FI98406C - Suutin - Google Patents

Description

98406

Suutin - Munstycke Tämä keksintö koskee laitetta, joka on tarkoitettu massan ruiskuttamiseen ja dispergoimiseen liikekaasua käyttämällä.

5 Laitetta kutsutaan tässä "suuttimeksi", koska se muodoltaan tyypillisesti, joskaan ei välttämättä, on pitkänomainen.

Massalla tarkoitetaan nestemäistä tai tahnamaista tuotetta, joka on saatu sekoittamalla yhteen kiinteitä ja nestemäisiä 10 aineita sekä mahdollisesti viskositeetin pienentämiseen tarkoitettuja lisäaineita, ja jonka siirtäminen on mahdollista pumppujen avulla. Se voi olla varsinkin hiilijauhet-ta, johon on lisätty vettä, ja joka ruiskutetaan suuttimen kautta polttokattilaan.

15

Massalle on luonteenomaista se, että kyse on tuotteesta, joka usein on hyvin viskoottinen tai tahnamainen ja useimmiten myös hyvin kuluttavaa, ja jonka käsittely on vaikeaa pumppujen avulla, jotka yleensä ovat betonipumppujen kal-20 täisiä, eikä sitä tästä syystä voi sumuttaa samoilla menetelmillä kuin joita käytetään vähemmän viskoottisille nesteille kuten esim. vedelle tai lämmitysöljylle. Massan siirtonopeus on tyypillisesti välillä 0,1-2 m/sek.

25 Erääseen tunettuun massanruiskutussuuttimeen kuuluu seuraa-vat elementit, jotka ovat samoja kuin nyt käsillä olevan keksinnön mukaisessa suuttimessa: - keskiputki, joka ulottuu pituussuunnassa poikkileikkaukseltaan pienenemättä suuttimen keskiakselia pitkin, johon 30 on muodostettu massan tulokohta putken ylävirran puoleiseen päähän ja suuttimen poistokohta putken toiseen päähän; massan syöttövälineet massan syöttämiseksi massan tulo-kohtaan; vaippa joka ulottuu samankeskisesti sanotun keskiputken 35 ympäri ja sijaitsee etäisyydellä siitä määrittäen sanotun keskiputken kanssa pituussuunnassa ulottuvan kaasukanavan; 2 98406 kaasun syöttöväline joka avautuu sanottuun vaippaan sanotun kaasukanavan ylävirran puoleiseen päähän liike-kaasun syöttämiseksi paineen alaisena kaasukanavan ylävirran puoleiseen päähän; 5 - dispergointiaukot, jotka läpäisevät keskiputken seinämän liikekaasun syöttämiseksi kaasukanavasta putkeen massan dispergoimiseksi ja sen nopeuden lisäämiseksi, niin että sanottu massa muodostaa massasuihkun jättäessään suuttimen keskiputken poistokohdan; jolloin ainakin jotkut disper-10 gointiaukoista muodostavat sarjan pyöritysaukkoja, jotka on jaettu kehämäisesti, Näin muodostetut kaasusuihkut dispergoivat massaa ja kiihdyttävät sen nopeutta siten, että se muodostaa suihkun 15 putkesta lähtiessään. Tässä tunnetussa suuttimessa ne ovat säteettäisiä. Ne hajottavat massapatsaan ja antavat sille suuren aksiaalisen nopeuden. Ne synnyttävät näin pitkän ja samankeskisen suihkun. Tällaisilla suuttimilla saadut tulokset huononevat hyvin nopeasti heti kun massan vesipi-20 toisuus pienenee ja se tulee hyvin viskoottiseksi.

Tunnetaan myös muunlaisia massasuuttimia, joiden päästä suihkutetaan ilmaa renkaanmuotoisen kanavan kautta. Tämä ilma on tarkoitettu tunkeutumaan massasuihkuun ja disper-25 goitumaan siihen. Näitä suuttimia ei ole tarkoitettu suurille viskositeeteille, eikä ilma tunkeudu riittävän voimakkaasti massaan, jolloin saadaan huonosti dispergoitunut massasuihku.

30 Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada massan tehokkaampi dispergoituminen myös siinä tapauksessa kun massan nestepitoisuus on suhteellisen pieni.

Tätä tarkoitusta varten on keksinnön tuloksena aikaansaatu 35 suutin, johon kuuluu edellä mainitut yhteiset elementit, ja jolle edellä ensin mainittuun tunnettuun suuttimeen verrattuna on tunnusomaista se, että pyöritysaukkojen pituus on 3 98406 vastaavasti riittävän suuri, jotta ne muodostavat liike-kaasusta pyörityssuihkut, jotka suihkut on suunnattu ja keskitetty sanottujen aukkojen akselien suhteen, jotka ovat vinoja ja joissa on komponentit suuttimen poikittaisissa 5 tasoissa, jotka ovat riittävän kaltevia suuttimen säteet-täisten suuntien suhteen, jotta pyörityssuihkujen kehän suuntainen nopeuskomponentti saa massan pyörimään nopeasti keskiputkessa poistopäähän asti, jolloin pyöritysaukkojen sarjan aksiaalinen etäisyys sanotusta alavirtaisesta päästä 10 on alueella 60% - 200% keskiputken sisäsäteestä, ja - että sanotut dispergointiaukot sisältävät hajotussarjan, joka muodostuu hajotusaukoista, jotka on lävistetty välin päähän suuttimen poistopäästä siten, että liikekaasu muodostaa hajotussuihkut suunnassa kohti suuttimen akselia, ja 15 sanottu pyörityssarja on muodostettu hajotussarjan alavirran puolelle.

Seuraavaksi kuvataan samalla viittaamalla oheisiin piirustuksiin keksinnön suoritusmuotoja, jolloin kuvatut elemen-20 tit ja järjestelyt ovat vain esimerkinomaisia, eikä niitä ole tarkoitettu millään tavalla rajoittamaan keksintöä. Silloin kun sama elementti esiintyy useammissa kuvissa, sitä on merkitty samalla viitenumerolla. Piirustuksissa: 25 Kuva 1 on sivukuvanto keksinnön mukaisesta suuttimesta,

Kuva 2 on aksiaalinen leikkauskuvanto suukappaleesta, joka muodostuu suuttimen loppupäästä, 30 Kuva 3 on päätykuvanto suuttimesta, ja

Kuvat 4, 5 ja 6 ovat tämän suuttimen poikkileikkauskuvanto-ja IV-IV, V-V ja VI-VI kuvasta 2.

35 Aluksi kuvataan kuviin viittaamalla eri kokonaisjärjeste-lyjä, jotka on sovitettu tähän esimerkinomaiseen suutti-meen, mutta jotka voitaisiin toteuttaa myös muulla tavalla.

4 98406

Eräät näistä järjestelyistä ovat ennestään tunnettuja. Tunnetuilta järjestelyiltään suuttimeen kuuluu seuraavat elementit: - Keskiputki 1. Tämän putken keskiakseli muodostaa suutti-5 men akselin 1C. Se määrittelee pitkittäisen suunnan. Poikittaiset suunnat, sekä säteettäiset että kehämäiset, voidaan kaikilta kohdilta määritellä tämän akselin suhteen.

Tämän putken tehtävänä on siirtää massa massan tulokohdasta IA, joka on muodostettu putken ylävirran puolelle, suutti- 10 men poistokohtaan IB, joka on muodostettu putken toiseen päähän. Putken leikkauksessa ei pituussuunnassa tapahdu minkäänlaista pienenemistä, jotta massan etenemiselle ei oli mitään esteitä. Leikkaus on esimerkiksi vakio.

Massan syöttövälineet 12 sen syöttämiseksi massan tuΙοί 5 kohtaan.

Keskiputkea 1 ympäröivä vaippa, joka muodostaa rengas-kanavan putken ympärille.

Kaasun syöttövälineet 14 liikekaasun syöttämiseksi paineen alaisena rengaskanavan ylävirran puoleiseen päähän.

20 - Dispergointiaukot 3, 4, jotka on jaettu kehälle ja lävistävät keskiputken 1 seinän. Liikekaasu syötetään rengaskanavan kautta niistä putkeen siten, että se disper-goi massan ja lisää sen nopeutta ennenkuin se muodostaa lähtösuihkun putkesta.

25

Muut järjestelyt ovat uusia. Eräät näistä uusista järjestelyistä on tarkoitettu ensi sijassa parantamaan massadisper-siota sen lähtiessä suuttimesta. Ne ovat seuraavat: - Ainakin jotkut dispergointiaukoista ovat pyöritysaukkoja 30 4. Ne on jaettu kehälle, ja niiden pituus on vastaavasti riittävän suuri, jotta ne muodostavat liikekaasusta pyöri-tyssuihkut, jotka on suunnattu ja keskitetty näiden aukkojen keskiakselien suhteen. Nämä keskiakselit ovat vinoja. Tarkemmin sanottuna ne aikaansaavat suuttimen säteettäisten 35 suuntien suhteen ja suuttimen poikittaisissa tasoissa riittävät kaltevuuskomponentit, jotta pyörityssuihkujen kehän suuntainen nopeuskomponentti saa massan pyörimään 5 98406 nopeasti keskiputkessa. Nämä aukot on sijoitettu keskiput-ken päästä katsoen riittävän etäälle, jotta liikekaasu sekoittuu ainakin osittain massaan ennen sen lähtöä pyörivässä liikkeessä, tämän etäisyyden ollessa samalla riittä-5 vän pieni, jotta massa säilyttää lähtöönsä keskiputkesta asti huomattavan osuuden näin saamastaan pyörimisenergias-ta. Tällöin se on nopeassa pyörimisliikkeessä, joka "avaa" massasuihkun antaen sille kartiomaisen muodon. Tarkemmin sanottuna tämä etäisyys on 60% - 100% keskiputken 1 sätees-10 tä, ja suositeltavasti 75% - 150% tästä säteestä. Vielä suositeltavammin se on edullisesti olennaisesti yhtä suuri kuin tämä säde.

Suuttimeen kuuluu kaksi sarjaa dispergointiaukkoja. Toinen 15 on hajotussarja, joka muodostuu hajotusaukoista 3, jotka on sijoitettu sellaiselle etäisyydelle suuttimen poistopäästä IB, että liikekaasu muodostaa hajotussuihkut suuttimen akselia 1C kohti. Toinen on pyörityssarja, joka on muodostettu hajotussarjan alavirran puolelle, ja joka käsittää 20 pyöritysaukot 4.

- Aukkojen 4 keskiakselit 4A kulkevat ainakin kaksi kertaa kauempana suuttimen akselista 1C kuin hajotusaukkojen 3 keskiakselit.

Ne ovat tangentteja sylinterillä 4B, joka on samanakse-25 linen keskiputken 1 kanssa, ja jonka säde on 16% - 75% putken sisäsäteestä.

Hajotussarjaa 3 erottaa pyörityssarjasta 4 aksiaalinen välimatka, joka on 20% - 400% keskiputken 1 sisäsäteestä. liikekaasun ja dispergoitavan massan massavirtausten 30 suhde on 0,005 (viisi tuhannesosaa) - 0,4 (neljä kymmenesosaa).

Eräiden toisten uusien järjestelyjen tarkoituksena on ensi sijassa rajoittaa painehäviöitä keskiputkessa. Ne ovat 35 seuraavat: - Suuttimeen kuuluu sarja irrotusaukkoja 5, jotka läpäisevät keskiputken 1 seinän dispergointiaukkojen 3, 4 ylävir- 6 98406 ran puolella. Nämä irrotusaukot sallivat rajoitetun liike-kaasuvirtauksen tunkeutumisen rengaskanavasta 2 tähän putkeen siten, että putken sisäseinää vasten muodostuu kaasu-vaippa. Tämä kaasuvaippa ympäröi massaa dispergointaukkoi-5 hin asti, tai tarkemmin sanottuna hajotusaukkoihin 3 asti.

Se helpottaa massan virtausta suuttimen päässä.

Tällöin irrotusaukkojen 5 aksiaalinen etäisyys disper-gointiaukoista 3 on 20% - 400% keskiputken 1 sisäsäteestä. Liikekaasun käytettävissä oleva kokonaiskulkuala irro-10 tusaukoista 5 on alle 40% ja suositeltavasti alle 10% siitä mikä sillä on dispergointiaukoissa 3 ja 4.

Irrotusaukot 5 ovat vastaavasti riittävän pitkiä, jotta ne muodostavat liikekaasusta irrotussuihkut, jotka on suunnattu ja keskitetty aukkojen keskiakselien mukaan. Nämä 15 keskiakselit ovat vinossa, ja niiden kaltevuus on suuttimen säteettäisten suuntien suhteen riittävä, jotta irrotussuihkut eivät tunkeudu kuin vähän massapatsaaseen, joka kulkee keskiputkessa 1.

Ne ovat tangentteja sylinterille 5B, joka on samanakse-20 linen keskiputken 1 kanssa, ja jonka säde on ainakin 70% tämän putken sisäsäteestä.

Näiden järjestelyjen vaikutus perustuu siihen, että hajo-tussuihkut pyrkivät häiritsemään erityisesti massan etene-25 mistä keskiputken loppupään ylävirran puolella. Kaasuvaipan läsnäolo estää tällaiset häiriöt.

Seuraavaksi suutinta kuvataan yksityiskohtaisemmalla esimerkillä.

30

Se muodostuu sylinterimäisestä keskiputkesta 1, jonka sisäsäde on 32,5 mm ja paksuus 5 mm, ja samankeskisestä rengaskanavasta 2, joka on suljettu putken 1 päästä kokonaan tai pienellä välyksellä, ja jonka muodostaa putkeen 1 35 kiinnitetty vaippa 2A.

7 98406

Massa kiertää keskiputkessa 5000 Pascalin paineessa pumpun 12 syöttämänä, joka muodostaa sanotut massan syöttöväli-neet. Liikekaasu kiertää rengaskanavassa 2. Se muodostuu ilmasta, joka on paineistettu kompressorilla 14, jonka 5 syöttöpaine on 30 000 Pascalia, ja joka muodostaa sanotut kaasun syöttövälineet. Kaasu suihkutetaan massaan suuttimen päässä kolmella kalibroidulla aukkosarjalla 3, 4 ja 5, jotka lävistävät keskiputken 1. Kukin sarja muodostuu aukoista, jotka on jaettu kehälle poikittaistasossa.

10

Aukkosarja 3 muodostaa hajotusaukot. Se on tarkoitettu liikekaasun suihkuttamiseen massapatsaan sisään sen hajottamiseksi. Näiden aukkojen akselit ovat suositeltavasti säteettäisiä tai suunnattu siten, että ne tunkeutuvat 15 kuvitteellisen sylinterin sisälle, joka on samankeskinen massaputken kanssa, ja säteeltään 1/3 tai vähemmän keskiputken säteestä. Näiden aukkojen halkaisija on esim. 6,5 mm ja lukumäärä 5.

20 Toinen aukkosarja 4 muodostaa pyöritysaukot. Se on tarkoitettu liikekaasun suihkuttamiseksi tangentiaalisesti massa-virtaukseen. Kaasu saa näin massan nopeaan pyörimisliikkeeseen ja synnyttää massakalvon keskiputken 1 sisäpinnalle.

Tämä massakalvo särkyy ja massa leviää kartiomaiseksi 25 lähtiessään suuttimen poistoaukosta IB. Näiden aukkojen 4 akselit ovat tangentteja kuvitteelliselle ympyrälle 4B, jonka säde on 3/4 - 1/6 keskiputken 1 säteestä. Näiden aukkojen halkaisija on esim. 6,5 mm ja lukumäärä 10.

30 Tämän lisäksi käytetään vielä irrotusaukkosarjaa 5 ohuen kaasuvaipan synnyttämiseksi massan ympärille sen virtauksen hepottamiseksi. Nämä aukot on sijoitettu hajotussarjan ja pyörityssarjän ylävirran puolelle. Niiden halkaisija on esim. 3 mm ja lukumäärä 6.

Niiden akselit ovat tangentteja kuvitteelliselle ympyrälle, jonka säde on 0,7 kertaa keskiputken sisäsäde tai suurempi.

35 8 98406

Sen varmistamiseksi, että massapartikkelit eivät tartu tai pisaroidu suuttimen päähän, on vaipan 2A pään ja keskiput-ken 1 välille jätetty välys 6. Tämä välys on 0,01 - 0,1 kertaa keskiputken sisäsäteestä.

5 Tämän välyksen kautta kulkeva kaasusuihku on tarkoitettu puhaltamaan pois mahdolliset massapisarat. Tämä välys on järjestetty vain suuttimen alaosaan, koska suutin on vaakasuorassa tai lähes vaakasuorassa asennossa, ja välys 10 ulottuu kaarena, jonka keskuskulma on ainakin 60 astetta.

Keksintö sopii erityisen hyvin hiilimassan tai hiilipitoi-sen aineksen ruiskuttamiseen leijukerroskattiloiden tulipe-siin, jolloin se liikekaasun massalle antaman pyörimisno-15 peuden avulla kehittää hyvin dispergoituneen suihkun ja mahdollistaa näin massan hyvän jakautumisen kattilan tuli-pesään.

Suuttimen pää valmistetaan tällöin joko tulenkestävästä 20 teräksestä tai keraamista lämpötilakulumisen ja massan kiinteiden partikkelien aiheuttaman kulumisen pienentämiseksi .

Vaikka esimerkkinä esitetty suutin onkin tarkoitettu massan 25 suihkuttamiseen leijukerroskattilaan ilmakehän paineessa, keksintö soveltuu yhtä hyvin paineistettuihin tiloihin, ja erityisesti paineenalaisiin leijukerroksiin tai kaasuunnut-tumiin, tapahtuvaan ruiskutukseen.

30 Massan kokonaisvirtausmäärä on esimerkiksi 20 m3/h ja ilman määrä 700 m3/h.

Massan viskositeetti on esimerkiksi sellainen, että halkaisijaltaan 100 mm:n putkessa painehäviöksi 10 m3/h:n 35 virtauksella tulee 100 - 100 000 Pascalia.

9 98406

On huomattava, että tällaiset viskositeetit ovat hyvin poikkeavia verrattuna eräisiin tekniikassa tunnettuihin polttoaineisiin, jotka eivät ole massoja, ja joita kutsutaan nimellä "coal water slurry fuel", ts. "hiili-vesi-5 lietepolttoaine" tai "Coal Water Mixture" (CWM), ts. "hii-li-vesiseos". Näiden tunnettujen polttoaineiden viskositeetti on sellainen, että halkaisijaltaan 100 mm:n putkessa on tyypillinen painehäviö 10 m3/h:n virtauksella 20 Pascalia, ja joka tapauksessa alle 70 Pascalia.

10

Julkaisussa Patent Abstracts of Japan voi. 10, no. 257 (Babcock Hitachi K.K.) on kuvattu eräs tunnettu suutin tällaisen polttoaineen dispersiota varten. Siihen kuuluu kammio partikkelien erottamiseksi niiden halkaisijoiden 15 mukaan, jossa polttoaineen ja vesihöyryn emulsio saatetaan pyörimään käyttäen reikiä, joista suihkutetaan tangentiaa-lisesti vesihöyryä. Näin emulgoitu ja erotettu polttoaine kulkee aksiaalisen poistoaukon 25 ja kehäaukkojen 24 läpi, joiden halkaisija olisi liian pieni jos kyseessä olisi 20 hiilimassan dispergoiminen.

Claims (8)

98406

1. Suutin massan dispergoimiseksi, johon kuuluu: - keskiputki (1), joka ulottuu pituussuunnassa poikkileik-5 kaukseltaan pienenemättä suuttimen keskiakselia (1C) pitkin, johon on muodostettu massan tulokohta (IA) putken ylävirran puoleiseen päähän ja suuttimen poistokohta (IB) putken toiseen päähän; massan syöttövälineet (12) massan syöttämiseksi massan 10 tulokohtaan; vaippa joka ulottuu samankeskisestä sanotun keskiputken ympäri ja sijaitsee etäisyydellä siitä määrittäen sanotun keskiputken kanssa pituussuunnassa ulottuvan kaasukanavan (2); 15. kaasun syöttöväline (14) joka avautuu sanottuun vaippaan sanotun kaasukanavan ylävirran puoleiseen päähän liike-kaasun syöttämiseksi paineen alaisena kaasukanavan ylävirran puoleiseen päähän; dispergointiaukot (3, 4), jotka läpäisevät keskiputken 20 seinämän liikekaasun syöttämiseksi kaasukanavasta putkeen massan dispergoimiseksi ja sen nopeuden lisäämiseksi, niin että sanottu massa muodostaa massasuihkun jättäessään suuttimen keskiputken poistokohdan (IB); jolloin ainakin jotkut dispergointiaukoista muodostavat sarjan pyöritysauk-25 koja (4), jotka on jaettu kehämäisestä, tunnettu siitä, että pyöritysaukkojen pituus on vastaavasti riittävän suuri, jotta ne muodostavat liikekaasusta pyörityssuihkut, jotka suihkut on suunnattu ja keskitetty 30 sanottujen aukkojen akselien (4A) suhteen, jotka ovat vinoja ja joissa on komponentit suuttimen poikittaisissa tasoissa, jotka ovat riittävän kaltevia suuttimen säteet-täisten suuntien suhteen, jotta pyörityssuihkujen kehän suuntainen nopeuskomponentti saa massan pyörimään nopeasti 35 keskiputkessa (1) poistopäähän (IB) asti, jolloin pyöri-tysaukkojen (4) sarjan aksiaalinen etäisyys sanotusta 98406 alavirtaisesta päästä (IB) on alueella 60% - 200% keskiput-ken sisäsäteestä, ja - että sanotut dispergointiaukot sisältävät hajotussarjän, joka muodostuu hajotusaukoista (3), jotka on lävistetty 5 välin päähän suuttimen poistopäästä (IB) siten, että liike-kaasu muodostaa hajotussuihkut suunnassa kohti suuttimen akselia (1C), ja sanottu pyörityssarja on muodostettu hajotussar jän alavirran puolelle.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suutin, tunnettu siitä, että pyöritysaukkojen (4) aksiaalinen etäisyys keskiputken (1) alavirtaisesta päästä (IB) on 75% - 150% putken sisäsäteestä.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen suutin, tunnettu siitä, että pyöritysaukkojen (4) aksiaalinen etäisyys keskiputken (1) alavirtaisesta päästä (IB) on olennaisesti yhtä suuri kuin putken sisäsäde.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suutin, tunnettu siitä, että pyöritysaukkojen (4) akselit (4A) kulkevat ainakin kaksi kertaa kauempana suuttimen akselista (1C) kuin hajo-tusaukkojen (3) akselit (3A).

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suutin, tunnettu siitä, että pyöritysaukkojen (4) akselit (4A) ovat tangentteja sylinterille (4B), joka on samanakselinen keskiputken (1) kanssa ja jonka säde on 16% - 75% putken sisäsäteestä.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suutin, tunnettu siitä, että hajotussarjaa (3) erottaa pyörityssarjasta (4) aksiaalinen etäisyys, joka on 20% - 400% keskiputken (1) sisäsäteestä.

7. Patenttivaatimuksen 2 mukainen suutin, jonka keskiakseli (1C) eroaa pystysuorasta, tunnettu siitä, että siinä on lisäksi aksiaalinen liikekaasun lähtövälys (6) sanotun 98406 vaipan sisäpuolella, joka avautuu keskiputken (1) alavir-taisen pään ulkopuolelle, vain keskiputken kehän alaosaan.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen suutin, tunnettu siitä, 5 että lähtövälys (6) ulottuu ainakin 60°:en kaarena.