FI59160C - Foerfarande foer foeraongning av vaetska och anordning foer utfoerande av detsamma - Google Patents

Description

ΠΕΞΕμΠ rm ^KUULUTUSJULKAISU ΓΛ Λ cr\ JÄT* W (11>UTtÄ06NIM«*SKRIFT 591 60 ^ ^ (SI) K».IV?/Vita.3 F 22 B 1/26, B OI D 1/18 SUOMI —FINLAND (21) IWttlh*k.mui-P*t.nt»i».elcn(nI 2^70/72 (22) Hukumlipllvl — AiMBlmlngrfag 08.09.72 (23) AlkupUvI·-GNtlghitadag 08.09-72 (41) Tullut |ulklMk(l —Mivlt offancllg 11.03.73

Patentti- la r«kl<tarihallitu« ... .........

_ . ' (44) Nlhttvilciipanon )· kuuUulkmiwn pvm. —

Patent» odi regleteretyrelsen Amektm uchgd och utUkriftm puMicond 27*02.8l (32)(33)(31) otoolkou*—Bogird prior (t vt 10.09.71

Tanska-Danmark(DK) ^^6^/71 (71) Aktieselskabet Niro Atomizer, Gladsaxevej 305» DK-2860 Sjfborg, Tanska-Danmark(DK) (72) Jörgen Damgaard-Iversen, Birkertfd, Klaus Erik Gude, Vedbaek,

Ovel Emil Hansen, Vaerl^se, Bj^rn Lund, Frederiksberg,

Mogens Petersen, Lyngby, Tanska-Danmark(DK) (7*0 Forssen & Salomaa Oy (5U) Nesteen höyrystämismenetelma ja laite menetelmän toteuttamiseksi -Förfarande för förängning av vätska och anordning för utforande av detsamma

Keksintö koskee menetelmää nesteen höyrystämiseksi. Tässä yhteydessä ajatellaan sekä sitä tapausta, missä höyrystetään nestettä liuoksesta tai lietteestä, mikä höyrystämisen jälkeen on edelleen nestemuodossa, että sitä tapausta, missä neste tai liete haihdutetaan kokonaan, sekä sitä tapausta, missä toivotaan jäähdytettävän lämmintä kaasua veden ruiskuttamisella tähän. Keksintö käsittää siis sekä ns. suihkukuivauksen että suihkutiivistämisen sekä lauhdutuksen, so. savukaasun tai polttokaasun jäähdytys ja/tai kostutus.

On tunnettua saavuttaa sellainen nesteen höyrystyminen lietteestä tai liuoksesta johtamalla tämä höyrystyskammioon, mihin samanaikaisesti johdetaan lämpimän kuivauskaasun virtaus. Se höyrymäärä, minkä kuivauskaasu voi ottaa mukaansa kulkiessaan höyrystyskammion läpi ja kuljettaa pois tästä, on ottaen huomioon annetun kuivauskaasun kosteuspitoisuuden riippuvainen kaasun sisäänmenolämpötilasta. Suuren höyrystymiskapasiteetin saavuttamiseksi on siksi pyrittävä kuivauskaasun korkeaan lämpötilaan johdettaessa sitä sisään höyrystyskammioon. Siksi on tietyissä tapauksissa käytetty kuivauskaasuna 2 591 60 polttimon, etupäässä öljypolttimon, savukaasua, mikä johdetaan höyrystyskam-mioon suoraan polttimosta. On kuitenkin osoittautunut, että kuivauskaasun lämpötila voi silloin tulla niin korkeaksi, että on ryhdyttävä erikoistoimenpiteisiin höyrystyskammion seinien suojaamiseksi. Nämä seinät voidaan esim. vuorata tulenkestävillä kivillä tai muulla tulenkestävällä aineella, mikä on kuitenkin suhteellisen kallis ratkaisu. On lisäksi, esim. USA:n patenttijulkaisussa n:o 2 818 917, ehdotettu laskettavaksi polttimosta tulevan savukaasun lämpötilaa sekoittamalla tämä savukaasu kylmän ilman kanssa johdettaessa kaasu sisään höyrystyskammioon. Tällä viimeksi mainitulla ratkaisulla ei saavuteta kuitenkaan toivottua suurta höyrystyskapasiteettia.

Lisäksi kun käytetään kuivauskaasun korkeaa sisääntulolämpötilaa, - myös tapauksessa, missä suoritetaan ainoastaan suihkutlivistäminen, mikä merkitsee, että käsitelty liete tai liuos on käsittelyn jälkeen edelleen nestemuodossa -, syntyy usein sen seurauksena probleemeja, että lietteen tai liuoksen haihtuneet kiinteät aineosat laskeutuvat höyrystyskammion seinille, minkä johdosta höyrystysprosessi on väliaikana keskeytettävä niin, että kammion seinät voidaan puhdistaa.

Eräs ratkaisu on esitetty myös DE-patenttijulkaisussa n:o 576.448, joka käsittelee höyryntuottajaa, jossa polttoaineena käytetään veden ja hapen seosta suhteessa 2:1, jolloin polttokaasuksi tulee puhdasta vesihöyryä. Poltto-kaasuvirta saatetaan törmäämään aaltomaiseen levyyn d, joka tällöin voimakkaasti lämpenee, ja levyn toiselle puolelle suihkutetaan vettä sumutussuutti-mesta c, jolloin vesi höyrystyy. Mikäli tällä tunnetulla rakenteella yritettäisiin vähentää haihduttamalla tai haihduttaa kuiviin vesiliuosta tai muuta nestettä, joka sisältää kiinteää ainetta, käyttämällä apuna polttimesta tulevaa normaalia savukaasua, niin hyvin nopeasti levyjen toiselle puolelle kerrostuisi nokea ja muita palamistuotteita, kun taas levyjen d toiselle puolelle kerrostuisi kiinnipalaneita kerroksia kiinteistä aineista, jotka ovat olleet kuiviin haidutetussa liuoksessa. Tästä johtuen laite olisi pysäytettävä usein levyjen d puhdistamiseksi.

Keksinnön mukaisella menetelmällä johdetaan neste pääasiassa keskeisesti ylhäältäpäin höyrystyskammioon, johon tuodaan lämmintä savukaasua tai poltto-kaasua, mikä alhaaltapäin saatetaan virtaamaan pääasiassa aksiaalisesti sisään höyrystyskammioon ja nesteen sisäänjohtokohtaa vasten olevassa suunnas- ' ' ! 'v 3 591 60 sa, ja keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että neste sinänsä tunnetulla tavalla johdetaan höyrystyskammioon hajotetussa muodossa ja että olennaisin osa kaasufaasista johdetaan pois höyrystyskammiosta tasossa, joka on olennaisen matkan nesteen sisäänjohtokohdan tason alapuolella.

Alhaaltapäin ja aksiaalisesti höyrystyskammioon virtaava lämmin savukaasu tai polttokaasu kohtaa ensin sisäänjohtokohdasta tulevan hajoitetun nesteen ja koska kaasufaasi johdetaan pois höyrystyskammiosta tasossa, mikä on oleellisesti nesteen sisäänjohtokohdan alapuolella, on aksiaalisesti suunnatulla kaasuvirralla taipumus kääntyä ja saada suihkukaivomuoto, koska kaasu hakeutuu takaisin kohti sitä kohtaa tai niitä kohtia, mistä kaasufaasi johdetaan pois höyrystyskammiosta. Aksiaalisesti ylöspäin ja nesteen sisäänjohtokohtaa kohti sunnatulla kaasuvirralla on taipumus levittää hajoitettua nestettä niin, että nestetippojen leijuva kerros on jatkuvasti kuin suojaava sateenvarjo suihkukaivonmuotoisen savukaasuvirran yläpuolella. Voidaan siis saavuttaa, että osa nestetipoista, kun on puhe suihkutiivistämisestä, kohtaa jatkuvasti höyrystyskammion sivuseinän ja pitää tämän kosteana. Täten höyrystyskammion seinää osaksi suojataan lämpimiltä savukaasuilta ja osaksi nesteen - kun tämä neste on esim. liuosta tai lietettä - kiinteät aineosat, mitkä saattavat olla kiinnittyneet höyrystyskammion sivuseinään, irtoavat tai liukenevat näiden nestepisaroiden avulla. Siinä tapauksessa, missä suoritetaan liuoksen tai lietteen suihkukuivaus, tuodaan nesteen sisäänjohtokohtaan edullisesti sellainen kappale höyrystyskammion kattopinnan alapuolelle, että neste-osaset, mitkä saatetaan liikkeeseen suunnassa kattopintaa kohti, ehtivät höyrystyä, ennenkuin ne kohtaavat tämän.

On tunnettua suihkukuivauksen ja suihkutiivistämisen yhteydessä johtaa savukaasu sisään alhaaltapäin höyrystyskammioon ja johtaa kaasufaasi pois tasossa, mikä on nesteen sisäänjohtokohdan tason alapuolella. Tällä tunnetulla menetelmällä on vaivalloista saavuttaa kuivauskaasun hajoitettu sisäänvir-taus höyrystyskammioon, so. että yritetään erikoisten hajoituselimien avulla hajoittaa kuivauskaasuvirtaa siten, että se virtaa sisään höyrystyskammioon kaikissa suunnissa. Vastaavasti käytetään kuivauskaasua, minkä lämpötila on niin matala, että se ei vahingoita hajoituselimiä tai höyrystyskammion seinämää, vaikkakin se kohtaa tämän, ennenkuin hajoittimesta tulevat nestehiuk-kaset ovat jäähdyttäneet sitä oleellisesti.

V. ! 4 59160

On osoittautunut, että keksinnön mukainen menetelmä on myös hyvin sopiva polttokaasujen lauhdutukseen, esim. antamaan näille kaasuille sellaisen lämpötilan ja/tai kosteuden, että ne voidaan johtaa läpi ja puhdistaa perinteisissä suodatinlaitteissa. Polttokaasuilla, mitkä puhdistetaan suoda-tinlaitteissa, on oltava ensiksi niin alhainen lämpötila, ettei suodatin-materiaali vahingoitu, ja jos on kysymys suodatinlaitteesta, mikä toimii sähköstaattisella periaatteella, on suodatinlaitteen oikean toiminnan kannalta tärkeää, että polttokaasussa on sopiva määrä vesihöyryä. On tunnettua jäähdyttää ja kostuttaa polttokaasua tai savukaasua tornissa tai putkessa, missä on suihkusuutinlaitteisto, ja samalla kun savukaasu virtaa sellaisen lauhdutustornin läpi, ruiskutetaan vettä sisään kaasuvirtaan suuttimien avulla. Keksinnön mukainen menetelmä mahdollistaa kuitenkin hyvin tehokkaan jäähdytyksen ja kostutuksen käyttämällä yksinkertaista hajoitinelintä, ja on osoittautunut, että ne erikoiset virtaussuhteet, mitkä saavutetaan keksinnön mukaisella menetelmällä, vaikuttavat, että ei synny probleemeja tuhkan, noen tai muiden aineiden hiukkasten erottamisessa, mitä hiukkasia sellainen savukaasuvirta, mikä on jäähdytettävä ja/tai kostutettava, voi kuljettaa mukanaan hyvin suuria määriä.

Keksinnön mukaan voidaan käyttää savukaasua, minkä lämpötila on yli 300°C, etupäässä yli 600°C. Myös tällä korkealla lämpötilalla varmistetaan se erikoinen virtausmalli, mikä saavutetaan keksinnön mukaisella menetelmällä, että höyrystyskammion seinät eivät vahingoitu, ja on osoittautunut, että käyttämällä poltto- tai savukaasua, millä on mainittu korkea lämpötila, on mahdollista keksinnön mukaisella menetelmällä suihkutiivistää jopa hyvin lämpöherkkien aineiden liuoksia, kuten esim. nitrofosfaattilannoitteen liuosta, mikä alkaa hajota lämpötilassa 115-120°C.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetty savu- tai polttokaasu voi, kuten aikaisemmin on mainittu, sisältää esim. noki- tai tuhkahiukkasia, mitkä tulevat palamisprosessista, millä käytettävä savukaasu valmistetaan, mutta keksinnön mukaan voidaan myös johtaa hiekkaa tai jotakin muuta kappalemaista ainetta savukaasuvirtaan, ennenkuin tämä johdetaan höyrystyskammioon. Tämä voi esim. olla edullista, kun höyrystyskammiossa käsitellään malmirikastetta, mikä jatkokäsittelyssä sulatusuunissa vaatii joukossaan olevan sulateainetta, esim. hiekkaa. Tämä hiekka esiintyy tavallisesti märässä tilassa, ja on osoit-taunut, että käytettäessä keksinnön mukaista menetelmää voidaan hiekka johtaa 5 59160 suoraan kasvukaasuvirtaan, millä tavalla osaksi saavutetaan hiekan kuivatus ja osaksi hiekan ja malmirikasteen täydellinen yhteensekoittuminen, mitä malmi rikastetta käsitellään höyrystyskammiossa. Keksinnön mukaan heitetään kappalemainen aine edullisesti sisään savukaasuvirtaan savukaasuvirran suuntaisella liikkeellä.

Keksinnön mukaan voidaan kaasufaasi johtaa pois höyrystyskammiosta tasossa, mikä on sen tason lähellä tai alapuolella, minkä yläpuolella savukaasu johdetaan sisään höyrystyskammioon. Siten vaikutetaan siihen taipumukseen, että lämmin savukaasu muuten voisi, virrattuaan sisään höyrystyskammioon, virrata suoraan kaasufaasin poisjohtokohtaan tai -kohtiin, ja savukaasun oloaikaa höyrystyskammiossa pidennetään sillä tavalla.

Aikaisemmin mainittua, joskus toivottua höyrystyskammion sivuseinän kostutusta voidaan edistää siten, että neste, samalla kun sitä hajoitetussa muodossa johdetaan sisään höyrystyskammioon, voidaan saattaa keksinnön mukaan ra-diaalisesti ulospäin, kammion sivuseinää kohti suunnattuun liikkeeseen.

Tämä voidaan keksinnön mukaan saavuttaa edullisesti siten, että neste johdetaan höyrystyskammioon keskipakohajoittimen avulla. Sellaisella keskipako-hajoittimella on se etu hajoitinsuuttimeen verrattuna, että hajoitustehokkuus suuressa mitassa on jotenkin riippuvainen siitä määrästä nestettä, mikä ha-joitetaan aikayksikössä, mikä merkitsee, että keskipakohajoittimen hajoitta-ma nestemäärä voidaan ilman hajoitustehokkuuden oleellista muutosta säätää jatkuvasti sisäänjohdetun polttokaasun tai savukaasun lämpötilasta ja si-säänjohtonopeudesta riippuen. Tällä on esim. oleellista merkitystä, kun savukaasua johdetaan sulatusuunista, jota syötetään vaiheittain.

Keksintö käsittää lisäksi laitteen kuvatun menetelmän toteuttamiseksi ja se on sellainen, missä on höyrystyskammio sekä savukaasu- tai polttokaasusi-säänjohtoputki, mikä alhaalta ja pääasiallisesti keskeisesti on johdettu sisään höyrystyskammioon ja mikä pääasiassa aksiaalisesti suunnatun savukaasuvirran tuottamiseksi laskee tähän kammioon, mihin ylhäältäpäin laskee nes-teentuloputki. minkä lisäksi höyrystyskammioon johtaa yksi tai useampia kaasufaasin poistojohtoja, ja keksinnön mukainen laite on tunnettu siitä, että nesteen tuloputken höyrystyskammioon johtava pää on sinänsä tunnetulla tavalla varustettu pääasiassa keskeisesti höyrystyskammioon järjestetyllä nestehajottimella, ja että kaasufaasin kunkin poisjohtoputken aukon yläosa on oleellisesti nestehajottimen alapuolella. Sellaisella laitteella omaksuu 6 59160 lämpimän savukaasun virta, mikä tulee sisään höyrystyskammioon savukaasun-tuloputken läpi, kuten aikaisemmin on selitetty, suihkukaivomuodon ja nes-tehajottimesta tuleva hajotettu neste eristää sen jossakin määrin höyrystys-kammion sivuseinämästä, ennenkuin savukaasu on riittävästi jäähtynyt.

Keksintöä selitetään seuraavassa lähemmin viittaamalla piirustukseen, missä kuvio 1 esittää kaaviollisesti keksinnön mukaisen suihkutiivistämislaitteen ensimmäistä suoritusmuotoa, kuviot 2-4 esittävät lisäsuoritusmuotoja höyrystyskammion käyttämiseksi suihkukuivauslaitteessä, kuvio 5 esittää vielä höyrystyskammion suoritusmuotoa käytettäväksi suihku-tiivistämislaitteessa, ja kuvio 6 suoritusmuotoa suihkukuivauslaitetta varten varustettuna elimillä hiukkasmaisen aineen johtamiseksi savukaasuvirtaan.

Kuviossa 1 esitetyssä höyrystyslaitteessa, mikä on niin kutsuttu suihkutii-vistyslaite, on etupäässä metallilevystä, esim. ruostumattomasta teräksestä, valmistettu höyrystyskammio, mihin keskeisesti ylhäältäpäin on tuotu keski-pakohajoitin 11, missä on hajotuspyörä 11 ja mikä putkijohdon 12 ja pumpun 13 kautta on yhdistetty ensimmäiseen säiliöön 14, mikä on liuosta tai lietettä varten, mikä höyrystetään. Keskipakohajotin 11 on lisäksi liitetty jäähdytysvesi johtoon 15, minkä avulla voidaan kierrättää jäähdytysvettä hajotti-men läpi. Höyrystyskammiolla 10 on alhaalla kaksoissuppilon muoto, ja keskeisesti höyrystyskammioon laskee aksiaalisesti keskipakohajotinta 11 kohti suunnattu savukaasujohto 16, mikä voi olla tulenkestävää ainetta päällystettynä ruostumattomalla teräslevyllä ulkosivulta ja mikä voi olla öljypolttimon 17 savukaasuputki. Esitetyllä laitteella on lisäksi pari poisjohtoputkea 18, joiden läpi voidaan ei esitetyn ilmapumpun avulla imeä kaasufaasi ulos.

Kuviossa 1 esitetyssä laitteessa on paitsi nestesäiliö 14 myös nestesäiliö 19. Pumpun 20 avulla voidaan sieltä pumpata lietettä tai liuosta putkijohtojen 21 kautta poisjohtoputkissa 18 oleviin nesteenhajotuselimiin 22, joilla tarkoituksenmukaisesti on hajotussuuttimen muoto. Kukin poisjohtoputkista 18 7 59160 laskee syklooniin 23 tai muuhun laitteeseen, mikä kykenee erottamaan kaasuja nestefaasit toisistaan, ja nämä sykloonit on liitetty johtoihin 24 kaa-sufaasin poisjohtamiseksi ja johtoihin 25, mitkä palvelevat poiserotetun nestefaasin johtamista alas nestesäiliöön 14. Höyrystyskammion 10 yläosassa on pari hajotinsuutinta 26, mitkä johtojen 27 avulla on liitetty esittämättä olevaan pumppuun ja jäähdytysvesisäiliöön niin, että höyrystyskammio voidaan sisäpuolisesti ruiskuttaa jäähdytysvedellä, mikäli keskipakohajotin 11 menisi epäkuntoon, niin että se ei johda hajotettua liuosta tai lietettä sisään höyrystyskammioon.

Savukaasuputki 16 on yläpäästään varustettu ulkopuolisella kauluksella 39, mikä muodostaa ylöspäin avoimen kourun tai altaan. Kauluksen yläreuna on varustettu joukolla välimatkan päässä toisistaan olevilla leikkauksilla, ja kauluksen muodostamassa reunassa on laajennus 40, mihin laskee nesteentulo-putki 41, minkä avulla kouru tai allas voidaan täyttää pumpun 42 avulla nesteellä säiliöstä 19 säädettävällä nopeudella. Ympärikulkeva erotusseinä 43 höyrystyskammiossa rajoittaa yhdessä savukaasuputken 16 ja höyrystyskammion 10 seinän alemman osan kanssa pari erotettua nesteenkeräyskourua, nimittäin 44 ja 45, joista ensinmainittu on liitetty nestesäiliöön 14 kuivausputken 46 avulla, kun taas viimeksimainittu on yhteydessä ulosjohtoputkeen 28. Kui-vausputkessa 46 on liitettynä laite 47 virtauksen tarkistusta varten, esim. pinnantarkistusmekanismi.

Kourussa tai altaassa 39 voi mahdollisesti olla ei esitetty turbulenssia aiheuttavia elimiä, esim. muodoltaan aukoilla varustettuja putkia, joiden läpi puhalletaan ilmaa. Nämä elimet palvelevat altaan 39 tukkeutumisen estämisessä, mitä tukkeutumia seuraa kiinteän aineen kerrostumisesta tähän.

Kuviossa 1 esitetty laite toimii seuraavalla tavalla: Liete tai liuos, mikä on höyrystettävä, tuodaan säiliöön 19, ja säiliössä 14 on liete tai liuos, mikä seuraavasta ilmenevällä tavalla on tiivistynyt nesteen höyrystämisessä. Pumppu 13 pumppaa putkijohdon 12 läpi tiivistetyn liuoksen tai lietteen säiliöstä 14 keskipakohajottimeen 11, mikä kuviosta 1 selviävällä tavalla saattaa hajotetun nesteen liikkeeseen varustettuna oleellisella radiaalisella komponentilla niin, että joku määrä hajotetusta nesteestä kohtaa höyrystyskammion 10 sylinterimäisen sivuseinämän ja valuu tätä pitkin alas neste-kalvon muodossa, mikä jatkuvasti vaihtuu. Poltin 17 on toiminnassa, ja muo- 8 59160 dostettu lämmin savukaasu virtaa suoraan sisään kammioon 10 savukaasuput-ken 16 läpi aksiaalisessa ja hajotuspyörän 11 vastaisessa suunnassa kulkevassa virrassa. Samanaikaisesti imetään poistoputken IS läpi kaasufaasi pois höyrystyskammiosta 10. Koska putket 18 liittyvät kammioon 10 tasossa, mikä piirustuksesta ilmenevällä tavalla on oleellisesti keskipakohajottimen alapuolella, tulee savukaasuvirta imetyksi takaisin kohti kammion alempaa osaa ja saa siksi nuolilla kuivoon 1 merkityn suihkukaivomuodon, jolloin saavutetaan erikoinen kontakti lämpimän savukaasun ja nestehiukkasten välillä ilman, että savukaasu tulee yhteyteen höyrystyskammion 10 sivuseinän kanssa, ennenkuin kaasu on jäähtynyt riittävästi nestehiukkasten höyrystä-tnisessä.

Nestesäiliöstä 19 pumpataan pumpun 20 avulla ei-tiivistettyä lietettä tai liuosta putkijohtojen 21 läpi poistojohtoihin järjestettyihin suuttimiin 22. Suoralla yhteydellä, mikä siten saadaan höyrystettävän, ei-tiivistetyn liuoksen tai lietteen ja vielä lämpimän, höyrystyskammiosta 10 tulevan kaasu-faasin välillä, menee osa nesteestä ohi höyrymuodossa ja tulee johdetuksi pois yhdessä muun kaasufaasin kanssa johtojen 24 läpi. Takaisinvirtaava ja nyt tiivistetympi lietteen tai liuoksen osa erotetaan syklooneilla 23 ja johdetaan johtojen 25 läpi säiliöön 14, josta se yllä kuvatulla tavalla voidaan pumpata keskipakohajottimeen 11 ja johdetaan hajotetussa muodossa sisään höyrystyskammioon 10, missä lopullinen tiivistäminen tapahtuu.

Jotta estettäisiin, että savukaasujohdon 16 yläsivulle kiinnittyy kiinteiden aineiden kerroksia höyrystyskammiosta käsiteltävästä liuoksesta tai lietteestä, ja että savukaasuputken 16 yläsivu lämpenee liikaa, täytetään allas 39 nesteellä säiliöstä 19 pumpun 42 avulla ja putken 41 kautta. Neste täytetään altaaseen 39 sellaisella sopivalla nopeudella, että neste virtaa yli kauluksen 39 yläreunan, tässä olevien leikkausten kautta ja tasaisesti ympärikulkevana ja pääasiassa jatkuvana nestekalvona virtaa alas putken 16 päälisivun ympärillä. Neste voidaan johtaa sellaisella nopeudella, että putken 16 alapäässä on sopiva määrä höyrystämätöntä takaisintulevaa nestettä, mikä kerätään keräyskouruun 44 ja johdetaan kuivausjohdon 46 kautta tarkis-tuslaitteeseen 47. Täältä virtaa neste läpi putken 48 säiliöön 14. Nesteen pinta laitteessa 47 on riippuvainen putken 46 läpi kulkevasta nestevirrasta ja sitä käytetään siksi sen ilmaisimena, onko pumpusta 42 johdettu nestemäärä sopiva. Tätä nestepintaa voidaan esim. tunnustella uimurin 49 avulla,

Is- .

5 59160 mikä voi ohjata jotakin hälytyslaitetta, mikä kiinnittää operaattorin huomion, mikäli nesteen pinta menee etukäteen määrättyjen rajojen ulkopuolelle. On selvää, että voidaan käyttää muun muotoisia laitteita tai mekanismeja sen nopeuden valvomiseen tai ohjaukseen, millä allas 39 täytetään nesteellä putken AI kautta.

Kuvion 1 mukaisella laitteella tapahtuu suihkutiivistys tai höyrystys siis vastavirtaperiaatteen mukaan kahdessa vaiheessa, joista ensimmäinen höyrys-tysvaihe tapahtuu poistojohdossa 18, kun taas toinen ja lopullinen hÖyrys-tysvaihe tapahtuu höyrystyskammiossa 10. Valmis, tiivistetty, nestemäinen tuote voi virrata jatkuvasti ulos höyrystyskammiosta 10 poistokourun A5 ja siihen liitetyn poistojohdon 28 kautta. Keskipakohajotin voidaan johtojen 15 kautta kiertävän jäähdytysaineen avulla pitää sopivassa lämpötilassa. Huomataan, että haluttaessa voidaan jaksottaisesti tai jatkuvasti johtaa tietty määrä liuosta tai lietettä suoraan toisesta nestesäiliöstä 14 ja 19 toiseen niin, että tällä tavalla, jos on välttämätöntä, voidaan suorittaa takaisin-kierto osalla liuosta tai lietettä laitteessa, tai osa liuosta tai lietettä voidaan vetää pois ensimmäisen vaiheen käsittelystä.

Kuviossa 2 esitettyä höyrystyskammion 10 suoritusmuotoa voidaan käyttää suihkukuivauslaitteen yhteydessä ja on silloin todellisuudessa kuivauskam-mio, tai savukaasun jäähdytykseen, esim. siitä syystä, että kaasun on kuljettava sähkösuodattimen läpi. Kuivauskammion pohjalla on kaksoissuppilon muoto, ja kummankin suppilon pohjalle voi olla järjestetty kuljetuskierukka 29 kuljettamaan valmiiksikuivattua pulveria pois kuivauskammiosta 10. Kuviossa 2 esitetyssä suoritusmuodossa sijaitsevat sisään kuljetuskammioon 10 ulottuvat poistojohtojen 18 päät pääasiallisesti samalla tasolla kuin savukaasuputken 16 sisäänjohtoaukko ja mainitut putket ovat viistosti poik-kileikatut, kuten on esitetty. Jokaisen sykloonin 23 pohjalla voidaan havaita uloskuljetuslaite 30 mahdollisesti erottunutta jauhetta varten.

Kuviossa 3 esitetyssä höyrystyskammion suoritusmuodossa, mikä on valmistettu käytettäväksi suihkukuivauslaitteessa, on kammiolla 10 alhaalla ainoastaan yksinkertaisen suppilon kartiomainen muoto ja on ainoastaan yksi yksinkertainen poistojohto 18, mikä on tuotu hyvän matkaa savukaasuputken 16 lasku-aukon alapuolelle. Myös kuviossa 4 esitetty suoritusmuoto on tarkoitettu käytettäväksi suihkukuivauslaitteessa. Kuivauskammiolla eli höyrystyskam- * ίο 5 916 0 miolla 10 on tässä taas kaksoissuppilon muoto ja kaksi poistojohtoa 18 on johdettu sisään ja ne ulottuvat pitkin savukaasuputkea 16 ylöspäin kulkevassa suunnassa. Putket 18 päättyvät kuitenkin kappaleen matkaa savukaasu-putken 16 laskuaukon alapuolella.

Kuviossa 5 esitetty suoritusmuoto on tarkoitettu käytettäväksi suihkutii-vistyslaitteessa, ja höyrystyskammion 10 alaosa on muotoiltu yksinkertaiseksi suppiloksi. Lisäksi on ainoastaan yksi yksinkertainen poistojohto 18 kaasufaasia varten, ja tämä johto on järjestetty siten, että erikoisen syk-loninn käyttö on tarpeetonta.

Suoritusmuodoilla, mitkä on esitetty kuvioissa 2-5, voi olla putki- ja säiliösysteemi, kuten on esitetty kuviossa 1, mutta esitettyjä höyrystys-kammioita voidaan luonnollisesti käyttää myös muun muotoisten laitteiden yhteydessä, esim. laitteiden, missä höyrystyminen ainoastaan tapahtuu yhdessä ainoassa vaiheessa, tai - jos työskennellään kahdella tai useamalla vaiheella - missä höyrystys tapahtuu kahdessa tai useammassa höyrystyskam-miossa, joista yksi tai useampia voi olla muotoiltu keksinnön periaatteiden mukaisesti.

Kuvio 6 esittää keksinnön mukaisen laitteen suoritusmuotoa tarkoitettuna malmirikasteen suihkukuivaukseen lisäten samalla sulateainetta. Tässä laitteessa tuotetaan savukaasu polttimolla 31, mikä voi esim. olla hiilipoltin ja missä alhaalla on tuhkanpoistoaukko 32. Polttimon savukaasujohto on yhteydessä höyrystyskammioon eli kuivauskammioon 10 laskevaan savukaasuputkeen 16. Laitteessa on suppilo 33, josta hiukkasmainen aine voi virrata ns. punnitus-nauhalle 50, miltä aine joutuu alas toiselle kuljetusnauhalle 51 ja saatetaan siltä putoamaan alas kuiluun 52, mikä laskee sisäänheittomoottorin 34 pesään, mikä on sunnattu niin, että se voi heittää hiukkasmaisen aineen virran vinosti sisään putkeen 16 välittömästi tässä olevan venturikohdan 35 yläpuolella. Tämä venturikohta saa aikaan samanlaisen hiukkasmaisen aineen hajoamisen kaasuvirrassa, mikä sisäänheittäjän avulla johdetaan sisään savu-kaasuputkeen 16 savukaasun virtaussuuntaan suunnatulla nopeuskomponentilla. Hiukkasmaisen aineen tuloa sisäänheittäjään 34 ja kuiluun 52 asetetun liik kuvan pellin 55 asentoa voidaan ohjata tunnustelijoilla 53 ja 54, joista tunnustelija 54 on akustinen tunnustelija.

Kuivauskammio eli höyrystyskammio 10 on varustettu savukaasun poistoaukoilla, Π 59160 mitkä sijaitsevat vinoon suunnattujen johtolevyjen 38 alapuolella ja ovat poistojohtojen 18 avulla yhteydessä sähkösuodattimeen 36. Sähkösuodattimesta 36 voidaan pölystä vapautettu savukaasu johtaa poistoputken 37 kautta esittämättä olevaan savupiippuun. Kuiva jauhe voidaan tunnetulla tavalla poistaa höyrystyskammion 10 pohjalta sekä sähkösuodattimesta 36.

Kun kuvatussa laitteessa kuivataan malmirikastetta, voidaan sisäänheittä-jän 34 avulla johtaa sisään savukaasuputkeen 16 sulateainetta, esim. märkää hiekkaa. Märkä hiekka kuivataan ja johdetaan kaasuvirtaan ja tulee siten hyvin sekoittuneeksi kuivattavan malmituotteen kanssa, mikä otetaan pois kuivauskammiosta 10 ja mitä käsitellään sen jälkeen edelleen sulatusuunissa.

Keksintöä valaistaan nyt lähemmin esimerkkien avulla:

Esimerkki 1 Jätepolttolaitoksessa käsiteltiin jätettä vaihtelevilla polttoarvoilla. Käytetty polttouuni ei ollut varustettu höyrypannulla savukaasun lämmön käyttämiseksi. Savukaasun lämpötila vaihteli raaka-aineen polttoarvon mukaan välillä 1050°C-700°C, ja koska se haluttiin puhdistettavan pölystä sähkösuodattimessa pölystä, täytyi kaasu jäähdyttää 300°C:een. Tämä jäähdytys suoritettiin laitteessa, jossa oli kuviossa 2 esitetty höyrystyskammio 10, mistä savukaasu johdettiin putkeen 16 ja kammiossa 10 hajoitettiin vettä ha-jottimen 11 avulla.

Höyrystyskammio oli 610 sm halkaisijaltaan ja sylinterikorkeus oli 495 sm. Savukaasuputki 16 oli helpon puhdistuksen vuoksi tehty nelikulmaisella poikkileikkauksella 1200 x 1200 sm.

3

Kammioon 10 johdettiin savukaasumäärä 44 000 m /tunti, ja hajoitettiin vesimäärä 17 000 kg/tunti lämpötilassa 1050°C ja 9000 kg/tunti lämpötilassa 700°C, samalla kun vesimäärä säädettiin automaattisesti siten, että lähtö-kaasun lämpötila pidettiin pääasiassa vakiona 300°C.

i2 5 91 60

Esimerkki 2.

Kuviossa 2 esitetyn kaltaisella rakenteella varustettua kaasunlauhdutus-laitteistoa ilman syklooneja käytettiin lauhduttamaan osa sähkösulatus-uunista tulevasta kaasusta, ennenkuin kaasu johdettiin sähköstaattiseen pölynerottimeen.

Uunissa valmistettiin rautasilikaattia ja lähtökaasua, minkä pölysisältö oli noin 2 g/m^ ja lämpötila välillä 160°C-260°C,

Kaasu johdettiin kaasunlauhdutuslaitteeseen, minkä höyrystyskammiolla oli halkaisija 2,25 m ja sylinterimäinen sivuseinä korkeudeltaan 1,0 m. Kaasun tuloputken halkaisija oli 0,40 m. Höyrystyskammiossa hajotettiin vettä hajo-tinpyörällä varustetun keskipakohajottimen avulla, millä pyörällä oli halkaisija 0,12 m ja se pyöri nopeudella 18 000 kierrosta/min.

Kaasu kaasunlauhdutuslaitteesta otettiin ulos höyrystyskammion kartiomaisen pohjan sivulla olevan putken kautta ja johdettiin perinteiseen sähköstaattiseen pölynerottimeen ja siitä ulkoilmaan.

Vesimäärä, mikä johdettiin hajottimeen, säädettiin pneumaattisen säätösys-teemin avulla kaasunlauhdutuslaitteesta tulevan lähtökaasun lämpötilasta riippuvaisesti.

3

Kaasumäärä kaasunlauhdutuslaitteesta oli noin 5000 m /tunti ja huolimatta voimakkaista heilahteluista sulatusuunista tulevan kaasun lämpötilassa oli mahdollista pitää kaasunlauhdutuslaitteesta tulevan kaasun lämpötila vakiona 62°C±1°C.

Tämän kaasun lauhdutuksen jälkeen oli pölyn erotus sähköstaattisessa pölyn- erottimessa niin tehokas, että kaasun pölysisältö sen kuljettua erottimen ..... . 3 läpi oli ainoastaan noin 82 mg/m .

Esimerkki 3

Esimerkissä 1 kuvatun kaltaisessa laitteessa yhdistettiin kaasun jäähdytys mädäntyneen viemäri1ietteen kuivaukseen.

i3 5 91 60

Viemäriliete tiivistettiin tiivistimessä 7 % kuiva-ainepitoisuuteen ja johdetaan sen jälkeen hajottimeen 11. Käytettiin alkulämpötilana kuivauskaa-sulle eli savukaasulle 130°C, ja saatiin tuote, missä oli 10 % vettä. Tuotetta voidaan joko käyttää maanparannusaineena tai johtaa jätepolttouuniin tuhkaksi muuttamiseksi.

Niinä ajanjaksoina, jolloin johdetun viemärilietteen määrä oli liian pieni suhteessa jätepolttouunista tulevaan, käytettävissä olevaan savukaasuun, lisättiin vettä viemärilietteeseen siinä määrin, mikä oli riittävä pitämään lähtökaasun lämpötilan l30°C:ssa, mikä tässä tapauksessa oli optimaalinen lämpötila sähkösuodatinta varten.

Esimerkki 4.

Kuivaukseen sulfaattisen kuparirikasteen käsittelyssä sulatusta varten käytettiin laitetta varustettuna höyrystyskammiolla, miä on esitetty kuviossa 3.

Malmirikasteella oli liejun muoto 72 %:n kuiva-ainepitoisuudella.

Kuivauskammio 10 oli 13 m halkaisijaltaan ja sillä oli sylinterikorkeus 7,5 m. Etäisyys savukaasuputken 16 suusta hajotuspyörään 11 oli 4 m. Pystysuora etäisyys hajotuspyörästä kammion kattoon oli 2,5 m, ja hajotin oli varustettu 600 hv. moottorilla.

Lieju johdettiin määrässä 220 ton/tunti. Savukaasuputken 16 läpi johdettiin tunnissa 200 000 kg pölypitoista savukaasua, mikä oli valmistettu polttamalla jauhemaista hiiltä ja lämpötilassa 1000°C. Kuivauskaasu jätti laitteen lämpötilassa 130°C.

Tuotettiin kuivattua jauhetta, missä oli 0,2 % vettä. Koko tuotettu määrä, mikä erotettiin kuivauskammiossa, syklooneissa ja sähkösuodattimissa, oli 3800 tonnia/vrk.

Esimerkki 5

Laitetta varustettuna kuviossa 6 esitetyllä höyrystyskammiolla käytettiin suihkukuivaukseen lisäämällä samalla sulateainetta sulfaattisen kupari- ' *r ' u 59160 nikkelimaImirikasteen käsittelyssä.

Höyrystyskammiolla 10 oli halkaisija 10 m ja sylinterikorkeus 6,45 m.

Putken 16 halkaisija oli 2 m. Pystysuora etäisyys putken 16 yläreunasta hajotinpyörään 11 oli 4 m.

Hajottimeen 11 johdettiin 49 000 kg/tunti kupari-nikkeliliejua, jolla on 65 % kuiva-ainepitoisuus. Kuivauskaasu tuotetaan polttimossa 31, mihin johdetaan 2600 kg/h pulverimaista hiiltä sisältäen 20 % tuhkaa. Noin puolet tuhka-määrästä otetaan pois polttimon pohjassa olevan aukon 32 läpi. Tuotettu savukaasumäärä teki 55 000 kg/h, ja sen lämpötila oli 1000°C sen lähtiessä polttimosta.

Suppilosta 33 johdetaan sisäänheittäjän 34 avulla hiekkaa 8170 kg/h sisältäen 7 % putkeen 16.

Kuivauskammiosta ja sähkösuodattimesta kerätyt pulveriosat muodostivat vastaavasti 70 % ja 30 % koko määrästä. Kaksi osaa yhdistettiin yhdeksi, mikä teki 39 500 kg/h. Tuote, mikä oli vapaasti lentävää, sisältäen 99,9 % kuiva-ainetta ja oli hyvin sopiva pneumaattiseen kuljetukseen ja jatkokäsittelyyn Outokumpu-menetelmän mukaiseen sulatusuuniin, mikä on kuvattu USA-patentti-julkaisussa n:o 2 506 557.

Esimerkki 6.

Kuviossa 1 esitetyn tyyppisessä suihkutiivistyslaitteessa oli höyrystyskam-mion sylinterimäisellä osalla korkeus 275 sm ja halkaisija 640 sm. Savukaasu-putkella 16 oli halkaisija 150 sm, lähtöputki 18 oli tuotu välittömästi höyrystyskammion sylinterimäisen osan alapuolelle ja etäisyys tämän putken sisääntuloaukon yläosan ja keskipakohajottimen 11 hajotinpyörän välillä oli 150 sm.

Laitteeseen johdettiin 40 000 kg/h nitrofosfaattilannoiteliuosta, ja kuiva-uskaasuna käytettiin savukaasua polttimosta, mikä kulutti polttoöljyä 1400 k/h; savukaasun lämpötila oli 1600°C. Ulostuloaine, jolla oli kosteuspitoisuus 65 % ja lämpötila 20°C johdettiin säiliöön 19. Täältä se pumpattiin suuttimiin 22 ja suihkutettiin poistoputkiin 18, missä kaasulämpötila

Claims (7)

15 591 60 suuttimia varten oli 130°C. Kaasufaasi, mikä imettiin ulos läpi johtojen 24 syklooneista 23 muodosti 68 000 m^/h ja sillä oli lämpötila 85°C. Poistoputken 28 läpi otettiin 20 000 kg/h tiivistettyä vettä lämpötilassa 85°C. Höyrystyskamraio 10 oli valmistettu ruostumattomasta teräksestä, eikä sallinut ylikuormitusta, mikä seurasi korkeasta kuivauskaasun lämpötilasta eikä ollut mitään taipumusta erottamaan kiinteitä aineita höyrystyskammion sisä-seinämästä. Tuotetta ei tiivistysprosessin aikana asetettu alttiiksi mainittavalle lämpö-vahingoittumiselle, mikä osoitettiin typpisuodattimen maalaamisella. On selvää, että keksinnön puitteissa voidaan suorittaa erilaisia muutoksia piirustuksissa esitettyihin suoritusmuotoihin, kuten on mahdollista yhdistää kuvioissa 1-6 esitettyjä laiteyksityiskohtia eri tavoin. Esim. voidaan kuvioissa 2-6 esitetyt höyrystyskammiotyypit - kun niitä käytetään suihkukuivauk-sen yhteydessä - täydentää siten, että putken 16 ulkopuoli suojataan neste-kalvolla. Pat ent t ivaat iroukse t

1. Menetelmä nesteen höyrystämiseksi, mikä neste johdetaan pääasiassa keskeisesti ylhäältäpäin höyrystyskammioon (10), johon tuodaan lämmintä savukaasua tai polttokaasua, mikä alhaaltapäin saatetaan virtaamaan pääasiassa aksiaali-sesti sisään höyrystyskammioon ja nesteen sisäänjohtokohtaa (11) vasten olevassa suunnassa, tunnettu siitä, että neste sinänsä tunnetulla tavalla johdetaan höyrystyskammioon (10) hajotetussa muodossa, ja että olennaisin osa kaasufaasista johdetaan pois höyrystyskammiosta tasossa, joka on oleellisen matkan nesteen sisäänjohtokohdan (11) tason alapuolella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään savukaasua, minkä lämpötila on yli 300°C, etupäässä yli 600°C. 16 591 60

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasufaasi johdetaan pois höyrystyskammiosta tasossa, joka on sen tason läheisyydessä tai alapuolella, jossa savukaasut johdetaan sisään höyrystyskammioon.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että neste, samalla kun se hajotetussa muodossa johdetaan sisään höyrysi vskammioon, saatetaan radiaalisesti ulospäin kammion sivuseiniä kohti suunnattuun liikkeeseen, edullisesti keskipakohajottimen (11) avulla.

5. Laite jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, jossa laitteessa on höyrystyskammio (10) sekä savukaasun tai polttokaasun sisäänjohtoputki (16), joka alhaaltapäin ja pääasiassa keskeisesti on johdettu sisään höyrystyskammioon ja pääasiassa aksiaalisesti suunnatun savu-kaasuvirran aikaansaamiseksi laskee tähän kammioon, johon ylhäältäpäin laskee nesteensyöttöputki (12), minkä lisäksi höyrystyskammioon laskee yksi tai useampia kaasufaasin ooistoputkia (18), tunnettu siitä, että höyrystyskammioon laskeva nesteensyöttöputken pää on sinänsä tunnetulla tavalla varustettu pääasiassa keskeisesti höyrystyskammioon järjestetyllä nestehajottimel-la (11) ja että kunkin kaasufaasia varten olevan poistoputken (18) sisään-tuloaukon yläosa on oleellisen matkan nestehajottimen (11) alapuolella. fc. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että nes- tehaiotin on keskipakohajotin (11).

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että savukaasun syöttöputki (16) on liitetty syöttöelimiin (33,34) hiukkasmaista ainetta varten, etupäässä savukaasun syöttöputkessa olevan venturikavennuksen (35) vierestä. r.·· i7 591 60