DISPOSITIVO PARA MEZCLAR UN FLUIDO CON UNA CORRIENTE DE UNA GRAN CANTIDAD DE GASES, ESPECIALMENTE PARA LA INTRODUCCION DE UN AGENTE REDUCTOR EN UN GAS DE COMBUSTION QUE CONTIENE OXIDOS DE NITROGENO.

Dispositivo para mezclar un fluido con una corriente de una gran cantidad de gases (circulación básica) que circula en un canal de gas,

con al menos una lanza de toberas con al menos una tobera de atomización para la alimentación del fluido, cuyo eje forma un ángulo con la dirección de la circulación de la corriente de cantidades de gases, y con al menos un elemento mezclador plano asociado a distancia a la tobera de atomización, que forma un ángulo con la dirección de la circulación de la corriente de cantidades de gases, de manera que en el elemento mezclador se configuran remolinos de la circulación y al menos una parte del fluido llega a estos remolinos de la circulación, caracterizado porque, cuando se emplea un líquido como fluido, la lanza de toberas (5) está equipada con al menos dos toberas de atomización (4a, 4b) inclinadas entre sí en contra de la dirección de la circulación de la corriente de cantidades de gases (2) y en sentido contrario bajo un ángulo de atomización (ß), porque las toberas de atomización están dispuestas con relación a la corriente de cantidades de gases (2) aguas abajo sobre el lado Lee (1b) o aguas arriba sobre el lado Luv (1a) del elemento mezclador (1) configurado en forma de disco, y porque la atomización está conducida de tal forma que las porciones gaseosas (6a) evaporadas contenidas en el chorro de toberas (6) que salen, respectivamente, desde las toberas de atomización entran en el remolino de la circulación (3; 3a; 3b) de la corriente de cantidades de gas (2), mientras que las porciones (6b) en forma de gotitas no evaporadas no entran en virtud de su inercia y del ángulo de atomización (ß) en el remolino de la circulación (3; 3a; 3b) de la corriente de cantidades de gas (2) en la proximidad del disco mezclador (1)

Dispositivo para mezclar un fluido con una corriente de una gran cantidad de gases, especialmente para la introducción de un agente reductor en un gas de combustión que contiene óxidos de nitrógeno.

La invención se refiere a un dispositivo para mezclar un fluido con una corriente de una gran cantidad de gases (circulación básica) que circula en un canal de gas, especialmente para la introducción de un agente reductor en un gas de combustión que contiene óxidos de nitrógeno, con al menos una lanza de toberas con al menos una tobera para la alimentación del fluido, cuyo eje forma un ángulo con la dirección de la circulación de la corriente de cantidades de gases, y con al menos un elemento mezclador plano asociado a distancia a la tobera, que forma un ángulo con la dirección de la circulación de la corriente de cantidades de gases, de manera que en el elemento mezclador se configuran remolinos de la circulación y al menos una parte del fluido llega a estos remolinos de la circulación.

Se conoce a partir del documento DE 37 23 618 C1 un dispositivo de este tipo, en el que el agente reductor es introducido en forma de gas en la corriente de grandes cantidades de gases (gas de combustión). El elemento mezclador elástico se emplea para acortar los recorridos de mezcla en principio muy largos.

En instalaciones SCR para la Reducción Catalítica Selectiva de gases de combustión, por ejemplo de combustiones de centrales eléctricas por medio de agentes reductores y catalizador es habitual que en el caso de NH3 como agente reductor, éste sea almacenado en forma de NH3 licuado a presión o de hidróxido amónico y sea inyectado NH3 pre-evaporado con una corriente de gas portador a la corriente de gas de combustión y sea mezclado con ésta. En el caso de urea como agente reductor se genera en primer lugar una solución de urea acuosa, que se inyecta después de tratamiento adecuado entonces igualmente en forma de gas en la corriente de gas de combustión.

En el dispositivo conocido, el elemento mezclador es una chapa rectangular que se extiende sobre la anchura del canal de gas de combustión. La lanza de toberas con la tobera se encuentra esencialmente lateral y paralela al canto de la chapa de mezcla que se encuentra aguas arriba con respecto a la dirección de la circulación de la corriente de gas de combustión y el chorro de tobera del agente reductor en forma de gas en forma de la mezcla de NH3 - gas portador es inyectado lateralmente sobre el lado trasero del elemento mezclador. La distribución se realiza en los remolinos de la circulación directamente en y detrás de la chapa de mezcla y a través de la turbulencia elevada en la circulación de gas de combustión aguas debajo de la chapa de mezcla. En el caso de una sección transversal grande del canal, están previstas lanzas de toberas adyacentes que rellenan la sección transversal así como varias chapas de circulación asociadas a las lanzas de toberas.

También se ha propuesto una inyección de hidróxido amónico (NH40H líquido) o solución de urea sin evaporación previa directamente en la corriente de gas de combustión sobre el lado trasero de un elemento mezclador, de manera que la tobera está dispuesta sobre el lado trasero (lado Lee) del elemento mezclador de tal forma que la dirección de inyección se extiende paralelamente a la corriente de cantidades de gases de combustión. El chorro de tobera está constituido por una mezcla de gas y gotitas de líquido, que se evaporan en el entorno caliente a 300ºC aproximadamente después de un cierto tiempo. En este caso, existe el peligro de que gotitas de agente reductor junto con partículas de polvo contenidas en los gases de combustión conduzcan a la formación de un revestimiento del tipo de hormigón sobre el o los elementos mezcladores empleados, los elementos de soporte para el elemento mezclado y, dado el caso, sobre las paredes del canal de gas de combustión. Por lo tanto, la tobera debe estar dispuesta alejada del elemento mezclador hasta el punto de que las gotitas no evaporadas no puedan incidir sobre el disco mezclador tampoco bajo la influencia de corrientes de retorno (trenzas de remolinos). Esto conduce a una prolongación de la longitud del canal de gas de combustión libre de estructuras internas que es necesaria para la mezcla a fondo. No se pueden emplear elementos mezcladores estáticos adicionales en la corriente de gas de combustión después de la inyección debido al peligro de formación de un revestimiento.

El cometido de la invención es mejorar el dispositivo del tipo indicado al principio, de tal manera que con una inyección directa de un líquido como fluido, especialmente agente reductor líquido, con un recorrido corto de la mezcla se evita una formación de revestimiento en una extensión esencial.

Este cometido se soluciona en un dispositivo del tipo indicado al principio porque cuando se emplea un líquido como fluido, la lanza de toberas está equipada con al menos dos toberas de atomización inclinadas entre sí en contra de la dirección de la circulación de la corriente de cantidades de gases y en sentido contrario, porque las toberas de atomización están asociadas a un elemento mezclador configurado en forma de disco y porque la atomización está conducida de tal forma que las porciones gaseosas evaporadas contenidas en el chorro de toberas que salen, respectivamente, desde las toberas de atomización entran en el remolino de la circulación, mientras que las porciones en forma de gotitas no evaporadas no entran en virtud de su inercia y del ángulo de atomización (ß) en el remolino de la circulación en la proximidad del disco mezclador.

Las toberas de atomización están dispuestas con relación a la corriente de cantidades de gases aguas abajo o aguas arriba del disco mezclador.

En las dos formas de realización se asegura que las gotas grandes no evaporadas sigan, en virtud de su inercia, en gran medida el eje original del chorro y no incidan sobre el disco mezclador y puedan conducir allí a la formación de un revestimiento, mientras que el NH3 evaporado en el gas de combustión caliente desde el agente reductor líquido alimentado sigue la circulación del gas de combustión y es incorporado como gas en los torbellinos de viento que ruedan directamente detrás del disco mezclador. De esta manera se consigue una distribución previa también durante la inyección directa de NH40H.

Con preferencia, el disco mezclador está configurado de forma circular, elíptica, ovalada, en forma de parábola, en forma de rombo o en forma de triángulo, como se conoce a partir del documento DE 37 23 618 V1, columna 1, líneas 40-45.

Es conveniente que el ángulo entre las dos toberas de atomización esté en el intervalo entre 60º y 120º, con preferencia 90º.

El disco mezclador está inclinado con preferencia bajo un ángulo en el intervalo entre 30º y 90º con respecto a la dirección de la circulación de la corriente de cantidades de gases.

Es conveniente que las toberas de atomización sean toberas de 2 sustancias con un medio auxiliar de atomización, con preferencia con aire comprimido o vapor de agua como medio auxiliar de atomización. Con toberas de 2 sustancias se puede generar un espectro fino de gotitas.

Pero también se pueden emplear toberas de presión sin medio auxiliar como toberas de atomización.

Para evitar una caída de gotas en la salida de las toberas, las toberas de atomización pueden estar equipadas con aire de bloqueo o bien aire de velo.

Para optimizar las trayectorias de las gotitas todavía en su alineación, el plano cubierto por los chorros de toberas de las toberas de atomización está inclinado bajo un ángulo en el intervalo de 0º a 30º con respecto a la dirección de la circulación de la corriente de cantidades de gas.

A continuación se explica en detalle la invención a modo de ejemplo con la ayuda de las figuras. En este caso:

La figura 1 muestra una representación tridimensional de un remolino de herradura con torbellino de viento que se ajusta en un disco de forma circular atacado por una corriente de cantidades de gas e inclinado en contra de la corriente bajo un ángulo a.

La figura 2 muestra una vista lateral transversalmente a la línea A-A según la figura 1.

La figura 3 muestra una vista delantera con visión sobre el lado Lee del disco transversalmente a la línea B-B en la representación según la figura 1.

La figura 4 muestra una vista lateral comparable a la figura 2 en una primera forma de realización del dispositivo de acuerdo con...

1. Dispositivo para mezclar un fluido con una corriente de una gran cantidad de gases (circulación básica) que circula en un canal de gas, con al menos una lanza de toberas con al menos una tobera de atomización para la alimentación del fluido, cuyo eje forma un ángulo con la dirección de la circulación de la corriente de cantidades de gases, y con al menos un elemento mezclador plano asociado a distancia a la tobera de atomización, que forma un ángulo con la dirección de la circulación de la corriente de cantidades de gases, de manera que en el elemento mezclador se configuran remolinos de la circulación y al menos una parte del fluido llega a estos remolinos de la circulación, caracterizado porque, cuando se emplea un líquido como fluido, la lanza de toberas (5) está equipada con al menos dos toberas de atomización (4a, 4b) inclinadas entre sí en contra de la dirección de la circulación de la corriente de cantidades de gases (2) y en sentido contrario bajo un ángulo de atomización (ß), porque las toberas de atomización están dispuestas con relación a la corriente de cantidades de gases (2) aguas abajo sobre el lado Lee (1b) o aguas arriba sobre el lado Luv (1a) del elemento mezclador (1) configurado en forma de disco, y porque la atomización está conducida de tal forma que las porciones gaseosas (6a) evaporadas contenidas en el chorro de toberas (6) que salen, respectivamente, desde las toberas de atomización entran en el remolino de la circulación (3; 3a; 3b) de la corriente de cantidades de gas (2), mientras que las porciones (6b) en forma de gotitas no evaporadas no entran en virtud de su inercia y del ángulo de atomización (ß) en el remolino de la circulación (3; 3a; 3b) de la corriente de cantidades de gas (2) en la proximidad del disco mezclador (1).

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el disco mezclador (1) está configurado de forma circular, elíptica, ovalada, en forma de parábola, en forma de rombo o en forma de triángulo.

3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el ángulo de atomización (ß) entre las dos toberas de atomización está en el intervalo entre 60º y 120º.

4. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el disco mezclador (1) está inclinado bajo un ángulo (a) en el intervalo de 30º a 90º con respecto a la dirección de la circulación de la corriente de cantidades de gases.

5. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las toberas de atomización (4a, 4b) son toberas de 2 sustancias con un medio auxiliar de atomización (5b).

6. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las toberas de atomización (4a, 4b) son toberas de presión.

7. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque las toberas de atomización (4a, 4b) están equipadas con aire de bloqueo (5c).

8. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el plano cubierto por los chorros de toberas de las toberas de atomización está inclinado bajo un ángulo (?) en el intervalo de 0º a 30º con respecto a la dirección de la circulación de la corriente de cantidades de gas (2).

9. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el ángulo de atomización (ß) tiene 90º.