FI104620B - The centrifugal - Google Patents

Description

104620104620

KESKIPAKOEROTINThe centrifugal

CENTRIFUGALRENARECENTRIFUGALRENARE

Esillä oleva keksintö kohdistuu jäljempänä esitettyjen 5 patenttivaatimusten ensimmäisen vaatimuksen alkuosan mukaiseen keskipako-erottimeen.The present invention relates to a centrifugal separator according to the first part of the first claim of the following claims.

Keksinnön kohteena oleva keskipakoerotin käsittää tyypillisesti pystysuoran pyörrekammion, joka on muodostettu 10 tasomaisista sivuseinistä. Pyörrekammion kaasutilan poikkileikkaus poikkeaa oleellisesti ympyrästä. Pyörrekammion yläosaan on sovitettu ainakin yksi puhdistettavien kaasujen sisääntuloaukko ja alaosaan ainakin yksi erotettujen hiukkasten poistoaukko.The centrifugal separator object of the invention typically comprises a vertical vortex chamber formed by 10 planar side walls. The gas chamber of the vortex chamber has a substantially different cross section from the circle. At least one inlet for purification gases is provided at the top of the vortex chamber and at least one outlet for separated particles at the bottom.

1515

Ennestään tunnetaan erilaisia syklonierottimia, joissa on pystysuoran sylinterin muotoinen pyörrekammio, joka toimii erotuskammiona ja jonka alaosa on muotoiltu alaspäin kartiomaisesti supistuvaksi suppiloksi. Käsiteltävälle 20 kaasuvirtaukselle on pyörrekammion yläosaan sovitettu tangentiaalinen sisääntulokanava. Puhdistetun kaasun poisto tapahtuu yleensä pyörrekammion yläpäätyyn keskeisesti sovitetun aukon kautta. N.k. läpivirtaussykloneissa kaasu poistetaan pyörrekammiosta sen pohjaan sovitetun 25 keskusputken kautta.Various cyclone separators are known in the prior art having a vertical cylindrical vortex chamber, which acts as a separation chamber, and the lower part of which is shaped downwards into a conically tapering funnel. The gas stream 20 to be treated has a tangential inlet channel arranged at the top of the vortex chamber. Purified gas is generally discharged through an opening centrally arranged at the upper end of the vortex chamber. So-called in flow-through cyclones, the gas is removed from the vortex chamber via a central tube 25 disposed at its bottom.

tt

Syklonissa kiintoaineet erottuvat kaasuista keskipakovoiman :T; vaikutuksesta ja valuvat erotuskammion seinämää pitkin alas erottimen kartiomaiseen osaan, josta kiintoaines poiste-30 taan. Erotus tavanomaisessa syklonierottimessa perustuuIn a cyclone, solids are separated from gases by centrifugal force: T; and run down the wall of the separation chamber to the conical portion of the separator, from which the solids are removed. The difference in a conventional cyclone separator is based on

• V• V

keskipakovoiman ja virtausnopeuden muutosten yhteis- « · ' ^ vaikutukseen. Tavanomaiseen sykloniin tuleva kaasuvirtaus * * joutuu pyörrekammiossa ulkoseinämää pitkin spiraalimaisestithe combined effect of changes in centrifugal force and flow velocity. The flow of gas entering the conventional cyclone * * enters the vortex chamber along the outer wall in a spiral manner

f I If I I

pääosin alaspäin etenevään pyörreliikkeeseen, jonka nopeus . .·. 35 kiihtyy kartion läpimitan pienentyessä. Kaasut muuttavat «11 ____: syklonin alaosassa suuntaansa ja virtaavat pyörrekammion keskustaa pitkin ylöspäin erottimen yläosaan, johon on sovitettu kaasunpoistoyhde. Pyörrekammion alaosan seinämille keskipakovoiman vaikutuksesta 2 104620 rikastunut kiintoaines ei pysty seuraamaan kaasuja, vaan jatkaa virtausta alaspäin poistoyhteeseen.mainly downward swirl motion with speed. . ·. 35 accelerates as the cone diameter decreases. The gases change their direction at the lower end of the cyclone and flow along the center of the vortex chamber upwards to the upper part of the separator fitted with a degassing line. The centrifugal force on the walls of the lower part of the vortex chamber 2 104620 enriched solids cannot follow the gases but continue to flow downwardly to the outlet.

Varsinkin hiomavaikutusta omaava kiintoaines kuluttaa 5 voimakkaasti syklonin seinämiä. Kuluttava vaikutus on huomattavissa erikoisesti sisääntuloaukon jälkeisen seinämän siinä osassa, johon kiintoainevirta ensin törmää. Kulumishaittaa on yritetty vähentää suojaamalla pyörrekam-mion sisäpintoja kulutusta kestävillä massoilla tai 10 valmistamalla pyörrekammiot kulutusta kestävistä materiaaleista. Korkea lämpötila lisää kiintoaineen kuluttavaa vaikutusta.Particularly abrasive solids wear 5 cyclone walls heavily. The abrasive effect is particularly noticeable in the part of the wall after the inlet which is first encountered by the solid flow. Attempts have been made to reduce wear damage by protecting the inside surfaces of the vortex chamber with abrasion-resistant masses or by making the vortex chambers from abrasion-resistant materials. High temperatures increase the abrasive effect of solids.

Poltto- ja kaasutustekniikassa yleistyneiden kiertoleiju-15 reaktoreiden yksi ongelma onkin kuuman kaasun mukana kulkeutuvien kiintoaineshiukkasten erottaminen ja palauttaminen takaisin reaktoriin. Tämän keskipakoerottimen sovellutuskohteen erityisvaatimuksia ovat jatkuva suuren kiintoainesmäärän erottaminen kaasuista ja eroosioalttiiden 20 olosuhteiden kesto, suurien määrien kuumia kaasuja ja kiintoainehiukkasia virratessa erottimen läpi.Indeed, one of the problems with circulating fluidized bed 15 reactors, which have become more common in combustion and gasification techniques, is the separation and return to the reactor of the solid particles transported with the hot gas. The specific requirements of this centrifugal separator application include continuous separation of a large amount of solids from the gases and duration of erosion-prone conditions, large quantities of hot gases and solids flowing through the separator.

Suuret kaasuvirrat suurissa reaktoreissa ovat johtaneet siihen, että syklonierottimista on tullut erittäin suuria.The large gas flows in large reactors have led to very large cyclone separators.

« i , , 25 Kuumien olosuhteiden kestämiseksi syklonit on sisältä«,, 25 To withstand hot conditions, cyclones are inside

( I(I

'·''' suojattava kulutusta kestävillä massakerroksilla. Lisäksi 4 « f · !·! ' syklonit on lämpöeristettävä esim. keraamisin lämmöneris- « tein erottimen ulkopinnan pitämiseksi suhteellisen kylmänä. Tarpeellisen lämmöneristyksen aikaansamiseksi vaaditaan i*i : 30 paksu kerros eristemateriaalia, mikä lisää erottimen hintaa, painoa ja tilantarvetta. Kaikenkaikkiaan syklonista *;· on tullut hyvin paljon tilaa vievä laite. Raskaana rakenteena se lisäksi vaatii vahvat tukirakenteet. Raskaat i t f , rakenteet vaativat myös pitkän reaktorin ylösajoajan, jotta ‘••*35 vältytään keraamisten tai muurattujen osien rikkoontumisil-* · - * » ta.'·' '' Protected by abrasion resistant mass layers. In addition, 4 «f ·! ·! The cyclones must be insulated with e.g. ceramic heat insulators to keep the outer surface of the separator relatively cold. To achieve the required thermal insulation, an i * i: 30 thick layer of dielectric material is required, which increases the cost, weight and space requirements of the separator. All in all, the cyclone *; · has become a very bulky device. In addition, as a heavy structure, it requires strong support structures. Heavy i t f structures also require a long reactor ramp up time to avoid breakage of ceramic or masonry parts.

% 1 · » * - t f I ; r ; : *» * 3 104620% 1 · »* - t f I; r; : * »* 3 104620

Kiertoleijureaktoreissa kiertävä petimateriaali saattaa olla hyvin hienorakeista, esim. jos petissä käytetään hienoa kalkkia rikkidioksidin sitomiseen tai jos polttoaineen tuhka on hienojakeista. Tämä asettaa suuret vaatimuk-5 set syklonille. Syklonin erotuskykyä on pyritty parantamaan kytkemällä kaksi tai useampia sykloneja sarjaan. Tällaisten kytkentöjen haittoja ovat suuret painehäviöt, kallis rakenne ja suuri tilantarve.In circulating fluidized bed reactors, the circulating bed material may be very fine, e.g., if fine bedding is used to bind the sulfur dioxide, or if the fuel ash is finely divided. This places high demands on the cyclone. Efforts have been made to improve the resolution of a cyclone by linking two or more cyclones in series. The disadvantages of such couplings are high pressure losses, expensive construction and high space requirements.

10 Paremman erotuskyvyn saavuttamiseksi on myös ehdotettu käytettäväksi rinnan kytketyistä sykloneista muodostettuja syklopipattereita, jolloin yksikkökoon pienentämisellä on pyritty parempaan erotusasteeseen. Nämä syklonipatterit ovat kuitenkin kalliita ja monimutkaisia rakentaa. 15 Syklonipatterit vaativat määrätyn vähimmäispai ne'-eron, jotta kaasu aina jakaantuisi tasaisesti eri syklonien läpi.In order to achieve better resolution, it has also been proposed to use cyclopip batteries formed from parallel-connected cyclones, whereby a reduction in unit size has been sought for a better resolution. However, these cyclone batteries are expensive and complex to build. 15 Cyclone radiators require a specified minimum pressure difference so that gas is always distributed evenly across different cyclones.

Kaasutus- ja polttoreaktoreiden seinämät tehdään yleensä vesiputkipaneeleista, reaktorissa muodostuvan lämmön 20 osittaiseksi talteenottamiseksi. Syklonierottiroet ja kiintoaineksen palautusputket on sitävastoin yleensä rakennettu jäähdyttämättöminä, lämpöeristettyinä raken-teinä. Tällaisten jäähdytettyjen ja jäähdyttämättömien, eri tavalla lämpölaajenevien osien liittäminen toisiinsa on • « « ! 25 vaikeaa. Reaktorin ja erottimen välisiin liitoksiin 4 · · tarvitaan siksi kalliita, korkean lämpötilan kestäviä ·»· •••j keraamisia tai vastaavia lämmönkestäviä johtokanavia ja • · · ···· laajennusliitoksia. Myös syklonierottiroen ja sen jälkeen ’ sovitetun konvektio-osan väliin tarvitaan erityiset 30 laajennusliitokset.The walls of the gasification and combustion reactors are generally made of water tube panels to partially recover heat generated in the reactor. Conversely, cyclone separators and solids return tubes are generally constructed as non-cooled, thermally insulated structures. The connection of such refrigerated and non-refrigerated, thermally expandable parts in different ways is • ««! 25 difficult. Therefore, expensive, high-temperature ceramic or equivalent heat-resistant conductor ducts and expansion joints are required for the reactor-separator connections 4 · ·. Also, special expansion joints 30 are required between the cyclone separator and the subsequently fitted convection section.

• « · • .....• «· • .....

·#»»· # »»

Edellä mainittujen lämpölaajenemisesta johtuvien haittojen mThe above-mentioned thermal expansion drawbacks m

.'.f välttämiseksi onkin esim. amerikkalaisessa patentissa USFor example, to avoid f '. f

4,746,337 ehdotettu syklonin muodostamista vesiputkiraken-35 teisena. Ehdotetun sylinterin muotoisen syklonin valmista-,/' niinen putkirakenteista ei kuitenkaan ole yksinkertaista.4,746,337 proposed formation of a cyclone as a water tube structure-35. However, the manufacture of the proposed cylindrical cyclone from tubular structures is not straightforward.

104620104620

Ehdotettu rakenne ei ole helposti tehtävissä putkiraken-teisena koska sen valmistuksessa putkipintoja joudutaan taivuttamaan erittäin hankaliin muotoihin.The proposed structure is not easily made tubular because its manufacture requires bending of the tubular surfaces to very difficult shapes.

5 Suomalaisessa patenttihakemuksessa FI S61224 on ehdotettu sylinterin muotoisen syklonierottimen muodostamista vesiputkirakenteisena, yhden vesiputkiseinän muodostaessa yhteisen seinämän reaktorikammion ja hiukkaserottimen välissä. Tämän ehdotuksen haittana on kuten edellä 10 vaikeasti tehtävät putkiseinämien taivutukset. Sen lisäksi leijukerrosperiaatteella toimivaan polttokammioon sisäänpäin taivutetut putkiseinämät ovat erittäin alttiita kulumiselle.In Finnish patent application FI S61224 it is proposed to form a cylindrical cyclone separator in the form of a water tube structure, with one water tube wall forming a common wall between the reactor chamber and the particle separator. The disadvantage of this proposal is, as mentioned above, the difficult bending of pipe walls. In addition, the tubular walls bent inwardly in a fluidized bed combustion chamber are highly susceptible to wear.

15 Amerikkalaisessa patenttijulkaisussa US 4,615,715 on ehdotettu erottimen ulkokuoren muodostamista putkipanee-leista ja varsinaisen pyörrekammion muodostamista ulkokuoren sisään sovitetusta, kulutusta kestävästä, sylinterin muotoisesta osasta. Erottimen ulkokuoren ja 20 sylinterin muotoisen osan väliin jäävä tila täytetään jollakin sopivalla täytteellä. Erottimen sisään tulevasta sylinterin muotoisesta osasta ja täytteestä johtuen erottimesta tulee kuitenkin kaikesta huolimatta raskas ja suurikokoinen, vaikkakin osa keraamisesta lämmöneristeestä 25 on voitu jättää pois. Lisäksi kulutusta kestävästä • 1' materiaalista valmistettu sylinterinmuotoinen sisäosa • · » **·| pyörrekammion keskustassa on erittäin altis sekä kemialli- • · ♦ ·” selle että mekaaniselle rasitukselle pyörrekammiossa • « · *.* * vallitsevasta korkeasta lämpötilasta johtuen.US-A-4,615,715 proposes the formation of a separator outer casing from tubular panels and the formation of an actual vortex chamber from a wear-resistant, cylindrical portion housed within the outer casing. The space between the outer casing of the separator and the cylindrical portion of the 20 is filled with some suitable filling. However, due to the cylindrical portion and the filling of the separator, the separator nevertheless becomes heavy and bulky, although some of the ceramic thermal insulation 25 may have been omitted. In addition, a cylindrical insert made of durable • 1 'material • · »** · | in the center of the vortex chamber is extremely susceptible to both chemical and mechanical stress due to the high temperature in the vortex chamber.

30 Tämän keksinnön tarkoitus onkin aikaansaada edellä ΓΓ: mainittuja erotinlaitteita rakeenteellisesti yksinkertai- .*.t sempi, vähemmän tilaa vievä ja halvempi ratkaisu.The object of the present invention is therefore to provide a structurally simpler, less bulky and less expensive solution to the above-mentioned separator devices.

« · , 1 • · * Tämän keksinnön tarkoitus on myös aikaansaada yksinkertai-sista elementeistä valmistettavissa oleva keskipakoerotin. Tarkoituksena on siten aikaansaada erotin, joka esimerkiksi , 104620It is also an object of the present invention to provide a centrifugal separator made of simple elements. It is thus intended to provide a separator which, for example, 104620

DD

voidaan valmistaa pääasiassa tasomaisista tai levymäisistä vesiputkipaneeleista.can be made mainly of planar or plate-shaped water pipe panels.

Tarkoituksena on aikaansaada erotinratkaisu, joka on helpos-5 ti moduloitavissa eli erotin, joka voidaan rakentaa kulloinkin tarvittavasta määrästä erotinmoduuleja.The object is to provide a separator solution that is easily modifiable, i.e. a separator that can be constructed from the required number of separator modules at any given time.

Tarkoituksena on siten aikaansaada keskipakoerotin, joka moduulirakenteensa ansiosta soveltuu tunnettuja rakenteita 10 paremmin suurtenkin kiertoleijureaktoreiden erottimeksi.The object is thus to provide a centrifugal separator which, due to its modular structure, is better suited than the known structures 10 for separating large circular fluidized bed reactors.

Tämän keksinnön tarkoituksena on vielä aikaansaada keskipakoerotin, jonka kulutuskestävyys on hyvä.It is a further object of the present invention to provide a centrifugal separator having good wear resistance.

15 Keksinnön mukaiselle keskipakoerottimelle on tunnusomaista se, mikä on määritelty jäljempänä esitettyjen patenttivaatimusten ensimmäisen vaatimuksen tunnusmerkkiosassa.The centrifugal separator according to the invention is characterized by what is defined in the characterizing part of the first claim of the following claims.

Tyypillinen keksinnön mukaisen keskipakoerottimen pyörrekam-20 mio on tällöin muodostettu pääasiallisesti tasomaisista sivuseinistä siten, että pyörrekammion sivuseinien muodostama poikkileikkaus on pääasiallisesti suorakaiteen muotoinen, ja että pyörrekammion ylä- tai alaosaan on sovitettu ainakin kaksi puhdistettavien kaasujen poistoaukkoa siten, että : 25 pyörrekammioon muodostuu ainakin kaksi oleellisesti pys- * · « « tysuoraa pyörrettä.The typical vortex chamber 20 of the centrifugal separator of the invention is then formed of substantially planar sidewalls such that the side walls of the vortex chamber are substantially rectangular in shape, and at least two vent holes are provided at the top or bottom of the vortex chamber. * - «« vertical vortex.

IM· M» "j! Edullisesti keskipakoerotin käsittää lisäksi ainakin yhden * * seuraavista piirteistä: 30 - ainakin kaksi pyörrekammion yläosan vastakkaisista si- • · · *·* * vuseinistä (32, 36) on muodostettu jäähdytyspinnoista, - ·♦· v : - pyörrekammion sivuseinien (32, 34, 36, 38) muodostaman tilan poikkileikkaus on suorakaiteen muotoinen siten, että suorakaiteen pitkien sivuseinien pituus on kaksi tai useampi 35 kertaa lyhyiden sivuseinien pituus ja pyörrekammioon on :tt;' järjestetty pyörrekammion pitkien seinien suunnassa peräk-Preferably, the centrifugal separator further comprises at least one of the following features: - at least two of the opposed inner walls of the top of the vortex chamber (32, 36) are formed by cooling surfaces, - · ♦ · v: - the space formed by the side walls (32, 34, 36, 38) of the vortex chamber has a rectangular shape such that the long side walls of the rectangle are twice or more 35 times the length of the short side walls and the vortex chamber has a tt; arranged in the direction of the long walls of the vortex chamber

« V«V

'*«·' käin kaksi tai useampia kaasunpoistoaukkoja (52, 54) siten, että pyörrekammioon muodostuu kaksi tai useampia pyörteitä, 6 104620 - kaasun sisääntuloaukko- tai aukot (30) ovat pystysuoran kapean raon muotoiset, - erotettujen hiukkasten poistoaukko tai -aukot (46) eivät ole samalla symmetria-akselilla puhdistettujen kaasujen 5 poistoaukon tai -aukkojen kanssa, - pyörrekammion kaasujen sisääntuloaukon tai -aukkojen kohdalle on sovitettu ohjauslevyt (40) kaasujen ohjaamiseksi pyörteen suuntaan, - pyörrekammioon on järjestetty massaus ainakin kaasun 10 tasomaisen sisääntuloseinän vastakkaiselle tasomaiselle seinälle, ja - kaasujen poistoaukko käsittää keskusputken, jolloin kes-kusputken pää pyörrekammiossa ulottuu vertikaalisesti kaasun syöttöaukon alueelle.Two or more degassing openings (52, 54) such that two or more vortices are formed in the vortex chamber, 6 46) are not on the same axis of symmetry with the gas outlet (s) 5, - baffles (40) for guiding the gases in the direction of the vortex are arranged at the gas inlet (s) of the vortex chamber, - massing at least a planar and - the gas outlet comprises a central tube, wherein the center tube end in the vortex chamber extends vertically into the region of the gas inlet.

1515

Pyörrekammion kaasutilan poikkileikkauksen muoto voidaan kuvata nk. pyöreydellä X, joka on kaasutilan piiri jaettu poikkileikkauksen sisään mahtuvan suurimman ympyrän piirillä. Sylinterin muotoisella erottimella X=1 ja neliöllä X= 20 1,273. Keksinnön mukaisessa erottimessa sen kaasutilan pyöreys X > 1,1, edullisesti X > 1,15.The shape of the gas chamber cross section of the vortex chamber can be represented by the so-called roundness X, which is the gas space circuit divided by the largest circle that can fit inside the cross section. With a cylindrical separator X = 1 and a square X = 20 1.273. In the separator according to the invention, its gas space has a roundness of X> 1.1, preferably X> 1.15.

Pyörrekammio on sisäpuolelta ainakin osittain päällystetty ohuella kerroksella kulutusta kestävää ja tulenkestävää 25 massaa. Tämä massakerros ei oleellisesti muotoile kaasutilan poikkileikkausta pyöreäksi, vaan suojaa • · · ...: kulutukselle alttiita kohtia pyörrekammiossa. Massaus ei ··· v ; liioin keksinnön edullisessa sovellutusmuodossa oleellises ti toimi lämmöneristeenä pyörrekammiossa. Massauskerroksen :Y: 30 paksuus on edullisesti noin 40 - 100 mm. Tämä ohut • ♦ kulutusta kestävä tulenkestävä massakerros voidaan m * . kiinnittää tapeilla tai muilla tartuntaelimillä pyörrekam- mion seinäpintaan, joka edullisesti on vesiputkipaneeli.The vortex chamber is internally at least partially coated with a thin layer of abrasion resistant and refractory mass 25. This mass layer does not substantially shape the cross-section of the gas space but protects • · · ...: sensitive areas in the vortex chamber. Massage not ··· v; also, in a preferred embodiment of the invention, essentially acted as a heat insulator in the vortex chamber. The thickness of the mass layer: Y: 30 is preferably from about 40 mm to about 100 mm. This thin • ♦ wear-resistant refractory mass can be m *. attaches with pins or other engaging means to the wall surface of the vortex chamber, which is preferably a water pipe panel.

« ·«·

Kiinnittämällä massakerros suoraan jäähdytettyyn seinään, : 35 ilman eriste- tai muita välikerroksia massan ja seinänBy attaching the mass layer directly to the cooled wall: 35 without insulation or other interlayer, mass and wall

( I(I

välissä, aikaansaadaan myös massan jäähtyminen. Jäähtyes- sään tästä massakerroksesta tulee sekä kemiallisesti että 104620 mekaanisesti kestävämpi. Kulutusta kestäväksi massaksi voidaan valita lämpöä johtava materiaali, jolloin se jäähtyy vielä nopeammin. Tapitus edistää myös jäähtymistä.between, the cooling of the pulp is also achieved. As it cools, this pulp layer becomes both chemically and mechanically resistant to 104620. A heat-conductive material can be selected as a wear-resistant mass, allowing it to cool even faster. Wallpapering also promotes cooling.

5 Sisääntulevan kaasun kuluttavan vaikutuksen vähentämiseksi voidaan sisääntuloseinän vastakkaiselle seinälle ja erityisen herkästi kuluviin kohtiin muodostaa erityinen lisäkerros kulutusta suojaavaa massaa tai käyttää näissä kohdin normaalia kestävämpää massaa.5 In order to reduce the abrasive effect of the incoming gas, a special additional layer of abrasion-protecting mass may be formed on the opposite wall of the inlet wall and at particularly sensitive areas, or a more durable mass may be used at these points.

1010

Keksinnön eräässä edullisessa sovellutusmuodossa pyörrekam-mion .seinät on muodostettu jäähdytyspinnoista, kuten vesiputkipaneeleista. Koska pyörrekammio muodostetaan tasomaisista seinistä, seinäelementteinä voidaan käyttää 15 valmiita vesiputkipaneeleita. Keskipakoerotin voidaan näin, kuten esim. kaasutus- tai polttoreaktorit, yksinkertaisesti koota hitsaamalla tulevalla käyttöpaikalla. Osa tai edullisesti kaikki pyörrekammion seinät on keksinnön mukaan muodostettu jäähdytettyinä.In a preferred embodiment of the invention, the walls of the vortex chamber are formed of cooling surfaces, such as water pipe panels. Since the vortex chamber is formed of planar walls, ready-made water pipe panels can be used as wall elements. Thus, centrifugal separators, such as gasification or combustion reactors, can simply be assembled by welding at a future site. According to the invention, part or preferably all the walls of the vortex chamber are formed cooled.

2020

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan keskipakoerotin on muodostettu pitkänmuotoisesta pyörrekammiosta, jonka sisään muodostetaan kaksi tai useampi vierekkäistä, toisistaan erillään olevaa kaasupyörrettä. Pyörrekammion 25 sivuseinät on muodostettu neljästä tasomaisesta paneelista, esim vesiputkipaneelista, siten että kaksi pyörrekammionAccording to a preferred embodiment of the invention, the centrifugal separator is formed by an elongated vortex chamber in which two or more adjacent, spaced apart gas vortices are formed. The side walls of the vortex chamber 25 are formed of four planar panels, e.g., a water tube panel, so that two edges of the vortex chamber

Ml ··*! vastakkaisista seinistä muodostaa kammion kaksi pitkääMl ·· *! the opposite walls form the chamber two long

• M• M

||| seinää ja kaksi jäljelle jäävää seinää muodostaa pyörrekam- * mion päätyseinät. Pitkät seinät voivat edullisesti olla 30 kaksi tai useampia kertoja pitempiä kuin päätyseinät.||| the wall and the two remaining walls form the end walls of the vortex chamber. The long walls may preferably be two or more times longer than the end walls.

**

Silloin pyörrekammion sisään jäävän tilan poikkileikkaus :T: edullisesti vastaa kahden tai useamman peräkkäisen neliön ,···_ tilaa, joissa neliöiden sivun pituus on yhtä suuri kuinThen the cross section of the space inside the vortex chamber: T: preferably corresponds to the space of two or more consecutive squares ··· _ where the sides of the squares are equal to

I II I

päätyseinän pituus.end wall length.

4 I t I I I ( 354 I t I I I {35

Pitkänmuotoiseen pyörrekammioon järjestetään kammion :pituussuunnassa useita peräkkäisiä pyörteitä sijoittamalla 8 104620 kaasun tuloaukko(t) ja kaasun poistoaukko(t) sopivasti, siten että pyörrekammioon muodostuu kaasun poistoaukkoja vastaava määrä pyörteitä. Kaasun tuloaukko(t) sovitetaan pyörrekammioon, siten että kaasu ohjaantuu tangentiaalises-5 ti yhteen tai kahteen rinnakkaiseen pyörteeseen.The elongated vortex chamber is provided with a plurality of successive vortexes of the chamber: longitudinally, by appropriately positioning 8 104620 gas inlet (s) and gas outlet (s) such that a number of vortexes are formed in the vortex chamber. The gas inlet (s) is arranged in the vortex chamber so that the gas is directed tangentially to one or two parallel vortices.

Pitkänmuotoinen pyörrekammio soveltuu hyvin sovitettavaksi leijukerrosreaktorin kylkeen siten, että yksi reaktorin seinistä tai ainakin osa sen yläosasta samalla muodostaa 10 yhden seinän pyörrekammiossa. Näin esim. osa reaktorin yhtä pitkää seinää ja pyörrekammion pitkä seinä voisivat olla yhteisiä, mikä tietenkin vähentää materiaalikustannuksia.The elongated vortex chamber is well adapted to be fitted to the side of the fluidized bed reactor such that one of the reactor walls, or at least a portion thereof, at the same time forms one single wall in the vortex chamber. Thus, for example, one part of the long wall of the reactor and the long wall of the vortex chamber could be common, which, of course, reduces material costs.

Lisäksi voidaan reaktorin ja erottimen yhdistämisessä 15 edullisesti käyttää hyväksi reaktorin kahta muuta seinää. Yhteistä seinää kohtisuoraan olevien seinien jatkeet voivat muodostaa myös pyörrekammiossa esim. päätyseinät. Näin voidaan reaktorin kolmea jäähdytettyä paneeliseinää käyttää hyväksi erotinkonstruktiossa, mikä valmistuksessa tuo 20 huomattavia taloudellisia ja valmistusteknisiä etuja. Tällä rakeenteella voidaan esim. lei jukerrosreaktorin tulipesä ja keksinnön mukainen syklonierotin sovittaa siten, että ne muodostavat yhden ainoan suorakaiteen muotoisen rakenteen, mikä tuennan kannalta on erittäin edullista.In addition, the other two walls of the reactor can advantageously be utilized in connecting the reactor and the separator. Extensions of walls perpendicular to the common wall may also form, for example, end walls in a vortex chamber. In this way, the three cooled panel walls of the reactor can be utilized in a separator construction, resulting in significant economic and manufacturing advantages in manufacturing. With this structure, for example, the furnace of the Lei fluid bed reactor and the cyclone separator according to the invention can be arranged to form a single rectangular structure, which is very advantageous in terms of support.

25 , Erotetun kiintoaineen poistoaukkoja voidaan järjestää • · · ••‘I pyörrekammioon yksi jokaista pyörrettä kohti, jolloin esim.25, Separated solids outlet openings may be provided in the vortex chamber one for each vortex, e.g.

« · · ··” kiertoleijureaktorissa on helppo järjestää tasainen V : kiintoaineen palautus useasta vierekkäisestä kohdasta 30 lei jukerrosreaktorissa. Haluttaessa voidaan eri pyörteissä erotetut kiintoaineet yhdistää yhteen keräilykammioon tai :T: keräilysuppiloon pyörrekammion alaosaan ja ohjata sieltä ··· haluttuun kohteeseen.In the · · · ·· ”circulating fluidized bed reactor, it is easy to arrange a smooth V: solids return at several adjacent sites in a 30 Lei batch reactor. If desired, solids separated in different vortexes may be combined into a single collection chamber or: T: into a collecting funnel at the bottom of the vortex chamber and directed from there to a desired destination.

« «««

• i I• i I

. 35 Pitkänomaisessa pyörrekammiossa pitkät seinät saattavat tarvita tukea seinäpaneelien jäykkyyden lisäämiseksi ja taipumisen estämiseksi. Tällöin voidaan kahden vastakkaisen , 104620 pitkän seinän väliin sovittaa poikkitukia tai poikkiseiniä, jotka jäykistävät kammiorakennetta. Poikkituet/seinät sovitetaan kahden pyörteen väliin siten, että poikkituet/seinät eivät vaikuta haitallisesti pyörteen muodostu-5 miseen. Poikkituet/seinät voivat olla jäähdytetyt tai valmistetut kulutusta ja kuumuutta kestävästä materiaalista. Poikkituet voivat muodostaa väliseinän pyörrekammioon siten, että se jakaa kammion osittain tai kokonaan erillisiin kammio-osiin. Poikkituet voivat ulottua 10 pyörrekammion katosta sen pohjaan saakka, jolloin kammioon muodostuu kaksi tai poikkiseinien lukumäärästä riippuen useampi täysin erillisiä kaasutiloja. Poikkituet voivat toisaalta olla pelkkiä lyhyitä tukielementtejä, jotka eivät varsinaisesti jaa kammiota erillisiin kaasutiloihin.. 35 In an elongated vortex chamber, long walls may require support to increase the rigidity of the wall panels and prevent them from bending. In this case, transverse supports or transverse walls which stiffen the chamber structure can be fitted between two opposing 104620 long walls. The transverse supports / walls are arranged between the two vortices so that the transverse supports / walls do not adversely affect vortex formation. The cross-braces / walls can be cooled or made of wear-resistant and heat-resistant material. The transverse supports may form a partition in the vortex chamber so that it partially or completely divides the chamber into separate chamber parts. The transverse supports may extend from the ceiling of the vortex chamber to its bottom, whereby two or more completely separate gas spaces are formed in the chamber, depending on the number of transverse walls. On the other hand, the transverse supports may be merely short support elements that do not actually divide the chamber into separate gas spaces.

1515

Kaasun sisääntuloaukot pyörrekammiossa ovat edullisesti pystysuorien, kapeiden, pitkänomaisten rakojen muotoiset. Raot voivat esim. olla pyörrekammion yläosan korkuiset. Sisääntuloaukkoihin voidaan edullisesti sovittaa ohjausle-20 vyjä kaasun ohjaamiseksi tangentiaalisesti pyörteeseen. Ohjauslevyt toimivat samalla pitkän seinän jäykistiminä.The gas inlets in the vortex chamber are preferably in the form of vertical, narrow, elongated slits. The slots may e.g. be at the height of the upper part of the vortex chamber. Advantageously, baffles may be provided at the inlets to direct the gas tangentially to the vortex. The baffles also act as stiffeners for the long wall.

Keskipakoerottimia, joissa on vain yksi pyörre ja jotka siten ovat poikkileikkaukseltaan lähinnä neliön muotoisia, 25 voidaan helposti sovittaa useita rinnakkain ja näin muodostaa vähän tilaa vievä, kompakti, yksinkertaisista elemen- • · · ...: teistä rakennettu syklonipatteri.Centrifugal separators with only a single vortex, and thus having a substantially square cross-section, can be easily fitted in parallel, thus forming a low-volume, compact, cyclone battery constructed of simple elements.

• · · * · · » · i• · · * · · »· i

Keksinnön tärkeimpinä etuina voidaankin pitää sen :Y: 30 yksinkertaista rakennetta ja sitä, että se mahdollistaa • · pienikokoisen hiukkaserotinpatterin rakentamisen esim.The main advantages of the invention are therefore its: Y: 30 simple construction and the fact that it allows the construction of a small particle separator coil, e.g.

• , yksinkertaisista, etukäteen valmistetuista vesiputkipanee- | leista, jotka voidaan etukäteen koneellisesti eli halvalla r hitsaamalla valmistaa työpajalla. Järjestämällä useita : 35 kiintoaine-erotuksen aikaansaavia pyörteitä samaan ·:·· pitkänomaiseen pyörrekammiotilaan tarvitaan vähemmän 10 104620 erotinseinäpinta-alaa kuin erillisistä erottimista kootussa syklonipatterissa.•, from simple, prefabricated water pipe panels of machines that can be machined beforehand, that is, by cheap welding at a workshop. By arranging a plurality of: 35 solids separation vortexes in the same ·: ·· elongated vortex chamber space, less 10 104620 separator wall areas are required than in a cyclone battery assembled from separate separators.

Jäähdytyksen ansiosta erottimen seinämärakenne on ohuempi 5 kuin yleensä käytettyjen kuumakaasuerottimien ja ne-liön/suorakulman muotoisen rakenteensa ansiosta se voidaan valmistaa levymäisistä osista.Due to the cooling, the wall structure of the separator is thinner 5 than that of the commonly used hot gas separators and due to its square / rectangular structure, it can be made of plate-like parts.

Keksinnön mukainen erotin soveltuu rakenteellisesti hyvin 10 käytettäväksi esim. leijukerrosperiaatteella toimivissa kaasuttimissa ja polttoreaktoreissa tuote- tai savukaasujen puhdistamiseen, joissa rakenne halutaan tehdä jäähdytetyksi ja joissa erotettava hiukkasmäärä on suuri. Keksintö soveltuu erikoisen hyvin käytettäväksi kiertoleijureakto-15 reissä kiertomassan erottamiseen kaasuista.The separator according to the invention is well suited for structural use, for example in fluidized bed gasifiers and combustion reactors, for purifying product or flue gases where the structure is to be cooled and the particle size to be separated is high. The invention is particularly well suited for use in circulating fluidized-bed reactors to separate circulating mass from gases.

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa 20 Kuvio 1 esittää kaaviollisena kuvantona keksinnön mukaista keskipakoerotinta sovitettuna kiertoleijureaktorin yhteyteen,The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 is a schematic view of a centrifugal separator according to the invention fitted to a circulating fluidized bed reactor,

« I«I

:Y: Kuvio 2 esittää kuvion 1 leikkausta viivaa A-AFig. 2 is a sectional view taken along line A-A in Fig. 1

: 25 pitkin, « · < • ·: 25 along, «· <• ·

*!:. Kuvio 3 esittää kuvion 2 leikkausta viivaa B-B*!:. Figure 3 is a section along line B-B of Figure 2

”1!^ pitkin, • · · \ 30 Kuvio 4 esittää erästä toista keksinnön mukaista • 1 • 1 1 *·| ' keskipakoerotinta sovitettuna niin ikään V : kiertoleijureaktoriin, • · • · • M • ·Fig. 4 shows another embodiment of the invention. 'centrifugal separator also fitted to V: circulating fluidized bed reactor, M

Kuvio 5 esittää kuvion 4 leikkausta viivaa C-CFigure 5 is a sectional view along line C-C of Figure 4

35 pitkin, ja * · « IM • · · · 11 10462035 along, and * · «IM • · · · 11 104620

Kuvio 6 ja 7 esittävät kuvioita 3 ja 5 vastaavia leikkauksia keksinnön mukaisista toisista keskipakoerottimista.Figures 6 and 7 are sections corresponding to Figures 3 and 5 of the second centrifugal separators according to the invention.

5 Kuvioissa 1, 2 ja 3 on esitetty kiertoleijureaktori, joka käsittää reaktorikammion 10, hiukkaserottimen 12 ja erotettujen hiukkasten palautuskanavan 14. Reaktorikammio on poikkileikkaukseltaan suorakulmion muotoinen ja muodostettu vesiputkiseinämistä, joista vain pitkät seinät 10 16 ja 18 on esitetty kuviossa 1. Vesiputkiseinämät on edullisesti muodostettu yhteenliitetyistä pystysuorista vesipytkista.Figures 1, 2 and 3 show a circulating fluidized bed reactor comprising a reactor chamber 10, a particle separator 12 and a separated particle return conduit 14. The reactor chamber is rectangular in cross-section and formed of water pipe walls, only the long walls 10 16 and 18 of which are shown in Fig. from connected vertical water pipes.

Toinen seinämistä 18 on yläosastaan taivutettu muodostamaan 15 reaktorikammion katto 20. Reaktorikammion alaosan seinät on suojattu massauksella 22. Reaktorikammion pohjan muodostaa suutinlevy 24, joka on varustettu suuttimilla tai aukoilla 26 leijutuskaasun syöttämiseksi ilmakaapista 28 reaktori-kammioon leijupetin ylläpitämiseksi kammiossa. Leijutus-20 kaasua tai -ilmaa tuodaan reaktorikammioon nopeudella, joka saa jatkuvasti osan leijuvasta petimateriaalista virtaamaan kaasun mukana kammion yläosassa olevasta aukosta 30 hiukkaserottimeen 12.One of the walls 18 is bent at its top to form the roof 20 of the reactor chamber 15. The walls of the lower portion of the reactor chamber are protected by a mass 22. The bottom of the reactor chamber is formed by a nozzle plate 24 Fluidization 20 gas or air is introduced into the reactor chamber at a rate which continuously causes a portion of the fluidized bed material to flow with the gas from the opening 30 at the top of the chamber into the particle separator 12.

25 Kuvion l, 2 ja 3 mukainen keskipakoerotin on nk. multivor-'·' tex-keskipakoerotin, jonka kaasutilaan muodostetaan kaksi • V · *'·» vierekkäistä, hiukkasia keskipakovoimalla kaasusta ..." erottavaa pystysuoraa pyörrettä. Pyörrekammio on muodostet- • i» */ · tu tasomaisista, pääasiallisesti suorakaiteen muotoisista 30 vesiputkiseinämistä 32, 34, 36 ja 38. Myös nämä seinämät on jj* edullisesti muodostettu pystysuorista yhteenliitetyistä ;vesiputkista. Pyörrekammiossa 12 reaktorikammiota vastaan oleva pitkä seinä on yhteinen reaktorikammion kanssa eli pyörrekammion seinämä 32 on muodostettu osasta reaktorikam- .««Tl 35 mion seinämää 16. Raon 30 kohdalla vesiputkiseinämää 32 on taivutettu pyörrekammion sisään siten, että taivutetut osat ; 40 muodostavat kaasunvirtausta ohjaavan sisääntulokanavan » » » 12 104620 42 pyörrekammioon. Rako 30 on korkea ja kapea, korkeampi ja kapeampi kuin tavanomaisissa pystysykloneissa, edullisesti koko pyörrekammion yläosan korkuinen. Seinämästä sisäänpäin taivutetut osat 40 on edullisesti taivutettu siten, että 5 sisääntulokanava suippenee sisäänpäin pyörrekammioon mentäessä.The centrifugal separator shown in Figures 1, 2 and 3 is a so-called multivor '·' tex centrifugal separator, in which the gas space is formed by two vertical vents separating • V · * '· »adjacent particles by centrifugal force ...". The long wall facing the reactor chamber in the vortex chamber 12 is common to the reactor chamber, i.e., the wall of the vortex chamber 32 is preferably formed by vertical, water-tube walls 32, 34, 36 and 38. These walls are also preferably formed by vertical interconnected water tubes. formed by a portion of the reactor chamber. «Tl 35 mio wall 16. At the slot 30, the water tube wall 32 is bent inside the vortex chamber so that the bent portions 40 form the gas flow inlet channel» 12 124642. The slot 30 is tall and narrow, higher narrower than conventional vertical cyclones, preferably whole rotor Preferably, the inwardly angled portions 40 of the wall are bent such that the inlet duct 5 tapers inwardly as it enters the vortex chamber.

Pyörrekammion seinämät ovat yläosastaan pystysuorat ja tasomaiset. Pitkä seinämä 36 on alaosastaan taivutettu 10 vastakkaista pitkää seinää 32 kohti siten, että alaosaan muodostuu epäsymmetrinen, pitkä, suppilonmuotoinen tila 44, jonka .alaosa muodostaa kiintoaineen poistoaukon 46.The walls of the vortex chamber are vertical and planar at the top. The long wall 36 is bent at its lower part 10 toward the opposite long wall 32 so that an asymmetric long funnel-shaped space 44 is formed at the lower part, the lower part of which forms a solid outlet port 46.

Poistoaukko 46 muodostaa samalla sisääntuloaukon palautus-15 kanavaan 14. Palautuskanavan pitkät seinät muodostuvat hiukkaserottimen seinien 32 ja 36 jatkeista. Palautus-kanavan päätyseinät on vastaavasti muodostettu seinien 34 ja 38 osien jatkeesta. Päätyseinät 34 ja 38 jatkuvat vain palautuskanavan 14 leveyden osalta alaspäin muodostaen 20 palautuskanavan. Muilta osin päätyseinät ulottuvat vain palautuskanavan yläosaan saakka, kuten kuviossa 1 on seinän 34 osalta esitetty. Palautuskanavan alaosa on L-mutkan 48 kautta yhteydessä reaktorikammion alaosaan erottimessa i : ' erotetun kiintoaineen palauttamiseksi leijupetiin. v.: 25 i Pyörrekammion yläosaan on aukkoihin 50 ja 52 sovitettu *:* kaksi peräkkäistä kaasunpoistoputkea 54 ja 56 puhdistetun ·· kaasun poistamiseksi pyörrekammion kaasutilasta. Kaasun-• · « · poistoputket eli nk. keskusputket erottimessa voivat 30 tarvittaessa olla keraamisia tai jäähdytettyjä, jotta ne kestävät kuumat olosuhteet erottimessa. Keskusputket on 1*!!^ edullisesti sovitettu pyörrekammion kaasutilaan siten, että \ niiden keskiakselit ovat kaasupyörteen luonnollisellaAt the same time, outlet port 46 forms an inlet port for return channel 15 to channel 14. The long walls of the return channel are formed by extensions of particle separator walls 32 and 36. The end walls of the return channel are respectively formed by an extension of the parts 34 and 38 of the walls. The end walls 34 and 38 extend downwardly only for the width of the return channel 14, forming a return channel 20. In other respects, the end walls extend only up to the top of the return passage, as shown in Fig. 1 for the wall 34. The lower part of the return conduit communicates via the L-bend 48 with the lower part of the reactor chamber in the separator i: to return the separated solid to the fluidized bed. v .: 25 i In the upper part of the vortex chamber are fitted apertures 50 and 52 *: * two successive degassing tubes 54 and 56 to remove purified ·· gas from the gas chamber of the vortex chamber. The gas exhausts, or so-called central pipes in the separator, may be ceramic or cooled, if necessary, to withstand the hot conditions in the separator. The central tubes are preferably 1 * !! ^ arranged in the gas chamber of the vortex chamber so that their central axes are in the natural state of the gas vortex

II

keskiakselilla. Kaasut johdetaan erottimesta sen päälle :”i 35 muodostettuun kanavaan 60, johon on sovitettu lämmöntal-teenottopintoja 62, ja siitä edelleen reaktorikammion viereen sovitettuun pystysuoraan konvektio-osaan 64, johon • · • · i 13 104620 myös on sovitettu lämmöntalteenottopintoja 66. Kaasut poistetaan yhteen 68 kautta.the central axis. The gases are led from the separator thereon: to a duct 60 formed with heat recovery surfaces 62, and thereafter to a vertical convection section 64 adjacent to the reactor chamber, into which heat recovery surfaces 66. are also disposed. 68 through.

Pyörrekammion pitkät seinät on jäykistetty seinästä 32 5 seinään 36 kulkevalla väliseinällä 70. Väliseinä ulottuu hieman sisääntuloaukon 30 alapuolelta pyörrekammion alaosaan saakka. Väliseinä estää kaasunvirtauksesta johtuvat pitkien seinien taipumiset tai värähtelyt. Väliseinän sijasta voidaan ajatella myös kulutusta 10 kestävien tukipalkkien käyttämistä pitkien seinien jäykistämiseen. Sisääntuloaukkoon 30 seinästä 32 taivutettu osa 4Q jäykistää pyörrekammion yläosan osalta seinää 32.The long walls of the vortex chamber are stiffened by a partition 70 extending from the wall 32 5 to the wall 36. The partition extends slightly below the inlet 30 to the lower part of the vortex chamber. Partition wall prevents bending or vibration of long walls due to gas flow. Instead of a partition wall, it is also contemplated to use wear-resistant support beams to stiffen long walls. The portion 4Q bent at the inlet 30 from the wall 32 stiffens the wall 32 with respect to the upper part of the vortex chamber.

Pyörrekammioon ei ole oleellisesti sovitettu ympyrän 15 muotoisia elementtejä pitämään kaasua pyörteen muotoisessa liikkeessä tai ohjaamaan kiintoainetta. Pyörrekammion kaasutilan eli kaasun täyttämän tilan poikkileikkaus poikkeaa siten oleellisesti ympyrästä. Kaasupyörre muotoutuu kaasutilassa sisääntulevan kaasuvirran tangenti-20 aalisesta syötöstä ja kaasunpoistoaukon sekä tasomaisten seinien sijainnin mukaan. Yllättäen on nyt huomattu, että erottimessa ei kaasutilassa tarvita sylinterin muotoisia tai muita kaarevia ohjaavia seiniä pyörteen ylläpitämiseen.Circular elements 15 are not substantially disposed within the vortex chamber to hold the gas in a vortex motion or to guide the solid. The gas space of the vortex chamber, i.e. the space filled with gas, is thus substantially different from the circle. The gas vortex is formed by the tangent-20 input of the gas stream entering the gas space and the position of the gas outlet and planar walls. Surprisingly, it has now been found that the separator does not require cylindrical or other curved guiding walls in the gas space to maintain the vortex.

I i v,; 25 Pyörrekammion seinät on sisäpuolelta päällystetty ohuella f; ; kerroksella kulutusta kestävää ja tulenkestävää massaa, ^j’ mitä ei ole esitetty kuvioissa. Massauskerroksen paksuus on · yleensä n. 40 - 100 mm. Tulenkestävä kulutusta kestäväI i v,; The walls of the vortex chamber are covered with a thin f on the inside; ; a layer of wear-resistant and refractory pulp, not shown in the figures. The thickness of the pulp layer is usually about 40 - 100 mm. Refractory resistant to abrasion

• IIIIII

massa voidaan edullisesti kiinnittää suoraan pyörrekammion » 30 seiniin. Erityisen kulutusalttiisiin kohtiin on massausta lisättävä enemmän tai näihin kohtiin voidaan käyttää tavanomaista kestävämpää massaa. Näin esim. seinään 36 • · · voidaan kaasun sisääntuloaukkoa 30 vastapäätä muodostaathe mass can advantageously be attached directly to the walls of the vortex chamber »30. For particularly vulnerable areas, more mass should be added or more durable mass may be used. Thus, for example, the wall 36 · · · can be formed opposite the gas inlet 30

i « Ii «I

pystysuora, pituudeltaan sisääntuloaukon korkeutta vastaava * 35 suojamassaus, johon sisääntulevan kaasusuihkun mukana pyörrekammioon virtaavat hiukkaset ainakin osittain ’!.! törmäävät.vertical shielding length 35 corresponding to the height of the inlet opening, with particles entering the vortex chamber at least partially with the incoming gas jet. collide.

• ·• ·

I II I

• I · 1Λ 104620• I · 1Λ 104620

Erottimeen tulevan kaasun sisältämät hiukkaset pyrkivät kulkemaan suorempaa kulkurataa kuin kaasu. Esimerkiksi kaasun virratessa sisään pyörrekammioon ja kaasujen kääntyessä muodostamaan pyörrettä, hiukkaset jatkavat 5 pääasiallisesti suoraa rataansa törmäten näin vastapäiseen seinään 36. Tästä hiukkasten hitaudesta muuttaa kulkurataansa johtuu myös se, että pyörrekammion nurkka-alueet ovat kulutusaltti itä kohtia ja ne on edullisesti suojattava paksummalla massakerroksella tai kestävämmällä massalla.The particles contained in the gas entering the separator tend to travel a more direct path than the gas. For example, as the gas enters the vortex chamber and the gases turn to form the vortex, the particles continue their 5 substantially straight paths, thereby colliding with the opposing wall 36. It is also due to this slowness of the particles to change their travel paths that the edges of the vortex chamber are mass.

1010

Kiertoleijukreaktoreille tyypilisillä suurilla kiinto-ainevirroilla hiukkasten aiheuttama kulutus ei kuitenkaan ole suurin kohdassa, joka on kohtisuoraan sisääntuloaukkoa vastaan, vaan kriittiset alueet saattavat olla molemmin 15 puolin tätä kohtaa. Tämä selittynee sillä, että hiukkaset itse valuessaan alaspäin muodostavat suojamuurin tai suojaavan kerroksen tähän kohtaan. Tämä on edullista ottaa huomioon suojamassausta tehtäessä siten, että kestävä massaus muodostetaan koko tälle kriittiselle alueelle, eikä 20 vain varsinaiseen törmäyskohtaan kohtisuoraan kaasun sisääntuloaukkoa vastapäätä.However, with the high solids fluxes typical of circulating fluidized bed reactors, particle consumption is not greatest at a point perpendicular to the inlet, but critical areas may be on both sides of this point. This may be explained by the fact that the particles themselves, when falling down, form a protective wall or protective layer at this point. It is advantageous to take this into account when performing a protective mass so that a durable mass is formed throughout this critical area, rather than just perpendicular to the gas inlet perpendicular to the actual point of impact.

Myös palautuskanava 14 on jaettu väliseinällä 71 kahteen :Y: osaan 13 ja 15, joiden alaosat on muodostettu muuratuilla 25 tai suojamassatuilla seinillä 72 suppilon muotoisiksiAlso, the return duct 14 is divided by a septum 71 into two: Y sections 13 and 15, the lower portions of which are formed by masonry 25 or shielded walls 72 in the form of a funnel

• 44 I• 44 I

.:. tiloiksi 74 ja 76, joihin erotettu kiintoaines valuu..:. spaces 74 and 76 into which the separated solids flow.

········

Suppilon muotoisesta tilasta kiintoaines syötetään aukkojen *·“ 78 ja 80 kautta takaisin reaktorikammion alaosaan.From the funnel-shaped space, the solids are fed back through the openings * · “78 and 80 to the bottom of the reactor chamber.

• » I• »I

• · « ... 30 Kuviossa 1 on esitetty keksinnön eräs edullinen suoritus- • « · ’l"’ muoto, jonka mukaan palautuskanavassa 14 on yhtenä seinänä • · · ’·[* 32 käytetty hyväksi reaktorikammion seinää 16. Keksinnön erään toisen, kuviossa 4 esitetyn sovellutusmuodon mukaan • · ·:··*: palautuskanava on muodostettu erillisistä seinistä eikä 35 siinä ole käytetty hyväksi reaktorikammion seinää. Kuviossa * I « 4 on käytetty soveltuvin osin samoja viitenumerolta kuin • · kuvioissa 1, 2 ja 3. Pyörrekammion 12 alaosassa seinät 32 1S 104620 ja 36 on molemmat taivutettu toisiaan vasten, siten että pyörrekammion alaosaan muodostuu symmetrinen suppilo. Palautuskanava 14 sijoittuu näin pienen välimatkan päähän reaktorikammiosta. Palautuskanavan alaosaan on järjestetty 5 kaasulukko tai polvi 84, joka estää kaasun virtaamisen reaktorikammiosta palautuskanavaan.Figure 1 shows a preferred embodiment of the invention, wherein the return passage 14 is provided as a single wall. The wall 16 of the reactor chamber 16 is utilized in another embodiment of the invention. according to the embodiment shown in Fig. 4 • · ·: ·· *: the return duct is formed of separate walls and does not utilize the reactor chamber wall.Figure * I «4 uses the same reference numerals as • · Figures 1, 2 and 3. Swirl chamber 12 in the lower part, the walls 32 1S 104620 and 36 are both bent against each other so that a symmetrical funnel is formed at the lower part of the vortex chamber.

Kuvion 4 esittämässä sovellutusmuodossa palautuskanava 14 on pitkänomainen kanava kuten kuvion 2 esittämässä 10 sovellutusmuodossa. Pyörrekammion alin osa voidaan kuitenkin väliseinien avulla muotoilla myös siten, että sen suppilon muotoiseen pohjaan muodostuu yksi tai useampi kiintoaineen poistoaukko, joiden muoto on lähes neliön tai ympyrän muotoinen. Poistoaukkoon tai -aukkoihin voidaan 15 tällöin yhdistää putken muotoiset palautuskanavat kuten tavanomaisissa pystysyklonierottimissa.In the embodiment shown in Fig. 4, the return channel 14 is an elongated channel as in the embodiment 10 shown in Fig. 2. However, the lower part of the vortex chamber can also be shaped by partitions so that one or more solids outlet apertures of almost square or circular shape are formed at its funnel-shaped bottom. The outlet or apertures may then be provided with tubular return ducts as in conventional vertical cyclone separators.

Kuvio 5 esittää kuviota 3 vastaavaa leikkausta kuviosta 4. Kuvion 1, 2 ja 3 esittämässä sovellutusmuodossa pyörrekam-20 mioon on järjestetty yksi kaasun sisääntuloaukko 30. Kuvion 5 mukaisessa keskipakoerottimessa on sitä vastoin kaksi sisääntuloaukkoa 86 ja 88 - yksi kutakin pyörrettä kohti.Figure 5 is a sectional view corresponding to Figure 3 in Figure 4. In the embodiment shown in Figures 1, 2 and 3, the vortex chamber 20 is provided with a single gas inlet 30. The centrifugal separator of Figure 5 has two inlets 86 and 88 - one for each vortex.

':": Pyörrekammion kaasutilan poikkileikkaus on tässäkin tapauksessa, kuten kuvion 3 esittämässä tapauksessa, i · : 25 suorakaiteen muotoinen. Pyörrettä kohti kaasutilan * « · a .:. poikkileikkaus on lähinnä neliön muotoinen. Pyörrekammion • · ♦ · seinät on suojattu ohuella kerroksella kulutusta kestävää ]·|.\ massaa, jota ei kuvioissa ole esitetty.In this case, as in the case shown in Fig. 3, the gas chamber of the vortex chamber has a rectangular cross-section. The perimeter of the gas chamber * «· a.:. Is essentially square. The walls of the chamber • · ♦ · are protected by a thin layer wear-resistant] · |. \ mass not shown in the figures.

• · · 30 Keksinnön mukainen keskipakoerotin on erikoisen edullinen, · ’ koska siinä samaan erotin-Mkuoreen" voidaan yhdistää monta V : pientä pyörrettä. Pyörteitä voidaan erottimeen järjestää esim. samaan tilaan neljä, jolloin kullekin pyörteelle * f järjestetään kaasunpoisto 54, 55, 56 ja 57, kuten kuviossa 1 • · 6 on esitetty. Kaasun sisääntuloaukko ja järjestetään < · · erottimeen edullisesti kaksi siten, että yksi aukko kulloinkin syöttää kaasua kahteen pyörteeseen. Vastaavasti 16 104620 voidaan muodostaa erottimia, joissa on vielä enemmänkin pyörteitä.The centrifugal separator according to the invention is particularly advantageous because it can be combined with a plurality of V small vortexes in the same separator-shell. Four vortexes can be arranged e.g. and 57, as shown in Fig. 1 · · 6. Preferably, two gas inlets and are arranged in the separator <· · such that each aperture feeds the gas to two vortices each correspondingly.

Kaasun sisääntuloaukot on sovitettu erottimessa siten, että 5 kaasu syötetään pääasiallisesti tangentiaalisesti muodostettavaa pyörrettä kohti. Kuvion 6 esittämässä keksinnön suoritusmuodossa multivortex-erottimeen on sovitettu tukiseinä 70 tukemaan erottimen pitkiä seiniä. Seinä jakaa pyörrekammion kahteen yhtäsuureen osaan.The gas inlets are arranged in the separator so that the gas 5 is supplied substantially perpendicular to the vortex to be formed. In the embodiment of the invention shown in Figure 6, a multivortex separator is provided with a retaining wall 70 to support the long walls of the separator. The wall divides the vortex chamber into two equal parts.

1010

Toisaalta voidaan myös erillisiä kahden pyörteen erottimia yksinkertaisesti sovittaa vierekkäin siten, että saadaan yksi neljän pyörteen erotinpatteri. Tasomaisten seinien ansiosta erottimet on helppo sovittaa vierekkäin ilman 15 ylimääräistä tilantarvetta. Pienempiä vakiokokoisia erottimia voidaan näin yksinkertaisesti yhdistää tarpeellinen määrä. Rakenteesta tulee huomattavasti edullisempi kun voidaan valmistaa vakiokokoisia erotinelementtejä ja yhdistää niitä tarpeellinen määrä sen sijaan, että 20 kulloinkin valmistetaan yksi suurikokoinen erotin.On the other hand, separate two-vortex separators can also simply be arranged side-by-side so as to obtain one four-vortex separator battery. Flat walls make it easy to fit separators side by side without the need for additional space. Smaller standard size separators can thus simply be combined in the required number. The structure becomes considerably less expensive when it is possible to produce standard size separator elements and combine them in the required number instead of producing one large separator each time.

Rakennuspaikalla hitsattavien seinien lukumäärä erotinpat-tereissa, joissa yhdistetään vierekkäin useita tasomaisia ,v, seinäelementtejä pitkiksi erotinpattereiksi käyttäenThe number of walls to be welded on site at separator radiators where several planar, v, wall elements are connected side by side using long separator radiators

' I I'I I

25 yhteisiä väliseiniä eri erottimien välillä, on huomattavas- i * c ti pienempi kuin valmistettaessa täysin erillisiä ·«· ***ί erottimia. Seinien lukumäärä keksinnön mukaisessa ··· *"j erotinpatterissa S pyörteiden lukumäärä + 3, kun joka *·: * pyörteen välissä on väliseinä. Myös erotinyksikköihin 30 tarvittava seinäpinta-ala on näin pienempi, mikä tekee V: erottimesta hinnaltaan edullisen. Erittäin edullinen rakenne saadaan kuvion l mukaisella rakenteella, jossa .·’ ; erottimessa on voitu käyttää hyväksi myös reaktorikammion • · · t't"l seinäpinta-alaa. Tässä tapauksessa tarvittavien seinien . 35 lukumäärä < pyörteiden lukumäärä + 2, kun joka pyörteen M « : V välissä on väliseinä. Vielä pienempiin seinälukumääriin < I « päästään, jos väliseiniä käytetään vähemmän.25 common partitions between different separators is considerably smaller than in the case of completely separate separators. The number of walls in the ··· * "j separator battery S according to the invention is the number of vortexes + 3, with every * ·: * vortex having a partition wall. The wall area required for the separator units 30 is thus also smaller, which makes the V is obtained by the structure of Fig. 1, in which the wall area of the reactor chamber may be utilized in the separator. In this case, the necessary walls. 35 number <number of vortices + 2 when there is a partition between each vortex M «: V. Even smaller wall numbers <I «are achieved if less partitions are used.

17 10462017 104620

Keksinnön mukaisessa erottimessa voi kuitenkin olla vain yksikin kaasupyörre ja yksi tai useampi kaasun sisääntulo-aukko, kuten kuviossa 7 on esitetty. Keksinnön mukaiset edut, jotka saadaan muodostamalla pyörrekammio tasomaisista 5 seinistä siten, että pyörrekammion sisäosakin vielä olennaisesti poikkeaa pyöreästä muodosta, saavutetaan tässäkin tapauksessa.However, the separator of the invention can have only one gas vortex and one or more gas inlets as shown in Figure 7. The advantages of the invention, obtained by forming the vortex chamber from planar walls 5 so that the inner part of the vortex chamber is still substantially different from the circular shape, are achieved in this case too.

Keksintöä ei ole tarkoitus rajoittaa esimerkkeinä 10 esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan sitä voidaan muunnella ja soveltaa patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Siten pyörrekammio voi joissakin tapauksissa olla monikulmion, kuten kuusikulmion tai jopa kahdeksankulmion, muotoinen kammio, joka voidaan 15 yksinkertaisesti valmistaa tasomaisista paneeleista. Pyörrekammion kaasutilan poikkileikkaus on pääasiallisesti saman muotoinen kuin pyörrekammion ulkoseinien muodostama poikkileikkaus. Keksinnön mukaisessa erottimessa ei pyörrekammion kaasutilaan muodosteta oleellisesti kaarevia 20 seiniä esim. lämmöneristysmassoilla, kulutusta kestävillä massoilla tai ohjainlevyillä siten, että pyörrekammion kaasutilan poikkileikkaus lähentelisi ympyrää. Sisäseinät ·:·'! voidaan kuitenkin suoraan päällystää ohuella kerroksella kulutusta kestävää massaa.The invention is not intended to be limited to the embodiments exemplified in Example 10, but may be modified and applied within the scope of the inventive idea defined in the claims. Thus, in some cases, the vortex chamber may be a polygonal chamber, such as a hexagon or even an octagonal chamber, which may simply be made of planar panels. The gas chamber of the vortex chamber has a substantially cross-sectional shape similar to that of the outer walls of the vortex chamber. In the separator according to the invention, substantially curved walls 20 are not formed in the gas chamber of the vortex chamber, e.g. Inner Walls ·: · '! however, a thin layer of wear-resistant pulp may be directly coated.

i « « % a « i • i i i * « «41« « ··· ·«·« M· • IM* M* • · · • · » « .....-i ««% a «i • i i i *« «41« «··· ·« · «M · • IM * M * • · · •« «.....-

Ml • · ♦ I · · - - · •Ml • · ♦ I · · - - · •

• M• M

f * ·f * ·

• » I• »I

• • · • · · • · · * * * * · • III t I I • · • « «Il • t • ·• • • • • • • * * * * * • III t I I • • • «« Il • t • ·

f I If I I

Claims (15)

1. Centrifugalavskiljare för avskiljning av fasta partiklar ur gaser, vilken centrifugalavskiljare innefattar en verti-5 kal virvelkammare (12), som bildats av huvudsakligen plana sidoväggar (32, 34, 36, 38) sä, att tvärsnittet, som bildas av virvelkamma-rens sidoväggar, är huvudsakligen rektangulärt, vilken virvelkammares gasutrymmes tvärsnitt vä-10 sentligen awiker frän en cirkel, och i vilken virvelkammare anordnats i dess Övre del minst ett inlopp (30) för gaser, som skall renas, och i dess nedre del minst ett utlopp (46) för avskilda partiklar, 15 kännetecknad därav. att virvelkammaren bildats av tvä länga sidoväggar (32, 36) och tvä kortare sidoväggar (34, 38) sä att de länga sidoväggarnas längd är tvä eller flera gänger de korta sidoväggarnas längd, och att 20 i virvelkammarens Övre- eller nedre del anordnats efter varandra tvä eller flera utlopp (50, 52) för renade gaser sä, att i centrifugalavskiljaren bildas minst tvä väsentligen vertikala virvlar.A centrifugal separator for separating solid particles from gases, the centrifugal separator comprising a vertical vortex chamber (12) formed by substantially flat side walls (32, 34, 36, 38) such that the cross-section formed by the vortex chamber side walls, are generally rectangular, the cross-section of the vortex chamber gas space substantially deviating from a circle, and in which vortex chamber is provided in its upper part at least one inlet (30) for gases to be purified, and in its lower part at least one outlet ( 46) for separated particles, characterized therein. that the vortex chamber is formed by two long side walls (32, 36) and two shorter side walls (34, 38) such that the length of the long side walls is two or more times the length of the short side walls, and that the upper or lower part of the vortex chamber is arranged one after the other. two or more outlets (50, 52) for purified gases such that at least two substantially vertical swirls are formed in the centrifugal separator. 2. Centrifugalavskiljare enligt patentkravet 1, kännetecknad därav. att minst tvä av virvelkammarens sidoväggar (32, ··»· 36. bildats av kylytor. ··♦· • M • · f • · *Centrifugal separator according to claim 1, characterized therein. that at least two of the side walls of the vortex chamber (32, ·· »· 36. are formed by cooling surfaces. ·· ♦ · • M • · f • · * 3. Centrifugalavskiljare enligt patentkravet 1, känneteck- ... 30 nad därav. att minst en gasinloppsöppning (30) i virvelkam- • · · maren har formen av en vertikal smal springa. · · • » » ··· 4. Centrifugalavskiljare enligt patentkravet 1, känneteck- • · t nad därav. att minst en gasinloppsöppning anordnats i • * · ... . ·. 35 virvelkammaren sä, att gasen leds tangentiellt tili en ; eller tvä paralle 11a virvlar. ·Centrifugal separator according to claim 1, characterized by ... at least one gas inlet opening (30) in the vortex chamber is in the form of a vertical narrow gap. 4. Centrifugal separator according to claim 1, characterized in. at least one gas inlet opening is provided in • * · .... ·. The vortex chamber says that the gas is tangentially directed to one; or two parallel 11a swirls. · 5. Centrifugalavskiljare enligt patentkravet 1, känneteck- 22 1 0 4 6 2 0 nad därav. att invid virvelkammarens gasinloppsöppning eller -öppningar anordnats styrplätar (40) för styrning av gaserna i virvlarnas riktning.Centrifugal separator according to claim 1, characterized in that. that guide plates (40) for controlling the gases in the direction of the swirls are arranged adjacent to the gas inlet opening or openings of the vortex chamber. 6. Centrifugalavskiljare enligt patentkravet 1, känneteck- nad därav. att i virvelkammaren anordnats en gasinloppsöppning (30) för tvä gasutloppsöppningar (50, 52) sä, att gasen frän en gasinloppsöppning fördelar sig pä tvä virv-lar, frän vilka gaserna avlägsnas genom tvä separata ut-10 loppsöppningar.A centrifugal separator according to claim 1, characterized in that. a gas inlet port (30) for two gas outlet ports (50, 52) is arranged in the vortex chamber so that the gas from a gas inlet port is distributed on two vortices from which the gases are removed through two separate outlet ports. 7. Centrifugalavskiljare enligt patentkravet 1, känneteck-nad därav. att utloppsöppningen eller -öppningarna (46) för partiklar inte är belägna pä samma symmetriaxel som 15 utloppsöppningarna för de renade gaserna.Centrifugal separator according to claim 1, characterized in that. that the outlet orifices (46) of particles are not located on the same axis of symmetry as the outlet orifices of the purified gases. 8. Centrifugalavskiljare enligt patentkravet 1, känneteck-nad därav. att virvelkammarens väggar pä insidan belagts med ett tunnt massaskikt, vars tjocklek i allmänhet är 40 - 20 100 mm.Centrifugal separator according to claim 1, characterized in that. that the walls of the vortex chamber on the inside are coated with a thin pulp layer, the thickness of which is generally 40 to 100 mm. 9. Centrifugalavskiljare enligt patentkravet 1, känneteck-nad därav. att i virvelkammaren ätminstone den plana vägg, som är belägen mitt emot den plana gasinloppsväggen, be- 25 lagts med massa. • t·*Centrifugal separator according to claim 1, characterized in that. that in the vortex chamber at least the flat wall located opposite the flat gas inlet wall is coated with pulp. • t · * 10. Centrifugalavskiljare enligt patentkravet 1, känneteck- "P, nad därav. att i virvelkammaren anordnats ätminstone • « · mellan tvä virvlar en mellanvägg (70), som sträcker sig 30 frän den ena längsidan tili den andra och som bildar ett de ‘ länga sidoväggarna (32, 36) stödande element. I I » • · · ··· 11. Centrifugalavskiljare enligt patentkravet 1, känneteck- nad därav. att tvärsnittet av gasutrymmet i virvelkammarens 35 övre del är väsentligen konstant pä olika höjdniväer. i > · < * ' 12. Centrifugalavskiljare enligt patentkravet 1, känneteck- nad därav. att arean pä tvärsnittet av gasutrymmet i den 104620 nedre delen av virvelkammaren minskar dä man gär nedät.10. A centrifugal separator according to claim 1, characterized in that in the vortex chamber there is provided at least between two swirls a partition wall (70) which extends from one longitudinal side to the other and forms a long one. 11. Centrifugal separator according to claim 1, characterized in that the cross-section of the gas space in the upper part of the vortex chamber 35 is substantially constant at different height levels. 12. A centrifugal separator according to claim 1, characterized in that the area on the cross-section of the gas space in the lower part of the vortex chamber decreases where it is preferable to lower. 13. Centrifugalavskiljare enligt patentkravet 12, kanne-tecknad därav. att ätminstone en vägg (36) i virvelkamma- 5 rens nedre del är lutande sä, att arean pä gasutrymmets tvärsnitt minskar dä man gär nedät.Centrifugal separator according to claim 12, characterized therein. that at least one wall (36) in the lower part of the vortex chamber is inclined so that the area on the cross-section of the gas space decreases where it is preferable to be lowered. 14. Centrifugalavskiljare enligt patentkravet 12, känne-tecknad därav. att tvä motstäende väggar (32, 36) i virvel- 10 kammarens nedre del närmar sig varandra dä man gär nedät sä, att det i deras nedre del bildas en springa (14) eller en kanal, som huvudsakligen har samma form som utloppsöpp-ningen (46) för avskilda partiklar. 15 »·»· · · 9 • 999 9 99 • 99 • 4 · • • · · • · « • « 4 • · · • · 9 9 9 9 • • · · • • « ( · « « f • tCentrifugal separator according to claim 12, characterized in that. two opposing walls (32, 36) in the lower part of the vortex chamber approach each other when it is preferred that, in their lower part, a gap (14) or a channel is formed, which is essentially the same shape as the outlet opening (46) for separated particles. 15 »·» · · · 9 • 999 9 99 • 99 • 4 · • • · · • · «•« 4 • · · • · 9 9 9 9 • • · · • • «(·« «f • t 4 I « I I 4 • I 4 • ft • t 4 4 44 I «I I 4 • I 4 • ft • t 4 4 4