FI81667B - Anordning foer uppvaermning av en vaetska med heta gaser. - Google Patents

Description

1 81667

Laite nesteen kuumentamiseksi kuumilla kaasuilla

Keksintö koskee laitetta nesteen kuumentamiseksi kuumilla kaasuilla siten, että saasteaineiden pääsy ympä-5 ristöön estetään, laitteen käsittäessä säiliövälineen, jossa on absorbtioväliainetta sisältävää nestettä, poltin-välineen, jossa on ainakin osittain ulkopinnan määrittämä polttokammio ja joka on sijoitettu nesteen ylemmän tason yläpuolelle, kuumakaasuputken, joka on sijoitettu säiliö-10 välineen sisään ja jolla on kuuman kaasun sisääntulo ja ulostulo, sisääntulon ollessa yhdistetty poltinvälineeseen, ja ulosvirtausaukon, Joka on muodostettu säiliövälineeseen kuumaa kaasua varten.

Kaikilla menetelmillä, joilla tuotetaan lämpöä nes-15 temäisestä, kaasumaisesta tai kiinteästä polttoaineesta, on haittana vahingollisten aineiden päästöt ympäristöön. Tämä ongelma aiheuttaa arvaamattomia menetyksiä ja vahinkoja luonnossa. Nämä vahingot ovat yleisesti tunnettuja eivätkä tarvitse lähempää selvitystä.

20 US-PS 3 568 658 kuvaa vedenkuumennusjärjestelmän, jonka mukaan säiliössä olevan veden sisään on sijoitettu kaksiosainen tuliputki. Poltin on sijoitettu siten, että liekki jää suurimmaksi osaksi tuliputken vesitäytteeseen. Siten putken vesitäytteessä syntyvät palamiskaasut pumpu-25 taan veden kanssa putken alaosaan ja johdetaan säiliön sisällön joukkoon. Tällaiset laitteet ovat toisaalta suhteellisen monimutkaisia, sillä tuliputki täytyy tehdä kaksiosaiseksi ja lisäksi sen tulee olla liitetty pumppujärjestelmään. Laitteiston huomattavan pieni hyötysuhde on 30 seurausta liekkien jäämisestä tuliputken vesitäytteeseen, koska kulloinkin säiliön vesitäytteestä voidaan kuumentaa pieniä määriä (tuliputken vesitäyttö). Vahingollisten aineiden absorboituminen on käytännöllisesti katsoen merkityksetön, sillä poistokaasukuplien viipymä säiliön täyt-35 teessä on suhteellisen lyhyt eikä säiliön täytteessä ta- 2 81667 pahdu sekoittumista.

GB-PS 759 062:n mukaan täytyy nesteen kokonaan ympäröimässä tuliputkessa säätää liekin lämpötilaa käyttämällä jäähdytysainetta ja/tai kemiallista reagenssia.

5 Paikallisen ylikuumenemisen estämiseksi tuliputkea ympäröi jäähdytysvaippa, jonka kautta viileä kaasu johdetaan tuli-alueelle, minkä on täytynyt osoittautua hyväksi erityisesti käsiteltäessä sokeriliuoksia sekä vaikutettaessa kemiallisiin reaktoihin (rikin hapettumiseen jne). Myöskään 10 tässä ei pyritä vahingollisten aineiden absorboitumiseen vaan kemikaalien hapettumiseen, jolloin palamiskaasuja syntyy lämmitettävässä nesteessä ja ne kulkeutuvat passiivisesti ja sekoittumatta säiliön täytteen läpi.

Esillä olevan keksinnön perustana on välttää tunnet-15 tujen laitteiden haitat ja erityisesti esitellä kuumien kaasujen vahingollisten aineiden absorboimiseen taattu menetelmä, jolla saavutetaan kuuman kaasun pitkä viipymä lämmitettävässä nesteessä ja siten parempi hyötysuhde, jolloin tämän menetelmän toteuttamiseksi tarvittavien lait-20 teiden tulee olla rakenteeltaan yksinkertaisia ja siten vähillä kustannuksilla hankittavissa.

Keksinnön mukaiselle laitteelle on tunnusomaista, että kuumakaasuputken sisässä on välineet nesteeseen kohdistetun imuvaikutuksen muodostamiseksi ja kuumien kaasujen 25 pyörteisen liikkeen aikaansaamiseksi nesteessä.

Parhaita absorptiovällaineita ovat emäkset, erityisesti esim. maa-alkalihydroksidit tai alkalihydroksidit tai kolmenarvoisten metallien hydroksidit. Absorptionesteen luonteen mukaan voidaan palamiskaasujen sisältämien vahin-30 gollisten aineiden neutraloimisväliaineena käyttää myös suoloja absorptionesteessä. Etuna on myös se, että sellaiset suolat poistuvat, jotka kehittävät puskurivaikutusta, kuten esimerkiksi primaariset, sekundaariset tai tertiaa-riset alkalimetallifosfaatit. Muulloin parhaita suoloja 35 ovat natrium-dihydrogenfosfaatti, dinatriumhydrogenfos- 3 81 667 faatti, trinatriumfosfaatti tai karbonaatit kuten esim. kalsiumkarbonaatti tai natriumkarbonaatti.

Vastaavasti polttolaitteissa kehittyy myös luonteeltaan emäksisiä vahingollisia aineita. Näiden absor-5 boimiseksi on edullista lisätä absorptionesteeseen heikkoja happoja.

Parhaita happoja ovat esimerkiksi fosforihappo tai laimennettu rikkihappo. Absorptionesteeseen upotettava putki on ensi sijassa eristettävä niin, ettei käytännöllisesti 10 katsottuna yhtään hukkalämpöä joudu ympäristöön. Putki valmistetaan ensi sijassa kuumuutta ja korroosiota kestävästä aineesta. Putken muodolla on vain toissijaista merkitystä, sylinterimäistä muotoa pidetään kuitenkin parhaimpana.

15 Palamiskaasun optimaalisen sekoittumisen absorptio- nesteessä takaamiseksi voidaan keksinnönmukaisessa laitteessa päätyä myös homogenisaattorin, vibraattorin sekoit-timen tai ultraääniaallon käyttöön roottorin sijasta. Tärkeää on, että palamiskaasut sekoittuvat absorptionesteeseen 20 kuplamuodossa, jolloin menetelmän suorittamiseksi parhaalla tavalla tavoitellaan mahdollisimman pieniä kuplia lyhyttä ja isompia kuplia pitempää viipymää varten absorptiones-teessä optimaalisen lämmönvaihdon ja mahdollisimman suuren vahingollisten aineiden absorption takaamiseksi. Kaasu-25 tuslaitteet, jotka ovat optimaalisia kuplakoon ja viipymän suhteen, tunnetaan tekniikassa. Kuplakoon ohjaamista voidaan säätää esimerkiksi verkon avulla. Toinen mahdollisuus vaikuttaa kuplakokoon on lisätä absorptionesteeseen jakaut-tavaa ainetta, jolloin jälkimmäistä pidetään parhaimpana 30 happamassa väliaineessa. Erityisen hyvänä pidetyssä menettelytavassa kuumat palamiskaasut jäähdytetään riittävän suuren absorptionestemäärän kanssa etupäässä lämpötilassa, joka on absorptionesteen kiehumispisteen alapuolella sekoitettavan kaasumäärän pitämiseksi mahdollisimman pienenä. 35 Tämä tapahtuu esimerkiksi pintaa kasvattavien osien, kuten 4 81667 esim. Raschigin renkaitten avulla, jotka on sijoitettu liekin ja roottorin väliin. Tästä seuraa kaikkiaan roottorin, joka on esimerkiksi valittu sekoituslaitteeksi, pienempi energiankulutus.

5 Absorptioneste voi energialähteenä luovuttaa läm pönsä toiselle energialähteelle, millä on erityisesti merkitystä huoneistojen lämmityksessä, käyttöveden lämmityksessä tai teollisuuskaasujen lämmön talteenotossa.

Keksinnönmukainen laite sopii palamiskaasujen ab-10 sorpoimiseen tavallisissa lämpötiloissa, parhaita ovat kuitenkin alhaisemmat lämpötilat. Alhaisissa lämpötiloissa ovat lepohäviöt pienempiä ja keksinnönmukaisen laitteiston käytössä käytännöllisesti katsoen merkityksettömiä.

Yhteenvetona voidaan sanoa, että keksinnönmukainen 15 laite mahdollistaa nestemäisten, nesteytettyjen ja kaasumaisten polttoaineiden polttamisen ilman vahingollisia aineita. Tämän optimaalisen lämmön hyväksikäytön ja huomattavasti pienemmän polttoaineenkulutuksen, kuin on laita tunnettujen laitteiden kohdalla, lisäksi täytyy mainita 20 erityisinä etuina myös palamisjäännösten ympäristöystävällinen hoitaminen yhdistettynä ympäristökuormituksen välttämiseen.

Yksinkertaisen rakennustavan lisäksi on edelleen nähtävissä olennainen etu siinä, että uuni perinteisessä 25 mielessä jää pois. Keksinnönmukainen menetelmä toteutetaan siten, että tavanomaisten lämpötilojen palamiskaasut, ensi sijassa välillä 50°C ja 2000eC, edullisesti välillä 800°C ja 1500“C ja erityisen edullisesti välillä 1000eC ja 1500°C, eli näissä lämpötiloissa olevat palamiskaasut ja/-30 tai teollisuusjätekaasut sekoitetaan putken kautta homoge-nisaattorin, vibraattorin tai roottorin avulla kuplien muodossa absorptionesteeseen, jolloin homogenisaattori, vibraattori tai roottorinpotkuri on mitoitettu siten, että putkessa syntyy laitteiston ollessa käytössä lievä alipai- 5 81 667 ne. Keksinnönmukaisen menetelmän eräässä suoritustavassa palamiskaasujen sekoittamiseksi absorptionesteeseen absorp-tioneste viedään roottorin avulla pyörivään liikkeeseen, millä on se etu, että siten spiraalinmuodossa nousevat 5 kuplat saavat pitemmän viipymän ja saavutetaan vahingollisten aineiden optimaalinen absorptio.

Keksinnönmukaista laitetta selvitetään lähemmin jäljempänä oheisiin kuvioihin viitaten, jolloin kuviot kuvaavat lähemmin vain kahta mahdollista toteutustapaa. 10 Asiantuntijat voivat esitetyn keksinnöllisen perusidean perusteella päätyä muihinkin suoritustapoihin, kuten esimerkiksi laitteen käyttöön samanaikaisesti lämmön talteenotossa ja jätekaasujen puhdistuksessa.

Kuvio 1 on kaavioleikkauskuva kyseisestä laittees- 15 ta ja kuvio 2 esittää toteutuksen muunnosta, samoin leikkauksena .

Kuviossa 1 esitetyn toimintatavan mukaan laite käsittää nestetiiviin astian 1, joka on tuettu pohjasta ja-20 loilla 2. Kammio 1 koostuu pyörösylinterimäisestä vaipasta 3, pohjasta 4 ja kannesta 5. Se on täytetty osittain nesteellä, osittain absorptioväliainetta sisältävällä vedellä W. Vesitäytteen W sisällä kiertää putki 6, joka toimii lämmönvaihtajana ja on yhteydessä tuloaukon 7 ja meno-25 aukon 8 kautta lämmönkuluttajaan, esim. lämpölaitokseen.

Tuloaukosta 7 putkeen 6 tuleva väliaine kuumentuu putken 6 sisällä ja luovuttaa lämpönsä laitteiston ulkopuolella läm-mönkuluttajalle.

Kammion 1 kanteen 5 on kiinnitetty sylinterimäinen 30 putki 9, jonka yläosaan johtaa läpimitaltaan pienempi putki 10. Jälkimmäiseen on sijoitettu poltin 11, joka on yhteydessä tunnettuun polttojärj es telinään. Putki 9, joka on valmistettu etupäässä ruostumattomasta teräksestä, yltää niin kauas alas kammioon 1, että sen alempi osa 9a uppoaa 35 vesitäytteeseen W. Tähän alempaan putken osaan 9a on si- 6 81 667 joitettu roottori 12, joka myös on vesitäytteen sisässä ja jonka käyttöakseli 13 yhdistää moottoriin 14. Moottori 14 on laipan 15 ja ruuvien 16 avulla kiinnitetty kammion pohjaan ja akseli 13 on johdettu nestetiiviin tiivisteen 17 5 avulla pohjan 4 läpi.

Kammion 1 kanteen 5 on sijoitettu lisäksi poistoil-maputki 18. Vesitäytteeseen W kohoaa alhaalta termostaatti 19, ylivuotoputki 20. Kammion pohja 4 on varustettu puh-distusventtiilillä 21, johon on yhdistetty putken välityk-10 sellä suodatinlaitteisto.

Kuvattua laitetta käytettäessä poltin 11 tuottaa putken 9 sisällä liekin F, jolloin poltinjärjestelmä ja putket ovat sijoitettu toisiinsa nähden siten, ettei liekki tavoita vedenpintaa eivätkä myöskään ympärille leviä-15 vät vesihiukkaset häiritse liekkiä. Vedessä käyvän roottorin 12 vaikutuksesta syntyy veden ja putken sisustan väliseen rajapintaan imu, jonka vaikutuksesta putkessa 9 syntyvät palamiskaasut imeytyvät veteen ja kulkeutuvat kuplina vesitäytteessä W pohjaan, josta ne nuolien 22 suuntai-20 sesti hitaasti nousevat. Roottorin 12 aiheuttaman läpivir tauksen ansiosta palamiskaasut viipyvät vedessä pitempään ja lisäksi kaasukuplien ja ympäröivän veden välille syntyy suuri kontaktipinta.

Palamiskaasut voidaan jäähdyttää putken 23 (kuvio 25 1) tai 39 (kuvio 2) avulla, joka alkaa potkurin 12 lähei syydestä ja nousee ylöspäin ja liittyy polttokammioon 9 (kuvio 1). Putken 23 (kuvio 1) kammioon kiinnittyvässä osassa on pieniä reikiä 23b niin, että absorptioneste leviää tasaisesti koko kammioon ja pitää sen samalla jatku-30 vasti kosteana ja viileänä.

Heti kun potkuri 12 käynnistyy, absorptionesteen pinta nousee ainakin porausreikien 23a (kuvio 1) tai 40 (kuvio 2) korkeudelle ja kostuttaa pintaa kasvattavan osan R (kuvio 1 ja 2), jonka avulla saavutetaan lisäjäähdytys-35 vaikutus eli kuuman kaasun jäähtyminen lämpötilaan, joka on 7 81667 absorptionesteen kiehumispisteen alapuolella.

Kuvion 2 kuvaamassa toteutustavassa johtaa potkureista lähtevä putki 39 kaksoisvaippaan 34, jonka kautta polttokammion huuhtelu tapahtuu. Tämä yksityiskohta estää 5 polttokammiossa 9 absorptionesteen yläpuolella olevien kaasujen ylikuumenemisen.

Pintaakasvattavan osan R (Raschingin renkaitten) käyttö tapahtuu kuviossa 1 esitetyllä tavalla.

Kuvio 2 esittää tämän laitteen muunnoksen. Sylin-10 terimäisellä vaipalla 25, pohjalla 26 ja kannella 27 varustettuun nestesäiliöön johtaa ylhäältä putki 28. Putken 29 alapäässä oleva roottori 30 on yhdistetty akselilla 31 moottoriin 32. Tuliputki 33 liittyy vinosti putkeen 29 ja on yhteydessä polttokammioon 9, johon on asennettu poltin 15 35. Myös tässä tuliputkesta 33 tulevat kuumat kaasut imey tyvät ja sekoittuvat suoraan vesitäytteeseen roottorin 30 kautta, jonka jälkeen veden tai absorptioväliaineen kanssa yhteydessä olleet puhdistuneet kaasut poistuvat säiliöstä ylemmän aukon 36 kautta. Kuumennettava neste tulee 20 säiliöön 24 tuloputkesta 37 ja lähtee siitä poistoputken 38 kautta. Putkea 39 voidaan kuvion 1 putken 23 mukaisesti käyttää palamiskaasujen jäähdyttämiseen.

Täydellisen palamisen saavuttamiseksi palamislie-kin F ei tulisi olla kontaktissa absorptionesteeseen W tai 25 sekoitettuihin vesipisaroihin. Roottorin 12 tai 30 absorp-tionesteessä aiheuttaman voimakkaan keskipakoisvoiman ansiosta saavuttavat kuplat pitemmän viipymän ja siten absorptionesteen vähentymisen samanaikaisen hyvän lämmönvaih-don ja vahingollisten aineiden absorboitumisen lisäksi.

30 Tuliputken 9 (kuvio 1) dimensioitten muuttamisella (supistamisella) ja roottorin 12 tai 30 korkeuden säädöllä sekä roottorin kierrosluvulla voidaan säätää läpivirtaa-van palamiskaasun määrää. Kuvion 2 mukaan voidaan alempaa 29a:11a merkittyä putken 29 osaa toiminnallisesti pitää β 81667 tuliputken 33 jatkeena. Tämän osan 29a alempaan päähän, kuten myös kuvion 1 mukaan tuliputken osassa 9a, voidaan roottorin 30 tai 12 ylä- tai alapuolelle sijoittaa verkko N, joka edistää palamiskaasujen jakautumista hienojakoi-5 sesti nesteeseen.

Roottorin 12 tai 30 sijasta on mahdollista käyttää myös homogenisaattoria, vibraattoria tai jotakin muuta laitetta, jolla voidaan aikaansaada toivottu imu ja vaadittu sekoittuminen.

10 Nesteessä olevat haitalliset aineet voidaan hajot taa myös elektrokemiallisesti tai hitaan purkautumisen avulla, eli käyttämällä nesteessä elektrodeja. Hapettumis-väliaineena voidaan käyttää otsonia.

Kuvion 2 mukaisessa toimintatavassa voidaan poltti- 15 men 35 ja alemman putkenosan 29a välille asentaa pintaa kasvattava osa, esim. Raschingin renkaat.

Vaihtoehtoisesti voidaan tuliputki ja poltin 35 asentaa säiliöön siten, että polttimen 35 liekki kulkee nestepinnan yläpuolella pinnan suuntaisesti.

20 Moottori voidaan asentaa nesteeseen W. Käytettäes sä laitteistoa savukaasujen puhdistamiseen johdetaan kuuma savukaasu polttimeen yhdistetyn putken kautta nesteeseen ja, kuten on selvitetty, savukaasu imeytyy ja sekoittuu nesteeseen.

Claims (7)

9 81667

1. Laite nesteen kuumentamiseksi kuumilla kaasuilla siten, että saasteaineiden pääsy ympäristöön estetään, 5 laitteen käsittäessä säiliövälineen (1, 24), jossa on absorbtioväliainet-ta sisältävää nestettä (W), poltinvälineen (11, 35), jossa on ainakin osittain ulkopinnan määrittämä polttokammio ja joka on sijoitettu 10 nesteen ylemmän tason yläpuolelle, kuumakaasuputken (9, 33), joka on sijoitettu säiliö-välineen (1, 24) sisään ja jolla on kuuman kaasun sisään-tuloaukko ja ulostuloaukko, sisääntuloaukon ollessa yhdistetty poltinvälineeseen, ja 15 ulosvirtausaukon (18, 36), joka on muodostettu säi- liövälineeseen (1, 24) kuumaa kaasua varten, tunnettu siitä, että kuumakaasuputken sisässä on välineet (12, 30) nesteeseen kohdistetun imuvaikutuksen muodostamiseksi ja kuumien kaasujen pyörteisen liikkeen ai- 20 kaansaamiseksi nesteessä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että kuumakaasuputki (9, 33) on toteutettu poltinvälineen tuliputkena, jolloin poltinväline (11, 35) on asennettu tuliputken pituuden mukaan sillä tavoin, 25 että syntyvä liekki päättyy nestepinnan yläpuolelle.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että väline imuvaikutuksen muodostamiseksi on sijoitettu kuumakaasuputken (9) jatkeosaan (9a).

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen laite, 30 tunnettu siitä, että väline imuvaikutuksen muodostamiseksi on roottori (12, 30), jota käyttöväline (14, 32) käyttää.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että roottori (30) on kytketty käyttö- 35 välineeseen (32) käyttöakselin (31) kautta ja on putken 81667 (23) ympäröimä, ja että tuliputki (9) jatkeosineen (33) liittyy terävässä kulmassa mainittuun käyttöakselia (31) ympäröivään putkeen (29).

6. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen laite, 5 tunnettu siitä, että polttimen liekin etäisyys nestepinnasta on 5 - 20 cm.

7. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että käyttöväline on moottori (14, 32). 11 81667