SE505798C2 - Förbränningsluftinmatningssystem till en sodaugn - Google Patents

Description

505 798 Ett syfte med föreliggande uppfinning är att föreslå ett förbrän- ningsluftinmatningssystem i en sodaugn, som kan eliminera ovannämnda problem i hög grad och därigenom avsevärt förbättra processen i en sodaugn.

För att uppnå ovannämnda syfte föreslås enligt uppfinningen ett för- bränningsluftinmatningssystem i en sodaugn, som i huvudsak känne- tecknas av att förbränningsluftinmatningshålen, de s k sekundärluft- inloppshålen, placerade mellan svartlutsinmatningspunkten och ett förkolningsskikt, som bildas på förbränningskammarens golv under processen och sträcker sig vertikalt i förbränningskammaren, upp- delas i två grupper på så sätt, att - den förbränningsluft, som kommer in genom den första inloppshål- gruppen, åtminstone partiellt riktas så att den kommer i kontakt med och passerar den yttre ytan på ett förkolningsskikt, i synnerhet förkolningsskiktets centrala del; - den förbränningsluft, som kommer in genom den andra inloppshål- gruppen, riktas så att den passerar ovanför den förbränningsluft, som kommer genom den första inloppshålgruppen: och - nämnda inloppshål, som utgör den första och den andra gruppen, är placerade på mot varandra vända väggar i förbränningskammaren, före- trädesvis på den främre och den bakre väggen.

När det ovan beskrivna förbränningsluftinmatningssystemet används, kan de förbränningsluftströmmar, som kommer genom den första och den andra gruppen av inloppshål, passera varandra utan att direkt kollidera med varandra. Detta hindrar, att det bildas kraftiga re- sulterande strömmar och den förbränningsgasström, som är riktad uppåt från området med sekundärluftshål, är avsevärt lugnare och mer likformig över hela den horisontella tvärsnittsytan hos för- bränningskammaren. De små droppar, som kommer in i förbränningskam- maren genom avfallsvätskeinloppet, förs sålunda nedåt och in i för- kolningsskiktet i en likformig luftzon, så att de små dropparna tor- kar. Inmatningssystemet underlättar dessutom konditioneringen av ytan på förkolningsskiktet, som vad sodaugnens process beträffar utgör den viktigaste delen av ugnen, i synnerhet konditioneringen av densammas centrala område. Sidoytorna på ett konformat förkol- 505 798 ningsskikt utsätts i regel för en s k primärluftsström genom primär- luftshál, placerade vertikalt under sekundärluftshälen. Hela förkol- ningsskiktet kan sàlunda förbli aktivt och processen kan köras med maximal verkningsgrad. Den förbränningsluft som kommer in genom den första ínloppsgruppen haller dessutom förkolningsskiktets höjd i hu- vudsak konstant, när den riktas så attdenkommer i kontakt med det centrala omrâdet av det konformadezßrkolningsskiktet, i vilket om- ràde det konformade förkolningsskiktets höjd tenderar att växa, i synnerhet när man använder traditionella förbränningsluftinmatnings- system. Ett förbränningsluftinmatningssystem enligt uppfinningen kan kompletteras med ett tertiärluftinmatningssystem, som är monterat ovanför avfallsvätskeinmatningsinloppet och konstruerat pà ett lik- nande sätt genom att använda grupp-principen. Att använda inlcpps- häl, som tillhör grupperna pä de mot varandra vända väggarna i en förbränningskammare, resulterar i en i huvudsak likformig fördelning av nämnda ström över hela tvärsnittsytan. Inloppshälen anordnas fö- reträdesvis pà den främre och den bakre väggen, varigenom strömmen blir symmetrisk i tvärriktningen, dvs i snitt, som är vinkelräta mot sidoväggarna. Tvärriktningen är en kritisk riktning vad beträf- far en sodaugns funktion, t.ex. vad beträffar inmatningen i över- hettarna. Strömmen är ocksa tillräckligt symmetrisk i längdriktnings- snitt, i en riktning som är vinkelrät mot den ovannämnda riktningen.

Denna riktning är emellertid inte lika kritisk vad beträffar soda- ugnens funktioner.

Inmatningssystemet enligt uppfinningen kan givetvis modifieras pä många olika sätt inom ramen för den grundläggande uppfinningsidén.

Nàgra föredragna utföringsformer av förbränningsluftinmatningssyste- met enligt uppfinningen i en sodaugn definieras i de bifogade icke- oberoende patentkraven.

Uppfinningen skall nu beskrivas mer i detalj, med hänvisning till de bifogade ritningarna, vari: - Fig. 1 schematiskt och i ett vertikalt snitt visar förbrännings- kammaren i en sodaugn, en utföringsform som visar, hur ett förbrän- ningsluftsinmatningssystem enligt uppfinningen kan anordnas; och 505 798 Fig. 2-6 är schematiska perspektivvyer av nägra olika utföringsfor- mer av ett förbränningsluftsinmatningssystem enligt uppfinningen.

Den i fig. l visade förbränningskammaren omfattar en främre vägg 1 och en bakre vägg2 samt tva sidoväggar 3. Förbränningskammaren an- vänds i en sodaugn med ett rektangulärt eller kvadratiskt tvärsnitt.

Förbränningskammaren omfattar vidare ett golv 4, som är fastsatt vid de nedre väggdelarna. Den bakre väggen är i sin nedre del försedd med ett utlopp för smält material och en avloppsränna, vilka anges med 5. Det vertikalt riktade avfallsvätskeinloppet anges med en pil 6. Ytan pà ett konformat förkolningsskikt, som byggs upp pà förbrän- ningskammarens golv, anges med en böjd linje 7.

I den visade utföringsformen sker förbränningsluftsinmatningen i tre olika huvudlägen. Inmatningen av s k primärluft P sker mot ytor- na pá ett förkolningsskikt längst ned. Mellan den övre delen på ett förkolningsskikt (den högsta delen 7a mitt i förbränningskammaren, dvs i det centrala omradet) och det vertikalt riktade avfallsvätske- inloppet (pilen 6) sker den s k sekundära luftinmatningen S. Ovanför avfallsvätskeinloppet (pilen 6) sker den s k tertiära luftinmatning- en T.

Den primära luftinmatningen P sker pà tvà niváer genom inloppshál i varje vägg. En första och nedre primärluftsinmatningsnivá Pl påver- kar ytan pá förkolningsskiktet i delen närmast väggarna 1 -3. En and- ra primärluftsinmatningsnivá P2 påverkar sidoytorna hos förkolnings- skiktet högre upp. Den andra primärluftsinmatningsnivàn P2 är anord- nad pà sa sätt, att de motsvarande i en horisontell rad placerade inloppshàlen 8 är placerade i varje väggs centrala del, medan den nedre första primärluftsinmatningsnivàn Pl är anordnad pà sa sätt, att de motsvarande i en horisontell rad placerade inloppshálen 9 är placerade över varje väggs hela bredd. Sekundärluftsinmatningen S är uppdelad i tva grupper S1 och S2. I den i fig. 1 visade utförings- formen utgör de inloppshàl, som är placerade i den bakre väggen 2, den första gruppen S1. Den förbränningsluft som kommer genom inlopps- hälen i denna grupp S1 riktas mot den yttre ytan pà ett förkolnings- skikt 7 pà sà sätt, att àtminstone en del av densamma träffar den 505 798 centrala delen 7a av förkolningsskiktet och passerar förkolnings- skiktets och förbränningskammarens centrumlinje K och riktas uppåt intill nämnda främre vägg 1 enligt den huvudströmningsriktning som visas med en streckad linje i fig. 1 . Den förbränningsluft som kom- mer in genom inloppshalen i den första gruppen Sl kan, såsom visas i fig. l, riktas antingen diagonalt nedåt för att träffa förkolnings- skiktets centrala del eller också kan denna förbränningsluftsström riktas horisontellt. Förbränningsluftens riktning kan justeras.

De inloppshål, som tillhör den andra gruppen S2 i sekundärluftsin- matningen S, är placerade på förbränningskammarens främre vägg l i utföringsformen i fig. 1. Den andra gruppen S2 är anordnad på så sätt, att förbränningsluften passerar ovanför den förbränningsluft som kommer in genom den första gruppens Sl inloppshål. Om, såsom fallet är med utföringsformen i fig. 1, den första gruppens Sl och den andra gruppens S2 inloppshål är horisontellt anordnade på en huvudsakligen gemensam nivå, riktas den förbränningsluft som kommer in genom den andra gruppens S2 inloppshål diagonalt uppåt, vilket visas i fig. 1, varvid huvudströmmen av förbränningsluften gàr'längs den streckade linjen i fig. l, varefter förbränningsluftsströmnings- riktningen korsar förbränningskammarens centrumlinje och avböjs kraftigt uppåt intill förbränningskammarens bakre vägg 2. Den för- bränningsluftsström som kommer in genom den andra gruppens S2 in- loppshàl kan också riktas horisontellt, företrädesvis på så sätt, att inloppshålen placeras högre upp än den första gruppens S1 in- loppshål. Det är lämpligt att åstadkomma sicksackordningen mellan inloppshålen i den främre och den bakre väggen på så sätt, att i synnerhetchnnförbränningsluftsström som kommer genom ett visst in- loppshål som tillhör den första gruppen S1 riktas in mellan två in- till varandra placerade inloppshàl som tillhör den andra gruppen S2 och vice versa. Förbränningsluftsströmmarna korsar sålunda varandra i en punkt 10 i fig. 10 intill den främre väggen utan avsevärda störningar, eftersom den förbränningsluftsström som kommer direkt från de intill varandra placerade inloppshálen i den andra gruppen S2 kommer nybildad ut ur inloppshålen och alltså är förhållandevis kraftig och följaktligen utspridd över ganska små tvärsnittsytor, 505 798 varför förbränningsluftsströmmen frán den första gruppen, som redan är svagare och spridd över en stor tvärsnittsyta, kan passera mellan nämnda bada varandra intilliggande förbränningsluftsströmmar.

Den tertiära luftinmatningen T sker ocksa enligt fig. l genom att använda en gruppfördelning. Den bakre väggen 2 är försedd med inlopps- hal, som utgör den första gruppen Tl, varvid den förbränningslufts- ström som kommer genom dessa hàl riktas diagonalt nedàt och förbrän- ningsluftens huvudströmsriktning följer den bana, som anges med en streckad linje och gär mot den främre väggen l och uppåt. Den främre väggen är, pà samma sätt, pà en högre nivà jämfört med nämnda första grupp Tl, försedd med en andra grupp T2 med tertiärluftsinmatning, varvid den förbränningsluftsström, som kommer genom denna grupps in- loppshal, riktas diagonalt uppát, varvid förbränningsluftens huvud- strömningsriktning följer den bana som visas med en streckad linje, som gär mot den bakre väggen 2 och uppät. De alternativa utförings- former, som gäller sekundärluftsinmatningen S, gäller ocksa tertiär- luftsinmatningen T och skall alltsa inte diskuteras ytterligare i detta sammanhang. Det ovan beskrivna totala arrangemanget med en se- kundär och en tertiär luftinmatning kan àstadkomma ett alternerande eller sicksacksartat- totalt luftinmatningssystem, eftersom i den vertikala riktningen de förbränningsluftsströmmar, som kommer fràn dels den främre väggen och dels fràn den bakre väggen, är anordnade pà ett alternerande eller sicksacksmässigt sätt efter varandra.

Fig. 2-5 visar schematiskt mer i detalj ett förbränningsluftsinmat- ningssystem enligt uppfinningen, i synnerhet vad gäller fördelningen av gruppernas S1 och S2 inloppshàl och riktningarna hos de förbrän- ningsluftsströmmar, som kommer genom dessa hal, varvid nämnda grupper är placerade i tvá mot varandra vända väggar, antingen genom att ha de kompletta grupperna i olika väggar eller genom att uppdela grup- perna pá mot varandra vända väggar pà sa sätt, att en och samma vägg innehåller inloppshàl tillhörande sáväl den första som den andra gruppen.

Fig. 2 visar schematiskt speciellt en utföringsform av den i fig. l visade sekundärluftsinmatningenfä Den bakre väggen 2 omfattar in- loppshàli ll, placerade pà samma avstànd frän varandra i en hori- 505 793 sontell rad 12. Inloppshålen 11 är sicksackplacerade i förhållande till inloppshàlen 13 i en inloppshålrad 14, anordnad på den främre väggen 1, sett i förbränningskammarens tvärsnitts längdriktning. De luftströmmar som kommer in genom inloppshålen 11 riktas diagonalt nedåt (vinkeln a). De luftströmmar som kommer in genom inloppshålen 13 riktas däremot diagonalt uppåt (vinkeln b). Inloppshålraderna 12 och 14 är anordnade på samma horisontella nivå.

Fig. 3 visar ett arrangemang för sekundärluftsinmatningen S, i vil- ket inloppshål i inloppshålraden på den främre och den bakre väggen är sicksackplacerade i en förbränningskammares horisontella tvärsnitt, sett i sodaugnens längdriktning. Inloppshålen 13 i inloppshàlraden 14, som är formade i den främre väggen, är vidare placerade på en högre nivå (dimensionen h) än inloppshålen ll i inloppshålraden 13, vilka är formade i den bakre väggen 2. De förbränningsluftsströmmar, som kommer från inloppshålen 11,13 kan alltså riktas horisontellt, vilket visas i fig. 3. Inloppshålradens i den första gruppen S1 ver- tikala läge är sådant, att förbränningsluftströmarna kommer i kon- takt med ett förkolningsskikts centrala område 7a.

De i fig. 2 och 3 visade utföringsformerna, i vilka den första Sl- gruppen och den andra S2-gruppen är anordnade på olika Iväggar, kan naturligtvis kombineras på olika sätt, i synnerhet vad gäller för- bränningsluftsströmmarnas riktning.

Fig. 4 visar, hur sekundärluftsinmatningen S kan arrangeras på että annat sätt, varvid vart annat inloppshål lla i en rad 12 med in- loppshål, placerade i en förbränningskammares bakre vägg 2, tillhör den första gruppen S1, varigenom förbränningsluftsströmmen riktas diagonalt nedåt (vinkeln a), och vart annat inloppshål llb tillhör den andra gruppen S2, varigenom förbränningsluftsströmmen riktas di- agonalt uppåt (vinkeln b). Inloppshålen 13a, l3b i en inloppshålrad 14, placerad i den främre väggen 1, arrangeras på ett motsvarande sätt. Såväl inloppshålen l3a och l3b, som utgör den första gruppen S1, som inloppshålen lla och llb, som utgör den andra gruppen S2, är alltså sicksackanordnade i förhållande till varandra på så sätt, att förbränningsluftsströmmarna kommer att bli sicksackriktade såväl inom som mellan grupperna. Detta kan åstadkommas på så sätt, att i 505 798 båda inloppshålraderna ett inloppshålpar, som består av två intill varandra anordnade hål, är sicksackanordnat i förhållande till på sama sätt anordnade inloppshålpar med intill varandra anordnade hål i den motsatta väggen. Varje inloppshålpar omfattar ett inlopps- hàl, som tillhör såväl den första som den andra gruppen, varigenom i de båda inloppshålraderna 12,14 det första inloppshålen i inlopps- hålparen i sin längdriktning tillhör samma grupp och vice versa.

Det i fig. 5 visade sekundärluftinmatningssystemet S är arrangerat på ett liknande sätt. De i förhållande till varandra sicksackanord- nade första gruppen Sl (inloppshålen l1a,13a) och andra gruppen S2 (inloppshàlen ll b och l3b), placerade i motsatta väggar, är i en vertikal riktning (dimensionen h) anordnade i olika vertikala lägen och förbränningsluftsströmmarna är injusterade i en horisontell riktning. Grupperna S1 och S2 är också sicksackanordnade i förhål- lande till varandra.

Pig. 6 visar, hur sekundärluftinmatningen S kan arrangeras på ytter- ligare ett annat sätt, varvid såväl den främre som den bakre väggen är försedda med två rader 12,14 med inloppshål 11,13. Inloppshålen 11,13 i de båda raderna 12,14 är placerade över varandra och raderna i den främre och den bakre väggen är sicksackanordnade. Den nedre raden 12 i såväl den främre som i den bakre väggen utgör en första grupp S1 och de förbränningsluftsströmmar som kommer genom inlopps- håleni.dessa rader riktas diagonalt nedåt (vinkeln a). Den övre ra- den i såväl den främre som i den bakre väggen utgör en andra grupp S2 och de förbränningsluftsströmmar som kommer genom inloppshålen i dessa rader riktas diagonalt uppåt (vinkeln b). Detta skapar två grupper med förbränningsluftsströmmar, som är sicksackriktade i för- hållande till varandra inom den särskilda gruppen.

De i fig. 4 och 5 visade utföringsformerna, i vilka båda de mot var- andra vända väggarna är försedda med inloppshål, som tillhör båda grupperna, kan naturligtvis kombineras i fråga om strömningsriktning- ar. Samtliga beskrivna utföringsformer kan givetvis också kombineras på en mängd olika sätt inom ramen för den grundläggande uppfinnings- idén.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 505 798

1. Förbränningsluftinmatningssystem i en sodaugn, vilken sodaugn omfattar en förbränningskammare, som avgränsas av en främre och en bakre vägg (1,2), sidoväggar (3) och ett golv (4), som fungerar som värmeöverföringsytor, medel (6), monterade ovanför nämnda golv (4) för att i förbränningskammaren inmata enavfallsvätska , i synnerhet svartlut, som erhålls från en industriell process och an- vänds som bränsle, förbränningsluftinloppshâl (8,9,11,13), anord- nade i förbränningskammarens väggar (1-3), samt ett utlopp (5) eller liknande, som står i förbindelse med förbränningskammarens golv (4) och används till att mata ut smält material från ett förkolnings- skikt (7), som byggs upp på golvet (4) till följd av förbränningen, av att en del av förbränningsluftinloppshålen (11,13), de s k sekundärluftinloppshålen, som i vertikal riktning i förbrän- ningskammaren är placerade mellan en avfallsvätskeinmatnings- punkt (6) och det på golvet (4) i förbränningskammaren under pro- cessen bildade förkolningsskiktet, är uppdelade i två grupper (Sl,S2) på så sätt, att ' - den förbränningsluft, som kommer in genom inloppshålen (11; 11a, 13a) i den första gruppen (S1), åtminstone partiellt riktas, så att den kommer i kontakt med och passerar den yttre ytan på förkolningsskiktet (7), i synnerhet detsammas centrala område (7a); - den förbränningsluft, som kommer in genom inloppshålen (13;11b,13b) i den andra gruppen (S2) justeras, så att den i huvud- sak passerar ovanför den förbränningsluft som kommer in genom inloppshålen (11,11a,13a) i den första gruppen (S1); och - inloppshålen (11, 11a, 13a ) i den första gruppen (S1) och inloppshålen (13, 11b, 13b) i den andra gruppen (S2) är placerade på förbränningskammarens mot varandra vända väggar, i synnerhet på den främre och den bakre väggen (1,2). .10 15 20 25 30 35 10 505 798

2. lnmatningssystem enligt patentkrav 1, av att in- loppshålen (11,13) i den första (S1) och den andra (S2) gruppen är placerade på olika väggar i förbränningskammaren.

3. lnmatningssystem enligt patentkrav 1, av att åt- minstone en vägg i förbränningskammaren är försedd med inlopps- hål (11a,11b;13a,13b), som tillhör såväl den första (S1) som den andra (S2) gruppen.

4. lnmatningssystem enligt något av patentkraven 1-3, nat av att de inloppshål (11,13), som tillhör den första (S1) och den andra (S2) gruppen, är placerade i en horisontell del av förbrän- ningskammaren i ett sicksackmönster, så att i förbränningsluftens huvudströmningsriktning den förbränningsluft som kommer in genom inloppshålet (11,13) i regel riktas in mellan de förbränningslufts- strömmar som kommer in genom de intill anordnade inloppshålen (13, 11) placerade på den motsatta väggen.

5. lnmatningssystem enligt något av patentkraven 1-4, ngt av att de inloppshål, som tillhör den första (SI) och den andra (S2) gruppen, är placerade på en i huvudsak gemensam horisontell nivå och att en förbränningsluftsström, som sker genom inloppshål som tillhör åtminstone den ena av grupperna (S|,S2) , avböjs från horisontalplanet. '

6. lnmatningssystem enligt något av patentkraven 1-5, nat av att den förbränningsluft, som kommer in genom inloppshålen (11, l|a,13a) som tillhör den första gruppen (S1), riktas diagonalt nedåt för att komma i kontakt med den yttre ytan på förkolningsskik- tet (7), i synnerhet nämnda förkolningsskikts centrala område (7a).

7. lnmatningssystem enligt något av patentkraven 1-5, nat av att den förbränningsluft, som kommer in genom inloppshålen (13, 11b,13b) som tillhör den andra gruppen (S2), riktas diagonalt uppåt 10 15 11 505 798

8. Inmatningsystem enligt något av patentkraven 1-4 eller 6-7, Län; av att de inloppshål (11, 11a,13a), som tillhör den första gruppen (S1), är i vertikal riktning placerade längre ned på förbrän- ningskammarens vägg än de inloppshål (l3; 11b, 13b) som tillhör den andra gruppen (S2). '

9. lnmatningssystem enligt patentkravet 2, av att in- loppshålen (11) i den första gruppen (S1) är placerade på förbrän- ningskammarens bakre vägg och att utloppet (5) för det smälta ma- terialet också är placerat på nämnda bakre väggs (2) sida.

10. lnmatningssystem enligt patentkrav 1, av att ett s k tertiärluftinmatningssystem (T), som är anordnat ovanför nämn- da avfallsvätskeinlopp (6), är uppdelat i två grupper (T1, T2), varvid nämnda grupper (T1, T2) är anordnade på ett sätt som motsvarar sekundärluftinmatningssystemet (S), så att tertiärluftinmatningssys- temets (T) första grupp (T1) är placerad på samma vägg som se- kundärluftinmatningssystemets (S) första grupp (S1).