FI58318B - Anvaendning av en ultraljuddiffusor foer finfoerdelning av svavel i en svavelbraennugn - Google Patents

Description

GSiF7! [B] (11)*UlM.UTUSjULKAISU

flgäA W VV UTLÄGGN INGSSKMFT o ö ό Ί 8 ^ v ^ (51) K».ik.3/int.a.3 C 01 B 17/5^ SUOMI —FINLAND (2.1) PtWnttlhukumu»—1**t»nt*n*6kiMnf T50U60 (22) Hikamltptlvt — Arw6knlnp<t»f 19.02.75 (23) Alkuplivt—GIM|h«tsdag 19.02.75 (41) Tullut JulklMksI — BltvK offwttllg 08*09* 75

ItorttH· r*kiSter,hm,ntUe (44) NlhttuUoripwon j« kuuLJulkalKin pvm. — ' '

Patent· och rcglfterstyrvlMn · Aiwekm uttagd och utl.tkrtftan publinrad 30.09· O0 (32)(33)(31) Pjry«l«tty «tuolkuu* —Begird priorktt 07.03.7^+

Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken

Tyskland(DE) P 2^1081+7.2 (71) Davy International. Aktiengesellschaft, Borsigallee 1-7» 6000 Frankfurt/

Main 60, Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (72) Walter Kerner, Hurth-Hermiihlheim, Friedrich Mahler, Köln, Heinrich Peters, Löverich, Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (7U) Leitzinger Oy (5^+) Ultra&änihajottimen käyttö nestemäisen rikin hajottamiseksi rikkipoltto-uunissa - Användning av en ultraljuddiffusor för finfördelning av svavel i en svavelbrännugn SOj-pitoisten kaasujen valmistamiseksi tunnetaan erilaisia menetelmiä. Jos SOj-kaasun kehittäminen tapahtuu rikkiä polttamalla, niin käyttämällä nestemäistä rikkiä varten hajotussuuttimia on tähän mennessä saatu pitkään kestävässä käytössä kaasuja, joiden SC^-pitoisuus on 14 - 15 tilavuusprosenttia, erityistapauksissa korkeintaan 16 - 17 tilavuusprosenttia, vaikka poltettaessa rikkiä ilmalla kaasun teoreettinen SC^-konsentraatio on 20,8 tilavuusprosenttia SC^sta.

Käytettäessä hajotussuuttimia, jotka toimivat nestepaineen avulla, hyvän hajotuksen saavuttamiseksi on käytettävä pienireikäisiä suut-timia, joiden haittana on, että läpäisytehon säätöalue on hyvin kapea, ja syntyy helposti tukkeumia. Tämän laatuisissa suuttimissa on rikin puhtausasteen oltava yli 99,5 %; edelleen pitkäaikainen käyttö osoitti, että rikin täydellisen palamisen kannalta ratkaiseva asia on ilman ja pienen pienten rikkipisaroiden välinen seos. Pitkäaikaisissa kokeissa ei voitu saada aikaan erittäin korkeita rikki/il-ma-suhteita, koska sumutusteho pienenee mitättömissäkin tukkeutumissa tai kuormitusten pienenemisessä, jolloin rikin täydelliselle palamiselle tarvittavia edellytyksiä ei enää ole olemassa. Tällaisissa tapauksissa esiintyy rikin polttamisen jälkeisissä laitoksen osissa rikin sublimoitumista.

2 5831 8

Kun käytetään kaasumaisten hajotusaineiden avulla toimivia hajo-tuslaitteita, rikin puhtausasteella ja kuormituksen heilahteluilla ei ole enää niin suurta merkitystä. Hajotusaineena voidaan käyttää matalapainehöyryä tai paineilmaa. Kun jatkokäsittelyn vuoksi tarvitaan kuivaa S02-kaasua, tarvittavat kustannukset ovat huomattavat/ koska nestemäisen rikin viskositeetin, joka on pienimmillään noin 150°C:ssa, vuoksi kuivattu ilma on esikuumennettava noin 200°C:een ja puristettava paineeseen noin 1-3 aty. Hajotusta varten tarvi- 3 taan tällöin noin 0,5 - 0,8 Nm ilmaa jokaista rikkikiloa kohti riippuen esipaineesta ja pisaroiden suuruudesta. Myöskään näillä hajotussuuttimilla ei palamiskaasuissa saavuteta oleellisesti korkeampia SOj-pitoisuuksia, koska hajottaminen ei ole oleellisesti parempi kuin pienireikäisissä painehajotussuuttimissa.

Keksinnön tavoitteena on rikin, joka voi myös sisältää paljon epäpuhtauksia, esimerkiksi kiintoaineita, hajottaminen, jolloin sallitaan mahdollisimman suuret kuormituksen heilahtelut, niin hienoksi, että korkeilla rikki/ilraa-suhteilla taataan pitkäaikaisessa käytössä rikin täydellinen palaminen.

Keksinnön mukaisesti tämä tavoite saadaan aikaan siten, että rikin hajottamiseen käytetään ultraäänihajotinta, joka muodostuu kuumennetusta, nestemäisen rikin syöttökanavasta, lähelle syöttökanavan suuta järjestetystä ja renkaan muotoisella resonanssikammiolla varustetusta ultraäänigeneraattorista, käyttökaasun johtamiseen tarkoitetusta johdosta (ultraäänen synnyttämiseen tarkoitettu käyttöaine) ja suunnankääntökappaleesta, jonka tarkoitus on ohjata käyttökaasu resonanssikammioon.

Tämän laatuiset ultraäänigeneraattoria käyttävät hajottimet ovat tunnettuja uitraääniöljypolttimissa (DE-OS 2 250 521) ja niitä käy-1 tötty jäterikkihapon hajottamiseen. Nyttemmin on havaittu, että ultraäänihajotin täyttää rikin hajotuksessa mainitut tavoitteet, joita tähän mennessä käytetyillä rikinhajotussuuttimilla ei ole kokonaisuutena voitu saada aikaan. Kokeellisesti vahvistettiin se, että huolimatta tunnetusti perin erilaisista teknisistä edellytyksistä toisaalta lämmitysöljyn ja toisaalta rikin poltossa käyttämällä modifioitua ultraäänipolttosuutinta voitiin saada rikin polttokaa-suissa erittäin korkeita S02~pitoisuuksia, jopa yli 19 tilavuusprosenttia kokonaan poltettaessa.

3 5S318

Yhden rikkikilon hajottamiseen tarvitaan 0,07 - 0,40, parhaiten 0,1 - 0,3 Nm kuivaa kylmää ilmaa, jonka paine on noin 0,5 - 1,0 aty. Säätöalue ulottuu 10 %:sta 100 %:n täyslukemaan asti, jolloin hajotuksen laatu ja siten myös palamisarvot pysyvät oleellisesti muuttumattomina. Nestemäinen rikki johdetaan syöttökanavaan pienellä ylipaineella siten, että se poistuu poistoaukosta jokseenkin paineetto-mana. Rikin syöttökanavan pienin sisämitta on 3 - 9 mm, joten voidaan käyttää epäpuhdasta rikkiä, joka on varsin runsaasti likaantunut kiintoaineista. Näissä käyttöolosuhteissa ultraäänihajotussuutin, jonka taajuus on vähintään 3000 Hz, hajottaa nestemäisen rikin niin hienoksi ja sekoittaa sen käyttökaasun ja sekundääri-ilman kanssa niin tehokkaasti, että palamiskaasuun taataan 19 tilavuusprosenttia SO2 ja sitä paitsi täydellinen palaminen.

Ultraäänikentän taajuus on tarkoituksenmukaisesti välillä 3 - 1000 kHz, erityisesti välillä 20 - 100 kHz. Hajotuksessa syntyneet rikki-pisarat ovat välillä lo“3 ja 2 · 10”1mm.

' Ultraäänigeneraattorin käyttöön tarvitaan vain murto-osa siitä ilma-määrästä, joka tarvitaan yhtä suuren rikkimäärän hajottamiseen ilma-hajotussuuttimessa. Käyttöaine virtaa erittäin suurella nopeudella pitkin suunnankääntökappaletta parhaiten renkaan muotoiseen resonanssi-kammioon, jossa se muuttuu ultraäänivärähtelyiksi. Energiarikkaat ääniaallot ohjataan hajotettavaan rikkivirtaan* joka sen vaikutuksesta hajoaa erittäin hienojakoiseksi.

Erään keksinnön suoritusmuodon mukaisesti nestemäiselle rikille tarkoitetun syöttökanavan poistoaukko ympäröi ultraäänigeneraattoria.

Erään toisen suoritusmuodon mukaisesti nestemäiselle rikille tarkoitetun syöttökanavan poistoaukko on sijoitettu keskelle ultraäänigeneraattoria, erityisesti aksiaalisesti ohjauskappaleen suhteen.

Parhaana pidettyjen suoritusmuotojen mukaisesti huolehditaan siitä, että nestemäiselle rikille tarkoitetun syöttökanavan seinämät on muodostettu höyryllä kuumennettavaksi kaksoisvaipäksi. Höyrykuumen-nuksen avulla on mahdollista poistaa rikin hajotussuuttimista lämpötilassa noin 140 - 160°C, erityisesti noin 150°C:ssa. Rikin syöttö-kanavaa on mahdollista kuumentaa myös muulla tavoin, erityisesti sähköisesti.

4 5831 8

Hajotussuutin muodostetaan tarkoituksenmukaisesti ulkoputkesta ja ulkoputkessa aksiaalisesta säädettävästä sisäputkesta, jolloin rikin syöttökanava on tehty sisäputkeen tai uiko- ja sisäputken väliseen rengastilaan.

Keksinnön mukaiselle rikin polttouunille on tunnusomaista, että uunin päätyseinään on järjestetty ultraäänihajotin ja uunin vaippaan on järjestetty sekundääri-ilman liittimiä, ja että päätyseinästä erilleen on sijoitettu tulitilaa supistava elin, jonka etäisyys pääty-seinästä on 1 - 7 kertaa, erityisesti 1,5 - 3 kertaa uunin halkaisija. Polttouuni on yleisesti ottaen sylinterimäinen ja järjestetty parhaiten vaakasuoraan. Ultraäänihajotin sijaitsee tarkoituksenmukaisesti keskellä uunin päätyseinää, ja sekundääri-ilman liittimet on tehty lähelle uunin päätyseinää tangentiaalisesti suunnattuina. Muodostamalla ultraäänihajotin ja tulitilaa supistava elin keksinnön mukaisesti muodostuu uunitilan akselille uunitilan supistumasta uunin päätyseinään kulkeva virtaus ja uunitilan kehälle kaasuvir-taus, joka kulkee päätyseinästä supistumaan. Näin saadaan aikaan rikin täydellinen palaminen verrattain pienessä uunitilassa, minkä ansiosta voidaan pienentää uunin mittoja verrattuna tavanomaisiin polttouuneihin.

Seuraavassa kuvataan keksintöä lähemmin piirustuksiin viitaten. Piirustuksissa:

Kuvio 1 on aksiaalileikkaus keksinnön mukaisesti käytetystä ultra-ääni-hajotussuuttimesta.

Kuvio 2 on aksiaalileikkaus keksinnön mukaisesti käytetyn ultraääni-hajotus suu ttimen eräästä toisesta suoritusmuodosta.

Kuvio 3 on kaaviollinen aksiaalileikkaus rikinpolttouunista.

Kuvion 1 mukaisesti hajotussuutin muodostuu höyryllä kuumennetusta sisäputkesta 1, jonka etummaiseen päähän on sijoitettu suunnankääntö-kappale 2, ja höyryllä kuumennetusta ulkoputkesta 4, jonka vahvistetussa päässä on resonanssikammio 5. Sisäputki 1 viedään ulkoputkeen 4 rei'illä 3a varustetun pitorenkaan 3 avulla. Käyttöaineen johtaminen uitraäänikehittimen kautta tapahtuu rengaskanavan 6 läpi ja ohjauspinnan 2 b avulla resonanssikammioon 5. Hajotettava nestemäinen 5 58318 rikki johdetaan höyryllä kuumennetun sisäputken 1 keskellä sijaitsevan reiän 7 läpi ja tulee paineettomana ohjauskappaleen 2 poistoaukon 2a kautta resonanssikanuniossa 5a synnytettyyn ultraäänikenttään.

Kuvion 2 mukaisesti muodostuu hajotussuutin höyryllä kuumennetusta ulkoputkesta 4, jonka sisällä on höyryllä kuumennettu sisäputki 1, jonka etummaiseen päähän on sijoitettu resonanssikammio 5. Sisäputki 1 viedään rei'illä 3a varustetun pitorenkaan 3 avulla ulkoputkeen 4 ja voidaan säätöruuvien avulla lukita ulkoputkeen 4. Resonanssipää 5 sisältää resonanssikammion 5a, joka toimii yhdessä ohjauskappaleen 2 ohjauspinnan 2b kanssa. Ohjauskappaleessa 2 on keskellä sijaitseva akseli, joka on kierteiden 2f avulla ruuvattu pidättimeen 2c, joka on varustettu rei'illä 2d. Ohjauskappaletta 2 voidaan säätää kierteiden 2f avulla pidättimessä 2c ja siten myös resonanssikammion 5a suhteen.

Ultraäänen synnyttämiseen tarvittu käyttöaine johdetaan keskellä sijaitsevan reiän 6 kautta saapuen pitkin ohjauspintoja 2b resonans-sikammioon 5a. Hajotettava nestemäinen rikki johdetaan rengaskanavan 7, reikien 3a ja rengasmaisen raon muodostavan poistoaukon 2a läpi resonanssikanuniossa 5a synnytettyyn ultraäänikenttään.

Kuvio 3 esittää vaakasuoraa rikinpolttouunia 11, jonka päätyseinän 11a keskelle on rakennettu ultraääni-hajotussauva 12. Hajotussauva on varustettu ilmalle ja rikille tarkoitetuilla syöttöliittimillä 12a ja 12b sekä kuumennushöyryn syöttö- ja poistoliittimillä 12c ja 12d. Uunin vaippaan lld on sijoitettu lähelle päätyseinää 11a tangentin suuntaisia sekundääri-ilman liittimiä 13. Uunitilaan on sijoitettu supistusrengas 11c jonkin matkan päähän päätyseinästä 11a, jolloin tämä etäisyys on 2,5 kertaa uunin sisähalkaisija.

Sekundääri-ilma synnyttää tangentiaalisen, kohti supistusrengasta 11c suuntautuvan virtauksen, joka aiheuttaa hyvin turbulenttisen takaisinkiertävän kaasuvirtauksen. Ultraäänihajottimen 12 muodostama rikkipilvi höyrystyy takaisinpalavien kaasujen kanssa ja palaa. Su-pistusrenkaan 11c takana sijaitsevassa uunitilassa lld tapahtuu mahdollisesti vielä jäljellä olevien rikkihöyryjen jälkipalaminen, jotka höyryt ovat sekoittuneet tehokkaasti palamisilman kanssa kulkiessaan supistusrenkaan 11c läpi.