FI86912C - Anordning foer rening av gas, saerskilt roekgas - Google Patents

Description

i 8691 2

Laite kaasun, erityisesti savukaasun puhdistamiseksi

Uunista tulevat savukaasut sisältävät tietyn määrän lämpö-energiaa, jota ei voida ottaa talteen polttolaitoksessa tai muissa sovinnaisissa lämmönvaihtajissa. Siihen sisältyy myöskin syövyttäviä ainesosia, kuten rikkiyhdisteitä, pölypartik-keleita ja muita epäpuhtauksia, jotka ovat vaikeasti poistettavissa j.a jotka saattavat aiheuttaa ympäristöhaittoja.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada laite, joka mahdollistaa savukaasuissa olevan jäännöslämmön tehokkaan hyväksikäyttämisen ilman lämmittämiseen, sekä samanaikaisesti mahdollistaa viimeksi mainitun puhdistamisen, mikä tarkoittaa syövyttävien/happoyhdisteiden neutralointia ja kaasun mukaan ottaman tuhkan, hiukkasiin sidottujen raskaiden metallien ja tiettyjen kaasumaisten elohopeayhdisteiden keräämistä. Jäännös-tuote tulee olemaan kemiallisesti pysyvä yhdiste, josta päästään helposti eroon.

Keksintö käsittää regeneratiivisen eli palautuvan lämmönvaih-tajan, joka on kytketty epäpuhdasta kaasua tuottavaan laitokseen ja johon sisälytyy ainakin kaksi vuorotellen käytettävää yksikköä, jossa kummassakin on säiliötila lämpöä varastoivien kappaleiden varastoimiseksi, joka on varustettu liitännöillä savukaasun, vastaavasti polttoilman läpipäästämiseksi. Keksinnölle on tunnusomaista, että lämpöä varastoivat kappaleet sisältävät tietyn määrän perusrakeita, jolloin kussakin yksikössä on liitännät sen alemmassa päässä ja toiset liitännät sen yläpäässä, sekä vaihtoventtiilit virtauksen ohjaamiseksi säiliötilojen läpi, niin että epäpuhdas kaasu kulkee toiseen suuntaan ja ilma vuorostaan kulkee vastakkaiseen suuntaan, jolloin kumpikin yksikkö sekä sen kaasun tuloliitäntä on sovitettu niin, että säiliötilassa oleva lämpötila alenee savukaasuissa olevan kosteuden kastepisteen alapuolelle.

Kosteus sitoo lentotuhkan, hiukkasiin sidotut raskaat metallit sekä tietyt kaasumaiset elohopeayhdisteet, sekä edesauttaa 2 86912 reaktiota rikkidioksidin ja perusrakeiden välillä.

Säiliötiloihin menevät liitännät ovat sopivinunin järjestetyt niin, että kaasu kulkee säiliötilan läpi ylhäältä alaspäin, kun taas ilma kulkee sen läpi alhaalta ylöspäin. Vaihtoehtoisesti voidaan liitännät järjestää niin, että kaasu kulkee säiliötilan sisätilasta ulospäin, kun taas ilma kulkee ulkoa sisäänpäin. Varastotila on sopivimmin varustettu sisäisillä rei'itetyillä jakoseinämillä, jotka jakavat tilan ainakin kahteen, kammioon, jotka mahdollistavat kaasun vastaavasti ilman virtauksen pääasiallisesti ristiin toisiinsa nähden.

Lämmönvaihtaja on sopivimmin liitetty laitteeseen perusrakenteiden puhdistamiseksi sekä elimiin rakeiden kuljettamiseksi säiliötilasta laitteeseen ja takaisin säiliötilaan, sekä käytetyn aineen poistamiseksi tästä tilasta. Puhdistuslaite sisältää sopivimmin pyörivän kuumennetun rummun. Tämä voi olla varustettuna liitännällä osan vastaanottamiseksi kuumennetusta ilmasta, niin että kemiallinen reaktio jatkuu. Tällöin rakeisiin sidottu kalsiumsulfiitti oksidoituu edelleen kalsiumsulfaatiksi. Tämä on pysyvä ja inerttinen jäännöstuote, josta päästään eroon ilman sanottavaa hankaluutta. Rakeiden kemiallisesti käytetty pintakerros jauhautuu pois rummun pyöriessä, niin että tuoretta ainetta on käytettävissä kun rakeet palautetaan lämmönvaihtajaan uudelleenkäyttöä varten.

Osa kuumennetusta ilmasta voidaan siirtää uunin polttimeen, jossa epäpuhdasta kaasua syntyy.

Tietyissä toimintaolosuhteissa syntyy ylimäärä kuumennettua kaasua lämmönvaihtajassa. Tämä voidaan sopivimmin siirtää kaa-sunpoistojohtoon kaasujen nousuominaisuuksien lisäämiseksi.

Lämmönvaihtaja on sopivimmin varustettu elimillä poistuvien savukaasujen rikkidioksidisisällön mittaamiseksi sekä rakeiden siirtämisen ohjaamiseksi säiliötilaan ja siitä pois tietyn suuruisen reaktion suhteen aktiivisen peruskosketuspinnan ylläpitämiseksi.

3 86912

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää poikkileikkausta keksinnön mukaisesta lämmön-vaihtajasta, joka on liitetty uuniin, sekä talteenottolait-teista, jotka on esitetty kaaviomaisesti, ja kuviot 2-4 esittävät kaaviomaisesti erilaisia järjestelyjä säiliötilalle sekä siinä oleville kanaville.

Kuviossa 1 tarkoittaa viitenumero 10 uunia, joka muodostaa osan kattilasta sekä on varustettu polttimella 11 kaasumaista, nestemäistä tai kiinteätä polttoainetta varten, ja johon syötetään kuumennettua ilmaa savukaasupuhdistajasta/lämmönvaih-tajasta johdon 12 kautta. Suoraan kattilan kautta uuniin liitetty savukaasujohto on merkitty numerolla 13.

Savukaasuissa olevan jäännöslämmön taiteenottamiseksi ja siinä olevien ei-toivottujen aineiden saattamiseksi haitattomiksi on järjestetty lämmönvaihtaja/suodattimet 14. Näiden läpi kulkevat vuorotellen savukaasut, jotka luovuttavat osan jäännös-lämmöstään, sekä ilmaa, joka kuumenee. Tämän vuoksi laitos sisältää ainakin kaksi samanlaista yksikköä, joskin vain yhtä on esitetty piirustuksessa. Sopivimmin pidetään vielä kolmatta yksikköä varalla, joka mahdollistaa yhden yksikön poistamisen vuorollaan puhdistamista ja huoltoa varten.

Lämmönvaihtajayksikköjen muoto voi vaihdella ja koko luonnollisesti riippuu polttolaitoksen kapasiteetista. Eräs edullinen suoritusmuoto käsittää tornin tapaisen rakenteen, jossa perustan mitat ovat pienempiä kuin korkeus ja joka sulkee sisäänsä perusrakeita 16 sisältävän säiliötilan 15. Nämä rakeet sisältävät sopivimmin murskattua kalkkikiveä tai vastaavaa, mutta voi myöskin mahdollisesti muodostua sepelistä tai muusta kan- : tajasta, joka on varustettu peruspintapäällysteellä.

Esitetyssä suoritusmuodossa on säiliötila varustettu pohjalla 17, joka lähtien keskeisestä, pituussuuntaan ulottuvasta raosta 18 on alaspäin kalteva molemmille sivuille kohti ulostuloja 19. Nämä voivat olla suljetut kansilla 20, ja raon 18 vie- 4 86912 ressä on läppäventtiili 21.

Säiliötila 15 on varustettu sekä sisäisillä että ulkoisilla erotusseinämillä 22 ja 23. Sisäiset erotusseinämät 22 ovat asennetut raon 18 yläpuolelle sekä muodostavat kiilan muotoisen ontelon tämän yläpuolelle. Ulommat erotusseinämät 23 ovat yhdensuuntaisia sisempien seinämien kanssa, jolloin muodostuu kiilamaisia ontelolta ulompien seinämien sekä yksikön sivu-seinämien väliin.

Yksikön harjakatto on varustettu liitännöillä polttimeen menevää ilmajohtoa 12 varten sekä savukaasujohtoa 13 varten, ja katon sisäpuolella on vielä toinen läppäventtiili 24. Lopullinen poistokaasu on merkitty numerolla 25 ja se lähtee pohjan 17 alapuolella olevasta tilasta.

Tarkoituksena on, että säiliötilan läpi kulkee vaihtoehtoisesti savukaasu tai polttoilma, ja kun laitoksessa toimii kaksi yksikköä, syötetään toiseen kaasua rakeiden kuumentamiseksi, kun taas toiseen yksikköön syötetään ilmaa, jota ovat lämmittäneet aikaisemmin kuumennetut rakeet. Toiminnan jonkin ajan jatkuttua, käännetään juoksevien aineiden virtaukset toisinpäin.

Piirustuksessa esitetyssä toimintatilassa kulkee lämmönvaih-tajan 14 läpi ilmaa, käyttäen hyväksi rakeiden edellisessä vaiheessa absorboimaa lämpöä.

Ilmaa tulee sisään aukosta 26 pohjan 17 alapuolella olevaan tilaan toiselle sivulle, joka pohja sijaitsee vastapäätä savukaasu johdon 25 liitäntää. Läppäventtiili 21 käännetään (piirustuksessa oikealle), niin että saadaan yhteys aukosta 26 raon 18 kautta sisempien erotusseinämien 22 välillä olevaan tilaan.

Erotusseinämien muodon johdosta ilma - ja myöhemmin savukaasu -kulkee olennaisesti vaakasuoraan raekerrosten läpi, joilla on suunnilleen yhdenmukainen paksuus.

Ylempi läppäventtiili 24 käännetään niin, että se sulkee 5 86912 yhteyden savukaasujohtoon 13, mutta ylläpitää yhteyden ilma-johtoon. Kun läppäventtiilit 24 ja 21 käännetään vaihtoehtoisiin asentoihinsa, avautuvat yhteydet savukaasuille sisäänpäin ja ulospäin, kun taas ilman läpikulku suljetaan.

Savukaasuissa on aina olemassa tietty kosteus, ja tavallisissa laitoksissa pidetään kaasujen poistolämpötila niin korkeana, että ei ole olemassa mitään riskiä kondensoitumiselle kattilan kuumennuspinnoille. Tämä tarkoittaa sitä, että poistokaasuissa on suhteellisen paljon jäännöslämpöä.

Säiliötila 15 ja liitäntä savukaasun ulostuloon ovat keksinnön mukaisesti järjestetyt niin, että höyryn kondensoitumista tapahtuu säiliötilassa. Saostunut kosteus edesauttaa tuntuvasti savukaasuissa olevan rikkidioksidisisällön sekä perusrakei-den välistä reaktiota kalsiumsulfiitiksi. Kosteat ja tahmeat rakeet leviävät laajalle osalle säiliötilaa sekä omaavat korkean kapasiteetin lentotuhkan samoin kuin partikkeleihin sidottujen raskaiden metallien ja tiettyjen kaasumaisten elohopeayhdisteiden sitomiseen.

Ilman esilämmittämisen ohella saavutetaan hyvä kaasujen puhdis-. . tuminen. Kun ilma myöhemmin kulkee rakeiden läpi sekä kuumenee, oksidoituu alunperin muodostunut kalsiumsulfiitti ainakin osittain edelleen kohti stabiilimpaa lopputuotetta kalsiumsulfaattia.

Tietyn käyttöajan jälkeen tulee rakeiden pintakerros vähemmän reaktioaktiiviseksi. Raemassa saatetaan siirtymään hitaasti alaspäin yksikössä, niin että käytettyä materiaalia poistetaan sen alaosasta samalla kun uutta reaktioaktiivista materiaalia . syötetään yläosaan.

Piirustuksessa viitenumero 27 tarkoittaa pyörivää rumpua, joka on sijoitettu koteloon (esittämättä), johon rakeet syötetään jollakin sopivalla kuljetuselimellä 28. Rakeiden syöttö yksikön vastakkaiselta puolelta tapahtuu vastaavilla elimillä -kuljetusosa on osoitettu katkoviivalla 29.

6 86912

Rakeiden palautuminen ja mekaaninen puhdistus tapahtuu rummussa 27. Rakeiden pintakerrokset hiotaan pois sekä erotetaan, esimerkiksi siten, että rumpu on osittain tai kokonaan rei'itet-ty. Tällöin jauhemainen aine sekä pienemmät osaset rakeista poistuvat, samalla kun puhdistetut rakeet syötetään ulos rummusta sopivin keinoin (esittämättä).

Puhdistuslaite on sopivimmin yhteinen kahdelle lämmönvaihtaja-yksikölle sekä sisältää ylimäärän rakeita, joita käsitellään sillä aikaa kun molemmat säiliötilat ovat täteytettyinä.

Palautus säiliötiloihin tapahtuu käyttämällä sopivaa laitetta 30, esimerkiksi kauha- tai ruuvikuljetinta. Savukaasun poistoon liitetty laite 31 tunnustelee laitoksesta poistuvien savukaasujen rikkidioksidisisältöä sekä ohjaa rakeiden kierrätystä niin, ettei rikkidioksidisisältö ylitä ennakolta määrättyä arvoa.

Savukaasujen lämpösisältö on yleensä suurempi kuin mitä voidaan käyttää hyväksi polttimen ilman lämmittämiseen. Ilman ylimäärä voidaan siirtää rumpuun 27 johdon 32 kautta. Kuuma ilma edistää kalsiumsulfiitin hapettumista rakeiden päällä kalsiumsulfaatiksi, joka on stabiili jäännöstuote, jota voidaan helposti erottaa rakeista mekaanisesti kuluttamalla, tai pesemällä. Rummusta poistuva ilma saattaa sisältää tietyn määrän pölyä ja se siirretään sopivimmin savukaasujohtoon 13 tai suoraan yksikköihin 14, niin että saastuneen ilman täytyy kulkea rae-varaston läpi, johon pöly kerääntyy.

Sellaisissa tapauksissa, joissa ilmaylimäärää ei tarvita puhdistuslaitteessa 27, voidaan osa ilmasta siirtää savukaasu-poistoon 25 suuttimecn 34 päätyvän johdon 33 kautta, savukaasujen nousuominaisuuksien lisäämiseksi.

Kuviot 2-4 esittävät kaaviomaisesti joitakin vaihtoehtoisia raevarastojen sekä näihin liittyvien savukaasu- ja ilmajohto-jen suoritusmuotoja. Kaikissa kuvioissa on ilmajohtoja esitetty ehjillä viivoilla, kun taas savukaasujen johtoja on esitetty katkoviivoin.

7 86912

Kuvion 2 mukainen suoritusmuoto vastaa pääasiallisesti kuvion 1 mukaista, mutta säiliötilan 15a muoto on enemmän ylösalas-käännetyn V:n muotoinen. Erotusseinämät 22a, 23a ovat suunnilleen vastaavalla tavalla kaltevia, eli kaltevuus ylittää hieman rakeiden luonnollista valumiskulmaa.

Tässä suoritusmuodossa verraten pienet pinta-alat ovat kylmällä puolella alttiita mahdollisesti vielä syövyttäville kaasuille.

Kuvio 3 esittää muunnelmaa, jossa seinämät 22b, 23b, jotka rajoittavat säiliötilaa, ovat säännöllisen V:n muotoiset. Tässä ovat kylmän puolen pinnat vastaavasti isompia kuin edellisessä esimerkissä, mutta toisaalta esiintyy lämpimällä puolella vain pieniä pintoja, jotka on eristettävä kondensoitumisen estämiseksi.

Kuten ilmenee kuviosta 4, voidaan erotusseinämät 22c, 23c sijoittaa pystysuoraan. Tällä tavalla aikaansaadaan kaksi yhdensuuntaista säiliökuilua 15c, jotka voidaan kokonaan erottaa toisistaan tai voidaan liittää toisiinsa rakeiden syöttö- ja poistoelimien kautta. Savukaasut kulkevat sisältä ulospäin, kun taas ilma kulkee ulkoa sisäänpäin.

'· Edellä selostettuja sekä piirustuksissa esitettyjä suoritus muotoja on pidettävä vain esimerkkeinä ja niiden yksittäisiä osia voidaan muunnella monella tavoin jäljempänä seuraavien patenttivaatimusten puitteissa. Säiliötila voidaan muotoilla yksittäiseksi kuiluksi, joka sijaitsee kahden erotusseinämän välissä, ja pohja 17 voidaan muotoilla niin, että sen sivut ovat kaltevia keskustaa kohti. Tämä mahdollistaa rakeiden yksinkertaisemman poistamisen.

Pyörivän rummun 27 asemesta voidaan käyttää täryseulaa tai muuta vastaavaa laitetta, jossa rakeisiin kohdistetaan mekaanista kulutusta sekä ilman vaikutusta, samalla kun pienempiä osasia poistetaan.

8 86912

Keksintöä on selostettu käytettynä yhdessä uunin kanssa, mutta on ilmeistä, että sitä voidaan myöskin käyttää muiden teollisuusprosessien yhteydessä, joissa tuotetaan kuumaa saastunutta kaasua.

Claims (6)

1. 9 8691 2
2. 1. Laite ilman esilämmittämiseksi sekä kaasun, erityisesti savukaasun puhdistamiseksi, joka laite käsittää regeneroivan lämmönvaihtajan, joka on kytketty epäpuhdasta kaasua tuottavaan laitokseen ja johon sisältyy ainakin kaksi samanarvoista vuorotellen käytettävää yksikköä (14) kaasun puhdistamiseksi ja vastaavasti ilman esilämmittämiseksi, jossa kummassakin yksikössä on säiliötila (15), jossa on lämpöä varastoivia kappaleita, joka lämmönvaihtaja on varustettu vaihto-venttiileillä (21, 24) kaasu- ja ilmavirtojen ohjaamiseksi niin, että niitä ohjataan vastakkaisiin suuntiin säiliötilojen läpi, tunnettu siitä, että kummassakin säiliötilassa (15) on liitännät (25, 26) niiden alaosassa ja toiset liitännät (12, 13) niiden yläosassa ja että säiliöt sisältävät tietyn määrän emäksisiä rakeita (6), että kumpikin yksikkö (14) ja yksiköiden kaasuntuloyhteydet (13) ovat siten sovitettuja, että lämpötila niihin kuuluvissa säiliötiloissa laskee kunnes se on siihen välillä tulevan savukaasun kas-tepisteen alapuolella, ja että kummassakin säiliötilassa (15) on sisäpuoliset rei'itetyt sisäseinät (22, 23), jotka jakavat tilan ainakin kahteen kammioon, sallien pääasiallisesti poikkisuuntaisen kaasu- ja ilmavirtauksen suhteessa rakeisiin säiliötiloissa.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että se sisältää laitteen (27) rakeiden puhdistamiseksi sekä välineet rakeiden kuljettamiseksi säiliötiloista (15) laitteeseen (27) ja takaisin säiliötiloihin.
4. 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että puhdistuslaite (27) käsittää pyörivän kuumennetun rummun. 1 Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että puhdistuslaite (27) on varustettu liitännällä (32) osan kuumennetusta ilmasta vastaanottamiseksi. 8691 2 ίο
5. 5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää elimet (31) poistuvien savukaasujen rikkidioksidisisällön mittaamiseksi sekä rakeiden syötön ohjaamiseksi säiliötiloihin ja niistä pois ennakolta määrätyn suuruisen reaktioaktiivisen emäksisen kosketuspinnan ylläpitämiseksi.
6. 6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu johdosta (33) valinnan varaisen määrän kuumennettua ilmaa siirtämiseksi savukaasujen poistojohtoon.