Viherlipeäsuotimen nousukanavan ja sen tuennan kehitys

Abstract

Tässä diplomityössä tarkastellaan kohdeyrityksen viherlipeäsuotimien nousukanavissa ja niiden tuennoissa esiintyviä kestävyysongelmia. Työssä kuvataan nousukanavan ja sen tukien rakenne, ja esitellään niissä ilmenneitä vaurioita sekä aiemmin tehtyjä muutoksia kanavan kestävyyden parantamiseksi. Tutkimuksen tarkoituksena on selvittää, minkälaisia jännityksiä nousukanavaan ja tukiin syntyy, miten hyviä aiemmin tehdyt muutokset ovat, ja tarvittaessa kehittää rakennetta kestävämmäksi.

Kolmen eri kokoluokan suotimista tehdään FE-analyysi, jossa tutkitaan nousukanavan jännityksiä ja vertaillaan niitä niin eri kokoluokan suotimien kuin myös vanhan ja uuden rakenteen välillä. Jännitystuloksista havaitaan nousukanavan sisäpuolella vaikuttavan hydrostaattisen paineen olevan suurin jännitysten aiheuttaja kanavassa ja sen tuissa. Saatujen jännitystulosten perusteella arvioidaan eri rakenneyksityiskohtien väsymiskestoikää. Kestoikiä tarkastelemalla huomataan uusien paranneltujen nousukanavien olevan kestävämpiä, mutta tietyissä yksityiskohdissa, erityisesti suuremmissa suotimissa, jännitykset ovat yhä liian suuria, jotta riittävä kestoikä voitaisiin taata. Tämän perusteella jatkokehitykseen valitaan kaksi eri kohtaa nousukanavasta.

Jatkokehityksessä virtauksenohjainlevyjen, lisälevyn ja niiden kohdalla nousukanavaa toimivimmaksi vaihtoehdoksi havaitaan kanavan sisäpuoliset pyörötangot. Kanavan sisäpuoliset jäykisteet eivät ole optimaalisin ratkaisu viherlipeän virtauksen kannalta, mutta tilanpuutteen ja kanavan ulkopuolisten jäykisteiden, kuten palstalevyjen, tehottomuuden takia niiden todetaan olevan paras vaihtoehto. Nousukanavan yläkulmassa jännitykset saadaan parhaiten pienemmiksi käyttämällä painekuoren ulkopuolella ylimääräistä jäykisterengasta yläkulman kohdalla, ja poistamalla hitsi yläkulmassa sijaitsevan U-palkin ja sivulaatikon väliltä.

This Master’s thesis considers the problems in durability in the circulation ducts and their supports of the target company’s green liquor filters. The thesis describes the structure of the circulation ducts and its supports and presents both the damages that occurred in them and the modifications previously made to improve their durability. The aim of the study is to examine what kind of stresses arise in the circulation ducts and their supports, how good are the modifications made earlier, and to develop the structure more durable where needed.

FE-analysis is made of the filters in three sizes, where the stresses of the circulation ducts are studied and compared both between the different filter sizes and between the old and the new structure. From the stress results it is observed that the hydrostatic pressure operative inside the circulation duct is the greatest cause of the stresses in the duct and its supports. The fatigue life of different structural details is estimated based on the obtained stress results. By examining the fatigue lives, it can be noticed that the new enhanced circulation ducts are more durable, but in certain details, especially in the larger filters, the stresses are still too large in order that a sufficient fatigue life could be ensured. Based on that, two different sections of the circulation duct are selected for further development.

Round bars inside the circulation duct near flow distribution plates, an additional plate, and the duct near them, are the most functional option found in the development. Internal stiffeners of the duct are not the most optimal solution for the green liquor flow, but because of the lack of space outside the duct and the inefficiency of the external stiffeners, like cover plates, they are determined to be the best option. In the top corner of the circulation duct, the best way to reduce stresses is to use an additional stiffening ring outside the shell of the pressure vessel and to remove a weld between a U-bar and a side casing.