FI122905B - Menetelmä ja laitteisto savukaasujen lauhduttamiseksi - Google Patents

Description

Menetelmä ja laitteisto savukaasujen lauhduttamiseksi

Keksinnön ala 5 Keksinnön kohteena on oheisen patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen menetelmä savukaasujen lauhduttamiseksi. Keksinnön kohteena on myös laitteisto em. menetelmän toteuttamiseksi oheisen patenttivaatimuksen 13 johdanto-osan mukaisesti.

10 Keksinnön tausta

Kiinteää polttoainetta polttavissa polttokattiloissa syntyy palamisen tuloksena savukaasuja, jotka sisältävät huomattavan määrän lämpö-energiaa, jonka talteenottaminen nostaa polttolaitoksen hyötysuhdetta. 15 Savukaasut sisältävät myös epäpuhtauksia, kuten hiukkasmaisia kiintoaineita ja kaasumaisia epäpuhtauksia, kuten rikin ja typen oksideja ja/tai kloorivetyä, jotka tulee poistaa savukaasuista ennen niiden päästämistä laitoksen piipusta ulos.

20 On tunnettua ottaa savukaasuista lämpöä talteen lauhduttamalla niitä. Lauhduttimien avulla pyritään saamaan savukaasujen sisältämä lämpöenergia talteen kaukolämmöksi ja höyryksi samalla, kun savukaasut puhdistuvat epäpuhtauksista. Suuri osa savukaasujen sisältämästä energiasta on ns. latenttilämpöä, joka tarkoittaa palamistuottee-25 na syntyneen vesihöyryn sisältämää energiaa. Erityisesti kosteilla ^ polttoaineilla, kuten biopolttoaineilla, latenttilämmön osuus on huomat- ™ tava. Tämä energia voidaan saada talteen kondenssilauhduttimessa,

CD

9 jossa vesihöyry kondensoituu ja luovuttaa höyrystymiseen vaadittavan ί määrän energiaa.

£ 30

CL

Nykyään lauhduttimien avulla savukaasuista siirretään lämpöä sekä o kaukolämpölaitoksessa kiertävään veteen että kattilan palamisilmaan.

LO

£ Tunnetaan ratkaisuja, joissa savukaasuista ensin siirretään lämpöä ™ kaukolämpölaitoksessa kiertävään veteen lämmönvaihtimien avulla.

35 Tämän jälkeen, ennen savukaasujen johtamista savupiipuun, ne johdetaan ns. pyörivä luvo-tyyppiseen palamisilman kostuttimeen, jossa 2 savukaasujen sisältämä lämpö siirretään suoraan savukaasuista palamisilmaan.

Tunnetaan myös ratkaisu, jossa savukaasuja lauhdutetaan kaksi-5 vaiheisessa lauhduttimessa. Savukaasuja jäähdytetään ja kostutetaan vedellä niiden tullessa lauhduttimeen. Lauhdutin sisältää kaksi epäsuoraa lämmönvaihdinta, joista ensimmäisen lämmönvaihtimen avulla savukaasuista siirtynyt lämpö johdetaan kaukolämpöverkkoon. Tämän jälkeen savukaasuja jäähdytetään ja lauhdutetaan edelleen toisen 10 lämmönvaihtimen avulla, jonka lämmönvaihtokierrossa oleva jäähdytysvesi johdetaan kattilassa käytettävän palamisilman kostutta-miseen. Tällainen ratkaisu on esitetty esimerkiksi suomalaisessa patenttijulkaisussa 82767, jota vastaa US-patentti 4,799,941.

15 Fl 82767:n mukaisen ratkaisun ongelmana on se, että kun savukaasut jäähtyvät lauhduttimessa, niissä olevat epäpuhtaudet, erityisesti rikki-kloori- ja ammoniumyhdisteet muodostavat korrodoivia yhdisteitä. Nämä yhdisteet syövyttävät lauhduttimen materiaaleja. Tästä syystä lauhduttimen korroosiolle altistuvissa osissa joudutaan käyttämään kal-20 liitä erikoismateriaaleja mikä nostaa lauhduttimen hankintahintaa. Lisäksi lauhduttimen pohjalle kertyvä lauhde on puhdistettava, ennen kuin se voidaan käyttää uudelleen. Tämä johtuu siitä, että sen lisäksi että lauhde sisältää materiaaleille haitallisia rikki- ja klooriyhdisteitä, siihen kertyy myös savukaasujen sisältämiä kiintoaineita. Lisäksi käsitel-25 tävän lauhteen määrä on huomattavan suuri, koska molemmat ^ lämmönvaihtimet on sijoitettu saman lauhduttimen sisään jolloin mo- ™ lempien lämmönvaihtimien tiivistämä lauhde keräytyy lauhduttimen 9 pohjalle. Lauhteen puhdistaminen on edellä mainittujen syiden vuoksi ^ hankalaa ja kallista.

£ 30

CL

Lisäksi Fl 82767:n mukaisessa ratkaisussa on ongelmana se, että 5 palamisilman kostuttamisessa käytettävänä kostutusvetenä käytetään

LO

£ pehmennettyä tai ionivapaata vettä tai puhdistettua lauhdetta joiden S valmistaminen/puhdistaminen vaatii erilliset laitteistot. Tällaisten lait- 35 teistojen investointi- ja käyttökustannukset ovat suuret.

3

Keksinnön Ivhvt selostus

Nyt esitettävän keksinnön tarkoituksena on esittää uusi ratkaisu savukaasujen lauhduttamiseksi, joka välttää edellä kuvatut ongelmat ja 5 jonka avulla savukaasujen lauhdutusta voidaan tehostaa ja lauhdutuk-sessa syntyvien lauhteiden käsittelyä helpottaa ja niiden hyväksikäyttöä lisätä.

Tämän tarkoituksen toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmäl-10 le on pääasiassa tunnusomaista se, mikä on esitetty itsenäisen patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön mukaiselle laitteistolle on puolestaan pääasiassa tunnusomaista se, mikä on esitetty itsenäisen patenttivaatimuksen 13 tunnus-15 merkkiosassa.

Muissa, epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa on esitetty eräitä keksinnön edullisia suoritusmuotoja.

20 Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että voimakattilasta tulevia savukaasuja lauhdutetaan ainakin kahden epäsuoran lämmönvaihtimen avulla, jotka lämmönvaihtimet on järjestetty ainakin kahteen lauhdutti-meen siten, että jokaisessa lauhduttimessa on yksi lämmönvaihdin. Kunkin lauhduttimen pohjalle muodostuva lauhde voidaan kerätä erik-25 seen ja niitä voidaan käyttää hyödyksi eri tarkoituksiin.

C\J

δ ^ Keksinnön erään sovellusmuodon mukaan laitteistossa on kaksi lauh- o dutinta. Savukaasujen virtaussuunnassa ensimmäisenä sijaitsevassa ? ensimmäisessä lauhduttimessa savukaasuihin suihkutetaan pesuni 30 liuosta. Pesun seurauksena suurin osa savukaasujen sisältämistä kiintoaineista ja haitallisista kaasumaisista komponenteista poistetaan 5 yhdessä vaiheessa. Samalla ensimmäisessä lauhduttimessa olevan £ ensimmäisen lämmönvaihtimen avulla savukaasuissa olevaa vesi- ° höyryä saadaan tiivistettyä. Käytetty pesuliuos ja lämmönvaihtimen 35 avulla tiivistynyt lauhde kerääntyvät ensimmäisen lauhduttimen pohjalle. Ensimmäisessä lauhduttimessa olevan ensimmäisen lämmön- 4 vaihtimen avulla savukaasujen sisältämä lämpöenergia siirretään kaukolämpöveteen.

Puhdistettu savukaasu johdetaan toiseen, eli viimeiseen lauhdutti-5 meen, jossa savukaasujen sisältämää vesihöyryä tiivistyy lauhteeksi, joka kerätään viimeisen lauhduttimen pohjalle. Lisäksi savukaasujen sisältämää lämpöenergiaa siirretään viimeiseen lauhduttimeen sijoitetun viimeisen lämmönvaihtimen avulla lämmönvaihtimessa kiertävään lämmönsiirtoväliaineeseen. Viimeisestä lauhduttimesta 10 savukaasut johdetaan ulos, esimerkiksi savupiipun kautta.

Keksinnön erään toisen sovellusmuodon avulla on savukaasujen lauh-duttamisen yhteydessä mahdollista poistaa useita savukaasujen sisältämiä kaasumaisia komponentteja erillään toisistaan lauhdutuksen eri 15 vaiheissa. Tällöin laitteistossa on eri komponenttien poistamista varten omat lauhduttimet. Keksinnön erään sovellusmuodon mukaan laitteistossa on kolme lauhdutinta, jolloin voidaan poistaa savukaasuista kahta eri kaasumaista komponenttia, esimerkiksi ammoniumyhdisteitä ja rikki- ja klooriyhdisteitä erillään toisistaan, kahdessa vaiheessa.

20 Tässä sovellusmuodossa laitteistoon savukaasujen virtaussuunnassa ensimmäiseksi järjestetyssä lauhduttimessa savukaasuihin suihkutetaan hapanta pesuliuosta, jonka avulla suurin osa savukaasujen sisältämistä ammoniumyhdisteistä saadaan poistettua. Tässä vaiheessa 25 poistuu luonnollisesti myös osa savukaasujen sisältämistä kiinto- ^ aineista.

o

C\J

0 Ammoniumyhdisteistä puhdistettu savukaasu johdetaan toiseen lauh- ^ duttimeen, jossa niihin suihkutetaan emäksistä pesuliuosta. Pesun seu- 1 30 rauksena suurin osa savukaasujen sisältämistä kloori- ja rikkiyhdisteis- tä sekä loput kiintoaineista saadaan poistettua. Sekä ensimmäinen että o toinen lauhdutin sisältävät lämmönvaihtimen, jonka avulla savukaasuis- £ sa olevaa vesihöyryä tiivistetään lauhteeksi, joka kerätään yhdessä ° savukaasujen pesussa käytetyn pesuliuoksen kanssa lauhduttimien 35 pohjalle. Ensimmäisessä ja toisessa lauhduttimessa olevien lämmön- 5 vaihtimien avulla savukaasujen sisältämää lämpöenergiaa siirretään kaukolämpöveteen.

Toisesta lauhduttimesta saatava puhdistettu savukaasu johdetaan kol-5 manteen, eli viimeiseen lauhduttimeen. Viimeisessä lauhduttimessa savukaasujen sisältämää vesihöyryä tiivistyy lauhteeksi ja savukaasujen sisältämää lämpöenergiaa otetaan talteen.

Voimakattilassa käytettävää palamisilmaa kostutetaan ja lämmitetään 10 lauhduttimista erillään olevassa palamisilman kostuttimessa. Siellä kattilaan johdettavan palamisilman joukkoon suihkutetaan kostutusliuosta, joka sisältää viimeisessä lauhduttimessa muodostunutta lauhdetta ja kostuttimen pohjalle kerääntyvää käytettyä kostutusliuosta. Käytettyä kostutusliuosta käytetään myös viimeisen lauhduttimen lämmön-15 vaihtimessa lämmönsiirtoväliaineena.

Keksintö tuo mukanaan useita etuja. Koska lämmönvaihtimet on sijoitettu useaan erilliseen lauhduttimeen, joissa savukaasujen virtaus-suunnassa ennen viimeistä lauhdutinta sijaitsevassa alkupään lauhdut-20 timessa/lauhduttimissa tapahtuu savukaasujen peseminen, jäävät korroosiota aiheuttavat ainesosat näiden lauhduttimien lauhteisiin. Näin ollen viimeiseen lauhduttimeen tullessaan savukaasut ovat puhtaampia ja aiheuttavat vähemmän korroosiota viimeisessä lauhduttimessa. Laitoksen korroosionkestävyys siis paranee. Haluttaessa viimeinen lauh-25 dutin voidaan valmistaa halvemmista materiaaleista, mikä pienentää ^ laitoksen investointikustannuksia. Edelleen, koska viimeiseen lauhdutti- o ^ meen tulevat savukaasut on puhdistettu, on myöskin viimeisessä lauh- 9 duttimessa savukaasuista muodostuva lauhde puhdasta, eli se ei sisäl- ί lä korrodoivia rikki- ja klooriyhdisteitä, jolloin sitä voidaan käyttää suo- £ 30 raan savukaasujen kostuttimessa kostutusliuoksena. Tämän ansiosta savukaasujen kostutuksessa ei tarvitse käyttää lainkaan pehmennettyä 5 tai ionivapaata vettä, jolloin saavutetaan myös taloudellista säästöä.

m o ° Lisäksi keksinnön avulla viimeisen lämmönvaihtimen toimintaa saa- 35 daan tehostettua. Palamisilman kostuttimelta saatava käytetty 6 kostutusvesi, joka johdetaan toiseen lauhduttimeen lämmönsiirto-väliaineeksi, on kylmää ja jäähdyttää siten savukaasuja tehokkaasti.

Lisäksi ennen viimeistä lauhdutinta sijaitsevasta lauhduttimesta/lauh-5 duttimista saatavan lauhteen puhdistamisessa käytettävä veden-käsittelylaitos voidaan rakentaa huomattavasti pienemmäksi kuin tunnetun tekniikan mukaisessa ratkaisussa, koska alkupään lauhduttimes-sa/lauhduttimissa muodostuvan lauhteen määrä on pienempi. Myös tämä pienentää laitoksen investointikustannuksia. Samoin laitoksen 10 käyttökustannukset ovat pienemmät, koska käsiteltävä liuosmäärä on pienempi.

Edelleen, keksinnön erään sovellusmuodon mukaan, savukaasuissa olevia erilaisia kaasumaisia epäpuhtauksia voidaan poistaa eri lauhdut-15 timissa erikseen ja saada näin savukaasut puhdistettua entistä paremmin.

Kuvioiden lyhyt selostus 20 Seuraavassa keksintöä selostetaan tarkemmin viittaamalla oheisiin kuvioihin, jossa kuvio 1 esittää kaavamaisesti savukaasujen lauhduttamisessa ja palamisilman kostuttamisessa käytettävää laitteistoa, 25 ^ kuvio 2 esittää kaavamaisesti erästä toista savukaasujen lauhdut- ™ tamisessa ja palamisilman kostuttamisessa käytettävää 9 laitteistoa, ja g 30 kuvio 3 esittää kaavamaisesti erästä savukaasujen lauhdutinta.

CL

CO

5 Kuvioissa 1 - 3 on käytetty vastaavista osista vastaavia numeroita, eikä £ niitä ole myöhemmin erikseen selitetty, ellei asian selventäminen sitä ° ole edellyttänyt.

35 7

Keksinnön yksityiskohtainen selostus Tässä selostuksessa ja vaatimuksissa termillä linja tarkoitetaan mitä tahansa nesteen, kaasun tai suspension siirtämiseen soveltuvaa put-5 kea, yhdettä tai kanavaa.

Kuviossa 1 on esitetty eräs monivaiheinen savukaasujen lauhdutin 1, jossa on kaksi erillistä savukaasulauhdutinta, ensimmäinen lauhdutin 2 ja toinen, eli viimeinen lauhdutin 3. Tässä sovellusmuodossa lauhdutet-10 tavista savukaasuista poistetaan lauhduttamisen yhteydessä kaasumaisia epäpuhtauksia yhdessä vaiheessa. Kaasumaiset epäpuhtaudet voivat olla esimerkiksi rikki- ja klooriyhdisteitä. Lisäksi poistetaan savukaasuissa olevia kiintoainehiukkasia. Ensimmäinen ja viimeinen lauhdutin on tässä sovellusmuodossa sijoitettu matkan päähän toisistaan. 15 Niitä yhdistää linja 4, jonka kautta savukaasut siirtyvät ensimmäisestä lauhduttimesta 2 viimeiseen lauhduttimeen 3. Molemmat lauhduttimet sisältävät epäsuoralla lämmönvaihtotavalla toimivan lämmönvaihtimen, joka voi esimerkiksi olla joko putkityyppinen tai lamellityyppinen lämmönvaihdin. Kuten on yleisesti tunnettua, epäsuorassa lämmön-20 vaihtimessa lämmönsiirtoväliaine ja väliaine, josta lämpöä siirretään tai johon lämpöä siirretään, on erotettu lämmönsiirtoelementtien seinämien eri puolille. Tässä keksinnössä lämmönsiirtoväliaine virtaa lämmönsiirtoelementtien sisällä ja savukaasut, joita lauhdutetaan, virtaavat lämmönsiirtoelementtien ulkopuolella. Ensimmäisen lauhduttimen 2 25 sisälle on järjestetty ensimmäinen lämmönvaihdin 2’ ja viimeisen lauh-^ duttimen 3 sisälle on järjestetty viimeinen lämmönvaihdin 3’. Lauhdutti- ™ mien ja lämmönsiirtoelementtien rakenne ja toiminta on alan ammatti- 0 miehelle sinänsä tunnettua, joten niitä ei tässä yhteydessä ole selitetty ? sen tarkemmin.

1 30

Savukaasut johdetaan voimakattilasta 5 ensimmäisen lauhduttimen 2 5 yläosaan linjan 6 kautta. Savukaasujen virtaussuunta ensimmäisessä £5 lauhduttimessa on ylhäältä alaspäin. Savukaasut pestään ensimmäi- ° sessä lauhduttimessa 2 savukaasujen joukkoon suihkutettavan pesu- 35 liuoksen avulla. Pesuliuokseen lisätään savukaasuista poistettavista kaasumaisista epäpuhtauksista riippuen jotain reagenssia, joka edistää 8 epäpuhtauksien poistamista. Reagenssi voi olla esimerkiksi alkalista reagenssia, kuten esimerkiksi natriumhydroksidia, jonka avulla saadaan poistettua savukaasuissa olevia rikki- ja klooriyhdisteitä. Ensimmäisen lauhduttimen 2 yläosaan savukaasujen virtaussuunnassa 5 ennen lämmönvaihdinta 2’ on järjestetty pesuliuosta tasaisesti ensimmäisen lauhduttimen 2 poikkipinta-alalle jakavat pesuliuoksen jako-välineet 7. Pesuliuoksen jakovälineet 7 voivat koostua suuttimista, jakolevystä, rei’illä varustetusta jakoputkistosta tai -kouruista, tai mistä tahansa pesuliuoksen jakamiseen soveltuvista välineistä. Pesuliuoksen 10 vaikutuksesta savukaasuissa olevat rikki- ja klooriyhdisteet muodostavat sulfaatti- ja sulfiittiyhdisteitä sekä klorideja ja savukaasuissa olevat kiintoaineet sitoutuvat pesuliuokseen, jolloin savukaasut puhdistuvat. Savukaasut virtaavat ensimmäisessä lauhduttimessa 2 edelleen alaspäin, pitkin lämmönsiirtimen 2’ lämmönsiirtopintoja, jonka vaikutuksesta 15 ne jäähtyvät ja niissä oleva vesihöyry tiivistyy vedeksi. Savukaasujen sisältämästä vesihöyrystä tiivistynyt lauhde ja savukaasujen pesussa käytetty pesuvesi muodostavat lauhteen A, joka kerääntyy ensimmäisen lauhduttimen 2 pohjalle, josta se johdetaan pumpun 8 avulla linjan 9 kautta vedenkäsittelylaitokseen 10. Ensimmäisessä lauhduttimessa 20 muodostuva lauhde sisältää suuren osan savukaasujen sisältämistä korroosiota aiheuttavista rikki- ja klooriyhdisteistä.

Vedenkäsittelylaitoksessa 10 ensimmäisestä lauhduttimesta 2 saatu lauhde käsitellään niin, että siihen kertyneitä epäpuhtauksia saadaan 25 poistettua. Käsiteltyä lauhdetta A kierrätetään pumpun 11 avulla linjan ^ 12 kautta takaisin ensimmäisen lauhduttimen suuttimille 7. Osa lauh- o ™ teestä A voidaan myös johtaa ilman puhdistusta linjan 28 kautta suo- 9 raan linjaan 12.

£ 30 Ensimmäisessä lauhduttimessa 2 oleva ensimmäinen lämmönvaihdin 2’ on yhteydessä kaukolämpöverkkoon, jossa kiertävä liuos johdetaan o linjan 13 kautta ensimmäiseen lämmönsiirtimeen 2’. Kaukolämpö- £ laitoksesta saatava lämmönsiirtoväliaine, eli vesi virtaa ensimmäisen ° lämmönvaihtimen 2’ läpi ja absorboi samalla savukaasuissa olevaa 35 lämpöenergiaa. Ensimmäisestä lämmönsiirtimestä 2’ lämmönsiirto-väliaine palautetaan kaukolämpöverkkoon linjan 14 kautta.

9

Ensimmäisen lauhduttimen 2 alaosaan on järjestetty linja 4, jonka kautta jäähtyneet ja puhdistetut savukaasut siirtyvät viimeisen lauhduttimen 3 alaosaan. Linja 4 on järjestetty sellaiselle korkeudelle molempien 5 lauhduttimien pohjaan nähden, etteivät lauhduttimissa muodostuneet lauhteet pääse sekoittumaan. Viimeisessä lauhduttimessa 3 savukaasut virtaavat viimeisen lämmönvaihtimen 3’ lämmönsiirtopintoja pitkin alhaalta ylöspäin. Savukaasut jäähtyvät edelleen viimeisen lämmönvaihtimen 3’ vaikutuksesta ja niissä oleva vesihöyry tiivistyy ja 10 muodostaa lauhdetta, joka kerääntyy lauhduttimen 3 alaosaan. Jäähtyneet savukaasut johdetaan ulos viimeisestä lauhduttimesta 3 sen yläosaan järjestetyn yhteen 15 kautta. Savukaasut voidaan johtaa viimeisestä lämmönvaihtimesta esimerkiksi voimakattilan savupiippuun (ei esitetty kuviossa) ja sitä kautta ulkoilmaan.

15

Viimeisessä lämmönvaihtimessa 3’ kiertävää lämmönsiirtoväliainetta käytetään voimakattilaan 5 johdettavan palamisilman kostuttamiseen. Kostutuksen lisäksi palamisilma jäähtyy. Viimeisessä lämmönvaihtimessa 3’ käytettävää lämmönsiirtoväliainetta johdetaan palamisilman 20 kostuttimeen 16 linjan 25 kautta. Palamisilman kostuttimen yläosaan 16 on järjestetty kostutusliuosta tasaisesti kostuttimen 6 poikkipinta-alalle jakavat kostutusliuoksen jakovälineet 17. Kostutusliuoksen jako-välineet 17 voivat koostua suuttimista, jakolevystä, rei’illä varustetusta jakoputkistosta tai -kouruista, tai mistä tahansa kostutusliuoksen jaka-25 miseen soveltuvista välineistä. Kostutusliuoksen jakovälineiden 17 ala-^ puolelle on järjestetty täytekappalekerros 18, jonka tarkoituksena on ™ taata kostutusliuokselle ja palamisilmalle riittävä kontaktipinta-ala. Kos- 9 tutettava palamisilma johdetaan kostuttimeen 16 sen alaosaan järjesteli tyn linjan 19 kautta ja kostutettu palamisilma poistetaan kostuttimesta g 30 sen yläosaan järjestetyn linjan 20 kautta. Linja 20 on yhteydessä voimakattilaan 5.

CO

δ £ Osa kostutusliuoksesta haihtuu kostuttimessa. Loput kostutusliuokses- ° ta C, kerääntyy kostuttimen 16 pohjalle. Sieltä sitä kierrätetään pumpun 35 21 avulla linjan 22 kautta takaisin viimeisen lauhduttimen 3 lämmön vaihtimeen 3’ lämmönsiirtoväliaineeksi. Viimeisestä lauhduttimesta 3 10 saatavaa lauhdetta B johdetaan myös linjassa 22 kulkevan lämmön-siirtoväliaineen, eli kostutusliuoksen C joukkoon. Lauhde B siirretään linjaan 22 yhteydessä olevan linjan 23 kautta ja sen siirtämisessä käytetään apuna pumppua 24. Koska viimeisessä lauhduttimessa 3 muo-5 dostuva lauhde B ei sisällä korkeita määriä kloori- ja rikkipitoisia aineita, voidaan sitä lisätä palamisilman kostutusliuoksen joukkoon ilman erillistä puhdistusta. Lauhdetta B muodostuu viimeisessä lauhduttimessa 3 niin paljon, että se riittää kokonaan korvamaan kostuttimessa haihtuneen kostutusliuoksen määrän, eikä kostutusliuokseen tarvitse 10 lisätä muuta vettä, esimerkiksi raakavettä tai ionivapaata vettä. Kostutin 16 ja sen sisältämät osat voidaan myös valmistaa edullisista materiaaleista, joilta ei vaadita kovin suurta korroosionkestävyyttä. Osa kostutusliuoksesta C poistetaan vedenkäsittelylaitokselle 10 linjaan 22 yhteydessä olevan linjan 29 kautta.

15

Kuviossa 2 on esitetty eräs monivaiheinen savukaasujen lauhdutin 1, jossa on kolme erillistä savukaasulauhdutinta, ensimmäinen lauhdutin 2a, toinen lauhdutin 2b ja kolmas, eli viimeinen lauhdutin 3. Tässä sovellusmuodossa lauhdutettavista savukaasuista poistetaan lauhdut-20 tamisen yhteydessä eri kaasumaisia komponentteja kahdessa vaiheessa. Laitteistossa on kolme lauhdutinta, jolloin esimerkiksi ammonium-yhdisteitä ja rikki- ja klooriyhdisteitä voidaan poistaa erillään toisistaan. Lisäksi samalla poistetaan savukaasuissa olevia kiintoainehiukkasia.

25 Ensimmäinen, toinen ja viimeinen lauhdutin on tässä sovellusmuodos- g sa sijoitettu matkan päähän toisistaan. Kaikki lauhduttimet sisältävät ^ epäsuoralla lämmönvaihtotavalla toimivan lämmönsiirtimen. Ensimmäi- 9 sen lauhduttimen 2a sisälle on järjestetty ensimmäinen lämmönvaihdin ? 2a’, toisen lauhduttimen 2b sisälle on järjestetty toinen lämmönvaihdin g 30 2b’ ja viimeisen lauhduttimen 3 sisälle on järjestetty viimeinen lämmön vaihdin 3’.

CO

δ m £ Savukaasut johdetaan voimakattilasta 5 ensimmäisen lauhduttimen 2a ° yläosaan linjan 6 kautta. Savukaasujen virtaussuunta ensimmäisessä 35 lauhduttimessa 2a on ylhäältä alaspäin. Savukaasut pestään ensim mäisessä lauhduttimessa 2a savukaasujen joukkoon suihkutettavan 11 happaman pesuliuoksen avulla, joka kykenee reagoimaan savukaasuissa olevien kaasumaisten ammoniumyhdisteiden, kuten ammoniakin kanssa. Hapan pesuliuos sisältää tässä sovellusmuodossa hapanta reagenssia, kuten happoa, esimerkiksi suola- tai rikkihappoa.

5 Ensimmäisen lauhduttimen 2a yläosaan lämmönvaihtimen 2a’ yläpuolelle on järjestetty pesuliuosta tasaisesti ensimmäisen lauhduttimen 2a poikkipinta-alalle jakavat pesuliuoksen jakovälineet 7. Pesuliuoksen vaikutuksesta savukaasuissa olevat kaasumaiset ammoniumyhdisteet ja savukaasuissa olevat kiintoaineet sitoutuvat pesuliuokseen, jolloin 10 savukaasut puhdistuvat. Kaasumaisten ammoniumyhdisteiden reaktiot pesuliuoksen kanssa riippuvat pesuliuokseen lisätystä reagenssista. Esimerkiksi, jos pesuliuokseen on lisätty rikkihappoa, savukaasuissa olevat ammoniumyhdisteet muodostavat pesuliuoksen vaikutuksesta ammoniumsulfaatti- ja/tai sulfiittiyhdisteitä. Jos taas pesuliuokseen on 15 lisätty suolahappoa, savukaasuissa olevat ammoniumyhdisteet muodostavat pesuliuoksen vaikutuksesta ammoniumklorideja.

Savukaasut virtaavat ensimmäisessä lauhduttimessa 2a edelleen alaspäin, pitkin lämmönvaihtimen 2a’ lämmönsiirtopintoja, jonka vaikutuk-20 sesta ne jäähtyvät ja niissä oleva vesihöyry tiivistyy vedeksi. Savukaasujen sisältämästä vesihöyrystä tiivistynyt lauhde ja savukaasujen pesussa käytetty pesuvesi muodostavat lauhteen A’, joka kerääntyy ensimmäisen lauhduttimen 2a pohjalle, josta se kierrätetään pumpun 8 avulla linjan 30 kautta takaisin pesuliuoksen jakovälineille 7. Osa lauh-25 teestä A’ johdetaan vedenkäsittelylaitokseen 10 linjan 9 kautta. Ensim-mäisessä lauhduttimessa muodostuva lauhde sisältää suuren osan o ™ savukaasujen sisältämistä korroosiota aiheuttavista am moni um- 9 yhdisteistä.

't ϊ 30 Vedenkäsittelylaitoksessa 10 ensimmäisestä lauhduttimesta 2a saatu lauhde käsitellään, niin, että siinä olevat epäpuhtaudet saadaan pois- 5 tettua. Käsiteltyä lauhdetta voidaan haluttaessa kierrättää pumpun 11 m £$ avulla linjan 12 kautta takaisin ensimmäisen lauhduttimen suuttimille 7.

o

C\J

35 Ensimmäisen lauhduttimen 2a alaosaan on järjestetty linja 32, jonka kautta jäähtyneet ja ammoniumyhdisteistä puhdistetut savukaasut siir- 12 tyvät toisen lauhduttimen 2b alaosaan. Linja 32 on järjestetty sellaiselle korkeudelle molempien lauhduttimien pohjaan nähden, etteivät lauhdutti missä muodostuneet lauhteet pääse sekoittumaan. Toisessa lauh-duttimessa 2b savukaasut virtaavat toisen lämmönvaihtimen 2b’ 5 lämmönsiirtopintoja pitkin alhaalta ylöspäin.

Savukaasut pestään toisessa lauhduttimessa 2b savukaasujen joukkoon suihkutettavan alkalisen pesuliuoksen avulla, joka kykenee reagoimaan savukaasuissa olevien kaasumaisten rikki- ja klooriyhdistei-10 den kanssa. Pesuliuos sisältää alkalista reagenssia, kuten esimerkiksi natriumhydroksidia. Pesuliuoksen vaikutuksesta savukaasuissa olevat kaasumaiset rikki- ja klooriyhdisteet ja savukaasuissa mahdollisesti vielä jäljellä olevat kiintoaineet sitoutuvat pesuliuokseen, jolloin savukaasut edelleen puhdistuvat. Toisen lauhduttimen 2b yläosaan, 15 lämmönsiirtimen 2b’ yläpuolelle, on järjestetty pesuliuosta tasaisesti toisen lauhduttimen 2b poikkipinta-alalle jakavat pesuliuoksen jako-välineet 7. Pesuliuoksen vaikutuksesta savukaasuissa olevat rikki- ja klooriyhdisteet muodostavat sulfaatti- ja sulfiittiyhdisteitä sekä klorideja ja savukaasuissa olevat kiintoaineet sitoutuvat pesuliuokseen. Virrates-20 saan toisessa lauhduttimessa 2b ylöspäin, lämmönvaihtimen 2b’ lämmönsiirtopintoja pitkin, savukaasut edelleen jäähtyvät ja niissä oleva vesihöyry tiivistyy vedeksi. Savukaasujen sisältämästä vesihöyrystä tiivistynyt lauhde ja savukaasujen pesussa käytetty alkalinen pesuvesi muodostavat lauhteen A, joka kerääntyy toisen lauhduttimen 25 2b pohjalle, josta sitä kierrätetään pumpun 33 avulla linjan 34 kautta ^ takaisin pesuliuoksen jakovälineille 7. Osa lauhteesta A johdetaan ^ vedenkäsittelylaitokseen 10 linjan 35 kautta. Toisessa lauhduttimessa 9 muodostuva lauhde sisältää suuren osan savukaasujen sisältämistä ί korroosiota aiheuttavista rikki- ja klooriyhdisteistä, g 30 Q_

Ensimmäisessä lauhduttimessa 2a oleva ensimmäinen lämmönvaihdin

CO

δ 2a’ ja toisessa lauhduttimessa 2b oleva toinen lämmönvaihdin 2b’ ovat m £ yhteydessä kaukolämpöverkkoon. Kaukolämpöverkossa kiertävä ° lämmönsiirtoväliaine, eli vesi johdetaan ensiksi linjan 13 kautta toiseen 35 lämmönvaihtimeen 2b’. Lämmönsiirtoväliaine virtaa toisen lämmön vaihtimen 2b’ läpi ja johdetaan linjan 31 kautta ensimmäiseen lämmön- 13 vaihtimeen 2a’. Ensimmäisen lämmönvaihtimen 2a’ läpi virrattuaan savukaasuista lämpöenergiaa absorboinut lämmönsiirtoväliaine palautetaan takaisin kaukolämpöverkkoon linjan 14 kautta.

5 Toisen lauhduttimen 2b yläosaan on järjestetty linja 4, jonka kautta jäähtyneet ja ammonium-, rikki- ja klooriyhdisteistä puhdistetut savukaasut siirtyvät viimeisen lauhduttimen 3 yläosaan. Viimeisessä lauh-duttimessa 3 savukaasut virtaavat viimeisen lämmönvaihtimen 3’ lämmönsiirtopintoja pitkin ylhäältä alaspäin. Savukaasut jäähtyvät edel-10 leen viimeisen lämmönvaihtimen 3’ vaikutuksesta ja niissä oleva vesihöyry tiivistyy ja muodostaa lauhdetta B, joka kerääntyy lauhduttimen 3 alaosaan. Jäähtyneet savukaasut johdetaan ulos viimeisestä lauhdutti-mesta 3 sen alaosaan järjestetyn yhteen 15 kautta.

15 Viimeisessä lämmönvaihtimessa 3’ kiertävää lämmönsiirtoväliainetta käytetään voimakattilaan 5 johdettavan palamisilman kostuttamiseen ja jäähdyttämiseen kostuttimessa 16, kuten aikaisemmin on esitetty. Palamisilman kostutin 16 ja sen toiminta ovat oleellisesti samanlaisia kuin edellä on esitetty, mistä syystä niitä ei tässä selitetty sen tarkem-20 min.

Kuviossa 3 on esitetty eräs kaksivaiheinen savukaasujen lauhdutin 1, jossa on kaksi erillistä savukaasulauhdutinta. Savukaasulauhduttimet on asennettu kiinni toisiinsa niin, että niiden välinen seinämä 26 on yh-25 teinen kummallekin lauhduttimelle. Mikäli lauhduttimet on sijoitettu sa-^ man ulkokuoren sisään, seinämä 26 toimii näiden kahden lauhduttimen o ™ välisenä jakajana. Seinämä 26 ulottuu lauhduttimien koko korkeuden 9 yli yhtenäisenä seinämänä. Seinämä 26 erottaa siten myös lauhdetta ί sisältävät lauhduttimien alaosat toisistaan, jolloin lauhduttimissa muo- £ 30 dostuneet lauhteet eivät pääse sekoittumaan keskenään. Tällainen

CL

rakenne on teknisesti helppo toteuttaa ja tällainen kompakti rakenne o vie vähän tilaa laitoksessa, m N- o

Kuviossa 3 on käytetty kuvion 1 yhteydessä esitettyjä osia ja viite-35 numeroita, jolloin kuvion 3 mukainen kaksivaiheinen savukaasujen lauhdutin korvaa kuviossa 1 esitetyt ensimmäisen lauhduttimen 2 ja vii- 14 meisen lauhduttimen 3. Vastaavaa kaksivaiheista lauhdutinta voidaan soveltaa myös kuvion 2 mukaisessa sovellusmuodossa. Tällöin kuvion 3 mukainen kaksivaiheinen lauhdutin korvaa toisen lauhduttimen 2b ja viimeisen lauhduttimen 3.

5

Ensimmäinen ja viimeinen lauhdutin 2 ja 3 on asennettu kiinni toisiinsa niin, että niiden välinen seinämä 26, on yhteinen kummallekin lauhdutti-melle ja toimii näiden kahden lauhduttimen välisenä jakajana. Seinämä 26 erottaa myös lauhdetta sisältävät lauhduttimien 2 ja 3 alaosat toisis-10 taan, jolloin ensimmäisessä lauhduttimessa 2 muodostunut lauhde A ja viimeisessä lauhduttimessa 3 muodostunut lauhde B eivät pääse sekoittumaan keskenään. Seinämän 26 alaosassa on aukko 27, josta ensimmäisessä lauhduttimessa 2 pestyt ja jäähtyneet savukaasut pääsevät virtaamaan viimeiseen lauhduttimeen 3. Aukko 27 on sijoitettu si-15 ten, että se on sekä ensimmäisessä ja viimeisessä lauhduttimessa 2 ja 3 olevien lauhdevesipintojen yläpuolella niin, etteivät ne pääse sekoittumaan keskenään. Muuten ensimmäisen ja viimeisen lauhduttimien toiminta ja niiden osat ovat identtiset kuvion 1 yhteydessä selostetun kanssa, minkä vuoksi niitä ei selosteta tässä yhteydessä uudelleen.

20

Keksintöä ei ole tarkoitus rajoittaa edellä esimerkinomaisesti esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan keksintöä on tarkoitus laajasti soveltaa seuraavassa määriteltyjen patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Savukaasujen virtaussuunnat lauhdutti-25 missä 2, 2a, 2b ja 3 voivat olla myös toisinpäin kuin mitä edellä selos-^ tuksessa on esitetty.

C\J

CD

O

X

CC

CL

CD

δ m o o c\j

Claims (25)

15

1. Menetelmä savukaasujen lauhduttamiseksi, jossa menetelmässä savukaasuja lauhdutetaan ainakin kahden lämmönvaihtimen (2’, 2a’, 5 2b’, 3’) avulla, jotka lämmönvaihtimet (2’, 2a’, 2b’, 3’) on järjestetty ainakin kahteen lauhduttimeen (2, 2a, 2b, 3) siten, että jokaisessa lauhduttimessa (2, 2a, 2b, 3) on yksi lämmönvaihdin (2’, 2a’, 2b’, 3’) ja kuhunkin lauhduttimeen (2, 2a, 2b, 3) muodostuva lauhde (A, A’, B) kerätään erikseen, tunnettu siitä, että savukaasuja lauhdutetaan ensin 10 ainakin ensimmäisessä lauhduttimessa (2, 2a), jossa muodostuvaa lauhdetta (A) johdetaan vedenkäsittelylaitokseen (10), ja sen jälkeen savukaasuja lauhdutetaan viimeisessä lauhduttimessa (3), jossa muodostuvaa lauhdetta (B) johdetaan kostutusliuokseksi (C) palamisilman joukkoon. 15

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuhunkin lauhduttimeen (2, 2a, 2b, 3) muodostuva lauhde (A, A’, B) kerätään kyseisen lauhduttimen (2, 2a, 2b, 3) pohjalle.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että savukaasuja lauhdutetaan ensin ensimmäisessä lauhduttimessa (2a), sitten toisessa lauhduttimessa (2b) ja sen jälkeen viimeisessä lauhduttimessa (3).

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, ^ että kattilasta (5) tuleviin savukaasuihin suihkutetaan pesuliuosta pesu- ^ liuoksen jakovälineiden (7) kautta ensimmäisessä lauhduttimessa (2, 9 2a). g 30

5. Patenttivaatimuksen 1 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, vedenkäsittelylaitoksessa (10) puhdistettua, ensimmäisessä o lauhduttimessa (2, 2a) muodostunutta lauhdetta (A) johdetaan £ pesuliuokseksi ensimmäisen lauhduttimen (2, 2a) pesuliuoksen jakovälineille (7). 35 16

6. Patenttivaatimuksen 1 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäisessä lauhduttimessa (2, 2a) muodostunutta lauhdetta (A) johdetaan pesuliuokseksi ensimmäisen lauhduttimen (2, 2a) pesu-liuoksen jakovälineille (7). 5

7. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toisessa lauhduttimessa (2b) muodostunutta lauhdetta (A’) johdetaan toisen lauhduttimen (2b) pesuliuoksen jakovälineille (7).

8. Patenttivaatimuksen 1 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että viimeiseen lauhduttimeen (3) järjestetyssä viimeisessä lämmön-vaihtimessa (3’) kiertävää lämmönsiirtoväliainetta suihkutetaan kostutusliuokseksi (C) palamisilman joukkoon kostutusliuoksen jako-välineillä (17). 15

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kostuttimessa (16) käytettyä kostutusliuosta (C) johdetaan viimeiseen lauhduttimeen (3) järjestetyn lämmönvaihtimen (3’) lämmönsiirto-väliaineeksi. 20

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että viimeisessä lauhduttimessa (3) muodostunutta lauhdetta (B) johdetaan viimeisessä lämmönvaihtimessa (3’) kiertävän lämmönsiirtoväliaineen joukkoon. 25

^ 11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 0 ™ lauhduttimet (2, 2a, 2b, 3) on järjestetty erilleen toisistaan ja että savu- 9 kaasut johdetaan niiden väliin järjestetyn yhteen (4, 32) kautta lauhdutin ti mesta toiseen. 1 30

12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että CO o ainakin kaksi lauhdutinta (2, 3) on järjestetty vierekkäin niin, että lauh- LO £$ duttimilla on yksi yhteinen seinämä (26) ja että savukaasut johdetaan ™ seinämässä (26) olevan aukon (27) kautta lauhdutti mesta toiseen. 35 17

13. Laitteisto savukaasujen lauhduttamiseksi, jossa on ainakin kaksi lauhdutinta (2, 2a, 2b, 3), joihin jokaiseen on järjestetty yksi lämmönvaihdin (2’, 2a’, 2b’, 3’) ja jokaiseen lauhduttimeen (2, 2a, 2b, 3. muodostuva lauhde (A, A’, B) on järjestetty kerättäväksi erikseen, 5 tunnettu siitä, että laitteistossa on - ainakin ensimmäinen lauhdutin (2, 2a) ja viimeinen lauhdutin (3) ja savukaasut järjestetty lauhdutettavaksi ensin ensimmäisessä lauhdut-timessa (2, 2a) ja sen jälkeen viimeisessä lauhduttimessa (3), - välineet (8, 9) ensimmäisessä lauhduttimessa (2, 2a) muodostuneen 10 lauhteen (A) johtamiseksi vedenkäsittelylaitokseen (10), - välineet (23, 24, 25) viimeisessä lauhduttimessa muodostuneen lauhteen (B) johtamiseksi kostutusliuokseksi (C) palamisilman joukkoon.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kuhunkin lauhduttimeen (2, 2a’, 2b’, 3) muodostuva lauhde (A, A’, B) on järjestetty kerättäväksi kyseisen lauhduttimen (2, 2a’, 2b’, 3) pohjalle.

15. Patenttivaatimuksen 13 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että lait teistossa on ensimmäinen lauhdutin (2a), toinen lauhdutin (2b) ja viimeinen lauhdutin (3) ja että savukaasut on järjestetty lauhdutettavaksi ensin ensimmäisessä lauhduttimessa (2a), sitten toisessa lauhduttimessa (2b) ja sen jälkeen viimeisessä lauhduttimessa (3). 25

^ 16. Patenttivaatimuksen 13 tai 15 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, o että ensimmäiseen lauhduttimeen (2, 2a) on järjestetty pesuliuoksen 0 jakovälineet (7) pesuliuoksen suihkuttamiseksi kattilasta (5) tulevien ^ savukaasujen joukkoon. 1 30

17. Patenttivaatimuksen 13 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että CO 5 laitteistossa on välineet (11, 12) vedenkäsittelylaitoksessa (10) puhdis- £ tetun, ensimmäisessä lauhduttimessa (2) muodostuneen lauhteen (A) ° johtamiseksi pesuliuokseksi ensimmäisen lauhduttimen (2) pesu- 35 liuoksen jakovälineille (7). 18

18. Patenttivaatimuksen 13 tai 15 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteistossa on välineet (8, 11, 12, 28, 30) ensimmäisessä lauhdut-timessa (2, 2a) muodostuneen lauhteen (A) johtamiseksi pesu-liuokseksi ensimmäisen lauhduttimen (2, 2a) pesuliuoksen jako- 5 välineille (7).

19. Patenttivaatimuksen 15 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteistossa on välineet (33, 34) toisessa lauhduttimessa (2b) muodostuneen lauhteen (A’) johtamiseksi toisen lauhduttimen (2b) pesuliuoksen 10 jakovälineille (7).

20. Patenttivaatimuksen 13 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteistossa on palamisilman kostutin (16) kattilaan (5) johdettavan palamisilman kostuttamiseksi, johon palamisilman kostuttimeen (16) on 15 järjestetty täytekappalekerros (18) ja kostutusliuoksen jakovälineet (17) kostutusliuoksen suihkuttamiseksi palamisilman joukkoon.

21. Patenttivaatimuksen 13 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteistossa on välineet (25) viimeiseen lauhduttimeen (3) järjestetyssä 20 viimeisessä lämmönvaihtimessa (3’) kiertävän lämmönsiirtoväliaineen johtamiseksi kostutusliuoksen jakovälineille (17).

22. Patenttivaatimuksen 13 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteistossa on välineet (21, 22) kostuttimessa (16) käytetyn kostutus- 25 liuoksen (C) johtamiseksi viimeiseen lauhduttimeen (3) järjestetyn vii- ^ meisen lämmönvaihtimen (3’) lämmönsiirtoväliaineeksi. o CvJ

23. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 13 tai 15 mukainen laitteisto, ^ tunnettu siitä, että laitteistossa on välineet (23, 24) viimeisessä lauh- jg 30 duttimessa muodostuneen lauhteen (B) johtamiseksi viimeisessä lämmönvaihtimessa (3’) kiertävän lämmönsiirtoväliaineen joukkoon, δ

£ 24. Patenttivaatimuksen 13 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ° lauhduttimet (2, 2a, 2b, 3) on järjestetty erilleen toisistaan ja että lait- 35 teistossa on yhde (4, 32) savukaasujen johtamiseksi lauhduttimesta toiseen. 19

25. Patenttivaatimuksen 13 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ainakin kaksi lauhdutinta (2, 3) on järjestetty vierekkäin niin, että lauh-duttimilla on yksi yhteinen seinämä (26) ja että seinämässä (26) on 5 aukko (27) savukaasujen johtamiseksi lauhduttimesta toiseen. C\J δ CvJ CD cp X X Q. CO δ LO o o C\J 20