FI74533B

FI74533B - ANORDNING FOER SEPARERING AV FAST MATERIAL FRAON FOERBRAENNINGSGASER.

Info

Publication number: FI74533B
Application number: FI834270A
Authority: FI
Inventors: Irma Johanna Paeaerni
Original assignee: Insinoeoeritekniikka Oy
Priority date: 1983-11-22
Filing date: 1983-11-22
Publication date: 1987-10-30
Also published as: FI74533C; FI834270A; FI834270A0

Description

74533 i r74533 i r

LAITE KIINTEÄN MATERIAALIN EROTTAMISEKSI POLTTOKAASUISTAAPPARATUS FOR THE SEPARATION OF SOLID MATERIAL FROM FUEL GASES

Tämä keksintö kohdistuu laitteeseen kiinteän materiaalin erottamiseksi polttokaasuista ainakin kaksiosaisessa, edullisesti polttokattilan vaipan ulkopinnalle sijoitettuun konvektio-osaan liitetyssä erotustilassa.The present invention relates to an apparatus for separating solid material from combustion gases in a separation space of at least two parts, preferably connected to a convection part located on the outer surface of the boiler casing.

Haluttaessa pienentää ympäristöön päästettävien polttokaasujen kiintoainepitoisuuksia joudutaan polttokattilat suunnittelemaan jo alunperin sellaisiksi, että niistä saatavat polttokaasut sisältäisivät mahdollisimman vähän kiintoainesta. Näin vältyttäisiin kalliiden polttokaasulaitosten savukaasujärjestelmiin tarvittavien suodattimien hankinnalta. Suunnittelun lähtökohtana pidetään pieniä kiintoainepitoisuuksia ja polton suorittamista kattilassa mahdollisimman täydellisesti, jolloin kaasuihin joutuvaa tuhkan määrää voidaan pienentää ja saada myös kattilan hyötysuhde paremmaksi. Edelleen polttokaasujen kierrätyksellä kattilaan, on mahdollista pienentää kaasujen palamattomien aineosien määrää. Kuitenkin kierrätyksel1ä, jonka päätarkoitus on syöttää palamattomat aineosat takaisin polttoon, aiheutetaan helposti väärällä kiintoaineksen ja kaasun välisellä lämpötilajakautumalla tai väärällä materiaalin virtaustien valinnalla polttokattilan jäikipintojen tukkeutumista.In order to reduce the solids content of the combustion gases emitted into the environment, the boilers must be designed from the outset in such a way that the flue gases obtained from them contain as little solids as possible. This would avoid the procurement of filters for flue gas systems in expensive flue gas plants. The starting point for the design is considered to be low solids contents and combustion in the boiler as completely as possible, so that the amount of ash in the gases can be reduced and the efficiency of the boiler can also be improved. Furthermore, by recycling the combustion gases into the boiler, it is possible to reduce the amount of non-combustible components of the gases. However, recycling, the main purpose of which is to feed the non-combustible components back into the combustion, easily causes clogging of the rigid surfaces of the combustion boiler by the wrong temperature distribution between the solid and the gas or by the wrong choice of material flow paths.

Esilläolevan keksinnön tarkoituksena on poistaa tekniikan tason mukaisia haittapuolia ja aikaansaada entistä edullisempi ja erotuskyvyltään parempi laite, jossa kiinteän materiaalin erotus polttokattilan polttokaasuista voidaan suorittaa käyttäen hyväksi polttokaasujen jäähdytykseen tarvittavia, kattilan konvektio-osan putkistovirtaussuuntia. Keksinnöllä on olennaisesti tunnusmerkillistä se, mikä esitetään patenttivaatimuksessa 1.It is an object of the present invention to obviate the disadvantages of the prior art and to provide a more economical and more resolvable device in which the separation of solid material from boiler flue gases can be performed using the flux convection section of the boiler convection section. The invention is essentially characterized by what is set forth in claim 1.

Keksinnön mukaisesti on polttokattilan tulipesän ulkopuolelle sijoitettuun kattilan konvektio-osaan, edullisesti sen alapuolelle asennettu ainakin kaksiosainen kaasujen ja niiden sisältämän kiintoaineksen erottamiseen tarkoitettu erotustila. Tähän erotustilaan johdetaan keksinnön edullista hyödyntämistä varten epäpuhtaat polttokaasut kattilan konvektio-osassa olevien putkistojen kautta. Samoin keksinnön mukaisen laitteen 74533 2 avulla puhdistetut kaasut poistetaa erotus tilasta kattilan konvektio-osaan asennettuja putkistoja hyväksi käyttäen.According to the invention, at least a two-part separation space for separating the gases and the solids contained therein is arranged in the convection part of the boiler located outside the furnace of the combustion boiler, preferably below it. For the advantageous use of the invention, impure fuel gases are introduced into this separation space via pipelines in the convection section of the boiler. Likewise, the gases purified by means of the device 74533 2 according to the invention remove the separation from the space by utilizing the piping installed in the convection part of the boiler.

Keksinnön mukainen laite, polttokatti1 an konvektio-osaan liitetty erotustila koostuu edullisesti ainakin kahdesta osasta; epäpuhtaiden kaasujen saapumistilasta ja puhdistettujen kaasujen pois toti1 as ta.Saapumisti1 aan epäpuhtaat polttokaasut johdetaan olennaisesti alaspäin suuntautuvana vertikaa1ivir-tauksena polttokatti1 an , edullisesti sen tulipesän ulkopinnalle asennetusta konvektio-osasta. Keksinnön mukaisella laitteella puhdistetut polttokaasut sen sijaan poistetaan pois-totilasta olennaisesti ylöspäin suuntautuvana vertikaa1ivir-tauksena.Erotustila muodostaa ylä päästään siten konvektio-putkistojen kanssa olennaisesti suljetun systeemin. Poltto-kaasujen johtamiseksi erotustilan saapumisosasta poistotilaan on niitä erottavaan vä1iseinämään muodostettu edullisesti muotoiltuja aukkoja niin, että kaasut saadaan virtaamaan poistotilaan olennaisesti horisontaalisesti ja sylinteri maisen kattilan kyseessä ollessa olennaisen tangentiaalisesti väli-seinämään nähden.The device according to the invention, the separation space connected to the convection part of the combustion boiler, preferably consists of at least two parts; from the inlet of the impure gases and from the outlet of the purified gases. On arrival, the impure combustion gases are discharged in a substantially downward vertical flow from the convection section mounted on the outer surface of the combustion boiler, preferably its furnace. The flue gases purified by the device according to the invention are instead removed from the outlet space in a substantially upward vertical flow. The separation space thus forms a system which is substantially closed with the convection pipelines at its upper end. In order to conduct the combustion gases from the inlet part of the separation space to the outlet space, preferably shaped openings are formed in the partition wall separating them so that the gases flow into the outlet space substantially horizontally and in the case of a cylindrical boiler substantially tangentially to the partition wall.

Keksinnön mukaisessa erotusti1assa, joka on yläosaltaan olennaisesti polttokattilan konvektio-osan muotoinen, tapahtuu ensin sen sapumisosassa polttokaasujen karkeimpien kiinto-aineosasten erotus ominaispainoeroon perustuen, jolloin kar-keimmat kiintoaineosaset edullisen vertikaa1ivirtauksen ansiosta kulkeutuvat suoraan saapumisosan pohjalle ja siitä edelleen poistoputkeen. Näin osittain puhdistetut polttokaasut johdetaan edelleen erotustilan poisto-osaan, jossa polt-tokaasuissa jäljellä olevat kiintoaineosaset saadaan poistetuksi kaasuista edullisten virtausolosuhteiden ansiosta keskipakoisvoimaa hyväksi käyttäen.Poistotila toimii siis syk-looniperiaatteella ja kiintoaineosaset valuvat edullisesti poistotilan seinämää pitkin sen pohjalle ja siitä edelleen poistoputkeen, kun taas puhdistetut kaasut poistuvat poisto-tilasta sen yläosasta.In the separator section according to the invention, which is substantially in the form of a convection section of the boiler, the coarsest solids of the combustion gases are first separated in the combustion section based on the specific gravity difference, with the coarsest solids passing directly to the inlet section. The partially purified flue gases are then passed to a separation section outlet, where the solids remaining in the flue gases are removed from the gases using favorable centrifugal forces due to favorable flow conditions. The exhaust chamber thus operates on a cyclone basis and the solids continue to flow to the outlet wall. the purified gases leave the exhaust space at the top.

Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissaThe invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which

IIII

74533 3 kuvio 1 esittää erästä keksinnön edullista sovellutusmuotoa poi kk i1 ei kattuna, kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen erotustilan osaa katsottuna kuvion 1 mukaisen leikkauksen A-A suunnasta*.74533 3 Fig. 1 shows a preferred embodiment of the invention poi kk i1 not covered, Fig. 2 shows a part of the separation space according to the invention seen from the direction A-A of Fig. 1 *.

Kuvioiden mukaisesti polttokatti1 an 1 po1ttokammioon 2 johdetaan polttoaine ja polttoilma sinänsä tunnetulla tavalla syöttöelinten 3 avu11 a . Poltossa syntyvät poistokaasut poistetaan pol ttokammi osta 2 poistoputkistoon 4 ja putkiston 4 kautta edelleen polttokammion vaipan 5 ulkopinnalle asennettuun konvektio-osaan 6. Konvektio-osaan 6 on asennettu putkistoja sekä sen lähellä polttokammion vaippaa 5 olevalle osalle, että myös lähellä sen ulkopintaa olevalle osalle.According to the figures, fuel and combustion air are introduced into the combustion chamber 2 of the combustion boiler 1 in a manner known per se by means of the supply means 3a. The exhaust gases generated in the combustion are discharged into the combustion chamber 4 and further through the piping 4 to the convection part 6 mounted on the outer surface of the combustion chamber jacket 5. The convection section 6 is fitted with piping both to the part near the combustion chamber jacket 5 and to the outer surface.

Kuvioiden mukaisessa keksinnön sovellutusmuodossa putkistosta 4 tuleva epäpuhdas polttokaasu johdetaan erotustilan 7 saapumisti1 aan 8, lähellä konvektio-osan 6 sisäpintaa olevan putkiston 9 kautta, kun taas erotustilan 7 poistoti1asta10 ; poistuneet, puhdistetut kaasut johdetaan lähellä konvektio-osan 6 ulkopintaa olevan putkiston 11 kautta.In the embodiment of the invention according to the figures, the impure fuel gas coming from the piping 4 is led to the inlet 8 of the separation space 7, via the piping 9 close to the inner surface of the convection section 6, while from the outlet 10 of the separation space 7; the exhausted, purified gases are led through a piping 11 close to the outer surface of the convection section 6.

Erotustilan 7 osat, saapumisilla 8 ja poistotila 10 , on erotettu toisistaan väliseinämällä 12 , johon on muodostettu aukkoja 13 saapumisti1assa 8 keksinnön mukaisesti osittain Λ * puhdistettujen polttokaasujen johtamiseksi olennaisesti horisontaali virtauksena poistotilaan 10 . Aukkojen 13 reunat on edullisesti siten muotoiltuja, että kaasuvirtaus tilojen 8 ja 10 välillä muodostuu olennaisen tangentiaaliseksi väli-seinämään 12 nähden olennaisesti sylinterimäisen polttokat-tilakonstruktion 1 ollessa kyseessä. Vastaavanlainen olennaisen tangentiaalinen virtaus «i kaansaadaan myös liittämällä seinämään 12 aukkojen 13 eteen muotokappaleita 14 virtauksen suuntaisesti.The parts of the separation space 7, the inlets 8 and the outlet space 10, are separated from each other by a partition wall 12 in which openings 13 are formed in the inlet space 8 for conducting partially purified fuel gases according to the invention in a substantially horizontal flow to the outlet space 10. The edges of the openings 13 are preferably shaped in such a way that the gas flow between the spaces 8 and 10 is formed substantially tangential to the partition wall 12 in the case of a substantially cylindrical combustion roof structure 1. A similar substantially tangential flow is also obtained by connecting shaped bodies 14 in the direction of flow in front of the openings 13 in the wall 12.

Keksinnön mukaisesti erotustilan 7 saapumis ti 1 aan 8 johdetuille kaasuille suoritetaan osittaispuhdistus niin, että putkistosta 9 saapuvan edullisen, olennaisesti vertikaalisen virtauksen ansiosta kulkeutuvat kaasujen sisältämät raskaimmat ja karkeimmat kiintoaineosaset saapumistilan 8 pohjalle 15, jolloin erotus tapahtuu ominaispainoeroon perustuen.According to the invention, the gases introduced into the inlet 8 of the separation space 7 are partially cleaned so that due to the advantageous, substantially vertical flow from the piping 9 the heaviest and coarsest solids contained in the gases pass to the bottom 15 of the inlet 8, based on specific gravity difference.

4 745 33 Näin käsitellyt kaasut johdetaan edelleen väli seinämässä 12 olevien aukkojen 13 kautta poistoillaan 10, jossa olennaisesti horisontaalisen virtauksen ansiosta kaasut joutuvat keskipakoisvoiman vaikutukseen ja kaasuissa olevat kiintoaineosa-set kulkeutuvat sykioniperi aatetta hyväksi käyttäen poisto-tilan 10 seinämää pitkin poistotilan pohjalle 16. Kaasut sensijaan poistetaan poistotilan 10 yläosasta konvektio-osan putkistoon 11, jonka putkiston ulkokehälle on edullisesti sijoitettu virtauksen suuntainen ohjauslevy 17. Lisäksi poistotilan pohjalle 16 joutuneet kiintoaineosaset poistetaan sieltä poistoputken 18 kautta. Muodostamalla aukkoja 19 tilojen 8 ja 10 väliseen väliseinämän 12 alaosaan, voidaan saapumisosan pohjalle 15 kulkeutuneet kiintoaineosaset poistaa saman poistoputken 18 kautta. Pohjaan 15 voidaan kuitenkin haluttaessa liittää oma poistoputki, jolloin aukkoja 19 ei tarvita.4,745 33 The gases thus treated are further passed through openings 13 in the intermediate wall 12 at their outlets 10, where the substantially horizontal flow causes the gases to be centrifuged and the solids in the gases to pass through the wall of the outlet space 10 to the bottom of the outlet space 16. is removed from the upper part of the discharge space 10 to the piping 11 of the convection part, on the outer circumference of which the flow direction guide plate 17 is preferably placed. In addition, solids entering the bottom 16 of the discharge space are removed therefrom through the discharge pipe 18. By forming openings 19 in the lower part of the partition wall 12 between the spaces 8 and 10, the solid particles which have migrated to the bottom 15 of the inlet part can be removed through the same outlet pipe 18. However, if desired, a separate outlet pipe can be connected to the base 15, in which case no openings 19 are required.

/ i f „ a */ i f „a *

IIII

Claims

745 33

Apparatus for separating solid particles from flue gases in a boiler (1), in which the gases flowing down to the separator (7) are cooled in gas-tight vertical convection pipes (9) mounted outside the jacket (5) and the gases are removed upwards through gas-tight vertical convection pipes (11). that a separator (7) with a cross-section substantially uniform in cross-section with the convection part (6) is provided below the convection part (6) for separating combustion gases and solid particles contained in the gases, and that the upper part of the separator (7) forms a convection tube at its upper end. (9,11) with a substantially closed system.

Device according to claim 1, characterized in that the separation space (7) is divided into two parts by a partition wall (12) and in which the partition wall (12) has means (13, 14) for directing the gas flow from the space (8) to the space (8) (10) substantially horizontally and tangentially.

Device according to Claims 1 and 2, characterized in that a common outlet pipe (18) for separating the separated solid particles leads from the lower part of the separator (7).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the separation space discharge space (10) is a centrifugal force separator.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the arrival space (8) of the separation space is a separator based on the specific gravity difference. 745 33