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Verfahren und Vorrichtung zum Verdampfen und Verbrennen von Ablauge.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verdampfen und Verbrennen von Abfallslauge, beispielsweise Abfallslauge, die bei der Zellstoffherstellung und insbesondere bei der Herstellung von Sulfitzellstoff gewonnen wird.
Bisher hat man im allgemeinen für die-Verdampfung solcher Laugen rotierende Öfen verwendet, aus welchen die verdampfte Masse zur Verbrennung in Schmelzöfen überführt wurde. In letzter Zeit wurde vorgeschlagen, die Verdampfung der Lauge sowie die Verbrennung der festen Laugenrüekstände in einem und demselben senkrechten Schachtofen auszuführen, in den flüssige Lauge in fein verteiltem Zustand eingespritzt wird. Hiebei wird die Lauge einem aufsteigenden Strom von heissen Verbrennungsgasen ausgesetzt, so dass das Wasser der Lauge verdampft und die trockene Substanz auf den Boden des Ofens absinkt, wo sie verbrannt wird und dadurch die heissen Verbrennungsgase bildet.
Es wurde auch vorgeschlagen, die Lauge quer über den oberen Teil des Ofenschachtes zu spritzen, so dass sie an der gegenüberliegenden Wand des Ofenschachtes in bereits eingedicktem Zustand haften bleibt und dort unter der Wirkung der aufsteigenden Verbrennungsgase vollständig verdampft, bis sich schliesslich die trockenen Laugenrückstände in Form von Klumpen von der Wand lösen und in die Verbrennungszone im unteren Teil des Ofenschachtes hinunterfallen, um dort zu verbrennen. Die Einspritzung von Lauge in der zuletzt beschriebenen Weise hat jedoch zur Folge, dass ein Teil der feinen
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sich dicke Beläge ansammeln, die insbesondere dann von Nachteil sind, wenn zur Wärmeausnutzung der Rauchgase ein Dampfkessel od. dgl. in den Rauchgaskanal eingebaut ist.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verdampfen und Verbrennen von Ablauge, beispielsweise Ablauge von Zellstoffherstellung und insbesondere solcher von Sulfitzellstoffherstellung, bei dem die Lauge in eingedicktes Zustand oben in einen Ofenschaeht eingeführt wird, durch welchen hindurch heisse, von der Verbrennung unter Zuführung von Luft der weiter eingedickten Lauge herrührende Verbrennungsgase von unten nach oben strömen und aus der dabei entstandenen geschmolzenen Masse Chemikalien zurückgewonnen werden, und besteht im wesentlichen darin, dass die eingedickte Ablauge in den Schacht eingeführt wird, ohne mit Luft gemischt zu sein, u. zw.
derart, dass die Lauge von den Zuführungsöffnungen über Wandflächen geleitet wird, die unten senkrecht sind und aufwärts mehr und mehr auswärts von der senkrechten Ebene abweichen, so dass die Flächen entsprechend der zunehmenden Eindickung der Lauge immer steiler werden und dass die in dem Schacht bis zur Verbrennbarkeit eingedickte Lauge unten im Ofenraum verbrannt wird. Der Vorteil dieses neuen Verfahrens besteht insbesondere in einer grossen Regelmässigkeit des Verbrennungvorganges und daher in einer guten wirtschaftlichen Ausnutzung desselben. Durch die erfindungsgemässe Ausbildung der Schachtwände wird nämlich jede Unregelmässigkeit in der Belieferung der Verbrennungsstelle mit eingedicktem Brennmaterial wirkungsvoll vermieden.
In der Zeichnung ist die Erfindung in beispielsweisen Ausführungsformen veranschaulicht. Die Fig. 1-6 beziehen sich auf eine Bauart der Erfindung ; Fig. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt durch
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einen Ofen gemäss der Erfindung nach der Linie 1-1 der Fig. 2 ; Fig. 2 zeigt einen senkrechten Schnitt durch den Ofen längs der Linie 11-11 in Fig. 1 ; die Fig. 3 stellt im vergrösserten Massstab einen Schnitt durch eine besondere Ausführungsform eines Laugenverteilerkastens dar ; die Fig. 4,5 und 6 zeigen teils in Ansicht, teils im Schnitt verschiedene Ausführungsformen von Laugenverteilerkästen ; in der Fig. 7 ist eine abgeänderte Bauart eines Laugenverbrennungsofens im Schnitt dargestellt ; abgeänderte Ausführungsformen dieses Ofens sind aus den Fig. 8 und 9 zu erkennen.
Bei der in den Fig. 1. -6 zur Darstellung gebrachten Bauart des neuen Laugenverbrennungsofens ist eine Ofenkammer j ! vorgesehen, deren unterer Teil die Verbrennungszone für die aus der Lauge gewonnene trockene Masse darstellt. Die Wände dieses Teiles des Ofenschachtes weisen Öffnungen 2 zur Einführung der Verbrennungsluft auf, und am Boden der Ofenkammer 1 ist eine Rinne 3 zum Ausfluss der während des Verbrennungsvorganges schmelzenden Chemikalien vorgesehen. Die einander gegenüberliegenden Wände 4 und 5 der Ofenkammer sind in geschweifter Form nach oben geführt und tragen an ihren oberen Enden die Laugenverteilerkästen 6. In den obersten Raum der Ofenkammer ist ein Dampfkessel 7 eingebaut, auf den die Wärme der Verbrennungsgase einwirkt.
Die Wasserzuleitungsrohre 8 zum Dampfkessel sind vorteilhaft in den Wänden der Ofenkammer angeordnet. Die Dampfabzugsrohre des Kessels führen über den Überhitzer 9, der im oberen Teil der Ofenkammer angeordnet ist. Nachdem die Verbrennungsgase am Dampfkessel vorbeigestrichen sind, strömen sie durch einen Wasservorwärmer 10 und werden dann in den Schornstein abgeleitet.
Zur Inbetriebsetzung der Ofenanlage wird in den unteren Teil der Ofenkammer 1 Brennstoff eingeführt, der mittels Luft, die durch die Öffnungen 2 eintritt, verbrannt wird. Wenn durch die Beobachtungslöcher 12 festgestellt werden kann, dass die Ofenkammer genügend heiss geworden ist, beginnt die Einleitung der Lauge, die vorher auf eine für die Eintrocknung und Verbrennung im Ofen geeignete Konsistenz eingedampft worden ist. Es empfiehlt sich hiebei eine Eindampfung bis zu etwa 45-60% Trockensubstanzgehalt. Die Lauge wird durch Rohre 13 in die Laugenverteilerkästen 6 geleitet, die sich praktisch über die ganze Breite der Wände 4 und 5 erstrecken. Die in die Kästen eingeführte Lauge steigt über den inneren Rand der Kästen und fliesst längs der geschweiften Innenflächen der Wände 4 und 5 herab.
Das Ausfliessen der Lauge kann durch Beobachtungslöcher 14 betrachtet werden (vgl. Fig. 3).
Die Wände 4 und 5 sind so geformt, dass ihre Neigung von oben nach unten immer mehr zunimmt, so dass die über sie abfliessende Lauge sich anfangs mit geringer Geschwindigkeit abwärts bewegt. Die Lauge ist hiebei der Wärme der aufsteigenden Verbrennungsgase ausgesetzt und wird dadurch unter Abgabe eines Teiles ihres Wassergehaltes allmählich zähflüssig, so dass sie ihre Abwärtsbewegung über die steiler werdenden Wandteile des Ofens ungefähr in gleichmässiger Geschwindigkeit fortsetzt, bis so viel Wasser verdampft ist, dass sich die Lauge an der Wand festsetzt. Die festen Laugenschichten werden immer dicker, bis sie eine bestimmte Stärke erreicht haben und sich in Klumpenform von der Wand lösen und in den unteren Teil der Ofenkammer herunterfallen.
An Stelle der herabgefallenen verfestigten Laugenschichten bilden sich neue, und in dieser Weise setzt sich die Verdampfung der Lauge fort.
Im unteren Ofenteil werden die herabgefallenen Klumpen trockener Lauge unter Luftzufuhr durch die Öffnungen 2 verbrannt. Die hiebei erzeugte Wärme genügt, um das in der herunterfliessenden Lauge enthaltene Wasser vollkommen zu verdampfen, wenn die Lauge vor der Einführung in die Verteilerkästen eine geeignete Dickflüssigkeit erhalten hat. Es braucht also während des ganzen Verdampfungs-bzw. Verbrennungsvorganges kein besonderer Brennstoff in den Ofen eingeführt werden.
Die aus der Ofenkammer abziehenden Verbrennungsgase bestreichen zunächst den Überhitzer 9 und dann den Dampfkessel 7. Die letzte Wärme wird von den Gasen an den Speisewasservorwärmer 10 abgegeben. Um zu vermeiden, dass durch die Gase kleine Mengen fein verteilter Chemikalien mit- geführt werden, kann man sie durch eine Reinigungsvorrichtung, z. B. einen sogenannten Skrubber, durchtreten lassen.
Die bei der Verbrennung der getrockneten Laugenklumpen sich bildenden Schmelzmassen werden laufend oder absatzweise durch die Rinne 3 in ein Gefäss 15 geleitet, in dem sie in bekannter Weise mit Wasser vermischt werden. Bei Verdampfung von Schwarzlauge kann dieser laufend Glaubersalz zugeführt werden, um die für den Prozess erforderliche Chemikalienmenge stets aufrechtzuerhalten. Die Zuführung des Glaubersalzes erfolgt entweder vor der Einleitung der Lauge in die Laugenverteilerkästen, oder durch Zumischung in diesen Kästen selbst. In letzterem Falle werden die Verteilerkästen mit einer Rührvorrichtung 16 ausgerüstet (vgl. Fig. 3).
Statt die Lauge laufend aus den Laugenverteilerkästen 6 über die Verdampfungsfläehen der Ofenkammer herabfliessen zu lassen, kann man die Laugenverteilerkästen auch absatzweise entleeren. Hiedurch wird erreicht, dass die längs der Verdampfungsflächen herabfliessende Lauge immer wieder Zeit hat, zu trocknen, ehe die nächste Überspülung der Flächen mit frischer Lauge stattfindet. Man kann beispielsweise die zur Förderung der Lauge in die Verteilerkästen dienenden Pumpen absatzweise arbeiten lassen. Doch kann man auch den Abfluss der Lauge aus den Verteilerkästen durch Anordnung von entsprechend arbeitenden Rühr-oder Verdrängungsvorrichtungen absatzweise gestalten.
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Es empfiehlt sich, die absatzweise Zuführung der Lauge durch die Öffnungen 48 rings um den
Schachtumfang in zyklischer Reihenfolge durchzuführen. Es ist jedoch auch möglich, die Öffnungen gruppenweise zusammenzuschliessen und einem Teil oder sämtlichen Öffnungen einer Gruppe die erforderliehe Laugenmenge gleichzeitig zuzuführen. Die Luftzuführungsöffnungen zum Schacht können ebenfalls alle gleichzeitig absatzweise mit Luft beliefert werden, doch erhält man im allgemeinen einen gleichmässigeren Betrieb, wenn jeweils nur eine kleinere Anzahl von Öffnungen gleichzeitig Luftzufuhr erhält.
An den beschriebenen Laugenverbrennungsöfen lassen sich natürlich die verschiedensten Ab- änderungen vornehmen. So ist es z. B. nicht notwendig, die Laugenöffnungen 48 rings um den ganzen
Schacht anzuordnen, sondern es empfiehlt sich, unter Umständen die Öffnungen nur an einer oder an zwei gegenüberliegenden Seiten der Schachtwand vorzusehen. Die Lauge kann mit Vorteil der Ver- dampfungsfläche von einem oberhalb befindlichen Laugenverteilerkasten mittels eines rohrförmigen
Organs od. dgl. im Winkel zugeführt werden. Das Zuführungsorgan für die Lauge kann hiebei in
Schlitzen im Boden des Verteilerkastens gegen die Verdampfungsfläche verschieblich angeordnet sein.
Man kann auch für dieZufuhr der Lauge zulenVerdampfungsfläehen mitöffnungen oder Schlitzen ver- sehene Zuführungsorgane anordnen, die derart drehbar sind, dass die zugeführte Lauge über verschiedene
Stellen der Verdampfungsfläche verteilt werden kann. Der Ofenschacht kann im Querschnitt rund, kreisförmig oder viereckig sein. Die Schachtwände können verschiedene Neigung besitzen. Die Schicht- wände sind vorteilhaft luft-oder wassergekühlt, und im letztgenannten Fall empfiehlt es sich, die Kühl- rohre mit dem Kreislaufsystem des Dampfkessels zu verbinden.
Die Abmessungen. des Ofenschachtes und die Austeilung, Anzahl und Grösse der Schachtöffnungen werden im Hinblick auf die Beschaffen- heit der Lauge, insbesondere auf ihren Wärmewert und ihre Viskosität zweckentsprechend gewählt. Im allgemeinen empfiehlt es sich, die Ofenwände-ob sie nun gekühlt sind oder nicht-mit einem feuer- beständigen Material zu bekleiden. Die Ofenwände können rippenartige Vorsprünge aufweisen oder durch Zwischenwände miteinander verbunden sein, und die Abfallslauge kann derart eingeleitet werden, dass sie über die von den Rippen und Zwischenwänden gebildeten Flächen herabfliesst.
Die Flächen, längs welchen die Abfallslauge abrinnt, können beispielsweise auch aus nebeneinander angeordneten, senkrecht oder waagrecht verlaufenden Rohren gebildet werden, so dass die Innenseite des Ofens ganz mit solchen Rohrkörpern verkleidet ist. Man kann auch innerhalb des Ofens Schirme vorsehen, die in ähnlicher Weise aus Rohren zusammengesetzt sind. Die Rohre werden zweckmässig von einem Wärme- regulierungsmittel, z. B. von Kühlflüssigkeit, durchströmt. Unter Umständen kann es vorteilhaft sein, im unteren Teil des Ofens durch Öffnungen, die unter den Öffnungen für die Laugenzuführung ange- ordnet sind, ein anderes Gas oder Gasgemisch als Luft (z. B. warmes Gas aus dem oberen Ofenteil) einzuleiten.
Ehe die Lauge in den Ofen eingeführt wird, wird sie zweckmässig der Einwirkung von CO2- haltigem Gas, gegebenenfalls bei niedrigerer Temperatur als derjenigen, bei der die Lauge getrocknet wird, ausgesetzt. Das CO2-haltige Gas kann dabei aus Verbrennungsgas vom Ofen bestehen. Nach- dem die Lauge in dieser Weise mit CO2-haltigem Gas behandelt worden ist, kann sie unmittelbar oder mittelbar derart erhitzt werden, dass sie dickflüssiger wird, als der auftretenden Wasserabdampfung entspricht. Erst in diesem verdickten Zustand wird die Lauge dann den Verdampfungsflächen des Ofens zugeführt und längs diesen herabfliessen gelassen.
Die Öffnungen zum Eintritt der Verbrennungsluft in den Ofen am Fusse des Ofenschachtes werden vorteilhaft so angeordnet, dass sie durch die am Ofenboden sich sammelnde und während der Verbrennung schmelzende Laugenmasse durchtreten muss.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Verdampfen und Verbrennen von Ablauge, beispielsweise Ablauge von Zellstoffherstellung und insbesondere solcher von Sulfatzellstoffherstellung, wobei die Lauge in eingedicktem Zustande oben in einen Ofenschacht eingeführt wird, durch welchen hindurch heisse, von der Verbrennung unter Zuführung von Luft der weiter eingedickten Ablauge herrührende Verbrennungsgase von unten nach oben strömen und aus der dabei entstandenen geschmolzenen Masse Chemikalien zurückgewonnen werden, während die aus dem Ofenraum abgehenden Gase heiss genug sind, um. für die Erzeugung von Dampf verwendet werden zu können, dadurch gekennzeichnet, dass die eingedickte Ablauge in den Schacht (1) eingeführt wird, ohne mit Luft gemischt zu sein, u. zw.
derart, dass die Lauge von den Zuführungsöffnungen über Wandflächen (4, 5) geleitet wird, die unten senkrecht sind und aufwärts mehr und mehr auswärts von der senkrechten Ebene abweichen, so dass die Flächen entsprechend der zunehmenden Eindickung der Lauge immer steiler werden, und dass die in dem Schacht bis zur Verbrennbarkeit eingedickte Lauge unten im Ofenraum verbrannt wird.