SE500419C2 - Munstycke för finfördelning av en vätska med trycksatt gas - Google Patents

Description

10 15 20 30 35 fuktutfalliiing irökgasretiitigssystetnet tillförs absörbenten, vid de våt-torra metoderna, löst eller suspenderad i en vattenmäiigd, som mindre änden mängd som erfordras för att kyla rökgasen till en temperatur understigandc mättnadstemperaturen. Då den i suspenderade absorbenten måste tillföras till rökgasen i form av fina vattendroppar, för att den bildade fötångningsytan skall bli tillräckligt stor för att säkerställa en fullständig förångning av den tillförda vattenmängden, kan suspensiorien inte göras tjockare än att den kan finfördelas. Den 'tillförda vätskemängden och därmed mängden tillförd absor- bent begränsas således av rökgasens värrneinnehåll. i De helt torra metoderna ger den lägsta investeringskostnaden av rökgasrenings- systemen, men kräver oftast en mycket förädlad och därmed dyr absorbent och ger inte :möjlighet till höggradig rening. Detta beror främst på att fastfasrealctioner är lång- samma vid de temperaturer som nonnalt förekommer efter en koleldad panna.

För att erhålla en höggradig rening med ett enkelt rökgasreningssystem, som inte innefattar medel för framställning, transport eller finfördelning av en i vatten suspen- i derad absorbent har olika metoder föreslagits som utgör ett mellanting av de torra och våt-torra metodema. _ I SE-7908674~O föreslås exempelvis en separat befiiktiiing av rökgascrna, innan dessa införs i ett slangfilter, vars slangar belagts med en stoftkaka av kalciumhydroxid.

I SE-8504675-3 föreslås istället att man befuktar absörbenten med vatten, innan den tillförs till rökgasen, varvid mängden vatten inte får vara större än att absorbentens pul- verkaraktär bevaras.

Ingen av dessa metoder ger dock en enligt dagens miljökrav tillfredsställande rökgasiening. Därför har flera kombinationslösnin gar föreslagits, van/id man tillför såväl helt torr absorbent som absorbent suspenderad i vatten. Exempel på detta finns i DE-323534l, där torr absorbent tillsättes uppströms absorbent i slurryform, i SE-85006l2-O, där den färska absorbenten tillföres torr medan den recirkulerade tillföres i förrn av en sluriy och i EP-21 1458, där absorbent i torr form och i slunyforrn tillsättes var för sig eller tillsammans i en och samma kontaktreaktor beroende på drifts- betingelserna. i För tillförsel av absorbent har ett fleital munstycken utvecklats med anpassning till de förhållanden under vilka de skall arbeta. Exempel på munstycken för tillförsel och finfördelning av slurry med hög andel torrsubstans finns i EP-07908l och EP-l85630.

Exempel på munstycken för tillförsel av helt torr pulverformig absorbent finns i SE-85006 12-0. Exempel på munstycken för tillförsel av enbart vatten eller suspensione-r med låg halt av torrsubstans finns i DE-2627880 och US-4,625,9l6.

I DE-2627880 anvisas ett munstycke väsentligen utformat av två köncentriska rör eller ett rör och en omgivande kammare. I det inre röret pumpas vätska och i det yttre röret eller kammaren införes trycksatt luft. Mellanväggen innehåller ett flertal hål genom *10 15 30 35 vilka uycksatt luft strömtnai' in i det inre röret och blandar sig med vätskan. Blandningen strömmar ut ur röret med ett spxängartat tryckfall, som ger en effektiv sönderdclning av vätskan med en ringa energiförbrukning. I l US-4,625,9l6 anvisas ett munstycke som liknar det nyss nämnda men som avslutas med en divergent kanal och därmed troligen inte ger ett språngartat tryckfall vid utloppet. Vidare är inellanväggen försedd med hål enligt ett specificerat mönster För att blandningen av luft och vätska skall bli effektiv.

Båda dessa munstycken har visat sig vara mycket känsliga för läckage, varvid vätskan på icke avsedda platser strömmar ut i luftkanalen, och för svårigheter med uyckregleringen, varvid obalans medför att vätska strömmar ut genom de hål i vilka luft avses strömma in. Om vätskan innehåller torrsubstans leder dessa felfunktioner snabbt till materialbeläggningar i luftsystemet och tidsödande rengöring för att återställa funktionen.

Ytterligare ett tidigare känt förfarande anvisas i WO-91/08042, där man föreslår att en pulverformig absorbent dispergeras i en bärgas som i ett venturimunstycke accelereras och i anslutning därtill befuktas med ett vattentlöde som med högt tryck sprutas in genom fina kanaler. Detta förfarande avsåg att lösa problemet med befuktning av i gas dispergerade partiklar utan användande av tryckluft vid 'f1nfördelningen. Den praktiska erfarenheten har dock visat att vattendropparna vätte den motsatta väggen i venturianordningen och därmed gav påslag av torkad absorbent och nödvändiggjorde ~ täta uttag av anordningen för rengöring. Eftersom denna anordning' med ett grovt ven- turiutlopp är ganska tung kan lösningen inte anses tillfredsställande. V REDQQQRELsE Fo" R Föaizufimnn mmm TEKNISKT PROBLEM Det som framgår av ovanstående ett tekniskt problem att avskilja gasformiga föro- reningar ur en proeessgas, exv. en rökgas.

Det är ett kvalificerat tekniskt problem att åstadkomma en effektiv avskiljning av mindre realdíva föroreningar, som svaveldioxid, med ett förfarande där absorbenten helt eller till största delen införes i form av ett tom stoft.

Det är vidare ett kvalificerat tekniskt problem att anvisa en anordning för [inför- delning av en suspension, så konstruerad att funktionen i mycket ringa grad påverkas av läckage mellan kanalerna för den trycksatta ñntördelningsgasen och för den vätske- suspension som skall fmfordelas.

SOU 1l-“l9 , 4 10 15 20 25 30 35 UPPFINNINGENS SYFTE Ett ändainäl med uppfinningen att åstadkomma en enkel anordning för att på ett tillfredsställande sätt befukta stoft som recirkuleras i en gasabsorptionsanläggning och ändå erhålla en hög driftssäkerhet och låg energiförbrukning.

Ett »andra ändamål med uppfinningen att åstadkomma en anordning som kan ñnfördela en vätska eller en vätskesuspension utan att denna anordning behäftad med läekageproblem trots att den väsentligen kan användas helt utan gummipackningar eller liknaitde och därmed i hög grad förenklar handhavande, demontering och underhåll. i SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning avser ett munstycke för fmfördelning av vätska, eventuellt innehållande suspenderad torrsubstans, med hjälp av trycksatt gas. Munstycket innefattar ett inlopp för vätska, ett inlopp för trycksatt gas och ett utlopp för gas blandad med finfördelad vätska samt ett mellanliggande blandningsutrymme. Inloppet för trycksatt gas äranordnat att ge gasen en väsentligen rätlinjig bana igenom blandningsutrymmet. Inloppet för vätskan skiljs från blandningsutrymmet av en mellanvägg med ett flertal hål anordnade att införa vätskan i blandningsutrymmet i en riktning väsentligen vinkelrät mot gasens huvudrörelserikmingi blandningsutrymmet.

Blandningsutrymmet begränsas nedströms av en vägg försedd med ett flertal hål. En införelseanordning innefattande inloppet för trycksatt gas och inloppet för vätska utgöres av två koncentriska rör. Inloppet för vätska utgöres av det inre röret och inloppet för trycksatt gas utgöres av den ríngforrniga kanalen mellan de koncentriska rören. Det inre röret är slutet i axialled nedströms de hål som är anordnade att införa vätskan i blandningsutrymmet. En konvergerande kanal förbinder blandningsutrymmet med utloppet.

ALLMÄN BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Uppfinningen avser ett rnuiistycke vid en anordning för avskiljning av gasformiga föro- reningar från en processgas, exv. en rökgas. Reningen sker genom att en absorbent tillsättes i gasflödet i form av torra partiklar och/eller i form av en vätskesuspension.

Vätskernängden är så anpassad att vätskan helt förångas vid kontakten med gasen.

Det på detta sätt erhållna torra stoftet innehållande oreagerad absorbent och bildade reaktionsprodukter, avskíljes i en nedströms belägen stoftavskiljare och recirkuleras, åtminstone delvis, för förnyad användning. lO 15 20 25 30 35 VÛÛ riff .g QU “ïi/ Vätskesuspctisioiicii finfördelas i ett internblandningsmunstyckc med hjälp av trycksatt gas, företrädesvis luft, En speciellt lämplig anordning beskrivs nedan. Det har däwid visat sig att man kan undvika många av de problem som förknippade med påslag vid fmfördelning av suspensioner genom att tillse att den trycksatta gasen har en sådantemperatur och fuktighet att ingen väsentlig lörångning av den ñnfördelade vätskan sker under ñntördelningen och vid kontakten mellan den trycksatta gasen och de ñnföidelade dropparna Med denna anpassning kan en skenbart bakvänd konstruktion fås att fungera alldeles utmärkt och därmed kan man reducera läckage- problemen högst väsentligt och som konsekvens klara sig med betydligt längre intervall mellan avbrotten för underhåll. i ' För att uppnå fördelen enligt uppfinningen är en anordning för finfördelning av suspensionen utförd med två koncentriska kanaleri vilka vätskesuspension och tiycksatt gas sainmanförs. Till skillnad från etablerad praxis vid finfördelning av låg- viskösa suspensioner föreslås att suspensionen får strömma in i kanalen med gas och med gasen bringas ut ur munstycken Genom att gasen är kall och företrädesvis fuktig erhålles trots detta ingen påbyggnad av torrsubstans i gaskanalen eftersom ingen tork- ning sker. Det som hamnar på väggarna medbrin gas ändå av den strömmande gasen. En andra fördel med detta är att eventuella läckage mellan kanalerna saknar betydelse. Om fogar mellan delar av munstycke och tillförselkanaler läcker kan man genom att suspensionen tillförs inuti luftkanalen förhindra att suspensionen i en stråle sprutar ut i den med torrt recirkulationsstoft bemängda bärgasen eller i den förorenade gasen där den torkar och ger påbyggnad på kanaler eller andra konstruktionsdetaljer.

Den kommer nu bara ut i kanalen för den-trycksatta gasen och medbringas av denna Likaså kan blandningsutrymmet, som utgöres av en direkt förlängning av gaskanalen, avslutas med en bricka utan speciell tätning mot rnunstyckets väggar och därmed erhålles en konstruktion som är såväl enkel att tillverka som enkel att demontera.

KORTFATTAD FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall nu beskrivas närmare under hänvisning till bifogade ritningar där Figur l visar i schematisk fonn en anordning för gasrenin g innefattande munstycken enligt föreliggande uppfinning.

Figur 2 visar en vertikalsektion genom ett av ovannämnda munstycken.

Figur 3 visar ett tvärsnitt genom munstycket enligt figß. 10 15 20 30 35 BESKRIVNING Av FÖRESLAGEN UTFÖRINGSFORrtt I figur l visas schematiskt en anordning för gasrening med en kanal l för ett flöde av förorenad gas, från en icke visad förbränningsanläggning, som genom kanalen l leds in i en reaktor 8. Ett bärgasllöde sugs in genom kanalen 2 och pumpas av en lläkt 3 via en kanal 4 där den, genom införselorganet 5, tillföres stoft som recirkuleras från en nedströms reaktorn 8 placerad, icke visad, stoftavskiljare ' ' Det stoftbemängda bärgasflödet leds vidare genom kanalen 4 till en fördelare 6 där det uppdelas i ett flertal delflöden som via ett flertal grova rör 7a, 7b, 7c med diametern 100 mm förs in i reaktorn 8 och blandas med rökgasen. Den stoftbemängda blandningen av rökgas och bärgas förs från reaktom 8 vidare till den icke visade stoftavskiljaren vari stoftet avskiljes och huvuddelen återföres till rökgasen via införsel- organet 5 i kanalen 4.

Inuti de grova rören 7a, 7b, 7c finns dubbelmantlade rör lla, 11b, llc, med ytterdiameter 40 mm, för åskådlighetens skull ritade som enkla streck, till vilka förs en tunn kalksuspension, via en ledning 9, och tryckluft, via en ledning 10. I munstycken 12a, LZb, 12c anordnade i de dubbelmantlade rörens 1 la etc. nedre ände fmfördelas kalksuspensionen och insprutas i de med recirkulerat stoft blandade bärgasdelflödena Munstyckena l2a etc., som beskrivs nedan, är anordnadei närheten av utloppen 13a etc- för de grova rören 7a etc, företrädesvis omedelbart uppströms respektive utlopp.

I figur 2 visas mer i detalj en vertikalsektion genom utloppet 13b, från det grova röret 7b, och det tillhörande munstycket l2b. Det dubbelmantlade röret 11b består av en yttre tjock vägg 31 och en konoentrisk inre tunnare vägg 32, omslutande en cylindtisk kanal 32b med diametem 10 mm. Mellan dessa väggar bildas en annulär kanal 31b, med innerdiametern 12 mm och ytterdiametern 30 mm. Kanalema 3lb och 32b avslutas båda vid en tvärställd vägg i form av en munstycksbricka 35 försedd med 8 cirkulära hål 39, med diametem 6 mm, placerade i den armulära kanalen 3lb, men helt sluten mitt för kanalen 32b. Genom den tunna väggen 32 mellan kanalen 32b och den annulära kanalen 31b finns radiellt borrade hål 38 med diametern 3 mm placerade mitt ref näten 39 rmunstycksbr-ickan 35.

Den yttre väggen 31 övergår vid 'munstycket l2b till en tunnare mantel 33 om- slutande ett annulärt hålrurn 37 som i sin tur omsluter munstyckets 12b yttre vägg 34.

Via radiellt borrade hål 36 kommunicerar den annulära kanalen 31b med det arinulära hålrummet 37. Munstycket l2b avslutas med en konvergerande kanal 57 och en cirku- _ lär öppning 41, med diametern 11 mm, nedströms de cirkulära hålen 39 i munstycks- briekan 35. Det annulära hålrutnmet 37 mynnar i en annulär öppning 40, med ytterdia- meter 20 mm, mellan munstyckets yttre vägg 34 och den tunnare manteln 33. 10 15 30 35 JåflQ 7 “fix Av tillverkningstekitiska skäl och för att underlätta underhåll är munstycket l2b tillverkat i flera lätt löstagbara delar vilka ihopskruvade eller påstuckna varandra.

Så är bla. munstycksbrickan 35 med en del av röret 32 löst istuckna i munstyekets yttre vägg 34 och denna yttre vägg 34 i sin tur med en gänga förbunden med den tjocka väggen 31. Detta har icke visats för att ej onödigt kompliceta figuren.

I figur 3 visas ett snitt genom munstycket l2b längs linjen III-III i figur 2. Siffror- na som använts för hänvisning är desamma som i figur 2.

Anordningens funktion följande.

Genom den annulära kanalen 3lb pumpas kall och eventuellt befuktad tiyckluft från ej visade medel till munstycket l2b och ut genom de cirkulära hålen 39 i mun- stycksbriekan 35 och därifrån vidare ut genom den cirkulära öppningen 41 för att blandas med den stoftbemängda bärgas som från fläkten 3 blåses genom röret 7b.

Genom den cylindriska lcanalen 32b pumpas, med icke visade medel, en kalk- suspension med en tonsubstanshalt på ungefär 5- 10%. Denna suspension pressas ut genom de radiella hälen 38 i väggen 32 till det omgivande annulära blandningsutiytnmet 5 l, i förlängningen av kanalen 31b, där den fmfördelas av den strömmande tryckluften och medbringas genom de cirkulära hålen 39 i murtstycksbrickan 35, varvid den ytterligare ftnfórdelas och vidare genom den konvergenta kanalen 57 och munstyckets 12b öppning 41 uti den omgivande, med recirkulerat stoft blandade, bärgasen.

Det annulära hålrummet 37 tillföres tryckluft via de i den tjocka väggen 3 1 borrade radiella hålen 36. Denna tryckluft strömmar från detta annulära hålrum ut genom den annulära öppningen 40 mellan munstyckets vägg 34 och den omgivande tunna mantelytan 33. Denna utströmmande luft är inte blandad med kalkhalti ga vatten- droppar och fungerar som en skärm med uppgift att förhindra att våt kalk på grund av virvelbildning återfores till munstyckets yta och därmed ger försmutsning och försäm- rad funktion med krav på täta rensningsintervall.

ALTERNATtvA UrPöRmGsr-'onivien Uppfinningstanken är givetvis inte begränsad till ovanstående utföringsexernpel utan kan varieras på ett flertal sätt inom ramen for efterföljande patentkrav. _ Till exempel kan den visade reaktorn 8 helt slopas och den med stoft blandade och befuktade gasen från bärgasdelflödena införas direkt i en nonnal rökgaskanal om denna har rimlig utsträckning.

Vidare kan antalet bärgasdelflöden anpassas till varje anläggning så att antalet munstycken är godtyckligt många. I 10 Som bärgas kan andra gaser än luft ifrågakoiniiia. Exempelvis kan transporten av recirkulerat stoft ske i rökgas.

Istället för uyckluft kan givetvis vilken zmnan gas som helst användas vid lin- fordelrtiiigen av suspensionen med absorbent. Det också möjligt att välja att införa även fiirsk absorbent, helt eller delvis, i form av ett torrt pulver och till suspensíonen använda en andel av det recirkulerade stoftet. I vissa tillämpningar kan det vara lñrdelaldigt att tillföra all absorbent-säväl Farsk som recirkulerad i form av ett pulver och med visade munstycken enbart finfördela en vätska. En viktig fördel med uppfiiiningen i beskriven form dock att torrsubswnsen i den ñiifördelade vätskan befrämjar överiöringen av fukt till det recirkulerade stoftet.

Som absorbent kan ett flertal ämnen komma ifråga utöver släckt kalk som rde vara vanligast.

Claims (7)

10 15 20 25 30 35 PATENTKIIAV

1. Munstycke (l2a, l2b, 12c) För ftnfördeliiing av vätska, eventuellt innehållande suspenderad torrsubstans, med hjälp av trycksatt gas, innefattande ett inlopp (32b) för vätska, ett inlopp (3lb) för uycksatt gas och ett utlopp (41) för gas blandad med finfördelad vätska samt ett mellanliggande blandningsutrymme (51), varvid inloppet (3lb) lör trycksatt gas anordnat att ge gasen en väsentligen rätlinjig bana genom blandningsutrymmet (51), inloppet (32b) för vätskan skiljs från blandningsutrymmet (51) av en .rnellanvägg (32) med ett llertal första hål (38) anordnade att införa vätskan i blandningsutrymmet (51) i en riktning väsentligen vinkelrät mot gasens huvudrörelserictning i blandnings- utrymmet (5 l), och blandningsutrymmet (51) nedströms begränsas av en vägg (35) försedd med ett flertal andra hål (39) “ kännetecknat av att en införselanordning (1 la, llb, llc) innefattande utloppet (3lb) för trycksatt gas och inloppet (32b) för vätska utgöres av två koncentriska rör (31, 32), att inloppet (32b) för vätska utgöres av det inre röret (32) och inloppet (31b) för trycksatt gas utgöres av den ringfotmiga kanalen (31b) mellan de koncentriska rören (31, 32), " att det inre röret (32) är sluteti axialled nedströms de första hål (38) som är anordnade att införa vätskan i blandningsutrymmet (51), och att en konvergerande kanal (57) förbinder blandningsutrymmet (51) med ut- loppet (41).

2. Munstycke enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t av att blandningsutrymmet (51) väsentligen utgöres av en förlängning av den ringforrniga kanalen (3 lb) mellan rören (31, 32). i

3. Munstycke enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t~ av att de första hålen (38) är anordnade i ett plan vinkelrätt mot röret (32), väsentligen radiellt borrade och belägnai omedelbar närhet av den vägg (35) som nedströms begränsar blandnings- utrymmet (5 1).

4. Munstycke enligt patentkrav 1, 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a t av att de första hålen (38) är väsentligen likforrnigt fördelade runt rörets (32) omkrets. F 103 15 QtÛ Û/lg 10

5. Munstycke enligt patentkrav l, 2, 3 eller 4, k n n e te c k n a t av att de andra hålen (39) i den vägg (35) som nedströms begränsar blandningsutryinrnct (51) anordnade vinkelrnässigt likafördelade med de första liâl (38) som För in vätskan i blandningsuuyittinet (51).

6. Munstycke enligt patentkrav 1, 2, 3, 4 eller 5, k n n e te c k n a t av att det inre i rörets (32) diameter är 5-20 mm, det yttre rörets (31) diameter är 20-60 mm, mun- slyckets (12b) utlopp (41) är 5-20 mm, de första hålen (38) mellan inloppet (32b) För vätska och blandningsutrymniet (51) är 2-6 mm och de andra hålen (39) i den vägg (35) som itedströms begränsar blandningsutrymmet (51) är 5- 10 mm.

7. lvíunstycke enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e te c_ k n at av att en omgivande mantel (33) avgränsar ett annulärt utrymme (37) runt munstyckets (12b) yttre vägg (34) som är anordnat att kommunicera med inloppet (3 lb) for trycksatt gas, genom överströmnirigshål (36), och via en nngforrnig spalt (40) runt munstyckets utlopp (41) generera en gasridå runt den blandning av gas och finfórdelad vätska som lämnar munstyckets utlopp.