SE515944C2 - Förfarande och anordning för behandling av avlutar - Google Patents

Description

2 I den heta förbränningskamaren avdunstar vattenånga, torrsubstansens flyktiga och eventuella förgasbara beståndsdelar från lutdropparna. Gaserna antänds, varvid de avger värme till värmeytorna, en överhettare och kokarrör anordnade i pannan, varefter de avgår från pan- nans övre ände. Askan från avlutdropparna, dvs. avlutens oorganiska ämnen, samlar sig på bottnen av pannan, vari- från de avlägsnas och genom olika processteg förs tillba- ka till kokningsprocessen.

Rökgaserna. från en sodapanna innehåller stora mängder aska, huvudsakligen. natriumsulfat, av 'vilken. en del strömmar uppåt med rökgaserna i pannan i form av fint stoft eller smälta droppar. Salterna (NaZSOU NazCOa, NaCl) som finns i askan smälter vid en relativt låg temperatur och blir, då de klibbiga och frätande.

Avlagringarna som bildas av den smälta askan utgör en smälter, risk för tilltäppning av rökgaskanalerna.och förorsakar korrosion och erosion av pannans värmeytor. Risken för tilltäppning och korrosion ökar betydligt antalet drifts- topp som erfordras för tvättning, granskning och under- håll av pannan.

En hög temperatur hos pannans tuber accelererar bild- ningen av avlagringar och därmed värmeytornas korrosions- risk. Avlagringarna påverkar sålunda i synnerhet överhet- tarens värmeytor. Korrosionen av matrialen minskar van- ligtvis om överhettarytornas temperatur regleras.

Det huvudsakliga sättet att undvika korrosion är, åtmins- tone för närvarande, att välja en tillräckligt låg tempe- ratur och tryck för den alstrade ångan, varvid det smälta saltets skadliga inverkan minskar. Detta innebär att ångan inte kan överhettas till en så hög temperatur som man skulle önska med tanke på produktionen av elektrisk kraft i ångturbinanläggningarna. - 515 944 .gg-_ 3 Försök har gjorts att minska nedsmutsningen av ytorna och tilltäppningen av rökgaskanalerna genom att dimensionera konvektionsdelen tillräckligt stor och öka avståndet mellan överhettarytorna. Större mellanrum underlättar rengöringen av ytorna. Dessa åtgärder ökar emellertid pannans storlek och är vad byggnadskostnaderna beträffar ofördelaktiga.

En återvinningspanna där man har varit tvungen att öka storleken av överhettaren är, vad värmeöverförings- och förångningseffekten beträffar, sämre êüï en motsvarande koleldad panna. Överhettarnas benägenhet att nedsmutsas mångfaldigar den värmeöverföringsyta som erfordras jäm- fört med en panna vars rökgaser innehåller endast små mängder eller ingen aska alls.

Rektionerna i en återvinningspannas eldstad påverkas i allmänhet ej av mängden svartlut som behandlas. Återvin- ningspannans kapacitet begränsas sålunda huvudsakligen av nedsmutsningen av de värmeytor som är placerade i över delen av pannan. En ny återvinningspanna kan behövas, om en väsentlig ökning av mängden svartlut som skall be- handlas i återvinningspannan önskas, emedan det inte är tekniskt och ekonomiskt möjligt att sätta in stora extra värmeytor i en existerande panna. Att installera en ny panna vore emellertid en dyr lösning.

Det har förslagits att en massafabriks återvinningskapa- citet skulle kunna höjas genom att installera en s.k. tillsatsåtervinningsanordning i stället för att anskaffa en ny återvinningspanna. En tillsatsátervinningsanordning är en förgasnings- eller förbränningsenhet som installe- ras utanför átervinningspannan. Idén är att föra en del av svartluten 'till denna tillsatsåtervinningsanordning och sålunda nfinska. återvinningspannans belastning; En tillsatsåtervinningsanordning av förgasartyp fungerar enligt principen att svartluten förgasas under understö- I I an. coon u q oooo I . 515) 94:: 4 kiometriska förhållanden, vilket ger en rökgas med en temperatur av ca 800 - 900°C. Rökgasen avkyls med vatten och reducerade svavelkomponenter uttvättas ur den kylda gasen medelst en svag alkalisk lösning. Den renade gasen förbränns sedan i en separat gaspanna. Denna lösning kan vara tekniskt tillfredsställande, men den kräver rätt stora initialinvesteringar. Installationen zur en dylik tillsatsanordning i en gammal fabrik kan dessutom vara problematisk av utrymmesskäl. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förfarande för ökning av kapaciteten hos en återvin- ningspanna för svartlut, även en redan existerande, på ett tekniskt enkelt och ekonomiskt än i tidigare förfaranden. praktiskt sätt och mera För uppnående av ovannämnda syften innefattar förfarandet enligt föreliggande uppfinning följande steg: (a) avlut insprutas i en återvinningspannas eldstad på en given nivå och förbränns för alstrande av rökgaser; (b) rökgaserna uppdelas i åtminstone två strömmar; (c) en ström leds genom eldstaden till återvinningspan- nans efter eldstaden belägna värmeväxlingsytor och av- lägsnas ur pannan; och (d) den andra gasströmmen eller de andra gasströmmarna avlägsnas ur àtervinningspannan på ett eller flera stäl- len ovanför insprutningsnivàn för avlut, och den avlägs- nade gasen avkyls.

Ett karakteristisk kännetecken för anordningen, en åter- vinningspanna, enligt föreliggande uppfinning är att åtminstone en anslutningsledning är anordnad. ovanför insprutningsnivàn för avlut för att avlägsna en del av rökgaserna ur återvinningspannan.

En existerande återvinningspannas kapacitet kan ökas betydligt enligt föreliggande uppfinning. En del av rök- 0 O 0 cøøn 0 co 0 1 000 coon 0 Q n 0 tolv I 50 I II U 0 n 0 n uno oc Inn on gasströmmen avlägsnas ur eldstaden och den totala volymen av gasflödet som strömmar till pannsektionen minskar.

Förfarandet kan tillämpas på vilken återvinningspann- konstruktion som helst.

Såsom ovan nämndes utgör pannsektionen flaskhalsen i en återvinningspanna när pannans kapacitet skall ökas och inte eldstaden i samma grad. Genom att använda förelig- gande uppfinning kan återvinningspannans kapacitet på ett mycket enkelt sätt ökas genom att leda överskottet av den alstrade rökgasen bort från återvinningspannan så att denna mängd inte behöver strömma till de efter eldstaden belägna värmeöverföringsytorna. Överskottsgasströmmen avlägsnas från återvinningspannans eldstad på ett ställe där förhållandena företrädesvis är oxiderande och gaserna sålunda inte innehåller just alls oförbrända beståndsdelar. Ett dylikt ställe är beläget mellan tertiärluftnivån. och. den s.k. nosen, när luft inmatas i pannan på tre olika nivåer, primär- och sekun- därluft nedanför lutmunstyckena och tertiärluft, för att säkerställa fullständig förbränning, ovanför munstyckena.

En del av rökgasen som motsvarar eller är litet större än den mängd som alstras för att öka återvinningspannans kapacitet kan avskiljas från det totala rökgasflödet och avlägsnas ur pannan uppströms om pannans övre del. Gas- mängden som strömmar till värmeytorna belägna nedströms om eldstaden kan sålunda inskränkas till den nivå som rådde innan kapaciteten ökades eller till och med under denna nivå. Inga värmeytor nedströms om eldstaden i en existerande återvinningspanna behöver ändras för kapaci- tetsökningens skull.

Gasen som avlägsnas kan i princip avkylas medelst vilken som helst pannkonstruktion som är lämplig för behandling -15 Éååê §II= auooou u o oo 0 'o 0 n asus 0 n o n 0 u u 0 0 6 av oren gas av detta slag. Gasen avkyls företrädesvis i en virvelbäddsreaktor med cirkulerande bädd. Rökgasen som avlägsnas ur eldstaden bringas före en värmeväxlare i kontakt med fasta partiklar som avskiljs ur de avkylda rökgaserna efter behandlingen och återcirkuleras till reaktorn. Gasen kan avkylas till en temperatur lägre än stelningstemperaturen så att askomponenterna i gasen inte- fastnar på värmeöverföringsytorna. Askan som finns i rökgaserna används företrädesvis som cirkulerande mate- rial. Något annat inert material, såsom A155, kan natur- ligtvis också användas, men det är självfallet fördelak- tigast att använda material som härrör från processen.

Cirkulerande bäddsystem som kan användas beskrivs t.ex. i GB-patentet 2,140,144 och :L US-patenten 4,738,835 och ,032,l43. Att använda en kylare med cirkulerande bädd medför många fördelar.

Största delen, ca 90 %, av det fasta materialet (askan) som finns i rökgaserna som avlägsnats ur eldstaden kan avskiljas. Äskhalten hos utloppsgasen från kylaren är sålunda relativt låg och gasen kan inmatas i ett elektro-' filter tillsammans med den gas som avgår från återvin- ningspannans pannsektion. Filtret kan vanligtvis ta emot det ökade askflöde som förorsakas av gasströmmen från kylaren med cirkulerande bädd. Ökningen av askflödet är så obetydlig att den vanligtvis inte har någon inverkan på filtrets funktion. _ Utrymmet som kylaren med cirkulerande bädd kräver i åter- vinningsanläggningen är dessutom litet. Det är lätt att installera kylaren i återvinningspannans omedelbara när- het, även inne i pannrummet. Detta beror på att återvin- ningsanläggnimgen har utrymme i vertikalriktningen men inte i sidoriktningen, och det utrymme som kylaren kräver i horisontalplanet är litet jämfört med en kylare av annan typ. Det vertikala utrymmesbehovet för en kylare un o: gg . , n u ä O I Ii ..: O: n.. lot inn c g ; i i . ' _ _ . h' : non. anna OI lo oc con n; .¿. . med cirkulerande bädd utgör inte ett hinder för att ins- tallera kylaren i en återvinningspannanläggning.

Kylaren. med. cirkulerande bädd kan konstrueras som en ångpanna eller en matarvattenförvärmare. Den kan även fungera som en luftförvärmare, ifall detta är förnuftigt ur teknisk synpunkt. Att konstruera den som en ångpanna kan göras exempelvis på följande sätt: - trycket i ångpannan är detsamma som i återvinningspan- nan. Det är följaktligen möjligt att utnyttja värme åter- vunnet från kylaren för produktion av elektrisk kraft.

Denna konstruktion är en s.k. vattenrörspanna. - trycket i ångpannan är detsamma som i ett àngsystem i en massafabrik (avtappningsånga eller mottryck, vanligt- vis 10 - 12 bar resp. 2- 5 bar). Denna konstruktion är billig vad byggnadskostnaderna beträffar. Det är en s.k. eldrörspanna, där en blandning av cirkulerande material och rökgaser strömmar genom vertikalt anordnade rör, och vattnet som skall förångas strömmar på utsidan av rören.

Utloppsgasen från kylaren leds genom ett förbindelserör till filtrets inloppskanal eller till en eventuell sepa- rat askavskiljare.

Uppfinningen beskrivs i det följande närmare under hän- visning till bifogade ritning, där en utföringsform av förfarandet enligt föreliggande uppfinning visas schema- tiskt.

En Vkonventionell återvinningspanna 10 enligt figuren innefattar en eldstad 12 och värmeväxlingsytorna efter eldstaden: en överhettare 14, pannans kokarrörsystem 16 och en luftförvärmare (ekonomiser) 18. I förbränningspro- cessen bildas en bädd bestående av torkad och delvist förbränd svartlut pá bottnen av återvinningspannan. Smäl- ta kemikalier strömmar genom den porösa bädden till bott- nen, varifrån de förs via smältrännor 22 till en smält- 8 lösare (ej visad i figuren). Svartlut inmatas i pannan genom att spruta den genom munstycken 24. Förbrännings- luft inmatas på tre olika nivåer: primärluft 26, sekun- därluft 28 och tertiärluft 30. Förutom dessa kan även andra inmatningsnivàer förekomma.

I återvinningspannan 'tas 'värme 'tillvara. ur- rökgaserna medelst föràngningsytor 16 (pannans kokarrör), en matar- vattenförvärmare 18 (ekonomiser) och överhettarytor 14.

Rökgasen som strömmar genom pannans övre del avgår från pannan genom en ledning 32 till ett elektrofilter 34.

En del av rökgaserna som bildas i återvinningspannans eldstad avlägsnas från eldstaden på ett ställe beläget ovanför insprutningsnivån 24 för avlut. Detta ställe är beläget i ett område mellan insprutningsnivån 24 för avlut och den s.k. nosen 36, företrädesvis ovanför ter- tiärluftnivån 30. Gasen torde därför inte innehålla vä- sentliga mängder oförbrända komponenter. Mängden svartlut som matas till återvinningspannan (dvs. àtervinningspan- nans kapacitet) kan följaktligen ökas, emedan en del av den alstrade rökgasen strömmar förbi pannans övre del.

Pannans kapacitet kan på detta sätt ökas med åtminstone - 30 %.

Gas kan även avlägsnas från den sektion som är belägen ovanför nosen 36, innan gasen strömmar till överhettarna 14.

I ett system enligt föreliggande uppfinning kan gas av- lägsnas på ett eller flera ställen som är belägna på samma nivå i pannväggen. Alternativt kan utloppsställena vara belägna på olika nivåer. Pannanläggningens lay-out t.ex. inverkar på vilket som är det mest fördelaktiga arrangemanget. b? if? X3 .Em .g “w 9 Den avlägsnade rökgasen inmatas genom en ledning 38 i en kylningsenhet 40 som innefattar en blandningskammare 42 och en värmeväxlare 44. En dylik kylningsenhet beskrivs t.ex. i de ovannämnda GB- och US-patenten.

Rökgaserna blandas med kylt cirkulerande material från en ledning 46, vilket material företrädesvis innehåller gasens aska. Blandningens temperatur sänks till en tempe- ratur lägre än askkomponenternas stelningstemperatur.

Efter inblandningen och temperatursänkningen strömmar blandningen genom värmeväxlaren 44, varigenom den avkyls.

Emedan temperaturen är under stelningstemperaturen, fast- nar askan som finns i gasen inte på värmeytorna. Värme- växlaren kan konstrueras som en ångpanna, en matarvatten- förvärmare eller en luftförvärmare såsom ovan nämnts.

Efter värmeväxlaren leds gasen genom en ledning 48 tan- gentiellt till en cyklon 50, där det fasta cirkulerande materialet avskiljs ur gasen. Den renade gasen inmatas genom en ledning 52 till elektrofiltret eller till en separat askavskiljare 54. En del av det fasta materialet avskilts i returneras till (askan) som cyklonen blandningskammaren 42 medelst återföringsröret 46. Överskottsaskan som inte kan användas som cirkulerande material leds genom en ledning 56 till det existerande asksystemet för återvinningspannan.

En del av den rena, kylda gasen kan återcirkuleras till blandningskammaren för att intensifiera kylningen. Även om uppfinningen har beskrivits i samband med vad som för närvarande anses vara en föredragen och den mest praktiska utföringsformen; så är det underförstått att uppfinningen kan modifieras på många olika sätt inom ramen för den i bifogade patentkrav definierade uppfin- ningen, vilken alltså inte är begränsad till vad som visats och beskrivits ovan.

Claims (13)

10 15 20 25 30 35 PATENTKRAV

1. l. Förfarande för behandling av avlut från massaproces- ser i en återvinningspanna för återvinning av energi och kemikalier ur avluten, vilket förfarande innefattar föl- jande steg: (10) eldstad på och förbränns för alstrande av rökga-- (a) avlut insprutas i återvinningspannans en given nivå (24) ser; (b) rökgaserna uppdelas i åtminstone två strömmar; (c) en rökgaström leds genom eldstaden till återvinnings- pannans efter eldstaden belägna värmeytor (14, l6, l8) och avlägsnas ur pannan; och (d) den andra rökgasströmmen eller de andra rökgasström- marna avlägsnas ur återvinningspannan på ett eller flera ställen (38) belägna mellan insprutningsnivån för avlut så att den avlägsnade rökgasen inte (14, 16, lunda avlägsnade rökgasen kyls separat, varigenom åter- och värmeytorna, strömmar till nämnda värmeytor 18), och den så- vinningspannans kapacitet ökas.

2. Förfarande enligt patentkravet l, där gasen i steget (d) avlägsnas mellan en tertiärluftnivå (30) och en nos (36) i återvinningspannan.

3. Förfarande enligt patentkravet l, där gasen i steget (d) avlägsnas på ett ställe ovanför en nos (36) i åter- vinningspannan.

4. Förfarande enligt något av patentkraven l-3, där ga- sen i steget (d) kyls i en kylare (40) med cirkulerande bädd.

5. Förfarande enligt patentkravet 4, där gasen försätts i beröring med fast cirkulerande material i kylarens (42) (50), blandningskammare och materialet avskiljs ur gasen i en avskiljare före vilken avskiljning 10 l5 20 25 30 35 'än .1- ,~,i”š15 94É; fi. gas/cirkulationšmaterialblandningenwävkyls (44) för åter- vinning av värme ur denna.

6. Förfarande enligt patentkravet 5, där det cirkule- rande materialet utgörs av askan som finns i rökgaserna.

7. Förfarande enligt patentkravet 5, där kylaren är konstruerad att fungera som en ångpanna.

8. Förfarande enligt patentkravet 5, där kylaren är konstruerad att fungera som en matarvattenförvärmare.

9. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, där återvinningspannans kapacitet ökar till ett visst värde och en kapacitetsökningen approximativt motsvarande mängd gas avlägsnas i steget (d).

10. Förfarande för ökande av en återvinningspannas kapa- citet, innefattande att en del av i återvinningspannan alstrade rökgaser leds bort från återvinningspannan utan att passera återvinningspannans värmeöverföringsytor och kyls separat.

11. ll. Förfarande för ökande av en àtervinningspannas kapa- citet, innefattande att en ökad mängd avlut matas till återvinningspannan och att en del av alstrade rökgaser, vilken motsvarar eller är litet större än vad som motsva- rar kapacitetsökningen, leds bort från återvinningspannan utan att passera återvinningspannans värmeöverföringsytor och kyls separat.

12. l2. Återvinningspanna (10) för avlut från massaproces- (12), (24) insprutning av avlut i eldstaden och efter eldstaden be- (l4, 16, 18) värme ur rökgaserna från eldstaden, (38) ser, innefattande en eldstad munstycken för lägna värmeväxlingsytor för återvinning av där åtminstone en an- slutningsledning är anordnad ovanför insprutningsni- 10 15 i 515 944 12 vån för avlut i eldstadens övre del för att leda bort en del av rökgaserna från àtervinningspannan före de efter (14, 16, 18), så att nämnda del av rökgaserna inte strömmar till de efter eldstaden anordnade värmeväxlingsytorna eldstaden anordnade värmeväxlingsytorna (14, 16, 18), (40) åtminstone en anslutningsledning varjämte en separat kylare är ansluten till nämnda (38) avledda delen av rökgaserna, varigenom återvinningspan- för kylning av den nans kapacitet ökas.

13. Återvinningspanna enligt patentkravet 10, där åtmin- stone en anslutningsledning (38) är förenad med en kylare (40) med cirkulerande bädd för kylning av gasen i denna.