PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO PARA MEZCLAR UN FLUIDO GASEOSO CON UN CAUDAL DE GAS GRANDE, ESPECIALMENTE PARA INTRODUCIR UN AGENTE REDUCTOR EN UN GAS DE HUMO QUE CONTIENE OXIDOS DE NITROGENO.

Procedimiento para mezclar al menos una corriente de fluido gaseoso con un caudal de gas grande,

especialmente para introducir un agente reductor en un gas de humo que contiene óxidos de nitrógeno,

en el que el caudal de gas grande afluye al lado de afluencia de al menos un elemento mezclador configurado a manera de disco dispuesto en posición inclinada bajo un ángulo con respecto a su dirección de flujo y en el cual se forman torbellinos de flujo a manera de estelas,

en el que la corriente de fluido es conducida sustancialmente hacia el centro de una superficie de rebote asociada al lado de efluencia del elemento mezclador y paralela a dicho elemento mezclador, y

en el que se añade la corriente de fluido gaseoso aguas abajo del elemento mezclador, caracterizado porque

la corriente de fluido es conducida en el lado de efluencia en dirección sustancialmente perpendicular al centro de la superficie de rebote, distribuyéndose el fluido gaseoso desde el centro por todo el lado de efluencia del elemento mezclador e incorporándose dicho fluido a través de todo el sistema de torbellinos que se forman en el canto periférico del elemento mezclador

Procedimiento y dispositivo para mezclar un fluido gaseoso con un caudal de gas grande, especialmente para introducir un agente reductor en un gas de humo que contiene óxidos de nitrógeno.

La invención concierne a un procedimiento para mezclar al menos una corriente de fluido gaseoso con un caudal de gas grande, especialmente para introducir un agente reductor en un gas de humo que contiene óxidos de nitrógeno, en el que el caudal de gas grande afluye al lado de afluencia (lado de barlovento) de al menos un elemento mezclador configurado a manera de disco dispuesto en posición inclinada bajo un ángulo con respecto a su dirección de flujo y en el cual se forman torbellinos de flujo, en el que la corriente de fluido es conducida sustancialmente hacia el centro de una superficie de rebote asociada al lado de efluencia (lado de sotavento) del elemento mezclador y paralela a dicho elemento mezclador, y en el que la corriente de fluido gaseoso se mezcla con el caudal de gas aguas abajo del elemento mezclador.

Se conoce por el documento EP 1 064 742 A1 un procedimiento en combinación con filtros eléctricos para desempolvar caudales de gas grandes, en el que los torbellinos de flujo que se forman en el disco mezclador inclinado se denominan torbellinos de canto delantero. El canto del disco preferiblemente circular dirigido hacia el caudal de gas grande se denomina canto de afluencia y el otro canto se denomina canto de desprendimiento. No se trata aquí de cantos rectilíneos, sino de cantos en forma de arco.

La pared vertical del canal de gas que conduce el caudal de gas grande está atravesada verticalmente por una tubuladura para la adición y mezclado de un fluido acondicionador. Visto en la dirección de flujo del caudal de gas grande, la tubuladura desemboca detrás del canto de afluencia del disco mezclador sin solapar a dicho disco mezclador. La corriente de agente acondicionador que sale de la tubuladura choca con la superficie parcial marginal -contigua a la salida de la tubuladura- del lado de efluencia del disco mezclador bajo un ángulo que corresponde al ángulo de inclinación del disco con respecto a la dirección de flujo del caudal de gas grande. En la columna 6, líneas 5-6 del documento EP 1 604 742 A1 se consideran también convenientes unos modos de procedimiento en los que el equipo de mezclado está instalado directamente en el dispositivo generador de torbellinos.

Se conoce por el documento EP 1 568 410 A1 un procedimiento del tipo genérico expuesto para mezclar dos corrientes de fluido en combinación con instalaciones para eliminar óxidos de nitrógeno de gases de humo, en el que el agente reductor que sale de la tubuladura choca con el lado trasero del disco mezclador oblicuamente colocado (lado de sotavento) cerca de su región central bajo un ángulo que corresponde al ángulo de inclinación del disco con respecto a la dirección de flujo del caudal de gas grande. Según la columna 2, líneas 17-20, la tubuladura deberá sobresalir solamente en una corta distancia hacia adentro con respecto a la pared del canal que conduce el caudal de gas grande (gas de humo). A causa de la colocación oblicua de la tubuladura con relación al elemento mezclador, no se produce una distribución uniforme del fluido gaseoso por todo el lado de descarga (lado de sotavento) y el fluido gaseoso no se mezcla con la corriente de gas de humo en todo el canto periférico del elemento mezclador, sino sustancialmente tan sólo en el tramo del canto situado arriba en la figura 1 del documento EP 1 568 410 A1.

Por tanto, en estas realizaciones del procedimiento no se produce una distribución óptima del agente acondicionador o reductor sobre el disco mezclador y no tiene lugar así un mezclado óptimo con el sistema de torbellinos desarrollado en el disco mezclador.

En el dispositivo mezclador descrito en el documento EP 1 166 861 A1 en combinación con instalaciones denox (instalaciones de eliminación de NO_x) y filtros eléctricos el disco mezclador (superficie de montaje) presenta una cámara a la que conduce un canal de flujo separado para el gas a incorporar o para otro líquido newtoniano y que sirve como cámara distribuidora para la corriente de gas. La cámara está provista de aberturas de salida en el lado posterior (lado de efluencia; lado de sotavento) del disco mezclador que queda alejado del lugar de llegada del caudal de gas grande, y está dispuesta en la zona del canto de afluencia. La cámara distribuidora lleva unidas hacia el canto de desprendimiento unas cámaras, si bien éstas no tienen ninguna función distribuidora ni ninguna función reotécnica, sino que sirven exclusivamente para conferir rigidez al disco mezclador. Las aberturas de salida pueden estar formadas en la tapa de la cámara distribuidora o en su pared lateral. Sin embargo, pueden estar formadas también en una campana adicional asentada sobre la cámara. Sin embargo, es posible también que la propia cámara no esté equipada con una tapa paralela al disco mezclador, sino que ella misma esté configurada en forma de campana. El canal de flujo para la alimentación de gas puede penetrar en la cámara a través del disco mezclador desde el lado de barlovento de este disco o puede extenderse hacia la cámara distribuidora en el lado de sotavento del disco mezclador. En el procedimiento descrito en el documento EP 1 166 861 B1 es necesaria una cámara adicional y la incorporación de mezclado se efectúa de nuevo tan sólo en las proximidades del canto de afluencia.

Tales procedimientos denominados procedimientos de mezclado con un mezclador estático se utilizan también, por ejemplo, en instalaciones SCR de eliminación de óxidos de nitrógeno (SCR es la abreviatura en inglés de reducción catalítica selectiva) de gases de humo, por ejemplo de hogares de centrales eléctricas, por medio de un agente reductor y un catalizador. Es usual a este respecto que, en el caso de NH₃ como agente reductor, se almacene éste en forma de NH₃ licuado a presión o de agua amoniacal (NH₄OH) y que se inyecte NH₃ preevaporado con una corriente de gas portador en la corriente de gas de humo y se mezcle con ésta. En el caso de urea como agente reductor, se genera primero una solución acuosa de urea que se inyecta después de un tratamiento adecuado, también en forma gaseosa, en la corriente de gas de humo.

Asimismo, estos procedimientos se utilizan, por ejemplo, en el funcionamiento de chimeneas industriales, secadores por rociado (véase, por ejemplo, el documento EP 0 637 726 B1), intercambiadores de calor, instalaciones de desulfuración de gases de humo y torres de refrigeración híbridas.

El problema de la invención consiste en mejorar en el procedimiento del tipo genérico expuesto el mezclado de la corriente de fluido gaseoso con el caudal de gas grande.

Este problema se resuelve por el hecho de que la corriente de fluido es conducida en el lado de efluencia en dirección sustancialmente perpendicular al centro de la superficie de rebote, distribuyéndose el fluido gaseoso desde el centro por todo el lado de efluencia del elemento mezclador e incorporándose este fluido en todo el sistema de torbellinos que se forman en el canto periférico del elemento mezclador.

La corriente de fluido gaseoso proveniente de un tubo de alimentación choca, como chorro de impacto, perpendicularmente al centro de la superficie de rebote y genera allí un punto de remanso con sobrepresión estática, a partir del cual se propaga radialmente el medio circulante en dirección sustancialmente paralela a la superficie de rebote. Se origina así un chorro plano rotacionalmente simétrico que se propaga en el lado de sotavento del elemento mezclador en dirección paralela a la superficie del disco hasta el borde del elemento mezclador y que entra en los torbellinos de flujo a manera de estelas formados por el disco mezclador colocado en posición inclinada dentro del caudal de gas grande.

Se consigue de este modo que el fluido gaseoso se distribuya por todo el lado de efluencia del elemento mezclador y se incorpore en todo el sistema de torbellinos que se forman en el canto periférico del disco.

El centro, en el caso de un disco circular, se encuentra en el punto medio del círculo y, en el caso de un polígono regular, se encuentra en el centro de gravedad de la superficie. En un elemento mezclador con desviaciones respecto de la forma regular, tal como, por ejemplo, un triangulo escaleno, un trapecio o similar, es necesaria una adaptación de la posición de salida (posición de boquilla) para conseguir, a pesar de ello, una distribución ampliamente uniforme del fluido gaseoso...

1. Procedimiento para mezclar al menos una corriente de fluido gaseoso con un caudal de gas grande, especialmente para introducir un agente reductor en un gas de humo que contiene óxidos de nitrógeno,

en el que el caudal de gas grande afluye al lado de afluencia de al menos un elemento mezclador configurado a manera de disco dispuesto en posición inclinada bajo un ángulo con respecto a su dirección de flujo y en el cual se forman torbellinos de flujo a manera de estelas,

en el que la corriente de fluido es conducida sustancialmente hacia el centro de una superficie de rebote asociada al lado de efluencia del elemento mezclador y paralela a dicho elemento mezclador, y

en el que se añade la corriente de fluido gaseoso aguas abajo del elemento mezclador, caracterizado porque

la corriente de fluido es conducida en el lado de efluencia en dirección sustancialmente perpendicular al centro de la superficie de rebote, distribuyéndose el fluido gaseoso desde el centro por todo el lado de efluencia del elemento mezclador e incorporándose dicho fluido a través de todo el sistema de torbellinos que se forman en el canto periférico del elemento mezclador.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se conduce la corriente de fluido directamente al lado de efluencia del elemento mezclador.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se conduce la corriente de fluido desde el lado de afluencia, a través de una abertura prevista en el elemento mezclador, hasta una placa de rebote dispuesta delante de la abertura en el lado de efluencia.

4. Dispositivo para mezclar al menos una corriente de fluido gaseoso (6; 12) con un caudal de gas grande (2) que circula en un canal de gas, especialmente para introducir un agente reductor en un gas de humo que contiene óxidos de nitrógeno, con al menos un elemento mezclador (1; 8) configurada a manera de disco, retenido en el canal de gas y dotado de un lado de afluencia (1a) y un lado de efluencia (1b), el cual está dispuesto bajo un ángulo de inclinación con respecto a la dirección de flujo del caudal de gas y en el que se forman torbellinos de flujo (3) a manera de estelas, una placa de rebote (1; 8; 11) asociada al centro del lado de efluencia (1b) del elemento mezclador y paralela al disco mezclador, y un equipo (4; 10) de mezclado de la corriente de fluido gaseoso, realizado a manera de tubo y alineado sustancialmente con el centro de la superficie de rebote, especialmente para introducir un agente reductor (5a) en un gas de humo que contiene óxidos de nitrógeno,

caracterizado porque

la dirección de salida (6; 12) del equipo de mezclado (4; 10) a manera de tubo está orientada en sentido sustancialmente perpendicular a la superficie de rebote (1; 8; 11).

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque la salida de fluido (4a; 6) del equipo de mezclado está dispuesta en el lado de efluencia (1b; 8b) del elemento mezclador y el propio elemento mezclador sirve de placa de rebote.

6. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque la salida de fluido (10b; 12) del equipo de mezclado (10) es una abertura sustancialmente centrada (9) del elemento mezclador, desde la cual sale la corriente de fluido hacia el lado de efluencia (1a; 8a), y porque en el lado de efluencia está dispuesta delante de la abertura, a cierta distancia de ésta, una placa de rebote separada (11).

7. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque el disco mezclador (1) está configurado en forma circular, elíptica, ovalada, parabólica, rómbica, poligonal o triangular.

8. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado porque la forma poligonal es una forma octogonal simétricamente estructurada, en particular una forma octogonal regular, o una forma de trapecio.

9. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, 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 flujo del caudal de gas.

10. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 8, caracterizado porque en el lado de efluencia del disco mezclador (1; 8) están dispuestos unos sujetadores (7; 13) que se extienden en dirección radial y que sirven para sujetar el disco mezclador en el canal de gas (K).