JP4885864B2 - 化学薬品回収ボイラ及びその使用方法 - Google Patents

Description

本発明は、ボイラ、とりわけパルプ製造機の化学薬品回収ボイラ、より詳細にはボイラの炉を拡大し、それによってその容量の増加を最適化及び単純化する装置及び方法に関するものである。

黒液を燃焼させる化学薬品回収ボイラの炉は、前壁、後壁及び側壁を有する。黒液噴霧装置は、１つ又はいくつかの水準で壁に配置されている。複数の空気ポートが、空気を空気供給部から炉内に案内するために、前記壁にいくつかの水平高さに配置されている。黒液燃焼で生じる燃焼排気は、様々な熱伝達装置、過熱器、ボイラ・バンク、及びボイラの水予熱器（エコノマイザ）と接触するように案内され、それによって気体中に存在する熱が、熱伝達装置内を流れる水、蒸気、又はその混合物に回収される。ノーズ構造体が、気体流を案内するために、炉の上部に配置されている。屋根部を介して懸架されている過熱器部材が、蒸気を過熱する。

空気は通常、３つの異なる水準でボイラ内に案内される。一次空気は炉の底部内に、二次空気は一次空気レベルよりも上方かつ液ノズルよりも下方に、そして三次空気は完全燃焼を保証するために液ノズルよりも上方に案内される。空気は通常、ボイラの４つの壁の全て、又は対向する２つの壁のみのうちのいずれかから、いくつかの空気ポートを介して供給される。空気を炉内に案内する４つ以上の空気水準を、ボイラに配置することもできる。

ここ数年間導入された新しいボイラ設備に共通する特徴は、補助機器を備えた新しいボイラが、必要があれば将来の容量増加を可能にすることを考慮して予め設計されていることである。通常、これはボイラ構築及び構造用鋼材の構成により空間を留保し、配管及び補助機器を大きくしてボイラの将来の搭載に十分な容量を備えさせることによって達成される。

容量範囲が幅広いために、ボイラの操作中に問題が生じる。化学薬品回収ボイラに関して、炉が大き過ぎると、低負荷で十分に高い精錬ベッド温度及び適当な過熱を維持することが複雑になり、他方、炉が小さ過ぎると、高いボイラ負荷における熱表面の目詰まりの虞につながる。これは、ボイラの負荷が変化する場合に炉を拡大することによって防ぐことができる。

これまでのところ、化学回収ボイラの拡大は、炉の前壁（及び後壁）の再配置用の空間を確保し、それによって側壁が延長されることによって達成される。これにより、前壁と後壁との間の距離が増大することになり、燃焼過程自体で問題が生じる可能性がある。これは、とりわけ空気装置内の燃焼空気が主に前壁及び後壁から供給される場合に問題を生じる。二次及び三次空気水準での空気浸透及び空気噴射速度は、回収ボイラ炉内における燃焼過程での重要な要素である。これらのパラメータは、正しい空気ポート寸法を選択することによって最適化される。正しい寸法は、適当な量の空気を、空気ポートを介して対向する壁に向かって適切な浸透距離へ供給しなければならないという点で、ボイラ負荷に左右される。炉の拡大の際に対向する壁との距離が大きくなっても空気ポートの数が基本的に変化しないまま保たれる場合、空気ポートの寸法が異なるボイラ負荷に対して妥協しなければならない。この場合、ボイラ内の燃焼過程の観点からは最良の結果は得られない。例えば、二次空気が好ましくは前壁及び後壁のみから供給される典型的な空気装置は、国際公開ＷＯ０２／０８１９７１に提示されている。
国際公開第０２／０８１９７１号パンフレット

本発明の目的は、上記欠点をなくし、また燃焼過程の効率を損なわないようにボイラ負荷を増大させることに容易に適応可能であり、さらに最適な方法で制御することのできる、ボイラ設備を提供することである。本発明の別の目的はまた、従来技術と比較して技術的により簡単でより迅速な拡大を達成する方法である。本発明の目的は、炉の拡大の前後での特定の空気水準、とりわけ化学薬品回収ボイラの二次空気流及び三次空気流を最適化する装置である。

本発明は、前壁、後壁及び側壁によって画定されたボイラ、特に化学薬品回収ボイラに関する。本発明は、側壁を移動することによりボイラを拡大するためのボイラに関する空間が確保されており、それによって前壁及び後壁の長さが延びるようになっていることを特徴とする。

したがって、本発明の重要な概念は、ボイラ設備を変更又は構築する場合に、前壁及び後壁を延長することによって１つの側壁を再配置するために準備することである。

また、本発明は、前壁、後壁及び側壁によって画定されたボイラ、とりわけ化学薬品回収ボイラにおける方法に関し、基本的な特徴は、ボイラを最初に第１の容量範囲で作動して、その後１つの側壁を移動させることによりボイラを拡大し、容量の増加に必要な他の装置／機器及び変更をそれに応じてボイラに提供することによって、ボイラを第１の範囲よりも大きい第２の容量範囲で作動するために変更することである。

本発明は、新規のボイラの容量増大のために準備する改良された方法を提供する。とりわけ、本発明による方法では、特定の水準、特に二次及び三次水準での空気のかなりの部分又は基本的に全ての空気が、前壁及び後壁を介して案内される場合に、広く変化する負荷レベルでの最適化された空気供給及び炉中への一定の浸透を維持することが可能である。

前壁と後壁との間の距離は、拡大の際に変化しない。拡大に必要とされる追加の空気は、前壁及び後壁の延長部に配置される追加の空気ポートを介して案内される。これは、空気ポートの寸法を拡大前のボイラ負荷と、拡大後の負荷に最適化できるということである。上記の国際公開された文献では、１つ又は複数の特定の空気水準の空気噴流が縦列を形成する。拡大に必要とされる燃焼空気の量の増加は、問題の空気供給システムに必要とされるように、前壁及び後壁の延長部で空気ポートの縦列の数を増やすことによって得ることができる。

本発明によると、ボイラ設備用のレイアウト設計段階の間に、ボイラの１つの側壁の再配置を可能にするための準備が行なわれる。簡単に取り外し可能な整備プラットフォームが最初に、この取り外し可能な側壁に沿って設置される。他の機器は、建物内のどこかに配置されることが好ましい。蒸気ドラムは伸張され、拡大に必要なノズルを備えている。溶解タンクは、拡大のために第１の位置に十分大きく構築されているか、又は溶解タンクの将来の拡大のために空間が確保されている。主な母管は、拡大に必要なノズルを備えている。

ボイラの炉は、幅及び深さを有する。炉の幅は、炉の前壁の水平長さのことを言い、深さは炉の側壁の水平長さのことを言う。いわゆるノーズ深さは、燃焼排気の蒸気を炉の上部に案内する際に重要な役割を果たし、通常は炉の全体の深さの４０〜４５％を有するが、それは、変えないまま保持することができる。なぜなら、炉の側壁の長さ、したがって炉の全体の深さが変わらないからである。ノーズ／側壁の割合は、拡大の前後で同じであることが望ましい。

ルーフを介して懸架された過熱部材内の最適な蒸気速度は、過熱器管の適当な冷却を保証し、一方、過剰な圧力減少を避けるのに重要である。本発明では、これは、過熱部材の数を増やし、部材間の適当な横方向距離を維持することによって達成される。

本発明によれば、追加の管パネルが拡大に関してのみ設置されるので、小さな負荷においては、ボイラ・バンク及びエコノマイザ部の過剰に大きな、したがって非効果的な熱表面の使用が避けられる。同じことが、過熱器にも当てはまる。

本発明の別の利点は、拡大前に、煤煙換気扇がより小さなボイラ容量でのみ１つの壁で使用されることである。なぜなら、この解決法はボイラ設備の寸法に影響を与えないからである。したがって、初期投資及び保守作業が明らかに少なくなる。

従来技術の拡大方法（前壁／後壁の移動）では、少なくとも４つの完全横管溶接ラインが前（後）壁に必要であり、その結果、数百の管／管領域溶接部が生じ、多くの危険領域に潜在的な漏洩の危険虞性を生じる。本発明による装置によれば、これらの重大な溶接部が少なくなり、上側の母炉の２つだけになる。

本発明の装置では、拡大中のボイラの停止時間は従来技術の方法と比較して短くすることができる。なぜなら、過熱器、ボイラ・バンク、及びエコノマイザ要素は、拡大を行なう前に専用の空間内で予め組み立てることができるからである。本発明による炉の拡大は、より簡単な現場溶接によってもより速くなる。

本発明を、添付の図面を参照してより詳細に説明する。

図１は、水管壁、すなわち前壁２、側壁３、及び後壁４と、水管で形成された底部５とによって画定された炉１を備えた化学回収ボイラの構造を示している。燃焼空気は、一次、二次、及び三次空気としていくつかの異なる水準から炉内に供給される。他の空気の水準があってもよい。黒液などの廃液が、二次空気領域と三次空気領域との間でノズル６を介して案内される。燃焼過程では、廃液からの溶解床が炉の底部５に形成され、そこから溶解生成物が炉の底部に嵌合された溶融生成物噴出口７を介して排出される。

ボイラの熱回収表面、すなわち過熱器８が、炉の上方に配置される。炉の後壁４側には、炉の上方の過熱器に続く熱表面、ボイラ・バンク９及びエコノマイザ１０が収納され、炉内で生成された燃焼排気の熱が蒸気の形で回収される。過熱器では、飽和蒸気はより高温の蒸気に変換される。ボイラのボイラ・バンク９では、飽和温度の水が沸騰されて部分的に蒸気にされ、供給水予熱器１０内では、水をボイラの蒸発部９及び過熱部８に案内する前に燃焼排気により水が加熱される。いわゆるノーズは、符号１４で示されている。

ボイラの水／蒸気の循環は、自然循環により行なわれ、それによってボイラ壁及び底部の水管内で生成される水／蒸気混合物は、ボイラに対して交差するように配置された蒸気ドラム１１内に収集管を通って上向きに、すなわち前壁２の方向に流れる。熱湯は、蒸気ドラムから排水管１２を通って底部マニホールド１３に流れ、そこから水は底部水管、及びさらに水管壁に分配される。

図２は、ボイラの拡大が望まれる場合、１つの側壁３を再配置するためにボイラ内に確保された拡大領域を示している。側壁は、前壁／後壁の延長部２ａ、４ａの長さの範囲まで移動される。さらに図２は、空気ポート１６を介した空気噴流１５を略図として示している。この装置での空気噴流の数は、より低いボイラ容量に対して、後壁４に２つの噴流、及び前壁２に３つの噴流を備えている。必要な追加の空気は、前壁及び後壁の延長部２ａ、４ａに、より多くの空気ポート１６ａ、及びこれらを介して空気噴流１５ａを配置することによって、拡大部内に受け入れられる。拡大において、既存の空気ポートの操作、及びそこを通って流れる空気噴流を変更する必要がない。

ボイラ拡大に関する手段は、当業者に知られているものであり、したがってこれに関してより広くは説明していない。

本発明は、現時点で、最も実用的且つ好ましい実施例であると考えられるものに関して説明したが、本発明は提示した実施例に限るものでなく、反対に、添付の特許請求の範囲の原理及び範囲に様々な変更形態及び対応する装置を含むことを意図したものであることを理解されたい。例えば、本発明の応用例は特定の空気装置に限るものではないが、本発明の利点は特定レベルの空気の主な部分が前壁及び後壁を介して供給される場合に特に明らかになる。

本発明を適用することのできる、典型的な化学薬品回収ボイラの略側面図。 空気水準側からみた、本発明による炉の底部の略断面図。

Claims (3)

1. 前壁、後壁及び側壁によって画定された化学薬品回収ボイラであって、前記側壁の変位により拡大されるようになっている化学薬品回収ボイラにおいて、該化学薬品回収ボイラが、
   拡大のための延長部を有し、拡大後の前記前壁と前記後壁との間の距離が拡大前と基本的に同じである、前記前壁及び後壁と、
   一方の側壁が他方の側壁に対して変位可能になっている前記側壁と、
   二次空気および三次空気の大部分を前記前壁及び前記後壁から供給する、二次空気を供給する装置および三次空気を供給する装置と、
   前記側壁の変位により前記化学薬品回収ボイラを拡大するための空間と、
   拡大後の前記前壁および前記後壁の延長部に、拡大により必要になる追加の空気を供給する空気ポートと
   を備えることを特徴とする化学薬品回収ボイラ。
2. 前記化学薬品回収ボイラの全体の深さに対するいわゆるノーズの深さの割合が、拡大の前後で基本的に同じであることを特徴とする、請求項１に記載された化学薬品回収ボイラ。
3. 前壁、後壁及び側壁によって画定された化学薬品回収ボイラにおける方法において、
   最初に前記化学薬品回収ボイラを第１の容量範囲で作動させて、二次空気および三次空気の大部分またはほとんど全てを前記前壁及び前記後壁から供給し、
   前記薬品回収ボイラの負荷の増大に応じて、前記化学薬品回収ボイラの１つの側壁を変位させることにより前記前壁及び前記後壁の長さを増大させて前記化学薬品回収ボイラを拡大させて、前記化学薬品回収ボイラを前記第１の範囲よりも大きい第２の容量範囲で作動するように変更し、それに応じて容量の増加に必要な他の装置及び変更を前記化学薬品回収ボイラに提供するとともに、前記第２の容量範囲で必要とされる追加の空気を、前記前壁及び前記後壁の延長部に配置された追加の空気ポートを介して供給することを特徴とする方法。

Images