FI90208C - Syöpymistä kestävällä poisto-osalla varustettu sykloni - Google Patents

Description

1 90208

Syopymistå keståvållå poisto-osalla varustettu sykloni

Esillå oleva keksintd kohdistuu sykloniin hiukkasmaisen 5 materiaalin erottamiseksi kaasusta. Tarkemmin mååriteltynå keksinto koskee syklonia hiukkasmaisen materiaalin, esimer-kiksi eri tuhkalajien ja/tai kåytetyn kerrosmateriaalin, erottamiseksi kaasusta, joka materiaali voimalassa, jossa poltto tapahtuu paineenalaisessa leijukerroksessa, poistuu 10 polttokammiosta yhdesså polttokaasujen kanssa, jossa syk-lonissa on olennaisesti pystysuuntainen akseli ja ylempi sylinterimåinen osa, alempi kartiomainen osa, tangentiaali-nen sisååntulo hiukkasmaista ainetta sisåltåvåå kaasua vårten ja keskeinen poistoaukko kaasua vårten syklonin ylå-15 pååsså ja pohja sen alapååsså. Sykloni on låhinnå tarkoi- tettu polttokaasujen puhdistamiseen PFBC-voimalassa (voima-la, jossa poltto tapahtuu paineenalaisessa leijukerroksessa) erottamalla tuhka ja/tai kåytetty kerrosmassa, joka poistuu kerroksesta ja polttokammiosta yhdesså polttokaa-20 sujen kanssa. (PFBC tulee englanninkielisen ilmaisun Pressurized Fluidized Bed Combustion alkukirjaimista.)

Esillå olevaa keksintoå voidaan kuitenkin soveltaa myos muihin laitteisiin, joissa syovyttåvå, hiukkasmainen materiaali erotetaan kaasuista, esim. hiilenkaasutuslaitteis- /-..25 toihin.

Kun materiaali erotetaan syklonissa, muodostuu kiertåvå pyorre ja kiinteåt hiukkaset kerååntyvåt syklonin seinåån. Syklonin kartiomainen alaosa lisåå hiukkasten keskittymistå .30 ja hiukkasten nopeutta suhteessa sykloninseinåån, jolla on pienenevå halkaisija, mikå lisåå hiukkasten sydvyttåvåå vaikutusta. Syklonin poisto-osa on ratkaiseva osa kulumisen i kannalta. Yksi tapa ratkaista tåmå on ollut asentaa lait- teita, jotka pienentåvåt pyorteen pydrimisnopeutta ("pyor-:-.-35 teenkatkaisin"), tai valmistaa poisto-osa karkaistusta, kulumista keståvåstå materiaalista tai vuorata se tållai- 2 90208 sella materiaalilla, joita ovat esim. Ni-hard, keraamiset aineet, basaltti ja vastaavat.

Esillå olevan keksinn6n tavoite on våhentåå syklonin ala-5 osan kulumista, jossa rakenteeltaan perinteisisså syklo- neissa pyorre, jolla on suuri hiukkaskuormitus, aiheuttaa syopymisongelmia låhellå poisto-osaa. Esillå olevan keksin-ηδη avulla syklonin kestoikåå voidaan lisåtå, mikå lisåå voimalan kåytettåvyyttå ja pienentåå voimalan huolto- ja 10 kåyttdkustannuksia.

Esillå olevan keksinn6n mukaisesti syklonin pohjassa on poistoaukko erotettua hiukkasmaista ainetta ja tåmån hiuk-kasmaisen aineen kuljetuskaasua vårten pohjaan liitetysså 15 kuljetusjohdossa, johon poistoaukkoon kuuluu putkimainen elin, joka ulottuu yl6spåin syklonin sisåån ja ympåroivån sykloniseinån kanssa muodostaa yldspåin avautuvan renkaan-muotoisen tilan. Syklonin pohjan halkaisijan on oltava vå-hintåån kolme kertaa poistoputken ulkohalkaisija. Poisto-20 putken tåytyy tyontyå sisåån matkan, joka on våhintåån kak-si kertaa putken ulkohalkaisija. Renkaanmuotoisella tilalla on mieluiten sellainen syvyys, ettå hiukkaskerros muodostuu pohjaan. Syklonin alaosa on mieluiten lieridmåinen. Syklonin alaosa voi olla varustettu pydrrettå vaimentavilla 25 laitteilla.

Esillå oleva keksintd kuvataan tarkemmin viittaamalla ohei-siin kaaviokuviin. Kuvio 1 kuvaa keksint6å sovellettuna PFBC-voimalaan kerroksesta polttokaasujen mukana kulkeutu-30 vien, kiinteiden hiukkasten erottamiseksi, kuvio 2 kuvaa syklonin suuremmassa mittakaavassa ja kuviot 3 ja 4 kuvaa-vat syklonin poisto-osan vaihtoehtoisia sovellusmuotoja.

Kuviossa numero 1 osoittaa paineastian. Siinå sijaitsee 35 polttokammio 2 ja kaasunpuhdistuslaite, jota kuvaa sykloni 3. Polttokammio 2 on varustettu pohjalla 4, jossa on il-masuukappale 5 ja polttoainesuukappale 6. Polttokammiossa 3 90208 on hiukkasmaisen kerrosmateriaalin kerros 7, joka sisåltåå tai muodostuu kokonaan rikkiabsorboimisaineesta, kuten kal -kista tai dolomiitista. Polttokammion 2 alaosassa sijaitse-vat putket 8 kerroksen 7 jååhdyttåmiseksi ja hoyryn tuotta-5 miseksi. Polttoaine johdetaan kerrokseen 7 johdon 10 ja suukappaleen 6 kautta. lima tåmån polttoaineen polttamisek-si ja kerroksen 7 materiaalin tekemiseksi juoksevaksi johdetaan polttokammioon paineastian 1 ja polttokammion 2 vå-lisså sijaitsevasta kammiosta 12 pohjan 4 suukappaleen 5 10 kautta. Kerrosmateriaali johdetaan kerrokseen 7 johtoa 13 pitkin ja poistetaan johtoa 14 pitkin.

Polttokaasut kerååntyvåt kerroksen 7 ylåpuolella olevaan vapaaseen tilaan 15 ja ne johdetaan johtoa 16 pitkin syk-15 loniin 3, jossa hiukkaset erotetaan ja kuljetetaan pois johtoa 17 pitkin. Johtoa 18 pitkin johdetaan kaasut tur-biiniin 20, joka kåyttåå kompressoria ja komprimoi polt-toilman, joka johdetaan kammioon 12. Turbiini 20 kåyttåå myos generaattoria 22. Turbiinista poistuvat kaasut johde-20 taan syottovesilåmmittimeen ja siitå savupiippuun.

Putkissa 8 tuotettu hoyry johdetaan hoyryturbiiniin 27, joka kåyttåå generaattoria 28. Kåytetty hoyry johdetaan lauhduttimeen ja siitå syottovesisåilioon. Syottovesipumpun - 25 avulla lauhde johdetaan uudelleen polttokammion putkiin 8.

Tuhkanpoistojohdossa 17 on paineenvåhennyslaite 31, joka on mitoitettu siten, ettå erotetun materiaalin poiskuljetuk-seen tarvittava kaasuvirtaus saadaan aikaan kaasupuhdisti-'30 men ja vastaanottavan såilion 32, jossa paine on suunnil-leen sama kuin ilmakehån paine, vålisellå senhetkisellå paineen erotuksella. Paineenvåhennyslaite 31 erotetun materiaalin poistamiseksi syklonista 3 on rakenteeltaan jååhdy-tin tomua ja sen kuljetuskaasua vårten. Se voi olla tyyp-.. 35 piå, joka tarkemmin kuvataan EP-patentissa 0 198 505 tai EP-patenttihakemuksessa 86100806-8.

4 9 Ο 2 O 3

Kuten kuviossa 2 on kuvattu, sykloni 3 voi olla varustettu lieriomåisellå ylåosalla 3a, kartiomaisella keskiosalla 3b ja lieridmåisellå alaosalla 3c, jossa on tasainen pohja 3d. Poistoputki 40 on yhdistetty pohjaan 3d, ja se tydntyy tie-5 tyn matkan lieriomåiseen osaan 3c. Putki 40, syklonin lie- riomåisen alaosan 3c seinå 41 ja pohja 3d muodostavat ren-kaanmuotoisen tilan 42, joka on avoin ylospåin. Tållå ti-lalla on mieluiten sellainen syvyys, ettå kåytosså pohjaan 3d muodostuu erotetun materiaalin kerros 43, joka eståå 10 pohjalaatan syopymistå. Putki 40 on liitetty putkeen 17, joka johtaa erotetun, hiukkasmaisen materiaalin paineenvå-hennyslaitteeseen 31. Syklonin osalle 3c annetaan sellainen halkaisija, ettå kaasun ja hiukkasten pyorteellå on niin pieni nopeus, ettå osan 3c seinån 41 syopyminen on merki-15 tyksetdntå. Kaasuvirtauksen uudelleenkierråtys kammiossa 42 kaksi kertaa ennen poistamista putken 40 kautta, kuten nuo-lilla 44 on osoitettu, saa aikaan myås jarrutusvaikutuksen, joka våhentåå pyorrenopeutta. Uudelleenkierråtys ja jarru-tus våhentåvåt pohjan 3d kulumista tai poistavat sen koko-20 naan, koska muodostuu hiukkastyyny 43. Muodostuva materiaa-lityyny 43 tehostaa myos jarrutusta.

Poistoputkessa esiintyy tuskin lainkaan syopymistå. Kier-råttåmållå kaasun ja hiukkasten virtaus 180° ennen saapu-25 mista poistoputkeen saadaan aikaan hiukkasten keskittyminen poistoputken keskiosaan, mikå aiheuttaa sen, ettå liikeku-luminen poistetaan kåytånnollisesti katsoen kokonaan. Tåmå vaikutus on sinållåån tunnettu eurooppalaisesta patenttiha-kemuksesta nro 86100806-8.

30

Putki 40 ja virtaus sen kautta ovat mittasuhteiltaan sel-laiset, ettå saadaan aikaan my5s hiukkasten riittåvå imu syklonin keskiosasta.

35 Kuvion 3 mukaisella sovellusmuodolla saadaan aikaan suuri paineenlasku syklonin 3 varsinaisessa poisto-osassa. Syk-loniin 3 liitetyllå putkella 17 on olennaisesti suurempi 5 9 η 2 O 8 halkaisija kuin poistoputkella 40. Putki 40 voi olla ala-osastaan yhdistetty pohjaan 3d, tai kuten kuviossa 3 on nåytetty, sillå voi olla putkeen 17 alaspåin tyontyvå osa 40b.

5

Kuvion 4 mukaisessa sovellusmuodossa syklonin alaosa on . varustettu useilla sarjaan asennetuilla lieriomåisillå tai kartiomaisilla osilla, joilla on jårjestyksesså pienenevåt halkaisijat ja jotka ovat 3c pohjalla 3d, 3e pohjalla 3f ja 10 3g pohjaosalla 3h. Poistoputki 40 tyontyy syklonin osaan 3c, poistoputki 45 tyontyy syklonin osaan 3e ja poistoputki 46 tyontyy syklonin osaan 3g. Tåmå jålkimmåinen poistoputki on liitetty kuljetusjohtoon 17.

15 Sykloni 3 voidaan jååhdyttåå polttokammion 2 ja paineastian 1 vålisesså kammiossa 12 olevalla, ympårdivållå, kompri-moidulla polttoilmalla tai vedellå. Kuten kuviossa 3 on kuvattu, jååhdytysvaikutuksen parantamiseksi syklonin 3 alaosat 3c, 3e ja 3g voivat olla ympåroidyt jååhdytysioke-20 roilla 50 ilmajååhdytyksesså tai jååhdytyslokeroilla 60 vesij ååhdytyksesså.

PFBC-voimalassa, jossa on sykloneita 3 paineastiassa ja komprimoitua polttoilmaa kammiossa 12, ympårdivållå ilmalla 25 on suuri tiheys ja tåten myos suuri jååhdytyskyky. Jååhdy-tyslokerolla 50, joka kuviossa 4 ympår6i syklonin 3 osaa 3e, parannetaan jååhdytysvaikutusta siten, ettå kammiosta 12 tuleva ilma pakotetaan kulkemaan osan 3e jålkeen lokeron 50 muodostamaan våliin 51 matkallaan polttokammiosta 2 poh-30 jasuukappaleeseen 5. Jååhdytysvaikutusta voidaan parantaa varustamalla osa 3e pitkånomaisilla tai kierukanmuotoisilla laipoilla 52.

Voimalassa, joka kåyttåå juoksevaksi tehtyå kerrosta 7, ..'.35 joka toimii merkityksettomån våhån ilmankehån painetta suu- remmassa paineessa ja jossa syklonia ei ympåråi komprimoitu ilma, jolla on suuri tiheys ja hyvå jååhdytyskyky, vesi- 6 9 Π 2 0 3 jååhdytys voi olla sopiva. Jååhdytyslokerolla 60, joka ku-viossa 4 ympåroi osaa 3g, voidaan jååhdyttåå syklonin ala-osa. Jååhdytysvesi johdetaan jååhdytyslokeron 60 ja osan 3g våliseen kammioon 61 johtoa 62 pitkin ja kuljetetaan pois 5 johtoa 63 pitkin. Luonnollisesti my6s PFBC-voimaloiden syk- lonit voivat olla vesijååhdytteisiå.

Esillå oleva keksinto on kuvattu sovellettuna PFBC-voima-laan. Syklonia voidaan kuitenkin kåyttåå kaikentyyppisisså 10 voimaloissa, joissa puhdistetaan tomunsekaista kaasua. Voi- maloissa, joissa on alhainen tai olematon paine-ero syklonin ja erotetun tomun vastaanottavan såilion vålillå, voi olla tarpeellista sijoittaa imutuuletin syklonin poistojoh-toon.

15

Luonnollisesti syklonin kulumiskeståvyydestå ja kestoiåstå tulee erittåin korkea, jos kulumista keståviå materiaaleja sovelletaan esillå olevaan keksintoon.

Claims (9)

1. 7. G 2 G 3
2. 1. Sykloni (3) hiukkasmaisen materiaalin, esimerkiksi eri tuhkalajien ja/tai kåytetyn kerrosmateriaalin, erottamisek- 5 si kaasusta, joka materiaali voimalassa, jossa poltto ta-pahtuu paineenalaisessa leijukerroksessa, poistuu poltto-kammiosta (2) yhdesså polttokaasujen kanssa, jossa syk-lonissa (3) on olennaisesti pystysuuntainen akseli ja ylem-pi sylinterimåinen osa (3a), alempi kartiomainen osa (3b), 10 tangentiaalinen sisååntulo (16) hiukkasmaista ainetta si- såltåvåå kaasua vårten ja keskeinen poistoaukko kaasua vårten syklonin ylåpååsså ja pohja (3d) sen alapååsså, tunnet-tu siitå, ettå pohjassa (3d) on poistoaukko erotettua hiukkasmaista ainetta ja tåmån hiukkasmaisen aineen kuljetus-15 kaasua vårten pohjaan (3d) liitetysså kuljetusjohdossa, ja ettå poistoaukkoon kuuluu putkimainen elin (40), joka ulot-tuu ylospåin syklonin sisåån ja ympåroivån sykloniseinån kanssa muodostaa ylSspåin avautuvan renkaanmuotoisen tilan (42) 20
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sykloni, tunnettu sii-tå, ettå renkaanmuotoisessa tilassa (42) on olennaisesti vaakasuuntainen pohja (43).
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sykloni, tunnettu sii- tå, ettå syklonin (3) pohjan (3d) halkaisija on våhintåån kolme kertaa poistoputken (40) ulkohalkaisija.
5. 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sykloni, tunnettu 30 siitå, ettå renkaanmuotoisen tilan (42) syvyys on våhintåån kaksi kertaa poistoputken (40) ulkohalkaisija. 1 Patenttivaatimuksen 1 mukainen sykloni, tunnettu siitå, ettå poistoputki (40) laskee tilaan, jolla on suurempi 35 halkaisija kuin poistoputkella (40). 8 9 Π 203
6. 6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sykloni, tunnettu sii-tå, ettå syklonin kartiomaisessa alaosassa (3b) on sylinte-rimåinen jatko-osa (3c), jossa on olennaisesti vaakasuun-tainen pohja (3d), ja jossa poistoaukko kåsittåå putkimai- 5 sen elimen (40), joka ulottuu ylospåin jatko-osan (3c) si- såån muodostaen ylhååltå avonaisen renkaanmuotoisen tilan (42) jatko-osan ympåroivien seinien kanssa.
7. 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen sykloni, tunnettu sii- 10 tå, ettå sykloni on varustettu kahdella tai useammalla jat- ko-osalla (3c, 3e, 3g), joiden poikkileikkaus pienenee as-teittain.
8. 8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukainen sykloni, 15 tunnettu siitå, ettå syklonin (3) alaosaa ympåroi jååhdy- tyslokero (50), joka ohjaa kaasuvirtausta alaosaa pitkin.
9. 9. Jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukainen sykloni, tunnettu siitå, ettå syklonin (3) alaosaa ympåroi jååhdy- 20 tyslokero (60) vesijååhdytystå vårten.