EP2555858A1

EP2555858A1 - Spray system and method for spraying a secondary fluid into a primary fluid

Info

Publication number: EP2555858A1
Application number: EP11713276A
Authority: EP
Inventors: Stefan Hartig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-04-09
Filing date: 2011-04-08
Publication date: 2013-02-13
Also published as: CN102834168A; DE202011110485U1; WO2011124686A1; US20130068852A1; DE102010014580A1

Abstract

The invention relates to a spray system for spraying a secondary fluid (5) into a primary fluid (1), wherein the secondary fluid (5) is gaseous or liquid or contains fine particulate solids which are to be dispersed in the primary fluid (1). The spray system comprises at least one central nozzle (6) for the primary fluid and at least one nozzle for spraying the secondary fluid(6), wherein a housing (3) of the nozzle has a tubular design and the central nozzle (6) is provided with a central passage for the primary fluid (1), wherein the passage, as seen looking in the flow direction, comprises a convergent inlet region (7), a constriction (8) and a divergent outlet part (9), wherein at least one outlet opening for the secondary fluid (5) is arranged on the downstream end (4) of the nozzle housing (3) and wherein at least one outlet opening is designed and arranged to generate a spray jet (12) of the secondary fluid (5) that surrounds the primary fluid (1) exiting the central passage in a substantially ring-shaped manner.

Description

Beschreibung description

Sprühsystem und Verfahren zum Einsprühen eines sekundären Fluids in ein primäres Fluid Spray system and method of spraying a secondary fluid into a primary fluid

Die Erfindung betrifft ein Sprühsystem zum Einsprühen eines sekundären Fluids in ein primäres Fluid, wobei das sekundäre Fluid gasförmig oder flüssig ist oder feinpartikuläre Feststoffe enthält, die in dem primären Fluid dispergiert werden sollen, mit wenigstens einer Zentraldüse für das primäre Fluid und wenigstens einer Düse zum Versprühen des sekundären Fluids, wobei ein Düsengehäuse der Düse rohrförmig aufgebaut ist und die Zentraldüse einen zentralen Durchtrittskanal für das primäre Fluid aufweist. The invention relates to a spray system for spraying a secondary fluid into a primary fluid, wherein the secondary fluid is gaseous or liquid or contains fine particulate solids to be dispersed in the primary fluid, with at least one central nozzle for the primary fluid and at least one nozzle for Spraying the secondary fluid, wherein a nozzle housing of the nozzle is constructed tubular and the central nozzle has a central passageway for the primary fluid.

In vielen verfahrenstechnischen Anlagen, die von einem primären Fluid durchströmt sind, stellt sich die Aufgabe, ein sekundäres, flüssiges oder gasförmiges Fluid oder auch feinpartikuläre Feststoffe möglichst homogen in das primäre Fluid einzumischen. Zu diesem Zweck werden Düsen eingesetzt. Da die Einmischung des sekundären Fluids, zu welchem wir auch die feinpartikulär in einem Trägerfluid suspendierten Feststoffe rechnen wollen, innerhalb einer sehr kurzen Laufstrecke erfolgen soll, ist eine Vielzahl von Düsen erforderlich, die über den Querschnitt der vom - - In many process plants, which are traversed by a primary fluid, the task is to mix a secondary, liquid or gaseous fluid or fine particulate solids as homogeneously as possible in the primary fluid. For this purpose, nozzles are used. Since the interference of the secondary fluid, to which we also want to count the particles suspended in fine particle form in a carrier fluid, is to take place within a very short running distance, a large number of nozzles is required, which cross the cross section of the - -

Primärfluid durchströmten verfahrenstechnischen Anlage verteilt sind. Dies ist mit hohen Kosten verbunden, insbesondere auch für die hier erforderlichen Sprühlanzen, über welche das sekundäre Fluid zu den Sprühdüsen transportiert wird. Primary fluid flowed through the process plant are distributed. This is associated with high costs, in particular for the spray lances required here, via which the secondary fluid is transported to the spray nozzles.

In vielen Fällen wird das sekundäre Fluid mit Hilfe eines Zerstäubungshilfsmediums in das primäre Fluid eingebracht. Dieses Zerstäubungshilfsmedium kann zum Beispiel aus Druckluft oder aus Dampf bestehen. In many cases, the secondary fluid is introduced into the primary fluid with the aid of a sputtering aid. This sputtering assist medium may be, for example, compressed air or steam.

Im Falle eines sogenannten Verdampfungskühlers für heiße Rauchgase wird in der Regel Wasser als sekundäres Fluid in Gestalt feiner Tropfen in das primäre Fluid, nämlich Rauchgas, eingesprüht. In aller Regel besteht ein großes Interesse daran, dass die für die Verdunstung der Tropfen erforderliche Zeit möglichst kurz ist, da anderenfalls die Abmessungen der verfahrenstechnischen Anlage sehr groß ausfallen, was mit hohen Anlagekosten verbunden ist. Es geht jedoch nicht nur um die Tropfengrößenverteilung im Sprühstrahl des sekundären Fluids nahe dem Austritt der Sprühdüsen, sondern auch um die Intensität der Einmischung des zu kühlenden Primärgases in den Sprühstrahl. Je intensiver diese Einmischung ist, umso kürzer ist die Verdunstungsstrecke. Bei herkömmlichen Düsen erfolgt die Einmischung des Primärgases in den Sprühstrahl über den Kegelmantel des Sprühstrahles hinweg. Das Primärgas strömt durch die Randzonen des Sprühstrahls zur Achse des Sprühstrahles hin und schleppt dabei infolge des Strömungswiderstands auch Tropfen zur Strahlachse hin mit sich. Auf der Strahlachse existieren demnach ungünstige Randbedingungen für die Verdunstung der Tropfen. Denn das Rauchgas hat sich auf dem Weg zur Achse des Sprühstrahls hin bereits abgekühlt und mit Wasserdampf angereichert. Ferner treten nahe der Strahlachse in aller Regel besonders hohe Tropfenstromdichten auf, was aus naheliegenden Gründen ebenfalls für eine schnelle Verdunstung sehr ungünstig ist. - - In the case of a so-called evaporative cooler for hot flue gases, water is usually sprayed as a secondary fluid in the form of fine droplets into the primary fluid, namely flue gas. As a rule, there is great interest in that the time required for the evaporation of the droplets is as short as possible, otherwise the dimensions of the process plant are very large, which is associated with high investment costs. However, it is not only about the droplet size distribution in the spray of the secondary fluid near the exit of the spray nozzles, but also about the intensity of the mixing of the primary gas to be cooled in the spray. The more intense this interference, the shorter the evaporation distance. In conventional nozzles, the mixing of the primary gas into the spray jet takes place over the conical surface of the spray jet. The primary gas flows through the edge zones of the spray jet toward the axis of the spray jet and, as a result of the flow resistance, also entrains drops toward the jet axis. Accordingly, there are unfavorable boundary conditions for the evaporation of the drops on the beam axis. Because the flue gas has already cooled down on the way to the axis of the spray and enriched with water vapor. Furthermore, very close to the beam axis usually high drop current densities, which is also very unfavorable for obvious reasons for rapid evaporation. - -

Für das Dispergieren von Feststoffen in einer Primärgasströmung existiert ein analoges Problem. Auf der Achse des Sprühstrahles der eingebrachten Feststoffsuspension liegt eine hohe Partikeldichte vor, da das zur Achse des Sprühstrahls hin eingemischte Primärgas feine Feststoffpartikel vom Strahlrand zur Strahlachse hin mit sich führt. There is an analogous problem for dispersing solids in a primary gas flow. A high particle density is present on the axis of the spray jet of the introduced solid suspension, since the primary gas mixed in toward the axis of the spray jet entrains fine solid particles from the jet edge to the jet axis.

Aus dem einleitend beschriebenen Sachverhalt leitet sich die Aufgabenstellung für die vorliegende Erfindung ab. Das Sprühsystem und das Verfahren sollen derart beschaffen sein, dass die Einmischung des Primärgases in den Strahl des sekundären Fluids möglichst intensiv ist. From the facts described in the introduction, the task for the present invention is derived. The spray system and the method should be such that the interference of the primary gas in the jet of secondary fluid is as intense as possible.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 2634494 ist ein Injektor bekannt, um Abwasser zu begasen. Eine zentrale Treibstrahldüse für ein Flüssigkeitsstrahl mündet innerhalb einer Mischkammer, der ein Gas zugeführt wird. Stromabwärts der Mischkammer ist ein divergenter Austrittsteil vorgesehen. From German patent application DE 2634494 an injector is known to fumigate wastewater. A central propulsion jet nozzle for a liquid jet opens within a mixing chamber to which a gas is supplied. Downstream of the mixing chamber, a divergent outlet part is provided.

Aus der deutschen Patentschrift DE 2134100 C2 ist eine Brennkammerspeiseeinrichtung bekannt, bei der innerhalb einer zylindrischen Kammer eine konvergent/divergente Venturidüse angeordnet ist. In den Ein- lauf der Venturidüse mündet eine Luftstrahldüse. Über die Venturidüse soll Brenngas angesaugt und dann stromabwärts der Kammer einer Brennkammer zugeführt werden. German Patent DE 2134100 C2 discloses a combustion chamber feed device in which a convergent / divergent Venturi nozzle is arranged within a cylindrical chamber. An air jet nozzle opens into the inlet of the Venturi nozzle. Fuel gas is to be sucked in via the Venturi nozzle and then fed to a combustion chamber downstream of the chamber.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 1957344 ist eine Spritzdüse bekannt, mit der eine pastenförmige Masse erzeugt werden soll. Ein Austrittsbereich der Düse ist von einem ringförmigen und druckluftbeaufschlagten Ringspalt umgeben. From the German patent application DE 1957344 a spray nozzle is known with which a paste-like mass to be generated. An exit region of the nozzle is surrounded by an annular and compressed air-loaded annular gap.

Aus der US-Offenlegungsschrift US 2009/0031923 A1 ist eine Zweistoffdüse bekannt, die mehrere Austrittsöffnungen aufweist, die innerhalb eines Ringspaltes angeordnet sind. - - From the US-Patent Publication US 2009/0031923 A1 a two-fluid nozzle is known, which has a plurality of outlet openings, which are arranged within an annular gap. - -

Aus der US-Patentschrift US 5,091 ,1 18 ist ein Sprühsystem bekannt, um Sauerstoff in Wasser einzumischen. Die Flüssigkeit wird hierzu durch einen konvergent/divergent ausgebildeten Durchtrittskanal geführt. Innerhalb des Durchtrittskanals ist eine zentrale Austrittsöffnung für das Gas angeordnet. US Pat. No. 5,091,118 discloses a spray system for mixing oxygen into water. For this purpose, the liquid is passed through a convergent / divergent passageway. Within the passage channel, a central outlet opening for the gas is arranged.

Mit der Erfindung sollen ein Sprühsystem und ein Verfahren zum Einsprühen eines sekundären Fluids in ein primäres Fluid verbessert werden. The invention seeks to improve a spray system and method for injecting a secondary fluid into a primary fluid.

Erfindungsgemäß ist hierzu ein Sprühsystem zum Einsprühen eines sekundären Fluids in ein primäres Fluid vorgesehen, wobei das sekundäre Fluid gasförmig oder flüssig ist oder feinpartikuläre Feststoffe enthält, die in dem primären Fluid dispergiert werden sollen, mit wenigstens einer Zentraldüse für das primäre Fluid und wenigstens einer Düse zum Versprühen des sekundären Fluids, wobei ein Düsengehäuse der Düse rohrförmig aufgebaut und die Zentraldüse einen zentralen Durchtrittskanal für das primäre Fluid aufweist, bei dem der Durchtrittskanal in Strömungsrichtung gesehen einen konvergenten Eintrittsbereich, eine Engstelle und einen divergenten Austrittsteil aufweist, bei dem wenigstens eine Austrittsöffnung für das sekundäre Fluid am stromabwärts gelegenen Ende des Düsengehäuses angeordnet ist und bei dem die wenigstens eine Austrittsöffnung ausgebildet und angeordnet ist, um einen Sprühstrahl aus sekundärem Fluid zu erzeugen, der das aus dem zentralen Durchtrittskanal austretende primäre Fluid im Wesentlichen ringförmig umgibt. According to the invention, there is provided a spray system for injecting a secondary fluid into a primary fluid, the secondary fluid being gaseous or liquid or containing fine particulate solids to be dispersed in the primary fluid, having at least one central nozzle for the primary fluid and at least one nozzle for spraying the secondary fluid, wherein a nozzle housing of the nozzle constructed tubular and the central nozzle has a central passageway for the primary fluid, wherein the passageway seen in the flow direction has a convergent inlet area, a constriction and a divergent outlet part, wherein at least one outlet opening for the secondary fluid is disposed at the downstream end of the nozzle housing and wherein the at least one outlet port is formed and arranged to produce a spray of secondary fluid which is from the central one n passage channel exiting primary fluid substantially annular surrounds.

Mittels des erfindungsgemäßen Sprühsystems wird das primäre Fluid nicht ausschließlich über einen Außenumfang des Sprühstrahls in das sekundäre Fluid eingemischt. Vielmehr wird das primäre Fluid zusätzlich über die Zentraldüse dem Zentral bereich des Sprühstrahls zugeführt. - - By means of the spray system according to the invention, the primary fluid is not mixed exclusively into the secondary fluid via an outer circumference of the spray jet. Rather, the primary fluid is additionally fed via the central nozzle to the central region of the spray jet. - -

Auf diese Weise wird erreicht, dass auch nahe der Achse des Sprühstrahls aus sekundärem Fluid gute Verdunstungsbedingungen für Tropfen existieren beziehungsweise vorteilhafte Randbedienungen für die Einmischung des sekundären Fluids in das primäre Fluid herrschen. Bei einer derartigen Konfiguration ist es möglich, einen wesentlichen größeren Massenstrom des sekundären Fluids mit einer einzigen Düse in das primäre Fluid einzumischen, weil das eingesprühte sekundäre Fluid nicht nur ausgehend von einer Außenseite des Sprühstrahles sondern auch von der Innenseite des Sprühstrahles in Richtung auf die Strahlachse in das primäre Fluid eingemischt wird. Als primäres Fluid wird beispielsweise abzukühlendes Rauchgas eingesetzt, in das eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, zum Zwecke der Verdunstungskühlung des Rauchgases eingesprüht werden soll. Als Zerstäubungshilfsmittel kann beispielsweise Druckluft oder auch Dampf verwendet werden. In this way it is achieved that close to the axis of the jet of secondary fluid good evaporation conditions for drops exist or prevail favorable edge operations for the interference of the secondary fluid in the primary fluid. With such a configuration, it is possible to mix a substantially larger mass flow of the secondary fluid with a single nozzle into the primary fluid, because the sprayed secondary fluid not only from an outside of the spray but also from the inside of the spray toward the jet axis is mixed in the primary fluid. As a primary fluid, for example, flue gas to be cooled is used, into which a liquid, for example water, is to be sprayed for the purpose of evaporative cooling of the flue gas. As a sputtering aid, for example, compressed air or steam can be used.

In Weiterbildung der Erfindung ist die wenigstens eine Austrittsöffnung mittels mehrerer Austrittsöffnungen für das sekundäre Fluid gebildet, die ringförmig am Ende des Düsengehäuses angeordnet sind. In a further development of the invention, the at least one outlet opening is formed by means of a plurality of outlet openings for the secondary fluid, which are arranged annularly at the end of the nozzle housing.

Mittels mehrerer, ringförmig angeordneter Austrittsöffnungen kann ein im Wesentlichen ringförmiger Sprühstrahl aus sekundären Fluid und Zerstäubungshilfsmittel erzeugt werden. By means of a plurality of annularly arranged outlet openings, a substantially annular spray of secondary fluid and atomizing aids can be produced.

In Weiterbildung der Erfindung ist jede der mehreren Austrittsöffnungen für das sekundäre Fluid von einem Ringspalt für ein gasförmiges Zerstäubungshilfsmedium umgeben. In a further development of the invention, each of the plurality of outlet openings for the secondary fluid is surrounded by an annular gap for a gaseous atomization auxiliary medium.

Auf diese Weise sind viele kleine Einzeldüsen, jeweils als Zweistoffdüsen mit Ringspalt ausgebildet, ringförmig angeordnet, so dass sie gemeinsam einen ringförmigen Sprühstrahl erzeugen, der einen Treibstrahleffekt auf das primäre Fluid ausübt. Das Vorsehen mehrerer ringförmig angeordneter Einzeldüsen, beispielsweise 12 Einzeldüsen, die - - ringförmig angeordnet sind, bietet insbesondere dann Vorteile, wenn mit erheblichen Temperaturdifferenzen zu rechnen ist. Derartige Temperaturunterschiede können beispielsweise zwischen einem Zustand bei abgeschalteter Bedüsung und bei Sprühbetrieb oder zwischen kälterer zu zerstäubender Flüssigkeit und heißem gasförmigen Zerstäubungshilfsmittel auftreten. Kleine Einzeldüsen sind im Hinblick auf Störungen durch Wärmedehnung im Bereich der Sprühöffnungen beziehungsweise Sprühspalte weniger anfällig als eine große Ringdüse. In beiden Fällen können die Spaltbreiten etwa gleich groß gewählt werden. In this way, many small individual nozzles, each formed as a two-fluid nozzle with an annular gap, arranged in a ring, so that they together produce an annular spray jet, which exerts a driving jet effect on the primary fluid. The provision of a plurality of annularly arranged individual nozzles, for example 12 individual nozzles, the - Are arranged in an annular manner, offers particular advantages if it is to be expected significant temperature differences. Such differences in temperature can occur, for example, between a condition with spraying off and spraying operation or between colder liquid to be atomized and hot gaseous atomizing aid. Small individual nozzles are less susceptible to disturbances due to thermal expansion in the region of the spray openings or spray gaps than a large annular nozzle. In both cases, the gap widths can be selected approximately the same size.

In Weiterbildung der Erfindung ist die wenigstens eine Austrittsöffnung mittels eines einzigen, am Ende des Düsengehäuses angeordneten Ringspalts ausgebildet. In a development of the invention, the at least one outlet opening is formed by means of a single annular gap arranged at the end of the nozzle housing.

Auf diese Weise lässt sich ein durchgehender, ringförmiger Sprühstrahl erzeugen. In this way, a continuous, annular spray can be generated.

In Weiterbildung der Erfindung ist der Ringspalt für das sekundäre Fluid innerhalb eines Ringspalts für ein gasförmiges Zerstäubungshilfsmedium angeordnet. In a development of the invention, the annular gap for the secondary fluid is arranged within an annular gap for a gaseous atomization auxiliary medium.

Auf diese Weise kann ein umlaufender Sprühstrahl aus sekundärem Fluid und Zerstäubungshilfsmedium erzeugt werden, der das aus dem Durchtrittskanal der Zentraldüse austretende primäre Fluid vollständig umgibt. In this way, a circulating spray of secondary fluid and atomizing auxiliary medium can be generated, which completely surrounds the primary fluid emerging from the passageway of the central nozzle.

In Weiterbildung der Erfindung ist in dem Durchtrittskanal der Zentraldüse ein Drallerzeuger angeordnet. In a further development of the invention, a swirl generator is arranged in the passage channel of the central nozzle.

Durch Vorsehen eines Drallerzeugers kann die Vermischung von primären und sekundären Fluid weiter verbessert werden. - - By providing a swirl generator, the mixing of primary and secondary fluid can be further improved. - -

In Weiterbildung der Erfindung ist am stromaufwärts gelegenen Einlauf des Durchtrittskanals der Zentraldüse wenigstens eine Reinigungsdüse zum Freihalten des Einlaufs von Ablagerungen vorgesehen. In a further development of the invention, at least one cleaning nozzle for keeping the inlet of deposits is provided at the upstream inlet of the passage channel of the central nozzle.

Durch die Saugwirkung der Treibstrahldüsenkonfiguration bei dem erfindungsgemäßen Sprühsystem ist nicht davon auszugehen, dass der Einlauf der Zentraldüse für die Ansaugung des primären Fluids durch Staubbeläge verlegt wird, da durch die Saugwirkung der Treibstrahldüsenkonfiguration am Einlauf der Zentraldüse höhere Strömungsgeschwindigkeiten induziert werden. Bei einer Beladung des primären Fluids, beispielsweise Rauchgas, mit abrasiv wirkenden Stäuben ist am Einlauf der Zentraldüse sogar eher mit Erosionsschäden zu rechnen, so dass eine entsprechende Materialauswahl getroffen werden muss. In Sonderfällen können dennoch Probleme mit einer Belagsbildung im Einlauf der Zentraldüse auftreten. In diesem Fall kann eine kleine Reinigungsdüse der Zentraldüse derart vorgeschaltet werden, dass sie den Einlauf von Staubbelägen freihält. Vorteilhafter Weise kann diese Reinigungsdüse oder auch mehrere Reinigungsdüsen an die Zuleitung des gasförmigen Zerstäubungshilfsmittels angeschlossen werden. Due to the suction effect of the propulsion jet nozzle configuration in the spray system according to the invention is not assumed that the inlet of the central nozzle for the suction of the primary fluid is displaced by dust, since higher flow velocities are induced by the suction of Treibstrahldüsenkonfiguration at the inlet of the central nozzle. When loading the primary fluid, such as flue gas, with abrasive dusts is even more likely to erosion damage at the inlet of the central nozzle, so that an appropriate choice of materials must be made. In special cases, however, problems may arise with a formation of deposits in the inlet of the central nozzle. In this case, a small cleaning nozzle of the central nozzle can be preceded so that it keeps the inlet of dust deposits. Advantageously, this cleaning nozzle or even a plurality of cleaning nozzles can be connected to the supply line of the gaseous atomization aid.

In Weiterbildung der Erfindung ist das Düsengehäuse der wenigstens einen Düse in einem das primäre Fluid führenden Kanal angeordnet. Vorteilhafterweise ist das Düsengehäuse der wenigstens einen Düse beabstandet von einer Wandung des primären Fluids führenden Kanals angeordnet. In a development of the invention, the nozzle housing of the at least one nozzle is arranged in a channel carrying the primary fluid. Advantageously, the nozzle housing of the at least one nozzle spaced from a wall of the primary fluid-conducting channel is arranged.

Auf diese Weise kann das Düsengehäuse im Wesentlichen vollständig vom primären Fluid umströmt werden und gleichzeitig kann das primäre Fluid durch den Durchtrittskanal der Zentraldüse hindurch treten. Der am Ende des Düsengehäuses austretende im Wesentlichen ringförmige Sprühstahl aus sekundären Fluid und Zerstäubungshilfsmittel kann da- - - durch sowohl auf seiner Innenseite als auch seiner Außenseite von primären Fluid umgeben werden. In this way, the nozzle housing can be substantially completely flowed around by the primary fluid and at the same time, the primary fluid can pass through the passageway of the central nozzle. The essentially annular spray steel of secondary fluid and atomization aid emerging at the end of the nozzle housing can - Are surrounded by both on its inside and its outside of primary fluid.

In Weiterbildung der Erfindung ist eine mit der Längsachse der Zentraldüse parallel zur Strömungsrichtung in den primäres Fluid führenden Kanal angeordnet. In a further development of the invention, a channel leading parallel to the flow direction into the primary fluid is arranged with the longitudinal axis of the central nozzle.

In Weiterbildung der Erfindung sind die wenigstens eine Düse und die Zentraldüse in Gestalt einer Treibstrahlpumpe derart ausgeführt, dass durch die Treibstrahlwirkung des aus der wenigstens einen Austrittsöffnung für das sekundäre Fluid austretenden, im Wesentlichen ringförmigen Sprühstrahls das primäre Fluid am Eingang des Durchtrittskanals des Zentraldüse angesaugt wird, so dass stromabwärts des Durchtrittskanals das primäre Fluid sowohl einem Zentralbereich des aus der Austrittsöffnung austretenden, im Wesentlichen ringförmigen Sprühstrahls als auch einem Außenumfang des im Wesentlichen ringförmigen Sprühstrahls zugemischt wird. In a further development of the invention, the at least one nozzle and the central nozzle in the form of a propulsion jet pump are designed such that the primary fluid at the entrance of the passage channel of the central nozzle is sucked by the propellant effect of emerging from the at least one outlet opening for the secondary fluid, substantially annular spray in that, downstream of the passage, the primary fluid is admixed both to a central region of the essentially annular spray emerging from the outlet and to an outer periphery of the substantially annular spray.

Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird auch durch ein Verfahren zum Einsprühen eines sekundären Fluids in ein primäres Fluid gelöst, wobei das sekundäre Fluid gasförmig oder flüssig ist oder feinpartikuläre Feststoffe enthält, die in dem primären Fluid dispergiert werden sollen, bei dem das Erzeugen eines im Wesentlichen ringförmigen und das stromabwärts gelegene Ende des Durchtrittskanals umgebenden Sprühstrahls aus sekundärem Fluid, das Ansaugen des primären Fluids am stromaufwärts gelegenen Ende des Durchtrittskanals mittels einer Treibstrahl Wirkung des ringförmigen Sprühstrahls und das Vermischen von primärem Fluid mit sekundärem Fluid sowohl in einem Bereich zwischen einer Strahlachse des ringförmigen Sprühstrahls und dem Sprühstrahl als auch in einem an einen Außenumfang des Sprühstrahls angrenzenden Bereich vorgesehen ist. - - The problem underlying the invention is also solved by a method for injecting a secondary fluid into a primary fluid, wherein the secondary fluid is gaseous or liquid or contains fine particulate solids to be dispersed in the primary fluid, wherein generating a in the Substantially annular secondary jet fluid jet surrounding the downstream end of the passageway, priming the primary fluid at the upstream end of the passageway by a propulsion jet of the annular jet and mixing primary fluid with secondary fluid both in a region between a jet axis of the jet annular spray jet and the spray jet as well as in a region adjacent to an outer periphery of the spray jet area. - -

Auf diese Weise kann eine sehr intensive Einmischung des gasförmigen, primären Fluids in den Sprühstrahl des sekundären Fluids erreicht werden. In this way, a very intensive mixing of the gaseous, primary fluid can be achieved in the spray of the secondary fluid.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Einzelmerkmale der unterschiedlichen, dargestellten Ausführungsformen lassen sich dabei in beliebiger Weise miteinander kombinieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. Further features and advantages of the invention will become apparent from the claims and the following description of preferred embodiments of the invention in conjunction with the drawings. Individual features of the different embodiments shown can be combined with one another in any desired manner without going beyond the scope of the invention.

In den Zeichnungen zeigen: In the drawings show:

Fig. 1 : eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Fig. 1: a schematic sectional view of an inventive

Sprühsystems gemäß einer ersten Ausführungsform, Spray system according to a first embodiment,

Fig. 2: eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Fig. 2 is a schematic sectional view of an inventive

Sprühsystems gemäß einer zweiten Ausführungsform, Spray system according to a second embodiment,

Fig. 3: eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Fig. 3: a schematic view of an inventive

Sprühsystems gemäß einer dritten Ausführungsform entgegen einer Strömungsrichtung und Spray system according to a third embodiment against a flow direction and

Fig. 4: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fig. 4: a schematic representation of an inventive

Sprühsystems gemäß einer vierten Ausführungsform entgegen einer Strömungsrichtung. Spray system according to a fourth embodiment against a flow direction.

Die Darstellung der Fig. 1 zeigt eine Basiskonfiguration eines Sprühsystems gemäß der Erfindung. In einem ein Primärgas 1 führenden Rauchgaskanal 2 ist ein ringförmiges Düsengehäuse 3 mit einer Düsenhauptachse oder mit einer Längsachse 16 angeordnet. Aus diesem Düsengehäuse 3 tritt am abströmseitigen Ende 4 ein sekundäres Fluid 5 in Ges- - - talt eines ringförmigen Sprühstrahles 12 aus. Dabei kann der insgesamt ringförmige Sprühstrahl 12 durch eine Vielzahl von Einzelstrahlen gebildet sein, die auf einem Ring angeordnet sind, vgl. Fig. 3, Fig. 4 oder auch wie in Fig. 1 dargestellt ist, durch einen einzigen Ringspaltstrahl. The illustration of Fig. 1 shows a basic configuration of a spray system according to the invention. In a primary gas 1 leading flue gas channel 2, an annular nozzle housing 3 is arranged with a nozzle main axis or with a longitudinal axis 16. From this nozzle housing 3, a secondary fluid 5 at the downstream end 4 enters into - - talt an annular spray 12 from. In this case, the total annular spray jet 12 may be formed by a plurality of individual jets, which are arranged on a ring, see. Fig. 3, Fig. 4 or as shown in Fig. 1, by a single annular gap beam.

Das ringförmige Düsengehäuse 3 umschließt eine Zentraldüse 6, die mittels eines Durchtrittskanals mit einem konvergenten Eintrittsbereich 7, einer Engstelle 8 und einem divergenten Austrittsteil 9 gebildet ist, die in Strömungsrichtung aufeinanderfolgen. Das sekundäre Fluid 5 wird über die Rohrleitung 10 einem ringförmigen Hohlraum 1 1 des ringförmigen Düsengehäuses 3 zugeführt. Das sekundäre Fluid 5 füllt diesen Hohlraum 1 1 in Betrieb der Düse aus und tritt dann am Ende 4 des Düsengehäuses 3 in Form des ringförmigen Sprühstrahles 12 aus. Durch die Treibstrahlwirkung des Sprühstrahles 12, der aus dem eingesprühten sekundären Fluid 5 besteht und aus dem ringförmigen Düsengehäuse 3 am Ende 4 austritt, wird primäres Fluid 1 über den Eintrittsbereich 7 der Zentraldüse 6 angesaugt und stromabwärts des Endes 4 des Düsengehäuses 3 dem Sprühstrahl 12 zugemischt. Die Zumischung erfolgt dabei in einem Zentralbereich 13 des Sprühstrahles 12, der sich ausgehend von der Mittellängsachse 16 bis zu dem ringförmigen Sprühstrahl 12 erstreckt. Ferner wird primäres Fluid 1 , das an dem ringförmigen Düsengehäuse 3 außen vorbeiströmt, über den Außenumfang, also die Mantelfläche 14 des Sprühstrahles 12, in diesen eingemischt. Auf diese Weise lässt sich eine sehr intensive Einmischung des primären Fluids 1 , insbesondere Rauchgas, in den Sprühstrahl 12 des sekundären Fluids 12, insbesondere Wasser, erzielen. Gemäß der Erfindung wird demnach ein ringförmiger Sprühstrahl 12 aus sekundärem Fluid erzeugt, der einen Kernstrahl aus primärem, gasförmigen Fluid umgibt. The annular nozzle housing 3 encloses a central nozzle 6, which is formed by means of a passage channel with a convergent inlet region 7, a constriction 8 and a divergent outlet part 9, which follow one another in the flow direction. The secondary fluid 5 is supplied via the pipe 10 to an annular cavity 1 1 of the annular nozzle housing 3. The secondary fluid 5 fills this cavity 1 1 in operation of the nozzle and then exits at the end 4 of the nozzle housing 3 in the form of the annular spray jet 12. Due to the jet effect of the spray jet 12, which consists of the sprayed secondary fluid 5 and exiting the annular nozzle housing 3 at the end 4, primary fluid 1 is sucked in via the inlet region 7 of the central nozzle 6 and admixed downstream of the end 4 of the nozzle housing 3 to the spray jet 12 , The admixture takes place in a central region 13 of the spray jet 12, which extends from the central longitudinal axis 16 to the annular spray jet 12. Furthermore, primary fluid 1, which flows past the annular nozzle housing 3 on the outside, is mixed into the latter via the outer circumference, that is to say the lateral surface 14 of the spray jet 12. In this way, a very intensive mixing of the primary fluid 1, in particular flue gas, into the spray jet 12 of the secondary fluid 12, in particular water, can be achieved. Thus, according to the invention, an annular spray 12 of secondary fluid is created surrounding a core jet of primary gaseous fluid.

Gemäß Fig. 1 wird das primäre Fluid 1 nicht ausschließlich über den Kegelmantel des Sprühstrahls 12 in das sekundäre Fluid 5 eingemischt. Vielmehr ist die Sprühdüse für das sekundäre Fluid 5 derart gestaltet, - - dass sie als ringförmige Treibstrahldüse auf das primäre Fluid 1 wirkt. Somit wird das primäre Fluid 1 zusätzlich über die Zentraldüse 6, die dem Einlauf eines Turbinenluftstrahltriebwerks ähnelt, angesaugt und dem Zentralbe reich des Sprühstrahls 12 zugeführt. Auf diese Weise wird erreicht, dass auch nahe der Achse 16 des Sprühstrahls 12 gute Verdunstungsbedingungen für Tropfen existieren beziehungsweise vorteilhafte Randbedingungen für die Einmischung des sekundären Fluids 5 in das primäre Fluid 1 vorliegen. Bei einer derartigen Konfiguration ist es möglich, einen wesentlich größeren Massenstrom des sekundären Fluids mit einer einzigen Düse in das primäre Fluid 1 einzumischen, weil das eingesprühte sekundäre Fluid 5 nicht nur vom Kegelmantel her sondern auch von der Strahlachse 16 her in das primäre Fluid 1 eingemischt wird. According to FIG. 1, the primary fluid 1 is not mixed into the secondary fluid 5 exclusively via the conical surface of the spray jet 12. Rather, the spray nozzle for the secondary fluid 5 is designed such - - That it acts as an annular propulsion jet nozzle on the primary fluid 1. Thus, the primary fluid 1 is additionally sucked via the central nozzle 6, which is similar to the inlet of a turbine air jet engine, and fed to the rich Zentralbe the spray jet 12. In this way, it is achieved that close to the axis 16 of the spray jet 12 good evaporation conditions for droplets exist or advantageous boundary conditions for the interference of the secondary fluid 5 in the primary fluid 1 are present. In such a configuration, it is possible to mix a much larger mass flow of the secondary fluid with a single nozzle in the primary fluid 1, because the sprayed secondary fluid 5 mixed not only from the conical surface but also from the jet axis 16 ago in the primary fluid 1 becomes.

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch eine Ausgestaltung der erfindun- gemäßen Düse. Die Düse für das sekundäre Fluid ist hier als Zweistoffdüse ausgebildet, bei welcher eine Flüssigkeit als sekundäres Fluid mit einem gasförmigen Zerstäubungshilfsmedium zerstäubt und in das primäre Fluid, hier in abzukühlendes Rauchgas, zum Zweck der Verdunstungskühlung des primären Fluids 1 eingesprüht wird. Das heiße Primärgas 1 wird durch die Treibstahlpumpenwirkung der Zweistoffdüse axial angesaugt und schafft somit auch auf der Strahlachse 16 von Anfang an gute Randbedingungen für die Verdunstung der Tropfen. Diese Zweistoffdüse ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass das sekundäre Fluid 5, die Kühlflüssigkeit, über einen schmalen Ringspalt austritt, der koaxial zur Hauptachse 16 der Sprühdüse verläuft. Ferner schließen sich an diesen Ringspalt für Flüssigkeit radial nach innen und nach außen weitere Ringspalte an, über welche das Zerstäubungshilfsmedium ausgeblasen wird. Die Ringspalte für die Kühlflüssigkeit und für das Zerstäubungshilfsmedium werden über eine Zuleitung von außerhalb mit den entsprechenden Fluiden versorgt. - - 2 shows a longitudinal section through an embodiment of the nozzle according to the invention. The nozzle for the secondary fluid is designed here as a two-fluid nozzle, in which a liquid is atomized as a secondary fluid with a gaseous Zerstäubungshilfsmedium and sprayed into the primary fluid, here in flue gas to be cooled, for the purpose of evaporative cooling of the primary fluid 1. The hot primary gas 1 is sucked axially by the Treibstahlpumpenwirkung the two-fluid nozzle and thus creates on the beam axis 16 from the beginning good boundary conditions for the evaporation of the drops. This two-fluid nozzle is further characterized in that the secondary fluid 5, the cooling fluid, exits via a narrow annular gap which runs coaxially to the main axis 16 of the spray nozzle. Furthermore, close to this annular gap for liquid radially inwardly and outwardly more annular gaps, over which the atomization auxiliary medium is blown. The annular gaps for the cooling liquid and for the atomization auxiliary medium are supplied via a supply line from outside with the appropriate fluids. - -

Anstelle einer einzigen großen Ringspaltdüse, wie in Fig. 2 dargestellt ist, die eine Zentraldüse für die Ansaugung des primären Fluids umschließt, können natürlich auch viele kleine Einzeldüsen derartig ringförmig angeordnet werden, dass sie gemeinsam einen ringförmigen Treibstrahleffekt auf das primäre Fluid 1 ausüben und diesen somit axial ansaugen, siehe die Ausführungsformen gemäß Fig. 3 und Fig. 4. Instead of a single large annular gap nozzle, as shown in Fig. 2, which encloses a central nozzle for the suction of the primary fluid, of course, many small individual nozzles can be arranged in such a ring that they collectively exert an annular driving jet effect on the primary fluid 1 and this thus suction axially, see the embodiments of FIG. 3 and FIG. 4.

Es ist davon auszugehen, dass der Einlauf der Zentraldüse 6 für die Ansaugung des primären Fluids 1 nicht durch Staubbeläge verlegt wird, da durch die Saugwirkung der Treibstrahldüsenkonfiguration hier höhere Strömungsgeschwindigkeiten induziert werden. Bei einer Beladung des Primärgases 1 mit abrasiv wirkenden Stäuben ist im Einlauf der Treibstrahldüse, der Zentraldüse 6, sogar eher mit Erosionsschäden zu rechnen, so dass eine entsprechende Materialwahl getroffen werden muss. Wenn in Sonderfällen dennoch Probleme mit Belagsbildung im Einlauf der Zentraldüse 6 auftreten sollten, kann eine kleine Reinigungsdüse der Zentraldüse 6 derart vorgeschaltet werden, dass sie den Einlauf von Staubbelägen freihält. Eine derartige Reinigungsdüse 22 ist schematisch ebenfalls in Fig. 2 gezeigt. Diese Reinigungsdüse 22 könnte beispielsweise an die Zuleitung des gasförmigen Zerstäubungshilfsmediums angeschlossen werden. It is to be assumed that the inlet of the central nozzle 6 for the suction of the primary fluid 1 is not displaced by dust deposits, since higher suction velocities are induced by the suction effect of the jet jet nozzle configuration. When loading the primary gas 1 with abrasive dusts is in the inlet of the propulsion jet nozzle, the central nozzle 6, even more likely to erosion damage, so that an appropriate choice of material must be made. If, in special cases, problems with deposit formation in the inlet of the central nozzle 6 should occur, a small cleaning nozzle of the central nozzle 6 can be connected in such a way that it keeps the inlet of dust deposits. Such a cleaning nozzle 22 is also shown schematically in FIG. 2. This cleaning nozzle 22 could, for example, be connected to the supply line of the gaseous atomizing auxiliary medium.

Ein wesentlicher Vorteil einer derartigen Ringspaltdüse liegt darin, dass die Verteilung des sekundären Fluids 5 und des Zerstäubungshilfsmediums auf die Sprühdüse wesentlich einfacher gestaltet werden kann als bei einer Bündelkopfdüse (Clusterdüse), die aus einer Vielzahl von Einzeldüsen besteht. A significant advantage of such an annular gap nozzle is that the distribution of the secondary fluid 5 and the sputtering auxiliary medium to the spray nozzle can be made much simpler than with a bundle head nozzle (cluster nozzle), which consists of a plurality of individual nozzles.

Dies gilt insbesondere für Notbedüsungen, die nur in seltenen Ausnahmefällen angefahren werden müssen. Diese Bündeldüsen können mit Fluiden mit sehr unterschiedlicher Temperatur beaufschlagt werden, zum Beispiel Wasser mit 20°C und Dampf mit 300°C, welcher als Zer- - - stäubungshilfsmedium dient. Die Verteilung des Wassers und des Dampfes auf die Einzeldüsen der Bündeldüsen ist hier mit einem hohem Aufwand verbunden sowie mit dem Risiko erheblicher Wärmespannungen. This applies in particular to emergency spraying, which only needs to be started in rare exceptional cases. These bundle nozzles can be supplied with fluids of very different temperature, for example water at 20 ° C. and steam at 300 ° C., which is used as decomposition gas. - - Dusting aid medium is used. The distribution of water and steam to the individual nozzles of the bundle nozzles is associated with a high cost and with the risk of considerable thermal stresses.

Bei der Düse gemäß Fig. 2 wird das sekundäre Fluid 5 mittels eines Zerstäubungshilfsmediums 15 in das primäre Fluid 1 eingesprüht. Das sekundäre Fluid 5 tritt aus einem zur Hauptachse 16 des Düsengehäuses 3 konzentrisch verlaufenden Ringspalt 17 am Ende 4 des Düsengehäuses 3 aus. Es entsteht ein ringförmiger Sprühstrahl 12 aus sekundärem Fluid. Dieser ringförmige Sprühstrahl 12 wird auf beiden Seiten von Ringstrahlen 15.1 und 15.2 tangiert, die aus Zerstäubungshilfsmedium bestehen und die zu einer schnellen Desintegration des Sprühstrahles 12 aus sekundärem Fluid führen. Diese Ringstrahlen 15.1 und 15.2 werden durch das aus den ebenfalls zur Hauptachse 16 konzentrischen Ringspalten 18.1 und 18.2 austretende Zerstäubungshilfsmedium 15 erzeugt. Die Wirkung des Sprühstrahles 12 aus sekundärem Fluid 5 sowie der Ringstahlen 15.1 und 15.2 aus Zerstäubungshilfsmedium 15 auf das primäre Fluid 1 ist weitgehend identisch wie bei der anhand von Fig. 1 beschriebenen Düse. Demnach wird auch hier primäres Fluid 1 über die Zentraldüse 6 angesaugt und von der Düsenachse 16 her in den Sprühstrahl 12 aus sekundärem Fluid 5 eingemischt. Die Zufuhr des sekundären Fluids 5 erfolgt über wenigstens eine Rohrleitung 10. Die Zufuhr des Zerstäubungshilfsmittels 15 erfolgt über wenigstens eine Rohrleitung 19. Das sekundäre Fluid 5 wird durch das Düsengehäuse 3, das einen zur Hauptachse symmetrischen Rotationshohlkörper 20 aufweist, dem Ringspalt 17 zugeführt. Das Zerstäubungshilfsmittel 15 wird ebenfalls über das Düsengehäuse 3, das einen weiteren zur Hauptachse 16 symmetrischen Rotationshohlkörper 21 aufweist, den Ringspalten 18.1 und 18.2 zugeführt. - - In the nozzle according to FIG. 2, the secondary fluid 5 is sprayed into the primary fluid 1 by means of an atomization auxiliary medium 15. The secondary fluid 5 exits from a concentric to the main axis 16 of the nozzle housing 3 annular gap 17 at the end 4 of the nozzle housing 3. The result is an annular spray jet 12 of secondary fluid. This annular spray jet 12 is affected on both sides by ring beams 15.1 and 15.2, which consist of sputtering auxiliary medium and which lead to a rapid disintegration of the spray jet 12 of secondary fluid. These ring beams 15.1 and 15.2 are generated by the sputtering auxiliary medium 15 emerging from the annular gaps 18.1 and 18.2 which are likewise concentric with the main axis 16. The effect of the spray jet 12 of secondary fluid 5 and the annular steel 15.1 and 15.2 of sputtering auxiliary medium 15 to the primary fluid 1 is substantially identical to the nozzle described with reference to FIG. Accordingly, here too primary fluid 1 is sucked in via the central nozzle 6 and mixed into the spray jet 12 of secondary fluid 5 from the nozzle axis 16. The supply of the secondary fluid 5 via at least one pipe 10. The supply of the sputtering aid 15 via at least one pipe 19. The secondary fluid 5 is fed through the nozzle housing 3, which has a symmetrical to the main axis of rotation hollow body 20, the annular gap 17. The atomization aid 15 is also supplied via the nozzle housing 3, which has a further symmetrical to the main axis 16 rotational hollow body 21, the annular gaps 18.1 and 18.2. - -

Das Düsengehäuse 3 bildet den torusförmigen Rotationshohlkörper 21 aus, der über die Zuleitung 19 mit Zerstäubungshilfsmedium 15 versorgt wird. Innerhalb des Rotationshohlkörpers 21 ist der weitere, ebenfalls torusförmige Rotationshohlkörper 20 angeordnet, der kleiner ist als der Rotationshohlkörper 21 und der über die Zuleitung 10 mit dem sekundären Fluid 5 versorgt wird. Der Rotationshohlkörper 20 weist ein im Querschnitt der Fig. 2 gesehen etwa halbkreisförmiges stromaufwärts liegendes Ende auf und verjüngt sich in Strömungsrichtung gesehen bis zu dem Ringspalt 17. Die den Ringspalt 17 begrenzenden Wandabschnitte des Rotationshohlkörpers 20 sind in einem Winkel zur Hauptachse 16 angeordnet, so dass jede der Außenwände des Ringspalts 17 einen sich in Strömungsrichtung gesehen erweiternden Kegelstumpf ausbildet. Die den Ringspalt begrenzenden Wandabschnitte des Rotationshohlkörpers 20 sind nicht parallel sondern in Strömungsrichtung gesehen geringfügig aufeinander zulaufend angeordnet. Der Rotationshohlkörper 20 bildet im Querschnitt der Fig. 2 gesehen dadurch eine stromlinienkörperartige Form aus. The nozzle housing 3 forms the toroidal rotational hollow body 21, which is supplied via the supply line 19 with atomization auxiliary medium 15. Within the rotary hollow body 21 of the further, also toroidal rotary hollow body 20 is arranged, which is smaller than the rotary hollow body 21 and which is supplied via the supply line 10 with the secondary fluid 5. The rotational hollow body 20 has an approximately semicircular upstream end viewed in the cross section of FIG. 2 and tapers as far as the annular gap 17 in the flow direction. The wall sections of the rotary hollow body 20 bounding the annular gap 17 are arranged at an angle to the main axis 16, so that Each of the outer walls of the annular gap 17 forms a truncated cone that widens in the direction of flow. The annular sections delimiting wall portions of the rotary hollow body 20 are not arranged parallel to each other but slightly tapering in the direction of flow. The rotary hollow body 20 thus forms a streamlined body-like shape in the cross-section of FIG. 2.

Der Rotationshohlkörper 20 ist in dem größeren Rotationshohlkörper 21 angeordnet, der im Querschnitt der Fig. 2 gesehen ebenfalls eine stromlinienkörperartige Form ausbildet. Am stromaufwärts gelegenen Ende ist der Rotationshohlkörper 21 etwa kreisabschnittsförmig ausgebildet. Dieser Abschnitt bildet mit seiner Innenseite den Einlauf der Zentraldüse 6. Anschließend an den Einlauf 7 weist der Rotationshohlkörper 21 konzentrisch zur Hauptachse 16 angeordnete Wände auf, die dadurch die Engstelle 8 des Durchtrittskanals der Zentraldüse 6 bilden. Anschließend an diese konzentrisch zur Hauptachse 16 angeordneten Wände verjüngt sich der Rotationshohlkörper 21 nach Art eines Stromlinienkörpers. Die Innenwand des Rotationshohlkörpers 21 , die der Hauptachse 16 zugewandt ist, bildet dadurch den Austrittsteil 9 des Durchtrittskanals der Zentraldüse 6. - - The rotary hollow body 20 is arranged in the larger rotary hollow body 21, which, viewed in the cross section of FIG. 2, also forms a streamlined body-like shape. At the upstream end of the rotary hollow body 21 is formed approximately circular section-shaped. This section forms with its inner side the inlet of the central nozzle 6. Subsequent to the inlet 7, the rotary hollow body 21 has walls arranged concentrically to the main axis 16, which thereby form the constriction 8 of the passage channel of the central nozzle 6. Subsequent to these walls arranged concentrically to the main axis 16, the rotary hollow body 21 tapers in the manner of a streamline body. The inner wall of the rotary hollow body 21, which faces the main axis 16, thereby forms the outlet part 9 of the passage channel of the central nozzle 6. - -

Im Bereich seines stromabwärts gelegenen Endes bildet der Rotationshohlkörper 21 die beiden Ringspalte 18.1 und 18.2 aus. Hierzu sind die Außenwände des Rotationshohlkörpers 21 im Bereich des Ringspaltes 17 des Rotationshohlkörpers 20 im Wesentlichen parallel zu den Außenwänden des Rotationshohlkörpers 20 geführt. In Richtung auf die Hauptachse 16 gesehen entsteht dadurch zwischen dem Rotationshohlkörper 20 und der Innenwand des Rotationshohlkörpers 21 der Ringspalt 18.1. Von der Hauptachse 16 aus nach außen gesehen ist zwischen der Außenwand des Rotationshohlkörpers 20 und der Außenwand des Rotationshohlkörpers 21 der Ringspalt 18.2 gebildet. Die Ringspalte 18.1 und 18.2 sind, wie Fig. 2 zu entnehmen ist, annähernd gleich breit. Der Ringspalt 17 ist bei der dargestellten Ausführungsform ebenfalls gleich breit wie die Ringspalte 18.1 und 18.2. Es ist im Rahmen der Erfindung möglich, die Spaltbreiten unterschiedlich zu gestalten. Die Ringspalte 17 sowie 18.1 und 18.2 sind so angeordnet, dass sie jeweils einen sich in Strömungsrichtung erweiternden Kegelstumpf bilden. Die ausgegebenen, ringförmigen Sprühstrahlen 12 beziehungsweise 15.1 und 15.2 erweitern sich in Strömungsrichtung gesehen daher ebenfalls kegelstumpfartig. In the region of its downstream end of the rotary hollow body 21 forms the two annular gaps 18.1 and 18.2. For this purpose, the outer walls of the rotary hollow body 21 are guided in the region of the annular gap 17 of the rotary hollow body 20 substantially parallel to the outer walls of the rotary hollow body 20. Seen in the direction of the main axis 16, the annular gap 18.1 thus arises between the hollow rotary body 20 and the inner wall of the rotary hollow body 21. Seen from the main axis 16 outwardly between the outer wall of the rotary hollow body 20 and the outer wall of the rotary hollow body 21 of the annular gap 18.2 is formed. The annular gaps 18.1 and 18.2 are, as shown in FIG. 2 can be seen, approximately the same width. The annular gap 17 is also the same width as the annular gaps 18.1 and 18.2 in the illustrated embodiment. It is possible within the scope of the invention to make the gap widths different. The annular gaps 17 and 18.1 and 18.2 are arranged so that they each form a truncated cone widening in the direction of flow. The issued, annular spray jets 12 and 15.1 and 15.2 extend in the flow direction, therefore, also frusto-conical.

Die Darstellungen der Fig. 1 und 2 sind schematisch und es wird speziell darauf hingewiesen, dass in Fig. 1 das Düsengehäuse 3 im Vergleich zum Durchmesser des Rauchgaskanals 2 beziehungsweise eines von Rauchgas durchsetzten Behälters viel zu groß dargestellt ist, da eine maßstäbliche Zeichnung nicht aussagekräftig gewesen wäre. Tatsächlich wird der Durchmesser D des Düsengehäuses 3, wie in Fig. 2 eingezeichnet, in der Größenordnung von 30 mm bis 150 mm liegen, während die Durchmesser der Rauchgaskanäle 2 beziehungsweise Behälter in der Größenordnung von ca. 2000 mm bis ca. 15.000 mm rangieren. Die Größenordnung des mit einer derartigen erfindungsgemäßen Düse in kleine Tropfen zu zerstäubenden Wasserstroms liegt für einen Ringdurchmesser von 100 mm bei 100 l/min, sofern der Vordruck des Zer- - - stäubungshilfsmediums Luft bei ca. 6 bar liegt. Die Breite des Ringspalts 17 für das sekundäre Fluid 5, siehe Fig. 2, sowie die Breite der Ringspalte 18.1 und 18.2 für das Zerstäubungshilfsmedium 15 liegt in der Größenordnung von 0, 1 mm bis 1 ,5 mm. 1 and 2 are schematic and it is specifically noted that in Fig. 1, the nozzle housing 3 is shown far too large compared to the diameter of the flue gas duct 2 and a container penetrated by flue gas, as a full-scale drawing is not meaningful would have been. In fact, the diameter D of the nozzle housing 3, as shown in Fig. 2, be on the order of 30 mm to 150 mm, while the diameter of the flue gas ducts 2 and container on the order of about 2000 mm to about 15,000 mm. The order of magnitude of the water flow to be atomized into small droplets with such a nozzle according to the invention is 100 l / min for an annular diameter of 100 mm, provided that the admission pressure of the atomizer - - Auxiliary air for spraying air at approx. 6 bar. The width of the annular gap 17 for the secondary fluid 5, see Fig. 2, and the width of the annular gaps 18.1 and 18.2 for the sputtering auxiliary medium 15 is of the order of 0, 1 mm to 1, 5 mm.

Wenn Dampf als Zerstäubungshilfsmedium 15 eingesetzt wird, kann es vorteilhaft sein, die wasserführenden Komponenten, also die Komponenten die das sekundäre Fluid 5 führen, gegen die dampfführenden Komponenten thermisch zu isolieren. If steam is used as sputtering auxiliary medium 15, it may be advantageous to thermally isolate the water-carrying components, that is, the components which carry the secondary fluid 5, against the steam-carrying components.

Durch die Erfindung wird somit ein Sprühsystem bestehend aus wenigstens einer Düse zum Einsprühen eines flüssigen oder gasförmigen sekundären Fluids in ein primäres Fluid oder zum Dispergieren feinpartikulärer Feststoffe in besagtem primären Fluid geschaffen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Sprühsystem in Gestalt einer Treibstrahlpumpe ausgeführt ist, welche primäres Fluid ansaugt und dem Zentralbereich des Sprühstrahls zuführt. Das Sprühsystem kann dabei aus vielen Einzeldüsen aufgebaut sein, die eine Zentraldüse ringförmig umschließen, über welche primäres Fluid angesaugt wird. Alternativ kann das Sprühsystem aus einer einzigen Ringspaltdüse bestehen, über welche das sekundäre Fluid mit oder ohne Zerstäubungshilfsmittel eingesprüht wird und diese Ringspaltdüse umschließt eine Zentraldüse ringförmig, über welche primäres Fluid angesaugt wird. In der Zentraldüse kann ein Drallerzeuger angeordnet sein. The invention thus provides a spraying system comprising at least one nozzle for injecting a liquid or gaseous secondary fluid into a primary fluid or for dispersing fine particulate solids in said primary fluid, characterized in that the spraying system is in the form of a propulsion jet pump. which sucks primary fluid and supplies it to the central area of the spray jet. The spray system can be composed of many individual nozzles, which enclose a central nozzle in an annular manner, via which primary fluid is sucked. Alternatively, the spray system may consist of a single annular die via which the secondary fluid is sprayed with or without atomization aid and this annular die surrounds a central nozzle annularly via which primary fluid is drawn. In the central nozzle, a swirl generator can be arranged.

Die Erfindung betrifft somit Vorrichtungen und Verfahren zum Versprühen von Fluiden und zum Dispergieren von Feststoffen in Kanälen oder Behältern, die von einem Primärgas durchströmt sind. Erfindungsgemäß wird wenigstens eine Düse zum Versprühen eines Fluids beziehungsweise zum Dispergieren feinpartikulärer Feststoffe in besagten Kanälen oder Behältern eingesetzt. Erfindungsgemäß wird eine Mehrstoffdüse mit Primärgaskernstrahl bereitgestellt. Verwendung findet die Erfindung - - beispielsweise in Rauchgaskanälen oder in Rauchgasreinigungsanlagen in Kraftwerken oder in der Zementindustrie. The invention thus relates to devices and methods for spraying fluids and for dispersing solids in channels or containers through which a primary gas flows. According to the invention, at least one nozzle is used for spraying a fluid or for dispersing fine particulate solids in said channels or containers. According to the invention, a multi-component nozzle with a primary gas jet is provided. Use finds the invention - - For example, in flue gas ducts or in flue gas cleaning plants in power plants or in the cement industry.

Die Darstellung der Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Sprühsystem gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Ein ringförmiges Düsengehäuse 30 ist torusförmig ausgebildet und weist eine Form auf, die ähnlich zu dem Düsengehäuse 3 der Fig. 1 ist. Das Düsengehäuse 30 bildet einen Rotationshohlkörper aus, dem über eine Zuleitung 32 sekundäres Fluid zugeführt wird. Die Zuleitung 32 dient auch zur Befestigung des Düsengehäuses 30 an der Wandung eines Rauchgaskanals, vgl. Fig. 2. Das ringförmige Düsengehäuse 30 umschließt einen Durchtrittskanal einer Zentraldüse 6 für primäres Fluid. Der Durchtrittskanal der Zentraldüse 6 weist in Strömungsrichtung gesehen einen konvergenten Einlauf, eine Engstelle und einen divergenten Auslaufbereich auf und ist ähnlich dem Durchtrittskanal der Zentraldüse 6 in den Fig. 1 und 2 ausgebildet. Das Düsengehäuse 30 ist in der Darstellung der Fig. 3 entgegen der Strömungsrichtung dargestellt. Eine Austrittsöffnung für das sekundäre Fluid ist durch zwölf jeweils kreisförmige Austrittsöffnungen 34 gebildet, die ringförmig das Ende des Durchtrittskanals der Zentraldüse umgebend angeordnet sind. Mittels der Austrittsöffnungen 34 wird insgesamt ein im Wesentlichen ringförmiger Sprühstrahl aus sekundärem Fluid erzeugt, der, wie anhand der Ausführungsformen der Fig. 1 und 2 erläutert wurde, eine Treibstrahlwirkung auf das primäre Fluid innerhalb des Durchtrittskanals der Zentraldüse 6 ausübt. Die Wirkungsweise des in Fig. 3 schematisch dargestellten Sprühsystems ist dadurch gleich wie die Wirkungsweise der anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen erfindungsgemäßen Sprühsysteme. The illustration of Fig. 3 shows a spray system according to the invention according to a third embodiment of the invention. An annular nozzle housing 30 is toroidal in shape and has a shape similar to the nozzle housing 3 of FIG. 1. The nozzle housing 30 forms a rotational hollow body, to which secondary fluid is supplied via a feed line 32. The feed line 32 also serves to attach the nozzle housing 30 to the wall of a flue gas channel, cf. Fig. 2. The annular nozzle housing 30 encloses a passageway of a central nozzle 6 for primary fluid. The passageway of the central nozzle 6 has seen in the flow direction a convergent inlet, a constriction and a divergent outlet region and is similar to the passageway of the central nozzle 6 in Figs. 1 and 2 formed. The nozzle housing 30 is shown in the illustration of FIG. 3 counter to the flow direction. An outlet opening for the secondary fluid is formed by twelve circular outlet openings 34, which are annularly arranged surrounding the end of the passage channel of the central nozzle. By means of the outlet openings 34, a substantially annular spray of secondary fluid is generated as a whole, which, as explained with reference to the embodiments of FIGS. 1 and 2, exerts a propelling jet effect on the primary fluid within the passage channel of the central nozzle 6. The operation of the spray system shown schematically in Fig. 3 is characterized by the same as the operation of the spray systems according to the invention described with reference to FIGS. 1 and 2.

Die Darstellung der Fig. 4 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Sprühsystem mit einem ringförmigen Düsengehäuse 40, das eine torusförmige Form aufweist, wie sie bereits anhand der Fig. 1 und 2 und dem Düsen- - - gehäuse 3 beschrieben wurde. Das Düsengehäuse 40 ist über ein Rohr 42 mit einer Innenwand eines Rauchgaskanals verbunden, siehe Fig. 1 . In dem Rohr 42 sind nicht dargestellte Zuleitungen für sekundäres Fluid sowie für gasförmiges Zerstäubungshilfsmedium angeordnet, beispielsweise Wasser beziehungsweise Druckluft oder Dampf. An einem stromabwärts gelegenen Ende des Düsengehäuse 40 sind wie bei dem Sprühsystem der Fig. 3 ringförmig insgesamt zwölf Austrittsöffnungen 34 für sekundäres Fluid angeordnet. Jede der Austrittsöffnungen 34 für sekundäres Fluid ist von einem Ringspalt 44 für das gasförmige Zerstäubungshilfsmedium umgeben. Die Austrittsöffnungen 34 und die jeweils umgebenden Ringspalten 44 bilden insgesamt einen ringförmigen Sprühstrahl aus sekundärem Fluid und Zerstäubungshilfsmedium aus. Dieser ringförmige Sprühstrahl übt wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Fig. 1 bis 3 eine Saugwirkung auf das primäre Fluid mit am Einlauf des Durchtrittskanals der Zentraldüse 6 aus. Die Wirkungsweise der des in Fig. 4 dargestellten Sprühsystems ist daher gleich wie bereits anhand der Sprühsysteme der Fig. 1 bis 3 beschrieben wurde. 4 shows a further spray system according to the invention with an annular nozzle housing 40 which has a toroidal shape, as already described with reference to FIGS. 1 and 2 and the nozzle - - housing 3 has been described. The nozzle housing 40 is connected via a pipe 42 to an inner wall of a flue gas duct, see FIG. 1. In the tube 42 not shown supply lines for secondary fluid and gaseous sputtering auxiliary medium are arranged, for example, water or compressed air or steam. At a downstream end of the nozzle housing 40, as in the spray system of Fig. 3, a total of twelve outlet openings 34 for secondary fluid are arranged in a ring shape. Each of the secondary fluid outlet openings 34 is surrounded by an annular gap 44 for the gaseous atomization aid. The outlet openings 34 and the respective surrounding annular gaps 44 form a total of an annular spray of secondary fluid and Zerstäubungshilfsmedium. As in the above-described embodiments of FIGS. 1 to 3, this annular spray exerts a suction effect on the primary fluid at the inlet of the passage channel of the central nozzle 6. The operation of the spray system shown in Fig. 4 is therefore the same as already described with reference to the spray systems of FIGS. 1 to 3.

In nicht dargestellter Weise kann jede der Austrittsöffnungen 34 für sekundäres Fluid selbst als Ringspaltöffnung ausgeführt sein. In a manner not shown, each of the secondary fluid outlet openings 34 may themselves be designed as an annular gap opening.

Claims

Patentansprüche claims

1. Sprühsystem zum Einsprühen eines sekundären Fluids (5) in ein primäres Fluid (1 ), wobei das sekundäre Fluid (5) gasförmig oder flüssig ist oder feinpartikuläre Feststoffe enthält, die in dem primären Fluid dispergiert werden sollen, mit wenigstens einer Zentraldüse (6) für das primäre Fluid (1 ) und wenigstens einer Düse zum Versprühen des sekundären Fluids (5), wobei ein Düsengehäuse (3; 30; 40) der Düse rohrförmig aufgebaut ist und die Zentraldüse (6) einen zentralen Durchtrittskanal für das primäre Fluid aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchtrittskanal in Strömungsrichtung gesehen einen konvergenten Eintrittsbereich (7), eine Engstelle (8) und einen divergenten Austrittsteil (9) aufweist, dass wenigstens eine Austrittsöffnung (17; 34) für das sekundäre Fluid (5) am stromabwärts gelegenen Ende (4) des Düsengehäuses (3; 30; 40) angeordnet ist und dass die wenigstens eine Austrittsöffnung (17; 34) ausgebildet und angeordnet ist, um einen Sprühstrahl (12) aus sekundärem Fluid (5) zu erzeugen, der das aus dem zentralen Durchtrittskanal austretende primäre Fluid (1 ) im Wesentlichen ringförmig umgibt. A spray system for injecting a secondary fluid (5) into a primary fluid (1), the secondary fluid (5) being gaseous or liquid or containing fine particulate solids to be dispersed in the primary fluid, having at least one center nozzle (6 ) for the primary fluid (1) and at least one nozzle for spraying the secondary fluid (5), wherein a nozzle housing (3; 30; 40) of the nozzle is tubular and the central nozzle (6) has a central passageway for the primary fluid , characterized in that the passageway seen in the flow direction, a convergent inlet region (7), a constriction (8) and a divergent outlet part (9) that at least one outlet opening (17; 34) for the secondary fluid (5) at the downstream The nozzle housing (3; 30; 40) is arranged at the end (4) and that the at least one outlet opening (17; 34) is formed and arranged to form a sp Rührstrahl (12) of secondary fluid (5) to produce, which surrounds the emerging from the central passageway primary fluid (1) is substantially annular.

2. Sprühsystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Austrittsöffnung mittels mehrerer Austrittsöffnungen (34) für das sekundäre Fluid gebildet ist, die ringförmig am Ende des Düsengehäuses angeordnet sind. 2. Spray system according to claim 1, characterized in that the at least one outlet opening by means of a plurality of outlet openings (34) is formed for the secondary fluid, which are arranged annularly at the end of the nozzle housing.

3. Sprühsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede der mehreren Austrittsöffnungen (34) für das sekundäre Fluid (5) von einem Ringspalt (44) für ein gasförmiges Zerstäubungshilfsmedium umgeben ist. A spraying system according to claim 2, characterized in that each of the plurality of outlet openings (34) for the secondary fluid (5) is surrounded by an annular gap (44) for a gaseous atomization aid medium.

4. Sprühsystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Austrittsöffnung mittels eines einzigen, am Ende des Düsengehäuses angeordneten Ringspalts (17) gebildet ist. 4. Spray system according to claim 1, characterized in that the at least one outlet opening by means of a single, arranged at the end of the nozzle housing annular gap (17) is formed.

5. Sprühsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspalt (17) für das sekundäre Fluid (5) innerhalb eines Ringspalts (18.1 ; 18.2) für ein gasförmiges Zerstäubungshilfsmedium (15) angeordnet ist. 5. Spray system according to claim 4, characterized in that the annular gap (17) for the secondary fluid (5) within an annular gap (18.1, 18.2) for a gaseous Zerstäubungshilfsmedium (15) is arranged.

6. Sprühsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Austrittsöffnung ausgebildet und angeordnet ist, um einen sich ausgehend vom Ende des Düsengehäuses (3) kegelförmig erweiternden ringförmigen Sprühstrahl (12) zu erzeugen. 6. Spray system according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one outlet opening is formed and arranged to produce a starting from the end of the nozzle housing (3) conically widening annular spray jet (12).

7. Sprühsystem nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Durchtrittskanal der Zentraldüse (6) ein Drallerzeuger angeordnet ist. 7. Spray system according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the passage channel of the central nozzle (6) a swirl generator is arranged.

8. Sprühsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am stromaufwärts gelegenen Einlauf (7) des Durchtrittskanals der Zentraldüse (6) wenigstens eine Reinigungsdüse (22) zum Freihalten des Einlaufs (7) von Ablagerungen vorgesehen ist. 8. Spray system according to one of the preceding claims, characterized in that at the upstream inlet (7) of the passage channel of the central nozzle (6) at least one cleaning nozzle (22) for keeping the inlet (7) of deposits is provided.

9. Sprühsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Reinigungsdüse an eine Zuleitung eines gasförmigen Zerstäubungshilfsmediums (15) angeschlossen ist. 9. Spray system according to claim 8, characterized in that the at least one cleaning nozzle is connected to a supply line of a gaseous atomizing auxiliary medium (15).

10. Sprühsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsengehäuse (3; 30; 40) der wenigs- tens einen Düse in einem das primäre Fluid (1 ) führenden Kanal (2) angeordnet ist. 10. Spray system according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle housing (3; 30; 40) of the less at least one nozzle in a primary fluid (1) leading channel (2) is arranged.

1 1. Sprühsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsengehäuse (3; 30; 40) der wenigsten einen Düse beabstandet von einer Wandung des das primäre Fluid (1 ) führenden Kanals (2) angeordnet ist. 11. A spraying system according to claim 10, characterized in that the nozzle housing (3; 30; 40) is arranged at least one nozzle at a distance from a wall of the channel (2) carrying the primary fluid (1).

12. Sprühsystem nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Mittellängsachse (16) der Zentraldüse (6) parallel zur Strömungsrichtung in dem primäres Fluid (1 ) führenden Kanal (2) angeordnet ist. 12. Spray system according to claim 10 or 1 1, characterized in that a central longitudinal axis (16) of the central nozzle (6) parallel to the flow direction in the primary fluid (1) leading channel (2) is arranged.

13. Sprühsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Düse und die Zentraldüse (6) in Gestalt einer Treibstrahlpumpe derart ausgeführt sind, dass durch die Treibstrahlwirkung des aus der wenigstens einen Austrittsöffnung für das sekundäre Fluid austretenden, im wesentlichen ringförmigen Sprühstrahls (12) das primäre Fluid am Eingang des Durchtrittskanals der Zentraldüse (6) angesaugt wird, so dass stromabwärts des Durchtrittskanals das primäre Fluid sowohl einem Zentralbereich des aus der Austrittsöffnung austretenden, im wesentlichen ringförmigen Sprühstrahls (12) als auch einem Außenumfang des im wesentlichen ringförmigen Sprühstrahls (12) zugemischt wird. 13. Spray system according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one nozzle and the central nozzle (6) in the form of a propulsion jet pump are designed such that by the propelling jet of emerging from the at least one outlet opening for the secondary fluid, substantially annular Spray jet (12) the primary fluid at the entrance of the passageway of the central nozzle (6) is sucked, so that downstream of the passage channel, the primary fluid both a central region of the outlet from the exiting, substantially annular spray jet (12) and an outer periphery of the substantially annular spray (12) is mixed.

14. Verfahren zum Einsprühen eines sekundären Fluids in ein primäres Fluid, wobei das sekundäre Fluid gasförmig oder flüssig ist oder feinpartikuläre Feststoffe enthält, die in dem primären Fluid dispergiert werden sollen, mit einem Sprühsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Erzeugen eines im wesentlichen ringförmigen und das stromabwärts gelegene Ende des Durchtrittskanals umgebenden Sprühstrahls (12) aus sekundärem Fluid, Ansaugen des primären Fluids am stromaufwärts gelegenen Ende des Durchtrittskanals mittels einer Treibstrahlwirkung des ringförmigen Sprühstrahls (12) und Vermischen von primärem Fluid mit sekundärem Fluid sowohl in einem Bereich zwischen einer Strahlachse (16) des ringförmigen Sprühstrahls (12) und dem Sprühstrahl (12) als auch in einem an einen Außenumfang des Sprühstrahls (12) angrenzenden Bereich. 14. A method of injecting a secondary fluid into a primary fluid, wherein the secondary fluid is gaseous or liquid or contains fine particulate solids to be dispersed in the primary fluid, with a spray system according to any one of the preceding claims, characterized by producing a substantially annular and the downstream Secondary fluid spray jet (12) surrounding the passageway, priming the primary fluid at the upstream end of the passageway by a propulsion jet of the annular spray (12) and mixing secondary fluid secondary fluid both in a region between a jet axis (16) of the annular spray jet (12) and the spray jet (12) as well as in an area adjacent to an outer periphery of the spray jet (12).