TWI491435B - 氣體混合裝置 - Google Patents

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TWI491435B
TWI491435B TW102102697A TW102102697A TWI491435B TW I491435 B TWI491435 B TW I491435B TW 102102697 A TW102102697 A TW 102102697A TW 102102697 A TW102102697 A TW 102102697A TW I491435 B TWI491435 B TW I491435B
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艾利 莫斯塔哈 塔畢克
安德斯 艾瑞克 馬丁 傑柏格
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亞斯通科技有限公司
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Description

氣體混合裝置
本發明係關於一種用於混合發電廠的製程氣體(process gas)之氣體混合裝置，該裝置包括一可供該製程氣體流動之氣體輸送管、一配置於該氣體輸送管中且包括至少一個相對於流過該氣體輸送管之該製程氣體主要流動方向呈一定角度配置之混合板之混合板部分。
在燃燒工廠(諸如發電廠或廢物焚化廠)燃燒燃料(諸如煤炭、石油、天然氣、泥炭、廢物等)時，便會產生製程氣體。為自此種製程氣體(通常稱為煙道氣體)中分離出氮氧化物(通常表示為NOx )，常常採用一種方法，該方法係將還原劑(通常為氨氣或尿素)與該煙道氣體進行混合，接著使與該氨氣或尿素混合之煙道氣體通過一種觸媒，其中該還原劑會選擇性地與NOx 反應，形成氮氣及水蒸氣。通常該觸媒是安置在一種所謂的選擇性催化還原反應器(SCR反應器)中。
在許多製程中，煙道氣體之NOx 濃度在橫跨SCR反應器之橫截面上並非均勻分佈。此會產生一個問題，因為NOx 與還原劑間之化學計量比對於要使煙道氣體之NOx 含量達到良好降低及還原劑自SCR反應器之低洩漏係重要的。
另外，製程氣體之溫度及/或速率在橫跨使發電廠製程氣體流動之氣體輸送管的橫截面上會有所不同。
US 8,066,424揭示一種配置於流動通道中，以使流過該通道之流 體混合之混合設備。該混合設備具有複數個混合器圓盤，該混合器圓盤係配置在具有列軸會通過主要流動方向之混合器圓盤列中。流過該系統之流體係藉由由該等混合器圓盤所產生之前緣渦流而混合。
雖然藉由US 8,066,424中所揭示之裝置可使製程氣體達到某種程度的混合，但發電廠需要能更有效地混合製程氣體。
本發明一目的在於提供一種堅固耐用且節省空間之氣體混合裝置。
此目的藉由用以混合製程工廠之製程氣體之氣體混合裝置可以達到，該裝置包括一可供該製程氣體流動之氣體輸送管、一配置於該氣體輸送管中且包括至少一個相對於流過氣體輸送管之製程氣體主要流動方向呈一定角度配置之混合板之混合板部分，其中該裝置進一步包括一配置於該混合板部分上游且與其合作的導流葉片部分，以便對流過該氣體輸送管之製程氣體進行混合，該導流葉片部分包括經配置成可將第一氣體流部分導向該氣體輸送管之第一側壁方向之第一組導流葉片，及經配置成可將第二氣體流部分導向該氣體輸送管之第二側壁方向之第二組導流葉片，該第二側壁係與該第一側壁相對。
關於(例如)NOx -濃度、溫度或速度方面，進入混合裝置之氣體輸送管之製程氣體之入口情況在橫跨輸送管橫截面上會有所變化。導流葉片部分主要是用以減緩此(等)變量，混合板部分主要係以局部的方式進一步混合製程氣體，以使變量均衡化。因此，導流葉片部分與混合板部分可相互合作以混合流過氣體輸送管之製程氣體，從而以有效方式使製程氣體均質化。導流葉片部分與混合板部分之組合使得極其節省空間之氣體混合裝置成為可能，因為雖然所採用之距離較短，但可達到充分混合。尤其是當採用短距離進行混合時，此係有利的。藉由此組合，於是可獲得極小型且有效的氣體混合裝置。此外，混合裝 置之堅固耐用設計係為能處理關於製程氣體之各種入口情況(諸如NOx-濃度、溫度及速率變量)，但無需費時調諧。該氣體混合裝置可用於不同類型之發電廠中，以使製程氣體均質化。
在具有SCR反應器之發電廠中，該氣體混合裝置可與一種用於供應還原劑之裝置一起使用。例如，該氣體混合裝置可與銨注射系統一起使用。安裝此種銨注射系統係昂貴的，且隨後在其進入SCR前將其調諧以達到製程氣體之充分混合係費時的。此外，此種系統對關於製程氣體之入口情況的變化係敏感的。一起使用根據本發明氣體混合裝置與用於供應還原劑之裝置可消除(或至少減少)對銨注射系統之噴嘴進行調諧之需求，因為藉由氣體混合裝置自身就可達到充分的混合。因此，該氣體混合裝置可有效調節製程氣體，導致產生較少足跡及成本。
根據一個實施例，第一組導流葉片之導流葉片係配置於大體上垂直於主要流動方向延伸之第一導流葉片列中，而第二組導流葉片之導流葉片係配置於大體上垂直於穿過氣體輸送管之主要流動方向延伸之第二導流葉片列中。
第一及第二導流葉片列較佳係以大體上相互平行的方式配置，以便能夠讓裝置甚至更緊密。另外，此舉進一步改善流過氣體輸送管之製程氣體的混合，因為該等導流葉片組可以有效方式合作引導部分製程氣體。
較佳地，該導流葉片部分包括至少另外一組導流葉片，其係經配置成可將第三氣體流部分導向氣體輸送管之第一及第二側壁之任一方向。
根據一個實施例，該導流葉片部分包括經配置成可將製程氣體之第三部分導向第一側壁之方向之第三組導流葉片，及經配置成可將製程氣體之第四部分導向第二側壁之方向之第四組導流葉片。
該氣體混合裝置可包括至少另一導流葉片部分，其係配置於第一導流葉片部分之下游，以便甚至進一步改良製程氣體之混合。
在一個實施例中，該至少另一導流葉片部分包括經配置成可將一部分製程氣體導向氣體輸送管之第三側壁之方向之第一組導流葉片，及經配置成可將一部分製程氣體導向氣體輸送管之第三側壁之方向之第二組導流葉片，該第四側壁係與該第三側壁相對。
較佳地，各組導流葉片包括至少一種具有曲線形狀之導流葉片。此具有以極其順暢的方式引導製程氣體之優勢，從而最小化氣體輸送管內之壓力落差。
在一個實施例中，該等彼此相鄰之導流葉片組就關於穿過氣體輸送管之主要流動方向會部分重疊。
較佳地，沿著氣體輸送管之主要流動方向所測量介於導流葉片部分與混合板部分間之距離小於15公尺，以達到緊密但有效之氣體混合裝置。
根據一個實施例，沿著氣體輸送管之主要流動方向所測量介於導流葉片部分與混合板部分間之距離可小於10公尺，通常在0.2公尺與10公尺之間。
較佳地，該混合板部分包括複數個混合板，當從穿過該氣體輸送管之主要流動方向上觀看，該等係配置於橫跨氣體輸送管之橫截面上。此舉將進一步改善流過氣體輸送管之製程氣體之混合。
在一個實施例中，該等複數個混合板係配置於第一混合板列中，且該混合板列中之鄰近混合板係交替地以相對於穿過氣體輸送管之主要流動方向呈某一正角度及呈某一負角度進行配置。此舉具有由各混合板所產生之渦流以有效方式相互作用，以於該等混合板之下游形成混合區之優勢。
在一個實施例中，該混合板部分進一步包括第二混合板列，該 等第一及第二混合板列以相對於氣體輸送管之橫截面而言係以對稱方式配置。
較佳地，該至少一種混合板具有三角形狀，以達到可藉由該混合板所產生之渦流有效局部混合製程氣體。
較佳地，當從流動方向上看時，以氣體輸送管橫截面上的投影面積表示的該至少一個混合板之主表面以該氣體輸送管橫截面面積計為30-50%，更佳35-45%及最佳38-42%。
本發明另一目的在於提供一種用於向發電廠製程氣體中供應還原劑之經改良裝置。
此目的可藉由一種用於供應還原劑之裝置而達到，該裝置包括還原劑注射系統及根據本發明之氣體混合裝置。
在一個實施例中，該還原劑係以乾燥形式所供應之銨或尿素。
在一個實施例中，該還原劑注射系統係配置於相對於氣體輸送管主要流動方向之導流葉片部分之上游。
在一個實施例中，該還原劑注射系統為氨氣注射系統。
1‧‧‧發電廠
2‧‧‧燃煤鍋爐
4‧‧‧輸送管
6‧‧‧氨氣注射系統
8‧‧‧氨氣供應系統
10‧‧‧氣體輸送管
10a‧‧‧氣體輸送管部分
12‧‧‧SCR反應器
14‧‧‧連續層
14a‧‧‧SCR-觸媒
14b‧‧‧催化活性組
16‧‧‧輸送管
18‧‧‧煙囪
20‧‧‧氣體混合裝置
22‧‧‧導流葉片部分
24‧‧‧混合板部分
26‧‧‧第一組導流葉片
28‧‧‧第二組導流葉片
30‧‧‧導流葉片
32‧‧‧導流葉片
34‧‧‧第一側壁
36‧‧‧第二側壁
38‧‧‧第一導流葉片列
40‧‧‧第二導流葉片列
42‧‧‧混合板
43‧‧‧第一混合板列
44‧‧‧混合板
110‧‧‧氣體輸送管
110a‧‧‧氣體輸送管
120‧‧‧混合裝置
122‧‧‧導流葉片部分
122'‧‧‧第二導流葉片部分
122"‧‧‧第三導流葉片部分
123‧‧‧第四導流葉片部分
124‧‧‧混合板部分
124'‧‧‧第二混合板部分
125‧‧‧第三混合板部分
130‧‧‧導流葉片
132‧‧‧導流葉片
134‧‧‧第一側壁
136‧‧‧第二側壁
138‧‧‧第一導流葉片列
139‧‧‧第二導流葉片列
140‧‧‧第三導流葉片列
141‧‧‧第四導流葉片列
142‧‧‧混合板列
143‧‧‧第一混合板列
144‧‧‧混合板列
145‧‧‧第二混合板列
A‧‧‧第一氣體流部分導向氣體輸送管之第一側壁之方向
B‧‧‧第二氣體流部分導向氣體輸送管之第二側壁之方向
C‧‧‧煙道氣體主要流動方向
GP1‧‧‧第一氣體流部分
GP2‧‧‧第二氣體流部分
GP3‧‧‧第三氣體流部分
GP4‧‧‧第四氣體流部分
MF‧‧‧主氣體流
V1‧‧‧渦流
V2‧‧‧渦流
本發明此刻將參考附圖更詳盡地描述，其中：圖1為燃煤發電廠之側橫截面示意圖。
圖2為說明根據本發明一實施例之氣體混合裝置之側橫截面透視示意圖。
圖3為圖2中氣體混合裝置之側橫截面示意圖。
圖4為說明根據本發明第二實施例之氣體混合裝置之側橫截面透視示意圖。
圖5為說明根據本發明第三實施例之氣體混合裝置之側橫截面示意圖。
圖1為發電廠1之側視示意圖。該發電廠1包括燃煤鍋爐2，在燃煤鍋爐2中，煤炭會在空氣存在下進行燃燒，從而產生呈煙道氣體形式之製程氣體流，該氣體會經由輸送管4離開燃煤鍋爐2。經由輸送管4，該煙道氣體會傳送至氨氣注射系統6。在氨氣注射系統6中，氣態氨NH3 添加至煙道氣體中，並與該煙道氣體完全混合。該氣態氨係自氨氣供應系統8供應至氨氣注射系統6。該煙道氣體會經由輸送管10離開氨氣注射系統6，並通過如下文更詳細揭示之氣體混合裝置20。在通過混合裝置20後，該煙道氣體流動至選擇性催化還原(selective catalytic reduction；SCR)反應器12之入口。該SCR反應器12包括一或多個位於SCR反應器12內之SCR-觸媒14a的連續層14。此SCR觸媒14a包括具有催化活性的組分14b(諸如五氧化二釩或三氧化鎢)，其係經塗佈至陶瓷載體材料上，以包括(例如)蜂窩結構或板狀結構。在SCR反應器12中，煙道氣體中的氮氧化物NOx 與藉由氨氣注射系統6注射之氨反應，形成氮氣N2 。接著煙道氣體經由輸送管16離開SCR-反應器12，並經由煙囪18排至大氣中。應瞭解，該發電廠1可包括其他氣體淨化裝置，諸如顆粒去除機，諸如靜電濾塵器及諸如濕式洗滌器。為了保持清楚說明圖之目的，圖1中未顯示此等其他氣體淨化裝置。通常，從鍋爐流出之煙道氣體的NOx 濃度在橫跨輸送管10之橫截面上並非均勻分佈，煙道氣體之溫度及/或速度在橫跨輸送管4之橫截面上亦可能變化。為此，該發電廠1包括氣體混合裝置20。
參考圖2及3，現將進一步描述混合裝置20。圖2為輸送管10之側橫截面透視示意圖，其圖解說明根據本發明一實施例之氣體混合裝置20。圖3顯示氣體混合裝置20之側橫截面示意圖。該氣體混合裝置20包括氣體輸送管10之部分10a、導流葉片部分22及混合板部分24，當相對於流過氣體輸送管10之煙道氣體之主要流動方向C觀看時，該混合板部分24係配置於該導流葉片部分22的下游。主氣體流係由圖2中 的箭頭MF說明。該導流葉片部分22主要用於將氣體從氣體輸送管10的一側導向相對側，以便以整體方式均衡變量(諸如，例如，進入氣體混合裝置20之煙道氣體於橫跨輸送管10橫截面上之NOx 濃度、溫度或速度變量)。該混合板部分24主要用於以局部方式進一步均衡通過氣體輸送管部分10a之煙道氣體的變量。因此，該導流葉片部分22與混合板部分24共同合作，將通過輸送管10之煙道氣體進行混合。該導流葉片部分22與混合板部分24之組合產生極具空間效率的氣體混合裝置20。若沒有氣體混合裝置20，則將需要於主要流動方向測得之顯著較長的距離來達到煙道氣體之充分混合度。
該導流葉片部分22包括第一組導流葉片26及第二組導流葉片28。各組導流葉片中導流葉片之數量、其幾何形狀及位置取決於不同的因素，諸如例如製程工廠之類型及關於離開氣體混合裝置20之製程氣體的化學組成、溫度及速率之需求。在該實施例中，第一組導流葉片26及第二組導流葉片28各自包括4個導流葉片30、32。第一組導流葉片26之該等導流葉片30係經配置成可將第一氣體流部分GP1導向氣體輸送管10a之第一側壁34之方向，如圖2與3中箭頭A示意性圖示說明。第二組導流葉片28之該等導流葉片32係經配置成可將第二氣體流部分GP2導向第二側壁36之方向，第二側壁36係與第一側壁34相對，如圖2與3中箭頭B示意性圖示說明。第一組導流葉片26之該等導流葉片30係配置於第一導流葉片列38上，當從其主要流動方向C上觀看時，該第一導流葉片列38係向氣體輸送管部分10a之橫截面之第一部分上延伸。第二組導流葉片28之該等導流葉片32係配置於第二導流葉片列40上，當從其主要流動方向C上看時，該第二導流葉片列40係向氣體輸送管部分10a之橫截面之第二部分上延伸。如此，第一導流葉片列38及第二導流葉片列40之各導流葉片30、32大體上係沿主要流動方向C上延伸之各自列軸配置。當從主要流動方向C上觀看時，第一 導流葉片列38及第二導流葉片列40係以氣體輸送管部分10a之相同水平彼此相鄰而置。因此，第一導流葉片列38及第二導流葉片列40係以彼此平行方式配置。各導流葉片列之長度係超過氣體輸送管10之橫截面長度的一半，最佳如圖3所示。因此，當透過氣體輸送管10之橫截面上觀看時，導流葉片列38、40是互相重疊的。第一導流葉片列38及第二導流葉片列40共同形成一對導流葉片列。
在此情況下，該氣體輸送管部分10a具有矩形的橫截面。各導流葉片30、32係以其第一及第二直邊分別與第一側壁34及第二側壁36平行的方式配置。各導流葉片列38、40具有分別與氣體輸送管之側壁34、36相鄰而置之外導流葉片，最佳如圖3所示。每一此種外導流葉片之低處直邊係與對應側壁比鄰而置，以避免煙道氣體在未經導向側壁34、36下就通過導流葉片部分22。因此，第一導流葉片列38具有與第二側壁36比鄰而置之外導流葉片30，而第二導流葉片列40具有與第一側壁34比鄰而置之外導流葉片32，最佳如圖3所示。
為在氣體輸送管10中以流暢方式引導煙道氣體及避免出現大壓力落差，各導流葉片30、32具有曲線形狀，最佳如圖3所示。例如，各導流葉片30、32係具有恒定曲率半徑之曲線。各導流葉片30、32係以其凸面面向所對應側壁之方式配置，換言之，分別面對第二側壁36與第一側壁34。
該混合板部分24包括四塊固定的三角混合板42、44，當從主要流動方向C上觀看時，該等係以橫跨氣體輸送管10a之整個橫截面方式配置成一列43。各混合板42、44係以相對於通過輸送管10之主要流動方向C呈攻角α+ 、α- 方式的方式配置，如圖3所示。因此，各混合板42、44係以使其主表面相對於主要流動方向C呈一角度的方式配置。該混合板列之鄰近混合板42、44係交替地以相對於通過氣體輸送管10之主要流動方向C呈正角度α+ 及負角度α- 之方式配置，如圖3所示。
較佳地，以正角度α+ 配置之混合板42相對於與通過輸送管10之主要流動方向C平行之軸線形成一角度，其對應於20與50度範圍間之角度，而以負角度α- 配置之混合板44相對於與主要流動方向C平行之軸線形成一角度，其對應於-25與-50度範圍間之角度。
鄰近混合板42、44係以使其等主表面相對於彼此會形成一角度β的方式配置，該角度相當於各混合板42、44相對於穿過氣體輸送管10之主要流動方向C形成之角度α+ 、α- 的數值兩倍。
各混合板在其前緣上會產生渦流V1、V2。在圖2中，示意性地表示出其中兩塊混合板所產生之渦流V1、V2。此等渦流之旋轉會導致流動組分垂直於主要流動方向C，其局部性地混合流過輸送管10之部分煙道氣體。在此實施例中，各混合板42、44具有表示通常大體上產生兩個沿著混合板之橫向相對邊緣所形成之主渦流V1、V2之三角幾何形狀之幾何形狀，如圖2所示。然而，應瞭解，混合板可具有代表另一種幾何形狀之幾何形狀，諸如例如矩形、圓形、橢圓形或抛物線幾何形狀。
因此，沿著各混合板42、44之橫向邊緣所形成之兩股渦流V1、V2會以反方向方式向著各自混合板42、44之縱向中心軸線旋轉，且該等渦流直徑會隨著混合板越往其下游距離增加而逐漸增加。
混合板部分24係配置於導流葉片部分22之下游，並與導流葉片部分22協作，以混合通過氣體輸送管10之煙道氣體。在主要流動方向C上測量之導流葉片部分22與混合板部分24間之距離L1取決於不同參數，諸如氣體輸送管10a之橫截面面積、導流葉片30、32之幾何形狀及定位等。因此，導流葉片部分22與混合板部分24間之距離L1可針對特定應用達最優化。較佳地，沿著氣體輸送管之主要流動方向所測量之導流葉片部分22之上端與混合板部分24之下端之最短距離為小於15公尺。根據一個實施例，如圖3所示，沿著氣體輸送管10a之主要流動 方向所測量之導流葉片部分22與混合板部分24間之最短距離L1可小於10公尺，通常介於0.2公尺與10公尺之間。如圖3所示，距離L1係測量導流葉片部分22之上端與混合板部分24下端間的距離。藉由組併包括導流葉片30、32之導流裝置22及包括混合板42、44之渦流生成混合裝置24，就會得到相對於關於(例如)製程氣體之溫度、化學組成及速度之變量之緊密但有效的混合，如下文將描述。
現參考圖1-3，將描述氣體混合裝置20之功能。發電廠鍋爐2中所產生之煙道氣流會從鍋爐2流向SCR反應器12，同時會通過氣體混合裝置20。通常，從鍋爐2流出之煙道氣體的NOx 濃度及/或溫度並非均勻分布在橫跨輸送管4之橫截面上。同樣，煙道氣體的溫度及/或速度在橫跨輸送管4之橫截面上也可能變化。
經由輸送管4，煙道氣體會流向氨氣注射系統6。在氨氣注射系統6中，氣態氨NH3 被添加至煙道氣體中。煙道氣體接著進入輸送管10。當以相對於氣體輸送管之橫截面觀看時，第一氣體流部分GP1之流動方向會因第一組導流葉片30而發生變化，如圖2與3中之箭頭A示意性圖示說明。第一氣體流部分GP1係導向第一側壁34之方向。當以相對於氣體輸送管之橫截面觀看時，煙道氣體之第二氣體流部分GP2之流動方向會因第二組導流葉片32而發生變化，如圖2與3中之箭頭B示意性圖示說明。第二氣體流部分GP2係導向第二側壁36之方向。從而，當透過氣體輸送管10a之橫截面觀看時，通過導流葉片部分22之第一氣流部分GP1及第二氣體流部分GP2會達到完全混合。通過導流葉片部分22之煙道氣體係以極為流暢的方式引導，因為各導流葉片30、32為具有曲率半徑之曲線。此外，導流葉片30、32的定位係經調整成將亂流最小化，同時可將氣體導向各氣體輸送管10側壁的狀態。接著使經混合煙道氣體經受因混合板40、42所產生之渦流V1、V2引起之進一步混合。當從主要流動方向C上觀看時，經混合板部分24後 不久，煙道氣體得以充分混合。煙道氣體藉由經導流葉片部分24之導流葉片30、32的導流併與藉由混合板部分24之混合板40、42所產生之紊流已經顯示可使橫跨氣體輸送管10橫截面上的煙道氣體極充分地混合。藉由本發明氣體混合裝置，已證實煙道氣體中NOx 濃度及溫度曲線在橫跨SCR反應器入口之橫截面區域上具有出乎意料的均勻分布。藉由此組合，可得到極其緊密且有效的氣體混合裝置。
下文將參照圖4描述根據本發明第二實施例之混合裝置120。揭示於第一實施例中的許多部件亦出現在第二實施例中，其中以類似參照數字識別類似或相同部件。基於如此，所作描述將聚焦在說明第二實施例之不同部件。
在第二實施例中，導流葉片部分122除第一導流葉片列138及第二導流葉片列141之外，還包括配置於第三導流葉片列139之第三組導流葉片及配置於第四導流葉片列141之第四組導流葉片。第三導流葉片列139及第四導流葉片列141共同形成第二對導流葉片列。第三導流葉片列139之導流葉片係經配置成將煙道氣體部分GP3導向第一側壁134之方向，而第四導流葉片列141之導流葉片係經配置成將煙道氣體部分GP4導向第一側壁136之方向。在此實施例中，混合板部分124包括第一混合板列143及第二混合板列145之混合板142、144。第一混合板列143及第二混合板列145係以相對於通過氣體輸送管110a之主要流動方向相互平行地配置。
下文將參考圖5描述根據第三實施例之混合裝置。揭示於第一及第二實施例中之許多部件亦出現在第三實施例中，其中以類似參照數字識別類似或相同部件。基於如此，所作描述將聚焦於說明第二實施例之不同部件。
在第三實施例中，該氣體混合裝置包括四個導流葉片部分122、122'、122"、123及三個混合板部分124、124'、125。第一導流葉片部 分122包括經配置成將煙道氣體導向第一側壁之第一組導流葉片，及經配置成將製程氣體導向第二側壁之第二組導流葉片。具有與該第一導流葉片部分122相同數量之導流葉片及組態之第二導流葉片部分122'係配置於該第一導流葉片部分122之下游。混合板部分124係配置於該第二導流葉片部分122'之下游。同樣具有與該第一導流葉片部分122相同數量之導流葉片及組態之第三導流葉片部分122"係配置於該混合板部分124之下游。第四導流葉片部分123係配置於該第三導流葉片部分122"之下游。第四導流葉片部分123與該等第一122、第二122'及第三122"導流葉片部分之不同之處在於，第一及第二組導流葉片分別係經配置成將氣體導向第三及第四側壁，如圖5中之第三122"及第四123導流葉片部分之透視圖所示。第二混合板部分124'係配置於該第四導流葉片部分123之下游。第三混合板部分125係配置於該第二混合板部分124'之下游。該第三混合板部分125與該等第一124及第二124'混合板部分之不同處在於其各混合板係以與通過氣體輸送管部分之主要流動方向呈負角度地配置。上文所揭示之不同導流葉片部分組態可作為如何設計導流葉片部分之實例。應瞭解，導流葉片之數量、其形狀及各導流葉片之位置可經最優化，以致達到足夠混合程度，同時最小化壓力落差。類似地，上文所揭示之不同混合板部分組態可作為如何設計混合板部分之實例。
應瞭解，上述實施例之許多變化可能在隨附申請專利範圍之範圍內。
上文已經描述氣體混合裝置20之氣體輸送管部分10a具有矩形橫截面。應瞭解，其他橫截面(諸如圓形或橢圓形橫截面)可能可以使用於根據本發明氣體混合裝置中。同樣，當沿著通過氣體輸送管10a之主要流動方向觀看時，氣體輸送管之橫截面可有所不同。
參考圖1，上文已描述，本發明可用於混合燃煤鍋爐中所產生之 製程氣體。應瞭解，本發明亦可用於混合其他類型之製程氣體，包括燃油鍋爐、焚燒廠(包括廢物焚化廠)、水泥窯、鼓風爐及冶金廠(包括燒結礦帶)等中所產生之製程氣體。
總而言之，本發明係關於一種用於混合製程工廠之製程氣體MF之氣體混合裝置，該裝置包括一供該製程氣體流動之氣體輸送管10a、一配置於該氣體輸送管10a中且包括至少一個相對於流過該氣體輸送管10a之該製程氣體之主要流動方向C呈一角度α配置之混合板42、44之混合板部分24。該裝置進一步包括一配置於該混合板部分24上游且與其合作的導流葉片部分22，以便對流過該氣體輸送管10a之製程氣體MF進行混合，該導流葉片部分22包括經配置成可將第一氣體流部分GP1導向該氣體輸送管10a之第一側壁34方向之第一組導流葉片26，及經配置成可將第二氣體流部分GP2導向該氣體輸送管10a之第二側壁36方向之第二組導流葉片28，該第二側壁36係與該第一側壁34相對。
10‧‧‧氣體輸送管
10a‧‧‧氣體輸送管部分
20‧‧‧氣體混合裝置
22‧‧‧導流葉片部分
24‧‧‧混合板部分
26‧‧‧第一組導流葉片
28‧‧‧第二組導流葉片
30‧‧‧導流葉片
32‧‧‧導流葉片
34‧‧‧第一側壁
36‧‧‧第二側壁
38‧‧‧第一導流葉片列
40‧‧‧第二導流葉片列
42‧‧‧混合板
43‧‧‧第一混合板列
44‧‧‧混合板
A‧‧‧第一氣體流部分導向氣體輸送管之第一側壁之方向
B‧‧‧第二氣體流部分導向氣體輸送管之第二側壁之方向
C‧‧‧煙道氣體主要流動方向
GP1‧‧‧第一氣體流部分
GP2‧‧‧第二氣體流部分
MF‧‧‧主氣體流
V1‧‧‧渦流
V2‧‧‧渦流

Claims (15)

  1. 一種用於混合製程工廠之製程氣體(MF)之氣體混合裝置，其包括：一供該製程氣體流動之氣體輸送管(10a)；一配置於該氣體輸送管(10a)中之混合板部分(24)，其包括至少一相對於流過該氣體輸送管(10a)之該製程氣體之主要流動方向(C)呈一角度(α+ 、α- )配置之混合板(42、44)；及一配置於該混合板部分(24)上游，以與其合作來混合流過該氣體輸送管(10a)之該製程氣體(MF)之導流葉片部分(22)，其中該導流葉片部分(22)包括：第一組導流葉片(26)，其係經配置成將第一氣體流部分(GP1)導向該氣體輸送管(10a)之第一側壁(34)方向，及第二組導流葉片(28)，其係經配置成將第二氣體流部分(GP2)導向該氣體輸送管(10a)之第二側壁(36)方向，該第二側壁(36)係與該第一側壁(34)相對。
  2. 如請求項1之氣體混合裝置，其中該第一組導流葉片(26)之導流葉片(30)係配置於大體上垂直於該主要流動方向(C)延伸之第一導流葉片列(38)中，而該第二組導流葉片(28)之導流葉片(32)係配置於大體上垂直於通過該氣體輸送管(10a)之該主要流動方向(C)延伸之第二導流葉片列(40)中。
  3. 如請求項2之氣體混合裝置，其中該等第一(38)及第二(40)導流葉片列係大體上以相互平行方式配置。
  4. 如請求項1之氣體混合裝置，其中該導流葉片部分(122)包括至少另一組導流葉片(139)，其係經配置成將第三氣體流部分(GP3)導向該氣體輸送管(110a)之第一(134)及第二(136)側壁之任一者之 方向。
  5. 如請求項1之氣體混合裝置，其進一步包括至少另一導流葉片部分(122'、122"、123)，其係配置於該第一導流葉片部分(122)之下游。
  6. 如請求項1之氣體混合裝置，其中各組導流葉片(26,28)包括至少一個具有曲線形狀之導流葉片(30、32)。
  7. 如請求項1之氣體混合裝置，其中互相鄰近配置的導流葉片組(26、28)係相對於通過該氣體輸送管(10a)之該主要流動方向(C)部分重疊。
  8. 如請求項1之氣體混合裝置，其中沿著該氣體輸送管(10a)之該主要流動方向(C)測量之該混合板部分(24)與該導流葉片部分(22)間之距離(L1)係小於15公尺。
  9. 如請求項1之氣體混合裝置，其中該混合板部分(24)包括複數個混合板(42、44)，當相對於通過該氣體輸送管(10a)之該主要流動方向(C)觀看時，該等混合板(42、44)係配置於該氣體輸送管(10a)之橫截面上。
  10. 如請求項9之氣體混合裝置，其中該複數個混合板(42、44)係配置於第一混合板列(43)中，且該混合板列(43)之鄰近混合板(42、44)係相對於穿過該氣體輸送管(10a)之該主要流動方向(C)呈一正角度(α+ )及呈一負角度(α- )交替配置。
  11. 如請求項9之氣體混合裝置，其中該混合板部分(124)進一步包括第二混合板列(145)，該等第一混合板列(143)與第二混合板列(145)係相對於該氣體輸送管(110a)之橫截面對稱配置。
  12. 如請求項1之氣體混合裝置，其中該至少一塊混合板(42、44)具有三角形狀。
  13. 如請求項1之氣體混合裝置，其中該至少一塊成角度的混合板 (42、44)之主表面投影在其流動方向之氣體輸送管之橫截面上之面積以該氣體輸送管(10a)之橫截面面積計為30-50%、35-45%或38-42%。
  14. 一種還原劑供應系統，其包括還原劑注射系統(6)及如請求項1之氣體混合裝置(20)。
  15. 如請求項14之還原劑供應系統，其中該還原劑注射系統(6)係在該氣體輸送管(10a)之主要流動方向上配置於該氣體混合裝置(20)之上游。
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