FI60134B - Foerfarande och anordning foer rening av gaser innehaollande smaelta och foeraongade komponenter - Google Patents

Description

<35^71 Γοΐ kuulutusjulkaisu ^γ\λτα ™ (11) UTLÄGGNINOSSKRIFT ^9/ ^ ^ • joS? (45) patent Ide t- ^ (51) Kv.lk.3/lr»t.ci.3 B 01 D 49/00 SUOMI—'FINLAND (21) P«t*nttlhik*mu» — Pttantanrtknlng 77175^

(22) HtktmiipUvi —An*eknlit(>dag 02.06.7T

' ' (23) Alkuptlvi — GUtlghacsdag 02.06.77 (41) Tullut {ulklMksI — BllvH offantllg 03.12. j8

Patentti-ja rekisterihallitus ............. , . .

~h ..m.#.. ..,,.1..,, (44) NlhtlvWulpenon ji kuuLJulkaitun pvm. — . Q

Patent- och registerstyrelsen amMim wh|d tch utLikrHtM puUk«w 31 · 08.81 (32)(33)(31) ^yy4*«*)r »tuoJkeui—e«f»rd priority (71) A. Ahlström Osakeyhtiö, 29600 Noormarkku, Suomi-Finland(Fl) (72) Bengt Arhippainen, Helsinki, Seppo Ruottu, Karhula,

Krister Sannholm, Espoo, Suomi-Finland(Fl) (5^) Menetelmä ja laite sulia ja höyrystyneitä komponentteja sisältävien kaasujen puhdistamiseksi - Förfarande och anordning för rening av gaser innehällande smälta och fÖrängade komponenter

Esillä oleva keksintö koskee menetelmää ja laitetta sulia ja höyrystyneitä komponentteja sisältävien kaasujen puhdistamiseksi sekä sulatteen ja mahdollisesti lämmön talteenottoa.

Keksintöä voidaan soveltaa erilaisten selluteollisuuden jäte-liemien poltossa, metallurgisissa sulatusprosesseissa sekä runsaasti tuhkaa sisältävien polttoaineiden poltossa syntyvien savukaasujen puhdistamiseksi.

Lämmöntalteenotto sulia komponentteja sisältävistä savukaasuista on nykyisin tunnetun tekniikan keinoin vaikeaa lämmön-siirtopintojen nopean likaantumisen vuoksi, joka lisää lämpö-pinnan tarvetta ja täten investointikustannuksia. Useissa sovellutuksissa on likaantuminen niin nopeaa, että jopa virtaus-kanavien tukkeutumisia esiintyy. Likaantuminen on ongelmallisia Λ· > - 2 60134 ta 800-1100° C:n lämpötilä-alueessa, jossa sulakomponentit ovat eutektissa tilassa. Juoksevassa muodossa voidaan sulia käsitellä tunnetulla sulapesätekniikalla ja kiinteässä muodossa olevat partikkelit eivät aiheuta vaikeita likaantumisongelmia. Sulapolton likaantumisongelmia yritetään kattilatekniikas-sa ratkaista seuraavin tunnetuin menetelmin: - poltto suoritetaan suuressa säteilykammiossa, jossa virtausnopeudet ovat niin pienet/ huomattavasti alle 6 m/s, etteivät suuret pisarat kulkeudu virtauksen mukana. Keskeisenä pyrkimyksenä on myöskin jäähdyttää sulahiukkaset säteilyn avulla.

- poltto suoritetaan erillisessä syklonipesässä/ jossa pyritään keskipakovaikutuksen avulla erottamaan sulfaasi kaasu- faasista.

- edellisiin menetelmiin yhdistettynä erittäin tehokas lämpö-pintojen puhdistus.

Suuren säteilykammion ja sulien säteilyjäähdytyksen käyttö johtaa polttointensiteetiltään huonoihin ratkaisuihin/ mistä on seurauksena suhteellisen kalliit investointikustannukset. Käytännössä on havaittu lisäksi epätyydyttävä toiminta kattilan toimiessa täydellä kuormituksella. Syklonipoltossa on ongelmana palamattoman polttoaineen ennenaikainen joutuminen syklonin pinnoille valuvaan kerrokseen# missä palamisolosuh-teet eivät ole edulliset. Lisäksi syklonin geometrinen koko on rajoitettu hyvän sulaerotuksen aikaansaamiseksi. Seurauksena epätyydyttävästä sulaerotuksesta joudutaan käyttämään erittäin tehokkaita ja kalliita lämpöpintojen puhdistuslaitteistoja.

Keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä esitetyt epäkohdat ja keksinnön mukainen menetelmä tunnetaan siitä, että kaasu saatetaan virtaamaan suurella nopeudella kanavan läpi, johon on sovitettu turbulenssia aiheuttavia elimiä, joihin kaasun sulakomponentit törmäävät, niin että ne erottuvat kaasusta, ja että kaasu samalla jäähdytetään epäsuorasti mainittujen elimien läpi johdetulla lämmönvaihtoaineella niin, että siinä ' ' 3 60134 olevat höyrystyneet komponentit kondensoituvat niiden pinnoille. Keksinnön mukainen laite tunnetaan siitä/ että se käsittää savukaasukanavan/ jossa on useita vierekkäisiä, virtaukseen nähden pääasiallisesti poikittain kulkevia, päällekkäisiin tasoihin sovitettuja jäähdytysputkia.

Keksinnön keskeisenä ajatuksena on suorittaa sulan tehokas erotus savukaasuista lämpötila-alueella, jossa sula on vielä helposti juoksevassa muodossa, mikä käytännön sovellutuksissa johtaa lämpötila-alueeseen T 900° C. Sulan erottaminen suoritetaan energiaperiaatteeseen perustuvalla erottimella, jossa kaasu saatetaan virtaamaan suurella nopeudella, yli 6 m/s, esimerkiksi 10-50 m/s, sopivimmin 30-40 m/s, kanavan/kanavien läpi, jossa virtauksen suunta muuttuu. Erotetut hiukkaset poistetaan kanavasta/kanavista juoksevassa tilassa ja sulassa olevat kemikaalit voidaan ottaa talteen sinänsä tunnetulla tavalla. Erotuksen jälkeen voidaan lähes puhtaiden savukaasujen talteenotto suorittaa tavanomaisen tekniikan keinoin. Korroosionäkö-kohtien vuoksi tulisi erottimen mieluimmin olla jäähdytetty.

Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää keksintöä kaaviollisesti sovellettuna lämmön-talteenottolaitteella varustettuun polttoleikkaukseen, kuvio 2 esittää kuvion 1 leikkausta pitkin viivaa A-A, ja kuviot 3-7 esittävät kuviota 2 vastaavia vaihtoehtoisia rakennemuo-toj a.

Kuvioissa 1 ja 2 esitetyssä polttolaitoksessa on viitenumerolla 1 merkitty polttokammiota, johon syötetään poltettavaa ainetta suuttimen 2 kautta ja palamisilmaa aukon 3 kautta. Polttokammiosta tulevat savukaasut johdetaan erottimeen 4, joka käsittää joukon rinnakkaisia virtauskanavia 5 muodostavia ohjauselimiä 6, jotka muodostuvat putkista 7, 8, 9 ja 10, joihin voidaan johtaa jäähdytysneste sekä putkia 7 ja 8, 8 ja 9, 9 ja 10 toisiinsa liittävistä levyistä 11. Putkien 7 virtaus-suuntaan nähden edessä olevat putket 8, 9 ja 10 ovat siten ’H t) 4 601 34 sijoitetut, että muodostuu siksakmuotoisia virtauskanavia, joiden läpi savukaasut saatetaan virtaamaan suurella nopeudella ja joissa virtauksen suunta toistuvasti muuttuu. Suurin osa savukaasuissa olevista sulahiukkasista erottuu tällöin ja joutuu erottimen ohjauselimien pinnoille. Ohjauselimet muodostavat noin 45° kulman vaakatason kanssa ja sula valuu tämän vuoksi ohjauselimen pintoja pitkin polttolaitteen kaltevalle seinälle 12 ja tätä pitkin savukaasukanavan 13 syvimmälle kohdalle, josta se poistetaan aukon 14 kautta. Lähes puhtaat savukaasut johdetaan sen jälkeen lämmöntalteenottolaitteeseen 15/ jossa sinänsä tunnetulla tavalla kehitetään höyryä.

Kuvioissa 3-7 on esitetty ohjauselimien vaihtoehtoisia suoritusmuotoja. Kuviossa 3 on esitetty ratkaisu# jossa erottimen virtauskanavat muodostuvat siksakmuotoisista rinnakkaisista levyistä 16.

Kuviossa 4 on esitetty ratkaisu, jossa putkiin 7, 8, 9 ja 10 on liitetty ohjauslevy 17 siten, että putkiin 7 ja 9 liitetyt levyt muodostavat kulman putkiin 8 ja 10 liitettyjen levyjen kanssa.

Kuviossa 5 on esitetty ratkaisu, jossa savukaasujen virtaus-suunnan muutokset on aikaansaatu järjestämällä päällekkäiset putkirivit 7-10 limittäin.

Kuviossa 6 on esitetty ratkaisu, jossa putkiin 7-10 on liitetty kulmarauta 18 niin, että muodostuu kouru, jota pitkin sula voi valua.

Kuviossa 7 on putket 7 ja 9 sekä 8 ja 10 yhdistetty savukaasujen päävirtaussuunnassa kulkevilla, samansuuntaisilla levyillä 19.

On selvää, että erotin voi myös muodostua vain yhdestä virtaus-kanavasta ja että siinä voi olla vain yksi kohta, jossa savukaasujen suunnanmuutos tapahtuu. Jotta sula voisi valua ohjaus- jp’ * t 5 60134 elimiä pitkin/ tulisi niiden muodostaa 10-90°/ sopivimmin 30-60° kulman vaakatason kanssa.

Seuraavassa esimerkissä on esitetty eräästä keksinnön mukaisen menetelmän sovellutuksesta saatuja tuloksia.

Esimerkki

Kuvion 1 mukaisessa polttokammiossa poltettiin erään sulfaat-tiselluloosatehtaan jäteliemi/ jonka kuiva-ainekoostuma oli seuraava: C = 0/38 H = 0,04 S = 0/05

Na = 0,19 02 = 0,34

Poltto suoritettiin hapettavissa olosuhteissa ilmakertoimen ollessa 1.2. Polton lämpötila oli 1180° C. Savukaasujen virtausnopeus erottimessa, jonka poikkileikkaus oli kuvion 2 mukainen ja jossa virtauskanavien korkeus oli 100 mm, oli 30 m/s, ja lämpötila erottimen jälkeen 1100° C. Erottimen erotusaste oli 92 %, ts. vain 8 % Na-suoloista seurasi savukaasujen mukana lämmöntalteenottolaitteeseen.

flv' .? '''·

Claims (11)

601 34 e

1. Menetelmä sulia ja höyrystyneitä komponentteja sisältävän kaasun puhdistamiseksi sekä sulatteen ja mahdollisesti lämmön talteenottamiseksi, tunnettu siitä, että kaasu saatetaan virtaamaan suurella nopeudella kanavan läpi, johon on sovitettu turbulenssia aiheuttavia elimiä, joihin kaasun sula-komponentit törmäävät, niin että ne erottuvat kaasusta, ja että kaasu samalla jäähdytetään epäsuorasti mainittujen elimien läpi johdetulla lämmönvaihtoaineella niin, että siinä olevat höyrystyneet komponentit kondensoituvat niiden pinnoille .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasun virtausnopeus kanavassa on suurempi kuin 6 m/s.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasun virtausnopeus on 10-50 m/s, sopivimmin 30-40 m/s.

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että turbulenssia aiheuttavilla elimillä saadaan aikaan virtauksen toistuvia suunnanmuutoksia.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että virtauksen suunta muuttuu 10-120°, sopivimmin 60-90°.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää savukaasukanavan (12, 13), jossa on useita vierekkäisiä, virtaukseen nähden pääasiallisesti poikittain kulkevia, päällekkäisiin tasoihin sovitettuja jäähdytysput-kia (7-10) .

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että putkien suunta muodostaa kulman vaakatason kanssa. » , ,-¾ V -•V A 7 60134

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite# tunnettu siitä# että putket muodostavat 10-90°# sopivimmin 30-60° kulman vaakatason kanssa.

9. Patenttivaatimuksen 6# 7 tai 8 mukainen laite# tunnet-t u siitä# että päällekkäiset putket on järjestetty lomittain.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite# tunnettu siitä# että päällekkäiset putket on yhdistetty toisiinsa levyillä siten, että muodostuu useita rinnakkaisia siksakmuotoi-sia virtauskanavia.

11. Patenttivaatimuksen 6# 7 tai 8 mukainen laite# tunnettu siitä, että jäähdytysputkiin on liitetty kouruja muodostavia levyjä (18). »o- # '' 8 601 34