FI126820B

FI126820B - centrifugal

Info

Publication number: FI126820B
Application number: FI20165028A
Authority: FI
Inventors: Jukka Hirvenoja
Original assignee: Andritz Oy
Priority date: 2016-01-18
Filing date: 2016-01-18
Publication date: 2017-06-15
Also published as: FI20165028A; WO2017125642A1

Description

KESKIPAKOEROTINThe centrifugal

Esillä oleva keksintö koskee keskipakoerotinta, joka käsittää erotinkammion, jossa on yläpääty ja katto ja jossa on pystysuuntainen yläosa ja alaspäin kapeneva kartiomainen alaosa, jonka alapäädyssä on poistoaukko ja jonka kammion seinä käsittää putkia, joiden syöttöyhteet on liitetty jäähdytysväliaineen jakokammioon ja joiden poistoyhteet on liitetty jäähdytysväliaineen kokoojakammioon. Keksintö koskee myös kiertoleijukattilaa. Keskipakoerotinta käytetään kiertoleijukattilan yhteydessä erottamaan kiintoainehiukkasia tulipesästä poistuvista kaasuista.The present invention relates to a centrifugal separator comprising a separator chamber having an upper end and a roof, having a vertical upper part and a downwardly tapering conical lower part having an outlet at its lower end, the chamber wall comprising pipes with inlets connected to a coolant manifold and outlet ports . The invention also relates to a circulating fluidized bed boiler. The centrifugal separator is used in connection with a circulating fluidized bed boiler to separate the solid particles from the gases leaving the furnace.

Keskipakoerottimissa on tyypillisesti pystysuora, pääasiallisesti sylinterin muotoinen pyörrekammio, joka toimii erotuskammiona ja jonka alaosa on muotoiltu alaspäin kartiomaisesti supistuvaksi suppiloksi. Käsiteltävälle kaasuvirtaukselle on pyörre-kammion yläosaan sovitettu pyörrekammion seinään nähden tangentiaali-nen kaasun sisääntulokanava. Keskipakoerottimessa puhdistetun kaasun poisto tapahtuu yleensä pyörrekammion yläpäätyyn keskeisesti sovitetun kaasunpoisto-yhteen kautta. Keskipakoerottimissa kiintoaineet erottuvat kaasuista keskipakovoiman vaikutuksesta erotuskammion seinämälle ja valuvat sitä pitkin alas keski-pakoerottimen kartiomaiseen osaan, josta kiintoaines poistetaan. Erotus tavanomaisessa keskipakoerottimessa perustuu keskipakovoiman ja virtausnopeuden muutosten yhteisvaikutukseen. Tavanomaisen keskipakoerottimen pyörrekammi-oon tuleva kaasususpensiovirtaus joutuu siinä pyörreliikkeeseen ja kulkee spiraa-limaisesti alaspäin pyörrekammion seinämää pitkin. Pyörreliikkeen nopeus kiihtyy pyörrekammion alaosassa kartion läpimitan pienentyessä. Kaasut muuttavat keskipakoerottimen alaosassa suuntaansa ja virtaavat pyörrekammion keskustaa pitkin takaisin ylöspäin erottimen yläosaan, johon on sovitettu kaasunpoistoyhde. Pyörrekammion alaosan seinämille keskipakovoiman vaikutuksesta rikastunut kiintoaines ei pysty seuraamaan kaasuja, vaan jatkaa virtausta alaspäin hiukkasten poistoyhteeseen.Centrifugal separators typically have a vertical, predominantly cylindrical vortex chamber, which acts as a separating chamber, the lower portion of which is shaped as a conically tapered funnel. A gas inlet duct tangential to the wall of the vortex chamber is provided at the top of the vortex chamber for the gas flow to be treated. In a centrifugal separator, the purged gas is generally discharged through a degassing assembly centrally arranged at the upper end of the vortex chamber. In centrifugal separators, solids are separated from the gases by the action of centrifugal force on the wall of the separating chamber and thereafter run down the conical portion of the centrifugal separator, from which the solids are removed. The difference in a conventional centrifugal separator is based on the combined effect of changes in centrifugal force and flow rate. The gas suspension stream entering the vortex chamber of a conventional centrifugal separator is subjected to a vortex movement and spirally downwardly along the wall of the vortex chamber. The speed of vortex movement at the bottom of the vortex chamber accelerates as the cone diameter decreases. The gases at the bottom of the centrifugal separator change their direction and flow along the center of the vortex chamber back up to the top of the separator, which is provided with a degassing line. The centrifugal force solidified on the walls of the lower part of the vortex chamber is unable to follow the gases, but continues to flow downward to the particulate outlet.

Keski pakoerotti m et on lämpöeristettävä esim. tiilivuorauksella, massauksella tai keraamisin lämmöneristein erottimen ulkopinnan pitämiseksi suhteellisen kylmänä. Tarpeellisen lämmöneristyksen aikaansaamiseksi vaaditaan paksu kerros eristemateriaalia, mikä lisää erottimen hintaa, painoa ja tilantarvetta. Lisäksi kuumien olosuhteiden kestämiseksi keskipakoerottimet on sisältä suojattava kulutus- ta kestävillä massakerroksilla. Siten massaus koostuu ainakin kahdesta erityyppisestä aineesta, jolloin muodostuvan rakenteen kesto kärsii ja sen valmistus on monivaiheinen.The central exhaust separator must not be insulated with, for example, brick lining, massing or ceramic thermal insulation to keep the outer surface of the separator relatively cold. A thick layer of dielectric material is required to provide the necessary thermal insulation, which increases the cost, weight and space requirements of the separator. In addition, to withstand hot conditions, centrifugal separators must be internally protected by wear-resistant mass layers. Thus, the pulp is composed of at least two different types of material, whereby the resulting structure suffers from a reduced duration and a multi-stage preparation.

Edellä mainittujen lämpölaajenemisesta sekä paksusta muurausrakenteesta johtuvien haittojen välttämiseksi onkin esim. EP-patenttihakemuksessa 298671 ehdotettu keskipakoerottimen muodostamista vesiputkirakenteisena, mutta kartio-osa ei ole putkirakenteinen. US-patenteissa 5226936 ja 4944250 kartio-osankin seinä käsittää putkia. Tunnetuissa ratkaisuissa keskipakoerottimen halkaisijan muuttuessa keskipakoerottimen ylä- ja alaosassa siellä joudutaan joko vähentämään vierekkäisten vesiputkien keskinäisiä etäisyyksiä tai vähentämään vierekkäisten putkien lukumäärää rakenteissa esim. yhdistämällä kaksi putkea tai liittämällä osa putkista kokooja-kammioihin alaosan kavetessa, jolloin ne eivät ulotu poistoaukkoon saakka. Mikään vaihtoehto ei ole tyydyttävä tai helppo toteuttaa.In order to avoid the above-mentioned drawbacks due to the thermal expansion and the thick masonry structure, for example, EP-A-298671 proposes to form a centrifugal separator in the form of a water pipe, but the cone part is not tubular. In U.S. Patent Nos. 5,226,936 and 4,944,250, the wall of the tapered part comprises tubes. In known solutions, when the diameter of the centrifugal separator at the top and bottom of the centrifugal separator changes, it is necessary either to reduce the distances between adjacent water pipes or to reduce the number of adjacent pipes in structures, e.g. No alternative is satisfactory or easy to implement.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada keskipakoerotin, jonka jäähdytysväliaineella, kuten vedellä, höyryllä tai niiden seoksella, jäähdytetyt put-kiseinät on tunnettuja erotinlaitteita rakenteeltaan yksinkertaisempia ja edullisempia valmistaa.It is an object of the present invention to provide a centrifugal separator, which is cooled by a cooling medium, such as water, steam or a mixture thereof, of a simpler and less expensive construction than known separator devices.

Keksinnön mukaiselle keskipakoerottimelle on tunnusomaista se mitä itsenäisten vaatimusten tunnusmerkkiosissa on esitetty. Keksinnön muille sovellutusmuodoil-le on tunnusomaista se, mitä muissa patenttivaatimuksissa on esitetty.The centrifugal separator according to the invention is characterized by what is stated in the characterizing parts of the independent claims. Other embodiments of the invention are characterized by what is stated in the other claims.

Keskipakoerotinta, jota tyypillisesti käytetään hiukkasten erottamiseen kiertoleiju-kattilan poistokaasusta, käsittää erotinkammion, jossa on pystysuuntainen yläosa ja alaspäin kapeneva alaosa, jonka alapäädyssä on poistoaukko ja jonka kammion seinä käsittää putkia, joiden syöttöyhteet on liitetty jäähdytysväliaineen jako-kammioon ja joiden poistoyhteet on liitetty jäähdytysväliaineen kokoojakammioon. Olennaista keskipakoerottimelle on että erotinkammion seinä on muodostettu ainakin yhdestä putkipaneelista, jossa on putkia, jotka käsittävät edestakaisin mutkittelevan jäähdytysväliainekanavan.The centrifugal separator, typically used to separate particles from the circulating fluidized bed boiler exhaust gas, comprises a separator chamber having a vertical upper portion and a downwardly tapering lower portion having an outlet port at its lower end and having inlet . It is essential to the centrifugal separator that the wall of the separator chamber is formed of at least one tube panel having tubes comprising a reciprocating coolant medium passage.

Keksintö koskee myös kiertoleijukattilaa polttoaineiden polttamiseksi tai kaasuttamiseksi, joka käsittää keskipakoerottimen kiinteiden hiukkasten erottamiseksi kaasuista, jotka on tuotettu kattilassa polttamalla tai kaasuttamalla polttoainetta. Keskipakoerotin käsittää erotinkammion, jossa on pystysuuntainen yläosa ja alaspäin kapeneva alaosa, jonka alapäädyssä on poistoaukko ja jonka erotin-kammion seinä käsittää joukon putkia, joiden syöttöyhteet on liitetty jäähdytysväli-aineen jakokammioon ja joiden poistoyhteet on liitetty jäähdytysväliaineen kokoo-jakammioon. Olennaista on että erotinkammion seinä on muodostettu ainakin yhdestä putkipaneelista, jossa on putkia, jotka käsittävät edestakaisin mutkittele-van jäähdytysväliainekanavan.The invention also relates to a circulating fluidized bed boiler for combustion or gasification of fuels comprising a centrifugal separator for separating solid particles from gases produced in the boiler by burning or gasifying the fuel. The centrifugal separator comprises a separator chamber having a vertical upper portion and a downwardly narrowing lower portion having an outlet at its lower end, and the separator chamber wall comprising a plurality of pipes with inlets connected to the coolant distribution chamber and outlet ports connected to the coolant collection chamber. Essentially, the separator chamber wall is formed of at least one tube panel having tubes comprising a reciprocating cooling medium passage.

Keskipakoerottimen uuden seinäputkirakenteen keskeinen ajatus on se että seinässä on putkia, joista kukin putki käsittää mutkittelevan jäähdytysväliainekanavan. Tällöin jäähdytysväliaine virtaa ensin ensimmäiseen suuntaan - ylöspäin tai alaspäin - ja käännöksen jälkeen toiseen suuntaan, mikä on vastakkainen ensimmäiselle suunnalle. Jäähdytysväliaineena on tyypillisesti vesi, höyry tai niiden seos. Putkien jäähdytysväliaineen syöttöpää ja poistopää, ja siten jakokammio ja kokoojakammio, sijaitsevat tyypillisesti lähellä toisiaan. Tyypillistä on se että jäähdytysväliaine kulkee ylös tai alas jakokammiosta tarpeellisen pitkälle ja kääntyy sen jälkeen takaisin kohti kammiota. Jäähdytysväliaine voi virrata useita kertoja erisuuntiin seinäputkessa.The central idea of the new wall pipe construction of the centrifugal separator is that there are pipes in the wall, each pipe comprising a meandering coolant channel. In this case, the cooling medium first flows in the first direction - upward or downward - and after turning in the second direction, which is opposite to the first direction. The cooling medium is typically water, steam or a mixture thereof. The inlet and outlet ends of the condensing medium for the tubes, and thus the manifold and manifold, are typically located close to one another. Typically, the cooling medium passes up or down the dispensing chamber as far as necessary and then turns back towards the chamber. The cooling medium can flow several times in different directions in the wall pipe.

Seinäputki voi muodostua yhdestä jatkuvasta putkesta, joka on taivutettu sopivaan mutkittelevaan muotoon. Se voi muodostua myös useasta, esimerkiksi ainakin kahdesta, yksittäisestä yhteenliitetystä putkiosasta. Tyypillisesti putkiosat ovat suoria, ja niiden välissä on yhdistysosa, jolla aikaansaadaan noin 180 asteen käännös. Tyypillisesti yhdistysosa on putkikäyrä. Putki voi käsittää suoran put-kiosuuden lisäksi taivutun putkiosuuden. Putkessa voi olla kaksi tai useampia putkiosuuksia, joiden läpi jäähdytysväliaine virtaa mutkittelevalla tavalla. Lämpötekninen optimointi, esimerkiksi, määrittää, kullekin jäähdytysväliaineelle sopivimman putken pituuden. Jäähdytysväliaineen jakokammio ja kokoojakammio. jotka tyypillisesti ulottuvat erotinkammion ympäri, voivat korkeussuunnassa sijaita halutulla tasolla. Ne voivat olla allekkain lähellä toisiaan. Ne voivat sijaita erotinkammion yläosan alueella, mutta tilan käytön kannalta saattaa edullisempi paikka olla kapeneva alaosa. Tunnetuissa keskipakoerottimissa seinien jokainen putki on suora ja liitetty ylä- ja alapäistään jäähdytysväliainekammioihin, jotka voivat sijaita ainakin erotinkammion ylä- ja alapuolella. Esillä olevassa uudessa ratkaisussa jäähdytysväliainekam-miot voidaan sijoittaa vapaammin. Lisäksi uudessa rakenteessa seinäputkien liit-tymiskohtia jäähdytysväliainekammioihin on huomattavasti vähemmän, koska putket ovat pitempiä ja vaadittava seinäpinta-ala saavutetaan pienemmällä määrällä yksittäisiä putkia.The wall tube may consist of a single continuous tube which is bent to a suitable meandering shape. It may also consist of several, for example at least two, individual interconnected pipe sections. Typically, the tube sections are straight, with an interconnection portion between them to provide a rotation of about 180 degrees. Typically, the connecting member is a pipe curve. The tube may comprise, in addition to a straight tube portion, a bent tube portion. The tube may have two or more tube sections through which the cooling medium flows in a meandering manner. Thermal optimization, for example, determines the most suitable tube length for each refrigerant medium. Coolant distribution manifold and manifold. typically extending around the separator chamber may be located at a desired level in the vertical direction. They may be close to each other. They may be in the region of the upper part of the separator chamber, but the tapered lower part may be more advantageous for space utilization. In known centrifugal separators, each tube in the walls is straight and connected at its top and bottom ends to cooling medium chambers, which may be located at least above and below the separator chamber. In the present novel solution, the coolant media chambers can be positioned more freely. In addition, in the new design, the connection of the wall tubes to the cooling medium chambers is considerably less, because the tubes are longer and the required wall surface area is achieved with a smaller number of individual tubes.

Keskipakoerottimen seinä tehdään putkipaneelista tai -paneeleista, joka käsittää joukon mutkittelevia putkia keksinnön mukaisesti. Putkipaneeli valmistetaan tyypillisesti liittämällä vierekkäisiä putkiosuuksia evän kanssa toisiinsa, mikä on sinänsä tunnettu tapa kaasutiiviin rakenteen muodostamiseksi. Putkiosuuksien välinen yhdistysosa, kuten putki käyrä, on tyypillisesti samassa tasossa kuin putkipaneeli. Yhdistysosa tai putken mutkaosa voi kuitenkin olla myös taivutettu ulospäin putki-paneeliseinästä, varsinkin kapenevan alaosan ja katon alueella. Yhdistysosalla tai putken mutkaosalla voidaan myös pienentää jäähdyttämätöntä aluetta käännöksen alueella taivuttamalla sitä sopivalla tavalla rakenteen pinnalla.The centrifugal separator wall is made of a tubular panel or panels comprising a plurality of meandering tubing according to the invention. The tube panel is typically made by joining adjacent tube portions to the fin, which is a known method of forming a gas-tight structure. The connecting portion between the pipe sections, such as the pipe curve, is typically flush with the pipe panel. However, the connecting portion or bend portion of the tube may also be bent outwardly from the tube panel wall, particularly in the area of the tapered lower portion and the ceiling. The joint or bend portion of the tube may also reduce the uncooled area in the pivot area by bending it appropriately on the surface of the structure.

Keskipakoerottimen poikkileikkaus voi olla ympyrä, jolloin sen yläosa on lieriö ja alaspäin kapeneva alaosa on kartiomainen. Tämä rakenne voidaan tehdä putki-paneelista taivuttamalla se haluttuun muotoon.The centrifugal separator may be of circular cross section with its upper part cylindrical and its downwardly tapered lower part conical. This structure can be made of a tube panel by bending it to the desired shape.

Keskipakoerottimen poikkileikkaus voi olla myös monikulmio, edullisimmin 8, 10 tai 12-kulmio. Monikulmion seinäosat muodostuvat putkipaneeleista, jotka taivutetaan ja liitetään yhteen monikulmaisen erotinkammion muodostamiseksi.The centrifugal separator may also have a polygonal cross section, most preferably an 8, 10 or 12 angle. The polygonal wall sections consist of tubular panels which are bent and joined together to form a polygonal separator chamber.

Erotinkammion kunkin seinäosan putkipaneeliputkien alaosa taivutetaan sisäänpäin kapenevan alaosan muodostamiseksi. Erotinkammion yläosan seinä on oleellisesti pystysuora. Sen katon muodostamiseksi putkipaneelin yläosa taivutetaan sisäänpäin vaakasuoraksi tai vinoksi tasoksi ja mahdollisesti edelleen ylöspäin muodostamaan kanava poistuvalle kaasulle. Katon keskiosassa on aukko kaasun poistoa varten. Aukkoon on tyypillisesti sovitettu kanava, joka voi olla lieriömäinen tai monikulmainen ja joka ulottuu erotinkammion sisään ja on sama-keskinen sen kanssa. Tämän kanavan seinä voidaan myös tehdä putkipaneelista joko erikseen tai taivuttamalla katon putkipaneelin putket edelleen muodostamaan mainitun kanavan seinän myös keskipakoerottimen sisällä. Kaasun poistokanava voi olla myös sinänsä tunnetulla tavalla jäähdyttämätön, jolloin se voi olla valmistettu esimerkiksi tulenkestävästä teräksestä.The lower portion of the tube panel tubes of each wall portion of the separation chamber is bent inwardly to form a tapered lower portion. The top wall of the separator chamber is substantially vertical. To form its roof, the top of the tube panel is bent inward to a horizontal or oblique plane and possibly further upward to form a channel for the exhaust gas. There is an opening in the center of the roof for venting gas. The orifice is typically provided with a channel, which may be cylindrical or polygonal, extending within and concentric with the separator chamber. The wall of this duct can also be made of the duct panel either individually or by bending the tubes of the duct panel further to form the wall of said duct also within the centrifugal separator. The gas outlet duct may also be non-cooled in a manner known per se, for example made of refractory steel.

Erotinkammion katossa ja kapenevassa alaosassa putkipaneelin uloin tai uloim-mat putket ovat tyypillisesti lyhyempiä kuin muut putket. Tarkemmin sanoen niiden suorat putkiosuudet ovat lyhyempiä. Tällöin paneelin yläosan ja alaosan sivut ovat vinoja. Kapenevassa alaosassa lyhyempien putkien mutka, taivutus tai putki- käyrä sijaitsee korkeussuunnassa ylempänä kuin pitempien putkien mutka, taivutus tai putkikäyrä. Säätämällä putkien pituutta saadaan keskipakoerottimen alaosan kartion kulma sovitettua halutuksi. Käsiteltävän kaasun tuloyhde valmistetaan sinänsä tunnetulla tavalla putkipanee-lista, joka liitetään erotinkammion yläosaan.At the ceiling and at the tapering bottom of the separator chamber, the outer or outer tubes of the tube panel are typically shorter than the other tubes. Specifically, their straight pipe sections are shorter. In this case, the top and bottom sides of the panel are skewed. In the tapered lower portion, the bend, bend, or pipe curve of the shorter pipes is elevated higher than the bend, bend, or pipe curve of the longer pipes. By adjusting the lengths of the tubes, the cone angle of the lower part of the centrifugal separator is adjusted to the desired one. The gas inlet to be treated is made in a manner known per se from a tubular panel which is connected to the top of the separator chamber.

Keskipakoerottimen seinän sisäpinta varustetaan eroosion kestävällä vuorauksella sinänsä tunnetulla tavalla.The inner surface of the centrifugal separator wall is provided with an erosion-resistant liner in a manner known per se.

Keksintöä kuvataan yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheisiin kuvioihin, joissa kuvio 1a. esittää sivukuvantoa keskipakoerottimesta erään edullisen suoritusmuodon mukaan; kuvio 1b. esittää yksityiskohtaa kuvion 1a keskipakoerottimesta. kuvio 2 esittää kuvion 1a poikkileikkausta viivaa A- A pitkin; kuvio 3 esittää kaaviollisena kuvantona erästä keksinnön mukaista keskipakoero-tinta; kuvio 4 esittää kuvion 3 mukaisen keskipakoerottimen yläosan horisontaalista poikkileikkausta; kuvio 5 esittää keksinnön mukaisen keskipakoerottimen putkiseinän putkien erästä yksityiskohtaa; kuvio 6 esittää keksinnön mukaisen keskipakoerottimen putkiseinän putkien toista yksityiskohtaa; ja kuvio 7 esittää keksinnön mukaisen keskipakoerottimen putkiseinän erästä yksityiskohtaa.The invention will be described in more detail with reference to the accompanying figures, in which Figure 1a. a side view of a centrifugal separator according to a preferred embodiment; Figure 1b. 1a shows a detail of the centrifugal separator of Fig. 1a. Fig. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A in Fig. 1a; Figure 3 is a schematic view of a centrifugal separator according to the invention; Fig. 4 is a horizontal cross-sectional view of the top of the centrifugal separator of Fig. 3; Fig. 5 shows a detail of a pipe wall pipe of a centrifugal separator according to the invention; Figure 6 shows another detail of the pipe wall tubes of the centrifugal separator according to the invention; and Figure 7 shows a detail of a pipe wall of a centrifugal separator according to the invention.

Kuviossa 1 on esitetty keskipakoerotin 10, johon kuuluu erotinkammio joka käsittää pystysuuntaisen yläosan 12 ja alaspäin kapenevan alaosan 13. Tässä suoris-tusmuodossa yläosa on lieriömäinen ja alaosa kartiomainen. Erottimeen kuuluu myös kaasuntuloyhde 14, jonka kautta hiukkasia sisältävä kuuma kaasu syötetään kiertoleijukattilan tulipesästä (ei esitetty) keskipakoerottimen erotinkammioon 11. Yläosan yläpäädyssä 24 on katto 18, jossa on aukko 16, johon on sovitettu kaasunpoistokanava 17, jonka kautta puhdistettu kaasu poistuu ja joka on sama-keskinen yläosalieriön 12 kanssa. Kaasusta erottuneet hiukkaset poistuvat kar-tiomaisen alaosan 13 alapäädyssä 25 olevan pohja-aukon 15 kautta.Fig. 1 shows a centrifugal separator 10 comprising a separator chamber comprising a vertical upper part 12 and a downwardly tapering lower part 13. In this embodiment, the upper part is cylindrical and the lower part conical. The separator also includes a gas inlet 14 through which particulate hot gas is fed from a circulating fluidized bed boiler furnace (not shown) to a centrifugal separator separator chamber 11. The upper end 24 has a roof 18 with an opening 16 accommodating a degassing passage 17 center with upper part cylinder 12. Particles separated from the gas are discharged through the bottom opening 15 at the lower end 25 of the conical lower portion 13.

Keskipakoerottimen seinä on tehty putkista 19, jotka käsittävät suoria osia 19a ja 19b (kuvio 1b), joita yhdistää putkikäyrä 19c. Putki 19 voi olla myös yksi jatkuva taivutettu putki. Putken syöttöpää 20 on kytketty jäähdytysväliaineen jako-kammioon 22. Putken poistopää 21 on kytketty kokoojakammioon 23. Jäähdytys-väli-aine, joka tyypillisesti on vesi, höyry tai niiden seos, virtaa putkessa ensin ensimmäiseen suuntaan, ylöspäin tai alaspäin, sitten putkikäyrän jälkeen toiseen suuntaan ja sitten toisen putkikäyrän jälkeen palaa lähes syöttökohtaansa. Putkissa voi olla useampi kuin yksi mutka, jolloin jäähdytysväliaine voi virrata useamman kerran edestakaisin samassa putkessa. Se miten monta edestakaisosuut-ta putkessa on, riippuu mm. lämpöteknisistä syistä ja jäähdytysväliaineesta.The wall of the centrifugal separator is made of tubes 19 comprising straight sections 19a and 19b (Fig. 1b) connected by a tube curve 19c. The tube 19 may also be one continuous bent tube. The tube supply end 20 is connected to the coolant distribution chamber 22. The tube outlet 21 is connected to the collecting chamber 23. The cooling medium, typically water, vapor or mixture thereof, flows first in the tube in the first direction, upwards or downwards, then in the second direction. and then, after the second pipe curve, returns almost to its feed point. The tubes may have more than one bend, allowing the cooling medium to flow back and forth several times in the same tube. How many back and forth portions there are in a pipe depends, e.g. for technical reasons and for cooling medium.

Putkirakenne sallii sen että jäähdytysväliainekammioiden sijainti voidaan valita vapaammin ja esim. layout-syistä sopivimpaan kohtaan, kuten kapenevan alaosan alueelle.The tubular construction allows the location of the coolant chambers to be more freely selected and e.g.

Seinäputket ulottuvat kapenevassa alaosassa 13 eri tasoille korkeussuunnassa, jolloin siis toisten putkien suorat putkiosat ovat pitempiä kuin toisten putkien. Tällä tavoin saadaan valmistusteknisesti yksinkertainen ratkaisu kapenevassa osassa, ilman että putkien määrää pitäisi vähentää tai niiden kokoa pienentää.The wall tubes extend at different levels in the tapering lower portion 13, so that the straight tube sections of one tube are longer than the other tubes. In this way, a fabrically simple solution can be obtained in the tapered section without having to reduce or reduce the size of the tubes.

Kuviossa 2 on esitetty poikkileikkaus kuviossa 1a olevaa viivaa A - A pitkin. Jäähdytysväliaineen jakokammio 22 ympäröi erotinkammiota. Kuvio 2 näyttää kuinka erotinkammion yläosan 12, katon 18 ja kaasupoistokanavan seinä muodostuu putkista 19, joissa on mutkat 19c. Yläosan 12 jälkeen putket taivutetaan sisäänpäin muodostamaan vaakatasossa oleva katto 18 ja sitten putket on taivutettu ylöspäin kaasunpoistokanavan 17 ympärille. Kaasu poistuu aukosta 26.Fig. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A in Fig. 1a. The coolant dispensing chamber 22 surrounds the separator chamber. Fig. 2 shows how the wall of the separator chamber top 12, the roof 18 and the degassing duct are made up of pipes 19 having bends 19c. After the upper part 12, the pipes are bent inward to form a horizontal roof 18 and then the pipes are bent upwards around the degassing duct 17. Gas exits port 26.

Kuvio 3 esittää perspektiivi/kaaviokuvan eräästä keksinnön mukaisesta keskipa-koerottimesta 30. Se käsittää erotinkammion, jossa on pystysuuntainen yläosa 31 ja kapeneva alaosa 32 ja katto 33. Kaasu tuodaan yhteen 34 kautta erotinkammion yläosaan 31. Käsitelty kaasu poistuu kaasunpoistoyhteen kautta, jonka muodostaa erotinkammion kanssa samankeskinen lieriömäinen kanava 35. Kaasusta erotetut hiukkaset poistuvat pohja-aukon 38 kautta.Fig. 3 is a perspective / schematic view of a centrifugal separator 30 according to the invention. It comprises a separator chamber 31 having a vertical top 31 and a tapered lower member 32 and a ceiling 33. The gas is introduced through 34 to the separator chamber top 31. The treated gas exits through a a concentric cylindrical passage 35. The gas-separated particles exit through the bottom opening 38.

Kuvion 3 erotinkammio on poikkileikkaukseltaan 12-kulmainen monikulmio, kuten kuvio 4 esittää. Erottimen monikulmion kukin seinäosa on muodostettu putki-paneeleista, jotka on lähemmin esitetty kuviossa 7. Keskipakoerottimen uuden seinäputkipaneelirakenteen 40 keskeinen ajatus on se että kukin putki 41 käsittää edestakaisin mutkittelevan jäähdytysväliainekanavan. Tässä suoritusmuodossa putki muodostuu ainakin kahdesta suorasta putkiosasta, joiden välissä on putki-käyrä eli tässä 180 asteen käännös. Tällöin jäähdytysväliaine virtaa ensin ensimmäiseen suuntaan - ylöspäin tai alaspäin - ja käännöksen jälkeen toiseen suuntaan, mikä on vastakkainen ensimmäiselle suunnalle. Jäähdytysväliaineena on tyypillisesti vesi, höyry tai niiden seos. Putkessa voi olla kaksi tai useampia put-kiosuuksia, joiden läpi jäähdytysväliaine virtaa mutkittelevalla tavalla. Paneelin 40 katto-osassa 42 ja kapenevassa alaosassa 43 uloin tai uloimmat putket 41a ovat lyhyempiä kuin muut putket. Tarkemmin sanoen niiden suorat putkiosuudet ovat lyhyempiä. Tällöin paneelin yläosan ja alaosan sivut ovat vinoja. Kapenevassa alaosassa lyhyempien putkien putkikäyrä sijaitsee korkeussuunnassa ylempänä kuin pitempien putkien putkikäyrä. Tarpeen mukaan myös paneelin sisempien putkien pituus voi vaihdella, johtuen mm. kapenevan alaosan kallistuskulman suuruudesta.The separator chamber of Figure 3 is a polygon of 12 cross-sections as shown in Figure 4. Each wall portion of the separator polygon is formed by tubular panels, which are illustrated in greater detail in Figure 7. The central idea of the new centrifugal separator wall wall panel structure 40 is that each tube 41 comprises a reciprocating coolant passageway. In this embodiment, the tube is made up of at least two straight tube sections with a tube curve between them, i.e. a 180 degree turn. In this case, the cooling medium first flows in the first direction - upward or downward - and after turning in the second direction, which is opposite to the first direction. The cooling medium is typically water, steam or a mixture thereof. The tube may have two or more tube sections through which the cooling medium flows in a meandering manner. In the roof portion 42 and the tapered lower portion 43 of the panel 40, the outer or outer tubes 41a are shorter than the other tubes. Specifically, their straight pipe sections are shorter. In this case, the top and bottom sides of the panel are skewed. In the tapered lower portion, the pipe curve of the shorter pipes is located higher in height than the pipe curve of the longer pipes. Depending on the need, the length of the inner tubes of the panel may also vary, due to e.g. the inclination of the tapering lower part.

Kuvion 3 erotinkammion yläosan 31 seinä on oleellisesti pystysuora. Erotinkam-mion kunkin seinäosan 31a putkipaneeliputkien alaosa taivutetaan sisäänpäin kapenevan alaosan seinäosan 32a muodostamiseksi. Erotinkammion katon osan 33a muodostamiseksi putkipaneelin putkien 39 yläosa taivutetaan sisäänpäin vaakasuoraksi tasoksi. Katon keskiosassa on aukko 36 kaasun poistoa varten. Aukkoon on tyypillisesti sovitettu kanava 35, joka voi olla lieriömäinen tai moni-kulmainen ja joka ulottuu erotinkammion sisään ja on samakeskinen sen kanssa. Tämän kanavan 35 seinä voidaan myös tehdä putkipaneelista joko erikseen tai taivuttamalla katon putkipaneelin putket edelleen muodostamaan sen seinän. Käsiteltävän kaasun tuloyhde 34 valmistetaan sinänsä tunnetulla tavalla putki-paneelista, joka liitetään erotinkammion yläosaan.The wall 31 of the separator chamber 31 of FIG. 3 is substantially vertical. The lower portion of the tube panel tubes of each wall section 31a of the separator chamber is bent inwardly to form a tapered lower wall section 32a. To form a roof portion 33a of the separation chamber, the top of the tubes 39 of the tube panel is bent inward to a horizontal plane. The center of the roof has an opening 36 for venting gas. The opening is typically provided with a channel 35, which may be cylindrical or polygonal, extending within and concentric with the separator chamber. The wall of this duct 35 may also be made of a pipe panel either individually or by bending the pipes of the roof pipe panel further to form its wall. The gas inlet 34 to be treated is made in a manner known per se from a tube panel which is connected to the top of the separator chamber.

Kuviossa 3 putkien jäähdytysväliaineen syöttöpää ja poistopää 37a ja 37b, ja siten jakokammio ja kokoojakammio (ei esitetty kuviossa 3) sijaitsevat tyypillisesti lähellä toisiaan aivan erotinkammion yläosan 31 alaosassa, missä kammio alkaa kaveta. Jäähdytysväliaineen jakokammio ja kokoojakammio, jotka tyypillisesti ulottuvat erotinkammion ympäri, voivat korkeussuunnassa sijaita siten halutuilla tasoilla.In Figure 3, the tube cooling medium inlet and outlet 37a and 37b, and thus the dispensing chamber and the collecting chamber (not shown in Figure 3) are typically located close to each other at the very bottom of the separator chamber 31 where the chamber begins to taper. The cooling medium distribution chamber and the collecting chamber, which typically extends around the separator chamber, may thus be located at desired levels in the vertical direction.

Kuviossa 5 on esitetty yksityiskohtaisemmin seinäputkien 51 jäähdytysväliaineen syöttöpää 51a ja poistopää 51b, jotka sijaitsevat kohdassa, missä erotinkammio alkaa kaventua.Fig. 5 shows in more detail the cooling medium supply end 51a and the outlet 51b of the wall pipes 51 located at the point where the separator chamber begins to taper.

Kuviossa 6 seinäputki 51 on taivutettu ulospäin ja sen jäähdytysväliaineen syöttö-pää 51a on liitetty jäähdytysväliaineen jakokammioon 52 ja seinäputken poisto-pää 51b on liitetty kokoojakammioon 53.In Figure 6, the wall tube 51 is bent outwardly and its coolant supply end 51a is connected to the coolant manifold 52 and the wall tube outlet 51b is connected to the manifold 53.

Uuden putkirakenteen etuja:Advantages of the new pipe structure:

Uusi rakenne mahdollistaa paneelien valmistuksen automaattikoneilla hitsaamalla ja lopullisen muodon muodostaminen taivuttamalla hitsattuja paneeleita, mikä ei ole ollut tehokkaasti mahdollista tunnetuilla ratkaisuilla. Viimeksi mainituissa kes-kipakoerottimen kapenevassa alaosassa osa putkista on lyhyempiä eivätkä ulotu ala-päätyyn saakka, joten ne pitää yhdistää kokoojakammioon ylempänä kuin pitemmät putket. Esillä olevassa uudessa ratkaisussa mutkittelevat putket vähentävät putkien liittymiskohtia jäähdytysväliainekammioihin, mikä huomattavasti yksinkertaistaa putkiseinien valmistusta. Lisäksi ominaista uudelle valmistustavalle on että putket ovat tyypillisesti vakioetäisyydellä toisistaan, mikä mahdollistaa automatisoidun hitsaamisen tyypillisellä paneelihitsausrobotilla. Keskipakoerotin saadaan muotoiltua suorista esivalmistetuista paneeleista taivuttamalla ne yleisesti käytössä olevilla koneilla siten että niistä voidaan koota halutun muotoinen keskipakoerotin. Käsityönä on valmistettava vain pienet tiivistysalueet etukäteen taivutettujen putkien taivealueilla.The new structure allows the panels to be fabricated by automatic machines by welding and the final shape is formed by bending the welded panels, which has not been effectively possible with known solutions. In the latter tapering lower part of the centrifugal separator, some of the tubes are shorter and do not extend to the lower end, so they must be connected to the collecting chamber higher than the longer tubes. In the present novel solution, winding pipes reduce the connection points of the pipes to the coolant chambers, which greatly simplifies the manufacture of pipe walls. In addition, a characteristic of the new manufacturing method is that the tubes are typically at a constant distance from each other, which enables automated welding with a typical panel welding robot. The centrifugal separator can be formed from straight prefabricated panels by bending them with commonly used machines to assemble a centrifugal separator of the desired shape. Only small sealing areas must be made by hand in the bending areas of pre-bent pipes.

Claims

A centrifugal separator (10, 30) comprising a separating chamber (11) having a vertical upper portion (12, 31) and a downwardly tapered lower portion (13, 32), the lower end of which is provided with an outlet (15, 38) and said separator chamber wall comprises a plurality of tubes (19, 41), whose inlet ducts are connected to a refrigerant distribution chamber and whose outlet ducts are connected to a refrigerant collection chamber, characterized in that the separator chamber wall comprises at least one tubular tube (40). (19, 41) comprising a reciprocating winding channel for refrigerant.

Centrifugal separator according to claim 1, characterized in that the wall tubes (19) have straight pipe parts (19a, 19b) a curved part (19c) therebetween to form a winding channel for cooling medium, each pipe comprising a continuous pipe or connecting pipe parts .

Centrifugal separator according to claim 1 or 2, characterized in that the cross-section of the separating chamber (31) is a polygon and consists of substantially flat tube panels which are bent so as to form substantially identical wall portions which are joined together to form a polygonal separator.

Centrifugal separator according to claim 1 or 2, characterized in that the cross-section of the separating chamber (11) is circular.

Centrifugal separator according to any one of the preceding claims, characterized in that part of the tubes (19) in the tapered lower part (13) extends all the way to the lower end (25) and some of the tubes are shorter.

Centrifugal separator according to any one of the preceding claims, characterized in that the distribution and collection chambers (22, 23) are located above the lower end of the separating chamber.

Centrifugal separator according to any one of the preceding claims, characterized in that the distribution and collection chambers (22, 23) are located below each other in the area of the upper part of the separation chamber.

Centrifugal separator according to one of the preceding claims 1-6, characterized in that the distribution and collection chambers (22, 23) are located below each other in the area of the conical lower part of the separating chamber.

Centrifugal separator according to one of the preceding claims, characterized in that the tubes in the tube panel are vertical in the upper part (31) of the separating chamber and their lower parts are bent inwardly to form the tapered lower part (32), and their upper parts are bent inwardly to form the ceiling of the separation chamber (33).

Centrifugal separator according to any one of the preceding claims, characterized in that the outermost tube (s) (41a) in the roof portion (42) of the tube panel (40) and in the tapered lower part (43) are shorter than the other tubes.

Centrifugal separator according to claim 2, characterized in that a wall pipe consists of straight pipe parts with a connecting part therebetween.

Centrifugal separator according to claim 11, characterized in that the connection part is a pipe bend.

A circulating fluidized bed boiler for burning or gasifying fuels comprising a centrifugal separator (10, 30) for separating solid particles from gases produced in the boiler, the centrifugal separator comprising a separating chamber (11) with a vertical upper part (12, 31) and a downwardly tapered lower portion (13, 32), the lower end of which is provided with an outlet (15, 38), and the wall of the separating chamber comprises a plurality of tubes (19, 41), the inlet ducts of which are connected to a refrigerant distribution chamber and the outlet channels of which are connected to a cooling medium collection chamber, characterized in that the wall of the separating chamber consists of at least one pipe panel (40) with tubes (19, 41) comprising a reciprocating cooling channel winding channel.