FI73149B - Dysa foer atomisering av ett vaetskeformigt medium. - Google Patents

Description

1 73149

Suutin nestemäisen väliaineen sumuttamiseksi

Esillä olevan keksinnön kohteena on suutin nestemäisen väliaineen sumuttamiseksi patenttivaatimuksen 1 laji-5 määritelmän mukaisesti.

Nesteiden sumutukseen käytetään mm. erilaisia suutti-mia. Eräs luokka suuttimia, joiden ominaisuutena on, että niitä voidaan käyttää samaan aikaan erityisen hienojakoinen nestesumu, ovat ns. kaksiväliainesuuttimet. Näissä lait-10 teissä käytetään kaasumaista, paineen alaista väliainetta sumutuksen aikaansaamiseksi, ja sumutus tapahtuu mm. sen takia, että paisuessaan kiihtynyt kaasumainen väliaine vaikuttaa nestepintaan, jonka nopeus poikkeaa suuresti kaasumaisen väliaineen nopeudesta. Kaksiväliainesuuttimet voi-15 daan mm. jakaa kahteen tyyppiin, jotka eroavat toisistaan siinä suhteessa, kohtaavatko kaksi väliainetta suuttimen sisällä vai pääasiassa sen ulkopuolella - ammattikirjallisuudessa näitä kahta tyyppiä nimitetään sisäsekoitus- ja vastaavasti ulkosekoitustyypiksi.

20 Sisäsekoitustyyppisillä kaksiväliainesuuttimilla, esimerkiksi FR-patenttijulkaisussa 1 428 682 esitetyillä suuttimilla, joihin esillä oleva keksintö kohdistuu, on myös se ominaisuus, että vallitsevien olosuhteiden ollessa muuten samanlaiset kehittyy suuttimessa, jossa sumutusvyö-25 hykkeen lineaariset mitat ovat tietynsuuruiset, hienojakoisempi sumu kuin mitä on asianlaita geometrisesti samanlaisessa suuttimessa, jonka mitat ovat suuremmat. Ottaen huomioon mm. tämän seikan käytetään usein suuttimia, joissa on pienet kanavat, esimerkiksi puhtaan veden sumutukseen kaa-30 sua haihduttamalla jäähdyttäessä tai liuosta sumutuskuivat-taessa. Tällaisia suuttimia ei myöskään ole suunniteltu ajatellen sitä kulumista, joka tapahtuisi, jos näitä suuttimia käytettäisiin kuluttavampia ominaisuuksia omaavien nesteiden, esim. kovia kiinteitä hiukkasia sisältävien sus-35 pensioiden sumutukseen. Kun esim. suurempia kaasumäriä on jäähdytettävä haihduttamalla, useita suuttimia kootaan yh- 2 73149 teen suutinryhmäksi, joka muodostuu suuresta määrästä suut-timia, joihin jokaiseen syötetään nestettä ja kaasumaista sumutusainetta. Tässä tapauksessa on epäkohtana muun muassa se, että jos yksittäisen suuttimen yksi suhteellisen ahtais-5 ta kanavista tukkeutuisi, tämä suurentaa suhteellisen paljon virtausvastusta kyseisen suuttimen yli ja aiheuttaa niin ollen sumutetun nesteen epätasaisen jakauman tilassa, jossa suutinryhmä sijaitsee. Sen tähden tavanomaiset kaksiväliai-nesuuttimet kuten sellaiset, jotka on esitetty FR-patentti-10 julkaisussa 1 428 682, sopivat huonosti suhteellisen karkeita kiinteitä hiukkasia sisältävien, suurten suspensio-määrien sumutukseen, kuten on asianlaita eism. puhdistettaessa savukaasuja rikkidioksidista ns. märkä-kuivamenetel-män mukaan, jota selitetään lähemmin seuraavassa.

15 US-patenttijulkaisussa 3 110 444 tunnetaan sisäsekoitus- tyyppinen kaksiväliainesuutin, jossa on vain yksi suu sumutusta varten. Tällä suuttimella hajotettava aine sekä sen hajottamiseen tarvittava paineilma syötetään sylinteriin, jonka seinässä on halkaisijaltaan hyvin pieniä aukkoja.

20 Hajotettava aine ja paineilma siirtyy näiden aukkojen kautta kammioon, joka ympäröi mainittua sylinteriä. Mainittujen aukkojen kautta kohdalla paine laskee voimakkaasti, jolloin sylinteriä seuraavassa kammiossa on pieni paine. Tämän pienen paineen johdosta hajotusvyöhykkeeseen muodostuu epäta-25 sainen painejakautuma ja sumutettava aine jakautuu epätasaisesti eikä saada tasaista hajotusta. Mainitun sylinterin pienet aukot tukkiutuvat helposti, mikä johtaa yhä epätasaisempaan painejakautumaan hajotusvyöhykkeessä. Tämän pienen kapasiteetin omaavan tunnetun suuttimen muotoilu monine 30 terävine kulmineen ja sen sylinterissä olevat pienet aukot tekevät lisäksi sen kulumiskestävyyden huonoksi.

SE-kuulutusjulkaisussa 336 765 on esitetty suutin kor-keaviskoosien nesteen hienontamiseksi. Käytetään kahta ilma-kanavaa hajotusilman syöttämiseksi ja neste syötetään vä-35 Iissä olevan nestekanavan kautta. Tämän tunnetun suuttimen rakenteesta johtuen sen kapasiteetti hajottaa esimerkiksi kalkkimassaa konditiointitornissa on varsin rajoitettu.

3 73149

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on esittää suu-tin, jolla on sellaiset ominaisuudet, että yllä mainitut epäkohdat poistetaan.

Tämä toteutetaan suuttimella, jolla on seuraavissa pa-5 tenttivaatimuksissa esitetyt tunnusmerkit. Yllättäen on osoittautunut, että keksinnön mukaisella suuttimella on sellaiset ominaisuudet, että eri sumusuuttimien läpi käytön aikana ulos suihkutetun nesteen jakauma on erittäin tasainen silloinkin, kun useita yksiköitä huolletaan kytkemällä 10 ne rinnan yhteisiin runkojohtoihin sekä nesteen että kaasumaisen sumutusaineen syöttöä varten. Tämä saattaa käytännössä kokemattomasta henkilöstä vaikuttaa melko tavalliselta ominaisuudelta, mutta niin ei kuitenkaan ole asianlaita. Yleensä on erittäin vaikeaa saada useiden suuttimien rinnak-15 kaiskytkennällä nesteen hyvin tasainen jakauma. Lisäksi suut-timen tukkeutumisvaaraa on pienennetty, mikä on erittäin tärkeää, kun sumutetaan kiinteiden hiukkasten suspensiota nesteessä.

Keksintöä selitetään nyt lähemmin liittyen oheisiin 20 piirustuskuvioihin, joissa kuvio 1 esittää kaaviollisesti ja leikkauksena keksinnön mukaista suutinta ja kuvio 2 esittää suutinta savukaasun puhdistuslaitokseen sovitettuna.

25 Kuviossa 1 merkitsee numero 1 suutinta, joka muodos tuu symmetrisestä keskirungosta 2, jossa on ontelo 3, johon keskinen nesterunkojohto 4 laskee. Suutin on esitetyssä suoritusmuodossa varustettu kolmella symmetrisesti sovitetulla sumusuuttimella 5, joista kaksi näkyy kuviossa. Su-30 musuuttimien lukumäärä voi kuitenkin käytön mukaan vaihdella kolmen ja kymmenen kappaleen välillä. Kukin sumusuutin muodostuu putkimaisesta kotelosta 6, joka on ulkopäästään varustettu poistoaukolla 9, joka on pyöreä ja jonka halkaisija on 1-10 mm. Sumsuuttimen sisään on muodostettu muodol-35 taan pyörähdyssymmetrinen sumutusvyöhyke 11. Ylävirran puolelle poistoaukosta 9 on sovitettu putkimainen kaasusuutin i.

‘ 73149 12. Poistoaukon 9 halkaisijan ja kaasusuuttimen 12 sisähal-kaisijan välinen suhde on välillä 0,1 ja 0,5. Sumusuuttimen pituusakseli 7 yhtyy sekä sumutusvyöhykkeen että kaasusuuttimen pituusakseliin, jolloin nämä yhdessä muodostavat sym-5 metrisen muodostelman. Edelleen kunkin sumusuuttimen pituus-akselin ajateltu jatke lähtee samasta pisteestä keskirungon pituusakselilla 8 ja muodostaa kulman v, joka on 20-90 astetta viimeksi mainittua akselia vastaan. Ontelo 3 muodostaa keskisen nesterunkojohdon 4 kanssa yhtenäisen tilavuu-10 den, joka ympärpi kaasusuuttimia 12 ja niihin liityviä su-mutusvyöhykkeitä 11. Kaasusuuttimet 12 on edelleen liitetty yhteiseen kaasunjakelujohtoon 15, joka on sovitettu samanaikaisesti nesterunkojohdon 4 ympärille.

Suuttimen toiminta on lyhyesti seuraava: Kun nestettä 15 syötetään keskiseen nesterunkojohtoon 4, keskirungon 2 sisällä oleva ontelo 3 samoinkuin sumusuuttimien ontelo täyttyvät. Nestettä syötetään paineessa 2-12 baaria. Kun kaasumaista sumutusainetta, jolla on riittävän suuri paine (2-12 baaria mutta kuitenkin suurempi kuin nesteen paine), 20 syötetään kaasusuuttimien 12 läpi, muodostuu kunkin kaasusuuttimen eteen sumutusvyöhyke 11. Sumusuuttimen ahtaimmas-sa osassa, ts. sen poistoaukossa 9 tulee siis esiintymään kaksifaasivirtaus. Jos paine on riittävän suuri sumusuuttimen sisätilassa, virtaus tämän osan, ts. koko sumutusvyöhyk-25 keen 11 läpi tulee olemaan luonteeltaan kriittinen. Kuten edellä esitetystä selityksestä käy ilmi, keksinnölle on muun muassa tunnusomaista, että tukkeutumisvaara on poistettu sen ansiosta, että kaikki nestekanavat ovat suhteellisen suuria. Vyöhyke, jossa virtausnopeus on suuri, on muo-30 dostettu siten, että ympäröivät rajapinnat muodostavat pienen kulman virtausuuntaa vastaan, mikä osaltaan pienentää kulumisnopeutta. Kulumiselle alttein alue on edelleen muodostettu siten, että siihen asennettu keraaminen sisäke, joka muodostuu kulumissuojasta 14, joka on sovitettu tuki-35 pinnalle 13, on pääasiassa jännityksettömässä tilassa, mikä mahdollistaa suhteellisen pienen vetolujuuden omaavan ai- 5 73149 neen käytön kulumissuojana. Suutin on muotoiltu sumuttamaan 2 nestevirtaa 0-20 000 kg/m s laskettuna poistoaukon 9 pinta- 2 alasta, ja kaasuvirta on 500-2500 kg/m s laskettuna samasta pinta-alasta.

5 Kuviossa 2 esitetään savukaasun puhdistuslaitos 20, jossa puhdistetaan esittämättä jätetystä hiililämmitteises-tä voima- ja/tai lämpölaitoksesta tulevia savukaasuja. Savukaasujen puhdistamiseksi nämä johdetaan ensin sähkösuo-dattimeen 21, joka erottaa n. 90 % palamisessa syntyneestä 10 pölystä. Vielä lämpimät ja rikkidioksidipitoiset savukaasut johdetaan sen jälkeen SC^-reaktoriin 22, jossa savukaasui-hin suihkutetaan hienojakoista kalkkilietettä. Tämä tapahtuu reaktorin sisääntuloon sovitettujen suuttimien 1 avulla, joihin syötetään kalkkilietettä, joka on valmistettu annos-15 tussäiliössä 23 ja jota pumpataan suurella paineella neste-johdon 24 kautta suuttimien 1 keskisiin nesterunkojohtoihin 4 (kuvio 1). Kalkki reagoi rikkidioksidin kanssa ja sitoo tämän. Vesimäärä ja lämpötila sovitetaan siten, että kaikki vesi haihtuu ennen kalkkijäännösten poistoa, mikä 20 antaa tulkokseksi kuivia jäännöstuotteita, mikä helpottaa oleellisesti näiden käsittelyä. Rikkipitoisen kalkin osa laskeutuu pohjaan, josta se poistetaan loppuosan kulkiessa edelleen tekstiiliestosuodattimeen 24, jossa jäljellä olevien savukaasuhiukkasten pääosa tarttuu suodatinaineeseen.

25 Suodatinletkut puhalletaan puhtaiksi tasaisin välein lyhyillä paineilmapulsseilla. Irti puhallettu pöly putoaa pohjaan ja syötetään sen jälkeen ulos. Pölystä, tuhkasta ja rikkidioksidista puhdistetut savukaasut johdetaan sen jälkeen savukaasupuhaltimen 26 kautta ulos ulkoilmaan savu-30 piipun 27 kautta. Kuvatussa laitoksessa voidaan tämän ns. märkä-kuivan puhdistusmenetelmän avulla, jossa käytetään keksinnön mukaisia suuttimia syötetyn absorbenttisuspension tehokkaan jakautumisen mahdollistamiseksi, savukaasut puhdistaa niin tehokkaasti, että poistuva rikkipitoisuus on 35 enintään 0,1 grammaa rikkiä/megajoule syötettyä polttoainetta, mikä vastaa erotusastetta 70-85 % riippuen hiilen rikkipitoisuudesta.

6 73149

Keksinnön mukaisella suuttimella saatavaa teknistä vaikutusta voidaan edelleen valaista alla olevalla esimerkillä, joka liittyy yllä selitettyyn märkä-kuivaan menetelmään .

5 Nestevirran jakaumaa kustakin sumusuuttimesta tutkit tiin seuraavalla tavalla. Neljään keksinnön mukaiseen suut-timeen, jotka oli kukin varustettu viidellä sumusuuttimel-la, joiden pienin aukon halkaisija oli 4,0 mm, syötettiin paineilmaa yhteisestä kompressorista ja nestesuspensiosta 10 yhteisestä pumpusta. Kokeessa käytetty nestesuspensio muodostui seoksesta, joka sisälsi 60 paino-% vettä, 30 paino-% kivihiilen jauhelämmityksestä peräisin olevaa lentotuhkaa sekä 10 paino-% kalsiumsulfiitin ja kalsiumhydroksidin seosta. Nestevirta kustakin sumusuuttimesta mitattiin, kun ko-15 konaisnestevirtaa vaihdeltiin välillä 1500 kg/h ja 12 000 kg/h. Vaihteluväli siinä laskutilassa, jonka jokaisessa kokonaisvirtauksessa mitattu, jokaisesta 20 sumusuuttimesta tuleva nestevirta antaa, määritettiin, jolloin saatiin seuraavat tulokset: 20 Kokonaisnestevirta Vaihteluväli kg/h % keskiarvosta 1500 1,3 3000 1,9 6000 1,1 25 12 000 0,7

Claims (8)

1. Suutin nestemäisen väliaineen sumuttamiseksi kaasumaisen sumutusaineen avulla, jolloin nestemäinen vä- 5 liaine muodostuu kiinteiden hiukkasten suspensiota sisältävästä nesteestä, erityisesti käytettäväksi savukaasujen puhdistuslaitoksen SC^-reaktorissa, joka suutin (1) käsittää symmetrisen keskirungon (2), joka on varustettu ontelolla (3), johon laskee keskinen nesterunkojohto (4), 10 ja sumusuuttimen, jossa on pyöreä poistoaukko (9), jonka halkaisija on välillä 1 ja 10 mm, ja jossa on pyörähdys-symmetrinen sumutusvyöhyke (11), jonka pituusakseli yhtyy sumusuuttimen pituusakseliin (7), tunnettu siitä, että keskirunkoon on symmetrisesti sovitettu ainakin kol-15 me sumusuutinta (5), jotka muodostuvat putkimaisista koteloista (6) ja jotka on sovitettu siten, että niiden pituusakselit (7) jatkeissaan yhtyvät yhteisessä pisteessä keskirungon pituusakselilla (8) ja muodostavat tämän kanssa kulman (v), joka on välillä 20 ja 90 astetta, että ku-20 kin sumutusvyöhyke on sovitettu siten, että jokaiseen syötetään erikseen kaasumaista sumutusainetta putkimaisesta, ylävirran puolelle poistoaukosta (9) sovitetusta kaasu-suuttimesta (12), ja että kaasusuuttimen pituusakseli yhtyy sumusuuttimen pituusakseliin (7) sekä että ontelo (3) 25 muodostaa keskisen nesterunkojohdon (4) kanssa yhtenäisen tilavuuden, joka ympäröi kaasusuuttimia (12) ja niihin liittyviä sumutusvyöhykkeitä (11).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suutin, tunnettu siitä, että poistoaukon (9) halkaisijan ja 30 kaasusuuttimen (12) halkaisijan välinen suhde on välillä 0,1 ja 0,5.

3. Patenttivaatimuksen 1-2 mukainen suutin, tunnettu siitä, että kukin sumusuutin (5) on poistoaukon (9) kohdalla varustettu tukipinnalla (1), johon 35 on sovitettu sisäkkeen muodostama kulumissuoja (14), ------- — 8 73149 jonka kaasun ja nesteen paine saattavat pääasiassa jän-nityksettömään tilaan.

4. Patenttivaatimusten 1-3 mukainen suutin, tunnettu siitä, että kukin kaasusuutin (12) on 5 liitetty nesterunkojohdon ympärille samankeskisesti sovitettuun, yhteiseen kaasunjakelujohtoon (15).

5. Patenttivaatimusten 1-4 mukainen suutin, tunnettu siitä, että sumusuuttimet (5) on sovi- 2 tettu sumuttamaan nestevirtaa välillä 0-20 000 kg/m s 10 laskettuna poistoaukon (9) pinta-alasta ja tekemään tä- 2 män kaasuvirralla välillä 500 - 2500 kg/m s laskettuna samasta pinta-alasta.

6. Patenttivaatimusten 1-5 mukainen suutin, tunnettu siitä, että on keskinen nesterunkojoh- 15 to (4) ja kaasusuuttimet (12) on sovitettu liitettäviksi neste- ja vastaavasti kaasulähteeseen, jonka paine on välillä 2 ja 12 baaria.

7. Patenttivaatimusten 1-6 mukainen suutin, tunnettu siitä, että keskirunkoon (2) sovitet- 20 tujen sumusuuttimien (5) määrä on välillä kolme ja kymmenen kappaletta.

7 73149

8. Patenttivaatimusten 1-7 mukainen suutin, jossa suutin on sovitettu SC^-reaktoriin sumuttamaan veteen suspendoitua absorbenttia, tunnettu siitä, 25 että suuttimen (1) nesterunkojohto (4) on liitetty nes-tejohtoon (24), joka on yhteinen ainakin yhden toisen, samassa reaktorissa (22) sijaitsevan suuttimen (1) kanssa. 73149 9