SE434347B - Sett att sonderdela ett vetskemedium och anordning herfor - Google Patents

Description

7908672-4 2 lämpade för drift med suspensioner, i synnerhet om slitande par- tiklar ingår i den suspension som man önskar atomisera. Vidare är dysornas vätskekapacitet liten vilket medför att vid vissa tillämpningar måste ett stort antal dysor nyttjas för att till- :äcklig kapacitet skall erhållas.

Ytterligare ett slag av dysor utgör de s k tryckdysorna, vid vilka endast vätsketrycket utnyttjas för att sönderdela vätskan. Dessa sistnämnda dysor har dock normalt ännu smalare öppningar än två- medledysor av konventionell typ, varför drift med t ex slitande suspensioner starkt försvåras, både med tanke på förslitning och risk för igensättning av de fina kanalerna i dysan.

Vid tillämpningar där hög vötskekapacitet erfordras, t ex 100 till 1000 l/min är det känt att använda sig av mekaniskt drivna roterande atomiseringsanordningar. Vid dessa tillföres den erforderliga energin med hjälp av en motor som driver en skiva som roterar med hög hastig- het, ca 5000 - 30000 r/m. Vätskan som skall sönderdelas tillföras vanligen gasströmmen genom kanaler i skivan, vilka mynnar i skivans periferi. De roterande atomiseringsanordningarna ger droppstor- lekar jämförbara med vad som kan erhållas vid drift med tryck- eller tvåmediedysor, men har således avsevärt högre kapacitet än dessa och kan utföras med drivanordningar för några hundratals kílowatt. Vid dessa kapaciteter måste dock mekaniska konstruktionsproblem be- träffande skiva och drift ägnas stor omtanke med tanke på risken för instabil drift på grund av vibrationer. En roterande atomi- seringsanordning är därför mekaniskt komplicerad och blir dyrbar, i synnerhet då växellåda eller turbin användes för att driva den.

Föreliggande uppfinning har till ändamål att anvisa ett förbättrat sätt att enligt ovan sönderdela och inblanda ett väskemedium i en gasström, som ej uppvisar de nackdelar som vidlåter de kända sätten utan möjliggör hög kapacitet, låg energiförbrukning och ringa risk för igensättning. Detta läses genom uppfinningen genom ett sätt som framgår av efterföljande patentkravs 1 kännetecken samt efter- följande sättskrav. Uppfinningen avser även en anordning för utföran- de sättet som medför nömnda fördelar jämfört med konventionell tek- 3 . 7908672-4 nik och dessutom är billig i tillverkning och uppvisar stor drift- säkerhet. Detta uppnås enligt efterföljande anordningskravs känne- tecken medan underkraven anger fördelaktiga utföringsformer.

Uppfinningen skiljer sig på flera punkter väsentligt från konven- tionell teknik för atomisering i tvåmedie-dysor. Enligt uppfinningen tillföres således vätskan tillnärmelsevis trycklöst en anordning vari vätskan bildar en vätskeyta. I jämnhöjd med vätskeytan är en spalt anordnad, vars nedre kant sammanfaller med vätskeytan. Sö länge endast vätska tillföres anordningen bröddar vätskan sålunda ut ur denna genom nämnda spalt. Vidare tillföres gas under tryck ett utrymme ovanför vätskeytan och bringas att utströmma genom spalten med en hastighet av 50 - 200 m/s. Gasen rycker med sig vätskan som i spalten accelereras till väsentligen samma hastig- het som gasen. Det har överraskande visat sig att vätskan sönder- delas synnerligen effektivt av atomiseringsmediet, och vid jämför- else med konventionella tvåmediedysor vid motsvarande energiupp- offring erhålles vid uppfinningens tillämpning en atomisering som är fullt jämförbar eller bättre än dessas. Då man enligt uppfin- ningen arbetar med grova kanaler för vätskan blir risken för igen- sättning mycket liten och man kan säga att man enligt uppfinningen lyckats kombinera fördelarna hos den konventionella tvêmediedysan med den höga kapaciteten per enhet som kan erhållas med en roteran- de atomiseringsenhet. Komplicerade maskinelement ingår ej i kon- struktionen vilket avsevärt reducerar installationskostnaden vid en anläggning. Vidare kan i de flesta fall konventionella högtrycks- fläktar utnyttjas för atomiseringsgasen, vilket ställer sig väsent- ligt billigare än inköp av kompressorer för tryckluft, vilket krävs om konventionella tvåmediedysor utnyttjas. Även transporten av väts- kan ställer sig enkel då endast statisk tryckhöjd och ledningsmot- stånd i rörledningen till anordningen behöver övervinnas med pump- arbete på vätskesidan.

Uppfinningen skall nu närmare beskrivas i anslutning till bifogade ritningsfigurer, där fig l visar schematiskt i snitt en blandníngsanordning i en behandlíngskammare. fig 2- visar schematiskt ett alternativt utförande av en bland- ningsanordning _79Û8672-4 ' 4 fig 3 visar schematiskt ytterligare ett alternativt utförande av en blandningsanordníng.

I Figur 1 avser 1 en blandningsanordning anordnad i en behandlings- kammare 2, som avgränsas av en vägg 3. Genom behandlingskammaren strömmar en gasström visad genom pilarna A. Vätskemediet, vilket skall atomiseras och inblandas i gasströmmen A, tillföres behand- lingsanordningen genom en tilloppsdel 5, vilken utgöres av ett rör 6 med en mynning 7, vilken är utformad såsom hål i röret.

Blandningsanordningen uppvisar en inloppsdel 8 för gasmediet som tillföres denna genom en kanal 9. Vid blandningsanordningens nedre del är en bottendel 10 anordnad, vilken är utformad med en botten- skiva 11 och sidoväggar 12. 13 är en blandningskammare, som upptill avgränsas av inloppsdelen 8 och nedtill av bottendelen 10. Bland- ningskammaren 13 är försedd med en utloppsöppning i form av en spalt 14 som sträcker sig runt anordningens periferi och nedtill avgränsas av en kant 15 på bottendelen och upptill en kant 16 som utgöres av inloppsdelens 8 nedre önde. Vätskemediet utströmmar genom mynningen 7 och fyller upp bottendelen så att en vätskeyta bildas i nivå med spaltens 14 nedre kant 15, Gasmediet tillföres genom kanalen 9 under tryck och bibringas att strömma ut genom spalten med en hastighet av 50 - 200 m/s. Enligt en fördelaktig utföríngsform är inloppsdelen 8, blandningskammaren 13 och tillhörande bottendel 10 cylinderformade medan vid ett annat fördelaktigt utförande är de av rektangulär form.

Genom att vätskan ej behöver tillföras under tryck kan grova rör användas För vätsketransporten fram till dysans bottendel, vilket är av stort värde då t ex suspensioner med grovt och/eller sli- tande material skall sönderdelas i droppar. Då spaltens utbredning i längsled kan göras mycket stor i förhållande till spaltens höjd fås i jämförelse med konventionella dysor stora passager för vätska och gas. För att ytterligare anpassa dysan för sådana suspensioner kan spaltens under- resp överkant beläggas med ett slíthållfast material, såsom hårdmetall eller keramik. 7908672-4 I figur 2 visas ett alternativt utförande av blandningsanordningen 1, där bottendelen 10 är utformad med en bottenskiva 11 men utan sidoväggar. Spaltens 14 nedre kant 15 motsvaras i detta fall av bottenskivans periferi. Tilloppsdelens 5 mynning 7 mynnar i detta fall vid ovannämnda bottenyta, där vätskeytan bildas.

I figur 3 visas en blandningsanordning 1 där enligt uppfinningen elektrostatiska krafter påverkar droppbildningen. Vid inlopps- delens 8 nedre ände är en högspänningsledning 16 inkopplad som ger spaltens 14 övre kant 16 en elektrisk potential som är 5-50 kV högre än potentialen vid kanten 15. Inloppsdelen är härför utformad med en isolator 17. Vätskan som tillföres genom röret hëlles vid negativ potential. En hög fältstyrka erhålles i spalten och den resulterande elektrostatiska kraften på vätskan som strömmar ut ur spalten hjälper till att slita sönder vätskan i små droppar.

En reducering av gashastigheten med 10 - 20 fiëför att erhålla samma droppstorlek har härvid visat sig möjlig att uppnå.

Då uppfinningen tillämpas vid torkning kan med fördel en delström av den heta torkgasen utnyttjas för att atomisera den vätska eller suspension som skall behandlas. Delströmmen tillföres i detta fall inloppsdelen 8 medan huvuddelen av gasströmmen bringas att passera blandningsanordningen 1. Vid cirkulär geometri bringas gasflödet A att helt omspola anordningen 1. Eventuellt kan ledskenor anordnas koncentriskt runt anordningen 1 för att styra huvudgasflödet så att optimal inblandning av vütskedroppar i hela gasflödet sker.

Det är värt att notera att tillförd atomiseringsgas i detta fall icke endast bidrar till en effektiv sönderdelning av vätskan i små droppar utan även väsentligt medverkar till att inblanda dropparna i hela gosflödet. Denna effekt är mer uttalad i det nu aktuella fallet än vid andra atomiseringsformer, då relativt sett större gasmängder (fast av lägre tryck) utnyttjas vid atomiseringen.

Uppfinningen kan även tillämpas vid absorption av svaveldioxid UI rökgaser under samtidig torkning av reaktionsprodukten, s k dry scrubbing. Absorptionsmedlet utgöres i detta fall av en lösning eller en suspension av ett lämpligt alkali t ex kalk, som atomi- 7908672-4 6 seras i en torkkammare där alkalit reagerar med rökgasens.svavel- dioxid samtidigt som reaktionsprodukten torkar av rökgasens värme.

Bildad torr reaktionsprodukt avskiljes delvis i torkkammaren, del- vis i en efterföljande stoftavskiljare. Även i detta fall kan med fördel en delgasström av den behandlade rökgasen användas för atomi- seringen eventuellt efter särskild stoftrening.

I vissa Fall kan det vara lämpligt att tillsätta alkali i torr form till delgasströmmen så att absorptionslösningen eller suspensionen, bildas i anordningen när stoftet vöts omedelbart före och under passa- gen ut ur spalten. Detta torra alkali kan utgöras t ex av bränd eller släckt kalk eller vid koleldning eventuellt av Flygoska från för- bränningen. I vissa fall kan flygaskan innehålla 20_- 30 procent alkali vilket åtminstone delvis kan utnyttjas för absorption av svoveldioxid. Då absorbenten icke helt utnyttjas vid absorptions- processen kan denna i vissa fall delvis recirkuleras till tork- kammaren, för att sänka kemikalíekostnaderna.

Uppfinningens funktion tramgår även av följande tíllömpningsexempel.

Ett gasflöde av cirka 15 500 É/h med temperaturen l48°C tillfördes en cirkulär torkkammare, vilken nertill var försedd med en konisk botten. Torkkammarens diameter var 2,8m, dess totala höjd 6,2 m och bottenkonans höjd 2,4 m. Gasutloppet var beläget i nivå med bottenkonans övre del. Gasflödet var uppdelat i två delflöden; ett större utförande ca 14200 É/h och ett mindre om ca 800 Ä/h.

Det sistnämnda flödet transporterades med hjälp av en högtrycks- fläkt och användes för atomisering i en tvåmediedysa med en dia- meter av 150 mm av ovan beskrivet slag. Det statiska trycket i gasledningen strax före dysan uppmättes till ca 11,5 kPa. Huvud- gasflödet tillfördes genom ett cirkulärt inloppsarrangemang i torkkammarens tak runt om tvåmediedysan. Gasflödet injusterades med hjälp av ledskenor, belägna runt om tvåmediedysan ca 0,2 m ovanför spalten i dysan. Koncentrationen av svoveldioxid i in- gående gas uppmöttes till ca 500 ppm För att avskilja svoveldioxi- den ur gasströmmen hade en ca 4,5-procentig lösning av natrium- hydroxid beretts, vilken pumpades till tvåmediedysan. Vid ett vätskeflöde av ca 6,5 1/min sjönk temperaturen på utgående gas från 145°C till 74°C samtidigt som halten svoveldioxid i utgående gas nedbringades till ca 50 ppm, mätt efter ett efter torkkammaren placerat slangfilter, i vilket huvuddelen av den torra reaktions- produkten avskildes.

Claims (21)

7-908672-4 P A T E N T K R A V

1. Sött att effektivt sönderdela ett vütskemedium bestående av en vütska eller en vätska innehållande suspension av fast material och inblanda vütskemediet i en gasström (A) genom en i gasströmmen anordnad blandningsanordning (1), k ü n n e t e c k n a t a v att vütskemediet tillföres blandningsanordníngen (1) i tillnörmelse- vis trycklöst tillstånd och i denna bildar en vötskeyta över vilken ett gasmedium införes under tryck och bringas att utströmma med en hastighet av 50 - 200 m/s genom en spalt (14) i jämnhöjd med vütske- ytan där vütskemediet medejekteras och bringas att accelerera till väsentligen samma hastighet som gasmediet under sönderdelning till mycket små droppar av vütskemediet och tillsammans med detta in- blandas i gasströmmen(A).

2. Sött enligt patentkrav 1, k ü n n e t e c k n a t a v att gasmediet utgöres av en delgasström av gasströmmen (A).

3. Sött enligt patentkrav 1-2, k ü n n e t e c k n a t a v att gasmediet bibringas ett statiskt tryckcv mellan 5 och 30 kPa, företrädesvis mellan 10 och 20 kPa, före dess inträde till bland- ningsanordningen (1).

4. Sött enligt patentkrav 1-3, k ü n n e t e c k n a t a v att gasmediet utgör mellan 2 och 20, företrädesvis 4 och 8 procent av gasströmmen (A).

5. Sött enligt patentkrav 1-4, k ü n n e t e c k n a t a v att spaltens (14) ena kant (16) bibringas en elektrisk potential mellan 5 och 50 kV högre än den andra kantens (15) potential.

6. Sött enligt patentkrav 1-5, k ü n n e t e c k n a t o v att vütskemediet tillföres blandningsanordningen (1) med ett flöde av mellan 5 och 500 L/min, företrädesvis 50 till 200 l/min.

7. Sütt enligt patentkrav 1-6, k ö n n e t e c k n a t a v att vütskemediet inblandas i en gasström (A) av mellan 5000 Ä/h och 750 ooo fi/h, företrädesvis malm so ooo nš/h och 250 ooo flë/h. 7908672-4 8

8. Sött enligt patentkrav 2-7) k-ü n n e t e ç k n a t a v att gasströmmen (A) utgöres av varm gas för torkning och/eller samtidig absorption av en eller flera komponenter ur gasen, t ex svaveldioxid.

9. Sött enligt patentkrav 8, k ö n n e t e c k n a t a v att delgasströmmen stoftrenas före dess införande till blandningsanà ordningen (1).

10. Sött enligt patentkrav 8-9, k ö n n e t e c k n a t a v att en absorbent i torr form tillsättes delgasströmmen.

11. Sätt enligt patentkrav 10, k ö n n e t e c k n a t a v att absorbenten utgöres av en axid, ett karbanat eller en hydroxid av en alkalimetall eller alkalisk jordartsmetall och/eller aska från kolförbrünning.

12. Sött enligt patentkrav 11, k ü n n e t e c k n a t a v att gasströmmen (A) eller tork/absorptionsprocessen ledes till en stoft- avskiljare där huvuddelen av absorbenten avskiljes och återföres till processen.'

13. Anordning För'effektiv sönderdelning av ett vütskemedium bestående av en vätska eller vätska innehållande suspension av Fast material och inblandning av vütskemediet i en gasström (A), vilken anordning omfattar en i gasströmmen (A).anardnad blandningsanordning (1) som uppvisar en inloppsdel (8) för gasmediet, en tilloppsdel (5) för vütskemediet, en blandningskammare (13) samt en utloppsöppning (14) för gasvütskemediet, k ü n n e t e c k n a d a v att bland- ningskammaren (13) är anordnad vid inloppsdelens (8) nedre öppning och utformad med en bottendel (10) anordnad att ansamla vëtskemediet till en vötskeyta vid vilken tilloppsdelens (5) mynning (7) för vütskemediet ör anordnad och att utloppsöppningen (14) ür utformad som en spalt mellan bottendelen (10) och inloppsdelen (8).

14. Anordning enligt patentkrav 13, k ü n n e t e c k n a d a v att bottendelen (10) utgöres av en bottenvügg (11) Försedd med en runt periferin anordnad sidovügg (12) vars övre ände bildar spaltens (14) nedre kant (15). 7908672-4

15. Anordning enligt patentkrav 13, k ä n n e t e c k n a d a v att bottendelen (10) utgöres av en plan bottenplatta (11) vars periferi bildar spaltens (14) nedre kant (15).

16. Anordning enligt patentkrav 13-15, k ä n nle t e c k n a d a v att inloppsdelens (8) nedre ände bildar spaltens (14) övre kant (16).

17. Anordning enligt patentkrav 13-16, k ä n n e t e c k n a d a v att spaltens (14) övre och nedre kanter (16,15) är förskjutna i sid- led i Förhållande till varandra så att planet mellan nämnda kanter uppvisar en normal som bildar vinkel mot vätskeytan.

18. Anordning enligt patentkrav 13-17, k ä n n e t e c k n a d a v att blandningskommaren (13) uppvisar cirkulärt tvärsnitt.

19. Anordning enligt patentkrov 13-18, k ä n n e t e c k n o d a v att spaltens (14) kanter (15,16) är utförda av ett mot slitning håll- fast material, exempelvis hårdmetall eller keramiskt material.

20. Anordning enligt potentkrav 13-19, k ä n n e t e c k n a d a v att inloppsdelens (8) nedre ände är ansluten till en högspönnings- ledning (16) och att inloppsdelen (8) är utformad med en isolator (17) som isolerar inloppsdelens nedre ände (16) från blandnings- kammaren i övrigt.

21. Anordning enligt patentkrav 13-20, k ä n n e t e c k n a d o v att bottenplattan (11) uppvisar en area som uppgår till mellan 0,01 och Ef, företrädesvis 0,2 - O,&d.