FI76701B - Saett och anordning foer foerhindrande av utslaepp av skadliga gaser under tryck till omgivningen. - Google Patents

Description

1 76701

TAPA JA LAITE ESTÄÄ HAITALLISTEN PAINEEN ALAISTEN KAASUJEN PÄÄSY YMPÄRISTÖÖN

Keksintö kohdistuu tapaan ja laitteeseen estää haitallisten paineen-alaisten kaasujen pääseminen nesteen mukaan reaktorista ympäristöön käyttämällä hyväksi neste-, edullisesti vesilukkoa. Nestelukko erottaa reaktorista poistuvasta nesteestä haitalliset kaasut ja pakottaa nes-5 teessä olevan kiintoaineen kulkemaan nesteen tulppavirtauksessa siten, ettei kiintoaine laskeudu nestelukon pohjaosaan.

Ylivuoto on yksinkertaisin ja käyttövarmin sekä itsestään säätyvä tapa poistaa reaktorista sen sisältöä, kuten reaktiotuotteita. Jos reaktorin nestesisällön yläpuolinen tila sisältää haitallisia, esim. myrkyllisiä 10 aineita kuten pölyjä, höyryjä tai kaasuja kuten rikkivetyjä, jotka eivät saa joutua ympäristöön tai seuraavaan prosessivaiheeseen, pitää ylivuotoon järjestää lukkojärjestelmä, joka estää haitallisten aineiden pääsyn eteenpäin. On huomioitava, että lukkojärjestelmän sulkulaitteen tulee toimia myös häiriötilanteessa, kuten reaktorin nestesisällön yläpuolisen 15 osan paineen noustessa äkillisesti.

Yleisesti käytetty sulkulaite on putkivesilukko, jossa nesteestä muodostuva patsas toimii sulkuna reaktorin ja nestelukon purkutilan välissä. Putkivesilukko on hyvä kuljettamaan nesteen mukana tulevaa kiintoainetta vesilukon läpi siten, että kiintoaine ei laskeudu vesitukkoon. 20 Putkivesilukon huono ominaisuus on se, että häiriötapauksen sattuessa tämä vesitukko tyhjenee ns. mammuttipumppuperiaatteen mukaisesti joko kokonaan tai suurimmaksi osaksi. Tällöin se ei enää pysty toimimaan sulkuna, vaan reaktorin nestepinnan yläpuolisen tilan paineen ajamana putkivesilukon sisältö puhaltuu nestelukon läpi, vaikka häiriö olisi 25 kuinka hetkellinen. Voidaan sanoa, että putkivesilukon elpymiskyky on huono.

Myös normaalitilanteessa putkivesilukon läpi kulkeutuu kaasukuplia, sillä poistuva neste tempaa jonkin verran kaasua mukaansa, kun se poistuu ylivuotona reaktorista. Erityisesti näin tapahtuu silloin, kun 30 reaktorin nestepinnan yläpuolella vallitseva ylipaine on merkittävä.

2 76701 jolloin paineen vaikutuksesta putkivesilukon tuloyhteen puoleinen nestepinta painuu alas.

Tunnetaan myös pullovesilukko, joka on hyvä elpymään paineen kasvusta aiheutuvista häiriötapauksista, varsinkin, jos pullovesilukon alaosan 5 tilavuus ja vaakasuora poikkipinta on tarpeeksi suuri. Pullovesilukon haittana voidaan pitää kiintoaineen laskeutumista vesilukon pohjalle etenkin häiriötilanteissa, eikä nopea elpyminenkään saa laskeutunutta kiintoainetta takaisin nesteeseen, koska tästä ei muodostu tulppavirta-usta.

10 Kun nestelukon toimintaedellytyksenä pidetään, että sen on estettävä haitallisten paineenalaisten kaasujen virtaaminen ympäristöön myös häiriötilanteissa, ja sen läpi menevän nestevirtauksen on pystyttävä kuljettamaan helposti laskeutuvaa pulverimaista kiintoainetta tulppa-virtauksena läpi nestelukon, ei kumpikaan edelläesitetyistä vesitukoista 15 täytä samanaikaisesti näitä edellytyksiä. Nyt kehitetyn menetelmän ja laitteen tarkoituksena on samanaikaisesti estää haitallisten paineenalaisten kaasujen pääseminen ympäristöön ja kuljettaa kiintoaine tulp-pavirtauksena tämän nestelukon läpi. Keksinnön oleelliset tunnusmerkit käyvät menetelmän osalta esille vaatimuksesta 1 ja laitteen osalta 20 vaatimuksesta 7.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä reaktorista tuleva kiintoainepitoinen neste ohjataan erillisenä virtauksena nestelukon I. kaasusulun säiliö-mäiseen tilaan, sen yläosaan, jolloin säiliö on ainakin suurimmaksi osaksi nesteen täyttämä. Tulevan nestevirtauksen suunta saatetaan 25 tilan yläosassa olennaisesti pystysuoraan alaspäin suuntautuvaksi. SäiI— iömäisen tilan alaosassa nestevirtausta taivutetaan niin, että syntyy keskipakoiskenttä, joka työntää virtauksessa olevat kiintoainehiukkaset keskipakoiskentän ulkosivulle ja kevyemmät osaset kuten kaasukuplat sisäsivulle. Virtauksen leviämistä ei keskipakoiskentässä sallita, sillä se 30 aiheuttaa haitallisia pyörteitä, joiden vaikutuksesta kiintoaine laskeutuu pois nesteen tulppavirtauksesta. Koska kaasukuplat erottuvat taivutetun virtauksen sisäsivulle, ne pystyvät eroamaan virtauksesta, ja ne nousevat kaasusulussa olevan nesteen läpi tilan yläosaan ja poistetaan sieltä. Taivutuksen jälkeen nestevirtaus saatetaan nousemaan olennai-35 3 76701 sesti ylöspäin erillisenä virtauksena siten, että nouseva poistovirtaus sijaitsee tulovirtaukseen nähden vastakkaisella puolella kaasusulkua.

Säiliömäiseen tilaan tulevan nesteen tulo- ja poistokohta ovat olennaisesti samalla korkeudella säiliöön nähden. Nestelukkona toimivan tilan 5 yläosassa nestevirtauksen suunta käännetään olennaisesti vaakasuoraksi ja virtaus poistuu nestelukkona toimivasta tilasta. Nousevassa virtauksessa mahdollisesti mukana kulkeneet kaasut poistetaan poistovirtauksen kääntökohdassa virtauksesta johtamalla ne säiliömäisen tilan yläpuolelle tai nestevirtausta huuhdellaan vastavirtaan syötettävällä kaasulla, joka 10 estää haitallisten kaasujen pääsyn ympäristöön.

Keksinnön mukaista laitetta kuvataan tarkemmin oheisten kuvioiden avulla, jossa kuvio 1 esittää osittain leikattua, vinoaksonometristä kuvantoa keksinnön mukaisesta edullisesta kaasusulusta, 15 kuvio 2 ja 3 ovat keksinnön mukaisen laitteen eri pysty leikkauksia eri suunnista, kuvio 4 on keksinnön mukaisen laitteen poikkileikkaus A-A kuviossa 3 ja kuvio 5 esittää toista suoritusmuotoa keksinnön mukaisesta laitteesta.

20 Kuvion 1 mukaisesti keksinnön mukaisen kaasusulun muodostaa nesteellä lähes kokonaan täytetty säiliö 1, tuloyhde 2, ohjauskanava 3, oleellisesti U-muotoisen viivan pyörähdyspinnan muotoinen, yläpinnastaan säiliöön päin avoin virtauksen taivutus- ja ohjauselin 4, poistokanava 5 ja sen ylivuotoputki 6 ja poistokanavan yläosassa oleva kaasutilan yhde 25 7 sekä koko säiliön kaasutilan yhde 8.

Paineenalaista, haitallista kaasua sisältävästä reaktorista (ei kuviossa) nesteen tulovirtaus 9 johdetaan ylivuotona säiliön 1 yläosaan siten, että se täyttää tuloyhteen 2 osittain. Säiliön sisäpuolella sijaitsevan ohjauskanavan 3 avulla nesteen tulovirtaus saatetaan suuntautumaan 30 olennaisesti pystysuoraksi alaspäin säiliön pohjaosassa sijaitsevalle taivutus- ja kääntöelimelle 4, joka taivuttaa virtausta niin, että virtaukseen muodostuu keskipakoiskenttä. Edullisesti taivutuselin 4 muodostaa säiliön 1 pohjaosan. Keskipakoisvoima painaa virtauksen tai- 4 76701 vutuselimessä 4 tiukasti kanavan ulkoseinämälle ja näin virtaus pysyy koossa keksinnön mukaisessa ratkaisussa, jossa virtauksen taivutuselin 4 on yläosastaan avoin. Taivutuselimeltä 4 nestevirtaus johdetaan säiliön sisällä sijaitsevaan, olennaisesti pystysuoraan poistokanavaan 5, 5 jonka sisällä neste virtaa edelleen tulppamaisena poistovirtauksena säiliön yläosaan ja ylivuotoputken 6 yli pois kaasusulusta. Ylivuoto-putki on olennaisesti samalla korkeudella säiliössä kuin tuloyhdekin. Poistokanava 5 on yhdistetty yläpäästään kaasuyhteeseen 7. Samoin kaa-susulun rungon yläosassa on kaasuyhde 8.

10 Kuvioiden 1 - 4 mukaisessa ratkaisussa tai vutuselimessä 4 nesteen tulp-pavirtauksesta poistuva kaasu nousee nesteen läpi ja poistetaan säiliössä olevan kaasutilan yhteen 8 kautta. Jos kaasua vielä jää nesteeseen, poistetaan se poistokanavan 5 yläosassa sijaitsevan kaasutilan yhteen 7 kautta.

15 Kuviossa 5 on esitetty pystyleikkauksena toinen keksinnön mukainen suoritusmuoto. Kuviossa poistokanava 5 ulottuu jonkin verran kanavan ylivuotoputken 6 yläpuolelle ja on avoin säiliöön 1. Poistokanavassa 5 mahdollisesti olevat kaasut nousevat säiliöön 1 ja poistuvat säiliön kaasuyhteen 8 kautta. Kaasujen pääseminen ympäristöön ylivuotoputken 20 6 kautta estetään syöttämällä ylivuotoputkeen kaasua, esim. ilmaa vas tavirtaan nesteen tulosuuntaan nähden.

Kaasusulun säiliön koko valitaan niin, ettei mammuttipumppuperiaate pysty sitä tyhjentämään. Kaasun erottuminen virtauksesta on erityisen tehokasta, koska erottumiskohdassa aiheutetttu keskipakovoima vaikut- 25 taa kaasukuplaan painovoiman kanssa samansuuntaisesti.

Kaasusulun säiliössä oleva neste on yleensä reaktorista ylivuotona tulevaa nestettä, mutta säiliö voidaan tarpeen vaatiessa täyttää myös läpivirtaavaa nestettä kevyemmällä nesteellä, joka täyttää säiliön yläosan kokonaan ja tulppavirtaus tapahtuu tämän alitse.

30 Keksinnön mukaisella laitteella tehdyt kokeet ovat osoittaneet, että häiriötapauksen jälkeinen elpyminen on nopea ja nesteessä olevat kiin— toainehiukkaset pysyvät tulppavirtauksessa laskeutumatta virtauksen 5 76701 taivutusosaan. Taivutusosassahan kiintoainehiukkaset painuvat keskipa-koiskentän ulkosivulle, joka tässä tapauksessa on taivutusosan alareuna. Koska keskipakoisvoima painaa myös nesteen tänne alareunaan, kuljettaa neste kiintoaineen mukanaan taivutusosasta ja edelleen poisto-5 kanavaan. Laite on siis itsepuhdistuva.

Keksintömme mukainen kaasusulku on tarkoitettu käytettäväksi sellaisissa olosuhteissa, joissa on vaarana haitallisten kaasujen, höyryjen tai kiintoaineiden pääsy häiriötapauksissa ympäristöön tai seuraavaan prosessivaiheeseen. Eräs tällainen käyttökohde on estää venturipesurissa 10 pestävien kaasujen pääsy ympäristöön.

Tekstissä käytetyllä sanonnalla U-muotoisen viivan pyörähdyspinta tarkoitetaan kaaren muotoista kuorta, jolloin kaari voi olla esim. ympyrän tai paraabelin kaari.

Suoritetuissa kokeissa on todettu, että U-muotoisen viivan pyörähdys-15 pinnan muotoisessa taivutuselimessä kiintoaine pysyy tulppavirtaukses-sa, mutta jos taivutuselin on esim. pallosegmentin muotoinen, virtaus laajenee ja syntyy pyörteitä, joiden vaikutuksesta kiintoaine laskeutuu kaasusulun pohjaan.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle ja laitteelle on olennaista, että 20 kaasusulkuun päässyt kaasu poistetaan kaasusulusta hallitusti, eikä kaasusulusta poistuvan nesteen joukossa ole enää kaasua.

Claims (9)

1. 6 76701
2. 1. Tapa estää haitallisten paineenalaisten kaasujen pääseminen ylivuotona virtaavan nesteen mukana ympäristöön tai seuraavaan prosessivaiheeseen ja estää nesteen mukana kulkevaa kiintoainesta laskeutumasta kaasusulkuun, tunnettu siitä, että kiintoainetta ja kaasua sisältävä neste ohjataan erillisenä virtauksena kaasusulun säiliömäisen tilan yläosaan, joka säiliömäinen tila on ainakin suurimmaksi osaksi nesteen täyttämä ja tämän tilan yläosaan ohjatun erillisen tulovirtauksen suunta saatetaan suuntautumaan olennaisesti kohtisuoraan alaspäin; säiliömäisen tilan alaosassa synnytetään virtausta taivuttamalla keskipa-koiskenttä, joka työntää nesteen ja kiintoainehiukkaset keskipakoisken-tän ulkosivulle ja kaasun kentän sisäsivulle, jolloin kaasu eroaa virtauksesta ja nousee ylöspäin läpi säiliömäisessä tilassa olevan nesteen; kiintoaineen sisältävän nestevirtauksen suunta käännetään säiliömäisessä tilassa erillisenä poistovirtauksena olennaisesti kohtisuoraan ylöspäin ja poistetaan ylivuotona olennaisesti samalta korkeudelta kuin mihin neste syötetään kaasulukon säiliömäiseen tilaan.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että säiliömäisen tilan läpi nousseet kaasut poistetaan säiliömäisen tilan yläosasta.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että poistovirtauksen mukana nouseva kaasu poistetaan (säiliömäisen tilan yläpuolelle nousevan) poistovirtauksen kaasuyhteen kautta.
5. 4 Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että poistovirtauksen mukana nouseva kaasu poistetaan säiliömäisen tilan yläosan kautta ja säiliömäisestä tilasta poistuvaa nestevirtausta huuhdellaan vastavirtaan syötettävällä kaasulla. 1 2 3 Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että 2 nesteen tulovirtaus ja poistovirtaus sijaitsevat toisiinsa nähden vas 3 takkaisilla puolilla säiliömäistä tilaa. 7 76701
6. 6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että nestevirtauksen taivutus tapahtuu U-muotoisen viivan pyörähdyspinnan muotoisesti.
7. 7. Laite haitallisten paineenalaisten kaasujen pääsyn estämiseksi ylivuotona virtaa van nesteen mukana ympäristöön tunnettu siitä, että kaasusulku muodostuu säiliöstä (1), joka on ainakin suurimmaksi osaksi nesteen täyttämä, säiliön yläosaan sijoitetusta tuloyhteestä (2), säiliön sisäpuolella olennaisesti pystysuorassa sijaitsevasta ohjauskana-vasta (3), säiliön pohjaosan muodostavasta, säiliöön päin avoimesta taivu-tuselimestä (4), säiliön sisäpuolelle sijoitetusta, olennaisesti pystysuorasta poistokanavasta (5) ja sen ylivirtausputkesta (6), joka on säiliöön nähden olennaisesti samalla korkeudella tuloyhteen (2) kanssa, sekä säiliön kaasutilan yhteestä (8).
8. 8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite tunnettu siitä, että poistokanavan (6) yläosaan on sijoitettu kaasutilan yhde (7).
9. 9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite tunnettu siitä, että poistokanavan (5) yläpää ulottuu säiliössä (1) ylivirtausputken (6) yläpuolelle ja on avoin säiliöön (1). 1 Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että taivutuselin (4) on U-muotoisen viivan pyörähdyspinnan muotoinen 8 76701