JP2001520329A - 回収ボイラーの黒液ガス化のための方法 - Google Patents

回収ボイラーの黒液ガス化のための方法

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Abstract

(57)【要約】 空気を濃縮される酸素については達成されるポジティブな効果を提供することになっていて、キャパシティを最大にすることになっていて、排ガス流を最小にする 【解決手段】下窯および、上の窯、下窯より上にボイラーにおいて提供される黒液の導入のための黒液噴霧器および多くの燃焼方式通気坑道と称され、上の一部と称され下一部を有する基型の中で、本発明は手順に回収ボイラーの黒液ガス化について問い合わせる。それによって、本発明は、下窯の最高の還元条件をつくるためにアルコール飲料噴霧器の下に最も少なく一つの通気坑道で燃焼用空気にまたは直接下窯に空気を濃縮される加算酸素を取り入れる、そこにおいて、黒液噴霧器の下にこのことによりかなり上昇のガス速度を減らして、酸素の前記添加が空気を濃縮したことになって、前記再配布された燃焼用空気を導くことを必要とされない下窯燃焼用空気から再配布する、このことにより排出制御のための下窯の還元条件および制御温度をつくって、上の窯。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、手順に酸素濃縮された空気を利用している回収ボイラーの黒液ガス
化に関するものである。
【0002】 発明の背景 化学物質木原紙料の生産は、2つの面積(すなわち化学パルプがバイプロとして 廃液については生じる細糸線面積および化学的回収面積)に分割される。そこに
おいて、細糸線面積において必要とされる化学製品は、廃液から取り戻される。
全部のパルプ工場の機器の一つの最も高価なピースは化学的回収ボイラーである
、そして、全体のパルプ生産能力は重く回収ボイラーのキャパシティおよび可使
エネルギに依存している。回収ボイラーがミルのボトルネックになる場合、パル
プ生産能力を増やすことはミルの能力に対する直接の衝撃を有する。加熱面があ
るそのキャパシティ限界が燃焼室の下部から物理的な粒子の「キャリーオーバー
」を原因として生じるので栓をした回収ボイラー領域。キャリーオーバーの合計
は、4つのパラメータに依存する。上昇のガス速度、粒子(液滴)サイズ、粒子 密度および好適でない性質を有する粒子の数。キャパシティがより増加するとき
に、空気が必要である、そして、これは上昇のガス速度を増やす。より高いキャ
パシティも好適でない粒子の数を増やす、そして、結合された効果は荷重の増加
と共にそのキャリーオーバー増加である。
【0003】 ボイラーがキャリーオーバーを原因として生じるのでふさがれるときに、ボイラ
ーはそのキャパシティ境界に着いた、そして、巨大な投資が既存のボイラーの新
規な回収ボイラーまたは高価な改造においてされる限り、ミルはより多くのパル
プを生産することができない。そして、それはまた、結果として据付け工事およ
び追加の生産減量のための長い運転休止および収益の減量を必要とする。 すでにそれが新聞「Tillsats av syrgas vid forbranning av sulfittjockl
ut vd MoDomsjo sulfitfabrik S. Larsson, AGA, C. Nilsson MoDo L.S
altin AGA,Svenska Sodahuskonferensen,Stockholm,Sweeden Nov.18,1982」 、そして、パンフレット「Oxygen Enrichment increase Capacity、AGA AB 、GM 164e(1983 )」によって、23%(容積によって)まで、空気を濃縮される 酸素を有する一次、二次燃焼用空気を濃縮することによって、酸素が満足させる
、亜硫酸ナトリウム回収ボイラーのキャパシティは、かなり上がってもよい。
【0004】 アメリカ特許4,857,282は、1988年において、第一を濃縮することによるプロセ ス黒液への道および/または第二のノーマルが0.63のkgの/kgの乾燥固形物の合 計の純酸素の添加によって、焼却プロセスにおいて使用する通気坑道を処理する
ことを明らかにした)、そして、0.42kgの、1kgの徐々に増加する乾燥固形物の 燃焼方式のために、air/kg (乾燥固形物)からの酸素の添加によって21.8%容 量部の全体の酸素分を意味する酸素加が均一に空気流れまたは極端にケースに配
布されて一次空気/二次空気間の細片が出力される合計空気の23/77%(容積の) になる場合、前記空気流れの絶対の酸素分が24.8%まで上げる前記空気流れに、 全ての酸素加が容積によって5%の酸素の効果的な合計まで、2つの空気流れのう ちの1つだけに加えられる場合。この特許は、回収ボイラーの灰化割合またはキ ャパシティが3本の道の主要なおよび/または二次空気流れに、酸素の適度な供 給によって増加することができると述べる。1. 熱流束を増やす断熱炎温度の増 加は、窯を下げる、そして、2. チャー燃焼速度からチャー燃焼速度の増加は、 酸素濃度の線形関数である、そして、3. 増加する下炉温による乾燥速度の増加 。 これは、主要部として6年より早く経験される回収ボイラーからの結果のサブセ ットであって、2つの第1の言及された刊行物において報告した。
【0005】 両方の公知の手順を有する欠点は、下窯、すなわちNOx化成のための条件がより 高い温度を原因として生じるので増やす空気ファクタ(実際の酸素供給が完全燃
焼のための酸素の化学量論の供給によって分かれたように、空気ファクタは定義
される)を減らすことのない初等・中等エアーレジスタおよび増加する容積の酸
素濃縮された空気を有する燃焼用空気を濃縮することによって、下窯NOxの状況 を酸化させることはある所で、排ガス流が現在厳しい環境の規制のための制限す
る設計能力であるということである。 第1の2つの刊行物は、エアーレジスタ間
の酸素を再配布することによって、温度が制御されることができることを示して
いる理論的な若干の計算を記載する。 80年代からのこれらのボイラーの可撓性はアルコール飲料噴霧器の下に下窯にお
いて位置するエアーレジスタのために、非常に制限された、そして、酸素がレジ
スタの間で再配布されたように、空気ファクタは通常不注意なアルコール飲料絞
り弁基準面からの高さ(すなわち化学量論であるか上記の)での1を超えるであ った。
【0006】 今日、回収ボイラーは、1の全体の空気ファクタを達成するために「明白な」空 気を使用している-1.05入れている過熱器切断、そして、上の窯(それほど火エ アーレジスタまたは第三の、四進のその他エアーレジスタを通じて呼ばれる)の
通気坑道の添加による下窯の従化学量論的な条件。 これは、添付の図1におい て略図で例示される。今日、習慣は規定する限界の範囲内でNOxレベルを維持す るために下窯から上の窯への燃焼方式「平野」空気を再配布することである。
燃料としてのアルコール飲料のクォリティが改善されたので、これはされること
ができる。 アルコール飲料乾き度は実質的に過去10の年(それは「点火される
ように」加熱値が上がったことを意味する)が増加した。そして、それはこの新
規な上の窯通気坑道に、「明白な」燃焼用空気の再分配を容易にする。
【0007】 本発明の目的は新規な方法で結合している手順に更に下窯の空気ファクタを減ら
すために今日現代の回収ボイラー下絵の強みを有する上記の2つの第1の言及され
た刊行物に従って、空気を濃縮される酸素については達成されるポジティブな効
果を提供することになっていて、キャパシティを最大にすることになっていて、
排ガス流を最小にすることになっている、そして、これは添付の請求の範囲1の 含有量に従って達成された。
【0008】 本発明のダイジェスト 本発明の基本原則のうちの1つは、いくつかの燃焼用空気を酸素濃縮された空気 と取り替えることである。 この文脈における学術用語酸素濃縮された空気は、
ノーマル空気と比較すると、高い酸素を有することは満足させる、そして、技術
的な酸素の適切な配合の添加によって得られる空気として定義される。そして、
それが90の刺激純度で通常生じる ― 95% 。そうすることによって、空気の窒素
部がボイラーにもはや供給されなかった時から、ガス量の有意合計は減少するこ
とができる。ガス量のこの還元は、より多くの黒液を燃やすために利用されるこ
とができる。他の原則は、キャリーオーバーが始まるところから、下窯のガス量
のこの還元の中で可能になることでもある。液体噴霧器および「明白な」空気の
下にある窯の部が20.95容量部の酸素分を有するノーマル燃焼用空気として定義 されているように、この文脈における下窯は定義される。そのとき、容積が減少
するガス、そこにおいて、液体は、出力されている、ボイラーのキャリーオーバ
ーおよびプラグ・ゲージに対する本管寄与因子である上昇の速度減。(この速度
境界が「明白な空気」を使用することによって決められるときに、空気が純酸素
と取り替えられるときに、アルコール飲料が主要部として同じ上昇の速度を維持
するためにどれくらいずっと多く燃やされることができるかは粗い基準点として
使用されることができる。粗い関連が酸素が空気を濃縮するときに、上昇の速度
が影響を受けている唯一のパラメータでないということであるという格言の理由
は、導かれている。また、黒液液滴の中でふくらむ、液滴、乾燥および燃焼速度
がそうする濃度Ofは影響を受ける、そして、いったいいずれが液滴が「carried-
over」であるかどうかのための、特性上の衝撃を有する。)、Toは更に過熱器を
入れているガスおよび他の加熱面およびキャリーオーバーの衝突およびプラグ・
ゲージの危険を最小にする粒子の速度を減らす。そして、それはまだ下窯に記載
の同じ規模に対するガス(濃縮された空気がまた、正当に扱われることができる
酸素を有する上の窯の空気の部分的な交代作用)以外の中に存在しない。
【0009】 煙道ガス容積(速度)のこの追加の還元はまた、減少する速度および増加する含
水率(減少するバラストの結果として)が集塵装置の集塵効率を改良して、希望
を持ってそれを避けた時から電気集塵機にも、入口条件を改良する。そして、よ
り多くのキャパシティがボイラーに加えられる場合、集塵装置はボトルネックに
なる。
【0010】 第3の原則は、それが「明白な空気」を使用することのそばにあったところに主 要部として下窯の同じ温度を維持することである。そうすることによって、排ガ
ス流(特にNOx)を最小にすると共に、キャパシティはより増加しさえすること ができる。空気を酸素と取り替えることは下窯の空気を濃縮する、断熱の、そし
て、従って、より少ないバラスト(死荷重)が冷えた窒素ガスの形で存在した時
から、実際燃焼温度は増加する。そして、それは燃焼温度に一方エネルギーを加
熱のために必要とする。この温度増加は、形NOに酸素を有するアンモニアガスの
非好適な反応を支持する。死荷重(窒素の形で)が減少するときに、より少ない
エネルギーが下窯において必要であるという事実の空気(それは一方燃焼方式の
ために必要とされる)からの酸素が下窯から取り戻されることができて、上の窯
において出力されることができるので、より多くの示された従化学論的な燃焼方
式は完全燃焼のための酸素の化学量論の必要をはかりにかけるために達成される
ことができる。酸素濃縮された空気はより加えられる空気は、より取り下げられ
ることができる。残留する酸素が下窯において発生する生成物ガスの可燃性物質
成分の次の完全燃焼を有する上の窯において出力されなければならないと共に、
下窯は黒液をガス化するために充分な酸素を供給されなければならないだけであ
る。空気ファクタのこの表面の還元および下窯の従化学論的な条件は温度増加を
抑制して、更に本発明を強化する。−その理由は、次のことにある。ガス量およ
び上方へ速度はちょうど酸素を有する空気を濃縮することと比較してより減少し
さえする。上昇の速度のこの追加の還元は、より多くの黒液が燃やされるのを許
す。低い排ガス規準を維持すると共に、回収ボイラーを作動するこの新規な方法
は実質的により高い生産を考慮に入れる。
【0011】 空気ファクタのための下限は、いかなる補助燃料を必要とせずにもアルコール飲
料のガス化を支えることの必要によって決定される、そして、停電を避けて、そ
して、高い還元交換効率を維持するの、より多くの燃料(アルコール飲料)が酸
素を空気に加えずに下窯の温度が同じ温度について制御されなければならない周
囲の状況を濃縮される酸素の窯に加えられているという事実にもかかわらず原則
において以外、におう。これはアルコール飲料噴霧器の下に酸素分を上げること
によって達成されることができる、その一方で、空気ファクタおよびそれ以上を
下げる、酸素分はより少ない希ガスまたは現在のバラスト(死荷重)である。そ
して、取り上げて従化学論的な条件その他が放送する下空気ファクタおよびより
多くを考慮に入れる、そして、より高いキャパシティはなし遂げられる。上限は
、経済のファクタ、酸素ハンドリング上の安全態様およびもう一方によって決定
される:ボイラー、スチーム/水限界のようなもの、例えば循環比のキャパシテ ィ限定要因。実際的な上限は既存の回収ボイラー上の下窯の燃焼用空気の平均値
として、約30容量部の酸素分に定義された、そして、新規なベーラーのために、
実際的な上限は容積による約50%の酸素分である。はるかに理由、新規なボイラ ーでのより高い値は、循環コンジット、ボイラー・コンフィグレーション、空気
系その他が開始からその条件のために設計されることができるということである
【0012】 同封の図2が図式的に、ボイラー容量のポテンシャル増加および多様な酸素での 断熱の燃焼温度の増加上の効果が水平になることを明らかにする図が液体噴霧器
の下に一定の上昇のガス速度として定義されて、すなわち、上昇のガス速度があ
る先端に、バラストを下げることは増加している温度を補償することのない以外
定数を保つと共に、ボイラー荷重は増加した。
【0013】 そこでNOx排ガス流および/または塵放散またはもしも排ガス流がそうしてもよ い限定が他のいかなる方法でも制御されないところである場合非常によく実践さ
れることができるシナリオは、図式的に図2に示される。唯一の欠点は、表面の 示されたガス化を有する上記した手順と比較したより高い酸素消費量である。
【0014】 一定の上昇のガス速度でのボイラー容量のポテンシャル増加の効果は、図3にお いて略図で例示される、すなわち、以下によるバラストを減らすと共に、ボイラ
ー荷重は増加した:1) 燃焼用空気の酸素濃縮 2)下窯および加わることからの
空気の回収上の窯に上昇のガス速度が一定にしておかれる先端に、温度増加を抑
制するためにそれ。特別なキャパシティが必要なときに、規定する条件の下の排
ガス規準および特別な酸素を最小にすることは送気を濃縮したところが必要とす
る保管が重要である間、実行されたガス化と称されオペレーティング・モードは
使用されなければならない。
【0015】 第3の操作のシナリオは、上述した二つのコンビナートでありえた、そこにおい て、何かの理由で、回収ボイラーは、操作の許可排ガス規準を危険にさらすこと
のない下窯でのより高い温度およびそれが成し遂げる酸素消費量のための特別な
プレミアムにこのより高い温度を支払うために価値があるところで作動される必
要がある。
【0016】 酸素分を上げて、下空気ファクタを原因として生じるので下窯のより発音された
還元性雰囲気を有する表面の示されたガス化を使用するポジティブな効果は、上
述のごとく以前にNOx排ガス流がそうすることができるその燃料である減少する 。燃料NOxは、主に焼却プロセスの舞台を燃やしているガス化およびチャーの間 、形成される。 図4は、図式的に、黒液焼却プロセスのどんな状態の燃料-N反応が起こるかにつ いて示す。燃料結合した窒素はガス化(高温分解)位相および形アミン(主にア
ンモニアゴム)の間、リリースされる、そして、酸化している高温空気において
、アンモニアゴムは酸化窒素に酸化している。 酸素濃縮された空気が空気(酸
素)をボイラーのより高い基準面からの高さへ移す更なる補償作用のない「明白
な空気」を交換している場合、この条件は起こるだろう。空気からの酸素がより
示された燃焼方式が上記したように場所に持っていく窯(アルコール飲料噴霧器
より上に)および下窯の還元燃料豊かな空気のより高いレベルに再配布される表
面の示されたガス化を使用しているByはつくられる。従化学量論的な高温分解条
件の下に形成されるThe燃料リッチガス条件は、できるだけ長く保たれなければ ならない(示されて表面の)それが完全燃焼のための主炎空気を満たす。このよ
うな方法で、アンモニアの分子が我々が取扱っている温度、分子が単に遊離窒素
ガス(N2)に、分解するアンモニアゴムおよび水素(H2)の間の還元条件での熱
力学的に不安定であった時から、燃料結合した窒素は時間に遊離窒素ガス(図5 を参照のこと)に変換させられた。熱可塑性NOxが形成される所で、「高い」温 度が温度がスチルであるというにもかかわらずすなわちNO +にH2Oを与えている 反応NH3 + O2によるNOxの化成を支持する図5の下カーブにおいて、すなわち、下
窯の高温が上記した反応による熱可塑性NOx以外によるNOx化成以外を生成しない
点に留意する必要がある、
【0017】 しかし、酸素濃縮された空気が最初に燃料を満たす燃料層の超化学量論的なゾー
ンが起こると共に、NOxの特定の合計が形成されることは、必然的である。豊か な燃料のために、それにガスを供給する。ゾーンB(図4を参照のこと)を入力す
る、そこにおいて、それは主炎空気を満たす、再燃焼している効果がしかし起こ
る。そして、それはNOx-スリップを極小に下げる。
【0018】 表面の示されたガス化が物理的な制約がすでに存在する既存の回収ボイラーに適
している雌馬であるにもかかわらず、「明白な空気」については作動している回
収ボイラーと比較した与えられた荷重の割により小さいそれらが造られることが
できるという点で、それはまた、新規な回収ボイラーに加えられることができる
【0019】 酸素を使用する他の恩典は下窯の空気を濃縮した、そして、特に主要な通気坑道
は増加する酸素分が残されたチャーの燃焼速度を増やすので、ボイラーのシャッ
トダウン手順がより速くてより単純にされることができるということである。
【0020】 必要、そして、以前に言及されたことに加えて上の窯の酸素を有する通気坑道を
また、濃縮する恩典は、より高い荷重での下窯からの空気の再分配のための容積
の増加が減少することができた時から、これらの通気坑道の高価な改造が最小に
されることができるということである。 一方より多くのエアーポートおよびより高いファン・キャパシティが、必要であ
る。
【0021】 充分にまたの酸素濃縮された空気の恩典を利用することは窯を下げる、そして、
窯に良い貫通を維持するために、風箱の圧力は増加してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 回収炉の概略ひな型図である。
【図2】 ボイラー容量と断熱温度の関係図である。
【図3】 ボイラー容量と断熱温度の関係図である。
【図4】 本発明の工程説明図である。
【図5】 合計燃料窒素と滞留時間、温度と炉温プロフィルの関係図である。
【手続補正書】特許協力条約第19条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成12年4月14日(2000.4.14)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【請求項8】 ボイラーの間、酸素を有する下窯の全ての通気坑道を濃縮す ることは、チャー燃焼速度を増やして、ベッドを焼き尽くすことのために必要と
される時間を短くするための手順をシステム終了する請求項1から7のいずれか
に記載の回収ボイラーの黒液ガス化のための方法。
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成12年4月14日(2000.4.14)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM ,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM) ,AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG, BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,D K,EE,ES,FI,GB,GE,GH,GM,HR ,HU,ID,IL,IS,JP,KE,KG,KP, KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,L V,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI, SK,SL,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,U S,UZ,VN,YU,ZW

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下窯および、上の窯、下窯より上にボイラーにおいて提供さ れる黒液の導入のための黒液噴霧器および多くの燃焼方式通気坑道と称され、上
    の一部と称され下一部を有する基型の中での回収ボイラーの黒液ガス化のための
    方法において、 酸素が燃焼用空気にまたは直接、下窯の最高の還元条件をつくるために黒液噴
    霧器の下の少なくとも一つの通気坑道での下窯に空気を濃縮したと付け加える際
    の前記添加に、そこにおいて、続くことを必要とされない下窯燃焼用空気から再
    配布し、空気は酸素を濃縮し、 これにより、かなり黒液噴霧器の下の上昇のガス速度を減らして、上の窯の前
    記再配布された燃焼用空気を導き、 排出制御のための下窯の還元条件および制御温度をこのことによりつくることを
    特徴とする回収ボイラーの黒液ガス化のための方法。
  2. 【請求項2】 再配布されたノーマル燃焼用空気に含まれる窒素の形の下降 バラスト、 そして、そこにおいて、この再配布された燃焼用空気を導くことによる上の窯の
    改良された燃焼方式特数をつくり、よりこのことにより許している噴霧器が液を
    黒くする液体の下の上昇のガス速度の有意還元は、黒液液滴、溶解、チャー、そ
    の他のキャリーオーバーがボイラーのボトルネックになるレベルまで燃やされ、
    下窯のエネルギー需要を減らす請求項1記載の回収ボイラーの黒液ガス化のため
    の方法。
  3. 【請求項3】 まだ、そして、それを新規な回収ボイラー(それはこのこと によりノーマル燃焼用空気だけを使用している回収ボイラーよりコンパクトにさ
    れることができる)に加えることは、より高いキャパシティを達成して、排ガス
    流を下げる請求項1記載の回収ボイラーの黒液ガス化のための方法。
  4. 【請求項4】 還元条件を有する従化学量論的なゾーンおよびアンモニアゴ ムを分解する温度規制が乾燥位相、高温分解およびガス化位相およびチャーの下
    に形成した下窯/遊離窒素ガス(N2)および水素へのにおいで知られた燃えてい る位相のつくる請求項2記載の回収ボイラーの黒液ガス化のための方法。
  5. 【請求項5】 下窯の空気から、そして、酸素から酸素の分配を実行するこ とは、黒液噴霧器より上に通気坑道の還元条件を維持するための上の窯に加えら
    れる空気を濃縮し、 そして、遊離窒素に分解して、再燃焼しているゾーンの中に存在しているNOxス チルの少ない量を減らすために燃焼用空気からつくられるアンモニアの分子のた
    めの充分な滞留時間をつくるより高い高い通気坑道の再燃焼している燃焼方式で
    ある請求項2または4記載の回収ボイラーの黒液ガス化のための方法。
  6. 【請求項6】 酸素を有する上の窯の全ての通気坑道を濃縮することは空気 を濃縮した。そして、それぞれ、集塵装置の集塵効率の加熱面およびデトネーシ
    ョンの衝突/プラギングの危険を最小にするために集塵装置にこのことにより過 熱器セクションを入れているガス速度および入口の還元を引き起こした請求項1
    記載の回収ボイラーの黒液ガス化のための請求項1記載の回収ボイラーの黒液ガ
    ス化のための方法。
  7. 【請求項7】上の窯の全ての通気坑道を濃縮することによる空気量を減らし
    て、このことにより圧力の追加の空気隙間の必要を減らすことは分かれる。そし
    て、それは表面の示されたガス化を容易にする一方もらいたくされた請求項1か
    ら6のいずれかに記載の回収ボイラーの黒液ガス化のための方法。
  8. 【請求項8】 ボイラーの間、酸素を有する下窯の全ての通気坑道を濃縮す ることは、チャー燃焼速度を増やして、ベッドを焼き尽くすことのために必要と
    される時間を短くするための手順をシステム終了する請求項1から7のいずれか
    に記載の回収ボイラーの黒液ガス化のための方法。
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