WO2018028807A1 - Fluidleitungssystem und entsprechendes verfahren - Google Patents

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WO2018028807A1
WO2018028807A1 PCT/EP2017/000683 EP2017000683W WO2018028807A1 WO 2018028807 A1 WO2018028807 A1 WO 2018028807A1 EP 2017000683 W EP2017000683 W EP 2017000683W WO 2018028807 A1 WO2018028807 A1 WO 2018028807A1
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liquid
gas
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PCT/EP2017/000683
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Jörg Krüger
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Krueger Joerg
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Definitions

  • the invention relates to a fluid conduit system for
  • Injection through a nozzle requires that medium to be injected, e.g. to the nozzle, be performed.
  • the supply directly from the outside is the simplest way, but is not available for many nozzle arrangements or is associated with disadvantages.
  • the medium it would be advantageous to lead the medium to a movable nozzle through a pipe which runs within the space to the nozzle.
  • this guidance through the room is particularly problematic if in this room, based on the melting or boiling temperature, at least one of the media is a very high or very
  • a liquid nitrogen-containing reducing agent is injected for the selective non-catalytic reduction of nitrogen oxides in the hot flue gas stream by means of two-fluid nozzles.
  • the injection takes place in the described method in the pulsating mode with a frequency of 5 to 70 Hz, preferably 10 to 20 Hz.
  • This operation has the consequence that at each two-fluid nozzle in alternating cycle a spray cone with relatively coarse droplets long range and a spray cone with relative fine drop of small range is generated.
  • These jets are installed in the boiler wall. The effort to protect the nozzle is relatively low.
  • This pulsating binding serves to ensure the most homogeneous possible distribution of the injected agent with regard to the distance to the nozzle.
  • the fluid line system comprises at least one supply line for a liquid fluid (liquid supply line), at least one supply line for a gaseous fluid (gas supply line) and at least two elongated ones Fluid conductor, in particular from the group pipes and hoses, of which at least one fluid conductor (outer fluid conductor) another fluid conductor (inner
  • Fluid conductor completely encloses, and wherein the
  • Liquid supply line is connected to the outer fluid conductor, so that between the inner and outer fluid conductor, ie between the respective walls, a liquid fluid can flow and the gas supply to the inner
  • Fluid conductor is connected so that in the inner fluid conduit, a gaseous fluid can flow.
  • the outer fluid conductor can therefore also be referred to as a "liquid conductor” and the inner fluid conductor accordingly also as a "gas conductor".
  • the walls of these fluid conductors are of course designed so that they can conduct the respective fluid, ie a liquid or a gas.
  • the outer wall of the gas conductor must, of course, be designed so that a liquid can flow there, since the liquid between the walls of the inner fluid conductor (gas conductor) and the outer fluid conductor ( Liquid conductor) flows.
  • the fluids are known in the art and are chosen depending on the result to be achieved. According to the invention, one of the fluids must be a liquid and one of the fluids must be a gas. Next, the fluid line system more
  • Fluid lines for conducting a liquid or gaseous fluid include.
  • Suitable liquid supply lines and gas supply lines are known to the person skilled in the art. Due to the different Properties of the two types of fluid, supply lines for liquids are clearly distinguishable from supply lines for gases.
  • the gas supply line for the supply of gases with a pressure> 2 bar, in particular> 4 bar designed. However, the pressure preferably does not exceed 10 bar.
  • the gas volume carried out per unit time is preferably between 500 l / h and 5000 l / h per square centimeter of cross-sectional area of the gas conductor.
  • Liquid supply line Liquid supply line, a liquid pump and / or the gas supply line, a gas pump and in particular one or both of the supply lines and a control or regulation for the respective pump.
  • This has the advantage that the system is able to control or regulate the inflow of the liquid or of the gas.
  • the liquid feed comprises a liquid reservoir and / or the gas feed
  • the fluid conductors comprise in particular tubes and / or
  • a fluid conductor has a three- or polygonal or a round cross-section.
  • Preferred materials for the walls of the fluid conductors are metal, glass or carbon fibers and / or plastic.
  • the thermal conductivity of the wall of the outer fluid conductor is greater than the thermal conductivity of the wall of the inner fluid conductor.
  • a preferred thermal conductivity of the wall of the outer fluid conductor is greater than 8 W / (m * K), in particular> 20 W / (m ⁇ K) or even> 50 W / (mK). This has the advantage that the liquid flowing outside can serve for cooling or heating the wall and, if appropriate, the gas can be heated in the interior and thus its pressure rises.
  • a preferred thermal conductivity of the wall of the inner fluid conductor is less than 8 W / (m * K), in particular ⁇ 1 W / (xn * K) or even ⁇ 0.2 W / (m » K). This has the advantage, for example, that the gas flowing inside is somewhat shielded from the outside temperatures.
  • the fluid conductors of the fluid conduit system are preferably designed to be flexible.
  • the wall of the outer fluid conductor is that of a corrugated tube or corrugated tube. This has the advantage that even movable nozzle systems can be optimally supplied.
  • the fluid conductor is preferably longer than 5 m, in particular longer than 10 m or even 20 m or longer.
  • Inner diameter of the outer fluid conductor is preferably less than 10 cm, in particular less than 5 cm or even less than 2 cm (in the case of alternating cross-sectional shapes, in each case the smallest inner diameter is meant).
  • Inner diameter of the inner fluid conductor is in particular less than 90%, preferably less than 60% or even ⁇ 40% of the inner diameter of the outer fluid conductor.
  • an outer fluid conductor completely encloses an inner fluid conductor.
  • the walls of the two fluid conductors (apart from
  • the effect according to the invention that a liquid can flow between the inner and outer fluid conductors and a gas can flow in the inner fluid conductor has the advantage that the higher thermal coefficient of the fluid than the gas is utilized, the effect of the temperature resistance (heat or cold) in the room on the
  • Attenuate fluid line system in particular on its outer wall.
  • room temperature> 150 ° C or even> 800 ° C room temperature> 150 ° C or even> 800 ° C
  • Temperature control of the injected fluid mixture can be achieved.
  • this includes
  • Fluid line system at least one more
  • Fluid conductor Another fluid conductor can run inside the inner fluid conductor, between the inner and outer fluid conductor, or in / on the wall of one of other fluid conductor. He can also enclose the inner fluid conductor. This has the advantage that a fluid for
  • Fluid conductor can be passed.
  • At least two of the fluid conductors are fluid-tightly separated from one another.
  • one of the fluids can penetrate the separation, such as a gas.
  • this includes
  • Fluid line system at least one temperature sensor, wherein preferably at least one temperature sensor on
  • Fluid outlet is arranged.
  • a temperature sensor is preferably arranged at the fluid inlet, in particular when the temperature of the fluids at the inlet is not known. Even if it is basically enough, the temperature of the
  • Temperature of at least one other fluid e.g., water
  • the fluid conduit system further comprises a control of the temperature, the pressure or the flow rate of the fluids.
  • the fluid flow can be regulated in dependence on the temperature.
  • this includes
  • nozzles which are a single
  • the fluid line system at the end intended for a nozzle comprises a chamber for interchanging the guidance of the guided in the inner fluid conductor gas with the guided between the outer fluid conductor and inner fluid conductor liquid.
  • a chamber for interchanging the guidance of the guided in the inner fluid conductor gas with the guided between the outer fluid conductor and inner fluid conductor liquid is particularly preferred in the case of injection by means of nozzles, in which the liquid is passed through a central tube, which is surrounded by a second tube, in which gaseous atomizing agent is conducted, from which the liquid is atomized on exit.
  • the system comprises at the opposite end of the supply lines a nozzle system comprising at least one nozzle, in particular a single-material or two-substance nozzle. Particularly preferred is a nozzle, as described in this application.
  • This embodiment does not necessarily include the above fluid conduit system (although this is very
  • the diameter of the flow rate of the throttle is thus between 50% and 150% of the diameter of the inner fluid conductor, so the
  • Diameter of the "gas conductor" Preferred throttle diameters are in practice between 0.5 and 1.5 cm.
  • the throttle of a mixing chamber, in which the liquid is mixed with the gas downstream. In a prior mixing of the two fluids, these must of course both together by the
  • the diameter of the flow rate of the throttle is at least 5% larger or at least 5% smaller than the diameter of the inner fluid conductor, ie as the diameter of the "gas conductor".
  • the diameter of the flow rate of the throttle is thus between 50% and 95% and / or between 105% and 150% of the diameter of the inner fluid conductor (gas conductor).
  • a pressurized medium is injected into the space through a nozzle comprising a nozzle space and an exit opening or a group of exit openings for all injected fluids. This can also be done, for example be achieved that the liquid mixed with the pressurized gas is supplied to the nozzle.
  • Preferred liquid flow rates are 200-600 l / h per square centimeter of cross-sectional area of the flow area of the liquid conductor.
  • Preferred nozzle openings are between 0.1 mm and 2 mm, in particular between 0.4 mm and 1 mm. With gap nozzles, these dimensions correspond to the gap width.
  • this setting can be very simple
  • the amount of fluid is increased, the amount of gas is also increased at the same time
  • the nozzle opening has the same effect on the exit velocity and the droplet size under otherwise identical conditions.
  • FIG. 1 shows schematically a preferred fluid line system.
  • Figure 2 shows schematically a preferred embodiment with nozzle.
  • FIG. 3 shows by way of example the distribution of the injected fluid.
  • FIG. 1 shows schematically a preferred fluid conduit system.
  • This fluid conduit system comprises a
  • Liquid line 1 (in which by means of an oblique
  • Liquid line 1 is included (see cross-sectional image above the middle arrow).
  • the liquid line is designed as a corrugated tube, which is only a preferred embodiment.
  • the liquid is introduced through a liquid inlet 3 in the fluid line system and the gas in the central tube by a gas inlet 4 (arrows left) out.
  • an optional mixing chamber 5 is shown, in which the liquid can mix with the gas.
  • Pressure reducer 6 through which the liquid-gas mixture can escape here (right arrow).
  • Figure 2 shows schematically a preferred embodiment with nozzle.
  • This embodiment also encompasses the fluid line system according to the invention with the fluid line 1 (in which an elongated design is to be imparted by means of an oblique cut indication), the
  • Liquid and gas and enter through a pressure reducer 6 in a nozzle chamber 7 a. This relaxes the gas a little. Through the nozzle 8, the mixture finally exits, as indicated by the dashed lines. In this case, periodically discrete distance intervals can be irrigated or a wide range interval.
  • FIG. 3 shows by way of example the distribution of the injected fluid through an arrangement according to FIG. 2 in the form of 3 curves A, B and C. This distribution can also be described as
  • the graph shows on the X-axis the distance to the outlet of the fluid mixture, ie the place where the fluid leaves the nozzle, and on the Y-axis, the amount of fluid that at a
  • Curve A has the lowest pressure
  • curve C the highest
  • curve B a pressure between those of curves A and C.
  • compressed air is mixed with a reaction liquid in a 20 m long
  • the compressed air is guided, and in the corrugated tube, outside the central tube, the reaction liquid.
  • the liquid mixes with the compressed air and is released together after the throttle. The next relaxation occurs in the exit slit of the downstream nozzle and, with the correct setting of the pressure, even leads to an automatically occurring pulsation effect.
  • the throwing distance is determined by the

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fluidleitungssystem, umfassend mindestens eine Flüssigkeitszuleitung, mindestens eine Gaszuleitung und mindestens zwei langgezogene Fluidleiter, von denen zumindest ein Fluidleiter (äußerer Fluidleiter) einen anderen Fluidleiter (inneren Fluidleiter) komplett umschließt, und wobei die Flüssigkeitszuleitung mit dem äußeren Fluidleiter verbunden ist, so dass zwischen innerem und äußerem Fluidleiter ein flüssiges Fluid fließen kann und die Gaszuleitung mit dem inneren Fluidleiter verbunden ist, so dass im inneren Fluidleiter ein gasförmiges Fluid fließen kann. Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Eindüsung eines Fluidgemischs durch eine mit diesem Fluidsystem versorgte Düse.

Description

FLUIDLEITUNGSSYSTEM UND ENTSPRECHENDES VERFAHREN
Die Erfindung betrifft ein Fluidleitungssystem zur
Durchführung von Fluiden insbesondere zu Sprühdüsen oder zur Einbringung von Fluiden mittels Sprühdüsen innerhalb heißer oder kalter Räume.
Bei jeder Einbringung von Medien in einen Raum, z.B.
Eindüsung durch eine Düse, muss dieses Medium zum Ort der Einbringung, z.B. zur Düse, geführt werden. Die Zuführung direkt von außen ist dabei die einfachste Möglichkeit, steht jedoch für viele Düsenanordnungen nicht zur Verfügung oder ist mit Nachteilen verbunden.
Beispielsweise wäre es vorteilhaft, das Medium zu einer beweglichen Düse durch ein Rohr, welches innerhalb des Raumes verläuft, zu der Düse zu führen. Diese Führung durch den Raum ist jedoch dann besonders problematisch, wenn in diesem Raum, bezogen auf die Schmelz- bzw. Siedetemperatur, zumindest eines der Medien eine sehr hohe oder sehr
niedrige Temperatur besitzt.
Bei einer anderen Anwendung, die im Patent DE 4315385 AI beschrieben wird, wird zur selektiven nichtkatalytischen Reduktion von Stickoxiden in den heißen Rauchgasstrom mit Hilfe von Zweistoffdüsen ein flüssiges stickstoffhaltiges Reduktionsmittel eingedüst. Die Eindüsung erfolgt bei dem beschriebenen Verfahren im pulsierenden Betrieb mit einer Frequenz von 5 bis 70 Hz, vorzugsweise 10 bis 20 Hz. Diese Betriebsweise hat zur Folge, dass an jeder Zweistoffdüse im Wechseltakt ein Sprühkegel mit relativ groben Tropfen großer Reichweite und ein Sprühkegel mit relativ feinen Tropfen kleiner Reichweite erzeugt wird. Diese Düsen sind in der Kesselwand installiert. Der Aufwand zum Schutz der Düse ist vergleichsweise gering.
Diese pulsierende Bindüsung dient einer möglichst homogenen Verteilung des eingedüsten Mittels im Hinblick auf den Abstand zur Düse.
Möchte man, z.B. wegen einer angestrebten homogenen
Verteilung bei großen Kesselabmessungen, die Düsen nicht direkt in der Kesselwand positionieren, sondern in einer weiter innerhalb gelegenen Position, stößt man auf die oben beschriebenen Probleme für die Zuleitung.
Zudem kann es bei der Zuleitung zu den Düsen zu einer
Verschlechterung der oben erwähnten Homogenität kommen.
Diese Probleme stellen einen großen Nachteil des Standes der Technik dar.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Fluidleitungssystem zur Verfügung zu stellen, mittels dessen ein Benutzer in der Lage ist, eine einfache Leitung eines
Mediums zu einer Düse in einen Raum unabhängig von deren Position auch bei widrigen Temperaturbedingungen bzw. um eine homogene Bindüsung vorzunehmen.
Diese Aufgabe wird durch ein Fluidleitungssystem gemäß den Ansprüchen gelöst.
Das erfindungsgemäße Fluidleitungssystem umfasst mindestens eine Zuleitung für ein flüssiges Fluid (Flüssigkeits- zuleitung) , mindestens eine Zuleitung für ein gasförmiges Fluid (Gaszuleitung) und mindestens zwei langgezogene Fluidleiter, insbesondere aus der Gruppe Rohre und Schläuche, von denen zumindest ein Fluidleiter (äußerer Fluidleiter) einen anderen Fluidleiter (inneren
Fluidleiter) komplett umschließt, und wobei die
Flüssigkeitszuleitung mit dem äußeren Fluidleiter verbunden ist, so dass zwischen innerem und äußerem Fluidleiter, also zwischen den jeweiligen Wandungen, ein flüssiges Fluid fließen kann und die Gaszuleitung mit dem inneren
Fluidleiter verbunden ist, so dass im inneren Fluidleiter ein gasförmiges Fluid fließen kann.
Der äußeren Fluidleiter kann also auch als "Flüssigkeits- leiter" bezeichnet werden und der innere Fluidleiter dementsprechend auch als "Gasleiter" . Die Wandungen dieser Fluidleiter sind dabei selbstverständlich dazu ausgelegt, dass sie das jeweilige Fluid, also eine Flüssigkeit bzw. ein Gas leiten können. Dabei muss in dem Falle, dass zwischen den beiden Leitern kein weiteres Fluid fließt, die Außenwand des Gasleiters natürlich dazu ausgelegt sein, dass dort eine Flüssigkeit entlangfließen kann, da ja die Flüssigkeit zwischen den Wandungen des inneren Fluidleiters (Gasleiter) und des äußeren Fluidleiters (Flüssigkeits- leiter) fließt.
Die Fluide sind dem Fachmann bekannt und werden je nach dem zu erzielenden Resultat gewählt. Gemäß der Erfindung muss eines der Fluide eine Flüssigkeit sein und eines der Fluide ein Gas. Weiter kann das Fluidleitungssystem weitere
Fluidleitungen zur Leitung eines flüssigen oder gasförmigen Fluids umfassen.
Geeignete Flüssigkeitszuleitungen und Gaszuleitungen sind dem Fachmann bekannt. Aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften der beiden Fluidarten sind Zuleitungen für Flüssigkeiten klar von Zuleitungen für Gase unterscheidbar. Bevorzugt ist die Gaszuleitung zur Zuleitung von Gasen mit einem Druck > 2 bar, insbesondere > 4 bar ausgelegt. Der Druck übersteigt jedoch bevorzugt nicht 10 bar.
Beispielsweise verbessert ein Druck von > 2,3 bar die
Homogenität der Eindüsung merklich. Das pro Zeiteinheit durchgeführte Gasvolumen liegt bevorzugt zwischen 500 1/h und 5000 1/h pro Quadratzentimeter Querschnittsfläche des Gasleiters.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die
Flüssigkeitszuleitung eine Flüssigkeitspumpe und/oder die Gaszuleitung eine Gaspumpe und insbesondere eine oder beide der Zuleitungen auch eine Steuerung oder Regelung für die jeweilige Pumpe. Dies hat den Vorteil, dass das System in der Lage ist, den Zufluss der Flüssigkeit bzw. des Gases zu steuern oder zu regeln.
Gemäß einer weiteren, mit der vorangehenden gut kombinier- baren Ausführungsform umfasst die Flüssigkeitszuführung ein Flüssigkeitsreservoir und/oder die Gaszuführung ein
Gasreservoir.
Auch wenn die Fluide in der Regel nicht Teil der Erfindung sind, sind sie doch für eine optimale Funktion während des Betriebs unerlässlich und fließen durch die Leitungen.
Selbstverständlich befinden sich die Zuleitungen an
demjenigen Ende der Fluidleitungen, welches bestimmungsgemäß dem Anschluss an eine Düse gegenüberliegt.
Die Fluidleiter umfassen insbesondere Rohre und/oder
Schläuche. Bevorzugt hat ein Fluidleiter einen drei- oder mehreckigen oder einen runden Querschnitt. Bevorzugte Materialien für die Wandungen der Fluidleiter sind Metall, Glas- oder Kohlefasern und/oder Kunststoff. Bevorzugt ist die Wärmeleitfähigkeit der Wandung des äußeren Fluidleiters größer als die Wärmeleitfähigkeit der Wandung des inneren Fluidleiters.
Eine bevorzugte Wärmeleitfähigkeit der Wandung des äußeren Fluidleiters ist größer als 8 W/ (m*K) , insbesondere > 20 W/(m«K) oder gar > 50 W/(m-K). Dies hat den Vorteil, dass die außen fließende Flüssigkeit zur Kühlung oder Erwärmung der Wandung dienen kann und ggf. das Gas im Inneren erwärmt werden kann und damit sein Druck steigt.
Eine bevorzugte Wärmeleitfähigkeit der Wandung des inneren Fluidleiters ist kleiner als 8 W/(m*K), insbesondere < 1 W/(xn*K) oder gar < 0,2 W/(m»K). Dies hat beispielsweise den Vorteil, dass das im Inneren fließende Gas von den außen herrschenden Temperaturen etwas abgeschirmt wird.
Die Fluidleiter des Fluidleitungssystems sind bevorzugt flexibel gestaltet. Eine bevorzugte äußere Form
(insbesondere die Wandung des äußeren Fluidleiters) ist die eines Wellrohres oder Wellschlauches. Dies hat den Vorteil, dass auch bewegliche Düsensysteme optimal versorgt werden können.
Bevorzugt ist der Fluidleiter länger als 5 m, insbesondere länger als 10 m oder gar 20 m oder länger. Der
Innendurchmesser des äußeren Fluidleiters ist bevorzugt kleiner als 10 cm, insbesondere kleiner als 5 cm oder gar kleiner als 2 cm (bei alternierenden Querschnittsformen ist jeweils der kleinste Innendurchmesser gemeint) . Der
Innendurchmesser des inneren Fluidleiters ist insbesondere kleiner als 90%, bevorzugt kleiner als 60% oder gar < 40% des Innendurchmessers des äußeren Fluidleiters. Erfindungsgemäß umschließt ein äußerer Fluidleiter einen inneren Fluidleiter komplett. Bevorzugt berühren sich dabei die Wandungen der beiden Fluidleiter (abgesehen von
optionalen Abstandhaltern) über die gesamte Länge der
Fluidleiter nicht. Die beiden Fluidleiter verlaufen
bevorzugt koaxial zueinander.
Der erfindungsgemäße Effekt, dass zwischen innerem und äußerem Fluidleiter eine Flüssigkeit fließen kann und im inneren Fluidleiter ein Gas fließen kann, hat den Vorteil, dass der im Vergleich zum Gas höhere Wärmekoeffizient der Flüssigkeit ausgenutzt wird, die Wirkung der Temperaturwidrigkeiten (Hitze oder Kälte) in dem Raum auf das
Fluidleitungssystem abzuschwächen, insbesondere auf dessen äußere Wandung. Insbesondere bei der Leitung durch einen heißen Raum (Raumtemperatur > 150° C oder gar > 800° C) kann so trotz der Führung der Fluidleiter durch den Raum noch eine gute Führung und später eine Eindüsung erreicht werden.
Bei einer Führung durch einen kalten Raum kommt noch hinzu, dass die durch die Druckerhöhung des Gases erhöhte
Temperatur von innen die Flüssigkeit erwärmt und somit zu dem Temperieren der äußeren Wandung auch ein Einfrieren der Flüssigkeit verhindert und gleichzeitig das Gas abgekühlt wird, so dass beim späteren Eindüsen eine optimale
Temperierung des eingedüsten Fluidgemischs erreicht werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das
Fluidleitungssystem noch mindestens einen weiteren
Fluidleiter. Ein weiterer Fluidleiter kann im Inneren des inneren Fluidleiters verlaufen, zwischen innerem und äußeren Fluidleiter, oder in/an der Wandung eines der anderen Fluidleiter. Er kann auch den inneren Fluidleiter umschließen. Dies hat den Vorteil, dass ein Fluid zum
Kühlen oder Heizen durch diesen mindestens einen
Fluidleiter geleitet werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind mindestens zwei der Fluidleiter fluiddicht voneinander getrennt. Es kann jedoch auch von Vorteil sein, wenn eines der Fluide die Trennung durchdringen kann, etwa ein Gas.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das
Fluidleitungssystem mindestens einen Temperatursensor, wobei bevorzugt mindestens ein Temperatursensor am
Fluidaustritt angeordnet ist. Ein Temperatursensor ist bevorzugt am Fluideintritt angeordnet, insbesondere wann die Temperatur der Fluide am Eintritt nicht bekannt ist. Auch wenn es im Grunde genügt, die Temperatur der
Flüssigkeit zu kennen, ist es bevorzugt, auch die
Temperatur mindestens eines weiteren Fluids (z.B. des
Gases) zu messen.
Bevorzugt umfasst das Fluidleitungssystem des Weiteren eine Regelung der Temperatur, des Drucks oder der Fließgeschwindigkeit der Fluide. Damit kann der Fluidfluss in Abhängigkeit zur Temperatur geregelt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das
Fluidleitungssystem an dem bestimmungsgemäß einer Düse zugewandten Ende eine Vermischungskammer zur Vermischung der Flüssigkeit und des Gases und insbesondere auch einen Druckreduzierer (Drossel) . Diese Ausführungsform ist besonders für Düsen bevorzugt, die eine einzige
Düsenöffnung aufweisen oder zumindest die Flüssigkeit und das Gas in vermischtem Zustand eindüsen. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfasst das Fluidleitungssystem an dem bestimmungsgemäß einer Düse zugewandten Ende eine Kammer zur Vertauschung der Führung des im inneren Fluidleiter geführten Gases mit der zwischen dem äußeren Fluidleiter und inneren Fluidleiter geführten Flüssigkeit. Dies ist besonders bei der Eindüsung mittels Düsen bevorzugt, bei denen die Flüssigkeit durch ein zentrales Rohr geführt wird, welches von einem zweiten Rohr umgeben wird, in dem gasförmiges Zerstäubungsmittel geführt wird, von dem die Flüssigkeit beim Austritt zerstäubt wird.
Der Erfinder hat erkannt, dass eine zufriedenstellende Führung von Flüssigkeit und Gas zu einer Düse auf andere Arten als die durch die Erfindung vorgegebene nicht oder ggf. nur unter Inkaufnahme von Nachteilen zu erreichen ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das System am gegenüberliegenden Ende der Zuleitungen ein Düsensystem, umfassend mindestens eine Düse, insbesondere eine Einstoff- oder Zweistoffdüse. Bevorzugt wird insbesondere eine Düse, wie sie in dieser Anmeldung beschrieben ist.
Gemäß einer besonderen, eine Düse enthaltenden
Ausführungsform umfasst diese nicht unbedingt das oben genannte Fluidleitungssystem (obwohl dieses sehr
vorteilhaft ist) , sondern lediglich eine beliebige
Fluidzuleitung, eine Drossel, einen der Drossel in
Strömungsrichtung nachfolgenden Raum zur Entspannung und die abschließende Düsenöffnung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das mit einer Düse versehene Fluidleitungssystem zwischen den
Fluidleitern und dem Düsensystem eine Drossel (Druckminderer) . Dies führt dazu, dass die Fluide sich hinter der Drossel noch vor Austritt aus der Düsenöffnung das erste Mal entspannen können. Dies verbessert die
Homogenität der Eindüsung. Der Durchmesser dieser Drossel ist in der Regel von dem Durchmesser der Fluidleitungen und dem Fluiddruck abhängig. Gute Ergebnisse wurden mit
Drosseln erreicht, deren Durchfluss einen Durchmesser hatte, welcher ungefähr dem Durchmesser des inneren
Fluidleiters entsprach. Bevorzugt liegt der Durchmesser des Durchflusses der Drossel somit zwischen 50 % und 150 % des Durchmessers des inneren Fluidleiters, also des
Durchmessers des "Gasleiters". Bevorzugte Drosseldurchmesser liegen in der Praxis zwischen 0,5 und 1,5 cm. Bevorzugt ist die Drossel einer Vermischungskammer, in der sich die Flüssigkeit mit dem Gas vermischt, nachgeschaltet. Bei einer vorherigen Vermischung der beiden Fluide müssen diese selbstverständlich beide gemeinsam durch den
Drosseldurchfluss fließen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, die insbesondere auf der vorangehend beschriebenen aufbaut, ist der Durchmesser des Durchflusses der Drossel mindestens 5 % größer oder mindestens 5 % kleiner als der Durchmesser des inneren Fluidleiters, also als der Durchmesser des "Gasleiters". Besonders bevorzugt liegt der Durchmesser des Durchflusses der Drossel somit zwischen 50 % und 95% und/oder zwischen 105 % und 150 % des Durchmessers des inneren Fluidleiters (Gasleiters) .
Bei der Eindüsung mittels einer bevorzugten Düse wird ein unter Druck stehendes Medium durch eine Düse umfassend einen Düsenraum und eine Austrittsöffnung oder eine Gruppe von Austrittsöffnungen für alle eingedüsten Fluide in den Raum eingedüst. Dies kann beispielsweise auch dadurch erreicht werden, dass die Flüssigkeit mit dem unter Druck stehenden Gas vermischt der Düse zugeleitet wird.
Bevorzugt wird diese Vermischung dadurch erreicht, dass vor der Düse eine Drossel (Druckminderer) angeordnet ist, das System dazu ausgelegt ist, dass sich die Flüssigkeit und das Gas vor der Drossel vermischen und danach gemeinsam in der Drossel entspannt werden. Die nächste Entspannung tritt danach im Austrittspalt der Düse auf und führt insbesondere zu einem Pulsationseffekt .
Bevorzugte Flüssigkeitsdurchflüsse sind 200 - 600 1/h pro Quadratzentimeter Querschnittsfläche des Fließbereichs des Flüssigkeitsleiters .
Bevorzugte Düsenöffnungen liegen zwischen 0,1 mm und 2 mm, insbesondere zwischen 0,4 mm und 1 mm. Bei Spaltdüsen entsprechen diese Maße die Spaltbreite.
Bei der Eindüsung mittels einer weiteren bevorzugten Düse wird ein unter Druck stehendes Medium (Treibmittel)
verwendet, um ein zweites Medium beim Austritt aus einer Öffnung zu zerstäuben und auf diese Weise in den Raum einzudüsen. In der oben genannten DE 4315385 AI strömt in einem zentralen Rohr in der Düse eine Flüssigkeit zu deren Düsenöffnung und wird durch ein konzentrisch darum
strömendes Gas zerstäubt und so in den Raum eingebracht.
Ein bevorzugtes Eindüsungsverfahren mit einer oben
beschriebenen Vorrichtung mit einer bevorzugten Düse umfasst die Schritte:
- Zuführung einer Flüssigkeit getrennt von einem Gas unter einem einstellbaren Druck in eine Vermischungskammer, - Vermischung von Flüssigkeit und Gas und Durchführung durch eine die Vermischungskammer abschließende Drossel,
- Entspannung des Flüssigkeits-Gas-Gemischs hinter der Drossel in einer Düsenkammer,
- Eindüsung des Flüssigkeits-Gas-Gemischs,
wobei der Druck der zugeführten Flüssigkeit und/oder der Druck des zugeführten Gases so eingestellt wird, dass eine periodisch alternierende Eindüsung erfolgt.
Diese Einstellung kann beispielsweise sehr einfach
vorgenommen werden, in dem Gasdruck oder Flüssigkeitsdruck ausgehend vom Wert 0 so lange erhöht wird, bis eine
pulsierende Eindüsung zu erkennen ist. Durch leichte
Änderungen des Drucks, z.B. um 0,1 bar, ist eine Änderung der Pulsation erreichbar.
Zudem ist bevorzugt, dass bei einer Erhöhung der Fluidmenge gleichzeitig auch die Gasmenge erhöht wird, um die
Pulsation zu optimieren.
Es ist auch bevorzugt, bei Erreichen einer periodisch alternierenden Eindüsung im letzten Schritt des oben genannten Verfahrens den Gasdruck weiter zu erhöhen, zu messen, ob sich eine Verbesserung der Eindüsung einstellt. Es ist ebenfalls bevorzugt, bei einer Steigerung des Drucks die Drosselöffnung zu verkleinern und zu messen, ob sich eine Verbesserung der Eindüsung einstellt.
Es ist ebenfalls bevorzugt, die Düsenöffnung zu verkleinern und zu messen, ob sich eine Verbesserung der Eindüsung einstellt. Die Düsenöffnung wirkt sich bei sonst gleichen Bedingungen insbesondere auf die Austrittsgeschwindigkeit und die Tropfengröße aus.
Es ist ebenfalls bevorzugt, den Abstand der Drossel zur Düsenöffnung die Düsenöffnung zu verändern, um die Frequenz der Pulsation einzustellen. Eine Verringerung des AbStandes erhöht dabei insbesondere die Frequenz.
Bei einer Verbesserung der Eindüsung kann diese in der verbesserten Form beibehalten werden oder durch die oben genannten Möglichkeiten weiter verbessert werden, z.B.
durch eine Variation der oben genannten Größen solange, bis keine Verbesserung mehr auftritt.
Beispiele für bevorzugte Aus ührungsformen der
erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Abbildungen dargestellt .
Figur 1 zeigt schematisch ein bevorzugtes Fluidleitungs- system.
Figur 2 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform mit Düse.
Figur 3 zeigt beispielhaft die Verteilung des eingedüsten Fluids .
Figur 1 zeigt schematisch ein bevorzugtes Fluidlei- tungssystem. Dieses Fluidleitungssystem umfasst eine
Flüssigkeitsleitung 1 (bei der mittels einer schräger
Schnittandeutung eine langgezogene Bauform vermittelt werden soll), eine Gasleitung 2, welche von der
Flüssigkeitsleitung 1 umfasst wird (siehe Querschnittbild über dem mittleren Pfeil) . Die Flüssigkeitsleitung ist als Wellrohr ausgeführt, was jedoch lediglich eine bevorzugte Ausführungsform darstellt. Die Flüssigkeit wird durch einen Flüssigkeitszufluss 3 in das Fluidleitungssystem eingeleitet und das Gas in das Zentrale Rohr durch einen Gaszufluss 4 (Pfeile links) geführt.
An der rechten Seite des Fluidleitungssystems ist eine optionale Vermischungskammer 5 eingezeichnet, in der sich die Flüssigkeit mit dem Gas vermischen kann. An die
Vermischungskammer schließt sich ein optionaler
Druckreduzierer 6 an, durch den hier das Flüssigkeits- Gasgemisch austreten kann (rechter Pfeil) .
Figur 2 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform mit Düse. Auch diese Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Fluidleitungssystem mit der Flüssigkeitsleitung 1 (bei der mittels einer schrägen Schnittandeutung eine langgezogene Bauform vermittelt werden soll) , der
Gasleitung 2, dem Flüssigkeitszufluss 3 und dem Gaszufluss 4. In einer Vermischungskammer 5 vermischen sich
Flüssigkeit und Gas und treten durch einen Druckreduzierer 6 in einen Düsenraum 7 ein. Dadurch entspannt sich das Gas ein wenig. Durch die Düse 8 tritt das Gemisch schließlich aus, wie es mit den gestrichelten Bahnen angedeutet wird. Dabei können periodisch diskrete Entfernungsintervalle beregnet werden oder ein breites Entfernungsintervall.
Figur 3 zeigt beispielhaft die Verteilung des eingedüsten Fluids durch eine Anordnung nach Figur 2 in Form von 3 Kurven A, B und C. Diese Verteilung kann auch als
"Regendichte" bezeichnet werden. Das Schaubild stellt auf der X-Achse den Abstand zum Austrittsort des Fluidgemischs dar, also dem Ort, an dem das Fluid die Düse verlässt, und auf der Y-Achse die Menge an Fluid, die bei einem
ungestörten Flug einen bestimmten Bodenbereich erreichen würde (siehe dazu auch die verschiedenen
Beregnungspositionen der gestrichelten Flugbahnen in Figur 2) .
Da die absoluten Verläufe der Kurven von mehreren Faktoren abhängen, z.B. der Position der Düse über dem Boden, des Flüssigkeitsdrucks, des Gasdrucks oder dem Drosseldurch- messer, sind in dem Schaubild lediglich die qualitativen Verläufe bei unterschiedlichem Gasdruck und/oder
unterschiedlichem Flüssigkeitsdruck dargestellt. Die übrigen Parameter werden als konstant angenommen. Bei der Kurve A herrscht der geringste Druck, bei Kurve C der höchste und bei Kurve B ein Druck zwischen denen der Kurven A und C.
Man sieht, dass mit steigendem Druck eine Abflachung der Kurve auftritt, was einer homogeneren Eindüsung über den Abstand betrachtet entspricht. Ab einem bestimmten Druck (nicht dargestellt) nimmt die Homogenität wieder ab, da bei der Eindüsung chaotische Prozesse stattfinden. Die
Verteilung dazu hängt sehr stark von der Art der
chaotischen Prozesse ab, so dass eine Darstellung
unpraktikabel ist.
In einem Beispiel zur Praxis wird Druckluft gemeinsam mit einer Reaktionsflüssigkeit in einem 20 m langem
Wellschlauch, in dem ein weiterer Schlauch mit einem
Durchmesser von 8 mm koaxial verläuft, zu einer Düse geführt.
In dem zentralen Schlauch wird die Druckluft geführt, und in dem Wellschlauch, außerhalb des zentralen Schlauches, die Reaktionsflüssigkeit. Vor einer Drossel vermischt sich die Flüssigkeit mit der Druckluft und wird gemeinsam nach der Drossel entspannt. Die nächste Entspannung tritt im Austrittspalt der nachgeschalteten Düse auf und führt bei korrekter Einstellung des Drucks sogar zu einem automatisch entstehenden Pulsationseffekt .
Praktikable Mengen für die Flüssigkeit und die Druckluft sind für diesen Aufbau 0 - 3200 Liter/h bei 5 bar für die Druckluft und 500 - 1200 1/h für die Flüssigkeit. Der Spalt der Düse beträgt z.B. 0,1 - 1 mm und der Drosseldurchmesser liegt zwischen 0,5 und 1,5 cm.
Mit wenig regeltechnischem Aufwand wird mit dieser
Anordnung eine ausreichend gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit erreicht. Mit höherer Luftmenge wird die
Verteilung homogener. Die Wurfweite wird durch die
Luftzugabe erhöht.

Claims

Ansprüche
1. Fluidleitungssystem, umfassend mindestens eine
Flüssigkeitszuleitung, mindestens eine Gaszuleitung und mindestens zwei langgezogene Fluidleiter von denen
zumindest ein Fluidleiter (äußerer Fluidleiter) einen anderen Fluidleiter (inneren Fluidleiter) komplett
umschließt, und wobei die Flüssigkeitszuleitung mit dem äußeren Fluidleiter verbunden ist, so dass zwischen innerem und äußerem Fluidleiter ein flüssiges Fluid fließen kann und die Gaszuleitung mit dem inneren Fluidleiter verbunden ist, so dass im inneren Fluidleiter ein gasförmiges Fluid fließen kann.
2. Fluidleitungssystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Gaszuleitung zur Zuleitung von Gasen mit einem Druck > 2 bar ausgelegt ist, wobei
bevorzugt die Flüssigkeitszuleitung eine Flüssigkeitspumpe und/oder die Gaszuleitung eine Gaspumpe umfasst und
insbesondere eine oder beide der Zuleitungen auch eine Steuerung oder Regelung für die jeweilige Pumpe umfasst.
3. Fluidleitungssystem nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitfähigkeit der Wandung des äußeren Fluidleiters größer ist als die Wärmeleitfähigkeit der Wandung des inneren
Fluidleiters, wobei die Wärmeleitfähigkeit der Wandung des äußeren Fluidleiters insbesondere größer als 8 W/(m-K) ist, und/oder die Wärmeleitfähigkeit der Wandung des inneren Fluidleiters insbesondere kleiner als 8 W/ (m*K) ist.
4. Fluidleitungssystem nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluidleitungs- System noch mindestens einen weiteren Fluidleiter umfasst, durch den ein Fluid zum Kühlen oder Heizen durchgeleitet werden kann.
5. Fluidleitungssystem nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluidleitungssystem eine Regelung der Temperatur, des Drucks oder der Fließgeschwindigkeit der Fluide umfasst und dass das
Fluidleitungssystem vorzugsweise mindestens einen
Temperatursensor umfasst, wobei bevorzugt mindestens ein Temperatursensor am Fluidaustritt angeordnet ist.
6. Fluidleitungssystem nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es an dem
bestimmungsgemäß einer Düse zugewandten Ende eine
Vermischungskammer zur Vermischung der Flüssigkeit und des Gases oder eine Kammer zur Vertauschung der Führung des im inneren Fluidleiter geführten Gases mit der zwischen dem äußeren Fluidleiter und inneren Fluidleiter geführten
Flüssigkeit umfasst.
7. Fluidleitungssystem nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zwischen den Fluidleitern und dem Düsensystem oder der bestimmungsgemäßen Düsenposition eine Drossel umfasst, welche
insbesondere hinter einer Vermischungskämmer angeordnet ist, wobei der Durchmesser des Durchflusses der Drossel vorzugsweise zwischen 50 % und 150 % des Durchmessers des inneren Fluidleiters liegt, besonders bevorzugt zwischen 50 % und 95% und/oder zwischen 105 % und 150 % des
Durchmessers des inneren Fluidleiters (Gasleiters) .
8. Fluidleitungssystem nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es am gegenüberliegenden Ende der Zuleitungen ein Düsensystem mit
zumindest einer Düse umfasst, durch die die Fluide
austreten können.
9. Düsensystem, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einem Fluidleitungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgestattet ist.
10. Eindüsungsverfahren mit einer Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend die Schritte:
- Zuführung einer Flüssigkeit getrennt von einem Gas unter einem einstellbaren Druck in eine Vermischungskammer,
- Vermischung von Flüssigkeit und Gas und Durchführung durch eine die Vermischungskammer abschließende Drossel,
- Entspannung des Flüssigkeits-Gas-Gemischs hinter der Drossel in einer Düsenkammer,
- Eindüsung des Flüssigkeits-Gas-Gemischs in einen Raum, wobei der Druck der zugeführten Flüssigkeit und/oder der Druck des zugeführten Gases so eingestellt wird, dass eine periodisch alternierende Eindüsung erfolgt.
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