FI104996B - Menetelmä ja laitteisto kuuman kaasun kehittämiseen - Google Patents

Description

1 104996

Menetelmä ja laitteisto kuuman kaasun kehittämiseen ,, Keksinnön kohteena on menetelmä kuuman kaasun kehittä- 5 miseen, jolloin nestetilaan yhteydessä olevan, erityi sesti palamista hyödyntävän kuumennustilan, kuten tulipesän tai vastaavan avulla kehitetään kuumaa kaasua, kuten savukaasua, johon sekoitetaan toisten sekoituselimien avulla, edullisesti kuuman kaasun 10 virtaussuunnassa kuumennustilan jälkeen, kuten kuumen- nustilaan yhdistetyn poistovirtausjärjestelyn yhteydessä olevassa sekoitustilassa, nestemäistä väliainetta, kuten vettä tai vastaavaa, ainakin kehitetyn kuuman kaasun loppulämpötilan säätämiseksi edullisesti 15 tiedonkäsittely-yksikön, kuten mikroprosessorin tai vastaavan toimesta, säätelemällä syötettävän nestemäisen väliaineen määrää säätöelimien, kuten venttiili-järjestelyn tai vastaavan, ja kuuman kaasun tilaa seuraavien mittauselimien, kuten lämpötila-antureiden 20 tai vastaavien avulla.

Periaatteessa edellä esitetyn tyyppinen menetelmä ja sitä soveltava laitteisto on aikaisemmin tunnettu esim. suomalaisesta patentista numero 72592. Kyseises-25 sä ratkaisussa kehitetään kuumennustilassa kuumaa kaasua, johon lisätään vettä, joka höyrystetään ja sekoitetaan kuumaan kaasuun kuumennustilan jälkeen sijoitetussa pyörrekammiossa, jolla kuumakaasu saatetaan pyörimisliikkeeseen. Pyörrekammioon syötetään 30 vettä olennaisesti kammion keskiakselin kohdalta niin, että vesi sekoittuu mekaanisesti kuumiin kaasuihin siirtyessään kaasujen pyörimisliikkeen vaikutuksesta · kammion kehälle ja höyrystyy kaasujen sisältämän lämpöenergian avulla. Kuumien kaasujen ja höyrystyneen * 35 veden muodostama seos poistetaan pyörrekammiosta olennaisesti kammion keskiakselin kohdalta veden syöttökohtaan nähden kammion vastakkaiselta sivulta.

« 2 104996

Kyseisessä ratkaisussa on kuumennustilana käytetty vesitilan ympäröimää tulipesää. Kyseisessä ratkaisussa on tulitorven seinämä järjestetty kaksiosaiseksi, jolloin liekin ja vesitilan väliin on saatu noin 10 5 mm:n suuruinen ilmaväli. Tällä järjestelyllä on pyritty saamaan aikaan korkea pesän lämpötila sekä lisäksi estämään vesitilassa olevan veden näkyvästä liekistä suoraan siirtyvän säteilylämmön saanti siten, että vesi ei pääse höyrystymään. Tätä varten kyseiseen 10 ratkaisuun kuuluu lisäksi vesitilan lämpötilan rajoi tin, joka säädetään sopivaan lämpötilaan, esim. noin 93°reen, minkä ylityksen jälkeen rajoitin pysäyttää polttimen.

15 Käytännössä edellä esitetyn tyyppinen periaate ei ole kovinkaan käyttökelpoinen, koska näkyvästä liekistä tapahtuva lämmönsiirto liekkiä ja vesitilaa eristävään väliseinätkään saa aikaan koko väliseinämän lämpötilan nousun siten, että kyseinen väliseinämä levittää 20 tasaisesti liekistä absorboimansa lämmön säteilynä sitä toisella puolella olevaan, vettä vasten olevaan tulitorven toiseen seinämään. Tästä syystä käytännössä kyseisen tyyppisessä ratkaisussa tapahtuu aina höyrystymistä, mikä ennen pitkää rajoittaa laitteiston 25 käyttöä vesitilan lämpötilan noustua liiaksi. Lisäksi ongelmana kyseisen tyyppisessä ratkaisussa on juuri edellä mainittu väliseinämä, joka tulee valmistaa tulenkestävästä ja kalliista materiaalista, jotta se kestää siihen kohdistuvat korkeat lämpötilat. Lisäksi 30 kyseisen tyyppisessä ratkaisussa käytetty sykloni on suhteettoman monimutkainen ja kallis, mistä syystä sitä ei ole edullista hyödyntää käytännön sovellutuksissa, koska vastaava sekoittuminen saadaan tapahtumaan riittävän tehokkaasti esim. suoraan palo-35 kaasukanavassa suoritettavalla vesiruiskutuksella.

Toisaalta patentissa US 3,872,855 on esitetty lähinnä perinteinen tulitorvi-tuliputkikattila, jossa kor- 3 104996 keapainehöyry kehitetään ja hyödynnetään tulitorvessa olevalla polttimella ja sen perään kytketyllä tuliput-kilämmönvaihtimella. Tässä yhteydessä painehöyry , kootaan höyrykupuun, josta se johdetaan ohutta höyry- 5 putkea pitkin painekammioon, jossa painehöyry pyrkii edelleen lauhtumaan paineen laskusta johtuen. Jotta paineen laskun aiheuttama lämpötilan lasku ei aiheuttaisi höyryn lauhtumista nestemäiseksi vedeksi (lauh-teeksi), tuodaan kyseiseen kammioon lisälämpöenergiaa 10 savukaasua johtavalla putkilämmönvaihtimellä sekä lisäksi varsinaisen tulipesän vaipasta. Kyseinen kammio toimii tämän tyyppisessä ratkaisussa myös paineiskujen tasauskammiona suuren tilavuutensa ansiosta, mikä on erityisesti tämän tyyppisessä 15 ratkaisussa tärkeää, koska muutoin muodostuvat pai neiskut sammuttaisivat pienipaineisen öljypolttimon liekin. Näin ollen edellä mainittu ratkaisu edustaa lähinnä perinteistä höyrykattilaa, jossa savukaasut /vesihöyry tosin sekoitetaan toisiinsa niin, 20 että laitteiston poistoputkesta poistuvat sekä pala- miskaasu että boilerihöyrykattilan höyry sekoittuneina toisiinsa.

Edellä mainitun US-patentin mukaisessa ratkaisussa ei 25 tapahdu lainkaan ns. veden primäärisekoitusta savu- kaasuihin vaan ainoastaan ns. vesihöyryn sekundää-" risekoitus, mikä siis edellyttää höyrystymisen käyn nistymistä vesitilasta, mikä on käytännössä erittäin hidasta. Toisaalta ko. ratkaisussa ei poistokaasujen 30 lämpötilaa voida myöskään säätää lainkaan veden tai höyryn määrän säädöllä, koska palamiskaasuihin syötetään vain höyryboilerista vapaasti purkautuvaa vesi-höyryä. Tässä yhteydessä höyryboilerin paineella ei myöskään ole minkäänlaista vaikutusta poistokaasujen * 35 lämpötilaan, koska höyryn paine laskee likimain nollaan paineentasaussäiliössä. Periaatteessa tässä US-patentissa on näin ollen kyse laiteratkaisusta, . . jossa ainoa mahdollisuus poistokaasujen lämpötilan 104996 4 säätöön on lähinnä vähentää tai lisätä polttimen palamistehoa.

Tämän keksinnön mukaisella menetelmällä on tarkoituk-5 sena saada aikaan ratkaiseva parannus kuuman kaasun kehittämiseen liittyvässä tekniikassa erityisesti edellä esitettyihin epäkohtiin verrattuna ja siten parantaa oleellisesti alalla vallitsevaa tekniikan tasoa. Tämän tarkoituksen toteuttamiseksi keksinnön 10 mukaiselle menetelmälle on pääasiassa tunnusomaista se, että kehitetyn kuuman kaasun loppulämpötilaa säädetään kuumennustilaa ja/tai poistovirtausjärjestelyä ympäröivästä nestetilasta tapahtuvan höyrystymisen käynnistyttyä johtamalla höyrystettyä väliainetta, 15 kuten vesihöyryä tai vastaavaa poistovirtausjärjeste lyyn ensimmäisten sekoituselimien avulla, sopivimmin nestetilan nestepinnan yläpuolella olevassa sekoitus-kohdassa, ja rajoittamalla toisten sekoituselimien syöttämän nestemäisen väliaineen määrää, sopivimmin 20 tiedonkäsittely-yksikön, säätöelimien ja mittauselimi- en toimesta.

Keksinnön mukaisen menetelmän tärkeimpiä etuja on sen ja siihen soveltuvien konstruktioiden yksinkertaisuus 25 ja toimintavarmuus. Keksinnön mukaisen menetelmän ansiosta saadaan esim. kuumakaasupolton tulitorven luovuttama lämpöenergia lämmitysprosessiin aina juuri siinä lämpötilassa kuin halutaan. Keksinnön mukaisen menetelmän eräänä edullisena sovellutuksena käytetyn 30 ns. kaksiportaisen ylösajon ansiosta saadaan kuuma- kaasun lämpötila hyvin nopeasti haluttuun lämpötilaan, jolloin esim. vesihöyryn kehityksen hitaus ei sinänsä " hidasta käyttöönottoa. Keksinnön ansiosta saadaan kuumakaasupolton tulitorvi aina kaikissa olosuhteissa 35 jäähdytettyä riittävästi järjestämällä se edullisena sovellutuksena kauttaaltaan veden ympäröimäksi. Menetelmän ansiosta on näin ollen mahdollista valmistaa kuumakaasupolton tulitorvi esim. teräksestä ilman 5 104996 massiivisia keraamisia vuorauksia, jotka sitovat korkeissa lämpötiloissa runsaasti lämpöenergiaa ja vaativat järjestelmän alasajossa pitkän jälkijäähdytyksen. Eräs keskeinen etu menetelmässä on myös se, 5 että siihen perustuva kuumakaasukehitin on poltto- ainevalintojensa osalta hyvin monipuolinen, jolloin polttoaineena voidaan käyttää kevyttä tai raskasta polttoöljyä, rypsiöljyä, maakaasua, nestekaasua, biokaasua ymv.

10

Menetelmään kohdistuvissa epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa on esitetty keksinnön mukaisen menetelmän edullisia sovellutuksia.

15 Keksinnön kohteena on myös menetelmää soveltava laitteisto. Laitteisto on määritelty lähemmin siihen kohdistuvan itsenäisen patenttivaatimuksen johdanto-osassa. Laitteistolle pääasiassa tunnusomaiset piirteet on esitetty vastaavan patenttivaatimuksen tunnus-20 merkkiosassa.

Keksinnön avulla on mahdollista yksinkertaisella ja v varmalla tavalla toteuttaa kuuman kaasun kehitys mitä erilaisimmilla tavoilla. Keksinnön mukainen laitteisto 25 on sekä rakenteellisesti että lämpötalouden kannalta . . erittäin edullinen, koska edullisesti vesieristettyjen « rakenteiden ansiosta voidaan käyttää sangen tavanomaisia valmistusmateriaaleja, eikä ole tarve esim. keraamiseen vuoraukseen tai vastaaviin järjestelyihin. 30 Lisäksi keksinnön mukaisessa edullisesti polttoon perustuvassa laitteistossa on otettavissa talteen kaikki tulitorvesta saatava lämpöenergia siten, että

M

kehitetty lämpö siirtyy mahdollisimman tehokkaasti sitä ympäröivään vesitilaan, josta höyrystyvä vesi

T

35 siirtyy edelleen tehokkaasti jäähdyttämään syntyneen palokaasun loppulämpötilaa. Keksinnön mukainen laitteisto on mahdollista konstruoida hyvin monella tavoin, jolloin esim. tulitorven lisäksi on mahdollis- g 104996 ta sijoittaa varsinainen palokaasukanava joko täysin erilliseen vesitilaan tai samaan vesitilaan tulitorven kanssa. Käyttämällä savukaasun ja vesihöyryn yhtymäkohdassa sopivia kuristusjärjestelyjä, saadaan proses-5 si kaikilta osin stabiloitua erittäin tehokkaasti. Pe riaatteessa keksinnön mukaisessa laitteistossa on palokaasun loppulämpötilan säätö mahdollista toteuttaa tavanomaista säätötekniikkaa hyödyntäen, rajoittamalla esim. tulitorvea seuraavaan ruiskutuskammioon ruisku-10 tettavan veden määrää.

Laitteistoon kohdistuvissa epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa on esitetty keksinnön mukaisen laitteiston edullisia sovellutuksia.

15

Seuraavassa selityksessä keksintöä havainnollistetaan yksityiskohtaisesti samalla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa 20 kuva 1 esittää periaatekuvantoa eräästä edullisesta keksinnön mukaista menetelmää soveltavasta laitteistosta, kuva 2 esittää erästä edullista vaihtoehtoista 25 ratkaisua kuvassa 1 esitettyyn ratkaisuun . . . nähden tiettyjen teknisten yksityiskohtien

« I

osalta, ja kuva 3 esittää edelleen edellä mainittuihin nähden 30 erään vaihtoehtoisen toteutustavan.

Keksinnön kohteena on menetelmä kuuman kaasun kehittä-- miseen, jolloin nestetilaan 1 yhteydessä olevan, erityisesti palamista hyödyntävän kuumennustilan 2, 35 kuten tulipesän tai vastaavan avulla kehitetään kuumaa kaasua 3, kuten savukaasua, johon sekoitetaan toisten sekoituselimien 6b avulla, edullisesti kuuman kaasun virtaussuunnassa s kuumennustilan 2 jälkeen, kuten 7 104996 kuumennusta.laan 2 yhdistetyn poistovirtausjärjestelyn 5 yhteydessä olevassa sekoitustilassa 5a, nestemäistä väliainetta 4b, kuten vettä tai vastaavaa, ainakin kehitetyn kuuman kaasun loppulämpötilan T säätämiseksi 5 edullisesti tiedonkäsittely-yksikön 7, kuten mikro prosessorin tai vastaavan toimesta, säätelemällä syötettävän nestemäisen väliaineen 4b määrää säätöeli-mien 8, kuten venttiilijärjestelyn tai vastaavan, ja kuuman kaasun 3 tilaa seuraavien mittauselimien 9, 10 kuten lämpötila-antureiden tai vastaavien avulla.

Kehitetyn kuuman kaasun 3 loppulämpötilaa T säädetään kuumennustalaa 2 ja/tai poistovirtausjärjestelyä 5 ympäröivästä nestetilasta 1 tapahtuvan höyrystymisen käynnistyttyä johtamalla höyrystettyä väliainetta 4a, 15 kuten vesihöyryä tai vastaavaa poistovirtausjärjeste- lyyn 5 ensimmäisten sekoituselimien 6a avulla, edullisesti nestetilan 1 nestepinnan np yläpuolella olevassa sekoituskohdassa 5b, ja rajoittamalla toisten sekoituselimien 6b syöttämän nestemäisen väliaineen määrää 20 4b edullisesti tiedonkäsittely-yksikön 7, säätöelimien 8 ja mittauselimien 9 toimesta.

Tässä yhteydessä tulipesänä käytetyn ns. tulitorven 2 lämmönsiirtopintojen mitoitus toteutetaan edullisesti 25 siten, että edellä mainittu toisten sekoituselimien 6b . - avulla suoritettu vesiruiskutus sekoitustilaan 5a tapahtuu jatkuvasti koko kehitetyn kuuman kaasun halutulla lämpötila-alueella, mikä vaihtelee tyypillisesti ~ 300°C -> 700°C.

30

Edelleen edullisena menetelmän sovellutuksena höyrys-tetyn väliaineen 4a sekoittumista poistovirtausjärjestelyn 5 virtaustilassa 5c, kuten yhdessä tai useammassa putkessa, kanavassa tai vastaavassa kulkevaan 35 kuumaan kaasuun 3 tehostetaan, kuristamalla sitä johtavaa virtaustilaa 6al ja/tai kuumaa kaasua 3 johtavaa virtaustilaa 5c esim. kuvassa 3 esitetyllä v 8 104996 periaatteella niitä yhdistävän sekoituskohdan 5b yhteydessä.

Edelleen menetelmän edullisena sovellutuksena höyrys-5 tetyn väliaineen 4a sekoittumista poistovirtausjärjes- telyn 5 virtaustilassa 5c kulkevaan kuumaan kaasuun 3 tehostetaan kuuman kaasun 3 virtaustilaan 5c, ennen sekoituskohtaa 5b sijoitetuilla turbulenssielimillä 6bl. Tässä yhteydessä voidaan käyttää mitä erilaisim-10 pia virtauskanavan sisäisiä ratkaisuja, esim. spiraa lirakenteita tai vastaavia, joilla häiritään palo-kaasuvirtauksen kulkua.

Keksinnön mukaista menetelmää soveltavaan laitteistoon 15 kuuluu näin ollen ainakin osittain nestetilaan 1 yhteydessä oleva kuumennustila 2, jossa kehitettyyn kuumaan kaasuun 3 on järjestetty johdettavaksi edullisesti kuuman kaasun virtaussuunnassa s kuumennustilan 2 jälkeen, kuten kuumennustilaan 2 yhdistetyn poisto-20 virtausjärjestelyn 5 yhteydessä jäähdytettävää väli ainetta 4, kehitetyn kuuman kaasun loppulämpötilan T säätämiseksi. Tätä tarkoitusta varten, kuumennustilaa 2 ja/tai poistovirtausjärjestelyä 5 ympäröivästä nestetilasta 1 tapahtuvan höyrystymisen käynnistyttyä, 25 on kehitetyn kuuman kaasun 3 loppulämpötila T järjes- . . tetty säädettäväksi johtamalla höyrystettyä väliainet ta 4, kuten vesihöyryä tai vastaavaa poistovirtausjärjestelyyn 5 ensimmäisten sekoituselimien 6a avulla ja rajoittamalla toisten sekoituselimien 6b syöttämän 30 nestemäisen väliaineen määrää 4b edullisesti tiedonkä sittely-yksikön 7, säätöelimien 8 ja mittauselimien 9 toimesta.

Kuvassa 1 on esitetty periaatteessa eräs edullinen 35 keksinnön mukaisen laitteiston konstruktio, jossa poistovirtausjärjestelyn varsinainen palokaasukanava 5c on johdettu tulitorven 2 rakenteesta erillisellä kanavalla, johon tulitorven 2 yhteydessä olevasta 104996 9 vesitilasta 1 kehittyvä höyry 4a on johdettu myös erillisellä virtauskanavalla 6al. Kuvassa 2 esitetty ratkaisu poikkeaa edellä mainitusta ainoastaan siltä osin, että myös varsinaisen palokaasukanavan nouseva 5 osa 5c on sijoitettu samaan vesitilaan 1 tulitorven 2 kanssa. Edelleen kuvassa 3 esitetty ratkaisu poikkeaa edellä mainituista siinä suhteessa, että siinä on myös sekoituskohta 5b sijoitettu yhdysrakenteisesti saman vaipan V sisään.

10

Kaikille kuvissa 1-3 esitetyille ratkaisuille on yhteistä se, että edullisesti esim. tulipesässä 2 kehitettyyn kuumaan palokaasuun 3 on järjestetty toisten sekoituselimien 6b avulla, edullisesti palo-15 kaasukanavan 5 alussa olevassa sekoitustilassa 5a, sekoitettavaksi esim. vettä 4b, kehitetyn palokaasun loppulämpötilan T säätämiseksi edullisesti kuvassa 1 esitetyllä periaatteella mikroprosessorin 7 toimesta, säätelemällä syötettävän veden 4b määrää säätövent-20 tiilijärjestelyllä 8 ja palokaasun lämpötilaa seuraa- valla lämpötila-anturilla 9. Tällöin nestetilasta 1 tapahtuvan höyrystymisen käynnistyttyä on palokaasun 3 loppuiämpötila T järjestetty säädettäväksi johtamalla vesihöyryä 4a poistovirtajärjestelyyn 5 ensimmäis-25 ten sekoituselimien 6a avulla. Tämä on toteutettu ; ; edullisesti rajoittamalla mikroprosessorin 7, venttii li j ärj estelyn 8 ja lämpötila-anturin 9 toimesta toisten sekoituselimien 6b syöttämän veden 4b määrää edellä esitetyllä periaatteella jatkuvasti koko 30 halutulla palokaasun lämpötila-alueella.

Edullisena sovellutuksena on kaikissa edellä mainituissa ratkaisuissa ensimmäiset sekoituselimet 6a järjestetty yhdistämään vesihöyryä 4a johtava virtaus-35 tila 6al ja palokaasua 3 johtava virtaustila 5c oleellisesti vesitilan 1 nestepinnan np yläpuolella olevassa sekoituskohdassa 5b.

10 104996

Edelleen edullisena sovellutuksena on vesihöyryn 4a sekoittumista virtaustilassa 5c kulkevaan palokaasuun 3 tehostettu, kuristamalla sitä johtavaa virtaustilaa 6al ja/tai palokaasua 3 johtavaa virtaustilaa 5c.

5 Erityisesti kuvassa 3 esitetyssä ratkaisussa on vesihöyryn 4a sekoittumista tehostettu kuristamalla sekä sitä johtavaa virtaustilaa 6al että palokaasua 3 johtavaa virtaustilaa 5c oleellisesti niitä yhdistävän sekoituskohdan 5b yhteydessä erityisesti ns. ejektori-10 vaikutuksen aikaansaamiseksi, mikä tehostaa edelleen merkittävästi vesihöyryn 4a sekoittamista. Edelleen edullisena sovellutuksena on kaikissa edellä mainituissa ratkaisuissa tehostettu vesihöyryn 4a sekoittumista virtaustilassa 5c kulkevaan palokaasuun 3 15 sijoittamalla palokaasua 3 ylöspäin johtavaan virtaus- tilaan 5c turbulenssielimet 6bl ennen sekoituskohtaa 5b. Tällä tavoin varmistetaan se, että palokaasu ja siihen ruiskutuksella syötetty vesi 4b ovat tehokkaasti sekoittuneet ennen vesitilassa 1 kehitetyn vesi-20 höyryn 4a syöttämistä palokaasuun. Tällä on keskeinen merkitys erityisesti säätöprosessin tarkkuuden kannalta .

Edellä esitetyn tyyppiset ratkaisut toimivat periaat-25 teessä siten, että kuuman kaasun 3 kehitys voi käyn- ... nistyä siinä vaiheessa, kun vesisäiliön 1 nestepinta np on tulitorven 2 yläpuolella. Kun poltinlaitteisto (jota ei ole esitetty) käynnistyy, virtaa kuuma kuiva palamiskaasu 3 tulitorven 2 purkausaukkoon A. Samanai-30 kaisesti ohjataan ruiskutusvesi 4b säätöventtiilille 8 ja edelleen ruiskutussuuttimelle, joka synnyttää vesisumun purkausputkeen 5a, jossa vesisumuun sekoittuneet kuumat palamiskaasut 3 kuumentavat vesisumun kuumakaasuksi, esim. n. 500°C:een. Veteen sekoittunut 35 palamiskaasu virtaa nousevaan purkausputkeen 5c, joka on varustettu edullisesti edellä esitetyn mukaisesti turbulenssielimillä 6bl, jotka tehostavat vesikaasun sekoittumista edelleen palamiskaasuihin. Lämpötilan 104996 11 tuntoelin 9 ohjaa säätöventtiiliä 8 automaation 7 ohjaamana niin, että kuumakaasun loppuiämpötila T pysyy asetusarvossaan ulospuhallusputkessa.

5 Kun vesisäiliön 1 vedenpinta np saavuttaa painetta vastaavan höyrytyslämpötilan, alkaa vesitilan 1 yläpuolella oleva höyrytila 1' täyttyä vesihöyryllä 4a. Höyrynpaineen noustessa korkeammaksi kuin purkaus-putken 5c kuumakaasun 3 paine, alkaa vesihöyry 4a 10 virrata höyryputkesta 6al kuumakaasun purkausputkeen (esim. kuvat 1 ja 2). Jos kuumakaasun lämpötila T on esim. 500°C, laskee vesihöyry 4a kuumakaasun lämpötilaa, jolloin lämpötilan tuntoelin 9 ohjaa automaation 7 välityksellä ruiskutusveden säätöventtiiliä 8 niin, 15 että ruiskutusveden 4b määrä suuttimelle pienenee, kunnes kuumakaasun 3 lämpötila T on asetusarvossaan. Tässä yhteydessä tulitorven 2 tai vastaavan lämmön-siirtopintojen mitoitus pyritään suorittamaan niin, että vesiruiskutus 4b purkausputkeen 5a on jatkuvasti 20 mahdollista.

Kun vedenpinta np laskee vesihöyryn 4a purkautuessa höyryputkeen 6al tai suoraan ulospuhallusputkeen (kuva 3) , ohjaa vedenpinnan säätötuntoelin 10 täyttöventtii-25 liä 11 niin, että täyttövesi virtaa vesisäiliöön 1 ja - ; ; vesipinta np saavuttaa asetetun säätöpinnan korkeuden.

Jos vedenpinta np laskee alle ns. kuivakäyttorajän, pysäyttää automatiikka 7 poltinlaitteiston. Vesisäiliö 1 varustetaan tarvittaessa ylipaineelta suojaavilla 30 varolaitteilla, esim. varoventtiileillä tai muilla vastaavilla apulaitteilla. Myös polttimen palamisilman syöttö saatetaan varustaa varoventtiilillä, jonka avautumispaine viritetään prosessin maksimikäyttöpai-neen yläpuolelle. Näitä varoventtiilejä ei esitetyissä 35 ohjeenomaisissa piirustuksissa ole tarkemmin esitetty.

On selvää, että keksintö ei rajoitu edellä esitettyi hin tai selitettyihin sovellutuksiin, vaan sitä 12 104996 voidaan perusajatuksen puitteissa muunnella hyvinkin huomattavasti. Näin ollen on ensinnäkin mahdollista toteuttaa keksinnön mukainen laitteisto myös sillä tavoin, että vesitila on ainoastaan palokaasukanavan 5 yhteydessä. Edellä esitetyn tyyppisen vesitilalla ympäröidyn tulitorviratkaisun etuna on se, että siinä yhteydessä on mahdollista käyttää sangen tavanomaisia valmistusmateriaaleja alhaisten pintalämpötilojen ansiosta. On lisäksi selvää, että kuumennustilan ei 10 tarvitse olla tulipesä, vaan sinä voidaan käyttää myös muuntyyppistä lämmönkehitystä, esim. sähkövastuksia jne. Kuumennustilana voi myös toimia esim. jokin lämpöä tuottava prosessi.

• · i · 4

Claims (8)

13 104996

1. Menetelmä kuuman kaasun kehittämiseen, jolloin nestetilaan (1) yhteydessä olevan, erityisesti 5 palamista hyödyntävän kuumennustilan (2) , kuten tulipesän tai vastaavan avulla kehitetään kuumaa kaasua (3), kuten savukaasua, johon sekoitetaan toisten sekoituselimien (6b) avulla, sopivimmin kuuman kaasun virtaussuunnassa (s) kuumennustilan (2) jäl-10 keen, kuten kuumennustilaan (2) yhdistetyn poistovir- tausjärjestelyn (5) yhteydessä olevassa sekoitustilas-sa (5a), nestemäistä väliainetta (4b), kuten vettä tai vastaavaa, ainakin kehitetyn kuuman kaasun loppulämpö-tilan (T) säätämiseksi sopivimmin tiedonkäsittely-15 yksikön (7) , kuten mikroprosessorin tai vastaavan toimesta, säätelemällä syötettävän nestemäisen väliaineen (4b) määrää säätöelimien (8) , kuten venttiilijär-jestelyn tai vastaavan, ja kuuman kaasun (3) tilaa seuraavien mittauselimien (9), kuten lämpötila-antu-20 reiden tai vastaavien avulla, tunnettu siitä, että kehitetyn kuuman kaasun (3) loppulämpötilaa (T) säädetään kuumennustalaa (2) ja/tai poistovirtausjärjestelyä (5) ympäröivästä nestetilasta (1) tapahtuvan höyrystymisen käynnistyttyä johtamalla höyrystettyä 25 väliainetta (4a), kuten vesihöyryä tai vastaavaa poistovirtausjärjestelyyn (5) ensimmäisten sekoi-'* tuselimien (6a) avulla, sopivimmin nestetilan (1) nestepinnan (np) yläpuolella olevassa sekoituskohdassa (5b) , ja rajoittamalla toisten sekoituselimien (6b) 30 syöttämän nestemäisen väliaineen määrää (4b) sopivim min tiedonkäsittely-yksikön (7), säätöelimien (8) ja mittauselimien (9) toimesta. 4. t

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, > 35 tunnettu siitä, että höyrystetyn väliaineen (4a) sekoittumista poistovirtausjärjestelyn (5) virtausta-lassa (5c), kuten yhdessä tai useammassa putkessa, . . kanavassa tai vastaavassa kulkevaan kuumaan kaasun (3) 104996 14 tehostetaan kuristamalla sitä johtavaa virtaustilaa (6al) ja/tai kuumaa kaasua (3) johtavaa virtaustilaa (5c), sopivimmin oleellisesti niitä yhdistävän sekoi-tuskohdan (5b) yhteydessä. 5

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen mene telmä, tunnettu siitä, että höyrystetyn väliaineen (4a) sekoittumista poistovirtausjärjestelyn (5) virtaustilassa (5c), kuten yhdessä tai useammassa 10 putkessa, kanavassa tai vastaavassa kulkevaan kuumaan kaasun (3) tehostetaan ainakin kuuman kaasun (3) virtaustilaan (5c), ennen sekoituskohtaa (5b) sijoitetuilla turbulenssielimillä (6bl).

4. Laitteisto kuuman kaasun kehittämiseen, johon kuuluu nestetilaan (1) yhteydessä oleva erityisesti palamista hyödyntävä kuumennustila (2), kuten tulipesä tai vastaava, jossa kehitettyyn kuumaan kaasuun (3), kuten savukaasuun on järjestetty sekoitettavaksi 20 toisten sekoituselimien (6b) avulla, sopivimmin kuuman kaasun virtaussuunnassa (s) kuumennustilan (2) jälkeen, kuten kuumennustilaan (2) yhdistetyn poistovirtausjärjestelyn (5) yhteydessä olevassa sekoitustilas-sa (5a), nestemäistä väliainetta (4b), kuten vettä tai 25 vastaavaa, ainakin kehitetyn kuuman kaasun loppuläm- pötilan (T) säätämiseksi sopivimmin tiedonkäsittely-yksikön (7), kuten mikroprosessorin tai vastaavan toimesta, säätelemällä syötettävän nestemäisen väliaineen (4b) määrää säätöelimien (8), kuten venttiilijär-30 jestelyn tai vastaavan, ja kuuman kaasun (3) tilaa seuraavien mittauselimien (9), kuten lämpötila-antureiden tai vastaavien avulla, tunnettu siitä, että kuumennustilaa (2) ja/tai poistovirtausjärjestelyä (5) ympäröivästä nestetilasta (1) tapahtuvan höyrystymisen 35 käynnistyttyä, on kehitetyn kuuman kaasun (3) loppu- lämpötila (T) järjestetty säädettäväksi johtamalla höyrystettyä väliainetta (4a), kuten vesihöyryä tai vastaavaa poistovirtausjärjestelyyn (5) ensimmäisten 1S 104996 sekoituselimien (6a) avulla ja rajoittamalla toisten sekoituselimien (6b) syöttämän nestemäisen väliaineen määrää (4b) sopivimmin tiedonkäsittely-yksikön (7) , säätöelimien (8) ja mittauselimien (9) toimesta. 5

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ensimmäiset sekoituselimet (6a) on järjestetty yhdistämään höyrystettyä väliainetta (4a) johtava virtaustila (6al) ja poistovirtausjärjes-10 telyn kehitettyä kuumaa kaasua johtava virtaustila (5c) oleellisesti nestetilan (1) nestepinnan (np) yläpuolella olevassa sekoituskohdassa (5b).

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen lait- 15 teisto, tunnettu siitä, että höyrystetyn väliaineen (4a) sekoittumista poistovirtausjärjestelyn (5) virtaustilassa (5c), kuten yhdessä tai useammassa putkessa, kanavassa tai vastaavassa kulkevaan kuumaan kaasun (3), on tehostettu kuristamalla sitä johtavaa 20 virtaustilaa (6al) ja/tai kuumaa kaasua (3) johtavaa virtaustilaa (5c).

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että höyrystetyn väliaineen (4a) 25 sekoittumista kuumaan kaasun (3), on tehostettu , kuristamalla sitä johtavaa virtaustilaa (6al) ja »« kuumaa kaasua (3) johtavaa virtaustilaa (5c) oleellisesti niitä yhdistävän sekoituskohdan (5b) yhteydessä erityisesti ns. ejektorivaikutuksen aikaansaamiseksi. 30

8. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista 4 -7 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että höyryste- “ I I tyn väliaineen (4a) sekoittumista poistovirtausjärjestelyn (5) virtaustilassa (5c), kuten yhdessä tai 35 useammassa putkessa, kanavassa tai vastaavassa kulke vaan kuumaan kaasun (3) on tehostettu ainakin kuuman kaasun (3) virtaustilaan (5c), ennen sekoituskohtaa . (5b) sijoitetuilla turbulenssielimillä (6bl). is 104996