FI115998B

FI115998B - Laite mustalipeän syöttämiseksi talteenottokattilaan

Info

Publication number: FI115998B
Application number: FI20002285A
Authority: FI
Inventors: Pentti Piilonen; Esa Vakkilainen; Antti Hytoenen
Original assignee: Andritz Oy
Priority date: 2000-10-17
Filing date: 2000-10-17
Publication date: 2005-08-31
Also published as: CA2359406A1; SE0103413D0; FI20002285A0; FI20002285A; SE523703C2; CA2359406C; SE0103413L; US6578529B2; US20020043221A1

Description

115998

LAITE MUSTALIPEÄN SYÖTTÄMISEKSI TALTEENOTTOKATTILAAN

Tämän keksinnön kohteena on laite mustalipeän johtamiseksi talteenottokattilan tulipesään, joka laite käsittää pitkänomaisen putken, jolla on sisäpinta ja ulkopinta ja jonka 5 läpi uuniin syötettävä mustalipeä johdetaan, jolloin mustalipeä joutuu kosketukseen mainitun sisäpinnan kanssa ennen ruiskutusta tulipesään.

Kemiallista massaa valmistetaan antamalla puuhakkeen reagoida keittokemikaaleja sisältävässä lipeässä. Keitossa puuaineksesta liukenee ligniiniä ja muita orgaanisia 10 yhdisteitä keittolipeään. Keiton tuloksena saadaan kemiallista massaa ja jätelipeää. Keiton jälkeen massa erotetaan jätelipeästä pesussa, jolloin muodostuu laimeaa jätelipeää eli heikkomustalipeää, jonka kuiva-ainepitoisuus on 15-18 p-%. Mustalipeä käsitellään edelleen talteenottokattilassa, jossa lipeän sisältämä orgaaninen aines poltetaan höyryn kehittämiseksi ja lipeän sisältämät keittokemikaalit saadaan talteen sulan muodossa.

15 Ennen polttoa heikkomustalipeä väkevöidään tyypillisesti noin 70-85 p-%:n kuiva-ainepitoisuuteen monivaihehaihduttamossa.

Väkevöity mustalipeä, ns. vahvamustalipeä, virtaa haihduttamolta sekoitussäiliöön, jossa siihen lisätään talteenottokattilan savukaasuista erotettu tuhka ja mahdollinen korvauske- :.: : 20 mikaali (Na2SC>4). Tuhkansekoitussäiliöstä vahvamustalipeä pumpataan esilämmittimiin ja •.'. * edelleen putkistoa pitkin lipeäruiskuihin, joiden kautta mustalipeä syötetään talteenottokat- '. · i tilan tulipesään. Lipeäruiskuja käytetään aikaansaamaan pieniä pisaroita niin että tuli- * * *. : pesässä voidaan ylläpitää vakaa palaminen. Kattilan seinillä on yhdestä yli kymmeneen *... * kappaletta lipeäruiskuja kattilan koosta ja valmistajasta riippuen.

25

Lipeäruisku on periaatteessa metalliputki, joka on liitetty putkistoon, jonka kautta vahva-: mustalipeä johdetaan esilämmittimistä kattilalle. Lipeäruiskun tulipesän puoleisessa pääs- '...' sä on suutin, josta mustalipeä suihkuaa uuniin ja jonka muoto vaihtelee kattilan koosta ja : ·.: valmistajasta riippuen. Pääasia ruiskutuksessa on, että se tapahtuu mahdollisimman sym- •: · i 30 metrisesti ja aikaansaatu pisarakoko on oikea.

» t 2 115998

Lipeäruisku on asennettu kattilan tulipesän seinälle tai nurkkaan, jossa ruiskua kuumentaa sitä ympäröivistä kaasuista tuleva säteilylämpö. Ruiskuputkesta lämpö johtuu ruiskun läpi viilaavaan kylmempään mustalipeään. Lipeäruiskun lämpötila riippuu ulospäin menevän lämpömäärän suuruudesta ja sisäisen lämmönsiirron tehokkuudesta.

5 FI-patenttijulkaisussa 43945 on esitetty mustalipeän syöttölaite, hajotin, jonka runkoon on sovitettu suukappale. Lisäksi siinä on irrotettava pyörteistäjä, jonka tarkoituksena on vaikuttaa mustalipeävirtauksen suuntaan ja muotoon ja joka sijaitsee vain lyhyellä matkaa syöttölaitteen runkoa.

10

Nykyisten lipeäruiskujen suurimpia haittoja on niiden huono kestävyys. Yksittäinen lipeäruisku kestää parista päivästä kuukauteen ja sitten se pitää korvata uudella. Lipeäruiskujen alhainen kestävyys johtuu erittäin korrodoivista olosuhteista ja korkeasta lämpötilasta tulipesässä ja sen ympäristössä, mitkä olosuhteet rasittavat ruiskun metalliputken sei-15 nämää. Korroosionopeus lipeäruiskussa voi olla 5 ... 50 mm/vuosi.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut ongelmat. Lähemmin esillä olevan keksinnön tarkoituksena on tarjota lipeäruiskurakenne, jonka kestävyys on tunnettuja rakenteita parempi.

20 *,'. * Näiden tarkoitusperien saavuttamiseksi esillä olevalle keksinnölle on tunnusomaista, että ’. ·: pitkänomaisen putken sisäpinta on varustettu lämmönsiirtovälineillä putken sisäpinnan ja « « •.' * i mustalipeän välisen kosketuspinnan lisäämiseksi ja lämmönsiirron parantamiseksi.

» 4 « * · *... · 25 Esillä olevan keksinnön lähtökohtana on tavanomainen tunnettu lipeäruisku, joka pääasial lisesti muodostuu pitkänomaisesta, mahdollisesti taivutetusta, putkesta, jonka sisäpinta on . ·.: tunnetusti oleellisesti sileä ja tasainen. Tällaisen putken sisäpinnan ala tunnetusti on ' ·..' 2π· r · 1, jossa r on putken sisäsäde ja 1 pituus.

\” : 30 Esillä olevan keksinnön mukaisessa laitteessa lipeäruiskun metallin lämpötilaa saadaan , V. alennettua kasvattamalla lämmönsiirtymiskerrointa lipeäruiskun sisäseinästä lipeäruiskun . · , läpi viilaavaan mustalipeään. Tämä saavutetaan varustamalla lipeäruiskun sisäseinä väli- * t 3 115998 neillä Jotka laajentavat putken sisäpinnan pinta-alaa ja näin mustalipeän ja lipeäruiskun välistä kosketuspinta-alaa. Keksinnön mukaisella lipeäruiskuputkella on siis suurempi sisäpinta-ala kuin yllämainitulla tunnetulla lipeäruiskulla, jonka sisäpinnassa ei ole minkäänlaisia sisäänpäin suunnattuja ulokkeita tai muita epätasaisuuksia.

5

Edullisesti tällaisiin pinta-alaa laajentaviin välineisiin kuuluvat lipeäruiskuputken sisäpintaan sovitettavat evät. Nykyaikaisilla hitsausmenetelmillä voidaan muodostaa useita eviä putken sisäpintaan. Eräs toinen edullinen tapa lisätä em. kosketuspintaa on järjestää uria putken sisäpintaan. Evitys tai uritus ovat edullisesti oleellisesti ruiskuputken pituusakselin 10 suuntaisia, mutta ne voidaan järjestää myös muulla tavalla, esimerkiksi evät tai urat voivat kulkea spiraalimaisesti putken sisäpintaa pitkin. Eviä tai uria on yksi tai useampi vierekkäin halutun välimatkan päässä toisistaan putken sisäpinnalla. Tunnetuissa lipeäruiskuissa sisäpinnassa ei ole mitään ulokkeita tai ’’sisäänvetäytymiä”, kuten uria.

15 Pituusakselin suuntaiset evät voivat olla yhtenäisiä kappaleita ulottuen joko lipeäruiskuputken koko pituudelle tai halutulle osalle siitä. Vaihtoehtoisesti pituusakselin suunnassa voi olla peräkkäisesti kaksi tai useampi putken pituutta huomattavasti lyhyempi evä. Putken pituusakselin suuntaiset urat voivat myös olla yhtenäisiä tai peräkkäin on kaksi tai useampi lyhyempi ura. Peräkkäisiä evä- tai urajonoja on tavallisesti useita peittäen halutun ;.: : 20 osan putken sisäpinnasta. Lyhyet evät ja/tai urat voivat peittää putken sisäpinnasta halutun < · · ' · ‘* osan myös muina muodostelmina kuin peräkkäisinä jonoina.

• · ’. ': Samoin kierteiset evät tai urat voivat olla yhtenäisiä tai peräkkäin on kaksi tai useampi ‘* lyhyt evä tai ura. Uria ja eviä voi olla myös samanaikaisesti ruiskuputkessa. Keksinnön ‘' 25 yhteydessä evällä tarkoitetaan kaikenlaisia putken sisäpinnalla olevia, putken keskiosaa kohden suunnattuja ulokkeita, joilla saadaan aikaan keksinnön päämäärät.

‘ ' Esillä olevan keksinnön mukaisessa laitteessa lipeäruiskun toiminta-aika lisääntyy, koska ‘ : lämmönsiirto lipeäruiskun metalliseinästä ruiskuputken läpi virtaavaan mustalipeään para- ’: ‘1: 30 nee. Lämmönsiirron paraneminen johtuu paitsi lisääntyneestä lämmönsiirtopinnasta niin , . ·, myös evien tai urien aiheuttamasta suuremmasta turbulenssista mustalipeän virtauksessa.

. · , Paremman lämmönsiirron takia lipeäruiskuun ei kohdistu niin suurta lämpörasitusta eivät- . 115998 4 kä korrodoivat olosuhteet ole alhaisemman ruiskun lämpötilan vuoksi niin voimakkaat kuin tunnetussa oleellisesti sileän sisäpinnan omaavassa putkiratkaisussa.

Esillä olevaa keksintöä kuvataan yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheisiin kuvioihin, 5 joissa kuvio 1 esittää tunnettua mustalipeäruiskua sekä pitkittäisleikkauksena että poikkileikkauksena, kuvio 2 esittää erästä edullista keksinnön mukaista laitetta sekä pitkittäisleikkauksena että poikkileikkauksena, kuvio 3 esittää toista edullista keksinnön mukaista laitetta sekä pitkittäisleikkauksena että 10 poikkileikkauksena, ja kuvio 4 esittää kolmatta edullista keksinnön mukaista laitetta sekä pitkittäisleikkauksena että poikkileikkauksena.

Kuviossa 1 on esitetty sinänsä tunnettu lipeäruisku 1. Se käsittää putkiosan, jolla on sisä-15 pinta 2 ja ulkopinta 3. Ruiskuputken päähän on sovitettu hajotuslevy tai lippa 4, jonka muotoja asema vaikuttavat lipeäruiskusta ulosvirtaavan mustalipeäsuihkun muotoon. Tämän tunnetun ruiskurakenteen sisäpinta 2 on sileä eikä siinä ei ole mitään ulokkeita tai ’’sisäänvetäytymiä”, kuten uria.

; :': 20 Kuviossa 2 on esitetty eräs keksinnön mukainen lipeäruisku 11. Lipeäruiskuputken sisä- > i i · : V: pintaan 12 on kiinnitetty esim. hitsaamalla putken pitkittäisakselin suuntaisia eviä 15. Evi- : * ·.: en ansiosta putkessa virtaavan mustalipeän (virtaussuunta merkitty nuolilla) ja putken si- : ’ \: säpinnan kosketuspinta-ala kasvaa ja lämmönsiirto putkesta lipeään paranee verrattuna :' : kuviossa 1 esitettyyn tunnettuun lipeäruiskurakenteeseen. Lisäksi evien takia putken sisä- : : 25 pinta 12 on epätasainen, mikä lisää mustalipeävirtauksen turbulenssia ja näin tehostaa lämmönsiirtoa.

‘ : Kuviossa 3 on esitetty keksinnön toisen suoritusmuodon mukainen lipeäruisku 21, jossa . ·. : ruiskuputken sisäpinta on uritettu putken pitkittäisakselin suuntaisilla urilla 25. Näillä ....: 30 urilla saadaan aikaan samantapainen vaikutus kuin edellä kuvatuilla evillä lämmönsiirron . ’. tehostamiseksi.

• · » 5 115996

Kuvion 4 suoritusmuodossa evät on järjestetty suunnilleen poikittaisesti mustalipeävirtaan (merkitty nuolilla) nähden. Tällöin putken sisäpuoli on varustettu sisäpintaa 32 pitkin kierteisesti kulkevalla evällä 35. Tässä tapauksessa mustalipeän turbulenssi on vielä tehokkaampaa kuin kuvioiden 2 ja 3 rakenteiden yhteydessä.

5

Putken sisäpintaan voidaan vaihtoehtoisesti työstää kierteinen ura parantamaan lämmönsiirtoa putken ja mustalipeän välillä.

» » *

Claims

1. Laite mustalipeän johtamiseksi talteenottokattilan tulipesään, joka laite käsittää pitkänomaisen putken (11,21, 31), jolla on sisäpinta (12, 22, 32) ja ulkopinta (13, 5 23, 33) ja jonka läpi tulipesään syötettävä mustalipeä johdetaan, jolloin mustalipeä joutuu kosketukseen mainitun sisäpinnan kanssa ennen ruiskutusta tulipesään, tunnettu siitä, että pitkänomaisen putken sisäpinta on varustettu lämmönsiirtovälineillä (15,25, 35) putken sisäpinnan ja mustalipeän välisen kosketuspinnan lisäämiseksi ja lämmönsiirron parantamiseksi. 10

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että putken sisäpinta on varustettu evillä (15).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että putken sisäpinta on 15 varustettu urilla (25).

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että putken sisäpinta on varustettu putken pitkittäisakselin suuntaisilla evillä (15). ;·· 20

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että putken sisäpinta on t I ί,! t ϊ varustettu putken pitkittäisakselin suuntaisilla urilla (25). • « I i i • · ‘ : 6. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että putken sisäpinta on varustettu ainakin yhdellä evällä (3 5), joka kulkee ruuvimaisesti sisäpintaa pitkin. 25

6 115998

7. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että putken sisäpinta on *,; 1 varustettu ainakin yhdellä uralla, joka kulkee ruuvimaisesti sisäpintaa pitkin. · >1(11 7 115998