FI103904B - Menetelmä ja laite ilman syöttämiseksi tulipesään - Google Patents

Description

103904

MENETELMÄ JA LAITE ILMAN SYÖTTÄMISEKSI TULIPESÄÄN

Esillä olevan keksinnön kohteena on tulipesän ilmansyöttö-5 menetelmä ja -laitteisto/ erityisesti sen kohteena on selluloosateollisuuden jäteliemen polttolaitteisto (ns. soodakattila).

Soodakattilassa poltetaan sellun valmistuksessa saatu 10 mustalipeä. Mustalipeän sisältämien orgaanisten aineiden palamiseen tarvittava ilma johdetaan erityisten ilmasuut-timien kautta kattilan tulipesään. Ilma tuodaan yleisimmin tulipesään kolmessa tasossa. Alimpana ovat primääri-il-masuuttimet, niiden yläpuolella sekundääri-ilmasuuttimet 15 ja ylimpänä, lipeäsuutinten yläpuolella, tertiääri-il- masuuttimet. Kattilassa saattaa olla myös useampi kuin kolme ilmatasoa.

Suuttimia on valmistettu erilaisista teräsmateriaaleista 20 hitsaamalla tai kokonaan valamalla. Erilaisista massoista valmistettuja suuttimia käytetään myös. Suuttimet kiinnitetään tulipesän putkipaneeliseiniin esimerkiksi hitsaamalla tai ruuviliitoksella. Suuttimet ovat perinteisesti massakotelon sisällä, jonka ulkovaippana on teräslevy.

• ·% 25 Massakotelot liittyvät putkipaneeliseiniin. Massakotelo on ··· · tavallisesti täytetty keraamisella massalla, jonka tehtä-vänä kotelossa on suojata rakenteita ja johtaa lämpöä pois ; suuttimesta.

« · · • ' * • V · • t, n \ 30 Palamisilma johdetaan suuttimiin kattilaa kiertävistä ..." ilmakanavista, joissa on suutinkohtaiset ilmansäätölait- ·' : teet. Ilma kulkee ilmanohjauskourun ja ilmasuuttimen läpi tulipesään.

• · *"35 Ilmasuuttimista virtaavan ilman määrä vaihtelee säädön mukaan. Pienellä virtauksella suuttimesta kattilaan menevä ilma ei jäähdytä suutinta. Kattilan tulipesän säteilylämpö 2 103904 nostaa suuttimen lämpötilan korkeaksi. Toisaalta pyörtei-levien kaasujen mukana kulkeutuu suutinalueelle syövyttäviä aineita (esimerkiksi NaOH). Massakotelossa oleva massa ei pysty siirtämään kovin tehokkaasti lämpöä pois suutti-5 mesta ja pitämään suuttimen lämpötilaa alhaisena.

Korkeassa lämpötilassa syövyttävien aineiden läsnäollessa suutin syöpyy puhki. Tämän jälkeen alkaa suuttimen ulkopuolella massakotelossa oleva massa syöpyä aggressiivisten 10 ainesosien vaikutuksesta. Massan syövyttyä vaurio etenee massakotelovaurioon johtaen pahimmassa tapauksessa kattilan alasajoon ja korjaukseen.

Ilraasuutinvaurioiden korjauksia joudutaan tekemään seiso-15 keissa säännöllisesti. Korjaukset ovat hankalia ja työläitä tehdä. Laitteistoja joudutaan purkamaan. Entisten suuttimien poisto on hankalaa ja aikaa vievää. Massako-teloa joudutaan usein purkamaan. Näin seisokkiajät venyvät pitkiksi aiheuttaen tuotantotappioita.

20

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada edellä esitettyä parempi menetelmä ja laitteisto pala-: misilman syöttämiseksi tulipesään.

j .'25 Erityisesti keksinnön tarkoituksena on tarjota tehokas il- • · · · .*:· masuuttimien jäähdytys ja näin pitempi kestoikä suuttimil- le. Tarkoituksena on aikaansaada ilmasuutinsysteemi, jossa . , suuttimen metallin pintalämpötilat eivät nouse korkeiksi • · i missään ajotilanteessa ja jossa jäähdytys on jatkuvaa ja \ 30 suuttimen sisäpinnan puhtausaste ei vaikuta jäähdytyste- /1 hoon alentavasti. Perinteisissä systeemeissä virtaustiet :***: tukkeutuvat nopeasti (kuten esim. FI-pat. hak. 935646).

'.!! Tarkoituksena on lisäksi saada laitteisto, joka on helpos- “35 ti huollettavissa ja korjattavissa. Näin voidaan pienentää merkittävästi korjaus- ja seisokkikustannuksia. Tarkoituksena on myös saada suuttimen lämpenemisessä syntyvä lämpö 3 103904 siirtymään palamisilmaan ja siten vähentää lämpöhäviöitä.

Esillä oleva keksinnön mukaiselle menetelmälle palamisil-man syöttämiseksi tulipesään tulipesän putkista muodostet-5 tuihin seinämiin sovitettujen ilmasuutinten kautta, jotka on liitetty ilmakanavaan, on olennaista, että ilmasuutinta jäähdytetään sen ulkopuolella virtaavalla ilmalla, jonka virtaussuunta on olennaisesti kohtisuoraan ilmasuuttimen pituusakselia vastaan.

10

Esillä olevan keksinnön mukaiselle laitteelle palamisilman syöttämiseksi tulipesään, joka laite käsittää ilmakanavan, jolla ilmakanavalla on tulipesän puoleinen seinä, ja ilmasuuttimen, joka suutin on sovitettu tulipesän putkista 15 muodostettuun seinämään ja joka yhdistää ilmakanavan ja tulipesän ilmakanavaan johdetun ilman syöttämiseksi tuli-pesään, on olennaista, että ilmakanavan tulipesän puoleinen seinä on sijoitettu välimatkan päähän tulipesän seinästä niin, että ilmakanavan mainitussa seinämässä on 20 tulipesän seinämään ulottuva uloke, joka rajaa suuttimen ympärille tilan, jossa ilma virtaa suuttimen ulkopuolella ja sen ohi jäähdyttäen samalla suutinta.

Esillä oleva keksintö on sovellettavissa erityisesti . . 25 sellun valmistuksessa muodostuvan mustalipeän polttoa • · · · ·***. varten olevissa talteenottokattiloissa, mutta sitä voidaan luonnollisesti soveltaa myös muissa vastaavissa poltto-; , laitteissa.

M * • β ' *. 30 Keksinnön mukaan palaraisilma tai osa siitä johdetaan virtaamaan ilmasuuttimen ohi ennen ilman johtamista il- • · · masuuttimen kautta tulipesään.

.···. Ilmasuuttimien jäähdyttämiseksi palamisilma voidaan johtaa **’35 ilmakanavan alaosaan, josta se virtaa ilmasuuttimen ulko puolella suuttimien ohi suurella nopeudella jäähdyttäen samalla suuttimia, minkä jälkeen palamisilma siirtyy ilma- 4 103904 kanavan yläosaan ja sieltä ilraanohjauskourun ja ilmasuut-timen kautta tulipesään.

Virtaava jäähdytysilma voidaan edullisesti ottaa korkeam-5 pipaineisesta ilmakanavasta, kuten esimerkiksi sekundääri-ilmakanavasta primääri-ilmakanavaan erillistä jäähdytysil-maputkea tai -kanavaa käyttäen.

Keksinnön mukaisella ratkaisulla saavutetaan se, että 10 jäähdytysilman jäähdytysvaikutus on jatkuvaa, eivätkä ilmavirtaustiet tukkeudu käytössä.

Keksinnön mukaisesti ilmanjakokanava (esim. primäärikana-va) voi olla jaettu välilevyllä kahteen osaan, joista 15 suuttimen jäähdytysilmaosassa on korkeampi paine.

Jäähdytysilman määrää voidaan säätää ohjaamalla kanavassa kattilaan virtaavasta ilmasta eri suuruinen osa ilmasuu-tinjäähdytykseen. Säätö voidaan tehdä erottamalla jäähdy-,20 tysilma muusta polttoilmavirtauksesta kattilaa kiertävän kanavan syöttökohdissa tai kattilaa kiertävän kanavan syöttökohdan jälkeen.

Mikäli jäähdytysilma otetaan korkeampipaineisesta tilasta i.i 25 (esimerkiksi sekundääri-ilmakanavasta primääri-ilmakana- I !’ vaan), voidaan määrää säätää helposti erillisen putken tai vastaavan kautta.

« · I t • o · * ·«.· ♦ ,1:· Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin esimerkein ja ^30 viittaamalla oheisiin kuvioihin, joissa • · · · » «

Kuvio 1 esittää keksinnön mukaista jäähdytettyä ilmasuu-: tinta, seinäpaneeliosaa, primääri-ilmakanavaosaa, sekun- däärikanavaosaa, ilmanohjauskourua ja säätölaitetta, 35 Kuvio 2 esittää keksinnön mukaista vaihtoehtoista ilman syöttöä suuttimen jäähdytykseen, 5 103904

Kuvio 3 esittää ilraasuuttiraen jäähdytysripojen/ilman ohjauslevyjen sijoitusta.

Kuvio 4 esittää kahden suuttiraen ryhmän jäähdytysripo-jen/ilmanohjauslevyjen sijoitusta, ja 5 Kuviot 5 ja 6 esittävät erään esimerkin ilman jakoperiaatteesta syöttökanavasta ilmakanavaan kattilan nurkassa.

Kuviossa 1 on esitetty ilmakanava 11, jonka sisällä on läppämäinen säätölaite 19 ja ilmanohjauskouru 17. Säätö-10 laite 19 kiertyy akselin 62 ympäri säätövivun 63 ja apuvi-vun 64 liikuttamana. Ilmavirtausta säädetään säätövivun 19 asentoa muuttamalla. Säätölaite voi luonnollisesti olla rakenteeltaan toisenlainen kuin tässä esitetty ratkaisu.

15 Kanavan sisällä on ilmasuutin 12, joka kiinnittyy kattilan tulipesän 40 seinäpaneelin 13 putkiin. Kattilaa kiertävän ilmakanavan, kuten primääri-ilmakanavan, alaosaan 15 johdetaan osa sekundäärikanavan 60 ilmasta kanavaa tai putkea 59 pitkin. Kanavaosassa 15 ilmalla on korkeampi 20 paine kuin ylemmässä kanavaosassa 16. Kanavaosien välillä on levy 20, joka estää ilman virtauksen kanavaosan alaosasta suoraan ylös.

Kunkin suuttimen 12 tai suutinryhmän kohdalla ilmakanavan 25 11 tulipesän puoleisella seinällä 27 on levyjen 28, 29 ,·*:* muodostama uloke. Seinä 27 on välimatkan päässä tulipesän seinämästä 13, ja uloke on tämän välimatkan pituinen, niin ; että ulokkeen muodostama tila on ilmatiivis. Kanavan • o « • ». o · ,·; . alaosassa 15 oleva ilma pääsee virtaamaan kanavan yläosaan 30 levyjen 28, 29 ja suuttimen välisen tilan kautta. Ilmavir- .... taus kulkee aukosta 21 suuttimen ulkopuolella, oleellises- • · · *...· ti sen pituusakselia L vastaan ja pystysuunnassa. Ilma . . \ virtaa edelleen ylös aukosta 22 kanavan yläosaan 16.

• · 35 Ylhäältä ilmaa virtaa ilmanohjauskouruun 17. Säätölaitteen 19 rajoittamasta aukosta 18 ilma virtaa suuttimeen 12 ja edelleen tulipesään 40. Ilmanohjauskourun 17 pää on il- 6 103904 masuuttimen 12 sisällä. Ilmaraoista 23 ja 24 pääsee pieni vuotovirtaus jatkuvasti jäähdyttäen suutinta sisäpinnalta.

Ilmasuutin 12 liittyy ilmanohjauskouruun 17 välyssovit-5 teella tai muulla helposti irrotettavalla tavalla, jolloin ilmanohjauskouru 17 voidaan helposti irrottaa ilmasuutti-mesta 12.

Säätölaitteen 19 ja ilmanohjauskourun 17 rakenne ei ole 10 rajoitettu tässä esitettyyn, vaan se voi olla myös toisenmuotoinen. Kuvassa esitetyn järjestelyn lisäksi säätölaite 19, ilmanohjauskouru 17 ja kanava välilevyineeh 20 voi olla myös "ylösalaisin" sijoitettuna siten, että jäähdy-tysilma virtaa kanavan yläosasta suuttimen 12 ohi alaosaan 15 ja sieltä ilmanohjauskourun 17 kautta ilmasuuttimeen 12 ja tulipesään 40.

Kuvan 1 ilmakanavat 60 ja 11 voivat olla muitakin kuin pelkästään ns. primääri-ilmakanava ja sekundääri-ilmakana-20 va, kuten esimerkiksi tertiääri- ja sekundääri-ilmakanavat tai tertiääri- ja primääri-ilmakanavat, jne.

Kuviossa 2 on esitetty vaihtoehtoinen jäähdytysilman : syöttö. Ilmakanavaa 11 ei ole jaettu kahteen osaan, vaan • ; ,25 yläosa 16 ja alaosa 15 ovat samaa tilaa. Jäähdytysilma {*?* tuodaan putkea 30 pitkin, josta lähtee kuhunkin ilmasuut timeen jakoputki 31. Putken 31 pää suunnataan siten, että *, f· ilmasuuttimen 12 jäähdytys on mahdollisimman tehokas. Tämä • · · *Ij.* ratkaisu on käyttökelpoinen silloin, kun jäähdytys ilma lie * » \ 30 saadaan suuri paine.

··- ·»·* • · t

Kuviossa 3 esitetään esimerkki ilmasuuttimen 12 jäähdytys- , .·. ripojen 25 ja 26 sekä ilman ohjauslevyjen/jäähdytyslevyjen • · * ,···, 14 sijoittelusta yhden suuttimen 12 tapauksessa. Jäähdy- " 35 tysrivat 25 ja 26 on kiinnitetty lämpöä johtavalla tavalla ilmasuuttimeen 12. Ilmanohjauslevyt/jäähdytyslevyt 14 on kiinnitetty lämpöä johtavalla tavalla ilmasuuttimeen 12 ja 7 103904 jäähdytysripoihin 25 ja 26. Ilmanohjausle- vyt/jäähdytyslevyt 14 liittyvät ilmatiiviisti sivuilta kanavan 11 tulipesän puoleiseen seinälevyyn 27. Seinälevy 27 on välimatkan päässä tulipesän 40 seinästä 13, ja 5 suuttimen 12 kohdalle on laitettu levyt 28, 29 ja 32, jotka liittyvät seinälevyyn 27 ja seinäpaneeliin 13 ilmatiiviisti. Siten levyjen 28, 29 ja 32, ilmanohjausle- vyn/jäähdytyslevyn 14 ja seinäpaneelin 13 väliseen tilaan alhaalta johdettu ilma pääsee vasta ylhäältä pois. Il-10 masuuttimeen 12 voidaan kiinnittää lisäjäähdytysripoja esimerkiksi pystysuunnassa seinäpaneelin 13 ja ilmanoh-jauslevyn/jäähdytyslevyn 14 väliseen tilaan.

Kuviossa 4 esitetään esimerkki ilmasuuttimen jäähdytysri-15 pojen 25 ja 26 sekä ilmanohjauslevyjen/jäähdytyslevyjen 14 sijoittelusta, silloin kun ryhmässä on kaksi suutinta. Suuttimien 12 välissä on ilmanohjauslevy/jäähdytyslevy 14, joka osaltaan siirtää lämpöä suuttimesta ilmaan.

20 Kuvioissa 5 ja 6 esitetään eräs mahdollinen ilman jakope- i riaate ilmakanavan kanavaosiin 15 ja 16. Kattilan nurkissa ovat ilman syöttökanavat 51. Ilma 54 tulee syöttökanavaa 51 pitkin ylös. Syöttökanavassa on pystysuunnassa jakolevy 57. Jakolevy 57 on kiinteästi asennettu. Liikuteltavat : : 25 säätölevyt 53 jakavat säädön mukaan ilman levyn 20 ylä- ja alapuolelle. Silloin, kun vinoviivoitettu aukko 55 on pieni, niin suuri osa ilmasta ohjautuu levyn 20 alapuolel- • le kanavaosaan 15. Tällöin saadaan suuri ilmavirtaus * · * ilmasuutinten jäähdytykseen. Vastaavasti, kun vinoviivoi-\ 30 tettu aukko on suuri, niin pienempi osa ilmasta ohjautuu ..li* levyn 20 alapuolella kanavaosaan 15. Suutinten ohi virtaa- V,,! va jäähdyttävä ilmavirtaus on silloin pieni.

I I « 1 I I t I < '··, Kuvioissa 5 ja 6 on esitetty lineaariliikkeellä toimivat *35 säätölevyt (2 kpl) 53, joita liikutetaan säätötangolla 52.

Kahdella säätölevyllä toteutettuna voidaan jossain määrin vaikuttaa seinäkohtaisen ilmamäärän jakoon kanavaosien 8 103904 kesken. On myös mahdollista tehdä yksiosainen säätölevy, joka voi olla saranoitu, kääntyvä säätölevy. Silloin pystysuuntainen kiinteä jakolevy 57 voidaan jättää pois.

5 Esillä olevan keksinnön mukaisella ratkaisulla saadaan monia etuja: - jäähdytysilman poikittaissuuntaisella virtauksella suuttimessa virtaavaan ilmaan nähden saadaan hyvä jäähdyit) tysvaikutus ja suutin saadaan pysymään alhaisessa lämpötilassa, tulipesän kuumentamasta suuttimesta saadaan lämpöä talteen jäähdyttävään polttoilmaan, ja - jäähdytysvirtaustiet eivät tukkeudu käytön aikana, koska 15 jäähdytysilma vaikuttaa suuttimen ulkopuolella, tilassa, johon ei tulipesästä pääse epäpuhtauksia.

On syytä huomata, että tässä kuvatut edulliset suoritusmuodot ovat vain esimerkinomaisia eikä niiden tule katsoa ;"'.20 rajoittavan esillä olevan keksinnön suojapiiriä, joka on määritelty oheisissa patenttivaatimuksissa.

• ·· • · · * · · • » • · • e • , · • · o « «Il • · • · * · ·

I « I

Claims (20)

1. Menetelmä palamisilman syöttämiseksi tulipesään tuli-pesän putkista muodostettuihin seinämiin sovitettujen 5 ilmasuutinten kautta, jotka on liitetty ilmakanavaan, tunnettu siitä, että ilmasuutinta (12) jäähdytetään sen ulkopuolella virtaavalla ilmalla, jonka virtaussuunta on olennaisesti kohtisuoraan ilmasuuttimen pituusakselia vastaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainakin osa ilmakanavassa (11) virtaavasta polttoilmasta johdetaan ilmasuuttimen (12) ohi ennen ilman johtamista tulipesään. 15

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ilmasuutinta (12) jäähdyttävä ilma voidaan erottaa muusta polttoilmavirtauksesta kattilaa kiertävän ilmakanavan (11) syöttökohdissa (51) tai kattilaa kiertä- 20 vän kanavan syöttökohdan jälkeen.

4. I (15) välilevyn (20) avulla.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ilmakanava (11) on jaettu kahteen osaan, alaosaan (15) ja yläosaan (16) ja että jäähdytysilma .· 25 johdetaan korkeammassa paineessa olevaan osaan (15), josta •j se virtaa suuttimen ohi kanavan toiseen osaan (16).

• · · · • · · • · • · · .... 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu « "" : siitä, että ilmakanavan (11) kanavaosaan (15) johdetaan • · *!.*.* 30 ilma toisesta, korkeampipaineisesta ilmakanavasta (60) • · *’ erillistä kanavaa tai putkea (59) käyttäen ilmasuutinta (12) j äähdyttämään.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu 35 siitä, että jäähdytysilma johdetaan ilmasuuttimen (12) alle kohdennettuna virtauksena (31). • · • · 103904 10

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jäähdytystä tehostetaan jäähdytysripojen (14, 25, 26) tai -tappien avulla.

8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tulipesässä poltetaan sellun valmistuksesta peräisin olevaa jätelientä.

9. Laite palamisilman syöttämiseksi tulipesään, joka laite 10 käsittää ilmakanavan (11), jolla ilmakanavalla on tuli- pesän puoleinen seinä, ja ilmasuuttimen (12), joka suutin on sovitettu tulipesän putkista muodostettuun seinämään ja joka yhdistää ilmakanavan ja tulipesän ilmakanavaan johdetun ilman syöttämiseksi tulipesään, tunnettu siitä, että 15 ilmakanavan tulipesän puoleinen seinä (27) on sijoitettu välimatkan päähän tulipesän seinästä (13) niin, että ilma-kanavan mainitussa seinämässä on tulipesän seinämään ulottuva uloke, joka rajaa suuttimen ympärille tilan (14, 28, 29, 32), jossa ilma virtaa suuttimen ulkopuolella ja 20 sen ohi jäähdyttäen samalla suutinta.

9 103904

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että ilmasuuttimeen (12) on asennettu erilaisia jäähdytys- ripoja (14, 25, 26) tai -tappeja jäähdytysvaikutuksen ...25 tehostamiseksi. • · · • · ·

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen laite, tunnettu siitä, • · · ··’ ’ että jäähdytysrivat (14, 25, 26) tai -tapit on hitsaamalla • · C* *.* ‘ kiinnitetty ilmasuuttimeen (12). :;30 • · · · .·**.

12. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, • · · *, että ilmakanava (11) on jaettu yläosaan (16) ja alaosaan

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen laite, tunnettu siitä, että jäähdytysilma johdetaan korkeammassa paineessa olevaan alaosaan (15), josta se virtaa suuttimen (12) ohi 11 103904 yläosaan (16).

14. Patenttivaatimuksen 12 mukainen laite, tunnettu siitä, että jäähdytysilma johdetaan korkeammassa paineessa ole- 5 vaan yläosaan (16), josta se virtaa suuttimen (12) ohi alaosaan (15).

15. Patenttivaatimuksen 12 mukainen laite, tunnettu siitä, että ilmakanavan (11) alaosa (15) on yhdistetty toiseen, 10 korkeampipaineiseen ilmakanavaan (60) jäähdytysilman johtamiseksi.

16. Patenttivaatimuksen 12 mukainen laite, tunnettu siitä, että ilma (54) tuodaan ilmakanavaan (11) syöttökanavan 15 (51) kautta, johon on järjestetty välineet (52, 53) osan ilmasta johtamiseksi ilmakanavan alaosaan (15) johdettavaksi suuttimen (12) jäähdytysilmaksi.

17. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, "20 että suuttimen (12) alapuolelle on järjestetty putki (31) jäähdytysilman tuomiseksi välittömästi suuttimen (12) alapuolelle.

18. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, ...25 että seinäpaneeliputkiin (13) tai ilmasuuttimeen (12) • · · *·* * voidaan kiinnittää ilmavirtauksen ohjaukseen lisälevyjä (i4). • · » • » · v

· 19. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, ?30 että ilmasuutin (12) on yhdistetty ilmanohjauskouruun 17 • · * · ···. ilman johtamiseksi suuttimeen ja edelleen tulipesään, ja « että suutin ja ilmanohjauskouru on liitetty toisiinsa ’· irrotettavalla tavalla, kuten välyssovitteella.

20. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että tulipesä on osa ns. soodakattilaa. 103904 12