FI129762B - Sulakouru vaihdettavalla sisäkourulla ja soodakattilajärjestely - Google Patents

Abstract

Keksintö koskee soodakattilan sulakourua kuuman sulamateriaalin johtamiseksi ulos kattilan sisäosasta. Sulakouru käsittää erilliset runko-osan ja sulamateriaalin kanssa kosketuksiin tulevan vaihdettavan kulutusosan eli vaihto-osan, jotka ovat irrotettavasti toisiinsa liitettäviä kourumaisia osia.

Description

Sulakouru vaihdettavalla sisäkourulla ja soodakattilajärjestely Tämä keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaista soodakattilan sulakourun rakenneratkaisua ja soodakattilajärjestelyä. Keksinnön mukaisten sula- — kourujen käyttökohde on kemialliseen puunjalostusteollisuuteen, tarkemmin sellu- loosan valmistusprosessiin liittyvät, kemikaalien talteenottoon ja energian tuotan- toon kehitetyt kattilalaitokset, joita ammattikielessä kutsutaan soodakattiloiksi. Sula- kourujen kautta johdetaan kattilan pohjalta kuumaa kemikaalisulaa edelleen proses- soitavaksi ja kierrätettäväksi takaisin selluloosan kemialliseen valmistusprosessiin. — Tyypillisesti soodakattilassa on 5 — 11 kpl sulakouruja. Keksinnölle on tunnusomaista se, mikä on tarkemmin määritelty itsenäisen patentti- vaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa on määri- telty keksinnön toteutukseen liittyviä rakenneratkaisuja ja itsenäistä patenttivaati- musta täydentäviä yksityiskohtia. Soodakattilan sulakourut ovat kattilan toiminnan kannalta kriittisiä komponentteja, joiden käyttöolosuhteet ovat erittäin vaativia. Kattilasta ulos johdettavan kemikaali- sulan lämpötila on tyypillisesti yli 800 Celsiusastetta, ylimmillään jopa 1000 C. Kemi- — kaalisula on lisäksi voimakkaasti syövyttävää emäksistä lipeää. Sulakouruun kohdis- tuu lisäksi voimakasta abrasiivista kulutusta johtuen sulan virtauksesta ja kourun mekaanisesta puhdistustarpeesta. Kourun puhdistukseen ja sulan virtauksen häiriöi- den poistoon käytetään usein mekaanisia rassaimia ja robottisoituja rassaimia, jotka aiheuttavat kuluttavien vaikutusten lisäksi myös voimakasta mekaanista painevaiku- N 25 — tusta kourun virtauspintaan ja koko kourun rakenteeseen.

N & = Suuresta lämpökuormasta johtuen sulakourut ovat nykyään pääsääntöisesti varus- — tettu nestejäähdytysjärjestelyllä, jossa kourun kemikaalisulaa koskettavan kourun = pinnan vastakkaisen pinnan ja kourun runkolevyn välisessä solassa tai solissa kierrä- > 30 — tetään jäähdytysnestettä kourun lämpötilan pitämiseksi hallittavassa lämpötilassa. S Jäähdytysnesteenä käytetään tyypillisesti vettä, joka käyttöön liittyy kuitenkin erit- 3 täin suuri riski sularäjähdyksestä, mikäli vesi pääsee kosketuksiin kuuman sulan N kanssa.

Voimakasta sulan kemiallisesta rasituksesta aiheutuvaa korroosiota ja mekaanista kulutusvaikutusta sekä korkean lämpötilan vaikutusta on pyritty hallitsemaan erilai- silla materiaalivalinnoilla ja pinnoitusratkaisuilla sulan kanssa kosketuksissa olevan kourun virtauspinnan osalta. Tyypillisiä ratkaisuja ovat erilaiset hitsauspinnoitteet ja — päällysterakenteet. Etenkin hitsauspinnoitteisiin liittyvät laatuongelmat ja korkean lämpötilan sekä voimakkaan kemiallisen rasituksen aiheuttamat tekijät aikaansaavat sulan kanssa kosketuksessa olevaan kourun rakenteeseen säröilyä, hiushalkeamia ja kiderajavaurioita. Sulan kanssa kosketuksessa olevien kourujen säröilyä ja hiushal- keamia lisää myös suuri lämpötilaero kourulevyn vastakkaisilla pinnoilla, mikä on — seurausta kourujen nykyisistä rakenneratkaisuista. Edellä kuvatut sulan kanssa kos- ketuksessa olevan kourun vauriot ja hiushalkeamat lisäävät riskiä jäähdytysveden pääsyyn kosketuksiin kuuman sulan kanssa, josta aiheutuu sularäjähdyksiä. Sularä- jähdykset voivat aiheuttaa laitevaurioita ja pahimmillaan vakavia tapaturmavaaroja sekä seisokkeja kattilan käytölle.

Edellä kuvatuista vaativista käyttöolosuhteista ja vaurioriskeistä johtuen sulakouru- jen käyttöikä on lyhyt, tyypillisesti noin yksi vuosi. Vauriot esiintyvät lähes yksin- omaan sulan kanssa kosketuksiin joutuvassa kourun osassa. Kourujen vaihtotyö edellyttää nykyisillä koururatkaisuilla pitkän seisokin kattilan käytölle ja kourut ovat — kalliita komponentteja nykyisillä rakenneratkaisuilla, jotka ovat tyypillisesti hitsattuja yhtenäisiä levyrakenteita. Seuraavassa esitellään muutamia tyypillisiä patenttikirjallisuudessa ja käytännössä esiintyviä sulakoururakenteita. Hakemusjulkaisussa US 5 437 687 esitetään tyypilli- N 25 — nen vesijäähdytetty koururakenne, jossa jäähdytysvesi virtaa sulan virtausta ohjaa- O van kourun levyn vastapuolella. > — Julkaisussa JP 2003211287 esitetään koururakenne, jossa sulan virtausta ohjaavan = kourun sulavirtauksen puoleinen pinta on päällystetty hitsattavalla korroosionkestoa > 30 — parantavalla pinnoitteella kourun käyttöiän pidentämiseksi. Jäähdytysvesi virtaa hit- S sauspinnoitetun kourun levyn vastapuolella. Veden virtauskanavan pinnat on käsi- 3 telty metalliruiskutuksella korroosionkeston parantamiseksi. Julkaisussa JP N 2012130998 esitetään kehittyneempi ratkaisu hitsausjännitysten poistoon päälle hitsatussa kourulevyssä, mutta kourun peruskonstruktio jäähdytysveden virtauk- sessa on samanlainen kuin julkaisussa JP 2003211287. Kouruja sulan materiaalin johtamiseksi on lisäksi esitetty julkaisuissa WO 2013117821 Al ja WO 9526439 Al. Edellä kuvattujen teknisten ja käyttöturvallisuuteen liittyvien ongelmien lisäksi nykyi- sin käytössä olevien sulakourujen kunnossapitotyö ja säännöllinen vaihtotarve ai- heuttavat merkittäviä huoltokustannuksia, etenkin kattilan käyttöseisokkien muo- dossa, jolloin tyypillisesti koko selluloosan valmistusprosessi joudutaan pysäyttä- mään. Lisäksi nykyisin käytössä olevat kourutyypit ovat myös valmistusteknisesti vaativia rakenteita ja suurta valmistustyöpanosta vaativia hitsattuja levyrakenteita. Nyt esitettävän keksinnön mukaisella sulakoururakenteella pystytään minimoimaan — edellä esitetyt tekniset ongelmat ja pienentämään käyttöturvallisuuteen liittyviä ris- kejä sekä merkittävästi pienentämään sulakourujen huoltoon liittyviä suoria ja välilli- siä kustannuksia.

Keksinnölle on tunnusomaista se, että sulakouru muodostuu kahdesta erillisestä ra- —kenneosasta, jotka ovat sulakourun runko-osa ja siihen irrotettavasti liitettävä, sulan kanssa käyttötilanteessa kosketuksiin tuleva vaihdettava kulutusosa eli vaihto-osa. Lisäksi keksinnölle on tunnusomaista se, että jäähdytysnestekierto on järjestetty su- lakourun runko-osan sisään siten, että jäähdytysneste ei ole kosketuksissa sulan kanssa kosketuksissa olevaan vaihto-osaan, jolloin mahdollisessa vaihto-osan vau- N 25 — riossa sula ei pääse kosketuksiin jäähdytysnesteen kanssa. Lisäksi vaihto-osan vaih- O totyö on nopea huoltotoimenpide ja vaihto-osan kustannus on pieni verrattuna koko 5 kourun vaihtokustannukseen.

z Seuraavassa keksinnön mukaisen koururakenteen peruskonstruktiota ja toimintoja 3 30 — sekä huoltoon liittyviä ratkaisuja selostetaan piirustusten avulla, joissa: 2 S Kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen soodakattilajärjestelyn ja keksinnön mu- N kaisen sulakourun halkileikkausta kattilan seinärakenteeseen liitettynä,

Kuvio 2 esittää leikkausta A - A kuviosta 1 eli sulakourun poikkileikkausta Kuviossa 1 kattilan seinärakenteen sisäpuolinen rajapinta 1 on kuvattu katkoviivoilla. Sulakourun runko-osa 2 on irrotettavasti kiinnitetty kattilan seinäputkiston läpivienti- — koteloon 3, joka on kuvattu katkoviivalla. Sulakourun runko-osa käsittää kiinnitys- laipparakenteen 4. Sulakourun nestejäähdytyskierto on järjestetty runko-osan 2 si- säiseen virtauskanavaan 5 ja runko-osa on varustettu tarvittavilla liitoselimillä sen liittämiseksi jäähdytysnesteputkistoon. Sulakourun vaihto-osa 6, joka on kuviossa kuvattu paksulla viivalla, tukeutuu runko-osan kourumaiseen pintaan, kuten kuvi- ossa2on esitetty. Vaihto-osa 6 on monoliittinen metalliosa, joka käsittää kattilan seinämän läpivientiosan pituudelta putkimaisen rakenteen ja kattilan seinämän ulko- puolelle sijoittuvalta osalta yläpuolelta avoimen kourumaisen rakenteen. Kuviossa 2 on esitetty leikkaus A — A kuviosta 1. Vaihto-osan 6 poikkileikkaus on ku- — vattu paksulla mustalla viivalla. Runko-osan 2 poikkileikkaus on kuvattu leikkausvii- voitettuna. Runko-osan rakenne käsittää sisäisen jäähdytysnesteen virtauskanavan

5. Sulakourun huoltotyön yhteydessä vaihdetaan ainoastaan kulunut tai syöpynyt — vaihto-osa, jolloin vaihtotyö on nopea toimenpide ja kustannuksiltaan edullinen. Keksinnön mukaisen sulakourun rakenteelliset yksityiskohdat eivät rajoitu edellä esi- tettyihin periaateratkaisuihin vaan voivat vaihdella laajasti patenttivaatimusten tun- nusmerkkien rajoissa.

N N O

N >

I jami a <

O © o o

N

Claims (9)

Patenttivaatimukset

1. Soodakattilan sulakouru kuuman sulamateriaalin johtamiseksi ulos kattilan sisä- osasta, tunnettu siitä, että sulakouru käsittää erilliset runko-osan (2) ja sulamateri- 5 — aalin kanssa kosketuksiin tulevan vaihdettavan kulutusosan eli vaihto-osan (6), jotka ovat irrotettavasti toisiinsa liitettäviä kourumaisia osia, jossa vaihto-osa (6) on mo- noliittinen metalliosa, joka käsittää kattilan seinämän läpimenon pituudelta putkimai- sen osan sekä kattilan ulkopuolelle sijoittuvalta osaltaan yläpuolelta avoimen kouru- maisen osan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sulakouru, tunnettu siitä, että sulakourun vaihto-osan (6) ulkopinta tukeutuu runko-osaan (2) liitettynä runko-osan (2) kouru- maiseen sisäpintaan. —

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sulakouru, tunnettu siitä, että sulakourun runko-osa (2) on irrotettavasti kiinnitetty kattilan seinäputkiston läpivientikoteloon (3).

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sulakouru, tunnettu siitä, että sulakourun —runko-osan sisälle on muodostettu virtauskanava (5) sulakourun jäähdyttämiseksi virtauskanavassa (5) kierrätettävän jäähdytysnesteen avulla.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sulakouru, tunnettu siitä, että sulakouru käsit- tää kattilan seinämän ulkopuolelle sijoittuvalle osalle sijoitetut kiinnityselimet tai kiin- N 25 — nityselimen runko-osan (2) ja vaihto-osan (6) liitoksen varmistamiseksi.

N & =

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sulakouru, tunnettu siitä, että sulakourun — runko-osa (2) voi olla kokoonpantu erillisistä toisiinsa kiinnitettävistä komponen- = teista. = S

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1 - 6 mukainen sulakouru, tunnettu 3 siitä, että sulakourun vaihto-osan (6) kourumainen osuus ulottuu sulan jättöpäässä N vähintään runko-osan (2) vapaan pään tasalle.

8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1 — 7 mukainen sulakouru, tunnettu siitä, että sulakourun osat ovat valmistettu korkeaa sulan lämpötilaa, mekaanista kulutusta ja voimakasta kemiallista korroosiota kestävästä metallimateriaalista valu- tekniikalla.

9. Soodakattilajärjestely, joka käsittää soodakattilan ja jonkin edellä olevan patentti- vaatimuksen mukaisen soodakattilan sulakourun soodakattilan seinärakenteeseen liitettynä.

N

N

O

N >

I jami o +

O © o o

N