FI98071B - Menetelmä ja laitteisto reaktiokaasun ja kiintoaineen syöttämiseksi - Google Patents

Description

V

1 98071

MENETELMÄ JA LAITTEISTO REAKTIOKAASUN JA KIINTOAINEEN SYÖTTÄMISEKSI

Tämä keksintö kohdistuu menetelmään ja laitteistoon reaktiokaasun ja kiintoai-5 neen syöttämiseksi suspensiosulatusuuniin niin, että reaktiokaasun virtausnopeutta säädetään reaktiokaasuyhteeseen olennaisen lähelle reaktiokaasuyhteen ja suspensiosulatusuunin yhtymäkohtaa asennettujen säätöelimien avulla.

Tehokkaan suspension aikaansaamiseksi suspensiosulatusuunissa reaktiokaa-10 sun virtausnopeus on kiintoainem äärävaihteluista huolimatta pyrittävä pitämään olennaisesti samansuuruisena. Mikäli esimerkiksi suspensiosulatusuuniin syötettävän kiintoaineen määrä jostain syystä pienenee, on tällöin myös reaktiokaasun määrää pienennettävä. Reaktiokaasun määrän pienetessä reaktiokaasun virtausnopeus pienenee, jos reaktiokaasun virtauspoikkipinta-ala 15 pysyy muuttumattomana. Reaktiokaasun virtausnopeus on tärkeä tekijä tehokkaan suspension aikaansaamisessa ja sen vuoksi suspensiosulatusuunin reaktiokaasun virtausnopeutta säädetään eri tavoin.

US-patentissa 4331087 suspensiosulatusuunin reaktiotilassa tapahtuville 20 reaktioille riittävän nopeuseron aikaansaamiseksi reaktiokaasun ja kiintoaineen välille reaktiokaasu saatetaan voimakkaaseen kiertoliikkeeseen niin, että reaktiokaasu kohtaa ulkopuolelta tulevan kiintoaineen rengasmaisen virran, joka aikaansaadaan kiintoaineen liike-energiaa hyväksikäyttäen supistuvalla kartiomaisella liukupinnalla. Tässä US-patentissa 4331087 esitetty reak-25 tiokaasun säätö koskee vain reaktiokaasun kierron säätöä eikä sen avulla näin ollen pystytä säätämään lineaarista ja lähinnä polttimen keskiakselin suuntaista kaasun nopeutta.

Fl-patenttihakemuksessa 922530 ja Fl-patenttihakemuksessa 932458 kaasu-30 virran nopeutta säädetään saattamalla kaasuvirta purkautumaan sulatusuunin reaktiotilaan yhtenä tai useampana annuluksenmuotoisena virtauksena siten, että purkausnopeus määräytyy kanavien määrää säätämällä. Tuolloin valitusta

V

2 98071 virtausnopeudesta ja kaasunopeudesta riippuen kaasu purkautuu reaktioillaan rikasteen purkauskohtaan nähden säteettäisesti eri etäisyydellä kuin rikaste.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa tekniikan tason mukaisia 5 haittapuolia ja aikaansaada entistä parempi ja tehokkaampi suspensiosula-tusuuniin syötettävän reaktiokaasun ja kiintoaineen syöttömenetelmä ja laitteisto, jossa reaktiokaasuyhteen poikkipinta-alaa voidaan edullisesti portaattomasti säätää olennaisen lähellä reaktiokaasuyhteen ja suspensiosulatusuunin yhtymäkohtaa ja näin myös olennaisen lähellä suspensiosulatusuuniin syötettävän 10 kiintoaineen purkauskohtaa.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä ja laitteistossa reaktiokaasun virtausnopeutta säädetään säätämällä edullisesti olennaisen portaattomasti reaktiokaasuyhteen poikkipinta-alaa reaktiokaasuyhteeseen asennettujen säätöelimien 15 avulla. Säätöelimet on asennettu olennaisen lähelle reaktiokaasuyhteen suspensiosulatusuunin puoleista päätä. Säätöelimet on edelleen yhdistetty toisiinsa yhdyselimen avulla. Yhdyselin on välitysakselin avulla yhdistetty reaktiokaasuyhteen ulkopuolelle asennettuun käyttölaitteeseen.

20 Keksinnön mukaisesti reaktiokaasun virtausnopeutta säädetään olennaisen portaattomasti vain yhdessä annuluksessa siten, että säätö tapahtuu olennaisen lähellä reaktiokaasun purkauskohtaa reaktiotilaan. Kiintoaineen purkausaukko on sijoitettu edullisesti lähelle kaasun purkausaukkoa. Tällöin virtausnopeutta säädettäessä reaktiokaasun purkauskohdan paikka ei muutu kiintoaineen 25 purkauskohdan paikkaan nähden. Lisäksi reaktiokaasun virtausnopeuden säätö tapahtuu olennaisesti purkausaukossa, jolloin säädöllä aikaansaatu virtausnopeus saadaan olennaisesti säilytettyä siihen asti, kun kaasuvirtaus kohtaa kiintoainevirtauksen suspension muodostamiseksi. Näin saavutetaan haluttu sekoitusvaikutus ja reaktiot reaktiokaasun ja kiintoaineen välillä tapahtuvat 30 hallitusti.

3 98071

Keksinnön mukaisesti aikaansaatu reaktiokaasun purkausaukon poikkipinta-alan säätö toimii lineaarisesti laajalla virtausnopeuden toiminta-alueella. Keksinnön mukaisesti reaktiokaasun virtauspoikkipinta-alaa säädetään edullisesti reaktiokaasun virtauskanavan seinämään tuetuilla, liikuteltavissa olevilla säätöeli-5 millä. Säätöelimet ovat edullisesti esimerkiksi rengassektoreita, jotka on reaktiokaasun virtauskanavan seinämän vastaiselta puoleltaan tuettu liikuteltavasti säätöelimien yhteiseen yhdyselimeen. Yhdyselin on edelleen käyttöakselin avulla yhdistetty reaktiokaasun virtauskanavan ulkopuolelle asennettuun käyttöelimeen. Käyttöelimeen voidaan yhdistää joko manuaalinen tai kauko-10 ohjattu ohjaus ja käyttöelimen avulla voidaan edullisesti ja nopeasti kiintoaineen määrän vaihdellessa muuttaa reaktiokaasun virtauskanavan poikkipinta-alaa siten, että edullinen reaktiokaasun virtausnopeus voidaan säilyttää olennaisen jatkuvana.

15 Keksinnö n mukaisesti käytettävien säätöeliminä toimivien rengassektorien lukumäärä voi olla edullisesti esimerkiksi kahdeksan, ja sektorin laajuus 135 astetta, jolloin säädettävät rengassektorit ovat limittäin kolmessa kerroksessa. Säätöelimien lukumäärä voi kuitenkin vaihdella välillä 4-10, jolloin myös edullisten sektorien laajuus vaihtelee. Keksinnön eräässä sovellutusmuodossa rengassek-20 torien lukumäärä on 4 ja yksittäisen sektorin laajuus 90 astetta. Tällöin säätöelimet on asennettu toisiinsa nähden vierekkäin olennaisesti samalle tasolle reaktiokaasun virtauskanavaan nähden. Keksinnön mukaisella laitteistolla virtaus-poikkipinta-ala voidaan säätää edullisesti alueella 100 % - 20 % reak-tiokaasukanavan säätämättömästä poikkipinta-alasta laskettuna.

25

Keksinnön mukaisella laitteistolla tapahtuva reaktiokaasun virtauspoikkipinta-alan säätö aikaansaa virtaukseen paikallisen turbulenssin sisäisen energian kasvun. Tämä energian kasvu ei kuitenkaan ehdi vaimentaa kaasuvirtauksen impulssia, vaan edesauttaa kiintoaineen ja kaasufaasin sekoittumista ja näin 30 parantaa reaktio-olosuhteita ja edelleen tehostaa reaktioita.

f* 4 98071

Keksinnön mukaista laitteistoa kuvataan lähemmin seuraavassa viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää erästä keksinnön edullista sovellutusmuotoa osittain leikattuna sivukuvantona, 5 kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaista sovellutusmuotoa kahdessa eri säätöasennos-sa, kuvio 3 esittää kuvion 1 mukaisen sovellutusmuodon toiminta-aluetta.

Kuviossa 1 on esitetty keksinnön mukainen säätölaitteista rikastepolttimessa, 10 missä rikaste syötetään polttimeen rikastekanavien 1 kautta. Rikastekanavia voi olla yksi tai useampia. Ilmakammioon 2 johdetaan prosessikaasua, Useimmiten happirikastettua ilmaa yhteiden 3 kautta. Myös kaasuyhteitä 3 voi olla yksi tai useampia. Rikastepoltin on varustettu keskeissuihkuhajottimella 4 ja keskeis-happilanssilla 5. Rikaste purkautuu suspensiosulatusuunin reaktiotilaan 15 keskeissuihkuhajotinta ympäröivästä rikastekanavasta rikasteen purkuaukon 6 kautta. Happirikastettu ilma purkautuu yhdestä rikastekanavaa ympäröivästä annulusmaisesta ilmakanavasta ilman purkuaukon 7 kautta. Keksinnön mukainen säätölaitteista koostuu poittimen ulkopuolelle asennetusta käyttölaitteesta 10, käyttöakselista välityksineen 11 ja ilmakanavan seinämään tuetuista, liikutel-20 tavista säätöelimistä 8. Käyttölaiteen toimintaa voidaan ohjata joko kauko-ohjauksella tai manuaalisesti. Käyttölaitteen liike muutetaan hammasratasväli-tyksellä käyttöakseiin 10 pyörintäliikkeeksi. Käyttöakselin 10 pyörintäliike välitetään edelleen hammasratasvälityksellä ilmakanavan ympärille asennetun käyttö-renkaan 9 kiertoliikkeeksi. Käyttörenkaan 9 alla ilmakanavan yhteyteen sijoitetut 25 säätöelimet 8 koostuvat useasta rengassektorista, jotka on yhdeltä sivultaan nivelöity ilmakanavaan ja ilmakanavaan nivelöidyn sivun vastakkaiselta sivultaan nivelletty käyttörenkaaseen 9. Käyttörenkaan 9 kiertoliike pakottaa rengas-sektoreiden 8 käyttörenkaaseen 9 nivelöidyt sivut siirtymään ilmakanavaan päin, jolloin reaktiokaasun virtauskanavan virtauspinta-ala pienenee siten, että reak-30 tiokaasun purkausaukon ulkokehä säilyy olennaisesti ympyrämäisenä. Vastakkainen käyttörenkaan 9 kiertoliike pakottaa säätöelimet 8 siirtymään reak- 5 98071 tiokaasun virtauskanavasta poispäin, jolloin reaktiokaasun virtauskanavan virtauspinta-ala kasvaa ja reaktiokaasun virtausnopeus pienenee.

Kuvion 2 kohdassa A on esitetty tapaus, jossa säätöelimet 8 ovat täysin auki ja 5 reaktiokaasu purkautuu koko virtauskanavan 12 pinta-alalta. Kohdassa B on esitetty tapaus, jolloin säätöelimet 8 ovat reaktiokaasun virtauskanavan virtaus-poikkipintaa kuristavassa asennossaan, jolloin reaktiokaasu purkautuu vain reaktiokaasukanavan vapaana olevaa aluetta pitkin.

V

10 Kuviossa 3 on esitetty esimerkkinä tapaus, jossa haluttu toiminta-alueen virtausnopeus on 100 m/s +/- 20 m/s. Keksinnön mukaisella säätölaitteistolla toiminta-alue saavutetaan virtausalueella 7 200-48 000 m3/h, kun se säätämät-tömällä ratkaisulla olisi vain 32 000 - 48 000 m3/h. Kauko-ohjaukseila toimittaessa voidaan säätö kytkeä suoraan prosessitietokoneeseen, joka säätää halutun 15 virtausnopeuden automaattisesti esimerkiksi kiintoaineen syöttömäärän muuttuessa.

Vaikka edellä on kuvattu keksinnön mukaista laitteistoa yhden sovellutusmuo-don perusteella, on selvää, että keksintöä voidaan soveltyaa laajastikin oheisten 20 patenttivaatimusten määrittämässä laajuudessa.

Claims (11)

1. 6 98071
2. 1. Menetelmä reaktiokaasun ja kiintoaineen syöttämiseksi suspensiosula-tusuuniin, jossa laitteistossa on ainakin yhteet reaktiokaasun ja kiintoaineen 5 vastaanottamiseksi ja edelleenjohtamiseksi suspensiosulatusuuniin ja jossa laitteistossa ainakin suurin osa reaktiokaasusta syötetään suspensiosulatusuuniin kiintoainesyöttökanavaa ympäröivän reaktiokaasukanavan kautta, tunnettu siitä, että reaktiokaasukanavaan (3), olennaisen lähelle reaktiokaasukanavan suspen-siosulatusuunin puoleista päätä asennettujen säätöelimien (8) avulla suspen-10 siosulatusuuniin syötettävän reaktiokaasun virtausnopeutta voidaan säätää olennaisen portaattomasti reaktiokaasukanavan poikkipinta-alaa säätämällä.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että reaktiokaasun virtausnopeutta säädetään yhdessä annuluksessa. 15
4. 3. Laitteisto patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi ja reaktiokaasun ja kiintoaineen syöttämiseksi suspensiosulatusuuniin, jossa laitteistossa on ainakin yhteet reaktiokaasun ja kiintoaineen vastaanottamiseksi ja edelleenjohtamiseksi suspensiosulatusuuniin ja jossa laitteistossa ainakin suurin osa reak- 20 tiokaasusta syötetään suspensiosulatusuuniin kiintoainesyöttökanavaa ympäröivän reaktiokaasukanavan kautta, tunnettu siitä, että reaktiokaasukanavaan (3), olennaisen lähelle reaktiokaasukanavan suspensiosulatusuunin puoleista päätä on asennettu säätöelimiä (8) reaktiokaasukanavan (3) virtauspoikkipinta-alan olennaisen portaattomaksi säätämiseksi ja että säätöelimet on yhdistetty toisiinsa 25 reaktiokaasukanavan ympärille asennetun yhdyselimen (9) avulla.
5. 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että säätöelimet (8) ovat rengassektoreita.
6. 5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että säätöelimien (8) lukumäärä on välillä 4 -10. 98071 7
7. 6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 3 - 5 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että säätöelimet (8) on asennettu limittäin toisiinsa nähden.
8. 7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 3 - 6 mukainen laitteisto, tunnettu 5 siitä, että säätöelimet (8) ovat säädettävissä manuaalisesti.
9. 8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 3-6 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että säätöelimet (8) ovat säädettävissä kauko-ohjauksella.
10. 9. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 3-8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että säätöelimien (8) avulla reaktiokaasukanavan (3) poikkipinta-ala on säädettävissä alueella 100 % - 20 % laskettuna poikkipinta-alan säätämättömästä pinta-alasta.
11. 15 PATENTKRAV