FI122496B - Tulenkestävän keraamisen rakenteen kuivatuslämmitysmenetelmä - Google Patents

Description

TULENKESTÄVÄN KERAAMISEN RAKENTEEN KUIVATUSLÄMMITYSMENE-TELMÄ Tämän keksinnön kohteena on korkean lämpötilan kestävän eli tulenkestävän keraamisen vuorauksen kuivatuslämmitysmenetelmä. Tämän menetelmän avulla poistetaan tulenkestävästä massasta valmistetun rakenteen sisältämä kosteus hallitusti siten, että se ei vaurioita rakenteita poistuessaan niistä. Samoin tämän menetelmän avulla nostetaan keraamisen vuorauksen lämpötila niin korkeaksi, että rakenteen väliaikaiset sidokset, kuten esim. hydrauliset sidokset saadaan purkaantumaan hallitusti ja tilalle muodostumaan rakenteen lopulliset, eli keraamiset sidokset. Menetelmän avulla saadaan siis aikaan kosteuden poistaminen keraamisesta vuorauksesta ja rakenteen väliaikaisten sidosten muuttuminen pysyviksi sidoksiksi siten, että vuoraus ei vaurioidu.

Termi ’’kuivatuslämmitys” on yleisesti käytössä keraamisia tulenkestäviä rakenteita sisältävien laitteiden käyttöönottovalmisteluista puhuttaessa. Sitä käytetään myös tämän hakemuksen asiakirjoissa ja se käsittää rakenteen lämpötilan nostamisen hallitusti n. 550-600 °C lämpötilaan. Ensimmäinen vaihe on lämpötilan hidas nostaminen n. 110- 120 °C:een ja pitämisen siinä niin kauan, että oleellisesti kaikki rakenteen sisältämä ns. vapaa vesi höyrystyy ja poistuu vesihöyrynä rakenteesta. Toisessa vaiheessa lämpötila nostetaan hallitusti ja riittävän hitaasti niin ylös, että rakenteen sisältämät keraamiset sidokset muodostuvat oleellisilta osiltaan poistuvien väliaikaisten hydraulisten sidosten tilalle. Tässä vaiheessa tapahtuvat rakenteen sisältämät ns. kideveden muutokset ja rakenne saa suurimman osan lopullisesta lujuudestaan keraamisten sidosten muodostuessa.

o Edellä mainittuja rakenteita käytetään tyypillisesti teollisuuskattiloissa, kaasutinlaitoksis- cm sa, teollisuusuuneissa ja vastaavissa laitteissa. Eniten asennuksen jälkeen kosteutta sisäl- i Y tävät tulenkestävät rakenteet valmistetaan asennuspaikalla tulenkestävästä valumassasta, ^ joka saadaan aikaan sekoittamalla keraamiseen jauheeseen vettä. Keraaminen jauhe on g koostettu tyypillisesti pääasiassa runkoaineesta ja sideaineesta ja saattaa sisältää myös cm hienojakoisempaa täyteainetta. Sideaineena käytetään hyvin yleisesti aluminaattisement- g tiä. Valettavaan tai muotoiltavaan olotilaan saatu massa asennetaan esim. muotteihin, jos- g sa niihin muodostuu hydraulinen sidos kalkin ja veden reagoidessa keskenään ja massa kovettuu. Muottien poistamisen ja ilmakuivauksen jälkeen rakenteelle suoritetaan ennen sen käyttöönottoa em. kuivatuslämmitys.

2

Keraamisen rakenteen valmistaminen em. laitteisiin suoritetaan joko laitteen loppusijoituspaikalla valmiiksi asennettuun runkoon tai tämän rungon osiin asennushallissa ennen osien loppusijoituspaikalle siirtämistä. Jälkimmäinen tapa on tunnetusti edullisempi tapa asentaa tulenkestäviä vuorauksia, mutta se ei ole aina mahdollista esim. siitä syystä, että kattiloiden painerunkojen jakaminen tietynlaisiin osiin on erittäin kallista ja haastavaa. Toisaalta levyrakenteisten runkojen, kuten esim. biokaasuttimien kohdalla tämä on monesti edullisempi tapa koostaa tulenkestävästi vuorattuja laitoksia, koska suurin osa valmistuksesta voidaan silloin tehdä edullisissa konepajaolosuhteissa ja vain osien liittäminen toisiinsa tehdään asennuspaikalla. Em. johtuen kuivatuslämmitys joudutaan tekemään tulenkestävälle vuoraukselle toisinaan laitoksen, kuten kattilan loppusijoituspaikalla ja tosinaan se voidaan tehdä laitoksen osien valmistuspaikalla asennushallissa tai asen-nusteltassajne.

Edellä mainittuja kuivatuslämmityksiä tehdään nykyään olosuhteista riippuen eri tavoin. Laitoksen loppusijoituspaikalla tapahtuva lämmitys tapahtuu varsinkin suuremmissa laitoksissa usein laitoksen omien öljy- tai kaasupolttimoiden jaksottaisella käytöllä. Poltinta tai pohtimia, kuten esim. kierto- tai leijupetikattilan starttipolttimia käytetään jaksottaisesti siten, että laitoksen sisälämpötila saadaan kohoamaan kuivatuslämmitykselle laadittua diagrammia noudattaen mahdollisimman tarkasti. Kovin suuriin tarkkuuksiin ei voida päästä, sillä näiden pohtimien avulla ei kyetä hienosäätöön. Kuviossa 1 on esitetty kattiloiden ja kaasuttimien kuivatuslämmitykselle tyypillinen lämpötiladiagrammi, jossa lämpötila on esitetty ajan funktiona. Siitä voidaan nähdä, että ensimmäisessä vaiheessa lämpötila nostetaan huonelämpötilasta (20 °C) nopeudella 20 °C/ tunti n. 115- 120 °C:een. Tulenkestävän vuorauksen sisään tai pintaan asennetuista mittausanturoista voidaan näh- o dä, milloin vuoraus on kauttaaltaan tässä lämpötilassa, josta laskien em. lämpötila pide-

S

^ tään diagrammin esityksen mukaisesti yllä 8 tuntia. Tämän jälkeen polttimoiden tehoa dj V nostetaan niiden käyttöjaksoja pidentämällä siten, että laitoksen sisälämpötilan ja tulen- i^.

kestävän vuorauksen lämpötilan nousuvauhti on korkeintaan 50 °C/ tunti. Tällä vauhdilla

X

£ edetään n. 550 °C lämpötilaan, joka pidetään sitten yllä 12 tuntia. Kuivatuslämmitys on nyt suoritettu ja laitoksen keraamiset vuoraukset ovat valmiina käyttöön. Kuivatuslämmi- sj- § tyksen jatkeena voidaan valmiissa laitoksessa suorittaa myös varsinainen ylösajo, jossa oj laitoksen lämpötila nostetaan sen käyttölämpötilaan. Em. kattilatyyppien käyttölämpötila on n. 850- 900 °C.

3

Pienempien laitoksien ja osissa vuorattavien laitoksien kuivatuslämmitys suoritetaan tunnetun tekniikan mukaisesti näihin laitoksiin ja niiden osiin asennettavien lämmityslaittei-den avulla. Esim. aiempana mainittujen biokaasuttimen osien kuivatuslämmitys tapahtuu tunnetun tekniikan mukaisesti siten, että osan avoimet aukot suljetaan tulenkestävällä keraamisella kuidulla päällystetyillä osilla ja öljy- tai kaasupoltin sijoitetaan johonkin tämän paketin sisätilaan johtavaan aukkoon. Aukko voi kuulua laitteen rakenteeseen jolloin se voi olla esim. joku yhde tai kulkuaukko, tai se voidaan tehdä aiemmin mainitut aukot sulkeviin osiin. Rakenteisiin jäljestetään aukko myös poistuville savukaasuille ja vesihöyrylle. Lämmityspolttimen tehoa säädetään käsivälitteisesti ja lämpötilaa seurataan tarkasti koko prosessin ajan. Kun kyseessä on esim. biokaasuttimen reaktorin lohko, jonka ulkohalkaisija on 4 m, korkeus 4 m ja vuorauskerroksien vahvuus yhteensä 0,3 m, niin lohko asetetaan lattialle joko kyljelleen tai pystyyn ja sen avoimet päät varustetaan em. sulkuelimillä (kuvio 2). Toisen pään sulkuelimeen tehdään reikä poltinta varten ja toisen pään sulkuosaan reikä/ reiät savukaasuille ja vesihöyrylle. Koska lohkon lieriövaipan sisäpuolella on eristysvuoraus tulenkestävän pintavuorauskerroksen takana, niin lieriötä ei tarvitse eristää kuivatuslämmitystä varten. Poltin, kuten esim. öljypoltin laitetaan päälle ja lohkon omat eristeet ja sen päihin asennetut lämpösulut pitävät polttimen antaman lämmön pääasiallisesti lohkon sisällä, jolloin sisälämpötila ja vuorauksen lämpötila alkavat nousta. Savukaasut poistuvat toisen pään reiän kautta ja ne jäävät asennushalliin tai sitten ne johdetaan erillisellä putkistolla ulos. Kun vuorauksen lämpötila on noussut 100 °C:een, niin muodostuva vesihöyry alkaa poistua savukaasujen kanssa samasta reiästä. Polttimen tehoa lisätään kuivatuslämmityksen aikana lämpötiladiagrammin ilmoittamissa arvoissa pysymiseksi ja prosessin valvoja tarkkailee kaiken aikaa lämpötiloja ja laitteiden toimivuutta sekä vaihtaa tarvittaessa polttoaineastioita, kuten esim. öljytynnyreitä tai kaa- ° supulloja.

CM

i

CM

^ Edellä kuvattua tunnettua tekniikkaa käytetään mm. hakijayrityksen ja sen kilpailijoiden tuotannossa.

X

CC

CL

cm Tunnetun tekniikan mukaisen menetelmän suurimmat epäkohdat ovat sen aiheuttamat o suuret kuivatuslämmityskustannukset ja monesta tekijästä johtuva epäkäytännöllisyys ja o cm huono toimintavarmuus. Edellä kuvatun kokoisen lohkon kuivatuslämmityksessä tarvit tavan lämmitystehon huippuarvo on n. 100 kW, polttoaineen hankintakustannukset ovat päivän hintatason mukaan arviolta n. 5000 € ja prosessin valvonnasta aiheutuvat työvoi- 4 tilakustannukset n. 1500- 2000 € (35- 45 h). Se, että lämpöenergiaa runsaasti sisältävät palokaasut on ohjattava ulos kohteesta ja yleensä myös ulos rakennuksesta jossa lämmitystä suoritetaan, merkitsee suurta epätaloudellisuutta. Epäkäytännöllisyys ilmenee prosessin jatkuvana valvontatarpeena mm. lämpötilan säätämisen ja polttoainehuollon takia sekä tulipalovaaran ja laitteiden toimintahäiriöiden eliminoimisen johdosta. Keskeinen toimintavarmuutta heikentävä tekijä on vesihöyryn muodostuminen sisätilaan lämmityksen aikana, jolloin polttimen hapensaanti heikkenee ja palaminen muuttuu epävarmaksi, menettää tehoaan ja joutuu sammumisuhan alle. Tämän seurauksena on kuivatuslämmi-tystä varten laaditun lämpötiladiagrammin seuraaminen vaikeaa ja lämmitysaikataulu venyy helposti suunnitellusta. Tämä kaikki lisää energia- ja työvoimakustannuksia. Epä-käytännöllisyyttä lisäävät laiteosien kuten lohkojen nokeentuminen ja savukaasujen leviäminen sisätiloihin.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan sellainen keraamisen vuorauksen kuiva-tuslämmitysmenetelmä, jolla vältetään tunnetussa tekniikassa esiintyviä haittoja. Keksin-nönmukaiselle ratkaisulle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön mukaisen menetelmän tärkeimpinä etuina tunnettuun tekniikkaan nähden voidaan pitää sitä, että keksinnönmukaisessa menetelmässä säästetään erittäin paljon taloudellisia resursseja ja sitä, että se hyvin toimintavarma. Sen käytännöllisyys on ylivertaista tunnettuun tekniikkaan verrattuna. Kun kuivatuslämmitys on aloitettu, se toimii täysin automaattisesti ilman jatkuvaa valvontaa ja polttoaineenlisäystä. Menetelmässä ei synny savukaasuja, joten kohteen sisätilan ilma voidaan asettaa sisäkiertoon ja säästää myös si- ° ten huomattavasti energiaa. Menetelmässä käytettävä energia voidaan siis kaiken kaikki- 0 ^ aan hyödyntää huomattavasti tehokkaammin kuin tunnetun tekniikan mukaisissa mene- C\] V telmissä on mahdollista. Keksinnönmukainen menetelmä on erittäin siisti, eikä aiheuta h- käsiteltävien laiteosien nokeentumista tai muuta likaantumista.

1 CC Q_

Keksintöä kuvataan lähemmin oheisissa piirustuksissa, joissa st- § kuvio 1, esittää erästä kuivatuslämmityksessä käytettävää lämpötiladiagrammia, jossa oj lämpötila on esitetty ajan funktiona, kuvio 2, esittää erästä tunnetun tekniikan mukaista kuivatuslämmitysmenetelmää laitteineen biokaasuttimen lohkon kuivatuslämmitykseen sovellettuna, 5 kuvio 3, esittää em. biokaasuttimen lohkoa pystyasennossa keksinnönmukaiseen kuiva-tuslämmitysmenetelmään kuuluvilla laitteilla varustettuna, kuvio 4, esittää edellisessä kohdassa mainitun kohteen poikkileikkausta kuvion 3 osoittamasta kohdasta A-A leikattuna, kuvio 5, esittää em. prosessissa käytettävää sulkuelintä, kuten kantta ylhäältä päin, kuvio 6, esittää edellä mainitun kannen leikkauskuvaa kuvion 5 osittamasta kohdasta B-B, eli yhden sähkövastuksen kohdalta leikattuna, kuvio 7, esittää lämpötiladiagrammin alapäätä, jossa on kuvattu lämpötilan nousun periaate keksinnönmukaisen menetelmän avulla kuivatuslämmitystä suoritettaessa.

Seuraavassa selitetään keksinnön erään edullisen sovelluksen toiminta esimerkin avulla, edellä mainittuihin kuvioihin viittaamalla.

Kuviossa 3 on kuvattu vuorattu biokaasuttimen reaktorin lohko asennettuna pystyasentoon teollisuushallin lattialle. Tämä asento on myös lohkon lopullinen asento kaasutti-messa. Lohko on kuivatuslämmityksen kohde 100. Kohteen 100 ulkohalkaisija d on n. 4 m ja korkeus h samoin n. 4 m. Sen kuori 101 on 10 mm:n taivutettua teräslevyä ja sen sisälle on asennettu tulenkestävä keraaminen vuoraus 102 (kuvio 4), jonka kokonaisvah-vuus a on 300 mm. Vuoraus 102 on siis lieriörenkaan muotoinen ja se sisältää uloimmat eristyskykyisestä materiaalista valmistetut renkaat 102a, 102b ja sisimmän tiiviistä tulenkestävästä massasta valamalla paikalleen asennetun renkaan 102c. Renkaat 102a ja 102b on valmistettu eristyslevyistä kiilamaiseen muotoon leikkaamalla tehdyt osat laastilla yhteen liittämällä ja koko vuoraus 102 on ankkuroitu erityisillä ankkureilla kuoreen 101 sekä varustettu sen alapäähän asennetulla vuorauksen kannatushyllyllä 105. Tässä esimer- o kissä eristyskerrokset sisältävät erittäin vähän kosteutta, koska ainoastaan niiden asen- 0 nuksessa käytetty laasti sisältää vähän vettä, mutta itse levyt ovat kuivia, jolloin niiden

CVJ

V sisältämä kosteus on vain ilmankosteudesta johtuvaa. Sisimmäinen kerros 102c sisältää h-.

sen sijaan vettä n. 4 painoprosenttia. Kun tässä esimerkissä olevan vuorauksen sisimmäi-

1 . T

£ sen kerroksen 102c vahvuus on 70 mm ja massan tiheys 2,3 kg/dm , niin kohteen 100 ke- raamiseen vuoraukseen 102 on lisätty asennuksen yhteydessä n. 300 litraa vettä. Osa täs-§ tä vedestä on kuivatuslämmityksessä höyrynä poistuvaa vapaata vettä ja osa on kidevete- ^ nä keraamisen rakenteen suolojen hiloissa.

6

Keksinnönmukainen kuivatuslämmitysmenetelmä toimii edellä kuvatussa tilanteessa siten, että teollisuushallin lattialle 103 asetetaan levymäinen sulkuelin 1, joka on vuorattu 100 mm vahvalla keraamisella korkean lämpötilan kestävällä eristävällä kuitukerroksella la. Ylöspäin olevan kuidun päälle lasketaan nosturilla tulenkestävästi vuorattu kohde 100, jolloin kohteen alapään aukko, eli ensimmäinen aukko 104a sulkeutuu. Kohteen 100 päälle nostetaan kansi, eli toinen sulkuelin 2, jonka kohdetta 100 vasten tuleva sivu on vuorattu 100 mm vahvalla keraamisella korkean lämpötilan kestävällä eristävällä kuitu-kerroksella 2a, jolloin kohteen yläpään aukko, eli toinen aukko 104b sulkeutuu. Toinen sulkuelin 2 asennetaan paikalleen siten, että lohkon 100 ja toisen sulkuelimen 2 kuituker-roksen 2a välinen liitos on tiivis. Toisessa sulkuelimessä 2 ja sen kuitukerroksessa 2a on useita reikiä, joiden halkaisijat ovat n. 60- 70 mm. Osa rei' istä eli ensimmäiset reiät 3 (kuvio 5) ovat toisen sulkuelimen 2 keskialueella ja osa rei' istä eli toiset reiät 4 ovat taas toisen sulkuelimen 2 reuna-alueella. Toinen sulkuelin 2 on koostettu teräslevystä ja jäy-kisteistä 106 siten, että sen päällä voidaan työskennellä. Ensimmäisiä reikiä 3 on esimerkin kokoisessa kohteessa yhteensä 12 kpl ja niihin jokaiseen asennetaan sähkövastus 5. Sähkövastus on esitetty yksityiskohtaisemmin kuviossa 6. Sähkövastus 5 käsittä n. 2 metriä pitkän pitkänomaisen silmukan 5a, kannan 5b ja liitäntäjohdon 5c. Silmukka 5a on koostettu putkimaisesta pintaosasta ja sen sisällä olevasta vastuslangasta. Putken materiaalina on esim. hapon- tai tulenkestävä teräs ja vastuslangan materiaalina esim. tuoteni-men ’’cantal” mukainen materiaali. Kanta 5b on koostettu esim. alumiinirungosta ja rungon ja vastuslangan toisistaan erottavasta eristeestä, jolloin oikosulkua ei pääse tapahtumaan. Sähkövastukset 5 on asetettu ensimmäisiin reikiin 3 siten, että silmukat 5a ovat kohteen 100 sisätilassa 6 ulottuen noin puoleen väliin sen korkeudesta h ja kannat 5b ovat ensimmäisissä rei' issä 3 nojaten alapäistään näissä rei' issä oleviin kauluksiin 3a.

° Toisessa sulkuelimessä 2 on ensimmäisten reikien 3 ympärillä ohjainholkit 3b, jotka kes- o ^ kiitävät sähkövastuksien 5 kannat 5b ensimmäisten reikien 3 keskelle siten, että silmukat

(M

T 5a mahtuvat työntymään ensimmäisistä rei' istä 3 sisätilaan 6. Kannat 5b toimivat myös ^ ensimmäisten reikien 3 sulkimina. Sähkövastuksien 5 liitäntäjohdot 5c yhdistetään ohja-

X

o- usyksikköön 7, joka on liitetty sähköverkkoon 8. Kohteen sisätilaan 6 tai vuorauksen 102 cu sisäpinnan lähelle on asennettu vähintään yksi lämpötilanmittauselin 9 ja se/ ne on yhdis- o tetty johdolla 9a tai johdottomalla tekniikalla tietokoneeseen 10. Tietokone 10 on yhdis- ° tetty ohjausyksikköön 7 ja varustettu ohjelmalla, jonka ohjaama se kykenee ottamaan vastaan lämpötilanmittauselimiltä 9 tulevaa informaatiota, vertaamaan sitä ohjelmaan syötettyyn kohteen 100 kuivatuslämmityssuunnitelmaan eli tiettyä lämpötiladiagrammia 7 (kuvio 1) vastaavaan tiedostoon, jossa kohteen 100 sisätilan 6 lämpötila tai vuorauksen 102 pinnan lämpötila on ilmaistu ajan funktiona, ja lähettämään ohjausyksikölle 7 informaatiota jonka avulla ohjausyksikkö ohjaa sähkövirran syöttöjaksojen pituutta siten, että sisätilaan 6 syötetyn lämpöenergian aikaansaama ja lämpötilanmittauselimien 9 rekiste-röimä lämpötila vastaa koko kuivatusprosessin ajan oleellisesti lämpötiladiagrammin mukaisen tiedoston määrittelemää etenemää siten, että lämpötiladiagrammin määrittämiä lämpötilojen nousunopeuksia ei ylitetä eikä lämpötilojen ylläpitoaikoja aliteta määriteltyä hyväksyttyä toleranssia enempää, mutta edetään kuitenkin mahdollisimman nopeassa aikataulussa. Toisin sanoen kulloinkin matalin tietokoneen saamista lämpötila-arvoista y määrittelee lämpötilan nousunopeuden trendin t (kuvio 7) ja lämpötilan ylläpitojaksojen alkamisajankohdan x sillä ehdolla, että kulloinkin korkein tietokoneen käyttämä lämpötila-arvo z ei ylitä sille asetettua, aika-akselilla tarvittaessa siirtyvää mutta kulmakertoimel-taan aina tietyn vaiheen vakiona pysyvää ylämarginaalia m. Kuviosta 7 voidaan todeta että sen esittämässä esimerkkitapauksessa on ensimmäisen lämpötilan nostovaiheen pituus venynyt alustavan lämpötiladiagrammin esittämästä ajasta noin 1 'Λ tuntia.

Kun kuivatuslämmitys aloitetaan, niin tietokoneohjelma avataan ja ohjausyksikköön 7 tuleva virtapiiri suljetaan. Lämpötiladiagrammin osoittaessa että sisätilan 6/ vuorauksen pintakerroksen 102c lämpötilan tulee nousta 20 °C/ tunti nopeudella 120 °C:een lämpötilaan ja toisaalta tietokoneen 10 saadessa lämpötilanmittauselimiltä 9 tiedon sillä hetkellä vakiona pysyvästä lämpötilasta joka on n. 20 °C, tietokone 10 ohjaa ohjelmansa avulla ohjausyksikköä 7 kytkemään virran sähkövastuksiin 5. Kun lämpötilanmittauselimien 9 rekisteröimä ja tietokoneelle 10 välittämä lämpötila-arvo nousee nopeammin kuin lämpö-tiladiagrammissa on määritelty, niin ohjausyksikkö 7 katkaisee marginaalin m tullessa ° saavutetuksi virran sähkövastuksilta 5 tietokoneen 10 komennosta. Virtakatkot ja virran o ^ syöttöjaksot seuraavat toisiaan lämpötilanmittauselimien 9, lämpötiladiagrammin arvoja

(M

V tulkitsevan tietokoneen 10 ja ohjausyksikön 7 yhteistyön ansiosta ja kohteen 100 sisä- r".

lämpötila/ vuorauskerroksen 102c lämpötila nousee tietyissä rajoissa lämpötiladiagram-

X

£ min mukaisesti tai sitä hitaammin haluttuun 120 °C lämpötilaan asti. Lämpötilan nousu on käytännössä portaittaista, mutta sen poikkeamat lämpötiladiagrammin määrittämistä ‘'sf o arvoista ovat tietyissä, hyväksyttävissä rajoissa. Tietokoneohjelma kykenee tarvittaessa lisäämään aikaa lämpötilan nousujaksoihin ja niiden ylläpitojaksoihin, eli hidastamaan lämpötilojen nousunopeutta ja pitkittämään ylläpitojaksoja jos joltakin lämpötilanmit-tauselimeltä 9 tuleva informaatio merkitsee sitä, että vuoraus 102 ei kaikilta osiltaan ky 8 kene lämpiämään lämpötiladiagrammin arvojen mukaan. Täten voidaan todeta, että käytettävä lämpötiladiagrammi on alustava ja käytettävä tietokoneohjelma huomio kaikki tarvittavat vuorauksen kunkin hetken lämpötilat siten, että suurinta määriteltyä lämpötilan nousunopeutta ei ylitetä eikä myöskään pienintä lämpötilan ylläpitoaikaa aliteta missään vuorauksen 102 kohdassa kuivatuslämmitysprosessin aikana.

Kun kohteen sisätilan 6 ja sen seurauksena vuorauksen pintakerroksen 102c lämpötila ylittää 100 °C:een rajan alkaa vuorauksen sisältämän veden höyrystyminen. Lämpötila pidetään edellä kerrotulla tavalla riittävän kauan n. 120 °C:een kohdalla, jolloin kaikki rakenteen sisältämä vapaa vesi poistuu rakenteista vesihöyrynä ja edelleen kohteen sisätilasta 6 toisten reikien 4 kautta. Järjestelmä jatkaa suunniteltua toimintaansa korkeintaan lämpötiladiagrammin määrittelemällä nopeudella kunnes kuivatuslämmityksen korkein lämpötila, joka on tässä esimerkissä n. 550 °C, on saavutettu kaikissa pintavuorauksen osissa ja pidetty yllä määrätyn ajan. Tämän jälkeen järjestelmä katkaisee virran sähkö-vastuksista 5 ja kohteen 100 vuoraus 102 jäähtyy hitaasti takaisin sitä ympäröivän lämpötilan tasolle.

Edellä kuvattu lämpötilan nostaminen ja ylläpitäminen voidaan hoitaa myös siten, että sähkökatkoksien sijasta tai niiden lisäksi sisätilaan 6 syötettävän energian määrää säädetään virran voimakkuuden muutoksilla. Tällöin järjestelmään liitetään virran voimakkuuden säätämiseen kykenevä elin, kuten esim. tyristori. Eräs tapa samaan lopputulokseen pääsemiseksi on jaksottaa sähkövastuksia 5 eri tavalla, osa vastuksista voidaan kytkeä vaikka kokonaan pois päältä prosessin aikana. Mitä pienempää vastusmäärää prosessissa käytetään, niin sitä pitempiä ovat niiden toimintajaksot ja sitä suurempia ne portaat, joilla ° edetään lämpötiladiagrammin mukaista etenemää seuratessa.

o

(M

i

(M

V Edellä kuvatussa esimerkissä käytetään 12 kpl 8 kW:n sähkövastuksia, jolloin prosessin h-· suurin teho on 96 kW. Tämä teho on täysin riittävä optimituloksen aikaansaamiseksi.

X

£ Keksinnönmukaisessa menetelmässä käytettävän sähkövastuksen silmukan 5 a muoto voi olla em. esimerkistä poiketen myös spiraali tai joku muu edullinen muoto. Tämän hake- o muksen asiakirjoissa käsitetään sähkövastuksien muodoista puhuttaessa sanalla silmukka oj kaikentyyppiset vastuselementin muodot ja rakenteet. Esimerkkinä mainittakoon suora-, spiraali- ja vekkisilmukka.

9 Tähän keksinnönmukaiseen menetelmään sopivan tietokoneohjelman teossa ja ohjausyksikön 7 rakentamisessa voidaan soveltaa hyvin monia erilaisia tunnetun tekniikan mukaisia ratkaisuja edulliseen lopputulokseen pääsemiseksi.

Muita edullisia keksinnönmukaisen menetelmän käyttökohteeksi soveltuvia laitteita ovat edellä esitellyn laiteosan ja monien muiden erilaisten laiteosien lisäksi kokonaiset kattilat, uunit, kaasuttimet, kanavat ja muut tulenkestäviä tai eristäviä keraamisia rakenteita sisältävät laitteet. Esim. kattilan tulipesän tai tulipesän ja syklonin kuivatus voidaan suorittaa tällä keksinnönmukaisella menetelmällä. Silloin sähkövastukset asennetaan esim. poltin- kulku- tai polttoaineensyöttöaukkoihin. Vastuksia voidaan sijoittaa eri puolelle laitosta, jotta saadaan aikaan tasaisempi prosessi. Kaikki muut läpiviennit tukitaan erilaisilla ja -kokoisilla sulkuelimillä ja kaasujen virtaukset kohteesta ulos estetään esim. sa-vupellit sulkemalla. Höyrynpoistolle jäljestetään riittävät reitit ja mahdollisuuksien mukaan kohteen sisäsisätilaan jäljestetään suljettu ilmankierto. Myös aiemmassa esimerkissä mainittuun kohteeseen 100 voidaan jäljestää sisäilman kierto. Tällöin toisen sulkueli-men 2 keskelle tehdään ennen sen asennusta reikä 11, johon asennetaan ilmansekoittimen 12 akseli 12a. Toisen sulkuelimen 2 yläpintaan kiinnitetään sähkömoottori 13, joka pyörittää ilmansekoittimen akselia 12a. Akselin 12a toiseen päähän asennetaan propelli 12b, jonka pyörimisliike ja määrätyt lapakulmat saavat aikaan määrätynlaisen ilmankierron sisätilassa 6. Tällä järjestelyllä voidaan tehostaa sisätilassa vallitsevan lämpötilan tasoittumista esim. siten, että sähkövastuksien 5 lähellä olevaa ilmaa työnnetään sisätilan 6 laitaosiin, jolloin sieltä lähtevä ilma siirtyy sisätilan keskiosiin lähemmäksi vastuksia.

Kun kuivatuslämmityksen kohteena on laite tai sen osa, jonka keraaminen korkeanläm- ° pötilan kestävä vuoraus käsittää valumassasta tehdyn taustakerroksen tai sen osan ja kui- o ^ vatus joudutaan suorittamaan myös tälle alueelle sen sisältämän vesimäärän johdosta,

(M

V niin lämpötilanmittauselin 9 tai useita niitä sijoitetaan myös siten, että saadaan informaa- h*- tiota myös vuorauksen tämän kohdan osalta. Mittauselin asetetaan kerroksen paksuus-

X

o- suunnassa tarkasti siihen kohtaan, jonka lämpötilaa halutaan verrata lämpötiladiagram- c\| miin. Näissä eristysmassaa sisältävien kohteiden kuivatuslämmitysprosesseissa prosessin § läpivientiajat venyvät tunnetusti yhden kerroksen kuivatuslämmitysajoista, koska prosessi sissa edetään tuon taustakerroksen lämpötilojen ehdoilla. Tällaisissa tapauksissa margi naalin m siirtymät aika-akselilla voivat olla hyvinkin suuria. On huomattava että aina ei välttämättä voida poistaa edes kaikkea vapaata vettä eristysvuorauksesta, jolloin tämä on 10 otettava huomioon lämpötilanmittauselimiä sijoitettaessa. Esimerkkinä tällaisesta tapauksesta mainittakoon vuoraus, jonka uloin taustakerros on toteutettu eristysmassalla ja vuorauksen ympärillä olevan kuoren 101 korkein sallittu lämpötila on laitoksen käyttölämpötilassa alle 100 °C. Keksinnönmukaisella menetelmällä voidaan päästä hyvin lähelle prosessin lyhintä mahdollista läpimenoaikaa, koska tietokone 10 ja ohjausyksikkö 7 ohjaavat energian syöttöä sisätilaan 6 ilman käsisäätöisessä ohjauksessa aina ilmenevää viivettä,

Keksinnönmukaiseen menetelmään voidaan liittää myös automaattinen hälytinjäqestel-mä, jonka avulla voidaan ilmaista prosessin päättyminen tai joku prosessiin liittyvä epäkohta.

Niissä tapauksissa, joissa keraaminen vuoraus 102 ei sisällä eristävää materiaalikerrosta, asennetaan kohteen 100 kuoren 101 ulkopuolelle eristys, jotta lämpöenergian siirtymistä kuoren 101 läpi voidaan vähentää ja siten säästää energiaa. Eräs tyypillinen tähän tarkoitukseen hyvin sopiva materiaali on vuorivilla.

On huomattava, että vaikka tässä selityksessä on pitäydytty yhdentyyppisessä keksinnölle edullisessa toteuttamisesimerkissä, niin tällä ei kuitenkaan haluta mitenkään rajoittaa keksinnön käyttöä vain tämän tyyppistä esimerkkiä koskevaksi, vaan monet muunnokset ovat mahdollisia patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

o δ

(M

i C\l

X

cc

CL

CM

CM

O

O

δ

CM

Claims (5)

1. Tulenkestävän keraamisen rakenteen kuivatuslämmitysmenetelmä, jonka menetelmän mukaan: • kuivattavan kohteen (100), kuten sisäpuolelta vuoratun kattilan, uimin, kaasuttimen tai vastaavan laitteen tai tällaisen laitteen osan avonaiset aukot, kuten ensimmäinen aukko (104a) ja toinen aukko (104b) suljetaan korkean lämpötilan kestävillä keraamisilla pinnoilla varustetuilla kansilla tai tulpilla tai vastaavilla sulkuelimillä, (1,2) suljetun tilan (6) aikaansaamiseksi kohteen (100) sisälle, • kohteen (100) kuori (101) eristetään ulkopuolelta lämpöeristeellä lämpöhukan estämiseksi jos sisäpuolinen vuoraus (102) ei sisällä eristävää vuorauskerrosta eikä kohde (100) käsitä ulkopuolista eristyskerrosta, • valmistetaan vähintään yksi kohteen sisätilaan johtava reikä lämmityslaitetta varten, tekemällä se sulkuelimeen (1,2) tai muotoilemalla kohteen rakenteessa oleva aukko täytemateriaalilla kuten esim. keraamisella kuidulla sopivan kokoiseksi, • valmistetaan vähintään yksi kohteen sisätilaan johtava reikä vesihöyryn poistumistieksi tekemällä se kanteen, tulppaan tai vastaavaan sulkuelimeen, tai muotoilemalla kohteen rakenteessa oleva aukko täytemateriaalilla kuten esim. keraamisella kuidulla sopivan kokoiseksi, • asennetaan vähintään yksi lämmityslaitteen lämpöenergiaa tuottava elin sitä varten tehtyyn aukkoon tai sen kautta sisätilan (6) lämmittämiseksi kohteen vuorauksen (102) kuivatuslämmitystä varten, • kohteeseen (100) asennetaan vähintään yksi sisätilaan ulottuva tai lähelle vuorauksen pintaa ulottuva lämpötilanmittauselin (9), jonka/ joiden avulla mitataan si- ^ sätilan (6)/ vuorauksen (102) lämpötilaa kuivauslämmitysprosessin aikana, cv ^ · sisätilan (6) ilmaa ja sitä kautta vuorausta (102) lämmitetään oleellisesti tietyn ^ lämpötiladiagrammin (kuvio 1) mukaisesti, jotta vuorauksesta (102) saadaan poistettua kosteus ja että vuorauksen lopulliset sidokset saadaan muodostumaan, cc CL cv tunnettu siitä, että: o o δ ^ · vähintään yksi lämmityslaite on sähkövastus (5), jonka silmukka (5a) työnnetään reiän (3) läpi tai asetetaan jollakin muulla tavalla kohteen sisätilaan (6) siten, että olennaisesti koko silmukka (5a) on sisätilassa (6) ja sähkövastuksen kanta (5b) on sisätilan ulkopuolella, • vähintään yhden sähkövastuksen (5) liitäntäjohto (5c) yhdistetään ohjausyksikköön (7) kuivatuslämmityksessä tarvittavan energian saamiseksi sen välityksellä sähköverkosta (8), • ohjausyksikkö (7) asetetaan ohjaamaan sähkövastukselle/- vastuksille (5) syötettävän virran määrän ja/ tai virran syöttöjaksojen pituutta siihen yhdistetyn tietokoneen (10) ohjaamana, • lämpötilanmittauselin/ -elimet (9) kuten esim. mittausantura/ -anturat yhdistetään johdolla tai johdottomalla menetelmällä tietokoneeseen (10) sisätilan (6) ja/tai vuorauksen (102) lämpötila-arvojen saamiseksi tietokoneelle (10), • tietokoneen (10) ohjelma käynnistetään ja ohjelma: o vertaa lämpötilanmittauselimeltä/ -elimiltä (9) saamiaan lämpötila-arvoja ohjelmaan syötettyihin alustavan lämpötiladiagrammin mukaisiin lämpötila-arvoihin, o ohjaa ohjausyksikköä (7) lisäämään tai vähentämään sähkövastuksille (5) syötettävän sähköenergian määrää siten, että tiettyjen sisätilan (6)/ vuorauksen (102) lämpötilaa mittaavien lämpötilanmittauselimien (9) osoittamat arvot pysyvät koko prosessin ajan sellaisina, jotta alustavan lämpötiladiagrammin (kuvio 1) määrittämiä lämpötilojen nousunopeustrendejä ei ylitetä eikä lämpötilojen vakiona pitoaikoja aliteta määriteltyä hyväksyttyä toleranssia enempää, mutta kuitenkin siten, että kuivatuslämmitysprosessi viedään läpi niin nopeassa aikataulussa kuin alimmat lämpötila-arvot (y, kuvio 7) sen mahdollistavat, o δ (M

^ 2 Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että sisätilaan (6) ^ asennetaan ilmansekoitin (12) kuten esim. moottorin (13), akselin (12a) ja propel- x li (12b) käsittävä laite, jonka propelli (12b) siirtää sisäilmaa kauemmaksi sähkö- CC vastuksista (5), jolloin sähkövastuksien lähelle syntyvään alipaineillaan siirtyy (M ^ ilmaa toisaalta sisätilasta (6). o o δ (M

3 Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että ohjausyksikön (7) sähkövastukselle/ -vastuksille (5) syöttämän virran voimakkuutta säädetään tyristorin tai vastaavan laitteen avulla.

4 Jonkun patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä tunnettu siitä että, siinä käytettävän sähkövastuksen (5) silmukka (5a) on muodoltaan pitkänomainen.

5 Jonkun patenttivaatimuksista 1-4 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että siihen on liitetty hälytysjärjestelmä ilmaisemaan prosessin määrätyn vaiheen käynnistymistä tai päättymistä tai jotakin muuta prosessiin liittyvää normaalia tai yllättävää tapahtumaa. o δ (M i CM 1". X CL CL CM CM •^r o o δ CM