터(register)들이 있다. 이 분배기 겸용 파이프 레지스터에는 많은 수의 환원제 방출구들이 있다. 연기가스와 환원제의 혼합은 개별 파이프들을 지나간 후 생기는 기류의 소용돌이에 의해 이루어진다. 혼합이 제공될 수 있는 질에는 사용되는 파이프의 수에 의해 기술적으로 제한이 있다. 게다가, 파이프들이 교차되어 이루어지는 분사 격자는 바람직하지 않게도 상당한 압력 손실을 가져다준다.

연기가스 흐름의 각각의 부분 영역들이 트위스트 운동 속에 놓이게 되는 경우에도 혼합 결과가 양호하게 되는데, 이때 회전 운동의 축은 본류 방향을 향한다. 공지된 무동작 혼합기에는 혼합작용 요소가 있는데, 이것은 연기가스 통로의 중심축을 중심으로 비틀려서 만곡되어 있는 평면으로 이루어진다. 이러한 혼합작용 요소들을 여러 개 병렬하면 혼합이 잘 이루어질 수 있다. 이러한 혼합기의 단점은 먼저 복잡하고 공간적으로 만곡되어 있는 구조에서 볼 수 있다. 또한 각각의 혼합작용 요소가 연기가스 통로 전체를 가로질러 연장되어 있는 점도 그렇다.

언급한 종류의 가스 혼합기 가운데 또 다른 것에서는 통로벽에 설치된 혼합기 플레이트를 지나게 되는 흐름을 이용하는 혼합작용 요소가 사용되고 있다. 이 혼합작용 요소는 사다리꼴에 가까운 평면체로 이루어지고, 이 사다리꼴의 밑면이 벽에 고정된다. 이 평면 요소의 세 모서리는 연기가스가 스치고 지나가게 된다. 이 요소는 본류 방향으로 기울어져 있다. 고정 스테이지가 고정을 위해서 혼합작용 요소와 벽 사이의 목(throat) 부위에, 그러니까 기류의 교체 구역에 있게 된다. 혼합작용 요소는 서로 반대 방향을 향하는 두 개의 소용돌이를 발생시키는데, 이 소용돌이들은 본류 방향을 가로지르는 방향으로 속도 성분들을 갖는다. 이 소용돌이 쌍은 기체 상태의 물질들의 혼합이 집중적으로 이루어지도록 해 준다. 혼합작용 요소를 여러 개 사용하면 혼합이 더 잘 이루어진다. 단점은 통로벽에 인접한 혼합작용 요소의 모서리가 비교적 길다는 것이다.

공지된 또 다른 무동작 혼합기(DE-A-4 123 161)에는 삼각형의 평면 요소들의 그룹이 포함되어 있다. 여기서는 통로의 횡단면이 프레임에 의해 다수의 사각형 구역들로 분할된다. 각 구역에는 삼각형 또는 사다리꼴의 유도 금속판이 배치되며, 이 유도 금속판은 가스 흐름 방향에 대하여 기울어져 있다.

다수의 기류를 혼합하거나 액체 냉매를 기류에 혼합시키는 데 쓰이는 같은 종류의 장치가 DE-C-2 911 873, DE-U-8 219 268, EP-B-0 637 726을 통해 공지되어 있다. 이 장치에서는 대칭 평면 형태의 내장 요소가 사용된다. 이 내장 요소의 모서리들은 혼합될 유체들이 사방에서 자유롭게 스쳐 지나간다. 이 내장 요소는 본류 방향에 대하여 예각을 이루며 기울어진 상태로 연기가스 흐름 속에 들어와 있어서, 그 전방 모서리에서 교체 소용돌이가 발생한다. 이 교체 소용돌이는 언급한 명세서에서는 전방 모서리 소용돌이로 지칭되고 있다. 이 전방 모서리 소용돌이도 본류 방향을 가로지르는 방향으로 속도 성분을 가짐으로써 혼합 과정이 집중적으로 이루어진다. 공지된 장치의 내장 요소는 원형, 타원형, 계란형, 포물선 면경형, 마름모꼴 또는 삼각형의 기본 형태를 갖도록 실시된다. 이 내장 요소는 단면이 특정한 형태를 보이거나 가장자리가 각지게 굽혀지거나 전체가 V자 형태로 굽혀질 수도 있다.

이 공지된 형태의 무동작 혼합기는 연기가스 통로에 배치되는 방식이 불리하게 되어 있다. 기류가 내장 요소의 모서리들을 사방에서 자유롭게 스치고 지나가게 하려면 지지물이 따로 필요하다(DE-U-8 219 268). 내장 요소가 갖는 형태는 연기가스 흐름에 의해 힘이 야기되도록 만드는데, 이 힘은 가변적이며 부품의 진동을 통해 감지될 수 있다. 이러한 내장 요소를 고정시켜 주는 지지물은 유체 흐름에 의해 야기되는 진동으로 인한 기계적 장력을 수용할 수 있도록 설계되어야 한다. 그러다 보니 바람직하지 않게도 지지물은 일반적으로 큰 저항 모멘트를 갖는 무거운 물체로 실현되고 있다. 지지물이 무거운 것은 심각한 단점이 된다. 처리공정 상의 이유로 그러한 내장 요소가 질소산화물 환원반응 시설에 설치되는 위치가 일반적으로 높은 곳에 있기 때문이다. 이것은 더 나아가 전체 반응시설의 역학적 구조와 조립에 불리한 영향을 준다.

본 발명의 목적은 본 기술분야에 따른 장치의 내장 요소를 제공하여 이 요소의 무게와 그 요소를 지지하는 지지물의 무게를 줄이는데 있다.

도 1은 내장 요소의 평면도.

도 2는 모서리 선들이 있는, 도 1에 따른 내장 요소의 평면도.

도 3은 도 2에 따른 내장 요소의 정면도.

도 4는 또 다른 내장 요소의 평면도.

도 5는 통로에 설치된 내장 요소의 측면도.

도 6은 도 5에 따른 측면도를 수직으로 본 평면도.

도 7은 다수의 내장 요소를 배열한 것을 보인 도면.

본 기술분야에 따른 장치에서 그 목적은 본 발명에 따라 청구항 1의 특징부가 제시하는 특징들에 의해 달성된다. 본 발명의 다른 특징들은 종속 청구항들에 제시되어 있다. 본 발명에 따른 장치를 사용하는 방법은 청구항 17에 제시되어 있다.

본 발명에 따라 형성된 내장 요소는 본류 방향을 가로지르는 방향으로 흐름 성분을 갖는 소용돌이를 일으킴으로써 가스 흐름을 집중적으로 혼합시키다. 내장 요소에 직선들을 따라 모서리가 부여되어 그 내장 요소가 오메가 또는 W자 형태를 취하게 됨으로써, 내장 요소의 기계적 안정성이 증대된다. 이렇게 해서 내장 요소는 비교적 얇게 실시되어 무게를 줄일 수 있게 된다. 그 밖에도 오메가 또는 W자 형태는 확장판 또는 이음판이 설치될 수 있게 하여 내장 요소의 무게 줄이기 및/또는 기계적 안정성 증대를 또다시 가져오게 된다. 이 보강재들은 본류를 등지는 쪽에 설치될 수 있기 때문에 가스의 흐름에 지장을 주지 않는다. 그 밖에도, 내장 요소를 고정시키는 지지물은 연기가스가 유입되는 내장 요소의 하부면의 오목한 만곡부 내부에 배치될 수 있다. 따라서 지지물은 종래의 기술과 달리 소용돌이 필드의 외부에 있게 되므로, 그 소용돌이 필드에 불리한 지장을 주지 않는다. 따라서 지지물은 비교적 가볍게 적용될 수 있다.

본 발명의 여러 실시예들은 도면에 도시되어 있고 이하에서 자세히 설명된다.

(실시예)

가스 흐름을 혼합하기 위한 본 발명에 따른 장치는 평면형의 내장 요소(1)를 이용하고 있는데, 이 내장 요소가 통로(2) 내부에서 작용하는 방식과 배치에 대해서는 나중에 설명하겠다.

먼저 도 1과 도 2를 통해 내장 요소(1)의 기하학적 형태에 대해서 설명하겠다. 이 형태는 사다리꼴 형태의 가상의 평면 요소에서 도출되는데, 이 요소는 도면에서는 대칭을 이루지만 비대칭적으로 구성될 수도 있다. 내장 요소(1)는 가상의 평면 요소의 단순 또는 다중 모서리 내기에 의해 형성된다. 이 사다리꼴은 변(a, b, c, d)과 높이(h)를 갖는다.

변(a)과 변(c)은 서로 평행하며, 여기서 긴 변(a)이 사다리꼴 밑변이 된다. 이 평면 요소는 사다리꼴 밑변(a)에서 출발하는 화살표 형상부가 부여되어 있다. 이 화살표 형상부는 평면 요소가 사다리꼴 밑변(a)에서 출발하여 각이 지게 삭감됨으로써 생긴 것이다.

내장 요소(1)의 화살표 형상부 형성은 무게를 줄여줄 뿐 아니라, 내장 요소가 내부에 설치되었을 때 내장 요소의 후방 모서리와 그와 면한 통로벽 사이의 간격을 최적화시켜 준다. 그 밖에도 화살표 형상부는 연기가스 흐름의 가변적인 운동 성분을 줄여 준다.

화살표 형상부의 높이는 도 1에 +p로 표시되어 있다. 따라서 사다리꼴 밑변(a)은 가상적인 선일 뿐이다. 화살표 형상부의 높이는 마이너스 값을 취할 수 있어서 사다리꼴 밑변에서 출발하는 돌출부를 이룰 수도 있다. 이 경우에 사다리꼴 형태는 꼭지점이 잘린 연 형태가 된다. 이처럼 화살표 형상부 높이가 마이너스인 경우는 도 4가 보여 주고 있다. 화살표 형상부 높이를 어떻게 선택할지는 가상적인 사다리꼴의 높이(h)에 따라 결정된다. 가상적 사다리꼴의 높이(h)와 화살표 형상부(p)의 비율의 절대값은 한계값 0.1과 0.75 사이에 있다. 따라서 다음과 같은 관계가 성립한다.

0.1 < |p/h| < 0.75

내장 요소(1)는 가스 흐름이 통과하는 통로(2) 내부에 설치되는데, 짧은 변(c)이 가스 흐름을 거스르는 방향으로 향하도록 설치한다. 따라서 가상적 사다리꼴의 짧은 변은 머리 모서리가 된다. 가상적 사다리꼴의 변들은 내장 요소(1)의 측면 모서리들을 이루며, 화살표 형상부에 의해 생긴, 흐름 방향을 향하는 모서리는 후방 모서리가 된다.

내장 요소(1)의 중심축선은 가스 흐름의 본류 방향에 대해 일정한 각도를 취하도록 놓인다. 이런 배치의 결과로 본류와 마주하는 쪽(하부면)과 본류를 등지는 쪽(상부면)이 생기게 된다. 이와 더불어, 중심축선이 본류 방향에 대해 일정 각도만큼 틀어지도록 할 수도 있다. 이렇게 하면, 내장 요소(1)가 대칭을 이루더라도 가스 흐름이 비대칭적으로 내장 요소에 유입될 수 있다.

기계적인 안정성을 부여하기 위해 위에서 설명한 내장 요소는 세 직선(3)을 따라 모서리가 형성되어 있다. 이 직선들(3) 가운데 중앙에 있는 것은 주축선으로 부르는 것인데, 모서리 내기 전의 평면 요소의 중심축선과 일치한다. 도 2에서 보듯이, 이들 직선(3)은 서로 평행을 이룰 수 있는데, 이때의 선들은 머리 모서리에서 시작해서 후방 모서리에서 끝난다. 도 4에서 보듯이, 직선들(3) 가운데 바깥의 두 선은 후방 모서리 쪽으로 계속 가면 만나서 각을 이루도록 할 수도 있는데, 이때 주축선은 각의 2등분선이 된다. 이 실시예에서는 모서리 내의 직선들이 앞의 경우처럼 후방 모서리에서 끝나지만, 내장 요소(1)의 측면 모서리들에서 시작한다.

도 3에 도시되어 있듯이, 내장 요소(1)는 평판에서 출발하여 직선들(3)을 따라 모서리가 형성되는데, 그 결과로 내장 요소(1)의 단면이 그리스 문자 ω 내지 라틴 문자 W의 형태가 된다. 모서리들이 부여된 내장 요소(1)는 이제 가스 흐름 속에 놓이게 되는데, 연기가스의 흐름을 거슬러 올라가는 방향으로 볼 때 가운데 부위에 오목한 만곡부(4)가 하나 형성되고 그 양쪽으로 볼록한 만곡부(5)가 두 개 형성되어 있도록 배치한다.

모서리 내기에 의해 네 개의 평면이 형성되는데, 이들은 모서리 내기 직선들(3)에서 서로 만나 각을 이룬다. 이때 안쪽의 두 평면은 가스 흐름을 거슬러 올라가는 방향으로 볼 때 오목한 만곡부(4)를 이룬다. 각각의 안쪽의 평면 하나와 바깥쪽의 평면 하나는 볼록한 만곡부(5)를 이룬다. 바깥쪽의 평면들은 본류 방향으로 갈수록 폭이 넓어지고 적어도 폭이 가장 넓은 부위는 내부의 평면들보다 폭이 더 넓다. 바깥쪽의 두 평면은 120°정도의 각을 이루며, 반면에 안쪽 평면들이 이루는 각은 약 90°이다. 바깥쪽의 두 평면이 이루는 각은 90°에서 180°사이가 될 수 있으며, 안쪽의 두 평면이 이루는 각은 0°에서 120°사이가 될 수 있다.

도 5와 도 6은 연소 과정에서 생긴 연기가스가 통과하는 통로(2) 내부에 개별 내장 요소(1)가 어떻게 설치되어 있는지를 보여 주고 있다. 내장 요소(1)의 주축선이 연기가스의 본류 방향과 일정한 각도를 이루고 있음을 알 수 있다. 본류 방향은 화살표(6)로 표시되어 있다. 이 설치 위치에서 내장 요소(1)의 머리 모서리와 측면 모서리들은 본류가 흘러 들어오는 방향을 향해 있다. 본류가 흘러 나가는 방향을 향해 있는 후방 모서리는 도 5에서는 통로(2)의 벽 가운데 하나와 평행을 이루고 있다. 후방 모서리는 그 통로(2)의 벽에 대해 약간의 각도로 기울어져 있을 수도 있다.

내장 요소(1)는 서로 마주보는 통로(2)의 두 벽이 받쳐 주고 있는 지지물(7)에 고정되어 있다. 이 지지물(7)은 연기가스가 유입되는 내장 요소(1)의 하부면의 오목한 만곡부(4) 내부에 배치된다. 지지물(7)이 이 위치에 배치되면 가장자리를 흐르는 연기가스의 흐름 필드에 불리한 지장을 주지 않는다.

내장 요소(1)의 상부면에는 흐름을 거슬러 올라가는 방향으로 볼 때 볼록한, 바깥쪽의 두 만곡부의 안쪽에 확장판(8) 또는 이음판들이 배치되어 있다. 이 확장판들(8)은 오메가 형태의 내장 요소(1)의 각 두 측면부를 서로 연결시켜 줌으로써 내장 요소(1)의 기계적 안정성을 높여 준다. 확장판들(8)은 본류를 등지는 내장 요소(1)의 측면부에 배치되기 때문에 가스 흐름에 장애가 되지 않는다.

연기가스 흐름 속에 있는 내장 요소(1)의 머리 모서리와 측면 모서리들에서는 연기가스가 사방으로 스치고 지나간다. 이렇게 해서 머리 모서리와 측면 모서리들에서는 교체 소용돌이가 발생하여 흐름 방향을 따라 내려가면서 원뿔 형태로 넓어지고 소용돌이 필드를 이룬다. 이 소용돌이 필드는 자체의 회전 운동을 통해 본류 방향을 가로지는 흐름 성분을 생성한다. 이 횡단 흐름 성분은 본류 방향의 횡단 방향으로 충격력이 교환되게 함으로써 연기가스 흐름이 잘 혼합되도록 해 준다.

내장 요소(1)가 연기가스 흐름을 혼합하는데 유리하게 작용하면, 연기가스에 함유되어 있는 질소산화물을 환원시킬 목적으로 환원제를 연기가스에 혼합하는 데에도 내장 요소(1)를 이용할 수 있어 유용하다. 환원제로는 암모니아와 물의 혼합물이 사용되고, 이것은 공기를 통해 분무 형태로 연기가스 속으로 주입된다. 주입은 방출 헤드(9)가 부여된 랜스(10)를 통해 이루어진다. 랜스(10)는 그 방출 헤드(9)가 내장 요소(1)가 만들어 주는 보호부(바람에 피할곳)에 있도록 통로(2) 속으로 배치된다. 이 보호부 안에 있는 가스는 본류의 연기가스와 혼합된다. 이렇게 해서 환원제가 연기가스 속으로 매우 균일하게 혼합되어 들어가게 된다. 이런 식으로, 환원제가 연기가스 속에서 국부적으로 과잉 또는 미달 농도로 혼합되고 국부적인 온도 차이가 발생하는 것이 방지될 수 있다.

혼합 효과를 향상시키기 위해 내장 요소(1)에 홈 또는 구멍(11)을 낸다. 이 구멍들(11)을 통해 연기가스가 내장 요소(1)의 가스 유입 측면부에서 유출 측면부로 소량 빠져나간다. 이 구멍(11)은 내장 요소(1)를 이루는 판을 단순히 절단해 내는 방법으로 만들 수 있다. 난기류를 추가로 일으키는 데 더 유리한 것은 내장 요소(1)의 판에 슬롯들을 부여하고 구멍(11)에 상응하는 평면 요소를 판에서 일으켜 굽힘으로써 구멍(11)을 내는 것이다. 서로 각을 이루고 한 점에서 만나는 두 개의 슬롯이 부여되면 판으로부터 삼각형 구멍을 굽혀 만들 수 있다. 이 삼각형은 구멍(11)을 통과하는 연기가스 부분 흐름을 위해 분리 모서리로서 작용한다. 따라서 이 부분 흐름은 난기류성 혼합을 일으킨다. 바람 그늘 영역에 있는 연기가스와 환원제는 구멍(11)을 통과하는 연기가스 부분 흐름과 난기류성 혼합이 이루어진다. 이렇게 해서 발생하는 소용돌이의 크기는 내장 요소(1)의 구멍(11)의 직경에 거의 일치한다. 따라서 이 소용돌이는 내장 요소(1) 자체에 의해 생성되는 최대 소용돌이 요소보다 크기가 항상 작다. 이러한 구조의 장점은 환원제의 혼합이 먼저 중간 크기의 소용돌이에서 이루어지는 데 있다. 이어서 그 중간 크기의 소용돌이가 큰 크기의 소용돌이와 혼합된다. 이렇게 해서 전체 혼합 시간이 짧아진다. 도 6에는 다양한 형태의 구멍들(11)이 예시되어 있다. 실제로는 이들 형태 가운데 한 가지만이 사용된다.

도 5와 도 6에서 통로(2) 내부에는 단 하나의 내장 요소(1)만 도시되어 있다. 하지만 통로(2) 내부에 여러 개의 내장 요소(1)를 거의 동일한 평면상에 배치하는 것도 유리할 수 있다(도 7). 그 배치는 여러 가지 형태가 가능하다. 예컨대, 내장 요소들(1)은 본류 방향에 대해 수직을 이루는 평면에 배치될 수 있다. 그리고 본류 방향을 향하는 평면에 다수의 요소들이 병렬될 수도 있다. 그 밖에도 내장 요소들(1)은 본류 방향에 대해 비스듬하게 연장되는 단일 평면 또는 다수의 평면에 병렬될 수도 있다. 이렇게 하면 내장 요소들(1)의 계단형 배치가 이루어진다. 특히 이 형태의 배치는 흐름 저항 및 연기가스 자체의 압력 손실을 줄여 준다.

이상과 같이 구성하면 내장요소의 무게와 그리고 이 내장요소를 지지하는 지지물의 무게를 줄일수 있다.

Claims (17)

1. 통로(2)를 지나가는 가스 흐름을 혼합하는 장치로서, 가스 흐름의 본류 방향에 대해 예각을 이루는 하나 또는 다수의 평면형 내장 요소(1)가 통로(2) 내부에 배치되고, 내장 요소(1)가 본류와 맞부딪쳐 본류가 감싸고 돌아나가는 전방 모서리를 통해 소용돌이를 일으키는 평면체로서 형성되고, 이 소용돌이의 진행이 가스 흐름의 본류 방향을 향하는 성분과 그것을 가로지르는 방향을 향하는 성분을 가지며, 그리고 내장 요소(1)가 단면에 있어서 형상을 취하고 있는 상기 장치에 있어서,

   내장 요소(1)는 그 기본 형태가 서로 평행하고 길이가 다른 두 변을 갖는 사다리꼴이며, 내장 요소가 설치된 위치에서는 그 사리리꼴의 짧은 변이 본류가 흘러 들어오는 방향을 향하고, 그 긴 변은 화살표 형상부가 부여되고 본류가 흘러 나가는 방향을 향하며, 내장 요소(1)는 연기가스의 흐름을 거슬러 올라가는 방향으로 볼 때 가운데 부위에 오목한 만곡부(4)가 하나 형성되고 그 양쪽으로 볼록한 만곡부(5)가 두 개 형성되어 ω(오메가) 또는 W 형태가 이루어지도록 세 직선(3)을 따라 모서리가 부여되는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 내장 요소(1)에 모서리를 부여해 주는 직선들(3)은 본류가 와 닿는 짧은 모서리 및/또는 본류가 와 닿는 측면 모서리들에서 시작하여 본류가 흘러나가는 방향을 향하는 모서리의 화살표 형상부에서 끝나는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 내장 요소(1)에 모서리를 부여해 주는 가운데 직선(3)은 대칭적 내장 요소(1)의 대칭축선을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 내장 요소(1)에 모서리를 부여해 주는 모든 직선들(3)은 서로 평행을 이루는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 내장 요소(1)에 모서리를 부여해 주는 바깥쪽의 두 직선(3)은 본류 방향으로 진행하면서 각을 이루고, 가운데 직선(3)이 그 각의 2등분선이 되는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서, 모서리 내기에 의해 형성된 내장 요소(1)의 바깥쪽 평면들은 90°내지 180°, 바람직하게는 120°의 각을 이루는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서, 모서리 내기에 의해 형성된 내장 요소(1)의 안쪽 평면들은 0°내지 120°, 바람직하게는 90°의 각을 이루는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서, 가상적 사다리꼴의 화살표 형상부(p) 대 높이(h)의 비율(|p/h|)은 0.1과 0.75 사이가 되는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중의 어느 한 항에 있어서, 내장 요소(1)는 본류가 흘러 나가는 방향을 향해 있는 내장 요소(1)의 모서리가 통로(2)의 벽 가운데 하나와 평행을 이루거나 그 통로(2)의 벽과 적은 각도를 이루도록 통로(2) 내부에서 경사지게 설치되는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중의 어느 한 항에 있어서, 내장 요소(1)에는 구멍들(11)이 부여되는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제 10 항에 있어서, 구멍(11)은 직선의 경계를 가지며, 구멍(11)에 상응하는 평면 요소가 내장 요소(1)의 평면으로부터 잘라지거나 굽혀짐으로써 구멍(11)이 만들어지는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중의 어느 한 항에 있어서, 내장 요소(1)는 지지물(7)에 고정되며, 이 지지물(7)은 서로 마주보는 통로(2)의 두 벽에 의해 받쳐지거나 통로(2)의 바깥에서 받쳐지며, 이 지지물(7)은 가스가 유입되는 쪽의 오목한 만곡부(4) 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중의 어느 한 항에 있어서, 가스 흐름을 등진 쪽에서 내장 요소(1)의 모서리 내기된 평면들은 확장판들(8)에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중의 어느 한 항에 있어서, 다수의 내장 요소들(1)이 통로(2)에서 가스 흐름의 본류 방향에 대해 수직을 이루는 평면에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
15. 제 1 항 내지 제 13 항 중의 어느 한 항에 있어서, 다수의 내장 요소들(1)이 통로(2)에서 가스 흐름의 본류 방향을 향하는 평면에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
16. 제 1 항 내지 제 13 항 중의 어느 한 항에 있어서, 다수의 내장 요소들(1)이 통로(2)에서 가스 흐름의 본류 방향에 대해 비스듬하게 놓이는 단일 평면 또는 다수의 평면에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
17. 제 1 항 내지 제 16 항에 따른 장치를 이용하여 연소시설에서 나온 연기가스에 들어 있는 질소산화물을 환원제를 통해 환원시키는 방법에 있어서,

    환원제는 내장 요소(1)에 의해 형성된 보호부 속으로 유입되는 것을 특징으로 하는 방법.