NO119701B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og apparat til forbrenning av svovel.

Foreliggende oppfinnelse angår i sin

alminnelighet fremstillingen av svoveldi-oksydgass, og særlig angår den fremgangsmåte og apparater til forbrenning av svovel i relativt små, kompakte enheter.

Oppfinnelsen tilveiebringer en til fremstilling av svoveldioksyd ved forbrenning bestemt fremgangsmåte, som karakteriseres ved at luft og svovel innmates i et forbrenningskammer med en sådan hastighet, at det i nevnte kammer opprettes en massehastighet større enn 48,8 kg pr. dm<2> pr. time, at blandingen av luft og svovel forbrennes mens turbulent omblanding opprettholdes, inntil svovelet hovedsakelig er fullstendig omvandlet til svoveldioksyd.

Oppfinnelsen angår også et til forbrenning av svovel bestemt apparat, som i kombinasjon omfatter en svovelmatnings-anordning, et forbrenningskammer i forbindelse med nevnte svovelmatningsanord-ning, hvilket kammer i hovedsaken har rør-form, og en lufttilførselsanordning, som tjener til å tilføre luft til nevnte kammer for å fremkalle forbrenningen av svovelet, idet svovelmatningsanordningen og lufttil-førselsanordningen tilfører luft og svovel til kammeret ved sådanne trykk og med sådanne strømningshastigheter, at den massehastighet, som hersker i kammeret under forbrenningen, overskrider 48,8 kg pr. dm<2> pr. time og forholdet mellom vekten av den i kammeret inntredende luft og vekten av det i kammeret inntredende svovel pr. tidsenhet er i området fra 4,3 til 13.

I mange år er svoveldioksyd blitt fremstilt ved forbrenning av svovel, og således fremstilt svoveldioksyd har i stor utstrek-ning vært anvendt i papirindustrien, i før-ste rekke for framstillingen av sulfitmasse, i næringsmiddelindustrien som et konser-veringsmiddel og for andre formål, og i mange andre industrier for konservering, røkning, garving og en mangfoldighet av andre formål.

Flere forskjellige typer apparatur står til disposisjon for fremstilling av svoveldioksyd ved forbrenning av svovel. I alminnelighet omfatter denne apparatur anordninger for smeltning eller fordampning av fast svovel, idet væsken eller dam-pen derpå pumpes til et forbrenningskammer, i hvilket svovelet forbrennes. Man har hittil trodd, at de forbrente gasser måtte holdes på en høy temperatur i en betydelig tidsperiode for å oksydere svovelet fullstendig til svoveldioksyd.

Følgelig har det vært ansett nødven-dig ved bygging av svovelbrennovner å anvende meget store forbrenningskammere for å gi tilstrekkelig tid for den kjemiske reaksjon av svovel og surstoff til å danne svoveldioksyd. I virkeligheten har det vært et godtatt prinsipp ved bygging av svovelbrennovner, at jo større kammerne er desto bedre er konstruksjonen. I denne sammenheng er svovelbrennovnene blitt klassifisert ved volumet av kammerne i forhold til den i en bestemt tid forbrente svovelmengde. Spesifikt er brennovnene blitt klassifisert i m<3> brennkammervolum pr. tonn forbrent svovel pr. døgn, og det er i alminnelighet blitt ansett som ønskelig, at størrelsesgra-den av kammerne ikke bør være mindre enn 0,7 m<3> pr. tonn pr. døgn og at størrel-sesgrader opp til 1,7 m<3> pr. tonn pr. døgn ville være både praktiske og ønskelige, idet sådanne størrelsesgrader ble formodet å være nødvendige for å gi tilstrekkelig tid til den kjemiske reaksjon av svovel og surstoff.

Som et tydeliggjørende eksempel har en Glen Falls roterende brennovn, som er en standard-svovelbrennovn som benyttes i papirindustrien, en forbrenningskammer-størrelsesgrad av 1,7 ms pr. tonn pr. døgn. Et annet utstrakt anvendt industrielt anlegg har en størrelsesgrad av 1,3 m<3> pr. tonn pr. døgn, mens enda et annet har en størrelsesgrad av 0,8 m<3> pr. tonn pr. døgn. Det finnes såvidt bekjent ingen industrielle svovelbrennovner, som har en størrelsesgrad av mindre enn ca. 0,7 m<3> pr. tonn pr. døgn. Det skal bemerkes, at stør-relsesgraden av en brennovn ikke refererer seg til dens produksjon men til volumet av forbrenningskammerne pr. tonn svovel, som forbrennes pr. døgn.

Anvendelsen av sådanne store forbrenningskammere krever ikke bare betydelig kapitalinvestering, plass og vedlikehold, men fører også i seg selv til dårlig økonomi som følge av betydelig varmetap. Videre har sådanne store enheter skremt mange forbrukere av svoveldioksyd fra å produsere gassen, og som følge herav har de måttet kjøpe gassen i tankvogner og i sylindrer, idet gassen vanligvis er under trykk. Ulempene ved å kjøpe svoveldioksyd i tankvogner og i sylindrer skyldes den høye nris nå nrnriuktet samt omkostningene for håndtering av sylindrene og tankvognene, og dessuten har sådan håndtering tilbøye-lighet til å være et industrielt hasardspill.

For ikke å øke størrelsen av forbrenningskammerne i overensstemmelse med de hittil godtatte prinsipper for svovel-brennovnkonstruksjon ble det ansett som fordelaktig å minske hastigheten av den forbrente gass gjennom forbrenningskammerne. Imidlertid ga den forminskede hastighet ikke den mest tilfredsstillende forbrenning, og det ble funnet nødvendig å lede gassen gjennom en slingrende bane, hvilket forårsaket, at det fremkom relativt store hvirvelstrømmer. Med andre ord, de forbrente gasser ble ledet gjennom forbrenningskammeret med en relativt lav hastighet og omrørtes svakt under denne gjen-nomgang. Dette er den type av forbrenning, som hittil mentes være nødvendig for å sikre tilfredsstillende fremstilling av svoveldioksyd.

Opprettelsen av den slingrende bane krevet anvendelse av hinderplater, stopp-anordninger eller lignende i veien for de varme gasser, som naturligvis har relativt kort levetid og forårsaker vedlikeholdspro-blemer. I denne sammenheng må man huske, at gasstemperaturene i forbren-

ningskammeret kan være opptil 1480° C.

Foruten å anvende store forbrenningskammere og slingrende baner er ytterligere forsøk blitt utført for å forbedre fremstillingen av svoveldioksyd ved anordning av forskjellige spredere eller munnstykker, men det prinsipp, at det kreves en lang reaksjonstid for å tilveiebringe maksimal fremstilling av svoveldioksyd, er i alminnelighet blitt fastholdt ved alt sådant ar-beide, og som en følge herav har størrelsen av forbrenningskammerne fortsatt å være meget stor, og som tidligere påpekt, er til og med større kammere ansett å være ønskelige.

Nettoresultatet av de vedtatte svovel-brennerkonstruksjonsprinsipper har vært, at den eksisterende apparatur er kostbar, plasskrevende og upraktisk. Den eksisterende apparatur er også vanskelig å drive og å innstille på forskjellige arbeidshastigheter. Likeledes er store enheter vanskelige å sette igang og avstenge.

Ved konvensjonell svovelforbrenningsapparatur, som sto til rådighet før frem-komsten av foreliggende oppfinnelse, smel-tes eller fordampes som ovenfor angitt svovelet før innsprøytning eller innmatning i forbrenningsmunnstykket. Fast svovel er ikke blitt forbrent direkte i industriell apparatur for umiddelbart å gi svoveldioksyd på grunn iav at den nåværende apparatur ikke egner seg til effektivt å forbrenne fast svovel direkte til svoveldioksyd. Nuværende anlegg omfatter følge-lig smeltetanker eller andre hjelpeappa-rater for å smelte eller fordampe svovelet.

Hovedformålet med foreliggende oppfinnelse er å overvinne de foran nevnte og andre mangler ved eksisterende svovelbrennovner og å tilveiebringe en forbedret fremgangsmåte og et tilhørende apparat for forbrenning av svovel, det være seg i form av fast stoff, damp eller væske, for effektivt å produsere svoveldioksyd. Et me-re spesielt formål med oppfinnelsen er å foreta sådan forbrenning i en relativ liten, kompakt enhet. Som det tydeligere frem-går av nedenstående grunner realisasjonen av dette og andre formål med oppfinnelsen seg på den oppdagelse, at tilveiebringelsen av en massehastighet med turbulent omblanding i et forbrenningskammer overstigende 48,8 kg sammenlagt gass pr. time pr. dm<2> tverrsnittsareal under forbrenningsperioden muliggjør i høy grad forbedrede betingelser og apparater for forbrenningen av svovel. Stort sett oppnås forbedringene ifølge denne oppfinnelse ved regulering av de brennende gasser på en særlig måte, som står i motsetning til de kunnskaper på området man hittil har hatt.

Forskjellige grunntrekk ved oppfinnelsen er vist på hosstående tegninger. Fig. 1 er en sideprojeksjon, delvis i snitt, av et apparat ifølge oppfinnelsen, hvilket apparat er særlig egnet for anvendelse av smeltet svovel. Fig. 2 er en horisontalprojeksjon, også delvis i snitt, av det i fig. 1 viste apparat. Fig. 3 er en sideprojeksjon, delvis i snitt, av et annet apparat ifølge oppfinnelsen, hvilket apparat er særlig egnet for anvendelse av svovel fra en roterende brennovn, av hvilken en del er vist i denne figur. Fig. 4 er en horisontalprojeksjon av det i fig. 3 viste apparat. Fig. 5 viser i perspektiv en blander, som anvendes ved det i fig. 3 og 4 viste apparat. Fig. 6 er en skjematisk sideprojeksjon i snitt av et konvensjonelt apparat for forbrenning av svovel. Fig. 7 er en horisontalprojeksjon av et apparat av den i fig. 6 viste type. Fig. 8 er en skjematisk sideprojeksjon, delvis i snitt, av en annen konvensjonell svovelforbrenningsenhet.

Som ovenfor nevnt virkeliggjøres prinsippene ifølge denne oppfinnelse ved utfø-relse av turbulent omblanding av gasser ved en meget høy massehastighet, spesielt overstigende 48,8 kg gass pr. time pr. dm<2 >tverrsnitt under forbrenningsperioden, dvs. inntil i hovedsaken fullstendig dannelse av svoveldioksyd er skjedd. (Benevnelsen «massehastighet» er et velkjent uttrykk i den kjemiske teknologi, i alminnelighet betegnet ved symbolet G, og er som dets enheter viser vekten av gass pr. tidsenhet, som strømmer gjennom et bestemt areal som strekker seg stort sett vinkelrett på strømningsretningen). Ved konvensjonell svovelforbrenningsapparatur er massehastigheten i apparaturen vanligvis under ca. 4,9 kg gass pr. time pr. dm<2> tverrsnitt. Denne oppdagelse av den mere effektive forbrenning av svovel ved høye massehastigheter er ikke bare en betydningsfull avvikelse fra den nuværende kommersielle bruk, men dertil står læren om høye massehastigheter for svovelforbrenning i motsetning til den på området rådende lære, som fører til lave massehastigheter. Man har funnet, at ved anvendelse av turbulent omblanding og høye massehastigheter kan svovelet forbrennes i fast, flytende eller dampform med høy effektivitet, og følgelig er det mulig å eliminere anvendelsen av smelte- og fordampningsapparatur.

På grunn av denne oppdagelse av å utføre turbulent omblanding ved høye massehastigheter har det vist seg, at forbrenning av svovel kan utføres i kammere, som er en trettiendedel av størrelsen av de forbrenningskammere som mentes å være nødvendige for forskjellige industrielle operasjoner anvendende svoveldioksyd. Videre muliggjør denne oppdagelse konstruksjon av apparatur, som kan innstilles for operasjoner, som har relativt vidt varierende krav. Med andre ord, et og samme anlegg kan utnyttes til fremstilling av vesentlig forskjellige mengder svoveldioksyd.

Ved tilveiebringelsen av de høye massehastigheter ifølge oppfinnelsen hør forholdet mellom luftmengden og svovelmeng-den (på vektgrunnlag) være minst 4,3 og bør ikke overstige 13. Ved sådanne forhold mellom luft og svovel og med gitte mat-ningshastigheter kan tverrsnittsarealet av forbrenningskammeret bestemmes for å gi den ønskede massehastighet.

Skjønt massehastighet av mere enn 48,8 kg gass pr. time pr. dm<2> tverrsnittsareal er blitt angitt, foretrekkes betydelig høyere massehastigheter, og i denne sammenheng er massehastigheter over 390 kg gass pr. time pr. dm<2> tverrsnittsareal blitt kommersielt anvendt ved utøvelse av foreliggende oppfinnelse. Det vil således innses, at produksjonen pr. enhet kan økes åtte ganger utover dens minimumsarbeidstil-stand ved økning av massehastigheten. Dette gir tilpassbarhet i drift, hvilken tilpassbarhet ikke er oppnådd ved tidligere kjent svovelforbrenningsapparatur.

Skjønt til og med høyere massehastigheter enn 390 kg gass pr. time pr. dm<2> tverrsnitt kan anvendes kan omkostningene for tilveiebringelse av sådanne høyere hastigheter blir uforholdsmessig store. Med andre ord, de høye massehastigheter krever høy-ere trykkfall, og omkostningene for sådanne trykkfall kan overskride verdien av å anvende høyere massehastigheter.

Som ovenfor nevnt må gassene være i turbulent strømning under forbrenningen. Sådan turbulens kan frembringes på forskjellige måter, og i denne sammenheng kan den virkeliggjøres ved variasjoner i munnstykkets utførelse, utførelsen av forbrenningskammeret og måten for blanding av gasser i forbrenningskammeret. Det har imidlertid vist seg, at ved høye massehastigheter fremkommer den ønskede turbulens uavhengig av munnstykkets utførelse og utførelsen av forbrenningskammeret. Ved lavere massehastigheter er det imidlertid ifølge denne oppfinnelse ønskelig å øke turbulensen av de brennende gasser ved anvendelse av spesielle blandingsmunn-stykker, ved anvendelse av omrøringsan-ordninger inne i forbrenningskammerne og ved innføring av sekundærluft på spesielle måter for å øke turbulensen. Det vil imidlertid innses, at turbulensøkende anordninger er særlig av verdi ved de lavere massehastigheter, f. eks. massehastigheter under ca. 97,6 kg gass pr. time pr. dm<2 >tverrsnittsareal. I alminnelighet kan forbrenningskammerne derfor omfatte et jevnt rørformet kammer og det kan benyttes enkle munnstykker med innslipning av luft på hvilkensomhelst måte, forutsatt at den blir i hovedsaken jevnt fordelt under forbrenningen.

Med turbulent omblanding menes i denne beskrivelse opprettholdelsen av en tilstand av fluidumturbulens før forbrenningen og en tilstand hos de varme gasser av fluidumturbulens i det minste ekvivalent med et Reynolds tall av 5 000. Dette sikrer, at svovel bringes til å reagere og at gassen ikke inneholder ureagert svovel og luft ved enden av kammerne, idet denne betingelse er nødvendig for tilfredsstillende fremstilling av svoveldioksyd. I denne forbindelse kan forbrenningskammeret være forlenget for å sikre fullstendig forbrenning av svovel, og det har vist seg, at lengden av forbrenningskammeret ikke be-høver være mer enn fire ganger lengden av flammen i brennovnen for å frembringe tilfredsstillende operasjoner.

Som kjent er Reynolds tall direkte proporsjonalt med diameteren av kanalen eller kammeret og hastigheten av gassen gjennom kammeret. Det har også forbindelse med viskositeten, og for å bestemme Reynolds tall anvendes en viskositet av 0,0575 centipois (17 % svoveldioksyd ved 1315° C).

i Da hastigheten er omvendt proporsjo-nal med kvadratet på kammerets radius for en gitt strømningshastighet gjelder, at jo mindre diameteren er, desto større blir Reynolds tall og desto høyere massehastigheten. Man innser således, at den ringe størrelse av kammerets diameter er et vik-tig trekk ved oppfinnelsen for sikring av turbulent omblanding og høy massehastighet.

Som ovenf or påpekt har de angitte prinsipper for oppfinnelsen muliggjort bygging av svovelbrennovner med en produksjons-evne ekvivalent med eksisterende apparatur men med et forbrenningskammer, som er en liten brøkdel av størrelsen av denne kjente apparatur. Ved forminskning av størrelsen av kammerne blir ennvidere overflatearealet forminsket, således at varmetap kan forminskes og gassternpera-turer forbli høyere. Dessuten tillater sådan størrelsesf orminskning en raskere opp-rettelse av driftsbetingeliser, således at brennovnen ifølge denne oppfinnelse kan igangsettes raskere enn konvensjonell apparatur. Følgelig er apparaturen ifølge oppfinnelsen mere tilpassbar for kommersielle fremgangsmåter, som har intermit-tent© svoveldioksydbehov.

Skjønt forskjellige sperreplate-, gitter-og bladanordninger kan være anordnet for frembringelse av turbulent omblanding, omfatter foreliggende oppfinnelse oppda-gelsen av midler, hvorved i høy grad tilfredsstillende drift kan oppnås uten sådanne sperreplateanordninger og bladanordninger og hvorved hovedsakelig slettvegge-de kammere kan anvendes. Dette medfører en betydelig fordel såvel med hensyn til vedlikehold som til anleggsomkostninger. På grunn av at forbrenningskammeret kan være glattvegget, forhindres lokalisert over-opphetning i hovedsaken, og likeledes opp-står ingen punkter av ansamling av smuss eller avleiring. Dessuten er rengjøring av sådanne glatte vegger en relativt lett opp-gave, og effektiv tilbakevinning av varme kan lett frembringes.

Forbrenningskammeret kan strekke seg i en vertikal retning eller i en horisontal retning, eller også kan det strekke seg i en eller annen mellomliggende vinkel. Appa-raturoppbyggingen er således meget tilpassbar og smidig og kan anordnes til å gi plass for forskjellige produksjonsanlegg og industrielle fremgangsmåter og operasjoner.

Fig. 1 og 2 på tegningen viser et apparat ifølge oppfinnelsen, som tjener til om-vandling av 2,5 tonn smeltet svovel pr. dag til svoveldioksyd. Apparatet omfatter en munnstykkeseksjon 13, i hvilken luft innmates gjennom et rør 15 og smeltet svovel gjennom et rør 17. For å bibeholde svovelet i smeltet tilstand er munnstykkeseksjonen omgitt av en dampmantel 19, til hvilken manteldamp avgis gjennom en rør-ledning 19a og kondensat fjernes gjennom en rørledning 19b. Apparatet omfatter også et sylindrisk forbrenningskammer 21, som er forlagt umiddelbart medstrøms fra munnstykkeseksjonen 13 og begrenser en stort sett L-formet bane og omfatter et hylster 22 foret med tungtsmeltelig eller ildfast materiale 23. Kammeret 21 har i det vesentlige slette vegger og er fri for sperreplater, blad eller lignende samt omfatter et ben 21a, som står i forbindelse med munnstykkeseksjonen, og et annet ben 21b, som munner ut i en svoveldiok-sydgass-gjenvinningsenhet (ikke vist). For-brenningskammerets ben 21a, som står i forbindelse med munnstykkeseksjonen 13, er ca. 3 m i lengde, og det er forbundet med benet 21b, som er ca. 1,5 m langt. Hylstret 22 er omgitt av mantler 25, gjennom hvilke luft for forbrenningen suges, idet luften forvarmes av hylstret 22.

Som vist i fig. 1 omfatter forbrennings-kammerets benseksjon 21a en utvidet seksjon 21a', som ligger umiddelbart med-strøms fra munnstykkeseksjonen 13, og en seksjon av forminsket diameter 21a", som står i forbindelse med den utvidede seksjon 21a'. Diameteren av den utvidede seksjon 21a' er 30 cm, og den strekker seg approksimativt 90 cm nedover kammeret 21. Seksjonen av forminsket diameter 21a" er 20 cm i diameter, og den er forbundet med benet 21b, som også er 20 cm i diameter.

Utvidelse eller forstørrelse av seksjonen av forbrenningskammeret umiddelbart medstrøms fra munnstykket er ønskelig i lavkapasitets-brennovner, ved hvilke brennovner tverrsnittsarealet er lite. Sådan utvidelse eller forstørrelse øker overflatearealet og øker følgelig stråling tilbake til kammeret, hvilket fører til mere forbedret forbrenning. I alminnelighet bør ved lav-kapasitetsbrennovner, som har små dia-metre, og ved massehastigheter opp til ca. 244 kg pr. dm<2> pr. time, den forstørrede eller utvidede seksjon av forbrenningskammeret ha en diameter av ca. 30 cm og bør strekke seg ca. 0,9 m nedover kammeret fra munnstykket for å frembringe mest tilfredsstillende forbrenning. Utvidelsen medfører foruten frembringelse av mer forbedret forbrenning jevnere forbrennings-betingelser.

Som vist i fig. 1 og 2 står luftkanaler 27, 28 og 29 i forbindelse med forbrenningskammeret 21 medstrøms fra munnstykkeseksjonen 13, og disse kanaler konvergerer bort fra denne seksjon, dvs. kanalene konvergerer i medstrømningsretningen. Ved den viste utførelsesform er hver av luft-kanalene 27, 28 og 29 5 cm i diameter og kanalene 27 og 38 er beliggende ca. 3 cm medstrøms fra munnstykkeseksjonen, og kanalene 27 og 28 ca. 5 cm medstrøms fra munnstykkeseksjonen 13, mens kanalen 29 er 50 cm medstrøms fra munnstykkeseksjonen. Kanalene 27, 28 og 29 konvergerer i en vinkel av 60° i forhold til kammerets akse. Disse kanaler 27, 28 og 29 er forbundet med en vifte eller blåsemaskin 31 gjennom ledninger 32, idet viften 31 mottar forvarmet luft fra mantlene 25 gjennom kanaler 33.

Den sammenlagte lengde av forbrenningskammeret er 4,5 m, men svovelet om-vandles i hovedsaken fullstendig til svoveldioksyd i de første 1,8 m av kammeret 21. Den ekstra lengde er tilstede for å til-passe apparatet for enhver variasjon i for-brenningsbetingelser, som kan inntreffe.

Den brennergass og svoveldioksyd, som dannes, strømmer ut fra benet 21b av forbrenningskammeret 21. Utvinning av svo-veldioksydgassen foretas på velkjent måte, og apparater for tilveiebringelse av sådan utvinning er ikke vist på tegningene.

I drift innmates svovel i smeltet form i munnstykkeseksjonen gjennom røret 17 og finfordelingsluft gjennom røret 15, idet forholdet mellom svovel og finfordelingsluft er 8:1 beregnet på vekt. Tilsatsluft innmates i kammeret 21 gjennom kanalene 27, 28 og 29 under et trykk av 7,5 cm vann. Oppvarmningsdamp innføres i rørlednin-gen 19 under et trykk av 4,2 kg pr. cm<2>.

Den i fig. 1 og 2 viste apparatur er i stand til efektivt å behandle fra omkring 3/4 til omkring 2,5 tonn svovel pr. døgn (24 timer). I forbrenningskammeret kan massehastigheten være fra ca. 53,6 til oa. 190 ikg gass pr. dm<2> pr. time. Med svovel-matningshastigheter av 2,5 tonn pr. døgn og med luftmatning ved de spesifiserte hastigheter, er Reynolds tall 18 000 i forbrenningskammeret 21a.

Ved den i fig. 1 og 2 viste utførelses-form er forbrenningskammervolumet pr. tonn forbrent svovel eller størrelsesgraden mindre enn 0,2 m<3> pr. tonn svovel pr. døgn under minimumsdriftsbetingelser, mens ved optimumsbetingelser størrelsesgraden er ca. 0,06 cm<3> pr. tonn svovel pr. døgn, til og med under hensyntagen til det for variasjoner i forbrenningsbetingelsene be-regnede ekstra volum. Denne utførelses-form har samme kapasitet som den i fig. 8 viste enhet, som representerer en for nærværende benyttet kommersiell enhet. Denne enhet omfatter et matningsrør 41, som innmater svovel i en roterende brennovn 43. Fra den roterende brennovn innmates svoveldampen og andre gasser i et i hovedsaken sylindrisk forbrenningskammer 45, hvori svoveldampen forbrennes. I hensikt å behandle 2 tonn svovel pr. døgn er forbrenningskammeret i den kommersielle utførelsesform 1,8 m høy og 1,5 m i diameter, således at det pr. tonn svovel nødvendige volum er nesten 1,7 m<3> pr. tonn svovel forbrent pr. døgn.

Det vil fremgå av det foregående, at prinsippene for oppfinnelsen fører til en meget mer kompakt enhet for fremstilling av svoveldioksyd enn den som hittil har stått til rådighet. I virkeligheten innser man av det foregående, at størrelsen av forbrenningskammeret kan være 1/30 av størrelsen av en tilsvarende konvensjonell enhet. Dette anskueliggjøres ytterligere av det i fig. 3—7 på tegningene viste apparat, hvilke figurer også anskueliggjør den lett-het, med hvilken prinsippene for oppfinnelsen kan anvendes på eksisterende apparatur. Disse figurer viser hvordan et forbrenningskammer ifølge oppfinnelsen kan erstatte et forbrenningskammer, som har en høy størrelsesgrad eller kapasitet.

Fig. 6 og 7 viser et konvensjonelt apparat for fremstilling av svoveldioksyd av svovel, hvilket apparat er alminnelig kjent som en roterende brennovn med et hjelpe-forbrenningskammer. Dette apparat omfatter et svovelmatningsrør 51, som innmater smeltet svovel i en het roterende brennovn 53. Tilstrekkelig med luft innføres i brennovnen for å frembringe fordampning av den ønskede mengde svovel. Svoveldampen avgis til et forbrenningskammer 55 med mer luft, som kommer gjennom et spjeld 54, og forbrennes. I kammeret 55 er anordnet en sperreplate 56 (fig. 6), som er opp-bygd av ildfaste materialer. Svoveldioksydet passerer rundt sperreplaten og avgis gjennom en avløpskanal 57. Ved en del kommersielle anlegg er sperreplaten erstattet med oppdemningsverk eller gitter.

Ved et kommersielt anlegg av den i fig. 6 og 7 viste type for behandling av 17 tonn svovel pr. døgn er kammeret 2,4 m i diameter og 4,8 m i høyde, således at det for hvert tonn svovel nødvendige volum er ca. 0,85 m<3> pr. tonn svovel (hvilket tar med i beregningen det volum, som opptas av sperreplatens teglmurverk).

Fig. 3 og 4 viser et apparat, som er bestemt for behandling av utgangsproduk-tet fra en roterende brennovn, og som kan erstatte det i fig. 6 og 7 viste kammer 55. Apparatet omfatter et forbrenningskammer 59 og en sylindrisk munnstykkeseksjon 61, som passer på utmatningsenden 63 av en roterende brennovn 65. Munnstykkeseksjonen 61 omfatter en blander 64, som er formet således som vist i fig. 5, idet blanderen er formet således at den gir mere areal for omblanding og gir luft- og svo-veldampblandingen en virvlende bevegelse. Blanderen 64 er hul og stort sett kløver-bladformig i tverrsnitt samt vider seg ut i medstrømsretningen. Damper og gasser fra brennovnen 65 passerer gjennom den indre del av blanderen 64, og luft passerer over yttersiden av blanderen, idet dampene og luften blandes med hverandre ved med-strømsenden av blanderen 64. Den luft,

som passerer over blanderen, inntrer i munnstykkeseksjonen 61 gjennom et spjeld 66, som er beliggende ved oppstrømnings-enden av blanderen. Spjeldet 66 kan naturligvis innstilles for å regulere iden i munnstykkeseksjonen innkommende luftmengde.

Forbrenningskammeret 59 er i alminnelighet sylindrisk og omfatter et utvendig hylster 67, som er foret med ildfast materiale 69. Kammeret er forbundet med hen-siktsmessige avtappingskanaler 71. Hvis det i fig. 3 og 4 viste apparat skal brukes for å forbrenne 17 tonn svovel pr. døgn til svoveldioksyd, kan forbrenningskammeret 59 være 50 cm i diameter og strekke seg fra munnstykkeseksjonen av den roterende brennovn ca. 30 cm.

Ved drift av det i fig. 3 og 4 viste apparat ved 17 tonn svovel pr. døgn mates luft til den roterende brennovn med hastigheten 700 m<3> pr. time og til munnstykkeseksjonen 61 med hastigheten 2 100 m3 pr. time under et trykkfall av omkring 3,8 cm vann. Reynolds tall i forbrenningskammeret 29 er 50 000. Massehastigheten i forbrenningskammeret er over 1:95 kg pr. dm<2 >tverrsnitt pr. time og bør sammenlignes med massehastigheten 4,9 kg pr. dm<2> tverrsnitt pr. time ved det i fig. 6 og 7 viste ovenfor beskrevne apparat.

Det vil innses, at forbrenningskammeret har et volum av mindre enn 0,04 m<3 >pr. tonn svovel og er tilnærmelsesvis 1/20 av størrelsen av den tilsvarende konven-sjonelle enhet.

Det i fig. 3 og 4 viste apparat med de ovenfor spesifiserte dimensjoner kan effektivt behandle svovel med en hastighet av mellom ca. 5 tonn pr. døgn til ca. 35 tonn pr. døgn. Enheten har således betydelig tilpassbarhet eller smidighet.

Som før nevnt kan fast svovel transporteres til forbrenningskammeret og forbrennes i overensstemmelse med prinsippene for denne oppfinnelse. Når fast svovel anvendes, bør det anvendes fine svovelpar-tikler av hvilke 'SO % fortrinnsvis passerer gjennom et 40 maskers sold. Svovelet bør transporteres til et forbrenningskammer ved hjelp av luft, idet luftmengden er mindre enn den som kreves til forbrenning, og også mindre enn den ved hvilken en eksplo-sjon ville kunne inntreffe. Spesifikt bør ved matning av svovel til forbrenningskammeret forholdet mellom luft og svovel være mellom 1/3 og 3 beregnet etter vekt. I forbrenningskammeret må tilstrekkelig med luft være tilstede for å sikre forbrenning og for å opprette en massehastighet

overskridende 48,8 kg gass pr. dm<2> tverrsnitt pr. time. I sin helhet bør forholdet

mellom luft og svovel være i området fra ca. 4,3 til ca. 13. Med unntagelse av apparaturen for transportering av svovel til forbrenningskammeret, hvilken apparatur kan fåes i handelen, bør forbrenningskammeret være utført etter de ovenfor angitte spesifikasjoner.

Hvilketsomhelst av de ovenfor beskrevne forbrenningskammere kan benyttes med svovel, som kommer inn i kammeret i form av væske, damp eller fast stoff. Naturligvis må munnstykke- eller matnings-mekanismen velges så at den passer til den form av svovel som leveres.

Som ovenfor angitt kan forskjellige typer av munnstykker benyttes, og i denne forbindelse er kun den enkleste munn-stykketype vist. Den viktigste fordel ved mere innviklede munnstykker er tilveiebringelsen av forbedret turbulens ved lavere massehastigheter.

Likeledes er forskjellige endringer i måten for innføring av gass til forbrenningskammeret mulige, og en sådan er vist i fig. 3, 4 og 5. Dette bidrar til å øke turbulensen. Omblandingen kan også lettes ved anvendelse av blad eller sperreplater i forbrenningskammeret. Som ovenfor angitt bør anvendelsen av sådanne anordninger i alminnelighet unngås på grunn av vanske-ligheter med vedlikehold. Imidlertid bidrar disse anordninger til ytterligere å formin-ske lengden av forbrenningskammeret på grunn av den økede turbulens og kan være ønskelige ved spesielle anlegg.

Den etter prinsippene for oppfinnelsen fremstilte gass kan kjøles etter at den har forlatt forbrenningskammeret, og benyttes ved forskjellige industrielle metoder og operasjoner. Avkjøling og overføring av gass skjer etter kjente fremgangsmåter og beskrives ikke her.

Det har vist seg, at ved det ovenfor beskrevne apparat ifølge oppfinnelsen, når gassen behandles ved kjente fremgangsmåter etter forbrenningen, kan gehalten av svoveltrioksyd være mindre enn en halv prosent Dette representerer høyeffektiv drift og er ekvivalent med eller mindre enn mengden svoveltrioksyd i gass, som er fremstilt ved for tiden tilgjengelig svovelforbrenningsapparatur.

Prinsippene for denne oppfinnelse kan anvendes ved utarbeidelse av mange forskjellige former av apparater for å behandle små eller store mengder svovel og for å frembringe enheter for vidt varierte krav. I denne forbindelse er det funnet, at for en gitt brennovn er lengden av flammen dividert med en eller annen kritisk dimensjon ved forbrenningskammeret proporsjo-nal med hastigheten av svovelet og luften, som fremmates med lave hastigheter, men alt ettersom matningshastigheten økes og turbulent omblanding inntrer, blir forholdet mellom lengden av flammen og den kritiske dimensjon konstant. Dette inntref-fer ved alle forhold mellom svovel og luft i forbrenningsområdet. Det er klart, at når svovelet og luften mates gjennom et rør, kan diameteren av forbrenningskammeret innstilles for en gitt flammelengde, hvor turbulent omblanding forekommer. Ved variasjoner i munnstykke- og forbrennings-kammerutformingen kan imidlertid det punkt, hvor forholdet mellom flammeleng-den og diameter bli konstant, variere. Opp-dagelsen av det konstante forhold ved og over en kritisk hastighet er en årsak til den sammentrengte utførelse av apparatet ifølge oppfinnelsen og sikrer optimal nytte av oppfinnelsen.

Som sammenfatning kan sies, at foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et forbedret apparat og en forbedret fremgangsmåte til forbrenning av svovel i form av damp, væske eller fast stoff. Som et resul-tat av denne forbedring kan svoveldioksyd effektivt fremstilles i et apparat, som er lite og kompakt sammenlignet med for tiden tilgjengelig apparatur. Dette har gjort svovelforbrenningsapparatur tilgj engelig for små såvel som for store operasjoner. Videre kan svoveldioksydet fremstilles med minimum av vedlikeholdsomkostninger såvel som minimum av driftsomkostninger. Dessuten gir apparatet og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen smidighet og tilpasning i drift, således at svovelforbrenning kan tilpasses bedre for mange industrielle anlegg.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av svoveldioksyd, ved hvilken luft og svovel inntas i et forbrenningskammer, hvor svovelet forbrennes, karakterisert ved, at luften og svovelet innmates i kammeret med sådan hastighet, at det i dette opprettes en massehastighet som overskrider 48,8 kg pr. dm<2> pr. time, hvorved det under forbrenningen opprettholdes turbulent omblanding inntil svovelet i hovedsaken er fullstendig omvandlet til svoveldioksyd.

2. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved, at et Reynolds tall overskridende 5 000 opprettholdes i kammeret inntil svovelet i hovedsaken er fullstendig omvandlet til svoveldioksyd.

3. Fremgangsmåte ifølge påstand 1 el ler 2, karakterisert ved, at forholdet mellom vekten av luft og vekten av svovel holdes innenfor området fra 4,3 til 13.

4. Fremgangsmåte ifølge hvilkesom-helst av de foregående påstander 1—3, hvor luften og svovelet mates til et slettvegget forbrenningskammer, karakterisert ved, at det i kammeret opprettes en massehastighet overskridende 97,6 kg pr. dm<2> pr. time.

5. Fremgangsmåte ifølge påstand 1 eller 2, karakterisert ved, at luften og svovelet mates i et bestemt forhold og med en sådan hastighet, at den under forbrenningen framkalte flammelengde i hovedsaken er konstant, uavhengig av variasjoner i hastigheten av svovel- og luftmatning ved nevnte forhold.

6. Fremgangsmåte ifølge hvilkesom-helst av de foregående påstander, hvor fast svovel transporteres til forbrenningskammeret ved hjelp av luft, karakterisert ved, at luftmengden er tilstrekkelig for å transportere svovelet, men mindre enn den mengde, som ville underholde en eksplo-sjon, og mindre enn den forbrenning nød-vendige mengde, og at det mates tilset-ningsluft til forbrenningskammeret.

7. Fremgangsmåte ifølge hvilkesom-helst av de foregående påstander, karakterisert ved, at fast svovel av en sådan størrelse, hvor 80 % av svovelet er mindre enn 40 masker, på i og for seg kjent måte mates til forbrenningskammeret ved hjelp av transporterende luft, idet mengden av transporterende luft er mer enn 1/3 ganger vekten av svovel og mindre enn 3 ganger vekten av svovel.