FI122652B - Sovitelma soodakattilassa - Google Patents

Description

Sovitelma soodakattilassa

Keksinnön tausta | Keksinnön kohteena on sovitelma soodakattilassa, johon syötetään poltettava jäteliemi ja polttoilma, johon sovitelmaan kuuluu soodakattilan ylä-5 osassa olevia tulistimia sekä välittömästi soodakattilan jälkeen sijaitsevassa savukaasukanavan osassa eli ll-vedossa sijaitseva useasta savukaasukana-van poikkisuunnassa olevasta rinnakkaisesta elementistä muodostettu ja olennaisesti savukaasukanavan levyinen keittopinta ja ainakin yksi soodakattilan savukaasukanavassa ll-vedon jälkeen olevassa kanavanosassa sijaitseva 10 ekonomaiseri lämmön taiteen ottamiseksi.

Sellutehtaan soodakattilassa poltetaan sellun valmistuksessa muodostunut mustalipeä niin, että siitä saadaan toisaalta talteen lämpöenergia ja toisaalta kemikaaleja, jotka voidaan palauttaa sellutehtaan prosessiin takaisin. Tulipesässä muodostuu palamisen yhteydessä lämpöä, joka otetaan talteen 15 käyttämällä hyödyksi seiniä ja muita lämpöpintoja. Nämä lämpöpinnat on kytketty eri tavoin yhteyteen toisiinsa niin, että sekä soodakattilassa että sen jälkeen olevassa savukanavassa olevien erilaisten lämpöpintojen, kuten keitto-pintojen ja ekonomaiserien avulla kylmä vesi saadaan lämpenemään ja edelleen höyrystymään ja lopuksi kylläinen höyry saadaan kuumennetuksi tulisti-20 missä niin, että saadaan tulistettua korkeapaineista höyryä sellutehtaan tarpeisiin ja sähkön tuottamiseksi.

Soodakattiloissa tulistimet sijaitsevat ns. nokan yläpuolella soodakattilan ylimmäisessä osassa tilassa, jonka läpi savukaasut viilaavat soodakattilasta savukaasukanavaan. Savukaasukanava on muodostettu useista peräk-25 käisistä, ainakin osaksi pystysuuntaisista kanavan osista, joissa savukaasut o viilaavat pystysuuntaisissa osissa vuorotellen ylhäältä alaspäin ja alhaalta oö ylöspäin. Kattilan hyötysuhteen parantamiseksi näissä kanavissa on tyypillises-

O

q ti ensimmäisessä osassa eli ll-vedossa keittopinta, jota virtaava savukaasu ^ lämmittää, jolloin sen sisällä oleva kuuma vesi kiehuu ja veden ja höyryn seos £ 30 siirtyy soodakattilan vesikiertoon kuuluvaan lieriöön. Osassa muita savukaasuni^ kanavan osia on tyypillisesti ekonomaisereita, joilla soodakattilan vesijärjes- [n telmästä poistulleen höyryn tilalle syötettävää kylmää vettä lämmitetään jääh- § tyneiliä savukaasuilla.

(M

Ekonomaisereiden lukumäärä voi vaihdella sovellutuksesta riippu- 35 en, mutta olennainen seikka on, että veden lämpötila soodakattilan toiminta- § 2 lämpötilassa saadaan mahdollisimman korkeaksi ennen kuin se johdetaan lieriöön.

Keksinnön lyhyt selostus Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan sellainen sovitel-5 ma soodakattilassa, missä syöttöveden lämpötila saadaan ekonomaisereissa kohotetuksi nykyistä korkeammalle, minkä seurauksena soodakattilan lämpö-pinnat voidaan aikaisempaa paremmin optimoida korkeapaineisille soodakattiloille.. Keksinnön mukaiselle sovitelmalle on ominaista, että savukaasukana-van välittömästi soodakattilan jälkeen sijaitsevassa savukaasukanavan osassa 10 eli ll-vedossa on keittopinnan lisäksi ekonomaiseri niin, että keittopinta ja ekonomaiseri on sijoitettu savukaasun tulosuunnassa peräkkäin ja savukaasu-kanavan osassa sen pituussuunnassa eli pystysuunnassa rinnakkain, että savukaasut virtaavat savukaasukanavan osassa keittopintaa ja ekonomaiseria pitkin pystysuunnassa alaspäin, jolloin ll-vedon läpi virtaava savukaasu kuu-15 mentaa samanaikaisesti sekä keittopintaa että ekonomaiseria.

Keksinnön olennainen ajatus on, että aiemmin käytetyn ll-vedossa olevan keittopinnan lisäksi ll-vetoon asennetaan ekonomaiseri, joka on edullisesti viimeinen sarjaan kytketyistä peräkkäisistä ekonomaisereista, jolloin ll-vedon läpi virtaava savukaasu kuumentaa sekä keittopintaa että 20 ekonomaiseria.

Keksinnön erään toteutusmuodon mukaan keittopinta on ll-vedossa lähinnä soodakattilaa ja ekonomaiseri puolestaan kauempana soodakattilasta.

Keksinnön etuna on, että tällä tavalla saadaan keittopinnan lämpö-pinta-ala sopivaksi niin, että syöttöveden lämpötila saadaan nostetuksi lä-^ 25 hemmäksi veden keittolämpötilaa samalla, kun keittopinnan lämpöpinta on riit- o tävän pieni osakuormien hallintaa varten. Edelleen keksinnön etuna on, että oö lieriön pinnansäätö helpottuu, kun sinne tuleva syöttöveden lämpötila on lä-

O

ö hempänä kylläistä lämpötilaa. Edelleen etuna on se, että tulistinalueen jälkei- ^ nen lämpöpinta eli keittopinta voidaan tehdä pienemmäksi ekonomaiserien £ 30 lämmönsiirron takia samaa savukaasujen loppulämpötilaa tavoiteltaessa. Vielä keksinnön etuna on, että ll-vedon osalta tarvittavien yläkiertoputkien määrä ίο vähenee nykyisestään.

o o ^ Kuvioiden lyhyt selostus

Keksinnön eräitä sovellutusmuotoja selitetään tarkemmin oheisissa 35 piirustuksissa, joissa 3 f Fig. 1 esittää kaavamaisesti tunnettua tekniikkaa kuvaavaa sooda- I kattilaa sivusta pystysuunnassa leikattuna ja | Fig. 2 esittää kaavamaisesti sivusta pystysuunnassa leikattuna soo- §

Idakattilaa, jossa on eräs keksinnön mukaisen sovitelman toteutusmuoto.

5

Keksinnön eräiden sovellutusmuotojen yksityiskohtainen selostus

Fig. 1 esittää kaavamaisesti erään tunnetun ratkaisun mukaista soodakattilaa sivusta pystysuunnassa leikattuna. Fig. 2 puolestaan esittää kaavamaisesti erästä keksinnön mukaisen ratkaisun sisältävää soodakattilaa 10 sivusta pystysuunnassa leikattuna. Molemmissa kuvioissa käytetään vastaavista komponenteista samaa numerointia eikä niitä myöhemmin erikseen selvitetä ellei se kyseisen ratkaisun ymmärtämiseksi ole tarpeen.

Soodakattilassa on seinät 1, jotka on muodostettu sinänsä tunnetul-) la tavalla hitsaamalla putkista. Seinien sisään jää tulipesä 2, jonka yläosassa 15 on nokka 3 savukaasujen virtauksien ohjaamiseksi sopivalla tavalla. Soodakattilan yläosassa nokan 3 yläpuolella on putkista muodostettu tulistimet 4a - 4d. Tulistimet 4a - 4d ovat useiden rinnakkain sijaitsevien pystysuuntaisten putkien muodostamia elementtejä, joita on soodakattilan poikkisuunnassa useita rinnakkain. Tulistimissa 4a - 4d virtaa höyryä, joka kuumenee kuumien savukaa-20 sujen kuumentaessa putkia ulkopuolelta. Tulistimien 4a - 4d alapuolella nokan 3 kohdalla on nykyään tyypillisesti verhoputket 5. Verhoputkistossa 5 on ver-hoputkia suhteellisen harvassa ja niissä kiertää kylläistä vettä, joka osittain höyrystyy verhoputkien ohi viilaavien savukaasujen vaikutuksesta. Vastaavasti tämä aiheuttaa sen, että savukaasujen lämpötila ennen niiden pääsemistä tu-25 listimille laskee. Lisäksi verhoputket suojaavat tulistimia 4a - 4d suoralta tulipe-sän säteilyltä. Nämä soodakattilan seinät 1, tulistimet 4a - 4d ja verhoputket 5 ° ovat ns. lämpöpintoja. Näissä lämpöpinnoissa on joko toisistaan erillään olevia o putkia tai niistä on muodostettu hitsaamalla umpinaiset seinät kuten kattilan i o seinät 1. Näiden lämpöpintojen sisällä virtaa vettä tai höyryä, joka lämpiää nii- x 30 den ulkopuolella tapahtuvan palamisen tai kuumien kaasujen vaikutuksesta.

Soodakattilan vesi- ja höyryjärjestelmään kuuluu ns. lieriö 6, missä ^ on sekä vettä että höyryä. Joissakin tapauksissa lieriöitä 6 voi olla myös use- to ampia. Lieriöstä 6 vesi ja vastaavasti höyry johdetaan eri putkistoja pitkin katti- o ° iän seinät muodostaviin putkiin sekä erilaisille lämpöpinnoille toisaalta veden 35 lämmittämiseksi ja toisaalta höyryn tulistamiseksi. Lieriöstä 6 pois johtavat las- kuputket 7 soodakattilan alaosaan alakiertoputkille 8. Edelleen lieriöstä 6 joh- 4 tavat putket 9 verhoputkille 5. Verhoputkien 5 jatkeena ovat nousuputket 5a, | jotka sijaitsevat savukaasukanavassa 10 ja joiden kautta verhoputkissa läm- ! mennyt tai mahdollisesti osaksi höyrystynyt vesi/höyry virtaa ylöspäin ja edel- ! | leen putkea 16 pitkin lieriöön 6.

5 Soodakattilan tulistinalueen jälkeen on savukaasukanava 10, jonka muodostavat peräkkäiset päistään toisiinsa yhteydessä olevat peräkkäiset ka-navanosat 10a - 10e. Savukaasukanavassa on tyypillisesti yiäpäästään ripustettujen rinnakkaisista putkista muodostettujen elementtien muodostamia läm-pöpintoja, jotka ovat ns. keittopintaa 11 tai ekonomaisereita 12 a -12b. Keitto-10 pinta 11 sijaitsee soodakattilan jälkeisessä ensimmäisessä kanavanosassa 10a eli ns. Il-vedossa, missä erään tyypillisen toteutusmuodon mukaisesti savukaasut vihaavat alaspäin. Keittopinta 11 samoin kuin ekonomaiserit 12a ja 12b on muodostettu useasta savukaasukanavan poikkisuunnassa olevasta rinnakkaisesta elementistä ja ne ovat tyypillisesti olennaisesti savukaasukana-15 van levyisiä. Elementit puolestaan on muodostettu elementin leveyssuunnassa peräkkäin sijaitsevista joko yhteen levymäisiksi hitsatuista tai irrallaan toisistaan olevista putkista, joissa höyry ja/tai vesi virtaa.

Soodakattilan yläosasta ulos tuleva savukaasu virtaa Il-vedossa keittopintaa 11 pitkin ylhäältä alaspäin, ll-vedon alapäästä edelleen seuraa-20 vaan kanavaosaan 10b, jonka kautta se virtaa ylöspäin kanavaosaan 10c eli lll-vetoon ja siinä olevaan ekonomaiseriin 12 b, ja siitä alas. Kanavanosan 10d kautta savukaasu nousee jälleen ylös seuraavaan kanavaosaan 10e ja siinä olevaan ekonomaiseriin 12a, jonka läpi savukaasu virtaa alaspäin. Ekonomaisereilla soodakattilaan syötettävää vettä esilämmitetään jo varsin 25 jäähtyneillä savukaasuilla, mikä parantaa soodakattilan lämmöntalteenottoky-kyä kokonaisuudessaan. Soodakattilasta höyrynä poistuneen veden tilalle tar-O vittava vesi syötetään tyypillisesti savukaasuvirtauksessa viimeisimmän eli sar- ob jaan kytketyistä ekonomaisereista ensimmäisen ekonomaiserin 12a alapäähän

O

ό putkea 13 pitkin ja se virtaa ekonomaiseria piikin ylöspäin vasten savukaasu- ^ 30 virtausta. Ekonomaiserin 12a yläpäästä jonkin verran lämmennyt vesi virtaa £ ekonomaiserin 12b alapäähän ja jälleen ekonomaiserin 12b sisällä ylöspäin.

Ekonomaiserin 12b yläpäästä lämminnyt vesi johdetaan lieriöön 6 putkistoa 14 ίο pitkin. Tällaisten keittopintojen 11 ja ekonomaisereiden 12a - 12b rakenne ja § niiden käyttö sekä sijoitus savukaasukanavassa 10 ja sen osissa 10a - 10e

CM

35 sekä niihin liittyvät putkistot ovat sinänsä yleisesti täysin tunnettuja ja alan ammattimiehelle itsestään selviä eikä niitä sinänsä ole tarpeen sen vuoksi täs- ft' li ft 'Φ & 5 sä yksityiskohtaisemmin selvittää. Lieriöstä 6 johdetaan lämmin vesi edelleen putkistoa 15 pitkin keittopinnan 11 alapäähän. Keittopinnan 11 yläpäästä kylläisen höyryn/veden seos virtaa lieriöön 6 putkistoa 16 pitkin. Lieriöstä 6 höyry « puolestaan virtaa ensimmäiseen tulistimeen 4a putkea17 pitkin ja tulistinten 4a 5 - 4 d läpi virrattuaan poistuu putkea 18 pitkin käytettäväksi jossain sopivassa kohteessa.

Soodakattilan seinissä 1 on suuttimet 19, joiden avulla sellutehtaan prosessissa muodostunut jäteliemi, tyypillisesti mustalipeä syötetään soodakattilaan sen polttamiseksi. Edelleen soodakattilan seinissä on ilmasuuttimia 10 20 palamiseen tarvittavan ilman syöttämistä varten. Ilmansyöttö voi tapahtua useilla sinänsä tunnetuilla tavoilla eri kohdista soodakattilaa. Kaikki erilaiset putkikytkennät, veden ja höyryn kierrot putkistoissa ja lämmönsiirtopinnoissa sekä jäteliemisyöttö ja ilmansyöttö ovat sinänsä yleisesti tunnettuja ja alan f ammattimiehelle itsestään selviä ratkaisuja, joita ei ole tämän keksinnön puit-

M

l 15 teissä yleisemmin tarpeen yksityiskohtaisesti selvittää.

Fig. 2 esittää kaavamaisesti sivusta pystysuunnassa leikattuna soodakattilaa, jossa on eräs keksinnön mukaisen sovitelman toteutusmuoto. Tässä toteutusmuodossa on keittopinta 11 kooltaan eli siten myös pinta-alaltaan pienempi kuin fig. 1 esittämässä ratkaisussa. Sen lisäksi on keksinnön mukai-20 sesti samassa kanavanosassa 10a eli il-vedossa ekonomaiseri 21 niin, että ne sijaitsevat savukaasun tulosuunnassa peräkkäin, jolloin keittopinta 11 on lähempänä soodakattilaa. Jotta syöttöveden lämpötila saataisiin mahdollisimman korkeaksi, on tämä ekonomaiseri 21 kytketty sarjaan muiden ekonomaiserien 12a ja 12b kanssa niin, että se on sarjassa viimeisenä. Toisen 25 ekonomaiserin 12b yläpää on kytketty Il-vedossa olevan ekonomaiserin 21 alapäähän ja lieriöön 6 johtava putkisto 14 on vastaavasti kytketty Il-vedossa ° olevan ekonomaiserin 21 yläpäähän. Näin toisessa ekonomaiserissa 12b ώ lämmennyt vesi virtaa ekonomaiserin 21 alapäähän ja sen läpi lämmeten lisää ό ennen kuin se virtaa putkistoa 14 pitkin lieriöön 6. Keittopinnan 11 ja 30 ekonomaiserin 21 välillä voi olla nuohoussola 22 niiden puhdistamista varten. £ Tällä ratkaisulla on tunnettuja ratkaisuja helpompi säätää kattilaa käytettäessä sitä osakuormilla.

S Keksintöä on edellä selityksessä ja piirustuksissa esitetty vain esi- § merkinomaisesti eikä sitä ole millään tavalla rajoitettu siihen. Il-vedossa oleva C\l 35 keittopinta ja ekonomaiseri voivat olla myös toisinpäin niin, että ekonomaiseri on lähempänä soodakattilaa ja keittopinta kauempana siitä. Olennaista on, että 6 if ensimmäisessä soodakattilan jälkeisessä savukaasukanavan osassa eli ns. II-vedossa on normaalin olennaisesti savukaasukanavan levyisen keittopinnan lisäksi ekonomaiseri syöttöveden lämmittämistä varten.

δ

(M

i 00 o o

X

en Q.

O) h-·

(M

tn tn o o

(M

Claims (6)

1. Sovitelma soodakattilassa, johon syötetään poltettava jäteliemi ja polttoilma, johon sovitelmaan kuuluu soodakattilan yläosassa olevia tulistimia (4a - 4d) sekä välittömästi soodakattilan jälkeen sijaitsevassa savukaasu- 5 kanavan osassa (10a) eli ll-vedossa sijaitseva useasta savukaasukanavan poikkisuunnassa olevasta rinnakkaisesta elementistä muodostettu ja olennai-I sesti savukaasukanavan levyinen keittopinta (11) ja ainakin yksi soodakattilan | savukaasukanavassa (10) ll-vedon jälkeen olevassa kanavanosassa (10c, 10e) sijaitseva ekonomaiseri (12a - 12b) lämmön talteen ottamiseksi, tu n -10 nettu siitä, että savukaasukanavan (10) välittömästi soodakattilan jälkeen sijaitsevassa savukaasukanavan osassa (10a) eli ll-vedossa on keittopinnan (11) lisäksi ekonomaiseri (21) niin, että keittopinta (11) ja ekonomaiseri (21) on sijoitettu savukaasun tulosuunnassa peräkkäin ja savukaasukanavan osassa (10a) sen pituussuunnassa eli pystysuunnassa rinnakkain, että savukaasut 15 viilaavat savukaasukanavan osassa (10a) keittopintaa (11) ja ekonomaiseria (21) pitkin pystysuunnassa alaspäin, jolloin ll-vedon läpi virtaava savukaasu kuumentaa samanaikaisesti sekä keittopintaa että ekonomaiseria.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että ll-vedossa oleva keittopinta (11) ja ekonomaiseri (21) on asennettu niin, 20 että keittopinta (11) on kanavassa soodakattilan puolella ja ekonomaiseri (21) on kanavassa soodakattilasta kauempana.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että ll-vedossa oleva keittopinta (11) ja ekonomaiseri (21) on asennettu niin, että ekonomaiseri (21) on kanavassa soodakattilan puolella ja keittopinta (11) 25 on kanavassa soodakattilasta kauempana.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen sovitelma, t u n - o nettu siitä, että ll-vedossa oleva ekonomaiseri (21) on kytketty muiden ob ekonomaiserien (12a, 12b) kanssa sarjaan niin, että syöttövesi virtaa muiden 0 q ekonomaiserien (12a, 12b) läpi ll-vedossa olevaan ekonomaiseriin (21) ja 30 edelleen sen läpi soodakattilan lieriöön (6).

£ 5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen sovitelma, o) tunnettu siitä, että vesi on sovitettu virtaamaan ekonomaiserissa (21) alin haalta ylöspäin, tn

§ 6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 mukainen sovitelma, C\J 35 tunnettu siitä, että ekonomaiserin (21) ja keittopinnan (11) välillä on nuo-houssola (22).