FI104993B - Talteenottokattilan ilma-aukkojen suojaus - Google Patents

Description

104993 , Talteenottokattilan ilma-aukkojen suojaus - Skydd av luftöppningar i en ätervinningspanna 5 Esillä oleva keksintö koskee laitetta polttoilman johtamiseksi tulipesään, joka laite käsittää tulipesän seinään muodostetun ilma-aukon, joka on kytketty seinän ulkopuolella sijaitsevaan ilmajakokanavaan, josta ilma virtaa ilma-aukon kautta tulipesään.

10

Soodakattilassa poltetaan sellun valmistuksessa saatua mustalipeää. Mustalipeän sisältämien orgaanisten aineiden palamiseen tarvittava ilma johdetaan kattilan tulipesään ilmajakokanavista, jotka on sijoitettu eri tasoille tuli-15 pesän ympärille, tulipesän seinämässä olevien ilma-aukkojen kautta. Seinämässä oleviin aukkoihin on tavallisesti sovitettu suuttimet ilman ohjaamiseksi tulipesään. Ilma tuodaan yleisimmin tulipesään kolmessa tasossa. Alimpana on primääri-ilmataso, niiden yläpuolella sekundääri-ilma-20 taso ja ylimpänä, lipeäsuutinten yläpuolella, tertiääri-ilmataso. Kattilassa saattaa olla myös useampi kuin kolme ilmatasoa.

; ' Ilmasuuttimia on valmistettu erilaisista teräsmateriaa- 25 leista hitsaamalla tai kokonaan valamalla. Erilaisista massoista valmistettuja suuttimia käytetään myös. Ilmasuuttimia on periaatteessa kahta rakennetta.

Toisessa suutin on kiinnitetty kaasutiiviisti tulipesän ^ 30 seinäputkia taivuttamalla aikaansaatuun aukkoon, esimer kiksi hitsaamalla levystä tehty suutin em. putkien kyl-. kiin. Suuttimet voidaan kiinnittää tulipesän putkipanee- liseiniin myös ruuviliitoksella. Suuttimet ovat perinteisesti massakotelon sisällä, jonka ulkovaippana on 35 teräslevy. Massakotelot liittyvät putkipaneeliseiniin, ja ne on tavallisesti täytetty keraamisella massalla, jonka 104993 2 tehtävänä kotelossa on suojata rakenteita ja johtaa lämpöä pois suuttimesta.

Toisessa vaihtoehdossa suutin on erillinen eikä muodosta 5 kaasu- ja sulatiivistä rakennetta kattilan seinän kanssa, mikä on rakenteen haitta.

Polttoilma johdetaan suuttimiin kattilaa kiertävistä ilmakanavista, joissa on suutinkohtaiset ilmansäätölait-10 teet. Ilma kulkee ilmanohjauskourun ja ilmasuuttimen läpi tulipesään.

Metsäteollisuuden jätelipeitä polttavien talteenottokat-tiloiden (sooda- ja muut jätelipeää polttavat kattilat) 15 eräs merkittävä kunnossapitokohde on ilmasuuttimet, jotka korrodoituvat ja säröilevät. Erityisesti tämä koskee primääri-ilmasuuttimia soodakattilassa.

Suuttimien kunnossapito sinänsä aiheuttaa kustannuksia.

20 Kuitenkin paljon merkittävämpi syy siihen miksi em. ilma-aukkojen korroosio ja säröily on vaarallista, on em. vaurioiden siirtyminen viereisiin kattilan tulipesän seinien vesijäähdytteisiin putkiin. Näiden putkien vesi-vuoto voi aiheuttaa kattilassa ns. sularäjähdyksen, jonka •« : 25 seuraukset voivat olla tuhoisat.

Eräs merkittävä syy edellä ensinmainitun suuttimen ja sen ympäristön korroosioon ja säröilyyn on tulipesässä muodostuvan sulan roiskahtelu ilma-aukkoihin, erityisesti , 30 alimpana oleviin primääri-ilma-aukkoihin. Sulan pääkom- * -» ponentit ovat sulfaattiprosessissa natriumkarbonaatti ja natriumsulfidi. Sularoiskeet, joiden koko voi olla litroja tai ilma-aukon ulkosyrjällä jopa huomattavasti enemmän, aiheuttavat nopean ilma-aukon rakenteen lämpiämisen 35 em. sulan sulamispisteeseen saakka, jolloin suolat aiheuttavat syöpymistä ilma-aukoissa.

104993 3

Nopeat lämpötilanmuutokset synnyttävät ilma-aukon rakenteissa ja jopa ympäröivissä tulipesän putkissa termistä väsymistä ja jännityskorroosiota. Tutkimuksissa on havaittu että primääri-ilmasuuttimen lämpötila, jota ei 5 jäähdytetty vaihteli erittäin nopeasti. Esimerkiksi neljän tunnin testausajan kahden ensimmäisen tunnin aikana lämpötila vaihteli jatkuvasti noin 500 ja 850 °C:n välil- ___ lä. Viimeisten kahden tunnin ajaksi lämpötila laski niin_> että se oli enimmäkseen noin 350 ja 500 °C:n välillä 10 käyden kuitenkin välillä yli 600 °C:ssa. Lämpötiläpiikit ovat osoitus sulan roiskahtamisesta ilmasuuttimeen.

Ilma-aukkoja ja sen läheisiä rakenteita jäähdyttää tuli-pesään syötettävä polttoilma. Ne vaurioituvat nopeasti, 15 jos polttoilmansyöttö kyseisestä aukosta katkaistaan sulkemalla ko. ilma-aukon ilmapelti.

Ilmasuutinvaurioiden korjauksia joudutaan tekemään seisokeissa säännöllisesti. Korjaukset ovat hankalia ja työ-20 läitä tehdä. Laitteistoja joudutaan purkamaan. Entisten suuttimien poisto on hankalaa ja aikaa vievää. Näin sei-sokkiajat venyvät pitkiksi aiheuttaen tuotantotappioita.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on tarjota sellai-25 nen laite polttoilman syöttämiseksi tulipesään, jossa laitteessa ilma-aukkoja ja sen läheisiä tulipesän seinän rakenteita suojataan aikaisempaa paremmin korroosion ja nopeiden lämpötilavaihteluiden vaikutuksilta.

30 Erityisesti tarkoituksena on suojata metsäteollisuuden ** : jätelipeää polttavan kattilan, kuten soodakattilan ilma--aukkoja korroosiolta ja säröilyltä. Erityisesti lähinnä * sulakekoa sijaitsevat primääri-ilma-aukot ovat alttiita sulan haitallisille vaikutuksille.

35 104993 4

Tarkoituksena on lisäksi saada laitteisto, joka on helposti huollettavissa ja korjattavissa. Näin voidaan pienentää merkittävästi korjaus- ja seisokkikustannuksia.

5 Näiden tarkoitusperien saavuttamiseksi esillä olevalle keksinnölle on tunnusomaista, että ilma-aukon alaosa on varustettu suojakappaleella, joka on oleellisesti lämpöä ja korroosiota kestävää materiaalia ja joka on sovitettu niin, että aukon kautta virtaava ilma jäähdyttää suoja-10 kappaletta.

Keksinnön mukaisella laitteella, jossa ilma-aukko on varustettu erillisellä massiivisella suojakappaleella, voidaan tehokkaasti tasata sularoiskeiden aiheuttamia 15 lämpötilapiikkejä sekä suojata aukon (erityisesti pohjaosan) rakenteita korroosiota ja säröilyä vastaan. Suoja-kappale on tehty oleellisesti korroosiota kestävästä materiaalista, esimerkiksi ruostumattomasta tai haponkes-tävästä teräksestä.

20

Keksinnön mukainen pitkänomainen suojakappale kiinnitetään niin, että se on suhteellisen helposti irrotettava ja voidaan tarvittaessa vaihtaa. Suojakappale on kiinnitetty niin, ettei vaihdossa vahingoiteta sen ”, 25 kiinnityskohtaa tai kiinnityskohdan ympäristöä.

Tyypillisesti se on sovitettu ilma-aukon suuttimen alaosaan, jolloin se ei ole kosketuksissa seinäputkiin eikä suojakappaletta vaihdettaessa jouduta irrottamaan sitä kattilan seinäputkista.

30

Suojakappale kiinnitetään esimerkiksi hitsaamalla se kevyesti ilma-aukkoon siten, ettei suojakappaleeseen kohdistuvat lämpötilapiikit aiheuta säröily- tai kor-roosiovaaraa tulipesän jäähdytysputkille. Massiivinen 35 polttoilman jäähdyttämä suojakappale varastoi jäähdytys-tehoa, joka on käytettävissä roiskeiden jäähdyttämiseen.

104993 5

Kyseiset suojakappaleet suojaavat ilma-aukkoja sulan välittömältä korroosiovaikutukselta ja jäähdyttävät läm-pökapasiteettinsa ansiosta sularoiskeen ennenkuin lämpö-tilavaikutus siirtyy suojakappaletta ympäröiviin raken-5 teisiin.

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin esimerkein ja viittaamalla oheisiin kuvioihin, joissa ίο kuvio 1 esittää kaaviollisesti soodakattilan tulipesän alaosaa; kuvio 2 esittää kaavamaisesti erästä keksinnön suoritusmuotoa, jossa ilma-aukko ja siihen sijoitettu suojakappa-15 le esitetään sivultapäin poikkileikkauksena; ja kuvio 3 esittää kuvion 2 mukaista sovellutusmuotoa tuli-pesän sisältäpäin katsottuna linjaa A - A pitkin.

20 Kuvion 1 mukainen soodakattilan tulipesän 2 alaosa käsittää pohjan 3 ja kattilan seinät 4. Tulipesään syötetään mustalipeää, jolloin palamisprosessissa muodostuu tuli-pesän pohjalle kuivuneesta ja osittain palaneesta lipeästä keko 6. Sulat kemikaalit valuvat huokoisen keon läpi 25 tulipesän pohjalle, josta ne ylijuoksuna johdetaan sula-kourujen kautta liuottimeen 7. Ilmaa syötetään tulipesän alaosaan kahdelta eri tasolta: primääri-ilma-aukkojen 9 ja sekundääri-ilma-aukkojen 10 kautta kattilaa kiertävistä ilmakanavista 5. Tulipesässä on ylempänä vielä yksi 30 tai useampia ilmatasoja. Sinänsä ilman syöttäminen sooda-1 kattilaan ja siihen käytettävät ilmansyöttölaitteet, kuten ilmakanavat, erilaiset ilmansäätölaitteet, ilma-aukonpuhdistimet yms. ovat yleisesti tunnettua alan tekniikkaa, eikä niitä tässä yhteydessä tarkemmin kuvata.

35

Tulipesän seinät on rakennettu vesijäähdytteisistä put-kista 11, jotka on yhdistetty soodakattilan tulistin- ja 104993 6 höyrystinosaan (ei esitetty). Seiniin on muodostettu tarpeellinen lukumäärä aukkoja 9 taivuttamalla erilleen vierekkäisiä putkia 11, jolloin aukot saavat siten pitkänomaisen muodon. Putkien 11 väliseen aukkoon sovitetaan 5 ilmasuutin 12, joka määrää ilma-aukon. Suutin on liitetty kattilaa kiertävään ilmanjakokanavaan 5. Suutin on muotoiltu niin että se tarkoin liittyy muodostettuun aukkoon 9. Tässä tapauksessa suutin on lisäksi aukon kohdalla massakotelon 13 sisällä, joka liittyy kattilan putkisei-10 nään. Massakotelo voi olla täytetty keraamisella massalla, jonka tehtävänä on suojata rakenteita ja johtaa lämpöä pois suuttimesta.

Keosta 6 roiskuu ajoittain sulaa ilma-aukkoon (suuttimen 15 12 sisään) ja sen ympäristöön tulipesässä, jolloin nämä rakenteet joutuvat sulan korrodoivan ja sulan aiheuttaman nopean lämpötilan nousun haitallisille vaikutuksille alttiiksi. Lämpötila keossa on noin 1000-1100 °C. Korkeassa lämpötilassa syövyttävien aineiden läsnäollessa 20 suutin usein syöpyy puhki. Tämän jälkeen alkaa suuttimen ulkopuolella massakotelossa oleva massa syöpyä aggressiivisten ainesosien vaikutuksesta. Massan syövyttyä vaurio etenee massakotelovaurioon johtaen pahimmassa tapauksessa kattilan alasajoon ja korjaukseen.

• · 25

Esillä olevassa keksinnössä tätä sulan aiheuttamaa syöpymistä estetään sijoittamalla ilma-aukkoon, käytännössä ilma-aukkoon liitetyn suuttimen pohjalle, massiivinen suojakappale 14, joka on tehty tällaisia olosuhteita . 30 oleellisesti kestävästä materiaalista. Kun polttoilma . b : virtaa tulipesään suuttimen 12 kautta, ilma jäähdyttää suojakappaletta, joka massiivisuutensa ansiosta pystyy t varastoimaan jäähdytystehoa. Näin sularoiskeiden sattuessa ko. ilma-aukkoon suojakappaleen jäähdytysvaikutuksen 35 ansiosta haitallisia äkillisiä lämpötilannousuja ilma-aukossa ja sen läheisissä rakenteissa voidaan tasata ja ehkäistä.

104993 7

Suojakappale 14 joutuu jatkuvasti olemaan erittäin korro-doivissa ja kuumissa olosuhteissa, jolloin se myös ajanmittaan kuluu. Suojakappaleen vaikutustehon ylläpitämiseksi se on edullista vaihtaa tarpeen mukaan. Siksi suo-5 jakappale kiinnitetään suuttimeen 12 siten, että se voidaan haluttaessa korvata uudella. Kiinnitys voidaan tehdä esimerkiksi hitsaamalla kevyesti.

Suojakappale sijoitetaan suuttimeen edullisimmin niin, 10 että se peittää ilma-aukon alaosaa. Kyseisille suojakap-paleille on tyypillistä että ne ulottuvat ilma-aukon tulipesän puoleisesta sivusta tyypillisesti 100-700 mm, edullisesti 150-500 mm ilmakanavaan päin (etäisyys h) . Mitta riippuu ilma-aukon koosta ja aukkoa mahdollisesti 15 puhdistavan rassaimen vaatimuksesta.

Suojakappaleen koko voi vaihdella ilma-aukon mitoituksen mukaan. Jos ilma-aukko on mitoitettu hyvin suurelle kattilassa poltettavalle mustalipeäkuormalle ja kattilaa 20 ajetaankin pitkään huomattavasti pienemmällä kuormalla, suojakappale on vastaavasti suurempi. Jos ilma-aukon korkeus on esimerkiksi 150-200 mm, on suojakappaleen korkeus tyypillisesti 20-50 mm.

: 25 Kuviossa 3 on esitetty taivutettujen seinäputkien väliin muodostettu ilma-aukko ja siihen sijoitettu suojakappale tulipesästä päin katsottuna. Suojakappale 14 on alapinnaltaan 15 yhteneväinen ilma-aukon vastaavan pinnan muodon kanssa. Yläpinta 16 voi olla suora (kuten kuviossa 3) 30 tai kaareva, jolloin pinta suojaa hieman enemmän ilma- Λ ‘ aukon sivuseiniä.

Esillä oleva keksintö tarjoaa edullisen ja yksinkertaisen tavan suojata polttoilma-aukkoa ja sen ympäristön raken-35 teitä kuuman sulan aiheuttamilta korroosio- ja kuumuus-vaurioilta. Suojakappaleen käytöllä voidaan huomattavasti pidentää ilma-aukoissa olevien suuttimien käyttöikää.

104993 8

Korjausseisokkien vähentäminen tuo huomattavia kustannussäästöjä. Lisäksi kattilan käyttöturvallisuus paranee, kun laitevaurioiden syntymistä sulan läheisyydessä voidaan ennaltaehkäistä. Keksintö on kuvattu sovellettavaksi 5 erityisesti sellutehtaiden jätelientä polttavien kattiloiden yhteydessä, mutta sitä voidaan soveltaa myös muissa polttolaitteissa, joissa on vastaavanlaiset olosuhteet ilma-aukkojen läheisyydessä.

10 ·· ».

f

Claims (4)

104993 „ Patenttivaatimukset:

1. Laite polttoilman johtamiseksi tulipesään, joka laite 5 käsittää tulipesän (2) putkiseinään (4) muodostetun ilma- aukon (9), joka on kytketty seinän ulkopuolella sijaitsevaan ilmakanavaan (5), josta ilma virtaa ilma-aukon kautta tulipesään, tunnettu siitä, että ilma-aukon alaosa on varustettu massiivisella suojakappaleella (14), joka on 10 oleellisesti lämpöä ja korroosiota kestävää materiaalia ja joka on sovitettu niin, että aukon kautta virtaava ilma jäähdyttää suojakappaletta.

2. Vaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että 15 suojakappale (14) ulottuu ilma-aukon tulipesän (2) puoleisesta sivusta tyypillisesti noin 100-700 mm ilma-kanavaan (5) päin.

3. Vaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että 20 suojakappale (14) ulottuu ilma-aukon tulipesän (2) puoleisesta sivusta edullisesti noin 150-500 mm ilmakanavaan (5) päin.

4. Vaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että 25 suojakappale (14) on vaihdettava. > 104993