SE407595B - METHODS AND DEVICES FOR MONITORING THE REDUCTION EFFICIENCY IN A CHEMICAL EQUIPMENT - Google Patents

Description

7405401-6 tionerna som äger rum i en kemikalieåtervinningsugn är följande: iNa2SO4 + 2C -9 Na2S + 2002 Na2CO3 ;å Na2O (fast) + C02 Na2O (fast) + C -+ Na2 (gas) + CO Naz (gas) + 1/202 '_+ Na20 (rökgas) S + 02 -å S02 S02 + 1/202 \-_\ so Na2O + S03 -9 Na2SO4 (rökgas) Na20 + C02 -9 Na2CO3 (rökgas) Regleringen av driftsvillkoren i nedre eldstaden styr reduk- tionen av natriumsulfat till natriumsulfid och omvandling av natrium- karbonat till natriumoxid samt av natriumoxid till natriumånga. The ions that take place in a chemical recovery furnace are as follows: iNa2SO4 + 2C -9 Na2S + 2002 Na2CO3; å Na2O (solid) + CO2 Na2O (solid) + C - + Na2 (gas) + CO Naz (gas) + 1 / 202 '_ + Na20 (flue gas) S + 02 -å SO2 SO2 + 1/202 \ -_ \ so Na2O + SO03 -9 Na2SO4 (flue gas) Na20 + CO2 -9 Na2CO3 (flue gas) The regulation of the operating conditions in the lower fireplace controls the reduction of sodium sulphate to sodium sulphide and the conversion of sodium carbonate to sodium oxide and of sodium oxide to sodium vapor.

Den mängd mängd natriumånga som bildas genom reduktion styr i sin tur koncentrationen av svaveloxider och natriumsulfat- samt ~natriumkarbonatrökgas som avgår med eldstadsgaserna från eldstaden.The amount of sodium vapor formed by reduction in turn controls the concentration of sulfur oxides and sodium sulfate and sodium carbonate flue gases emitted by the fireplace gases from the fireplace.

Rätt reglering av reduktionsbetingelserna är därför nödvändig icke endast för regleringen av verkningsgraden vid produktion av natrium- sulfii från natriumsulfat utan även för reglering av avgàngsprodukterna från eldstaden. Ökad ångalstring är en tillkommande fördel som er- hållas genom korrekt drift. ' I största allmänhet är en hög förbränningstemperatur i bädden och en djup förkolningsbädd i eldstaden önskvärda för erhållande av maximal reduktionsverkningsgrad och för minskning av avgång av svavel- oxid och partiklar i rökgasen. Skötare av sådana eldstäder tvekar emellertid ofta att arbeta med en djup förkolningsbädd med hänsyn till den ökade risken för allvarliga explosioner i lösningstanken, som *'orsakas av en tillfällig snabb utbränning av bädden med där betingad översvämning av avrinnande smälta, som är svår att avleda. En icke _ uppdelad ström av smälta kan åstadkomma farliga smälta-vattenexplosio- ner i lösningstanken. En annan olägenhet med ett driftssätt med en djup förkolningsbädd ligger däri att luftöppningarna till eldstadens omkrets kan blookeras, vilket kan leda till en släckning, när en under- minerad förkolningsbädd faller ihop mot en elastadsvägg. Ett annat problem i förbindelse med drift med djupbädd ligger däri att det är ofta besvärligt att genom enbart visuell observation fastställa bäddens exakta höjd och att det följaktligen är svårt att fastställa i fall ,bädden blir för djup. Av dessa skäl driver många skötare eldstaden under betingelser, där bädden hålles lägre, varigenom reduktionsverk~ ningsgraden försämras och överföringen av kolbeståndsdelar till gas; strömmen ökas, varigenom lågsmältande slaggavsättningar bildas på 3 i 714051401 -6 värmeöverföringsytor längre nedströms.Proper regulation of the reduction conditions is therefore necessary not only for the regulation of the efficiency in the production of sodium sulphide from sodium sulphate but also for the regulation of the exhaust products from the fireplace. Increased steam generation is an additional benefit obtained through proper operation. In general, a high combustion temperature in the bed and a deep charring bed in the fireplace are desirable in order to obtain maximum reduction efficiency and to reduce the emission of sulfur oxide and particles in the flue gas. However, caretakers of such fireplaces often hesitate to work with a deep charring bed in view of the increased risk of serious explosions in the solution tank, which is caused by a temporary rapid burn-out of the bed with the consequent flooding of draining melt, which is difficult to divert. An undivided stream of melt can cause dangerous melt-water explosions in the solution tank. Another disadvantage of an operating mode with a deep charring bed is that the air openings to the perimeter of the fireplace can be blocked, which can lead to an extinguishing, when an undermined charring bed collapses against an elastane wall. Another problem associated with deep bed operation lies in the fact that it is often difficult to determine the exact height of the bed by visual inspection alone and that it is consequently difficult to determine in cases where the bed becomes too deep. For these reasons, many attendants operate the fireplace under conditions where the bed is kept lower, thereby degrading the reduction efficiency and converting carbon components to gas; the current is increased, whereby low-melting slag deposits are formed on 3 heat transfer surfaces further downstream.

Föreliggande uppfinning avser en teknik för övervakning av för- bränningsbetingelserna i bädden i en kemikalieåtervinningsugn, vari- genom väsentliga variabler kan regleras för erhållande av optimal eldstadsdrift. Mera bestämt har det visat sig att reduktionsverknings- graden i en kemikalieåtervinningsugn samt andra faktorer, exempelvis 'utsläppning av föroreningar från ugnen samt om alstringen har ett di- rekt samband med bildandet av natriumånga i förkolningsbädden. Det har också visat sig att produktionen av natriumånga kan övervakas och 'eldstadens driftsbetingelser varieras i enlighet med de vid övervak- ningen erhållna avläsningarna, så att alstringen av natriumånga hålles vid en önskad nivå eller inom ett önskat område för att därigenom er- hålla optimala driftsbetingelser för eldstaden.The present invention relates to a technique for monitoring the combustion conditions in the bed of a chemical recovery furnace, whereby significant variables can be regulated to obtain optimal fireplace operation. More specifically, it has been found that the reduction efficiency in a chemical recovery furnace and other factors, such as the emission of pollutants from the furnace and whether the generation is directly related to the formation of sodium vapor in the carbonization bed. It has also been found that the production of sodium vapor can be monitored and the operating conditions of the fireplace varied according to the readings obtained during the monitoring, so that the generation of sodium vapor is kept at a desired level or within a desired range to thereby obtain optimal operating conditions. for the fireplace.

Föremålet för föreliggande uppfinning är ett sätt att övervaka reduktionsverkningsgraden i en kemikalieåtervinningsugn, i vilken Na2SO4 reduceras till Na2S i en förkolningsbädd i eldstaden och i vilken natriumgas alstras och förbrännes till Na2O ånga, vilket sätt kännetecknas av att övervakningen sker genom mätning av den vid för- bränningen alstrade ljusstrålningen, varvid intensiteten av endast den del av det synliga ljusspektret i området för den för exciterade nat- 'riumatomer från förkolningsbädden kännetecknande våglängden övervakas.The object of the present invention is a method of monitoring the reduction efficiency of a chemical recovery furnace, in which Na 2 SO 4 is reduced to Na 2 S in a charring bed in the fireplace and in which sodium gas is generated and burned to Na 2 O steam, which method is characterized by measuring by measuring it. the firing produced the light radiation, monitoring the intensity of only that part of the visible light spectrum in the region of the wavelength characteristic of excited sodium atoms from the carbon bed.

Uppfinningen hänför sig även till en apparat för utövande av sättet enligt något av patentkraven 1-4, som innefattar en kemikalieåter- vinningsugn, i vilken Na2SO4 reduceras till Na2S i en förkolningsbädd och i vilken natriumgas alstras och förbrännes för bildande av Na2O, varvid organ är anordnade för övervakning av eldstadens arbetssätt, vilken apparat kännetecknas av organ för övervakning av intensiteten av endast den delen av det från förkolningsbädden kommande synliga ljusspektret i området för den för exciterade natriumatomer känneteck- nande våglängden. Genom kontinuerlig detektering av den hastighet med vilken natriumånga alstras i bädden i en kemikalieåtervinningsugn, kan betjäningspersonen reglera väsentliga driftsparametrar för upprätt- hållande av natriumångalstringen vid optimal nivå eller inom ett opti- malt område.The invention also relates to an apparatus for practicing the method according to any one of claims 1-4, which comprises a chemical recovery furnace, in which Na 2 SO 4 is reduced to Na 2 S in a carbonization bed and in which sodium gas is generated and combusted to form Na 2 O, wherein means are arranged for monitoring the operation of the fireplace, which apparatus is characterized by means for monitoring the intensity of only that part of the visible light spectrum coming from the charring bed in the region of the wavelength characteristic of excited sodium atoms. By continuously detecting the rate at which sodium vapor is generated in the bed of a chemical recovery furnace, the operator can regulate essential operating parameters to maintain sodium vapor generation at the optimal level or within an optimal range.

Fig. 1 är en schematisk sidovy av en svartlut-kemikalieåtervin- ningsugn enligt föreliggande uppfinning, fig. 2 är en schematisk tvärsektion utmed linjen 2-2 i fig 1, fig. 3 är en sidovy av detektorn, fig 4 är en vy framifrån av detektorn, fig 5 är ett kopplingsschema av detektorkretsen.Fig. 1 is a schematic side view of a black liquor chemical recovery furnace according to the present invention, Fig. 2 is a schematic cross-section along the line 2-2 in Fig. 1, Fig. 3 is a side view of the detector, Fig. 4 is a front view of the detector, Fig. 5 is a circuit diagram of the detector circuit.

Fig. 1 åskådliggör en kemikalieåtervinningsugn 10, som är ett typexempel på kemikalieåtervinningsugnar för behandling av svartlut. ,7uos4o1-så Väggarna i ugnen är beklädda med ångalstringstuber 12, vilka bildar en del av värmeväxlíngsytan i kemikalieåtervinningsaggregatet, varvid ytterligare värmeväxlingsytor med den allmänna beteckningen 14 visas i aggregatets övre del. _ Svartlut, som härrör från kraftmassatillverkningen och/eller andra på natrium baserade massatillverkningsförfaranden, som behandlats 'genom avdunstning till önskad fastsubstanshalt,-införes i eldstaden 10 genom munstycken 16. Den på detta sätt i eldstaden insprutade vätskan rör sig nedåt mot eldstadens botten och passerar därvid genom uppsti- gande förbränningsgas, så att större delen av fukten i vätskan omedel- bart förångas. De fasta partiklarna sjunker nedåt genom den uppstigan- de förbränningsgasströmmen och bildar en hög eller en förkolningsbädd 18 på härden eller eldstadsbottnen 20. En del av de brännbara bestånds- delarna förbrukas under detta fall genom eldstaden, medan återstående brännbara ämnen förbrukas i förbränningsbädden 20. De icke brännbara, oorganiska kemikalierna smälter och avtappas från eldstaden genom ut- matningspipen 22. ' Förbränningen främjande luft införes i eldstaden vid två ställen.Fig. 1 illustrates a chemical recovery furnace 10, which is a typical example of chemical recovery furnaces for treating black liquor. The walls of the furnace are lined with steam generating tubes 12, which form part of the heat exchange surface of the chemical recovery unit, further heat exchange surfaces of the general designation 14 being shown in the upper part of the unit. Black liquor originating from the pulp production and / or other sodium-based pulping processes treated by evaporation to the desired solids content is introduced into the fireplace 10 through nozzles 16. The liquid thus injected into the fireplace moves downwards towards the bottom of the fireplace and passes thereby by rising combustion gas, so that most of the moisture in the liquid is immediately evaporated. The solid particles sink downward through the ascending combustion gas stream and form a pile or a char bed 18 on the hearth or fireplace bottom 20. In this case, some of the combustible constituents are consumed through the fireplace, while the remaining combustible substances are consumed in the combustion bed 20. The the non-combustible inorganic chemicals melt and are drained from the fireplace through the exhaust pipe 22. 'Combustion-promoting air is introduced into the fireplace at two locations.

Primärluft införes genom munstycket eller öppningar 24, belägna på förhållandevis kort avstånd från bottnen, medan sekundärluft införes genom munstycken eller öppningar 26 belägna ovanför vätskemunstyckena 16.Primary air is introduced through the nozzle or openings 24, located at a relatively short distance from the bottom, while secondary air is introduced through nozzles or openings 26 located above the liquid nozzles 16.

Förutom reduktionen av natriumsulfat i bädden enligt reaktionen (1) (1) Na SO + 20 4 Na 4 28 + 2C02 2 sönderdelas natriumkarbonatet termiskt enligt reaktion (2) 15 (2) Na2CO3 çà Na2O (fast) + C02 Den motsatta reaktionen undertryckes på grund av avgången av C02 och den omedelbara användningen av Na2O i.reaktionen (3) (3) Na2O + C a Naz (ånga) + CO Natriumoxid är en termisk stabil, förhållandevis icke flyktig fast substans med en kokpunkt av 1271°C. Detta ligger avsevärt ovan- för bäddtemperaturerna, som normalt uppgår till 815-109300. Det vid reaktionen (3) bildade elementära natriumet har däremot en låg kok- punkt av 88106 och förångas således lätt från bädden. Det är en ytterst reaktionsbenägen substans och brinner snabbt enligt reaktion (4)'omedel- bart ovanför bädden varvid det avger betydande värme och ett ljust gult 1405401-6 ljus. i (4) Naz (ånga) + 1/202 _, Nazo (färgas) + nn + Light Detta gula ljus härrör från den termiska exciteringen av na- triumatomer i de ytterst fina varma fasta partiklarna i Na2O-röken.In addition to the reduction of sodium sulphate in the bed according to the reaction (1) (1) Na SO + 20 4 Na 4 28 + 2CO 2 2 the sodium carbonate is thermally decomposed according to reaction (2) 15 (2) Na 2 CO 3 çà Na 2 O (solid) + CO 2 The opposite reaction is suppressed on due to the release of CO 2 and the immediate use of Na 2 O in the reaction (3) (3) Na 2 O + C a Na 2 (vapor) + CO Sodium oxide is a thermally stable, relatively non-volatile solid with a boiling point of 1271 ° C. This is considerably above the bed temperatures, which normally amount to 815-109300. The elemental sodium formed in the reaction (3), on the other hand, has a low boiling point of 88106 and is thus easily evaporated from the bed. It is an extremely reactive substance and burns rapidly according to reaction (4) 'immediately above the bed, emitting significant heat and a bright yellow light. i (4) Naz (vapor) + 1/202 _, Nazo (colored) + nn + Light This yellow light results from the thermal excitation of sodium atoms in the extremely fine hot solid particles in the Na2O smoke.

Det har skarpa intensitetstoppar i våglängdområdet av 5890 Ångström i det synliga ljusspektret. Denna våglängd är karakteristisk för natrium både i elementärformelleri form avföreningar.Den kaniokeförß växlas med ljuset från andra exciterade atomer, som är närvarande i eldstaden. Spektrallinjerna för brinnande kol eller svavel ligger exempelvis på stort avstånd från denna karakteristiska natriumvåg- längd. Eftersom förkolningsbädden i regel är 167-278°C svalare än de luftrika områdena ovanför bädden är ljusemissionerna från mindre flyktiga natriumföreningar i bädden begränsade. Dessutom är ljuset I från natriumföreningar in situ i bädden avskärmad genom det närvarande ogenomskinliga kolet. Gult ljus från bädden är således i främsta rummet att tillskriva natriumånga som brinner ovanför bädden. En termodyna- misk undersökning av de två reduktionsreaktionerna som äger rum i förkolningsbädden antyder att överväganden såsom den höga utspädningen av natriumsulfat med karbonat och kravet på ett smält tillstånd för verkningsfull reduktion placerar de båda reaktionerna i trånga-tempera- turområden i förhållande till varandra. Härigenom blir bildandet och lysande förbränning av natrium en nyttig spårreaktion för reduktionen av natriumsulfat.It has sharp intensity peaks in the wavelength range of 5890 Ångström in the visible light spectrum. This wavelength is characteristic of sodium both in elemental formulations in the form of compounds. It can be exchanged with the light from other excited atoms, which are present in the fireplace. The spectral lines for burning coal or sulfur, for example, are at a great distance from this characteristic sodium wavelength. As the charring bed is usually 167-278 ° C cooler than the air-rich areas above the bed, the light emissions from less volatile sodium compounds in the bed are limited. In addition, the light I from sodium compounds in situ in the bed is shielded by the opaque carbon present. Yellow light from the bed is thus primarily attributable to sodium vapor burning above the bed. A thermodynamic study of the two reduction reactions that take place in the carbonization bed suggests that considerations such as the high dilution of sodium sulfate with carbonate and the requirement for a molten state for effective reduction place the two reactions in narrow temperature ranges relative to each other. As a result, the formation and luminous combustion of sodium becomes a useful trace reaction for the reduction of sodium sulfate.

Två slags stoft alstras i en kemikalieåtervinningsugn, som kan överföras till de från eldstaden avgående förbränningsgaserna. Den enar typen orsakas av mekanisk transport av svartlutpartiklar vid svartlu- tens införande i form av ett ytterst finfördelat_sprutregn. Dessa allt- för fina tjärpartiklar-brinner under flykten och alstrar förhållande- vis stora klot av smälta med låg smältpunkt. Den andra stofttypen be- står av 'undermikronstora partiklar av högsmältande natriumsulfat- och natriumkarbonatrök, som bildas genom reaktionerna mellan eldstads- gaser och metallisk natriumånga son1alstratsi bädden. Det har visat sig att när bäddens ljuskraft befinner sig vid mycket hög nivå, mäng- den rök i förbränningsgaserna kan vara alltför stor. Bäddens ljushet bör följaktligen hållas inom ett område av höga ljushetsvärden som be- stäms genom föregående kalibrering för erhållande av optimal reduktions- verkningsgrad utan att samtidigthögaröknivåer uppnås. Ett upprätt- hållande av ljusheten inom detta värdeområde och bibehållandet av rätt (stor) sprutstorlek för svartluten gör det möjligt för skötaren att vidmakthålla hög reduktionsverkningsgrad och hålla svaveloxidkon- 11405401-6 6 centrationen i förbränningsgasen vid ett lågt värde samt att balansera -dessa faktorer mot stofthalten i de avgående förbränningsgaserna.Two types of dust are generated in a chemical recycling furnace, which can be transferred to the combustion gases leaving the fireplace. One type is caused by mechanical transport of black liquor particles during the introduction of the black liquor in the form of an extremely finely divided_spring rain. These excessively fine tar particles burn during the flight and produce relatively large spheres of melt with a low melting point. The second type of substance consists of submicron-sized particles of high-melting sodium sulphate and sodium carbonate fumes, which are formed by the reactions between the flue gases and the metallic sodium-vapor solarium bed. It has been shown that when the luminosity of the bed is at a very high level, the amount of smoke in the combustion gases can be too great. Consequently, the brightness of the bed should be kept within a range of high brightness values determined by prior calibration to obtain optimum reduction efficiency without achieving simultaneous high smoke levels. Maintaining the brightness within this value range and maintaining the correct (large) spray size for the black liquor enables the operator to maintain a high reduction efficiency and keep the concentration of sulfur oxide in the combustion gas at a low value and to balance these factors against the dust content of the exhaust gases.

Den mätare som användes vid föreliggande uppfinning för mottagan- de och indikering av fotonenergin som utstrålas av natriumförbrän- ningsreaktionen, är i huvudsak en optisk anordning. En fotodetektor användes i mätaren, som är särskilt reaktionsbenägen i förhållande till natriumspektrallinjen. Fotoelektriska motstånd, fotoelektriska -dioder, fotoceller, fotoelektriska transistorer, prismor, brytnings- galler och liknande kan användas. Detektorer, exempelvis fotoelektriska _detektorer, vilka reagerar på speciella delar av det synliga ljus- spektret, förekommer i handeln och behöver följaktligen icke närmare beskrivas här. Det är endast nödvändigt att välja en detektor, som reagerar på natriumspektrallinjen och som är förhållandevis okänslig för annat ljus som härrör från eldstaden. Dessutom användes optiska filter som släpper igenom natriumspektrallinjen och dämpar sidobanden.The meter used in the present invention for receiving and indicating the photon energy radiated by the sodium combustion reaction is essentially an optical device. A photodetector is used in the meter, which is particularly reactive with respect to the sodium spectral line. Photoelectric resistors, photoelectric diodes, photocells, photoelectric transistors, prisms, refractory grids and the like can be used. Detectors, for example photoelectric detectors, which react to special parts of the visible light spectrum, are commercially available and consequently need not be described in more detail here. It is only necessary to select a detector which responds to the sodium spectral line and which is relatively insensitive to other light emanating from the fireplace. In addition, optical filters were used that let the sodium spectral line through and attenuate the sidebands.

-Genom denna kombination av fotoelektriska detektorer och filter erhåller man en mätare, som reagerar till omkring 95% på natriumspektrallin en och endast omkring 5% på spektrallinjen från gas eller oljelågorna från hjälpbrännare eller de i eldstaden uppeldade kolvätena.-Through this combination of photoelectric detectors and filters, a meter is obtained which reacts to about 95% on the sodium spectral line one and only about 5% on the spectral line from gas or the oil flames from auxiliary burners or the hydrocarbons fired in the fireplace.

Fig. 1 och 2 visar mätaren 28 i samverkan med en kemikalieåter- vinningsugn. Fig. 1 visar siktvinkeln för varje mätare i vertikalplanet ' och fig. 2 visar siktvinkeln i horisontalplanet. Av dessa två. figurer framgår att med användning av fyra, kring eldstaden anordnade mätare 'i huvudsak hela förkolningsbädden kan observeras. Ett mindre antal mä- tare kan givetvis användas med därav betingad mindre känslig registre- ring av bäddens ljushet. Mätarna kan anbringas så att de observerar genom hål i eldstadsväggarna eller genom icke använda svartlutinsprut- ningshål, om sådana förekommer. Mätarna anordnas lämpligen nära eld- åstadens hörn och är riktade nedåt vid omkring 43° vinkel, så att sikt- fältet uppgår till omkring 1/4 av förkolningsbädden. Varje mätare över- vakar ett område.på bädden mittemot mätarens placeringsställe.Figs. 1 and 2 show the meter 28 in conjunction with a chemical recovery furnace. Fig. 1 shows the viewing angle of each meter in the vertical plane 'and Fig. 2 shows the viewing angle in the horizontal plane. Of these two. Figures show that with the use of four meters arranged around the fireplace, substantially the entire carbonization bed can be observed. A smaller number of meters can of course be used with the consequent less sensitive registration of the lightness of the bed. The meters can be mounted so that they observe through holes in the fireplace walls or through unused black liquor injection holes, if any. The meters are suitably arranged near the corner of the fireplace and are directed downwards at an angle of about 43 °, so that the field of view amounts to about 1/4 of the charring bed. Each meter monitors an area on the bed opposite the meter's location.

I fig. 1 visas två av mätarna anslutna till en genomsnittsbil- dande anordning 30. På icke visat sätt är även de två andra mätarna anslutna till denna anordning. Uteffekten från den genomsnittsbildande * anordningen tillföras en upptecknare 32, som då indikerar den genom- snittliga avläsningen från de.olika mätarna. Det kan vara önskvärt i vissa fall att uppteckna de.särskilda utgångssignalerna från varje mätare så att skötaren kan övervaka varje del av förkolningsbädden för sig. Alarmanordningar kan vara anordnade för att värna för mycket låga eller mycket höga ljushetsavläsningar hos antingen den genomsnitt- liga avläsningen eller varje enskild avläsning.Ett alarm med anledning 7405401-6 7 'av låg ljushet skulle varna för hotande problem, exempelvis hotande släckning eller en vattenläcka, medan alarm för hög ljushet skulle an- tyda en hög rökhalt i de avgående gaserna.Fig. 1 shows two of the meters connected to an average-forming device 30. In a manner not shown, the other two meters are also connected to this device. The output power from the averaging device is applied to a recorder 32, which then indicates the average reading from the various meters. It may be desirable in some cases to record the particular output signals from each meter so that the attendant can monitor each part of the char bed separately. Alarm devices may be provided to protect against very low or very high brightness readings of either the average reading or each individual reading. An alarm due to low brightness 7405401-6 7 'would warn of threatening problems, for example threatening extinguishing or a water leak , while alarms for high brightness would indicate a high smoke content in the exhaust gases.

I Fig. 3 och 4 visar en föredragen konstruktion av mätaren enligt uppfinningen. Den fotoelektriska detektorn 34 hos mätaren 28 är an- ordnad inom en avdelning 36, som även innefattar andra elektriska "beståndsdelar hos mätaren. Denna avdelning 36 är fastsatt vid en platta 38, som uppbär sliden 40. Denna slid 40 innehåller två optiska filter 42. Plattan 38 har en öppning 44 genom vilken ljuset når fram till den fotoelektriska detektorn 34. Sliden 40 är så anordnad att ett av de optiska filtren 42 täcker öppningen 44, medan det andra optiska fil- tret 42 är friliggande i och för rengöring. Filter med olika genom- gångsband och procentgenomsläppningstal kan användas i samma slid '40 för utval av rätt våglängd och intensitet för den detektorn tillförda fotcnenergin, varigenom de fotoelektriska detektorerna kan hållas vid optimala»belysningsnivåer.Figs. 3 and 4 show a preferred construction of the meter according to the invention. The photoelectric detector 34 of the meter 28 is arranged within a compartment 36, which also comprises other electrical components of the meter. This compartment 36 is attached to a plate 38, which supports the slide 40. This slide 40 contains two optical filters 42. The plate 38 has an aperture 44 through which the light reaches the photoelectric detector 34. The slide 40 is arranged so that one of the optical filters 42 covers the aperture 44, while the other optical filter 42 is exposed for cleaning. different throughput bands and percent transmittance numbers can be used in the same slide '40 to select the correct wavelength and intensity for the foot energy supplied by the detector, whereby the photoelectric detectors can be kept at optimal »lighting levels.

Vid främre ytan av plattan 38 är ett tubavsnitt 46 fastsatt, genom vilket ljuset från eldstaden passerar._Förbindelsen 48 på tub- avsnittet 46 medger införande av sköljgas i tubavsnittet 46, vari- genom inblàsning från eldstaden och därigenom avsättning av svartlut och aska på filterfönstret förhindras. Luft, ånga eller någon annan inert gas kan användas för denna sköljning.Attached to the front surface of the plate 38 is a tube section 46 through which the light from the fireplace passes. The connection 48 on the tube section 46 allows the introduction of purge gas into the tube section 46, thereby preventing blowing from the fireplace and thereby deposition of black liquor and ash on the filter window. . Air, steam or any other inert gas can be used for this rinsing.

Fig. 5 är ett kopplingsschema för mätaren. Denna krets är en konventionell bryggkrets 50 med fotodetektorn 34 anordnad såsom en del av bryggans ena skänkel. Utgången från bryggan matar en förstärkare 52, vars uteffekt matar den tidigare nämnda genomsnittsbildande anord- ningen 30 eller separata uppteckningsanordningar alltefter önskan.Fig. 5 is a circuit diagram of the meter. This circuit is a conventional bridge circuit 50 with the photodetector 34 arranged as part of one leg of the bridge. The output of the bridge feeds an amplifier 52, the output of which feeds the aforementioned averaging device 30 or separate recording devices as desired.

Potentiometern 54 tjänar för inställning av bryggan. ' Ett antal eldstadsmanövreringsparametrarpàverkarreduktionsverk- ningsgraden och följaktligen ljusheten hos natriumspektrallinjen. En sådan parameter är koncentrationen eller den procentuella fastsubstans- halten i svartluten. Ju högre koncentrationen av fast substans är desto högre blir ljusheten. Fastsubstanskoncentrationen i svartlut bestämmas av olika faktorer. En av dessa faktorer är avdunstningshastigheten i förångaren före svartlutens uppeldning. Denna föràngare är normalt men icke nödvändigtvis en direktkontaktförångare, exempelvis en kaskad- förångare, där svartluten föres i beröring med förbränningsgas. Kon- ; centrationen av fastsubstans som avgår från denna förångare kan ändras, A exempelvis genom ändring av gasflödet genom förångaren. En annan faktor som bestämmer koncentrationen hos den ugnen tillförda svartluten är den <...,... ... . 7405M11 -6 8 mängd vatten som läcker in i svartluten i den pump som matar svartlutss sprutkanonerna. Dessa pumpar har vattentätningar, och en betydande mängd vatten kan läcka in i svartlutströmmen, om tätningspackningarna icke är rätt inställda. p En annan eldstadsmanövreringsparameter som har betydande inverkan på verkningsgraden och ljusheten är storleken av de droppar av svartlut som sprutas in i eldstaden. Då sprutregnet är fint före» kommer en hög grad av mekanisk överföring som minskar djupet av förs kolningsbädden och reduktionsverkningsgraden och ökar nedsmutsningen av värmeöverföringsytorna med askan. Då sprutregnet är grovt, minskas den mekaniska överföringen och både bäddjup, ljushet och reduktions- verkningsgrad ökar. Droppstorleken hos svartluten påverkas direkt av svartlutens viskositet, som har samband med svartlutens temperatur.The potentiometer 54 serves to set the bridge. A number of fireplace operating parameters affect the reduction efficiency and consequently the brightness of the sodium spectral line. One such parameter is the concentration or percentage of solids in the black liquor. The higher the solids concentration, the higher the brightness. The solids concentration in black liquor is determined by various factors. One of these factors is the evaporation rate in the evaporator before the black liquor is fired. This evaporator is normally but not necessarily a direct contact evaporator, for example a cascade evaporator, where the black liquor is brought into contact with combustion gas. Kon-; the concentration of solid substance leaving this evaporator can be changed, A for example by changing the gas flow through the evaporator. Another factor that determines the concentration of the black liquor added to the oven is the <..., ... .... 7405M11 -6 8 amount of water that leaks into the black liquor in the pump that feeds the black liquor spray guns. These pumps have water seals, and a significant amount of water can leak into the black liquor stream if the seal gaskets are not set correctly. p Another fireplace operating parameter that has a significant effect on efficiency and brightness is the size of the drops of black liquor that are injected into the fireplace. When the spray rain is fine before »comes a high degree of mechanical transfer which reduces the depth of the pre-charcoal bed and the reduction efficiency and increases the fouling of the heat transfer surfaces with the ash. As the spray rain is heavy, the mechanical transmission is reduced and both bed depth, brightness and reduction efficiency increase. The droplet size of the black liquor is directly affected by the viscosity of the black liquor, which is related to the temperature of the black liquor.

En svartlutvärmare användes vanligtvis för reglering av denna temperas tur, och en ändring av endast en eller två grader har en tydlig in- verkan på partikelstorleken och bäddljusheten.A black liquor heater is usually used to control the temperature of this temperature, and a change of only one or two degrees has a clear effect on the particle size and bed brightness.

Reduktionsverkningsgraden styres genom intensiteten hos redu~ ceringsvillkoret. Denna intensitet påverkas genom kontaktytarean mellan smälta och kolaktig tjära samt frånvaron av syre och den smälta fasens temperatur. Förkolningsbäddjupet är en god indikator av reduktions= potentialen och påverkas av ovannämnda parameterar. Ytterligare en paras meter som påverkar både bäddtemperaturen och bäddens djup är det totala luftflödet till ugnen och framförallt förhållandet mellan primär- och sekundärluftflödet. Luftflödet i sin tur påverkas av draget i ugnen, som kan påverkas av sådana faktorer som den på eldstadsytorna ansamladc askmängden. Följaktligen kan driften för ugnens sotapparatur påverka reduktionsverkningsgraden och ljusheten. Även renligheten i primärluft- inloppen har en tydlig verkan. Övervakning av natriumspektrallinjen indikerar ändringar i ug= nens driftparametrar innan dessa ändringar kan uppfattas av skötaren antingen genom visuell inspektion eller andra indikeringar. Exempels vis medför en minskning i förkolningsbäddens djup med omkring 38 centi~ meter vid sidorna och 122 centimeter i mitten en 50%-ig ändring i mätaravläsningen. En önskvärd nivå för förkolningsbädden i dess mitt är omkring 183 centimeter. Inflöde av pumppackningen tätande vatten i svartluten kan minska fastsubstanskoncentrationen med 3 a 4 % om rätt inställning icke sker. Detta kan påverka mätaruteffekten med 25 ä 30 % och omedelbart framkalla.skötarensuppmärksamhet. Såsom tidigare fram- hållits är ändringar i svartlutens temperatur och därmed sprutdropparnas storlek av stor betydelse för ljusheten och även dessa kan omedelbart upptäckas. 74051401 -6 9 7 De vid utövandet av föreliggande uppfinning användbara regi- streringsinstrumenten kan direkt kalibreras i värden för reduktions- verkningsgrad. Detta åstadkommas genom försök med grönlut från smält- lösningstanken motsvarande olika ljushetsvärden för bestämmande av reduktionsvärdet (procent natriumsulfat som omvandlats till natrium- sulfid) och därefter grafiskt uppteckna ljushet mot reduktionsverk- ningsgraden.The reduction efficiency is controlled by the intensity of the reduction condition. This intensity is affected by the contact area between molten and carbonaceous tar as well as the absence of oxygen and the temperature of the molten phase. The charring bed depth is a good indicator of the reduction potential and is affected by the above parameters. Another pair of meters that affects both the bed temperature and the depth of the bed is the total air flow to the oven and above all the ratio between the primary and secondary air flow. The air flow in turn is affected by the draft in the furnace, which can be affected by such factors as the amount of ash accumulated on the fireplace surfaces. Consequently, the operation of the furnace soot apparatus can affect the reduction efficiency and brightness. The cleanliness of the primary air inlets also has a clear effect. Monitoring of the sodium spectral line indicates changes in the operating parameters of the oven before these changes can be perceived by the attendant either through visual inspection or other indications. For example, a reduction in the depth of the charring bed by about 38 centimeters ~ at the sides and 122 centimeters in the middle results in a 50% change in the meter reading. A desirable level for the charcoal bed in its center is about 183 centimeters. Inflow of the pump gasket sealing water into the black liquor can reduce the solids concentration by 3 to 4% if the correct setting is not made. This can affect the meter output by 25 to 30% and immediately attract the nurse's attention. As previously pointed out, changes in the temperature of the black liquor and thus the size of the spray droplets are of great importance for the brightness and these can also be detected immediately. The recording instruments useful in the practice of the present invention can be directly calibrated in reduction efficiency values. This is achieved by experimenting with green liquor from the melt solution tank corresponding to different brightness values for determining the reduction value (percent sodium sulphate converted to sodium sulphide) and then graphically recording brightness towards the reduction efficiency.

Man har tidigare använt mätare som mätte det totala (vita) ljuset som kommer från ugnen. Det totala ljuset har emellertid inget värde för indikering av reduktionsverkningsgraden. Avläsningen på en mätare som indikerar totalt ljus anger exempelvis att antändbar gas brinner _ och har inget samband med bäddjupet till skillnad från föreliggande uppfinning enligt vilken mätaravläsningarna har samband med bäddjupet och reduceringsbetingelserna. Totalljusmätarens avläsning stiger, då en oljelåga betraktas med vitljusmätare, medan avläsningen på en enligt föreliggande uppfinning använd mätare går ner. Dessutom registrerar totalljusmätaren ljus från lågor som brinner runt synöppningen till följd av luftläckning in i denna luftarma del i eldstaden. Motsatsen är fallet med mätaren enligt uppfinningen. Den bedras inte av sådant ljus utan registrerar endast natriumljus som emitteras från bäddomrádet.Meters have previously been used that measured the total (white) light coming from the oven. However, the total light has no value for indicating the reduction efficiency. The reading on a meter indicating total light indicates, for example, that flammable gas burns and has no relation to the bed depth, unlike the present invention according to which the meter readings are related to the bed depth and the reduction conditions. The reading of the total light meter increases when an oil flame is viewed with a white light meter, while the reading on a meter used according to the present invention decreases. In addition, the total light meter registers light from flames that burn around the view opening due to air leakage into this air-poor part of the fireplace. The opposite is the case with the meter according to the invention. It is not deceived by such light but only registers sodium light emitted from the bed area.

Claims (7)

740540196 10 Patentkrav740540196 Patent claims 1. i šätt att övervaka reduktionsverkningsgraden i en kemikalie- àtervinningsugn, i vilken Na2SO4 reduceras till Na2S i en förkolnings- bädd i eldstaden och där natriumgas alstras och förbrännes till Na20 -ånga, k ä n n e t e c k n a t av att övervakningen sker genom mätning av den vid förbränningen alstrade ljusstràlningen, varvid intensiteten mätes endast av den del av det synliga ljusspektret i omrâdet för den våglängd som är karakteristisk för exciterade natriumatomer härrörande från förkolningsbädden.1. in a way of monitoring the reduction efficiency in a chemical recovery furnace, in which Na2SO4 is reduced to Na2S in a charring bed in the fireplace and in which sodium gas is generated and burned to Na2O vapor, characterized in that the monitoring takes place by measuring it during combustion generated the light radiation, the intensity being measured only by the part of the visible light spectrum in the range of the wavelength which is characteristic of excited sodium atoms originating from the charring bed. 2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att våglängden ligger i området av 5 890 Ä.2. A method according to claim 1, characterized in that the wavelength is in the range of 5,890 Å. 3. ~J3. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att ugnens drift regleras så att nämnda intensitet hålles finom ett önskat område. g g '3. ~ J3. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the operation of the furnace is regulated so that said intensity is kept within a desired range. g g ' 4. Sätt enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k - n a t av att övervakningssteget innefattar utfiltrering av allt från förkolningsbädden utsänt ljus utom det ljus som har en våglängd som där karakteristisk för exciterade natriumatomer, och att intensiteten hos det ljus som har denna karakteristiska våglängd detekteras.4. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the monitoring step comprises filtering out all light emitted from the charring bed except the light having a wavelength which there is characteristic of excited sodium atoms, and that the intensity of the light having this characteristic wavelength is detected. 5. Apparat för utövande av sättet enligt något av kraven 1 - 4, innefattande en kemikalieåtervinningsugn (10), i vilken Na2S04 redu- ceras till Na2S i en förkolningsbädd (20) och i vilken natriumgas als- tras och förbränns för bildande av Na2O, samt organ för övervakning av ugnens driftsätt, k ä n n e t e c k n a d av organ (28) för över- vakning av intensiteten av endast den del av det från förkolningsbäd- den kommande synliga ljusets spektrum, som ligger i området för den våglängd som är karakteristisk för exciterade natriumatomer,An apparatus for practicing the method according to any one of claims 1 to 4, comprising a chemical recovery furnace (10), in which Na 2 SO 4 is reduced to Na 2 S in a carbonization bed (20) and in which sodium gas is generated and burned to form Na 2 O, and means for monitoring the operating mode of the furnace, characterized by means (28) for monitoring the intensity of only that part of the visible light coming from the charring beds which is in the range of the wavelength characteristic of excited sodium atoms , 6. (6. Apparat enligt krav 5, k ä n n e't e c k n a d av att organ för övervakning innefattar en fotoelektrisk detektor (28), som är känslig för våglängderna inom området av 5 890 Å och i huvudsak okäns- lig för våglängderna av ljus från andra eldstadsreaktioner.6. An apparatus according to claim 5, characterized in that means for monitoring comprise a photoelectric detector (28) which is sensitive to the wavelengths in the range of 5,890 Å and substantially insensitive to the wavelengths of light from other fireplace reactions. 7. Apparat enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att över- vakningsorgan ytterligare innefattar ett filter (40), som är anordnat mellan förkolningsbädden och den fotoelektriska detektorn för utfilt- rering av våglängder av annat ljus än det som emitteras genomexci- _terade natriumatomer. ' ANFÖRDA PUBLIKATIONER:Apparatus according to claim 6, characterized in that monitoring means further comprise a filter (40) arranged between the charring bed and the photoelectric detector for filtering out wavelengths of light other than that emitted by genomically excited sodium atoms. PROMISED PUBLICATIONS: