SE437943B - Sett att oka en cyklons avskiljningsgrad och cyklonavskiljare for genomforande av settet - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 8304429-7 Tryckfallet kan man ofta acceptera men den ökade erosionen vid höjning av hastigheten medför en drastisk minskning av cyklonens livslängd.

Därför användes i regel ej högre inloppshastighet än ca 20 - 30 mls. Ändamålet med uppfinningen är att i en anläggning med cyklonavskiljare öka avskiljningsverkningsgraden utan de ovan angivna negativa effekterna vid hög gastransporthastighet vid cyklonens inlopp. Enligt uppfinningen åstadkommes förbättringen genom att partiklarna i transportgasströmmen bromsas upp, lämpligen till stillestånd, på något avstånd från cyklonin- loppet. Efter uppbromsningsstället accelereras partiklarna av transport- gasströmmen. De stora tunga partiklarna accelereras långsammare än de små lätta partiklarna. Genom att placera uppbromsningsstället på lämpligt av- stånd från cykloninloppet kan en önskad "hastighetsprofil" hos partiklarna vid inloppet åstadkommas. Det nämnda avståndet väljes så att partiklarna över en viss storlek och som har störst erosionseffekt får en hastighet som ej överstiger ca 20 m/s. De minsta partiklarna accelereras snabbt till samma hastighet som transportgasen. Genom den höga inträdeshastigheten fås en förbättrad avskiljningsverkningsgrad för små partiklar och samma av- skiljningsgrad för stora partiklar som i konventionellt utförda renings- anläggningar. Totala avskiljningsverkningsgraden förbättras utan ökning av erosion med åtföljande försämrad livslängd av cykloner.

Uppbromsningen kan ske i ett T-format grenrör där Tzets stapel är ansluten till cykloninloppet, en gren är ansluten till transportledningen under det att den återstående grenen är tillsluten med ett lock och bildar ett blind- utrymme. I detta blindutrymme samlas en "kudde" av partiklar som bildar en bromsyta och förhindrar direktkontakt med materialet i avgreningen och erosion.

Uppfinningen kan t ex tillämpas i en förbränningsanläggning med en trycksatt fluidiserad bädd (PFBC-anläggning) och gasturbiner som drives med förbrän- ningsgaserna från anläggningen. Här är det nödvändigt att effektivt från- skilja de med förbränningsgaserna medföljande partiklarna för att förhindra erosionsskador i turbinerna. Man kan vid tillämpningen av uppfinningen alternativt bibehålla antalet reningssteg i serie och uppnå högre avskilj- níngsgrad eller minska antalet reningssteg i serie med bibehållen renings- grad. I senare fallet krävs färre cykloner och mindre utrymme för cykoner.

Tryckkärlet kan göras mindre. Anläggningskostnaden minskar väsentligt.

Det tryckfall som avlänkningen i T-avgreningarna förorsakar kompenseras av färre cykloner i serie. 20 25 30 35 8304429-7 Uppfinningen beskrives närmare under hänvisning till bifogade figurer.

Fig 1 visar i ett horisontellt snitt schematiskt en cyklon av konven- tionellt utförande, fig 2 ett motsvarande snitt genom en cyklon där upp- finningen tillämpats och fig 3 ett diagram som förklarar effekten av upp- finningen.

I figurerna betecknar 1 en cyklon som tillföres partikelbemängd gas genom ledningen 2. Partiklarna t ex stoft som följer med förbränningsgaserna som lämnar en trycksatt fluidiserad bädd i en kraftanläggning har i tran- sportledningen 2 i huvudsak samma hastighet som transportgasen. Vid det konventionella utförnadet enligt fig 1 där transportledningen mynnar tan- gentiellt direkt i cyklonen 1 kommer då gas och partiklar att ha samma hastighet vid inträdet i cyklonen 1. Särskilt grova partiklar ger vid hög inloppshastighet kraftig erosion inom det med 3 utmärkta partiet av cyklon- väggen. Av praktiska skäl m h t livslängd ligger gränsen för inloppshastig- het vanligen mellan 15 och 20 m/s. Avskiljningen blir vid denna inlopps- hastighet otillfredsställande för små partiklar. Vid utförandet av renings- anläggning enligt uppfinningen är ett T-format grenrör H med sin stapel- del 5 anslutet till oyklonens 1 inlopp och transportledningen till gren- rörets del 6. Grenrörets del 7 är tillslutet med ett lock 8 och bildar ett blindutrymme 9 som kommer att fyllas med partiklar vilka bildar en broms- kudde mot vilken partiklar i transportledningen bromsas upp. Efter upp- bromsningen accelereras partiklarna i grenrörets gren 5. Små partiklar accelereras snabbt, stora partiklar långsammare. Genom att välja gren- rörsdelens 5 längd x lämpligt i förhållande partikelbelastningen , partikel- storleksfördelningen, partikeldensitet, transportgasens tryck, temperatur, viskositet etc, kan man åstadkomma en lämplig “hastighetsprofil" hos par- tikelmassan i gasströmmen. Det blir möjligt att använda gashastigheter på 50 m/s eller däröver och likväl få en hastighet hos de större partiklarna som är lägre än 15-20 m/s som är önskvärt ur erosionssynpunkt.

Effekten av uppfinningen illustreras tydligt i fig 3. Transportgasens has- tighet i transportledningen 2 och i grenröret anges med linjen 10. Par- tikulhnstigheten anges med kurvan 11 som visar en "hastighetsprofil“ hos partiklarna. Av kurvan ser man att partikelhastigheten minskar med ökad partikelstorlek. Kurvans form och läge är beroende av längden x på gren- rörets del 5. Vid ökad längd x förkjuts kurvan uppåt och åt höger som pilen 12 visar. De streckade kurvorna 11a resp 11b visar hastighetspro- filer vid ökad resp minskad längd x på grenrörsdelen 5. Den streckade linjen 13 representerar normala inloppshastigheten för gas och partiklar

Claims (5)

10 8304429-7 i'en konventionell cyklonkonstruktion. Som framgår av kurvan 11 ligger större partiklars inloppshastighet under linjen 13 som är önskvärt ur erosions- och livslängdssynpunkt. Cyklflflavskíljafeflefllíßfiuppfinningen är synnerligen värdefull för avskilj- ning av bäddmaterial eller aska från transportgas i en PFBC-anläggning med en bädd- och askutmatningsutrustning av den typ som visas och beskrives i svensk patentansökan 82057ü8-0. Cyklonavskiljaren placeras vid utmatarens utloppsände mellan utmataren och en uppsamlingsbehållare för avskilt material. Vid användning av askutmatare av angivet slag är det lämpligt att arbeta med höga transporthastigheter, exempelvis 50-60 m/s. Direkt införing av gas- partikelblandningen i en cyklon med denna höga hastighet skulle ge otolerabel erosion och kort livslängd för cyklonen. Genom uppfinningen kan erhållas såväl tolerabel cyklonförslitning som hög avskiljningsgrad av fina partiklar. PATENTKRAV

1. Sätt att öka en cyklons avskiljningsverkningsgrad, k ä n n e t e c k n a t därav, att en gasström med partiklar före inloppet till cyklonen (1) omlänkas så att partiklarna bromsas varefter partiklarna på en transportsträcka mellan omlänkningsstället och inloppet accelereras så att partiklar av större stor- lek får lägre hastighet vid inloppet i cyklonen än partiklar av mindre storlek.

2. Sätt enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att gaspar- tikelströmmen omlänkas ca 900.

3. Sätt enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att omlänk- ningen sker i ett T-format grenrör (H) utformat med ett blindutrymme (9) i vilket en pulverpelare bildas, som utgör bromsande träffyta för partiklarna . vid omlänkningsstället.

U. Cyklonavskiljare för genomförande av Sättet enligt Pafi@fltkPšV 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att tillförselledningen till cyklonen är försedd med ett T-format grenrör (4) med grenrörets (Ä) stapel (5) ansluten till cyklonens (1) inlopp.

5. Cyklonavskiljare enligt något av patentkraven 1-U, k ä n n e t e c k - n a d därav, att den ingår i ett bädd- eller askutmatningssystem i en PFBC- anläggning för avskiljning av bäddmaterial eller aska från transportgas.