FI74882C - Foerfarande och anordning foer avskiljning av fast material ur roekgaser. - Google Patents

Description

74882

Menetelmä ja laite kiintoaineen erottamiseksi savukaasuista Förfarande och anordning för avskiljning av fast material ur rökgaser

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä ja laite kiintoaineen erottamiseksi savukaasuista, joka menetelmä ja laite soveltuvat erityisesti käytettäviksi kiertopetireaktorin vertikaalisen tai kaltevan syklonierottimen yhteydessä.

Tekniikan tason mukainen yksinkertaisin erotintyyppi on tavallinen vertikaalinen, alaspäinkapeneva sykloni, jonka yläpäähän johdetaan reaktorista tulevat savukaasut tangentiaalisesti. Kiintoaine erottuu savukaasuista syklonin kehälle keskipakovoiman vaikutuksesta ja kulkeutuu erottimen seinämää pitkin spiraalimaista rataa alaspäin kohti syklonikartion alapäässä olevaa kiintoaineen poistoaukkoa, josta materiaali palautetaan reaktoriin. Savukaasujen kaasumainen osuus kerääntyy syklonin keskiöön ja poistetaan syklonin yläpäästä. Tällaisessa erotti-messa on havaittu ongelmalliseksi se, että poistuvat kaasut pyrkivät imemään mukanaan kevyempiä kiintoainespartikkeleita syklonin kartiomaisen vaipan alaosasta, jolloin erottimen puhdistuskyky oleellisesti heikkenee. Tyypillistä on myös se, että kaasun mukaan lähtevät partikkelit ovat useimmiten polttoainehiukkasia, jotka ovat ominaispainoltaan kevyempiä kuin petimateriaalihiukkaset.

Mainitun epäkohdan poistamiseksi on esitetty monia erityyppisiä ratkaisuja. FI-patenttihakemuksessa 850134 esitetään eräänä rakennemahdollisuutena erotin, jossa syklonikammion alapäähän on järjestetty erillinen imukammio, josta mainitut ongelmalliset hiukkaset pyritään poistamaan imulla. Imukammio sijoittuu kartiomaisen syklonin alapäähän ja kiintoaineen poistoputken välille. Imulaitteena julkaisun mukaisessa ratkaisussa käytetään paineilmatoimista ejektoria.

Toisena ratkaisumallina on GB-hakemusjulkaisussa 2136325 2 74882 esitetty tapaa, jossa kartiomaisen syklonin alapäässä on pienempi syklonimainen kammio, johon on johdettu säteittäinen putki siten, että putken suu sijoittuu tasapainoalueelle, ts. alueelle, jossa alaspäin spiraalimaisesti etenevä kaasuvirtaus pysähtyy ja alkaa nousta kohti ylempää syklonierotinta. Tämän putken kautta imetään kaasua ja sen mukana kulkevia kiintoaine-partikkeleita suodatuslaitteeseen. Tuloksena väitetään saatavan huomattavasti puhtaampi erottimen poistokaasu kuin tavanomaisin laittein.

Kolmantena ratkaisumallina esitetään GB-hakemusjulkaisussa 2136326 muilta ratkaisuiltaan edellisen kaltainen toteutus, mutta tässä erottimessa syklonista lähtevästä kaasusta imetään syklonin yläpäässä osa erilliseen puhdistimeen puhdistettavaksi. Julkaisussa on esitetty muutamia eri tapoja uudelleen puhdistettavan kaasun erottamiseksi poistokaasuista. Eräänä tapana esitetään, että kaasunpoistoputki sijoittuu pienempi-halkaisijäisenä syklonista lähtevän poistoputken sisälle, jolloin kiinteitä, raskaita partikkeleita sisältävä spiraalimaisesti kohoava kaasukerros joutuu mainittujen putkien välitilaan, josta se imetään ulos. Toisena vaihtoehtona esitetään syklonista lähtevän poistoputken rinnalle kytkettäväksi syklonin ulkopuolella pienempi putki, jotka putket yhdistetään toisiinsa leikkaamalla niiden vaippa auki ja liittämällä ne toisiinsa siten, että poistoputken seinämällä spiraalimaisesti kohoava kaasuvirtaus, joka sisältää kiinteitä partikkeleita, joutuu pienempään putkeen ja kohoaa siitä ylöspäin ja josta se imetään edelleen puhdistettavaksi.

Missään mainituista julkaisuista ei ole pystytty esittämään ratkaisua, jossa syklonista poistuvan kaasun joukkoon ei joutuisi kiinteitä hiukkasia. GB-julkaisut ottavat tämän haitan välttämättömänä tosiasiana, joka täytyy jälkikäteen hoitaa niin hyvin kuin mahdollista. Ongelman ratkaisua lähempänä on FI-hakemuksen 850134 mukainen toteutus, jossa myös käytetään kiintopartikkeleita sisältävän kaasun imua, mikä I! 74882 3 tuo mukanaan samoin kuin GB-julkaisujenkin ratkaisut lisälaitteita ja lisäinvestointeja rakennusvaiheeseen.

Edellä esitettyjen laitteiden haitat pystytään poistamaan esillä olevan keksinnön mukaisella menetelmällä, jolle on tunnusomaista, että osa erottimen vaippapinnalle pyöriväksi kerrokseksi erottuneesta kiintoaineesta poistetaan tästä kerroksesta ja osa erottimen pohjassa olevan aukon kautta. Menetelmän toteuttavalle laitteelle on tunnusmerkillistä, että erottimen vaippapinnalle on järjestetty yksi tai useita aukkoja kiintoaineen poistamiseksi syklonista.

Esitetyn tyyppinen laite on yksinkertainen ja varmatoiminen, joka ei tarvitse mitään erityisiä lisävarustuksia kuten puhaltamia, imureita, ejektoreita tai muita vastaavia. Lisäksi laitteen tuomana etuna voidaan mainita mm. se, että poistettaessa kiintoainetta useampaan kanavaan sitä on myös erittäin yksinkertaista johtaa reaktoriin eri korkeuksille tai eri paikkoihin. Kanavien kautta palautettavaa kiintoainetta on myös mahdollista jäähdyttää, jolloin reaktorin säätömahdolli-suudet entisestään monipuolistuvat.

Keksinnön mukaista menetelmää ja laitetta selitetään seuraa-vassa yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisiin kuvioihin, joista kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen laitteen erästä suoritusmuotoa kaavamaisena sivukuvantona, kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaista suoritusmuotoa kaavamaisesti ylhäältä katsottuna ja kuvio 3 esittää keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaista erotinratkaisua.

Kuvioiden 1 ja 2 mukaisesti kiertopetireaktori koostuu pääasiassa kahdesta osasta, reaktorista 1 ja erotinosasta 2.

4 74882

Koska keksinnön kohteena on erityisesti erotinosa 2, ei tässä yhteydessä selitetä reaktoriosan 1 rakennetta tai toimintaa tarkemmin. Vertikaaliseen syklonierottimeen 3 kuuluu tangenti-aalinen savukaasujen tulokanava 4, sylinterimäinen ylävaippa 5 ja kartiomainen alaspäin kapeneva, alempi vaippa 6. Lisäksi syklonin yläpäätyyn liittyy puhdistettujen kaasujen poisto-kanava 7 ja kartiomaisen vaippaosan alapäähän kiintoaineen poistokanava 8, josta putki 9 johtaa palautettavan kiintoaineen takaisin reaktoriin. Koska käytännössä on todettu, että kaikki jo syklonin kartiomaiselle vaippapinnalle erottunut kiintoaine ei kulkeudukaan poistokanavaan 8, vaan osa tempautuu mukaan tietyllä korkeudella kartiomaisessa osassa kääntyvään kaasuvirtaukseen, on keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti päädytty sijoittamaan mainitulle alueelle syklonin kartiomaiselle vaippapinnalle aukkoja 10, joihin on liitetty tangentiaalisesti putkia 11 ja 12. Putket on yhdistetty reaktoriosaan 1 eri korkeuksille ja eri puolille reaktoria tasaisemman pedin fluidisoinnin aikaansaamiseksi. Lisäksi putkiin 11 ja 12 on kuviossa 1 liitetty kiintoaineen jäähdytin 13, jonka avulla reaktoriin palautettavan materiaalin lämpötilaa voidaan säätää ja siten myös itse reaktorin lämpötilaa. Tällaiset jäähdyttimet eivät ole olennaisia elementtejä itse keksinnön toteutukselle, vaikka niillä pystytään käyttämään hyväksi keksinnön mukaisen laitteen antamia mahdollisuuksia, etenkin jos jäähdyttimet järjestetään kuhunkin kiintoaineen palautusputkeen. Yksinkertaisimmissa versioissa on mahdollista jättää jäähdyttimet kokonaan pois.

Kuviossa 3 esitetään keksinnön mukaisen erottimen eräs toinen edullinen suoritusmuoto. Kyseisessä ratkaisussa erotinlaite 20 koostuu perusosista: savukaasujen tangentiaalinen tulokanava 4, erottimen sylinterimäinen ylävaippa 5, puhdistettujen kaasujen poistokanava 7 ja erottuneen kiintoaineen poisto-kanava 8, sekä uuden rakenteen mukaisista osista: ensimmäinen kartiomainen vaippapinta 21, joka alkaa sylinterimäisestä vaippaosasta 5 ja kapenee alaspäin päättyen toiseen sylinteri- li 74882 5 mäiseen osaan 22, ja toinen kartiomainen vaippapinta 23 em. sylinterimäisen osan 22 alapuolella päättyen kiintoaineen poistokanavaan 8. Toisen sylinterimäisen vaippaosan 22 yhteyteen on järjestetty tästä tangentiaalisesti erottuvat kiintoaineen palautusputket 24 ja 25, jotka edelleen johtavat kehälle erottuneen kiintoaineen takaisin reaktoriin kuvioiden 1 ja 2 esittämän suoritusmuodon mukaisesti.

Kuviossa 3 esitetyn kahdesta sylinterimäisestä ja kahdesta kartiomaisesta osasta koostuvan syklonin kokeissa, ilman kiintoaineen poistomahdollisuutta sylinterimäiseltä osalta, on havaittu erotuskyvyn olevan parempi kuin tavanomaisella kuvion 1 tyyppisellä syklonilla. Syynä erotuskyvyn parantumiseen on se, että alaspäin spiraalimaisesti kiertyvä virtaus hidastuu toiselle sylinterimäiselle osalle 22 tullessaan niin, että keskempänä virtaavat kaasut kääntyvät jo ylöspäin nousevaksi virtaukseksi. Tässä vaiheessa vaippapinnalla ja sen läheisyydessä kiertävä kiintoaine on niin kaukana ylöspäin virtaavasta kaasuspiraalista, että siitä ei juurikaan irtoa hiukkasia kaasun mukaan. Tästä seuraavana vaiheena pääteltiin, että poistamalla kiintoainetta sylinterimäisen osan kehältä vähennetään huomattavasti sen kiintoaineen määrää, joka kiertää toisen kartiomaisen osan 23 alapäähän. Vähentämällä tätä kiintoainetta poistoputkien 24 ja 25 avulla ja samalla kartioon virtaavan kaasumäärän vähentyessä pienenee myös sen kiintoaineen määrä, joka lähtee kaasun mukaan toisen kartiomaisen osan 23 alapäästä. Siten erotuskykyä pystytään huomattavasti parantamaan tavalliseen sykloniin verrattuna.

Edullisesti aukkojen 10 korkeus syklonin kartiomaisella vaippa-pinnalla 6 tai sylinterimäisen osan 22 sijoittumiskohta kartio-maisten vaippapintojen 21 ja 23 välille on välillä 10 - 70 % koko kartiomaisen osan korkeudesta. Samassa yhteydessä on kuitenkin todettava, että joissakin erikoisratkaisuissa aukot voivat olla joko ylempänä tai alempana kartiomaisella vaippa-pinnalla tai jopa syklonin yläosassa olevalla sylinterimäisellä osalla.

6 74882

Edellä esitetyllä ei ole pyritty rajoittamaan keksinnön suoja-piiriä ja laajuutta siitä, mitä on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa. Edellä on esitetty vain muutama keksinnön edullista suoritusmuodoista, joihin voi tehdä muunnelmia poikkeamatta keksinnön hengestä. Keksinnön mukaisen laitteen sijoitus reaktorin yhteyteen on esitetty hyvin kaavamaisesti johtuen siitä, että vastaavat liitännät samoin kuin jäähdytys-laitteiden käyttö on ennalta tunnettua muista yhteyksistä. Samoin on kuvioissa esitetty keksinnön mukaisen syklonin käyttöä vain kiertopetireaktorin yhteydessä, mutta se soveltuu käytettäväksi myös muuntyyppisten polttolaitteiden kanssa, joissa halutaan erottaa kiintoainetta savukaasuista.

li

Claims (7)

74882 7

1. Menetelmä kiintoaineen erottamiseksi savukaasuista, jotka johdetaan polttolaitteesta erotuslaitteeseen, jossa kiintoaine erottuu erottimen kehällä pyöriväksi kerrokseksi, tunnet-t u siitä, että osa kiintoaineesa poistetaan mainitusta pyörivästä kerroksesta ja toinen osa poistetaan erottimesta sen pohjassa olevan aukon kautta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pyörivästä kerroksesta poistetaan kiintoainetta erottimen vaippapinnan aukosta tangentiaalisesti.

3. Laite kiintoaineen erottamiseksi savukaasuista, joka laite käsittää vertikaalisen tai kaltevan syklonierottimen (2, 20), jossa on savukaasujen tulokanava (4), puhdistetun kaasun poistokanava (7) ja kiintoaineen poistokanava (8), tunnet-t u siitä, että erottimen vaippapinnalle (6, 22) on järjestetty yksi tai useampia aukkoja (10) kiintoaineen poistamiseksi syklonista.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että aukot (10) on järjestetty syklonin kartiomaiselle vaippapinnalle (6).

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että aukot (10) on järjestetty syklonin sylinterimäiselle vaippapinnalle (22).

6. Patenttivaatimuksen 3-5 mukainen laite, tunnettu siitä, että aukkoihin (10) on liitetty putket (11, 12? 24, 25) kiintoaineen johtamiseksi edelleen.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että putket (11, 12; 24, 25) ovat tangentiaalisia. 74882 8