FI103640B - Sumutin-kaasunpoistin - Google Patents

Description

* 103640

SUMUTIN-KAASUNPOISTIN

Tämän keksinnön kohteena on sumutin-kaasunpoistin kaasun poistamiseksi nes- 5 teestä, joka sumutin-kaasunpoistin käsittää: i) boilerin, jossa on ainakin yksi sumutintila; ii) joka sumutintila käsittää radiaalisen sumuttimen, joka on yhdistetty nesteen io syöttöön nesteen sumuttamiseksi kaasun poistamiseksi sumuverhona boilerissa olevan nesteen päällä, iii) syöttöputken höyryn syöttämiseksi boilerissa olevaan nesteeseen kaasua sisältävän höyryn muodostamiseksi sumutintilaan, 15 iv) poistoputken sumutintilassa nesteestä poistetun kaasun tuulettamiseksi, v) poistoputken boilerissa nesteelle, josta on poistettu kaasua.

20 Keksinnön kohteena on erityisesti sumutin-kaasunpoistin hapen poistamiseksi vedestä. Happi on tärkeä tekijä, joka voi johtaa korroosioon höyryboilereissa ja -turbiineissa. Korroosio-ongelma esiintyy erityisesti kun työtä tehdään korkeissa lämpötiloissa ja paineissa. Käyttämällä kaasunpoistinta happipitoisuus vedessä on laskettava yleensä alle 10 ppb, edullisesti alle 5 ppb.

25

Tunnetussa sumutin-kaasunpoistimessa kaasu erotetaan nesteestä kahdessa vaiheessa. Ensimmäinen vaihe on ns. esipuhdistusvaihe, jossa höyry ja vesi saatetaan kosketukseen olennaisesti tasapainolämpötilassa ja -paineessa. Vedestä poistetaan kaasua tällä höyryllä. Toinen vaihe on kuumennusvaihe, jossa lähes 30 kaikki höyry kondensoituu veteen, jota sumutetaan sumuverhona, jolloin vesi saatetaan tasapainolämpötilaan. Pieni osa höyrystä poistetaan poistoputken kautta käyttämällä vapautuneita kaasuja, jotka eivät kondensoidu näissä olosuh- • teissä (kts. "Deaerating boiler feed water - The theoretical background" kirj. G.S. Soit ja W. Wiemer, ja "The stork spray type deaerator: design, development and 35 experience" kirj. W. Wiemer ja G.S. Soit Symposium on Degassing, 15. kesäkuuta 1978, sivut 49-56 ja 57-70). 1 103640

Sumutin-kaasunpoistin, jossa on radiaalinen sumutin, on esitetty esimerkiksi julkaisussa FR-A-2379753.

Julkaisussa US-A-2379753 on esitetty vedenkäsittely- ja kaasunpoistolaitteisto, 5 jossa on useita rengasmaisia kartiosumuttimia tangentiaalisesti vinossa järjestyksessä voimakkaan vesikierron aikaansaamiseksi alla olevassa nesteessä. Kar-tiomaisia sumuverhoja ympäröi sylinterimäinen osa. Höyry voi kulkea vain lateraalisesti sumuverhojen läpi ja kahden toisiinsa liittyvän kartiomaisen sumuverhon ja yläpuolisen tilan väliseinämän välistä.

10

On selvää, että happiosapaineen taso sumuverhon yläpuolisessa tilassa määrittää sumutin-kaasunpoistimen toiminnan. Kaasunpoistotoimintaa voidaan parantaa alentamalla edelleen sen sisällä olevaa happiosapainetta, mikä kuitenkin vaatii poispuhallettavan höyryn määrän lisäämistä, mikä aikaansaadaan suuremmilla is lämpötilahäviöillä.

Sumutin-kaasunpoistimen tarkempi tutkimus on osoittanut, että sumuverhon läpi kulkevan höyryn happiosapaine on riippuvainen paikasta. Lämpötila sumuverhos-sa suurenee nimittäin siitä kohdasta, jossa sumuverho muodostuu sen läpi kulke-20 van höyryn kondensaation johdosta. Höyry, joka kulkee sumuverhon läpi alemmassa lämpötilassa, on happirikkaampaa verhon läpi kuljettuaan kuin höyry, joka kulkee sumuverhon läpi korkeammassa lämpötilassa. Keräämällä erikseen höyry, joka on suhteellisen happirikasta, ja sen jälkeen puhaltamalla tämä pois, voidaan sumutin-kaasunpoistimen kaasunpoistotoimintaa yhtäältä parantaa poispuhalletta-25 van höyryn määrällä, jolloin saavutetaan syvempi kaasunpoisto, samalla kun toisaalta samalla kaasunpoistoasteella voi riittää, että puhalletaan pois pienempi määrä höyryä, jolloin pienennetään lämpötilahäviöitä.

Keksinnön mukaiselle sumutin-kaasunpoistimelle on tunnusomaista se, että su-30 mutintila käsittää yläpuolisen kaasutilan ja siihen liittyvän viileämmän sumuverhon, jota rajoittaa kaasutilan seinämä, joka ulottuu boileriseinämästä viileämpään su-muverhoon, johon sumutintilassa oleva poistoputki liittyy.

• ·

On huomattava, että höyry, joka kulkee sumuverhon läpi lämpimässä kohdassa, 35 voi myös tavoittaa tämän tilan kulkemalla jälleen radiaalisesti vastavirtaan sumu-verhon läpi, joka on tulossa viileämmäksi ja lisäkondensoitumisen seurauksena saavuttaa tilan hapella rikastuneena.

• · 103640

Keksinnön eräässä toteutusmuodossa tila ympäröi sumutinta.

Eräässä käytännön toteutusmuodossa erotuselin käsittää tilan seinämän, joka ulottuu boilerin seinämästä sumuverhoon.

5

Mikäli tilan seinämä on järjestetty sen vapaaseen päähän kohti sumuverhoa niin, että jalka ulottuu pitkin sumuverhoa, höyrykanava on pidennetty radiaalisesti vastavirrassa sumuverhon läpi kohti tilaa, mihin liittyy lisähappirikastus. Jalka ulottuu edullisesti tilan ulkopuolelle.

10

Koska sumuverhon lämpötila on alhaisimmillaan sen jätettyä sumuttimen, ja höyry, joka kulkee sumuverhon läpi tässä kohdassa, on tällä tavalla maksimaalisesti rikastunut hapella, on suositeltavaa sijoittaa tila lähelle sumutinta.

is Mikäli sumuverhossa ei ole roiskelevyä sen kehää rajoittamassa, tai jos radiaalisesti sumuverhon läpi kulkeva höyry on vielä rikastettava hapella, voi olla edullista, että kaasunpoistin sisältää ensimmäisen tilan lisäksi vielä toisen tilan, joka samalla tavalla yhtyy sumuverhoon yhdeltä puolelta ja ensimmäiseen tilaan toiselta puolelta.

20

Rakenteellisista syistä on suositeltavaa, että toinen tila ympäröi ensimmäistä tilaa.

Keksinnön mukaisen sumutin-kaasunpoistimen mainitut ja muut tunnusmerkit käyvät tarkemmin ilmi seuraavasta edullisten toteutusmuotoesimerkkien selityksestä, 25 jotka esimerkit eivät kuitenkaan millään tavalla rajoita keksintöä. Näiden toteutusmuotoesimerkkien suhteen viitataan oheisiin piirustuksiin, joissa • ·

Kuvio 1 esittää sähkövoima-aseman virtausdiagrammia, johon asemaan kuuluu keksinnön mukainen sumutin-kaasunpoistin.

30

Kuvio 2 esittää perspektiivisesti ja osittain hajotettuna kuviossa 1 esitettyä keksinnön mukaista sumutin-kaasunpoistinta.

«

Kuvio 3 esittää leikkausta kuvion 2 viivaa lll-lll pitkin.

Kuviot 4, 5 ja 7 esittävät leikkauksia muista toteutusmuodoista kuviota 3 vastaavalla tavalla.

35 4 103640

Kuvio 6 esittää perspektiivisesti kuvion 2 yksityiskohdan VI erästä variaatiota.

Kuviossa 1 on esitetty sähkövoima-aseman virtausdiagrammi, johon asemaan kuuluu höyryboileri 1, turbiini 2, lauhdutin 3, matalapainekuumennusyksikkö 4, jo-s ka on yhdistetty lauhduttimeen pumpun 5 välityksellä, ja korkeapainekuumen-nusyksikkö 6, johon syötetään pumpun 7 kautta vettä, josta on poistettu kaasua.

Keksinnön mukainen sumutin-kaasunpoistin 8 sijaitsee matalapainekuumennus-yksikön 4 ja pumpun 7 välissä.

10

Sumutin-kaasunpoistin 8 (kts. kuvio 2) käsittää boilerin 9, joka on osittain täytetty nesteellä 10, tässä tapauksessa vedellä. Veteen 10 ulottuvat höyryputket 11, jotka on varustettu veteen ulottuvassa osassaan rei'illä, joiden kautta höyry pääsee nesteeseen. Höyryputket 11 on liitetty höyryjohtoon 13, joka on liitetty höyrysyöt-15 töön 14, joka on liitetty turbiiniin 2.

Boileri 9 on edelleen varustettu sumutinlaitteella 15, joka käsittää sinänsä tunnetun sumuttimen 16, jolla muodostetaan useita päällekkäisiä sumuverhoja 17. Sumu-tinlaite 15 käsittää edelleen kaasusta vapautettavan nesteen syötön 18, joka on 20 yhdistetty matalapainekuumennusyksikköön 4.

Boileri 9 on lisäksi varustettu poistoputkella 19 kaasusta vapautettavaa nestettä varten ja, lopuksi, poistoputkilla 20 poistetun kaasun johtamiseksi ympäröivään ilmaan. Lopuksi on mahdollista putken 121 kautta viedä kondensaatti korkeapaine-25 kuumennusyksiköstä 6 takaisin kaasunpoistimeen 8.

Keksinnön mukaista sumutin-kaasunpoistinta selitetään tarkemmin viittaamalla kuvioon 3.

30 Käytettäessä sumutinta 16 syntyy useita sumuverhoja 17, joiden kehän rajoittaa roiskelevy 21 ja siihen järjestetyt samankeskiset roiskerenkaat 22 ja 23, joista vesi putoaa alaspäin.

Käytettäessä keksinnön mukaista erotteluelintä 24, tässä tapauksessa käytettäes-35 sä tilaseinämää 25, joka ulottuu ylimpään sumuverhoon 26 tulematta kuitenkaan sen kanssa mainittavaan kosketukseen, erottuu sumuverhojen yläpuolelta tila 27. Nesteestä poistetun kaasun poistoputket 20 laskevat tähän tilaan 27. Höyry 124, jota injektoidaan höyryputkien 11 kautta, voi tavoittaa tilan 27 suoraan kuljettuaan 103640 sumuverhojen 17, 26 läpi. Höyry 28, joka on tullut jäljelle jääneeseen tilaan 29 kuumempien sumuverho-osien kautta, voi tavoittaa tilan 27 epäsuorasti menemällä tilaseinämän 25 alta viileämpien sumuverhojen kautta nuolen 30 mukaisesti. Tällöin höyry tulee tilaan 27, jossa on suhteellisen runsaasti nesteestä poistunutta 5 kaasua, tässä tapauksessa happea.

Kuvio 4 esittää keksinnön mukaista kaasunpoistinta 31. Tässä tapauksessa keksinnön mukainen erotteluelin 24 käsittää tilaseinämän 32, joka erottaa tilan 27 sumuttimen 16 ympärillä, ja on varustettu kohti sumuverhoja 17, 26 osoittavassa ίο päässään jalalla 34, joka ulottuu pitkin sumuverhoa 26 tilaan 27 ja sen ulkopuolelle, häiritsemättä olennaisesti sumuverhoa 26. Höyry, joka tulee tilaan 27 epäsuorasti nuolen 30 mukaisesti, pakotetaan siten valitsemaan pidemmän radan viileämmän sumusuihkuosien läpi.

15 Kuviossa 5 on esitetty keksinnön mukainen sumutin-kaasunpoistin 135 yksinkertaisimmassa muodossaan. Tässä tapauksessa on jätetty pois laitteet, joilla rajoitetaan sumuverhoja 17 ja 26, erityisesti roiskelevy 21 ja roiskerenkaat 22 ja 23. Keksinnön mukaiset edut voidaan kuitenkin saavuttaa, koska tila 27, josta nesteestä poistettua kaasua johdetaan pois poistoputkien 20 kautta, on erotettu su-20 muttimen 16 ympärillä käyttämällä tilaseinämää 35 pienellä sen ympäri lyhyellä etäisyydellä.

Kuviossa 6 on esitetty toinen keksinnön mukainen sumutin-kaasunpoistin 36, jolla tila 27 on erotettu sumuttimen 16 ympärillä käyttämällä tilaseinämää 25, joka 25 koostuu erotuselimistä 24. Tässä tapauksessa keksinnön mukainen erotuselin käsittää toisen tilaseinämän 37, jolla toinen tila 38 on erotettu ensimmäisen tilan 27 ympärillä. Lisäksi on jätetty pois roiskelevy 21, mutta roiskerenkaat 39, 40 ja 41 on säilytetty. Edullisesti vain kaasua yhdessä pienen höyrymäärän kanssa poistetaan tilasta 27. Mikäli halutaan, on yhtä hyvin mahdollista poistaa kaasulla rikastettua so höyryä tilasta 38 kaasunpoistoputkien 42 ja 43 kautta.

Lopuksi kuviossa 7 on esitetty keksinnön mukainen sumutin-kaasunpoistin 44. Tila .· . 45 on rengasmaisen, pohjastaan avoimen säiliön 46 muotoinen, joka säiliö ympä röi sumutinta 16. Sumutin 16 ulottuu keskellä olevan säiliöaukon 4 läpi ja ohi. Va-35 paaseen päähän 49 on järjestetty ulompi kehäreuna 48 ja jalka 50. Säiliö on kiinnitetty poistoputkiin 20. Säiliö 46 roikkuu siten vapaasti boilerista 9 sumuverhon 26 yläpuolella.

103640

Vaikka sumutin-kaasunpoistinta on selitetty vain kaasun poistamiseksi vedestä yhdessä höyryfaasin kanssa, on selvää, että myös muista nesteistä voidaan poistaa kaasua sikäli kuin niiden höyryfaasia voidaan hyödyntää. Esimerkiksi alhaisemmista alkoholeista voidaan poistaa samalla tavalla ei-kondensoituvia kaasuja, s kuten happea, typpeä ja sen tapaisia.

• ·

Claims (8)

1. Sumutin-kaasunpoistin (8, 31, 36, 44, 135) kaasun poistamiseksi nesteestä s (10), joka sumutin-kaasunpoistin käsittää: i) boilerin (9), jossa on ainakin yksi sumutintila; ii) joka sumutintila käsittää radiaalisen sumuttimen (16), joka on yhdistetty nes-10 teen syöttöön (18) nesteen sumuttamiseksi kaasun poistamiseksi sumuverhona (17, 26) boilerissa (9) olevan nesteen (10) päällä, iii) syöttöputken (11) höyryn syöttämiseksi boilerissa (9) olevaan nesteeseen (10) kaasua sisältävän höyryn muodostamiseksi sumutintilaan, I5 iv) poistoputken (20) sumutintilassa nesteestä poistetun kaasun tuulettamiseksi, v) poistoputken (19) boilerissa (9) nesteelle, josta on poistettu kaasua, 20 tunnettu siitä, että sumutintila käsittää yläpuolisen kaasutilan (27, 38, 45) ja siihen liittyvän viileämmän sumuverhon, jota rajoittaa kaasutilan seinämä (25, 32, 35, 37), joka ulottuu boileriseinämästä viileämpään sumuverhoon, johon sumutintilassa oleva poistoputki (20) liittyy.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kaasunpoistin (8, 31, 36, 44, 135), tunnettu siitä, että kaasutila (27, 38,45) ympäröi sumutinta (16). ♦ ·

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kaasunpoistin (31, 44), tunnettu siitä, että tilaseinämä (32, 46) on varustettu sumuverhoa (17, 26) kohti osoittavassa 30 vapaassa päässään (33, 48) jalalla (34, 50), joka ulottuu pitkin sumuverhoa (16).

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen kaasunpoistin (31, 44), tunnettu siitä, .· että jalka (34, 50) ulottuu kaasutilan (27, 45) ulkopuolelle.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen kaasunpoistin (135), tunnettu siitä, että kaasutila (27) sijaitsee lyhyen etäisyyden päässä sumuttimesta (16). 103640

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen kaasunpoistin (36), tunnettu ainakin yhdestä toisesta kaasutilasta (38), jota ympäröi erotuselin (24, 37).

7. Jonkin patenttivaatimuksista 2-6 mukainen kaasunpoistin (36), tunnettu s siitä, että toinen kaasutila (38) ympäröi ensimmäistä kaasutilaa (27).

7 103640

8. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen kaasunpoistin (44), tunnettu siitä, että kaasutila (45) on järjestetty vapaasti riippuvasti boilerista (9)· • · 9 5 103640