FI60894B

FI60894B - SMAELTRAENNA FOER EN KEMIKALIE AOTERVINNINGSUGN

Info

Publication number: FI60894B
Application number: FI763205A
Authority: FI
Inventors: Ronald J Tremblay
Original assignee: Domtar Ltd
Priority date: 1975-11-10
Filing date: 1976-11-09
Publication date: 1981-12-31
Also published as: CA1078559A; SE7612328L; FI60894C; FI763205A; JPS5284857A

Description

RSFH [B] «dKUULUTUSJULKAISU £0894 JASTa l j '' utlAggn ingsskrift c (45) Patentti myönne tty 13 04 1902 Patent aeddelat ' v / (51) Kv.ik?/int.ci.3 D 21 C 11/12 SUOMI —FINLAND (21) P»t.nttih.k#mu*-P«t«nt«r»ekrWf>« 763205 (22) HtkemhpWvl — Aiweknlncadaf 09-11.76 (23) AlkupUvt—Glltl(h«tadt| 09-11-76 (41) Tulkit iulkhuk·! — Whrtt off«wllg 11.05-77 Γ**·""1· ). raklttwlhtllituaRSFH [B] «dACCESS PUBLICATION £ 0894 SHARE lj '' utlAggn ingsskrift c (45) Patent granted t 04 13 04 1902 Patent aeddelat 'v / (51) Kv.ik? /Int.ci.3 D 21 C 11/12 ENGLISH - FINLAND (21) P »t.nttih.k # mu * -P« t «nt« r »ekrWf>« 763205 (22) HtkemhpWvl - Aiweknlncadaf 09-11.76 (23) AlkupUvt — Glltl (h «tadt | 09-11 -76 (41) Interpreters iulkhuk ·! - Whrtt off «wllg 11.05-77 Γ ** ·" "1 ·). raklttwlhtllitua

Patent- och regUtantyralsan ' Ansftkui utlafd och utl.$krift«n publtcarad 31.12.81Patent- och regUtantyralsan 'Ansftkui utlafd och utl. $ Krift «n publtcarad 31.12.81

(32)(33)(31) Pyydetty utuolk«n—Begird prtorttat 10.11-75 Kanada(CA) 23960U(32) (33) (31) Requested utuolk «n — Begird prtorttat 10.11-75 Canada (CA) 23960U

(71) Domtar Limited, P.0. Box 7210, Montreal, Quebec, Kanada(CA) (72) Ronald J. Tremblay, Windsor, Quebec, Kanada(CA) (7*0 Berggren Oy Ab (5U) Sulatekouru kemikaalien talteenottouunia varten - Smältranna för en kemikalie ätervinningsugn(71) Domtar Limited, P.0. Box 7210, Montreal, Quebec, Canada (CA) (72) Ronald J. Tremblay, Windsor, Quebec, Canada (CA) (7 * 0 Berggren Oy Ab (5U) Melt chute for chemical recovery furnace - Smältranna för en kemikalie ätervinningsugn

Esillä oleva keksintö koskee talteenottokattilan sulatekourua.The present invention relates to a melting chute for a recovery boiler.

Tarkemmin sanottuna esillä oleva keksintö koskee sulatekourun ja murskaus-höyry suihkun yhdistelmää sellaista kemikaalien talteenottouunia varten, jota käytetään sellutuskemikaalien talteenottoon sulfaatti-prosessin mustalipeästä.More specifically, the present invention relates to a combination of a melt chute and a crushing-steam jet for a chemical recovery furnace used for recovering pulping chemicals from black liquor from a sulfate process.

Kemikaalien talteenotto mustasta lipeästä sulfaattiselluprosessissa vaatii normaalisti käytetyn lipeän (mustalipeän) väkevöimisen ja väkevöidyn mustalipeän syöttämisen esimerkiksi Tomlinson-tyyppiseen uuniin, jossa loppuvesi haihtuu ja muodostuu hiiltä, joka koostuu pääasiassa natriumsulfaatista, natriumkarbonaatista ja pienestä määrästä orgaanisia aineita. Tämä hiili putoaa uunin pohjalle eli pesään, joka pysytetään pelkistävissä olosuhteissa, ja sellaisessa lämpötilassa, että muodostuu sulate, joka olennaisesti koostuu sulasta natriumsulfidista ja natriumkarbonaatista. Sulate valuu ulos uunista sulatekourua myöten ja se hajoitetaan suihkuttamalla höyrysuihku sula-tevirtaan, jolloin sulate tulee liuotussäiliöön pieninä hiukkasina ja liukenee veteen.The recovery of chemicals from black liquor in the sulphate pulp process requires the concentration of normally used lye (black liquor) and the feeding of concentrated black liquor to a Tomlinson-type furnace, for example, where the final water evaporates to form carbon consisting mainly of sodium sulphate, sodium carbonate and sodium carbonate. This carbon falls to the bottom of the furnace, i.e. to the housing, which is maintained under reducing conditions and at such a temperature that a melt consisting essentially of molten sodium sulfide and sodium carbonate is formed. The melt flows out of the furnace down the melt chute and is disintegrated by spraying a steam jet into the melt stream, whereby the melt enters the dissolution tank in small particles and dissolves in water.

2 608942 60894

Uunista tulevan sulatevirran lämpötila on noin 982-1038°C, joten on pidettävä huoli koururakenteen suojaamisesta ylikuumenemiselta ja sulamiselta tai millään tavoin vahingoittumiselta, koska uuni on sei-sautettava jos kouru on vaihdettava. Nykyaikaisissa uuneissa käytetään nk. vesi jäähdytettyä kourua, joka yleensä on vaipalla varustettu metallikouru, jonka kautta kierrätetään vettä sen jäähdyttämiseksi ja suojaamiseksi kuumalta sulatteelta.The temperature of the melt stream from the furnace is about 982-1038 ° C, so care must be taken to protect the gutter structure from overheating and melting or damage in any way, as the furnace must be shut down if the gutter needs to be replaced. Modern furnaces use a so-called water-cooled gutter, which is usually a metal gutter with a jacket, through which water is circulated to cool it and protect it from hot melt.

Vesijäähdytyksellä päästään normaalisti yli vuoden pituiseen kourun kestoikään, mutta siitä aiheutuu myös turvallisuusriski. Veden ja sulatteessa olevan natriumsulfidin joutuminen kosketukseen keskenään vähänkään suuremmassa määrin aiheuttaa räjähdyksen, joten äärimmäistä varovaisuutta on noudatettava ei ainoastaan kourun alueella vaan myös uunin sisässä sen varmistamiseksi, että vettä ei joudu kosketukseen sulatteen kanssa. Kourun vesijäähdytys merkitsee veden lisälähdettä, josta vettä voi joutua kosketukseen sulatteen kanssa uunissa ja aiheuttaa räjähdyksiä. "Black Liquor Recovery Boiler Advisory Committee":n mietinnön mukaan vuoden 1968 jälkeen on tapahtunut kaksi räjähdystä välittömänä seurauksena sulatekourusta vuotaneesta vedestä ja viisi muuta räjähdyksiä aiheuttamatonta tapausta, joissa vettä on vuotanut kourusta. Näin ollen, suoritetuista varovaisuustoimenpiteistä huolimatta, vesijäähdytetyn kourun jäähdytysvaipasta tapahtuvat vesi-vuodot aiheuttavat räjähdyksiä.Water cooling normally achieves a gutter life of more than one year, but it also poses a safety risk. Contact of water and sodium sulphide in the melt to a slightly greater extent causes an explosion, so extreme care must be taken not only in the gutter area but also inside the furnace to ensure that water does not come into contact with the melt. Water cooling in the gutter means an additional source of water from which water can come into contact with the melt in the furnace and cause explosions. According to a report by the Black Liquor Recovery Boiler Advisory Committee, there have been two explosions since 1968 as a direct result of water leaking from a melt chute and five other non-explosive cases of water leaking from a chute. Thus, despite the precautions taken, water leaks from the cooling jacket of the water-cooled chute cause explosions.

Kuten edellä on mainittu, kourun jätettyään sulate hajoitetaan siihen törmäävällä höyrysuihkulla tai sentapaisella niiden sulatekappaleiden koon pienentämiseksi, jotka tulevat kosketukseen liuotussäiliössä olevan nesteen kanssa. Esimerkiksi kanadalaisessa patenttijulkaisussa 56 7 018 on ehdotettu höyrysuihkun suuntaamista alaspäin kourusta lähtevän sulatevirran päälle.As mentioned above, after leaving the chute, the melt is disintegrated by an impinging steam jet or the like to reduce the size of the melt bodies that come into contact with the liquid in the dissolution tank. For example, Canadian Patent Publication No. 56,7018 proposes directing a steam jet downward onto a melt stream exiting a chute.

On yritetty käyttää tulenkestävää ainetta kourun metallin eristämiseksi sulatteesta, mutta nämä yritykset eivät ole olleet erityisen onnistuneita. Kourun kestoikä oli yleensä lyhyt; murtuminen tapahtui kourun kärjessä eli vapaassa päässä.Attempts have been made to use a refractory to insulate the gutter metal from the melt, but these attempts have not been particularly successful. The service life of the gutter was usually short; the rupture occurred at the tip of the trough, i.e., the free end.

Sulatekourun kärkeen eli vapaaseen päähän muodostuu nk. kuonaa sulatteen jähmettyessä siihen. Tämä jähmettynyt sulate eli kuona pistää ulospäin kourun vapaasta päästä ja leviää vähitellen kourun ympäri sen pohjalle saakka. On todettu, että metalli vahingoittuu kuonan alla 3 60894 alla varsinkin kourun pohjalla, ja juuri tässä kohdassa tapahtuu murtuminen ensimmäiseksi.So-called slag is formed at the tip of the melt chute, i.e. at the free end, as the melt solidifies into it. This solidified melt, i.e. slag, sticks outward from the free end of the trough and gradually spreads around the trough to its bottom. It has been found that the metal is damaged under the slag 3 60894, especially at the bottom of the gutter, and it is at this point that the fracture occurs first.

Esillä olevan keksinnön mukaan vältetään vesijäähdytyksen tarve ja käytetään höyrysuihkua paitsi sulatevirran hajoittamiseen myös sula-tekourun kestoiän pidentämiseen.According to the present invention, the need for water cooling is avoided and a steam jet is used not only to dissipate the melt stream but also to extend the life of the melting chute.

Laajasti otettuna esillä oleva keksintö kohdistuu sulatekouruun, joka käsittää metallikaukalon, jossa on pohja- ja sivuseinät, kaukalossa vuorauksen, joka eristää sulatteen kaukalosta,kaukalon vapaaseen eli etupäähän muodostetun padon, höyrysuihkulaitteen, joka on sijoitettu mainitun pohjaseinän välittömään läheisyyteen ja joka ohjaa höyryä poispäin mainitusta sulatekourusta niin, että se leikkaa kourusta valuvan sulatteen lentoradan ja hajoittaa sulatteen.Broadly speaking, the present invention relates to a melt chute comprising a metal tray having bottom and side walls, a lining in the tray separating melt from the tray, a dam formed at the free or front end of the tray, a steam jet device located in the immediate vicinity of said bottom wall and guiding so that it cuts the trajectory of the melt flowing from the chute and breaks up the melt.

Mainittu höyrysuihku on mieluimmin yhteydessä höyrykammioon, joka on sijoitettu mainitun pohjaseinän ulkopuolelle, niin että suihkua varten syötetty höyry kulkee mainitun kammion kautta ja jäähdyttää mainittua pohjaseinää.Preferably, said steam jet communicates with a steam chamber located outside said bottom wall so that steam supplied for the jet passes through said chamber and cools said bottom wall.

Muita keksinnön piirteitä, tarkoituksia ja etuja selviää seuraavas-ta keksinnön ensisijaisten sovellutusmuotojen yksityiskohtaisesta selityksestä ja oheisesta piirustuksesta, jossa:Other features, objects, and advantages of the invention will become apparent from the following detailed description of the preferred embodiments of the invention and the accompanying drawing, in which:

Kuvio 1 on tasokuvanto keksinnön mukaisessa sulatekourussa käytettävästä metallikaukalosta, kuvio 2 on sivukuvanto kuvion 1 mukaisesta kaukalosta, kuvio 3 on päätykuvanto kuvioiden 1 ja 2 mukaisen kaukalon vapaasta päästä, ja kuvio 4 on pituusleikkaus keksinnön mukaisesta sulatekourusta, joka on muodostettu käyttäen kuvioiden 1, 2 ja 3 mukaista kaukaloa.Fig. 1 is a plan view of a metal trough used in a melt chute according to the invention, Fig. 2 is a side view of the trough of Fig. 1, Fig. 3 is an end view of the free end of the trough of Figs. 1 and 2, and Fig. 4 is a longitudinal section of a melt trough formed in Figs. 3 troughs.

Niin kuin kuvioista 1, 2 ja 3 näkyy, kaukalo 10, johon keksinnön mukainen kouru on muodostettu, käsittää pohjaseinän 12, kaksi sivuseinää 14 ja 16, jotka ulottuvat ylöspäin tylpässä"kulmassa pohjan 12 vastakkaisista reunoista, ja laatan 18, joka ulottuu kaukalon 10 vapaan pään poikki muodostaen patoloven 20, jonka yli sulate valuu. Kaukalon kiinteässä päässä on sopivat laipat 22 kaukalon ankkuroimista varten uunirakenteeseen. Pöhjalaattaan 12, lähelle laatan 18 muodostamaa kaukalon vapaata päätä on kiinnitetty suulake 24, joka ohjaa höyryä 4 60894 ulospäin kaukalon vapaasta päästä. Tämä suulake 24 on kanavaa 26 myöten (katso kuvioita 1 ja 4) , joka ulottuu pohjalaattaa 12 myöten, yhteydessä kammion 28 kanssa, joka on varustettu sisääntuloyhteellä 30, joka voidaan yhdistää sopivaan painehöyryn lähteeseen (esittämättä).As shown in Figures 1, 2 and 3, the trough 10 in which the trough according to the invention is formed comprises a bottom wall 12, two side walls 14 and 16 extending upwards at an obtuse angle from opposite edges of the base 12, and a plate 18 extending into the free space of the trough 10. across the head to form a dam door 20 over which the melt flows in. At the fixed end of the trough there are suitable flanges 22 for anchoring the trough to the kiln structure. 24 communicates along a passage 26 (see Figures 1 and 4) extending along the base plate 12 with a chamber 28 provided with an inlet connection 30 which can be connected to a suitable source of pressurized steam (not shown).

Kaukaloa 10 käytetään kourun 50 rakentamiseen. Niin kuin kuviosta 4 näkyy, valmiissa kourussa 50 on kerros eristäviä tiiliä 32 ja kerros tulenkestävää muoviainetta 34, joka on muotoiltu sopivasti halutun kaltevuuden saamiseksi sulatteen 36 valuttamista varten ulos kourusta 50.The trough 10 is used to build the trough 50. As shown in Figure 4, the finished trough 50 has a layer of insulating brick 32 and a layer of refractory plastic material suitably shaped to provide the desired slope for draining the melt 36 out of the trough 50.

Käynnin aikana sulate, jota on merkitty numerolla 36 kuviossa 4, valuu alaspäin kourua 50 myöten ja seinässä 18 olevan patoloven 20 yli muodostaen sulatevirran 38. Kammioon 28 johdetaan höyryä syöttö-yhteen 30 kautta, josta se virtaa kanavaa 26 myöten poistuen suulakkeen 24 kautta höyrysuihkuna 40, joka osuu sulatevirran 38 lentorataan ja hajoittaa sulatteen pieniksi hiukkasiksi, jotka putoavat liuo-tussäiliössä olevaan veteen aiheuttamatta suurta räjähdystä.During operation, the melt, indicated at 36 in Figure 4, flows down the chute 50 and over the dam hole 20 in the wall 18 to form a melt stream 38. Steam is introduced into the chamber 28 through the feed joint 30 from where it flows through the channel 26 exiting through the nozzle 24 as a steam jet 40 , which strikes the flight path of the melt stream 38 and breaks up the melt into small particles which fall into the water in the dissolution tank without causing a large explosion.

Huomattakoon, että suulake 24 on sijoitettu kourun 50 pohjan 12 välittömään läheisyyteen ja estää siten kuonaa tms. kertymästä etuseinälle 18 ja valumasta alas pohjaseinälle 12 ainakaan suihkun 40 alueella. Tämä kuonakertymän pieneneminen pohjaseinälle 12 vaikuttaa kourun kestoikää pidentävästä.It should be noted that the nozzle 24 is located in the immediate vicinity of the bottom 12 of the trough 50 and thus prevents slag or the like from accumulating on the front wall 18 and spilling down the bottom wall 12 at least in the area of the jet 40. This reduction in slag accumulation on the bottom wall 12 appears to prolong the life of the chute.

Kanava 26 panee höyryn virtaamaan hyvin lähellä pohjalaattaa 12.Duct 26 causes steam to flow very close to the base plate 12.

Tämän kanavan pituus yhdessä kammion 28 pituuden kanssa kourun pituussuunnassa varaa höyrylle aikaa olla kosketuksessa pohjalaatan 12 kanssa ja jäähdyttää sitä.The length of this channel, together with the length of the chamber 28 in the longitudinal direction of the chute, allows the steam time to contact and cool the base plate 12.

Huomattakoon, että laatta 18 ja kaukalo 10 tulevat esillä olevan keksinnön mukaan olemaan kuumemmat kuin vesijäähdytettyä kourua käytettäessä. On todennäköistä, että tällä korkeammalla lämpötilalla on edullinen vaikutus, koska on todettu, että kuona on paljon helpompi irrottaa kuin vesijäähdytettyä kourua käytettäessä.It should be noted that according to the present invention, the plate 18 and the trough 10 will be hotter than when using a water-cooled chute. It is likely that this higher temperature will have a beneficial effect, as it has been found that slag is much easier to remove than when using a water-cooled chute.

Niin kuin edellä on mainittu, kanavan 26 pituus tai kanavan 26 ja kammion 28 yhteispituus voidaan valita niin, että saadaan haluttu jäähdytyksen aste. On todettu, että kun kouru on likimäärin 91,5 cm pitkä, kanavan 26 tulee olla noin 20,3 cm pitkä ja kammion 28 noin 60894 15 cm pitkä, ja kun pohjalaatta 12 on noin 20,3 cm leveä, kanavan 26 tulee olla noin 12,7 cm leveä. Selväähän on, että myös kanavan leveys vaikuttaa jäähdytykseen. Laatan 12 kaltevuus ja niin ollen höyrysuihkun 40 suunta on mieluimmin noin 20° vaakatasosta alaspäin.As mentioned above, the length of the duct 26 or the combined length of the duct 26 and the chamber 28 can be selected to provide the desired degree of cooling. It has been found that when the trough is approximately 91.5 cm long, the channel 26 should be about 20.3 cm long and the chamber 28 about 60894 15 cm long, and when the base plate 12 is about 20.3 cm wide, the channel 26 should be about 12.7 cm wide. It is clear that the width of the duct also affects the cooling. The inclination of the plate 12 and thus the direction of the steam jet 40 is preferably about 20 ° downwards from the horizontal.

Kuten edellä on mainittu, kanavan 26 ja kammion 28 pituuksia voidaan vaihdella tarpeen mukaan halutun jäähdytysasteen saavuttamiseksi, mutta ellei jäähdytystä tarvita lainkaan, kammio 28 ja kanava 26 tietenkin tehdään niin pieniksi kuin mahdollista, jolloin on tärkeätä, että suulakeaukko 26 sijaitsee välittömästi kourun 50 pohjan 12 läheisyydessä sen varmistamiseksi, että pohjalaatalle kertyy mahdollisimman vähän kuonaa.As mentioned above, the lengths of the duct 26 and chamber 28 may be varied as necessary to achieve the desired degree of cooling, but if no cooling is required, the chamber 28 and duct 26 are of course made as small as possible, it being important that the nozzle 26 in the vicinity to ensure that as little slag as possible accumulates on the base plate.

Alan ämmättimiehille itsestään selvät modifikaatiot ovat mahdollisia poikkeamatta keksinnön puitteista sellaisina kuin ne on määritelty oheisissa patenttivaatimuksissa.Obvious modifications are possible for those skilled in the art without departing from the scope of the invention as defined in the appended claims.

Claims

6 60894

A melt chute, in particular for a pulp mill chemical recovery furnace, comprising a metal trough (10) with a base (12) and a refractory lining (32, 34), means (22) for connecting the chute at one end to the furnace, the other end ending freely and the melt flowing out of the free end, characterized by a nozzle (24) immediately in the vicinity of the bottom and free end of the trough, means (30, 26) for introducing steam into the nozzle forming a steam jet (40) which intersects the trajectory of the melt stream (38) flowing from the trough the nozzle (24) is positioned relative to the trough (10) such that the jet (40) passes immediately adjacent the bottom of the free end of the chute and controls the formation of slag on the proximal bottom of the free end of the chute as a result of solidification of the melt.

Fuse chute according to claim 1, characterized in that the device for introducing steam to the nozzle comprises a duct (26) in heat transfer communication with the bottom (12) of the trough so that the steam forming the jet and flowing along the duct (26) cools the bottom (12) .