FI66124B - Foerfarande och anordning foer behandling av gasformiga foerbraenningsprodukter - Google Patents

Description

I-,rrt KUULUTUSJULKAISU A A1 O A

W (11) utlAcgningssrrift od124 C f45i Fator.tti ayönr.eUy 10 C9 1984 Patent neddslat ^ ^ (51) Kv.Nu B 01 D 53/14 SUOM I—FI N LAN D (21) **··«*»*«·—ρ**·«ι··ι»ιι»ι 7Si3)k (22) H»h«mhpU»t—AMaiwfcurtH 15.06.79 (23) ΑΝαφβΜ—ClldcbMdaf 15.06.79 (41) Taltat|NlkMal —Mvkeff«M«g 16.12.80

Patentti· j· rakictarfhallleut (44) mhahllalpMKw J· ItwIJiilInlww pimu

Patent· och ragietai'atyralean AhMm mhfri oeh wurnut— pabitcfJ 31.05.84 (32)(33)(31) fyy4*«*y «wolfc—i »>f*H prtorfctt (71)(72) Tapio Ritvanen, Naalipolku 1 , 21220 Somersoja, Suomi-Finland(FI) (54) Menetelmä ja laitelma kaasumaisten pa lam is tuot te iden käsittelyyn - Förfarande och anordning för behandling av gasformiga förbrän-n i ngsprodukter

Keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaiseen menetelmään kaasumaisten palamistuotteiden käsittelemiseksi sekä laitelmaan menetelmän soveltamiseksi.

Tunnetaan useita menetelmiä moottoreiden, polttokattiloiden yms. palamistuotteiden käsittelemiseksi siten, että ympäristölle vaaralliset ja ympäristöä saastuttavat typpi- ja rikkiyhdisteet, varsinkin rikkidioksidi, ja savukaasut saadaan riittävässä määrin poistettua ennen palamistuotteiden päästämistä ilmakehään. Yhteistä tunnetuille menetelmille on, että kyseisistä yhdisteistä muodostetaan happoa, joka otetaan talteen sopivalla väkevöimisprosessilla. Seurauksena on kuitenkin prosessin muodostuminen varsin monimutkaiseksi sekä korkeat laatuvaatimukset palamistuotteiden käsittelylaitteiston materiaaleille, minkä johdosta laitteisto- ja käsittelykustannukset nousevat varsin suuriksi.

Keksinnön tarkoituksena on luoda uusi kaasumaisten palamistuotteiden käsittelymenetelmä, joka on prosessi- Ja säätöteknisesti yksinkertainen eikä aseta suuria vaatimuksia käsittelylaitteistolle. Keksinnön mukaisesti tämä saavutetaan patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkj-osassa esitetyllä tavalla. Keksinnön avulla palamistuotteiden sisältämät, ympäris- 66124 2 tölle vaaralliset epäpuhtaudet saadaan poistettua yksinkertaisesti ja taloudellisesti ja saatettua sellaiseen muotoon, että ne voidaan helposti kuljettaa pois esimerkiksi tavallisen viemäriverkoston kautta.

Pesuveteen sekoitettavat emäkset on edullista sekoittaa erillisessä sekoitussäiliössä, jonne myös puhdistettu vesi ohjataan ennen uudelleen käsittelyä. Emästen syötön säätely voi edullisesti perustua palamis-tuotteiden pesun jälkeen sopivimmin käytetyn pesuveden talteenottoon käytettävästä altaasta mitattuihin PH-arvoihin. Tällä tavoin voidaan pesuveden koostumus säätää sellaiseksi, että poistettavien epäpuhtauksien PH-arvot eivät poikkea esimerkiksi viemäriverkostoon syötettäessä sallituista tai muutoin etukäteen valituista arvoista.

Käytetyn pesuveden talteenottoon käytettävä allas voidaan sijoittaa välittömästi pesuyksikön ja lämmönvaihtimen alle siten, että mainittuun altaaseen kerätyn pesuveden pinta ulottuu lämmönvaihtimen pohjaan asti muodostaen lämmönvaihtimelle tiiviin alareunan ns. hajulukkoperiaatteel-la. Tällä järjestelyllä saavutetaan yksinkertainen ja tehokas rakenne.

Palamistuotteiden käsittelyn taloudellisuutta voidaan parantaa ohjaamalla palamistuotteet vielä toisen lämmönvaihtimen läpi lämpöenergian ta.lteenottamiseksi, Tässä yhteydessä syntyvä kondensiovesi puolestaan voidaan ohjata mainittuun altaaseen uudelleen käytettäväksi palamlstuot-teiden käsittelyprosessissa.

Keksintö kohdistuu myös laitelmaan edellä esitetyn menetelmän soveltamista varten öljyllä, kaasulla tai vastaavalla polttoaineella toimivan polttokattilan tai vastaavan kaasumaisten palamistuotteiden käsittelemiseksi, johon laitelmaan kuuluu palamistuotteiden pesuyksikkö sekä sekoitussäiliö pesuaineen sekoittamiseksi pesuveteen. Laitelma on tunnettu siitä, että pesuyksikkö on varustettu sekoitussäiliöstä jsyötetta-vän pesuveden syöttösuuttimella pesuveden syöttämiseksi palamistuotteiden sekaan hienojakoisena sumuna, lämmönvaihtimella, jonka läpi toisaalta palamistuotteet, toisaalta polttokattilan imuilma on järjestetty syötettäväksi, ja mainitun lämmönvaihtimen alle sijoitetulla pohja-altaalla pesuveden ja lämmönvaihtimessa erottuvan kondensioveden keräämistä varten sekä kiinteiden epäpuhtauksien erottamiseksi saWcauttamal-la ja poistamiseksi pesuvedestä, joka mainittujen toimenpiteiden jäi- 661 24 3 keen on järjestetty ohjattavaksi mainittuun sekoitussäiliöön uudelleenkäyttöä varten. Tällä tavoin saadaan palamistuotteiden käsittelyä silmällä pitäen yksinkertainen ja tehokas rakenne.joka lisäksi on energia-taloudellisesti edullinen.

Mainittu pohja-allas on edullista varustaa välineillä käytetyn pesuveden PH-arvon määrittämiseksi ja altaan pohjalle saostuneiden kiinteiden aineiden syöttämiseksi ajoittain ulos pohja-altaasta. Näin voidaan prosessista poistettavien aineiden pitoisuus tarkistaa ennen pois syöttämistä.

Sekoitussäiliö puolestaan voidaan varustaa laitteilla sekä emästen että prosessissa tarvittavan lisäveden syöttämiseksi säiliöön. Mainittu emästen syöttö voidaan edullisesti järjestää ohjattavaksi pohja-altaasta mitattavien PH-arvojen perusteella.

Laitelman taloudellisuutta voidaan parantaa varustamalla se toisella lämmönvaihtimellä, jonka avulla pestyjen palamistuotteiden lämpöenergiaa otetaan talteen. Syntyvä konden.sjovesi voidaan järjestää ohjattavaksi mainittuun pohja-altaaseen uudelleen käytettäväksi käsittelyprosessissa.

Pohja-allas voidaan edullisesti sijoittaa pesuyksikön lämmönvaihtimen alle siten, että altaaseen valuneen pesuveden pinta on lämmönvaihtimen pohjana muodostaen siten lämmönvaihtimeIle tiiviin alareunan ns. haju-lukkoperiaatteella,

Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viitaten oheiseen piirustukseen, jossa - kuvio 1 esittää kaaviomaisesti keksinnön mukaisen menetelmän soveltamista, - kuvio 2 esittää periaatekuvana erästä keksinnön mukaista laitel-maa sivusta katsottuna, kuvio 3 esittää kuvion 2 laitelmaa perspektiivikuvantona, - kuvio 4 esittää lammönvaihtimessa käytettäviä levyjä.

4 661 24

Piirustuksessa tarkoittaa 1 polttokattilaa, polttomoottoria tai vastaavaa varsinkin rikkiyhdisteitä Ja savukaasuja sisältäviä palamistuottei-ta synnyttävää yksikköä. Viitenumero 2 tarkoittaa palamistuotteiden pesuyksikköä, 3 pohja-allasta. Jonne käytetty pesuvesi kerätään, ja 4 sekoitussäiliötä, jossa pesuveteen lisätään emäksiä ennen pesuyksikköön 2 syöttämistä pumpun 41 Ja suuttimien 38 avulla.

Pesuyksikkö 2 on Jaettu pesukammioon 5 Ja pisaraerotustilaan 6 sekä näitä yhdistävään lämmönvaihtimeen 39. Lämmönvaihtimen levyjen 39a ja 39b kautta ohjataan toisaalta palamistuotteet, toisaalta jäähdytysilma, jota käytetään myös polttokattilan 1 imuilmana. Levyt 39a ja 39b poikkeavat toisistaan Jonkin verran kuten kuviosta 4 käy ilmi ja ne on aseteltu lämmönvaihtimeen vuorotellen siten, että palamistuotteet ja jäähdytysilma ohjautuvat levyjen eri puolilta. Välittömästi lämmönvaihtimen 39 alle sijoitettu pohja-allas 3 on varustettu PH-mittarin sisältävällä ohjausyksiköllä 31 ja poistoputkella 14, jossa on ohjausyksiköllä 35 käytettävä sulkuventtiili 34.

Sekoitussäiliöön 4 on yhdistetty emäksien annostelija 35 esimerkiksi kalkin tai mieluimmin kalsiumhydroksidin syöttämiseksi sekä sulkuvent-tiilillä 36 varustettu lisäveden syöttöputki 16. Sekoitussäiliössä on myös veden pinnan tunnusteluelin 40, jonka avulla ohjataan venttiiliä 36.

Nuolet 11 kuvaavat palamistuotteiden kulkureittiä, nuolet 12 pesuyksi-kön jäähdytysilman ja siis samalla polttokattilan 1 imuilman kulkureittiä, nuolet 13 pesuveden kiertoreittiä, nuolet 19 kondensioveden kulkureittiä ja nuolet 15 emästen syöttöä.

Polttokattilan 1 palamistuotteiden käsittely tapahtuu seuraavasti. Palamistuotteet ohjataan pesuyksikön 2 pesukammioon 5# jossa niiden sekaan syötetään emäksistä pesuvettä suuttimien 38 kautta mieluimmin mahdollisimman hienojakoisena sumuna. Tämän jälkeen pesuvesi ja palamistuotteet ohjataan lämmönvaihdinyksikön levyjen 39a ja 39b lomitse, jolloin levyjen pinnalle kondensoituu vettä Ja palamistuotteet jäähtyvät. Samalla lämmönvaihtimen 39 kautta ohjattu Ja Jäähdytysalneena toimiva poltto-kattilan 1 imuilma esilämmittyy, mikä säästää energiaa.

Lämmönvaihtimen 39 läpi kulkenut pesuvesi sekä levyille 39a ja 39b kon- 5 661 24 densoitunut vesi kerätään pohja-altaaseen 3# joka on sovitettu lämmönvaihtimen 39 alle siten, että siinä olevan veden pinta ulottuu levyihin 39a ja 39b muodostaen lämmönvaihtimelle tiivistävän pohjan ns. hajuluk-koperiaatteella. Mikäli pesuvedessä on sopiva määrä emäksiä, ne neutraloivat palamiskaasujen sisältämistä rikkiyhdisteistä syntyneen rikkihapon suoloiksi, jotka saostuvat muiden kiinteiden ainesten mukana pohja-altaan 3 pohjalle, josta ne sopivin väliajoin voidaan poistaa viemärin 14 kautta. PH-mittarilla tarkistetaan, että poistettavat ainekset ovat PH-arvoltaan sopivan neutraaleja esimerkiksi viemäriverkostoon syöttämistä varten.

Pohja-altaaseen 3 kertyvä ylimääräinen vesi ohjataan pesuveden sekoi-tussäiliöön 4, jossa pesuveteen sekoitetaan sopiva määrä emäksiä ennen uudelleen käyttämistä pesuyksikössä 2. Sekoitussäiliöön syötettävien emästen annostelu säädellään oh^iisyksiköllä 31 siten, että poistettavien ainesten PH-arvot eivät poikkea etukäteen valituista arvoista. Toisin sanoen emäksiä on oltava riittävästi neutraloimaan palamiskaasujen pesun yhteydessä syntyvät hapot. Jotta toisaalta happoja neutraloitaessa syntyvät suolat saostuisivat, pohja-altaasta mitatun PH-arvon tulisi olla 7-10, mieluimmin 8-9. Lisäksi tulee käyttää helposti saostuvia suoloja aikaansaavia emäksiä kuten esimerkiksi mainittua kalsiumhydrok-sidia. Jotta syntyvät suolat eivät pääsisi kiteytymään ja kovettumaan pohja-altaassa, pesuveteen voidaan tarvittaessa sekoittaa myös jonkin verran muita emäksiä, esimerkiksi natriumhydroksidia, sopivan suolakoos-tumuksen aikaansaamiseksi pohja-altaaseen. Sen varalta, että pohja-altaasta poistettavat ainekset eivät täytä asetettuja PH-arvo vaatimuksia, poistoputken 14 sulkuventtillin 34 avautumista kotrolloidaan ohjausyksiköllä 31 mitattujen PH-arvojen mukaisesti siten, että venttiili 34 ei tällöin avaudu.

Lämmönvaihtimen 39 läpi kuljettuaan pestyt palamistuotteet ohjataan pisaraerotustilaan 6, jossa niiden nopeutta hidastetaan, Jolloin osa niiden mukaan kulkeutuneesta pisäramuotoisesta kosteudesta jää pesuyksik-köön ja ohjataan sieltä edelleen pohja-altaaseen. Tämän jälkeen pestyt palamistuotteet voidaan ohjata vielä toiseen lämmönvaihtimeen 32 niiden lisäjäähdyttämistä ja kondensoituvan veden talteen ottoa varten. Tällöin talteen otettua lämpöenergiaa voidaan luonnollisesti hyödyntää monin tavoin tarpeen mukaan, esimerkiksi kuivatustarkoituksiin, ilmastoinnissa syöttöilman esilämmitykseen jne. Myös sekoitussäiliöön 4 kerätyn 6 66124 pesuveden lämpöenergiaa voidaan ottaa talteen esim. lämpimän käyttöveden esilämmitykseen 18. Kaikilla näillä toimenpiteillä voidaan merkittävästi parantaa polttokattilan kokonaishyötysuhdetta.

Keksintö ei rajoitu esitettyyn sovellusmuotoon, vaan useita keksinnön muunnelmia on ajateltavissa oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (9)

1. Menetelmä kaasumaisten, varsinkin rikkidioksidia ja savukaasuja sisältävien, palamistuottelden käsittelemiseksi ennen niiden ilmakehään päästämistä, jonka mukaan palamistuotteet ohjataan pesuyksikköön pesuveden syöttämiseksi niiden sekaan ja pesuyksikössä syntyvien happojen sopivaa neutralointia varten pesuveteen ennen pesuyksikköön syöttämistä sekoitetaan emästä, mieluimmin kalsiumhydroksidia, tunnettu siitä, että pesuvesi syötetään mieluimmin hienojakoisena sumuna, että pesun jälkeen palamistuotteet ohjataan lämmönvaihtimen läpi niiden jäähdytystä varten ja kondensioveden talteenottamista varten, että käytetty pesuvesi sekä kondensiovesi kerätään saostusaltaaseen, jossa kiinteät epäpuhtaudet sakkautetaan pohjalle ja sopivin välein syötetään pois, että puhdistettu, ylimääräinen vesi ohjataan mainitusta altaasta sinänsä tunnetulla tavalla uudelleen syötettäväksi pesuyksikköön, ja että pesuveteen sekoitetaan siten valittu määrä emästä pesuyksikössä syntyvien happojen saattamiseksi sakkautuviksi suoloiksi, että saostusaltaassa olevan nesteen pH-arvo on 7-10, mieluimmin 8-9.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että emäs sekoitetaan pesuveteen erillisessä sekoitus-säiliössä, jonne myös käytetty pesuvesi ohjataan ennen sen uudelleen johtamista prosessiin, ja että emäksen syötön säätely perustuu palamistuottelden pesun jälkeen sopivimmin saostusaltaasta mitattuihin pH-arvoihin.

3· Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että mainittu allas sijoitetaan välittömästi pesuyk-sikön ja lämmönvaihtimen alle siten, että saostusaltaaseen kerätyn pesuveden pinta ulottuu lämmönvaihtimen pohjaan asti muodostaen lämmönvaihtimelle tiiviin alareunan ns. hajulukkope-riaatteella.

4. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että palamistuotteet ohjataan toisen lämmönvaihtimen läpi lämpöenergian talteenottamiseksi ja että 8 661 24 tässä yhteydessä syntyvä kondensiovesi ohjataan mainittuun altaaseen uudelleen käytettäväksi palamistuotteiden käsittelyprosessissa.

5. Laitelma jonkin ylläolevan patenttivaatimuksen mukaisen menetelmän soveltamista varten öljyllä, kaasulla tai vastaavalla polttoaineella toimivan polttimon (1) tai vastaavan kaasumaisten palamistuotteiden käsittelemiseksi, johon laitelmaan kuuluu palamistuotteiden pesuyksikkö (2) sekä sekoitussäiliö (4) emäksen sekoittamiseksi pesuveteen, tunnettu siitä, että pesuyksikkö (2) on varustettu sekoitussäiliöstä (4) syötettävän pesuveden syöttösuuttimella (38) pesuveden syöttämiseksi palamistuotteiden sekaan hienojakoisena sumuna, lämmönvaihtimella (39), jonka läpi toisaalta palamistuotteet, toisaalta polttimen (1) imuilma on järjestetty syötettäväksi, ja mainitun lämmönvaihtimen (39) alle sijoitetulla pohja-altaalla (3) pesuveden ja lämmönvaihtimessa erottuvan kondensioveden keräämistä varten sekä kiinteiden epäpuhtauksien erottamiseksi sakkauttamalla ja poistamiseksi pesuvedestä, joka mainittujen toimenpiteiden jälkeen on järjestetty ohjattavaksi mainittuun sekoitussäiliöön (4) uudelleenkäyttöä varten.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laitelma, tunnettu siitä, että mainittu pohja-allas (3) on varustettu välineillä (31,33,34) käytetyn pesuveden pH-arvon määrittämiseksi ja altaan (3) pohjalle saostuneiden kiinteiden aineiden syöttämiseksi ajoittain ulos pohja-altaasta.

7· Patenttivaatimuksen 6 mukainen laitelma, tunnettu siitä, että sekoitussäiliössä (4) on laitteet sekä emäksen (15) että prosessissa tarvittavan lisäveden (36) syöttämiseksi säiliöön, ja että mainittu emäksen syöttö on järjestetty ohjattavaksi pohja-altaasta (3) mitattavien pH-arvojen perusteella.

7 661 24

8. Jonkin patenttivaatimuksista 5-7 mukainen laitelma, tunnettu siitä, että siihen kuuluu toinen lämmönvaihdin (32), jonka avulla pestyjen palamistuotteiden lämpöenergiaa otetaan talteen ja että tässä yhteydessä syntyvä kondensiovesi on järjestettyohjättäväksi mainittuun pohja-altaaseen (3) uudelleen 9 66124 käytettäväksi käsittelyprosessissa.

9. Jonkin patenttivaatimuksista 5-8 mukainen laitelma, tunnettu siitä» että pohja-allas (3) on sijoitettu pesuyksikön lämmönvaihtimen (39) alle siten» että altaaseen (3) valuneen pesuveden pinta on lämmönvaihtimen pohjana muodostaen siten lämmönvaihtimelle (39) tiiviin alareunan ns. hajulukkoperiaat-teella. 66124 10