FI86965B - Foerfarande och anordning foer rening av roekgaser. - Google Patents

Description

86965

MENETELMÄ JA LAITTEISTO SAVUKAASUJEN PUHDISTAMISEKSI FÖRFARANDE OCH ANORDNING FÖR RENING AV RÖKGASER

Esillä oleva keksintö kohdistuu menetelmään ja laitteistoon savukaasujen puhdistamiseksi. Esillä oleva keksintö kohdistuu erikoisesti suutinlaitteistoon kaasukanavassa tai 5 aktivointireaktorissa kostutusväliaineen, kuten veden, vesihöyryn tai muun kostutusnesteen, suihkutamiseksi kaasuvirtaan. Suutinlaitteisto käsittää kaasukanavaan tai aktivointireaktoriin sovitetun suutinrungon, johon on sovitettu ainakin yksi, edullisesti useita suuttimia kos-10 tutusväliaineen suihkuttamiseksi kaasuvirtaan.

Esillä oleva keksintö kohdistuu erikoisesti suutinlaitteistoon, joka soveltuu käytettäväksi erilaisissa kaasunpuhdis-tusmenetelmissä polton, kaasutuksen tai kemiallisten tai 15 metallurgisten prosessien yhteydessä. Rikkioksidit, ammoniakki, kloori- ja fluoriyhdisteet sekä kondensoituvat hiilivety-yhdisteet ovat tyypillisiä epäpuhtauksia näissä prosesseissa syntyvissä kaasuissa. Kaasut puhdistetaan mm. lisäämällä kaasuihin varsinaisessa prosessissa tai sen 20 jälkeen kaasujen puhdistusvaiheessa kaasun sisältämien epäpuhtauksien kanssa reagoivaa reagenssia ja/tai absor-boimisainetta. Tätä reagenssia tai absorboimisainetta aktivoidaan kaasunpuhdistusvaiheessa johtamalla kaasut aktivointireaktorin läpi. Aktivointireaktoreissa epäpuhtauk-25 siä sisältävät kaasut ja reagenssit ja/tai absorboimisai-neet kostutetaan suutinlaitteistoista suihkutettavilla vesi- tai vesihöyrysuihkuilla. Vesi- tai vesihöyrysuihkut muodostavat aktivointireaktoriin kostutusvyöhykkeen, jossa reagenssit tai absorboimisaineet aktivoituvat. Puhdistus-30 vaiheen jälkeen täysin tai osittain reagoineet reagenssi-ja/tai absorboimisainehiukkaset erotetaan kaasuista. Reagenssina ja/tai absorboimisaineena käytetään esim. alkalimetallien tai maa-alkalimetallien karbonaatteja, 2 86965 oksideja tai hydroksideja.

Fossiilisten polttoaineiden poltossa muodostuu tunnetusti rikkioksidipitoisia savukaasuja, jotka aiheuttavat ympäris-5 tön happamoitumista. Savukaasujen rikkipitoisuus vaihtelee polttoaineen rikkipitoisuuden mukaan. Keinoja yhä runsasrik-kipitoisempien polttoaineiden hyväksikäyttämiseksi pyritään löytämään, vaikka sallittujen rikkipäästöjen määrät tulevatkin yhä pienemmiksi. Myös yhä yleistyvissä jätteiden 10 polttolaitoksissa muodostuu rikkipitoisia savukaasuja, jotka on puhdistettava sallittujen normien tasoille. Jätteen polttolaitoksissa savukaasut sisältävät SO2- ja SC>3-päästö-jen lisäksi, esim. muoviyhdisteitä poltettaessa, kloori- ja fluorivetyhappoja sekä muita haitallisia kaasumaisia ja 15 kiinteitä yhdisteitä.

Erilaisissa kaasutusprosesseissa muodostuvat prosessikaasut saattavat myös sisältää haitallisia määriä rikki- tai muita yhdisteitä, jotka on poistettava kaasuista ennen 20 niiden jatkokäsittelyä.

Useita menetelmiä on kehitetty rikkipäästö jen vähentämiseksi polttolaitoksissa. Viime vuosina on kehitetty nk. puolikui-vapesuraenetelmiä, joissa hieno alkalisuspensio, esim. 25 kalsiumhydroksidisuspensio, ruiskutetaan suutinlaitteis-toilla kuumaan savukaasuvirtaan kontaktireaktorissa, jossa rikkioksidit liukenevat veteen ja suspension kuivuessa sitoutuvat kalkkiyhdisteeseen. Vesi haihdutetaan kontakti-reaktorissa siten, että muodostuu kiinteä jäte, jolloin 30 esim. rikin ja kalkin reaktiotuotteet ovat helposti erotettavissa kaasuista suotimella. Reaktoriin ruiskutettavan kalsiumhydroksidisuspension sakeus pyritään pitämään sellaisena, että savukaasujen sisältämä lämpö riittää haihduttamaan siitä veden. Sakea kalkkisuspensio muodostaa 35 kuitenkin helposti kerrostumia reaktoriin sen seinämille ja erikoisesti syöttösuuttimien ympärille ja saattaa lopuksi tukkia suuttimet.

3 86965

Puolikuiva menetelmä on prosessin kannalta edullinen siksi että kaasujen epäpuhtaudet saadaan poistettua kuivana jätteenä, mutta prosessin haittapuolena on kuitenkin sen vaikea hallittavuus.

5

Aikaisemmin on myös ehdotettu kalkkikiven lisäämistä suoraan varsinaiseen poltto- tai kaasutusvaiheeseen, jolloin kalkki-kivi kalsinoituu kalsiumoksidiksi seuraavan reaktion mukaan 10 CaCOj —> CaO + CO2

Kalsiumoksidi pystyy heti polttolaitoksessa reagoimaan siinä syntyvien rikkioksidien kanssa reaktion 15 CaO +SO2 + 1/2 O2 --> CaS04 mukaan.

Reaktioiden edetessä kalsiumoksidihiukkaset peittyvät kuitenkin kalsiumsulfaatti- tai kalsiumsulfiittikerrok-silla, jotka muodostavat esteen rikin tunkeutumiselle 20 hiukkasiin ja siten hidastavat ja lopulta estävät rikin ja kalkin väliset reaktiot. Kalkki ei näin ollen tule reagoimaan loppuun saakka eikä siis tule käytettyä optimaalisesti hyväksi. Myös monet muut suureet kuten Ca/S moolisuhde, lämpötila ja viipymäaika vaikuttavat rikinsidontaan.

25

Tiedetään kuitenkin että alkaliyhdisteiden reaktiivisuus kasvaa mitä lähempänä kastepistettä reaktiot tapahtuvat. Parempi reaktiivisuus johtuu siitä, että kosteassa hiukkasessa reaktiot tapahtuvat vesifaasissa nopeina ionireak-30 tioina. Lähellä kastepistettä hiukkaset pysyvät kosteana ja myös reaktiivisuus säilyy hyvänä kauemmin. Siksi onkin ehdotettu kaasujen johtamista kostutusreaktorin läpi, jossa hiukkaset pyritään edullisesti pitämään vesi- tai vesihöyrysuihkutuksella niin kosteina, että vesi ympäröi 35 hiukkasia ja myös tunkeutuu sisään hiukkasiin. Veden tunkeutuessa kalkkihiukkasiin hiukkasten ympärille muodostunut sulfaatti- tai sulfiittikerros rikkoontuu tuoden esille uutta reaktiivista kalkkipinta-alaa. Rikkidioksidi liukenee 4 86965 kaasuista veteen ja reagoi hiukkasten pinnalla nestefaasissa olevien kalsiumyhdisteiden kanssa.

Suomalaisessa patenttihakemuksessa FI 900915 on esitetty 5 kostutusreaktori, josta kaasusta erotetut hiukkaset voidaan poistaa kuivina, vaikka kaasuvirta siinä kostutetaan hyvin lähelle kastepistettä, jopa 0-20 °C:n päähän kastepis-Leestä. Menetelmän mukaan puhdistettavat kaasut johdetaan kostutusreaktoriin ainakin kahdelle eri tasolle. Kostutus-10 reaktorissa kaasut virtaavat ylöspäin poistuen kostutusreak-torin yläosasta. Kaasut johdetaan kostutusreaktoriin siten, että ensimmäinen osa kaasuista johdetaan kostutusvyöhyk-keeseen, jossa kaasusta ja reagenssista ja/tai absorboimis-aineesta muodostuva kaasususpensio kostutetaan vedellä 15 ja/tai vesihöyryllä. Toinen osa kaasuista johdetaan kos-tutusvyöhykkeen alapuolella olevaan kuivatusvyöhykkeeseen. Kostutusvyöhykkeessä ylläpidetään hiukkassuspensio, jonka hiukkastiheys on suurempi kuin kostutusreaktoriin syötetyn kaasun hiukkastiheys takaisinkierrättämällä kaasusta 20 kostutusreaktorin yläosassa esim. suotimella erotettuja hiukkasia kostutusvyöhykkeeseen. Näin kostutusreaktorissa siis aikaansaadaan reagenssi- tai absorboimisainehiukkasten sisäinen kierto ja ylläpidetän niiden suhteellisen suuri hiukkastiheys.

25

Vesi- tai vesihöyrysuihkuilla aikaansaadaan siis kostutus-vyöhyke kostutusreaktorin ylä- tai keskiosaan. Vettä suihkutetaan savukaasuihin pääasiallisesti kaasun sisään-tuloaukkojen yläpuolelta edullisesti alaspäin suunnatuilla 30 vesi- tai vesihöyrysuuttimilla, jotka on sovitettu vaaka-suorasti kostutusreaktorin läpi kulkeviin tukielimiin. Tukielimet voivat toimia kostutusainekanavina, joita pitkin vesi tai vesihöyry johdetaan suuttimille. Vesi- tai vesi-höyrysuihkut pyritään suuntaamaan niin, että mahdollisimman 35 suuri osa kaasuvirrasta saadaan tasaisesti peitettyä suihkuilla.

Kostutusvyöhykkeen alapuolelle syötetty ylöspäin nouseva 5 86965 kaasu toimii edullisesti nk. kuivatuskaasuna ja saatetaan kohtaamaan ja kuivattamaan kostutusreaktorin yläosasta kostutusvyöhykkeen läpi alaspäin kulkeutuvia kosteita hiukkasia. Ylöspäin virtaava kuivatuskaasu tempaa mukaansa 5 ainakin osan alaspäin kulkeutuvista hiukkasista ja kuljettaa ne uudelleen ylöspäin kostutusvyöhykkeeseen, jolloin vielä reagoimaton reagenssi- tai absorboimisaine aktivoituu uudelleen ja hiukkiastiheys reaktorissa pysyy korkeana.

10 Ainakin osa kostutusvyöhykkeessä tai suotimella yhteen paakkuuntuneista hiukkasista kulkeutuu koko kostutusvyöhykkeen läpi reaktorin alaosaan saakka. Erilliset pienet hiukkaset sitä vastoin joutuvat uudelleen kaasuvirran kuljettamiksi ja kulkeutuvat jo kostutusvyöhykkeestä 15 takaisin reaktorin yläosaan. Suuremmat hiukkaspaakut ja märät, raskaat hiukkaset kuivuvat ja jauhautuvat kevyemmiksi vasta reaktorin alaosassa kuivauskaasun tai muun sekoituksen vaikutuksesta.

20 Patenttihakemuksen FI 900915 esittämällä menetelmällä on mahdollista laskea kaasujen keskilämpötila kostutusreak-torissa n. 0 - 20°C:seen, edullisesti 0 - 10°C:seen kas-tepisteestä, siis jopa kastepisteeseen saakka ja silti välttää liian kosteiden hiukkasten aiheuttamat haitat 25 reaktorin ylä- tai alaosassa. Kostutusvyöhykkeessä kastuneet ja alaspäin putoavat hiukkaset kuivuvat kuivatuskaasun ansiosta kuivatusvyöhykkeessä eivätkä aiheuta alaosassa hankaluutta. Lämpötila- ja kosteuserot ovat takaisinkier-rätyksestä johtuen myös kostutusvyöhykkeen yläpuolella 30 reaktorin eri poikkileikkauskohdissa hyvin pienet, jolloin vältytään paikallisilta kosteiden hiukkasten tai vesipisaroiden aiheuttamilta haitoilta.

Kosteilla hiukkasilla on kuitenkin taipumusta tarttua 35 erikoisesti kostutusvyöhykkeessä oleville kosteille pinnoille. Suuttimista tuleva vesi tai vesihöyry aikaansaa hiukkasten tarttumiselle otolliset olosuhteet. Suutinlait-teissa virtaava kylmä vesi aikaansaa kondensoitumista 6 86965 suutinlaitteiden ulkopinnoille ja siten niiden kostumista. Suutinlaitteiden ympärille muodostuvat pyörteet edesauttavat tietenkin myös hiukkaskerrostumien muodostumista niiden ulkopinnoille. Suutinlaitteiston päälle saattaa muodostui. 5 huomattaviakin kerrostumia. Kerrostumat vaikeuttavat vedei tai vesihöyryn tasaista suihkuttamista kaasuvirtaan, joten ne on poistettava. Kerrostumat saattavat jopa ohjatc vesisuihkua väärään suuntaan tai kokonaan tukkia osa^ suuttimista. Suutinlaitteiden päälle kertyneet hiukkaset 10 saattavat lisäksi irrota hyvin suurina paakkuina ja aiheuu tavat näin alaspäin pudotessan häiriöitä kostutusreaktorii alaosan toiminnassa.

Suomalaisessa patenttijulkaisussa FI 78777 on ehdotettu 15 suuttimien sijoittamista koteloon suuttimien suojaamiseksi mekaanisilta vaurioilta. Kotelon päälle vähitellen muodostuvat hiukkaskerrostumat tulevat kuitenkin häiritsemään ja lopulta tukkimaan suuttimet ellei erityistoimenpoteisiin ryhdytä.

20

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada laite ja menetelmä, jotka mahdollistavat aikaisemmin tunnettuja paremman kaasunpuhdistusmenetelmän.

25

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on erikoisesti aikaansaada menetelmä ja laitteisto, jotka mahdollistavat aktivointi- tai kostutusreaktorin toiminnan siten, että edellä mainitut hiukkaskerrostumista aiheutuvat haitat on 30 minimoitu.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on siten erikoisesti aikaansaada aktivointi- tai kostutusreaktori, jossa suutinlaitteiden likaantuminen ja tukkeutuminen on minimoitu. 35

Edellä esitettyjen tarkoitusperien saavuttamiseksi keksinnön mukainen suutinlaitteisto on tunnettu siitä, että suutin-laitteistoon kuuluva suutinrunko on ainakin osittain li 7 86965 ympäröity joustavalla ja/tai huokoisella kotelolla. Koteloon on järjestetty yhde kaasumaisen väliaineen syöttämiseksi koteloon, jolloin - joustavassa kotelossa aikaansaadaan muodonmuutos ja/tai 5 - huokoisesta kotelosta virtaa väliainetta kotelon huokoisten seinien läpi kotelon ulkopuolelle. Muodonmuutoksella tai kotelon seinämien läpi virtaavalla väliaineella ir-roitetaan kotelon päälle mahdollisesti kerääntynyt kiintoaines .

10

Keksinnön mukainen menetelmä on tunnettu siitä, että suutinlaitteistoa ympäröivään koteloon syötetään kaasumaista väliainetta muodonmuutoksen aikaansaamiseksi kotelossa ja/tai kaasukalvon muodostamiseksi kotelon pinnalle, joka 15 muodonmuutos poistaa kotelon päälle mahdollisesti kerääntyneen kiintoainekerroksen tai joka kalvo estää kiintoaine-kerroksen syntymisen kotelon päälle.

Suutinrunko käsittää kanavan, joka syöttää kostutusvä-20 liainetta suuttimille ja on esim. muodostettu suorasta tai kaarevasta putkesta tai pitkänomaisesta ontelopalkista, joka on sovitettu vaakasuorasta tai haluttaessa vinosti kulkemaan aktivointireaktorin yhdeltä seinältä sen toiselle seinälle. Suutinrunko voi olla suoraan tuettu aktivointi-25 reaktorin seiniin tai kiinnitetty erillisillä tukielimillä niihin. Suutinrungon toisessa tai molemmissa päissä on syöttöyhteet kostutusväliaineen veden, vesihöyryn tms. syöttämiseksi siihen. Suutinrunkoon on esim. tasavälein sovitettu suuttimia kostutusväliaineen ruiskuttamiseksi 30 kaasuvirtaan. Suuttimet voidaan suunnata haluttuun suuntaan. Kostutusväliainetta voidaan ruiskuttaa alaspäin, vinosti sivuille tai ylöspäin. Sitä voidaan ruiskuttaa kaasuvirran suuntaan tai suoraan tai vinosti sitä vastaan. Suuttimet voivat olla paineilmahajoitteiset tai painehajoitteiset.

Suutinrunko voi olla muun kuin putken tai palkin muotoinen. Se voi esim. olla muodostettu rengaskanavasta. Rengaskanava soveltuu erikoisesti käytettäväksi sylinterin muotoisessa 35 8 86965 reaktorissa, johon se edullisesti on sovitettu vaakasuoras- t i .

Suutinrunko on keksinnön mukaan ympäröity kotelolla, joka 5 estää hiukkaskerääntymien muodostumisen varsinaisen suutin-rungon päälle. Kotelo on muodostettu joustavaksi tai huokoiseksi siten, että sen päälle kerääntyneet hiukkaset helposti voidaan poistaa nostamalla painetta kotelossa.

10 Kotelo voi olla muodostettu joustavasta, kaasua läpäisemättömästä letkusta esim. kumipohjäisestä ja kudospäällys-teisestä letkusta, kudosvahvisteisesta kumitetusta letkusta tai muusta joustavasta materiaalista valmistetusta letkusta, joka kestää kemiallisesti ja mekaanisesti aktivointireak-15 torissa vallitsevat kosteat ja lämpimät olosuhteet. Joissakin tapauksissa tavanomainen kumi- tai muoviletku saattaa tulla kysymykseen.

Kotelo on edullisesti pujotettu suutinrungon päälle siten, 20 että se peittää olleellisesti koko rungon. Kotelo tiivistetään esim. letkukiristimillä kaasutiiviisti suutinrungon päihin sovitettuihin päätelevyihin, jolloin kotelon päädyt ovat umpinaiset. Suuttimien kohdalle koteloon on tehty aukot siten, että suuttimien päät tunkeutuvat ulos kotelos-25 ta. Suuttimien kohdalla olevat aukot kotelossa on tiivistetty kaasutiiviisti suuttimien ympärille.

Koteloon on lisäksi sovitettu yhde kaasumaisen väliaineen johtamiseksi koteloon. Väliainetta syötetään koteloon 30 edullisesti pulssimuotoisina suihkuina, jolloin joustavan kotelon seinät paineen noustessa kotelossa pullistuvat ja kotelon päälle kerääntyneet hiukkaset irtoavat ja poistuvat. Paine nostetaan kotelossa esim. 0,1-6 bar:in ylipaineeseen ja annetaan pulssien välissä laskea takaisin esim. 35 reaktorissa tai ympäristössä vallitsevaan paineeseen. Paineen aikaansaavana väliaineena käytetään edullisesti ilmaa, mutta myös muu kaasu tai höyry tulee kysymykseen. Paineilmapulsseja syötetään koteloon esim. 0,5 - 60 min 9 86965 aikavälein puhdistustarpeen vaatimalla tavalla. Tämä ratkaisu hiukkaskerrostumien poistamiseksi on yksinkertainen ja hinnaltaan halpa soveltaa mitä erilaisimmissa reaktoreissa.

5

Suutinrunko voidaan keksinnön toisen sovellutuksen mukaan ympäröidä kotelolla, joka on valmistettu suodinmateriaalis-ta, esim. letkusuodinmateriaalista. Tällöin kotelo on sekä joustava että kaasua läpäisevä ja puhdistus tapahtuu sekä 10 kotelon seinämien muodonmuutoksen vaikutuksesta että seinämien läpi virtaavan kaasun vaikutuksesta.

Suutinrunko voidaan haluttaessa ympäröidä jäykemmällä kotelolla, joka on valmistettu esim. metallisintteristä, 15 joka on erittäin kestävä syövyttävissäkin olosuhteissa. Suutinrungon päälle sovitettava kotelo voidaan valmistaa esim. sintratusta suodinputkesta. Metallisintteriputki voidaan pitää vapaana siihen kerääntyvistä hiukkasista sintterimateriaalin läpi virtaavilla kaasusuihkuilla. 20 Erityisesti kotelon ne kohdat, jotka ovat alttiit hiukkas-kerrostumille kannattaa valmistaa metallisintteristä ja ohjata kaasusuihkut sintterinmateriaalin läpi kohtiin, joissa niitä tarvitaan hiukkasten irrottamiseksi putken-seinistä. Kaasua voidaan syöttää koteloon pulsseina tai 25 jatkuvana virtana.

Keksinnön mukaisessa suutinlaitteistossa pystytään minimoimaan suuttiraien likaantuminen ja tukkeutuminen estämällä hiukkasten kerrostuminen suutinlaitteiston päälle. Näin 30 voidaan varmistaa suutinlaitteiston toiminta ja kostutus-väliaineen tasainen ruiskutus kaasuvirtaan. Keksinnön mukaisella suutinlaitteistolla estetään suurten hiukkaspaak-kujen muodostuminen suutinlaitteiston ympärille. Näin vältetään myös hiukkaskerrostumien aiheuttamat haitat 35 aktivointireaktorin toiminnassa ja suurten hiukka6paakkujen aiheuttamat haitat hiukkaskierrolle ja reaktorin pohjassa mahdollisesti oleville laitteille, sekoittimille ja kul-jettimille. Keksinnön mukainen suutinlaitteisto parantaa ίο 86965 ja vakauttaa siis koko aktivointireaktorin toimintaa ja mahdollistaa siten puhdistettavan kaasun kosteuttamisen hyvin lähelle kastepistettä, jopa kastepisteeseen kosteutus-vyöhykkeessä, kun suuria kosteita toimintaa häiritseviä 5 paakkuja ei muodostu. Näin koko kaasunpuhdistusvaihe paranee ja prosesseista saadaan ulos puhtaampia kaasuja kuin ennen.

Keksinnöllä saavutetaan aikaisemmin tunnettuun tekniikkaan verrattuna parempi savukaasujen rikin sidonta pienemmällä 10 kalkin kulutuksella.

Suutinrungon ympärille sovitettu kotelo suojaa suuttimia myös mekaanisilta vaurioilta ja kulumiselta. Alaspäin suunnatut suuttimet ovat suojassa aktivointireaktorin 15 yläosasta suotimelta alaspäin putoavilta hiukkasilta ja mahdollisilta hiukkaspaakuilta.

Keksintöä selostetaan seuraavaassa lähemmin viittaamalla 20 oheisiin kaaviollisiin kuvioihin, joissa

Kuvio 1 esittää pystysuoraa poikkileikkausta aktivointi-reaktorista, johon on sovitettu keksinnön mukainen suutin-laitteisto; 25 Kuviot 2 ja 3 esittävät suurennoksen kuvion 1 mukaisesta suutinlaitteiston poikkileikkauksesta;

Kuvio 4 esittää pituussuuntaista poikkileikkausta kuvion 2 mukaisesta suutinlaitteistosta;

Kuvio 5 esittää kuvion 2 tapaista poikkileikkausta 30 keksinnön erään toisen sovellutusmuodon mukaisesta suutinlaitteistosta;

Kuviot 6 ja 7 esittävät suurennettuna poikkileikkauksena suuttimien läpimenoa keksinnön mukaisen kotelon seinämän läpi; 35 Kuviot 8 ja 9 esittävät poikkileikkauksena keksinnön mukaisen suutinlaitteiston kahta muuta suoritusmuotoa ja Kuvio 10 esittää kaaviollisen vaakasuoran poikkileikkauksen aktivointireaktorista, johon on sovitettu renkaan n 86965 muotoinen suutinrunko.

Kuviossa 1 on esitetty aktivointireaktori 10, jossa on kaasun sisääntuloaukot 12 ja 14, kaasun poistokanava 16 ja 5 kaasusta erotettujen hiukkasten ulosottokanava 18. Aktivoin-tireaktorissa on lisäksi suutinlaitteistot 20 veden tai vesihöyryn suihkuttamiseksi aktivointireaktoriin kaasun sisääntuloaukkojen yläpuolelle. Reaktorin yläosassa on suodin 22 hiukkasten erottamiseksi ylöspäin virtaavasta 10 kaasusta.

Keksinnön mukainen aktivointireaktori voi olla sovitettu savukaasukanavaan arinapoltto- tai pölypolttotulipesän tai lei j ukerrospol ttoreaktor in, esim. kiertopetireaktorin 15 jälkeen, jolloin aktivointireaktori sovitetaan edullisesti lämmöntalteenottokattilan jälkeen. Savukaasut ovat silloin ennen aktivointireaktoria jäähtyneet < 300°C:seen, edul lisesti < 150°C:seen. Rikkioksidien poistamiseksi savukaasuista on tulipesään tai leijukerrosreaktoriin tai sen 20 jälkeen syötetty absorboimisainetta kuten kalkkikiveä, joka kuumassa savukaasussa ainakin osittain kalsinoituu kalsiumoksidiksi, joka vuorostaan sitoo rikkiä kalsiumsulfaattina ja -sulfiittina. Kalkki/rikki-suhteella 1,5 - 2,1 päästään noin 80 - 95%:n rikkireduktioon kiertoleijureak-25 toreissa. Savukaasut sisältävät siis vielä rikkiä ja myös reagoimatonta kalkkia aktivointireaktoriin tullessaan. Keksinnön mukaisen aktivointireaktorin yhtenä tärkeänä tarkoituksena onkin aktivoida kalkki tai mahdollinen muu absorboimisaine savukaasuissa niin, että loppu rikkikin 30 saadaan poistettua savukaasuista.

Kuvion 1 mukaisessa ratkaisussa rikki- ja kalkkipitoisia savukaasuja tuodaan putkea 24 pitkin aktivointireaktoriin. Ennen reaktoriin syöttämistä savukaasut jaetaan kahteen 35 eri savukaasuvirtaan putkiin 26 ja 28, joista savukaasuvirta putkessa 26 johdetaan reaktoriin oleellisesti samalle tasolle kuin vesisuihkut suutinlaitteissa 20. Savukaasuvirta putkessa 28 syötetään oleellisesti alemmalle tasolle.

12 86965 Pääsavukaasuvirta syötetään aktivointireaktoriin oleellisesti samalle tasolle kuin vesisuihkut, vesisuihkujen ylä- tai alapuolelle tai samalle tasolle. Oleellista on, että 5 sisäänsyötetty kaasu saadaan hyvin sekoittumaan vesisuihkuun. Sekä kaasu että vesi syötetään reaktoriin kuvan esittämässä sovellutuksessa alaspäinvirtaavana suihkuna, joka pienen matkan päässä sisääntuloaukosta kääntyy ylöspäin. Näin aikaansaadaan kostutusvyöhykkeeseen kaasun ja 10 vesisuihkun pyörre ja hyvä sekoitus.

Vesisuihkut muodostavat aktivointireaktoriin kostutusvyöhyk-keen 30, jossa savukaasuja kostutetaan ja jäähdytetään mahdollisimman lähelle savukaasujen kastepistettä, edulli-15 sesti n. 0 - 3°C:n päähän kastepisteestä. Kostutusvyöhyk-keessä kalkkihiukkaset kostuvat, jolloin rikkiä imeytyy hiukkasiin ja nopeat ionireaktiot rikin ja kalsiumin välillä pystyvät tapahtumaan nestefaasissa.

20 Kuvion 1 esittämässä sovellutuksessa savukaasua tuodaan vaippavirtauksena reaktoriin. Putkesta 26 kaasu johdetaan ensiksi reaktoria ympäröivään putkimaiseen kanavaan 32, josta kaasut johdetaan edelleen reaktorin seinämän 34 yhteyteen muodostettuun alaspäin suuntautuvaan kanavaan 36. 25 Reaktorin seinät on kanavien kohdalla muodostettu seinistä 34 ja 38 siten, että niiden väliin muodostuu savukaasun tulokanava 36. Kanavasta 36 savukaasut johdetaan aukkojen 12 kautta reaktorin sisään kostutusvyöhykkeeseen 30.

30 Vastaavasti kaasua johdetaan alemmasta kaasuputkesta 28 reaktoria ympäröivään putkimaiseen kanavaan 42 ja siitä edelleen reaktorin seinämien 44 yhteyteen muodostettuun alaspäin suuntautuvaan kanavaan 46, josta savukaasut virtaavat reaktorin alaosaan nk. kuivatus- tai sekoitusvyö-35 hykkeeseen 40.

Kaasun tuloa aktivointireaktoriin voidaan säätää esim. säätöpelleillä 27 ja 29 kanavissa 26 ja 28. Kaasun tuloa i i3 86965 voidaan haluttaessa myös säätää kanavassa 46 olevalla säädettävällä raolla 48.

Kuivatusosaan syötetään sopiviramin niin paljon kuivatus-5 kaasua, että reaktorin alaosaan kerääntyvät hiukkaset pysyvät pääasiallisesti kuivina. Lämpötila reaktorin alaosassa pidetään silloin kastepisteen yläpuolella tehokkaan kuivatuksen aikaansaamiseksi. Kaasut virtaavat kuivaus-vyöhykkeestä ylöspäin kuivattaen suotimelta ja kostutus-10 vyöhykkeestä alaspäin virtaavia hiukkasia . Kuivatuskaasuvir-tauksen määrää voidaan automaattisesti säätää elimillä 47 ja 49, reaktorin alaosan kaasun lämpötilan tai ulosotettavi-en hiukkasten lämpötilan mukaan.

15 Reaktorin alaosaan on lisäksi sovitettu mekaaniset sekoitti-met 50, joita kuvion esittämässä sovellutuksessa on kaksi ja jotka muodostuvat reaktorin pohjalla makaavista siivillä 52 varustetuista sekoittimista. Sekoittimet rikkovat reaktorin alaosaan putoavat hiukkaspaakut samalla tasoittaen 20 hiukkasten välistä lämpötilaa ja kosteutta. Sekoittamien siivet on edullisesti sovitettu siten, että ne pyöriessään kuljettavat hiukkasia reaktorin alaosan toiseen päähän, jonne on sovitettu hiukkasten ulosottokanava 18. Hiukkasten virtaaminen ulosottokanavaan tapahtuu edullisesti patolevyn, 25 jota ei ole esitetty kuviossa, yli. Näin reaktorissa aina pysyy tarpeellinen hiukkasista muodostettu "puskuri", joka pystyy tasaamaan ylhäältä tulevien hiukkasten lämpötilan ja kosteuden.

30 Kuviossa 2 ja 3 on esitetty suurennos kuviossa 1 esitetystä suutinlaitteiston 20 poikkileikkauksesta. Kuviossa 4 on esitetty pituussuuntainen poikkileikkaus kuvion 1 ja 2 suuttimesta. Kuvioissa on esitetty suutinrunko 60, joka on ympäröity joustavalla letkumaisella kotelolla 62. Suutin-35 runko muodostaa kanavan kostutusväliaineen johtamiseksi reaktoriin. Suutinrunkoon on yhdistetty suuttimia 64, 66, 68 ja 70.

14 86965

Suutinrunko on pitkänmuotoinen ontelopalkki tai putki 72, johon johdetaan kostutusväliainetta sisääntuloaukosta 74. Putkeen on muodostettu aukkoja 76, joihin suuttimet 64 on yhdistetty yhteillä 78, kostutusväliaineen johtamiseksi 5 putkesta suuttimeen. Myös letkumaiseen koteloon on muodostettu aukkoja 80 suuttimien kohdalle. Suuttimet on sovitettu aukkoihin siten, että suuttimen suutinpää 82 jää kotelon ulkopuolelle. Kostutusväliainetta suihkuttavat suuttimet antavat pienen pisarakoon edullisesti < 100 pm. Suuttimet 10 ovat laajakulmaisia niin, että suihkuilla saadaan hyvä reaktorin poikkipinnan ja kaasuvirran peitto. Kostutusvyö-hykkeen tulee edullisesti kattaa reaktorissa pystysuora vyöhyke, joka vastaa reaktorin hydraulista halkaisijaa.

15 Letkumainen kotelo, joka on pujotettu suutinrunkona toimivan putken päälle, muodostaa umpinaisen kammion 84, jonka päädyt muodostuvat runkoon hitsatuista päätelevyistä 86 ja 88. Letkumainen kotelo on molemmista päistään tiivistetty päätylevyjen ympärille letkukiristimillä 90 ja 92. 20 Suuttimia varten muodostettujen aukkojen 80 reunat on tiivistetty yhteen 78 ja suuttimen 64 väliin kaasutiiviisti.

Letkumaisen kotelon muodostamaan kammioon 84 johdetaan kaasua yhteellä 94 paineen nostamiseksi kammiossa. Painetta 25 voidaan nostaa pulssimaisesti esim. normaalipaineesta p^ korkeampaan paineeseen P2 avaamalla ja sulkemalla venttiiliä 96. Painetta voidaan myös laskea avaamalla kammion toisessa päässä oleva yhde 98, joka voidaan sulkea venttiilillä.

30 Paineistetun kaasun voidaan myös antaa purkautua aktivoin-tireaktorin ulkopuolelle ympäristöön tai reaktorin sisään jatkuvasti auki olevan yhteen kautta.

Kuvion 2 esittämässä tapauksessa kammio on normaalipaineessa 35 p!· Letkumainen kotelo on mahdollisesti jonkin verran kokoonpainunut kotelon päälle kerääntyneen hiukkasker-roksen 100 johdosta. Kuvion 3 esittämässä tapauksessa kammion painetta on äkillisesti nostettu paineeseen P2 ja l; is 86965 kammion seinämät ovat pullistuneet, jolloin kotelon päällä ollut kerrostuma on irronnut. Kammion seinän pullistuminen on esitetty myös kuvioss 4.

5 Keksinnön mukaisen letkumaisen kotelon 62 ei tarvitse olla putken tai sukan muotoinen, vaan se voi olla poikkileikkaukseltaan neliön, vinon neliön, monikulmion tai esim kolmion muotoinen kuten kuviossa 5 on esitetty. Kuvion 5 mukainen letkumainen kotelo on pingoitettu kolmesta putkesta 10 104, 106 ja 108 muodostetun häkin ympärille. Letkumainen kotelo on siten kolmikulmaisen makaavan särmiön muotoinen, missä yksi särmiöm kulmista 110 on suunnattu ylöspäin. Näin kotelon yläosa muodostaa huipun, eikä kotelon yläosassa ole pintoja, joihin hiukkasten olisi helppo kerääntyä.

15

Kuviossa 6 ja 7 on esitetty kaksi hieman erilaista ratkaisua suuttimien kiinnittämiseksi suutinrunkoon ja tiivistämiseksi letkumaiseen koteloon. Suutinrungon seinässä 73 olevaan aukkoon 76 on hitsattu putkenmuotoinen yhde 78, jonka 20 suutinrungosta poispäin olevaan päätyyn on on kiinnitetty laippa, joka muodostaa tiivisteen aluslevyn 79. Yhteen 78 sisäpuoli on varustettu kierteillä. Suuttimella 64 on putkimainen runko 81, jonka ulkopuoli on varustettu kierteillä. Suuttimen rungon suutinpään puoleiseen päähän on kiin-25 nitetty laippa, joka muodostaa tiivisteen päällyslevyn 83. Suuttimen runko on sovitettu kulkemaan letkumaisen kotelon seinämään 63 muodostetun aukon 80 lävitse ja se on kierretty kiinni yhteen 78 kierteeseen siten, että letkumaisen kotelon aukon reunat 61 jäävät tiiviisti aluslevyn 79 ja 30 päällyslevyn 83 väliin, jolloin aukosta tulee kaasutiivis.

Kuviossa 7 on esitetty toinen ratkaisu letkumaisen kotelon aukon tiivistämiseksi suuttimien ympäri. Kuvion 7 esittämässä ratkaisussa yhteen 78 suutinrungon seinästä 73 35 poispäin olevan pään sekä sisä- että ulkopuoli on varustettu kierteillä ja se on sovitettu kulkemaan kotelon seinämässä 63 olevan aukon 80 läpi. Yhteen keskivaiheille sen kotelon sisäpuolelle jäävään osaan on hitsattu laippa, joka rauodos- i6 86965 taa tiivisteen aluslevyn 79. Yhteen 78 päähän on sen ulkopuolisiin kierteisiin kierretty päällyslevy 83 siten, että aluslevy 79 ja päällyslevy 83 tiivistävät letkumaisen kotelon aukon reunat tiiviisti aluslevyn ja päällyslevyn 5 väliin. Varsinainen suutin on varustettu rungolla 81, jossa on kierteet, joilla se voidaan kiinnittää yhteen 78 sisäpuolella oleviin kierteisiin. Suuttimia on helppo tarvittaessa vaihtaa.

10 Keksintöä ei ole tarkoitus rajoittaa suoritusmuotoihin, joissa suutinrunkoa ympäröi joustava letkumainen kotelo. Kotelo voi kuten kuviossa 8 on esitetty olla muodostettu jäykemmästä huokoisesta materiaalista, esim. suodatinputkis-ta. Kuviossa on esitetty suutinrunko 60, jonka ympärille 15 on sovitettu huokoisesta aineesta valmistettu kotelo 62. Huokoinen materiaali voi esim. olla metallisintteriä tai muuta huokoista materiaalia, joka voidaan hitsata kiinni suutinrunkoon. Huokoisen kotelon seinään on muodostettu aukot 80 suuttimia 64 varten. Koteloon voidaan johtaa 20 jatkuvasti kaasua siten, että kotelon ulkopuolelle muodostuu kaasukalvo 102, joka estää hiukkasten laskeutumisen kotelon päälle. Kaasua voidaan myös kuitenkin syöttää pulsseina, jolloin kaasuntarve on pienempi.

25 Kuviossa 9 on esitetty suutinlaitteisto, jossa kotelo 62 on valmistettu revitetystä metallilevystä. Kotelon seinämissä on reikiä 104, joiden läpi virtaavan paineistetun kaasun avulla kotelon pinta pidetään vapaana hiukkasker-rostumista.

30

Kuviossa 4 esitetty suutinrunko on suoran palkin tai putken muotoinen. Keksintöä ei tarkoitus rajoittaa tähän suoritusmuotoon vaan suutinrunko voi olla esim. renkaan muotoinen kuten kuviossa 10 on esitetty.

Kuviossa 10 on esitetty vaakasuora poikkileikkaus aktivoin-tireaktorista 10, johon on sovitettu renkaan muotoinen suutinrunko 60. Suutinrunkoa 60 ympäröi niinikään renkaan 35 17 86965 muotoinen kotelo 62. Suutinrungossa on aukot 76, johon suuttimet on kiinitetty. Yhteellä 74 johdetaan kostutus-väliainetta suutinrunkoon 60 ja yhteellä 94 johdetaan kaasua koteloon 62 siinä olevan paineen nostamiseksi.

5

Keksintöä ei ole tarkoitus rajoittaa muihinkaan edellä esimerkinluonteisesti esitettyihin sovellutusmuotoihin vaan sitä voidaan muunnella ja soveltaa oheisten patenttivaatimusten määrittelemän suojapiirin puitteissa.

Claims (16)

1. Suutinlaitteisto kaasukanavassa tai aktivointireaktorissa kostutusväliaineen, kuten veden, vesihöyryn tai muun kostutusnesteen, suihkutamiseksi kaasuvirtaan, joka suutinlaitteisto käsittää - kaasukanavaan tai aktivointireaktoriin sovitetun 10 suutinrungon (60), johon on sovitettu ainakin yksi, edullisesti useita suuttimia (64) kostutusväliaineen suihkut-tamiseksi kaasuvirtaan, tunnettu siitä, että - suutinrunko (60) on ainakin osittain ympäröity joustavalla 15 ja/tai huokoisella kotelolla (62), johon on järjestetty yhde (94) kaasumaisen väliaineen syöttämiseksi koteloon siten, että joustavassa kotelossa aikaansaadaan muodonmuutos ja/tai että huokoisesta kotelosta virtaa väliainetta kotelon huokoisten seinien läpi kotelon ulkopuolelle, kotelon 20 päälle mahdollisesti kerääntyneen kiintoaineksen irrottamiseksi .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suutinlaitteisto, tunnettu siitä, että suutinrunko on pitkänomaisen, vaakasuoran putken 25 muotoinen.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suutinlaitteisto, tunnettu siitä, että suutinrunko on vaakasuoran rengaskanavan muotoinen . 30

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suutinlaitteisto, tunnettu siitä, että suuttimia on sovitettu suutinrungon alapuolelle.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suutinlaitteisto, tunnettu 35 siitä, että suutinrunko on kaasutiiviisti ympäröity joustavalla kaasua läpäisemättömällä letkulla.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suutinlaitteisto, tunnettu 19 86965 siitä, että suutinrunko on ympäröity joustavalla kumipoh-jaisesta materiaalista valmistetulla putkella.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suutinlaitteisto, tunnettu 5 siitä, että suutinrunko on ympäröity kotelolla, joka on valmistettu huokoisesta, muotonsa pitävästä metallisintte-ristä.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suutinlaitteisto, tunnettu 10 siitä, että suutinrunko on ympäröity kotelolla, joka on valmistettu rei'itetystä metallilevystä.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suutinlaitteisto, tunnettu siitä, että suutinrunkoa ympäröivän kotelon kaikki seinämät 15 ovat huokoiset.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suutinlaitteisto, tunnettu siitä, että suutinrunko on ympäröity kotelolla, joka on valmistettu joustavasta suodatinmateriaalista. 20

11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suutinlaitteisto, tunnettu siitä, että joustavaan koteloon tai huokoiseen koteloon on järjestetty aukot (80) suutinrunkoon sovitetuille suuttimille. 25

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen suutinlaitteisto, tunnettu siitä, että aukkojen reunat (61) on tiivistetty kaasutiiviisti suuttimien ympärille.

13. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suutinlaitteisto, tunnettu siitä, että kostutusväliaine on vesi tai vesihöyry. 1 Patenttivaatimuksen 1 mukainen suutinlaitteisto, tunnettu siitä, että joustavaan koteloon on järjestetty 35 yhde pulssimuotoisen paineistetun kaasun johtamiseksi siihen siten, että joustavan kotelon seinämissä tapahtuu muodonmuutos. 20 86965

15. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suutinlaitteisto, tunnettu siitä, että huokoiseen koteloon on järjestetty yhde jatkuvan paineistetun, edullisesti 0,1 - 6 bar, kaasuvirtauksen johtamiseksi sen seinämien läpi. 5

16. Menetelmä suutinlaitteiston puhtaana pitämiseksi kaasukanavassa tai aktivointireaktorissa, jossa suutinlait-teistolla, joka on ympäröity joustavalla ja/tai huokoisella kotelolla, suihkutetaan vettä, vesihöyryä tai muuta kos- 10 tutusnestettä kaasuvirtaan siinä olevan absorbointiaineen tai reagenssin aktivoimiseksi, tunnettu siitä, että suutinlaitteistoa ympäröivään koteloon syötetään kaasumaista väliainetta muodonmuutoksen aikaansaamiseksi kotelossa 15 ja/tai kaasukalvon muodostamiseksi kotelon pinnalle. 21 86965