DK157332B - Vaeskeforstoevningsdyse - Google Patents

Description

DK 157332 B

Opfindelsen angâr en dyse til atomisering eller forst0vning af 'et væskeformigt fluidum, sâledes som nærmere angivet i krav l*s indledning.

Til atomisering eller forst0vning af væsker anvendes bl.a.

5 dyser af forskellig udformning. En klasse af dyser, der har den egenskab, at de kan anvendes til at tilvejebringe en temmelig finfordelt væsketâge, er de sâkaldte to-medie-dyser. I disse dyser anvendes et gasformigt fluidum un-der tryk til at tilvejebringes atomiseringen, og denne 10 sker bl.a. pâ grund af, at det gasformige fluidum, som er blevet accelereret under ekspansion, pâvirker en væ-skeoverflade, hvis hastighed afviger meget fra det gasformige fluidums hastighed. To-medie-dyser kan bl.a. ind-deles i to typer, som adskiller sig fra hinanden med hen-15 syn til hvorved de to medier m0des indeni eller i hoved-sagen udenfor dysen - i faglitteraturen betegnes disse to typer som henholdsvis internblandings- og ekstern-blandingsdyser.

To-medie-dyser af internblandingstypen, hvortil dysen 20 if0lge opfindelsen h0rer, udviser tillige den ejendomme-lighed, at - ait andet lige - der i en dyse, hvor atomiser ingszonens lineære dimensioner er af en bestemt st0r-relsesorden, en mere finfordelt tâge end hvad der er tilfældet ved en geometrisk ligedannet dyse af st0rre 25 dimensioner. Af hensyn bl.a. til denne omstændighed anvendes ofte dyser med smâ passager, f.eks. til atomisering af rent vand ved fordampningsk0ling af en gas, eller ved spr0jte- eller forst0vningst0rring af en opl0sning.

Sâdanne dyser er heller ikke udformet med henblik pâ den 30 afslidning, som ville opstâ, dersom de blev anvendt til atomisering af væsker med mere slidende egenskaber, f.eks. opslæmninger af harde, faste partikler. Nâr f.eks. st0rre mængder gas skal afk0les ved fordampning, sammenbygges ôfte flere dyser til dannelse af en sâkaldt dysebank, der 35 bestâr af et stort antal dyser, som hver for sig forsynes med væske og gasformigt atomiseringsfluidum. I dette til- 2

DK 157332 B

fælde opstâr bl.a. den ulempe, at dersom en af de forholds-vis snævre passager i en enkelt dyse skulle blive tilstop-pet, sâ ydes der herved et forholdsvis stort bidrag til en £or0get str0ianingsmodstand over den pâgældende dyse 5 og dermed en ujævn fordeling af atomiseret væske i det rum, hvori dysebanken er anbragt. Sâledes er to-niedie-dyser af sædvanlig art ikke særligt velegnede for atomi-sering af store mængder opslæmninger indeholdende forholdsvis grove faste partikler, hvilket er tilfældet 10 f.eks. ved rensning af r0ggasser fra svovldioxid if01ge den sâkaldte vâd-t0rre metode, hvilken metode skal beskri-ves nærmere i det f0lgende.

Det er opfindelsens formai at anvise udformningen af en dyse med sâdanne egenskaber, at de ovenfor omtalte ulem-15 per elimineres.

Det angivne formai opnâs med en dyse, som if0lge opfindel-sen er ejendommelig ved de i detefterf01gende patentkrav 1 angivne træk. Det har pâ overraskende mâde vist sig, at dysen if01ge opfindelsen har sâdanne egenskaber, at for-20 delingen af den væske, som under driften udspr0jtes gennem de forskellige tâgemundstykker, er ret ensartet, selv i de tilfælde hvor et st0rre antal enheder forsynes ved parallelforbindelse med fælles fordelingsledninger til tilf0rsel af sâvel væske som gasformet atomiserings-25 fluidum. For en person uden praktisk erfaring kan dette mâske forekomme at være en ret triviel egenskab, men dette er ikke tilfældet i praksis. I almindelighed er det særdeles vanskeligt at opnâ en meget ensartet væske-fordeling ved parallelkobling af et antal dyser. Endvide-30 re er risikoen for tilstopning af dysen blevet formind-sket, hvad der er af betydelig vigtighed, nâr en suspension eller opslæmning af faste partikler i en væske skal atomiseres eller forst0ves.

Opfindelsen skal i det f0lgende forklares nærmere under 35 henvisning til tegningen, hvor 3

DK 157332 B

fig. 1 skematisk og delvis i snit viser en dyse if0lge opfindelsen, og fig. 2 viser et r0ggasrensningsanlæg/ hvori dysen if0lge opfindelsen er anvendt.

5 Fig. 1 viser en dyse 1, der bestâr af et symmetrisk cen-trallegeme 2, hvori der er udformet et hulrum, hvori ud-munder en centrait beliggende væskefordelingsledning 4.

I det viste udf0relseseksempel er dysen 1 forsynet med tre symmetrisk anbragte tâgemundstykker 5, hvoraf to kan ses 10 i figuren. Imidlertid kan antallet af tâgemundstykker, afhængigt af anvendelsen, variere mellem tre og ti. Hvert tâgemundstykke 5 bestâr af en r0rformet kappe 6, i hvis ydre ende der er udformet en udl0bsâbning 9, der er cir-kelrund og har en diameter pâ mellem 1 og 10 mm. Indeni 15 tâgemundstykket 5 findes en atomiseringszone 11 med rota-tionssymmetrisk udformning. Opstr0ms for udl0bsâbningen 9 er der anbragt et r0rformet gasmundstykke 12. Forholdet mellem diameteren mellem udl0bsâbningen 9 og den indven-dige diameter af gasmundstykket 12 er mellem 0,1 og 0,5.

20 Længdeaksen 7 i tâgemundstykket 5 falder sammen med læng-deakserne bâde af atomiseringszonen 11 og gasmundstykket 12, sâ at disse dele tilsammen danner en symmetrisk kon-figuration. Endvidere skærer samtlige tâgemundstykkers længdeakser længdeaksen 8 for centrallegemet 2 pâ det 25 samme sted, og danner en vinkel v, der andrager mellem 20 og 90°, med sidstnævnte akse 8. Sammen med den centrale væskefordelingsledning 4 danner hulrummet 3 et samlet rumfang, der omslutter gasmundstykkerne 12 og de til disse h0rende atomiseringszoner 11. Gasmundstykkerne 30 12 er endvidere forbundet med en fælles gasfordelings- ledning 15, der er anbragt koaksialt omkring væskeforde-lingsledningen 4.

Dysens virkemâde kan i korthed beskrives som f01ger: Nâr væske tilf0res den centrale væskefordelingsledning 35 4, fyldes hulrummet 3 i centrallegemet 2 lige som hul- rummene i de enkelte tâgemundstykker 5. Væsken tilf0res 4

DK 157332B

med et tryk pâ mellem 2 og 12 bar. Nâr gasformigt atomise- ringsmedium af tilstrækkeligt h0jt tryk (mellem 2 og 12 bar, men altid h0jere end væsketrykket) tilf0res gen- nem gasmundstykkerne 12, dannes en atomiseringszone 11 5 foran hvert enkelt gasmundstykke 12. I den snævreste del af hvert enkelt tâgemundstykke 5, dvs. ved dettes udl0bs- âbning 9, foreligger der sâledes en tofasestr0mning. Der- som trykket i tâgemundstykkets indre er tilstrækkeligt h0jt, vil str0mningen gennem denne del, dvs. i hele ato- 10 miseringszonen 11, være af kritisk karakter. Som det frem- gâr af beskrivelsen ovenfor, udmærker opfindelsen sig bl.a. ved, at risikoen for tilstopninger er fjernet,ved at aile væskepassager er forholdsvis store. Den zone, hvori str0mningshastigheden er h0j, er sâledes udformet, 15 at de omgivende begrænsningsflader danner en lille vinkel med str0mningsretningen, hvilket bidrager til at afslid- ningshastigheden bliver lav. Det omrâde, der er mest udsat for afslidning, er endvidere udformet pâ en sâdan mâde, at en pâ dette sted monteret keramisk indsats i form af 20 en slidbeskytter 14, der er anbragt pâ et sæde 13 befin- der sig i en i hovedsagen spændingsl0s tilstand, hvilket tillader anvendelse af materiale med lav trækstyrke som slidbeskyttelse. Dysen er udformet med henblik pâ ato- o misering af en væskestr0m pâ mellem 0 og 20.000 kg/m s, 25 beregnet pâ arealet af udl0bsâbningen 9, og gasstr0mmen 2 andrager mellem 500 og 2.500 kg/m s, beregnet pâ det sam-me areal.

Fig. 2 viser et r0ggasrensningsanlæg 20 til rensning af r0ggasser fra et ikke vist kulfyret kraft- og/eller var-30 meværk. Med henblik pâ rensning af r0ggasserne f0res disse f0rst til et elektrofilter 21, der udskiller ca. 90% af det ved forbrændingen dannede st0v. De endnu varme og svovldipxidholdige r0ggasser ledes derefter til en S02~reaktor 22, hvori en finfordelt kalkvælling spr0jtes 35 ind i r0ggasserne. Dette foregâr ved hjælp af de i reak-torens indre anbragte dyser 1, der forsynes med kalkvæl- 5

DK 157332 B

ling, der er tilberedt i en doseringstank 23, og sont pum-pes med h0jt tryk gennem en væskeledning 24 til dyserne l's centrale væskefordelingsledninger 4, jf. fig. 1. Kal-ken reagerer med svovldioxidet og binder dette. Vandmæng-5 den og temperaturen er sâledes afstemt, at ait vand for-damper, inden kalkresterne udtages, hvilket bevirker, at restprodukterne bliver t0rre og derfor væsentligt lettere at hândtere. En del svovlholdig kalk synker til bunden, hvor den udtages, medens resten gâr videre til et tekstil-10 spærrefilter 25, hvor st0rsteparten af de resterende r0g-gaspartikler fanges af filtermaterialet. Med jævne mellem-rum blæses filterslangerne rene ved hjælp af korte tryk-luftimpulser. Det st0v, der er l0snet ved blæsningen, faider ned til bunden, og f0res derefter ud. De fra st0v, 15 aske og svovldioxid rensede r0ggasser ledes derefter gennem en r0ggasblæser 26 ud i det fri gennem skorstenen 27.

Ved hjælp af det beskrevne anlæg kan r0ggasserne - takket være denne sâkaldte vâd-t0rre resningsmetode, hvori dyser if0lge opfindelsen anvendes til at muligg0re en effektiv 20 fordeling af den tilf0rte absorbentsuspension - renses sâ effektivt, at svovlkoncentrationen pâ udgangssiden bliver h0jst 0,1 g svovl pr. megajoule tilf0rt brændsel, hvad der svarer til en udskillelsesgrad pâ 70-85%, af-hængigt af kullets svovlindhold.

25 Den tekniske virkning, der opnâs med en dyse if0lge opfindelsen, kan yderligere illustreres med nedenstâende eksempel, der har tilknytning til den ovenfor omtalte vâd-t0rre metode.

Fordelingen af væskestr0mningen fra hvert tâgemundstykke 30 blev unders0gt pâ f01gende mâde. Fire dyser, der var ud-formet i overensstemmelse med opfindelsens principper og hver forsynet med fem tâgemundstykker med en mindste âbningsdiameter pâ 4,0 mm, blev forsynet med trykluft fra en fælles kompressor og med en væskesuspension fra 35 en fælles pumpe. Til fors0get blev der anvendt en væskesuspension bestâende af en blanding af 60 vægtprocent

DK 157332 B

6 vand, 30 vægtprocent flyveaske fra pulverforbrænding af stenkul samt 10 vægtprocent af en blanding af calcium-sulfit og calciumhydroxid. Væskestr0mningen fra hvert enkelt tâgemundstykke blev malt, medens den samlede væske-5 str0m blev varieret mellem 1500 og 12000 kg pr. time.

For hver værdi af den samlede væskestr0mning blev der foretaget bestemmelse af variationsbredden mellem væske-str0mningerne fra samtlige tyve tâgemundstykker, hvorved f0lgende résultat fremkom: 10 Samlet væskestr0mning Variationsbredde i % i kg pr. time af middelvædi 1500 1,3 3000 1,9 6000 1,1 15 12000 0,7

Claims (8)

1. Dyse (1) til atomisering eller £orst0vning af et væskeformigt fluidum ved hjælp af et gasformigt atomise-ringsfluidum, hvor det væskeformige fluidum udg0res af en 5 væske indeholdénde en suspension af faste partikler, k e n -detegnet ved a) at dysen (1) bestâr af et symmetrisk centrallegeme (2) udformet med et hulrum (3), hvori en central væskefor-delingsledning (4) udmunder, samt mindst tre symmetrisk 10 i forhold til centrallegemet (2) anhragte tâgemundstyk-ker (5) bestâende af r0rformede kapper (6) og sâledes anbragt, at deres længdeakser (7) skærer centrallegemets (12) længdeakse (8) i et fælles punkt og danner en vin-kel (v) med aksen (8) pâ mellem 20 og 90°, 15 b) at hvert. tâgemundstykke (5) er udformet med en cirkel-rund udl0bsâbning (9) med en diameter pâ mellem 1 og 10 mm og med en rotationssymmetrisk atomiseringszone (11), hvis længdeakse falder sammen med tâgemundstyk-kets (5) længdeakse (7), 20 c) at hver atomiseringszone (11) er indrettet til individuel forsyning af det gasformige atomiseringsfluidum fra et r0rformet gasmundstykke (12), der er anbragt opstr0ms fra udl0bsâbningen (9), d) at gasmundstykkets (12) længdeakse falder sammen med 25 tâgemundstykkets (5) længdeakse (7),samt e) at hulrummet (3) sammen med den centrale væskeforde-lingsledning (4) danner et samlet rumfang, der omslutter gasmundstykkerne (12) og de dertil h0rende atomi-seringszoner (11).

2. Dyse if0lge krav 1, kendetegnet ved, at forholdet med udl0bsâbningens (9) diameter og gasmundstykkets (12) diameter er mellem 0,1 og 0,5.

3. Dyse if0lge krav 1 eller 2, kendeteg net ved, at der i hvert af tâgemundstykkerne (5) ved 35 udl0bsâbningen (9) er udformet et sæde (13), imod hvil-ket der er anbragt en som en indsats udformet slidbeskyt- DK 157332 B ter (14), som af gas- og væsketrykket holdes i en i hoved-sagen spændingsl0s tilstand.

4. Dyse if01ge krav 1-3/ kendetegnet ved, at samtlige gasmundstykker (12) er forbundet med en fælles 5 gasfordelingsledning (15), der er anbragt omkring og koak-sialt med væskefordelingsledningen (4).

5. Dyse if0lge krav 1-4, kendetegnet ved, at tâgemundstykkerne (5) er indrettet til atomisering af en væskestr0m pâ mellem 0 og 20.000 kg/s pr. m af ud-

10 I0bsâbningens (9) areal ved hjælp af en gasstr0m pâ mel- 2 lem 500 og 2500 kg/s pr. m af det nævnte areal.

6. Dyse if0lge krav 5, kendetegnet ved, at den centrale væskefordelingsledning (4) og gasmund-stykkerne (12) er indrettet til at forbindes med en væske- 15 henholdsvis gaskilde, der udviser et tryk pâ mellem 2 og 12 bar.

7. Dyse if0lge krav 1-6, kendetegnet ved, at antallet af de ved centrallegemet (2) anbragte tâgemund-stykker (5) er mellem tre og ti.

8. Dyse if01ge krav 1-7 og hvor dysen er anbragt i en S02~reaktor (22) til atomisering af en i vand suspende-ret absorbent, kendetegnet ved, at dysens (1) væskefordelingsledning (4) er forbundet med en væskeled-ning (24), der er fælles for mindst en yderligere og i 25 samme reaktor (22) anbragt dyse (1).