JP3578032B2 - 黒液噴射バーナー - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クラフトパルプ製造の際に発生するパルプ廃液（黒液）を燃焼して、クラフトパルプ製造に用いられる薬品を回収する回収ボイラーにおける黒液噴射バーナーの形状に関する発明である。
【０００２】
【従来の技術】
クラフトパルプ製造の際に、蒸解工程において生じる黒液は、蒸解に用いられる薬品の回収と黒液の燃焼によって発生する熱を回収するために、蒸解工程から発生した薄い黒液を濃縮して回収ボイラーで燃焼する。
【０００３】
黒液は、噴射バーナーから炉内に噴射されるが、噴射された黒液は、浮遊状態で乾燥し、その一部はボイラー後流にキャリオーバーし、大部分は炉底に落下してチャーベッドを形成する。噴射バーナーからのキャリオーバーの量により、ボイラーの連続運転が左右され、炉底のチャーベッドの燃焼状態により、熱回収率やスメルトの薬品還元率が左右される。 即ち、キャリオーバーした黒液は、過熱器及び本体水管に付着・固化し、スケールを形成する。スケールの成長とともに、過熱器及び本体水管の熱交換率が低下し、熱回収率が低下するばかりでなく、回収ボイラーのガス通路を閉塞する。そのため、時々回収ボイラーの運転を停止し、スケールを除去しなければならなくなり、長期連続運転の障害になる。
【０００４】
一方、炉底に落下した黒液は、チャーベッドを形成して、還元燃焼し薬品と熱の回収が行われる。チャーベッドから流出するスメルトは、弱液によりタンク内で溶解され、緑液が生成される。緑液は、苛性化工程へ送られ、緑液中の炭酸ナトリウムが蒸解に必要な苛性ソーダに転化され、白液となる。白液中に含まれる主として炭酸カルシウムからなるスラッジは分離され、洗浄、脱水、焼成により生石灰として回収される。従って、黒液のキャリオーバーやチャーベッドの燃焼不良は、ボイラーの連続運転を阻害し、熱回収率が低下するばかりでなく、薬品の回収率が低下し、ＳＯｘの増加等多くの問題が発生する。
【０００５】
黒液の燃焼性改善に関して、特開平４−３４７４０３号公報には、黒液を通す配管を周方向に揺動させるレバーと、上記配管の横方向に向けて突設され黒液を噴射するバーナーを備えた黒液噴射バーナーが開示されている。上記公報には、黒液噴射バーナーを揺動させることと、噴射バーナーの先端にノズル板が設けられていることが開示されており、これにより、最も燃焼効率の良い形状のチャーベッドが形成されるとある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平４−３４７４０３号公報の発明は、黒液のキャリオーバーを抑えた噴射をするとＳＯｘの発生防止が困難であり、ＳＯｘの発生を抑えた噴射をしようとするとキャリオーバーの防止が困難である。ところが、種々の形状のノズル板を噴射口に取り付け、黒液のキャリオーバーを防止した状態で噴射してみると、チャーベッドの燃焼の良否がノズル板の形状に大きく影響されることが判明した。本発明は、キャリオーバーを少なくしながら、最も燃焼効率のよい噴射バーナーの形状を鋭意検討した結果、以下に述べる発明に至った。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
先ず、従来技術の回収ボイラーで用いられている黒液噴射バーナーは、図３の斜視図に示すように、バーナー下部に平面又はやや凹型面のノズル板２が取り付けられている。図４は図３の縦断面図および、噴射口３側から見た図から正面図である。噴射された黒液は前記ノズル板２に衝突し、散布されて乾燥しながら炉底に落下する。
【０００８】
これに対して、本発明の黒液噴射バーナーは、図１のように、バーナー１の先端下部に、噴射口３側から見て表面が凸型曲面のノズル板４が噴射方向と所定の角度をもって取り付けられている。図２は、図１の噴射バーナーの縦断面図および、噴射口３側から見た正面図である。噴射口３から噴射された黒液は、前記表面が凸型曲面のノズル板４に衝突し、散布されて乾燥しながら炉底に落下する。
【０００９】
図５は、両者の噴射パターンとチャーベッドの形状を比較した模式図であり、左側の上図は従来技術の噴射バーナーによる噴射パターン、下図は本発明の噴射バーナーによる噴射パターンである。そして、右側の上図は、従来技術の噴射バーナーによるチャーベッドの形状、下図は本発明の噴射バーナーによるチャーベッドの形状である。
図５から明らかなように、従来技術の噴射バーナーによる噴射パターンでは、黒液の広がりが４０°〜８０°程度であるのに対して、本発明の噴射バーナー噴射パターンは、遙かに広く約１２０°〜１５０°である。一方、チャーベッドの形状は、従来技術の噴射バーナーによるものは、高く鋭角の山型であるが、本発明の噴射バーナーによるものは、低くてなだらかな扁平である。
【００１０】
本発明のノズル板４は表面が凸型曲面であるため、このノズル板４に向けて噴射された黒液は、従来のノズル板の場合よりも遙かに大きく扇型に拡がる。そのため、その分だけ、噴射時の黒液の膜厚が薄くなり、チャーベッドに落下・到達するまでに乾燥しやすくなる。炉底のチャーベッドに到達したときには、水分は少なくなっており、発熱量が上がって、チャーベッドの燃焼温度が上がり、熱回収率が向上する。
チャーベッドの燃焼温度が上がることにより、吸熱反応である硫酸ナトリウムの還元反応が促進されて、薬品還元率が向上する。それと同時にチャーベッド上部でのＳＯｘ捕集率が向上し、ボイラー出口でのＳＯｘが減少する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の黒液噴射バーナーは、表面が凸型曲面のノズル板に、噴射した黒液を衝突させ、黒液の噴射パターンを拡げることを特徴とする。噴射パターンの広がりは、主として黒液がノズル板の凸型曲面に衝突することによるものであるが、噴射速度によって若干異なってくる。即ち、噴射速度を上げると、噴射パターンの広がり角度は小さくなり、噴射速度を下げると、広がり角度は大きくなる。黒液がノズル板に衝突する角度やノズル板の凸型曲面の曲率半径により、上記噴射パターンの形状が異なってくるので一概に言えないが、本発明の場合、黒液の噴射方向に対するノズル板の傾斜角度αは、２５°〜５０°の範囲に設定することが好ましく。特に３０°〜４０°の範囲が最も好ましい傾斜角度である。
【００１２】
ノズル板の凸型曲面については、凸型曲面が円又は楕円曲面の場合、その曲率半径は、少なくとも、前記噴射口の内法半径よりも大きくする必要があり、１〜５倍の範囲が適当である。噴射パターンの広がりは、前述のごとく、主として黒液がノズル板４の凸型曲面に衝突することによるものであるが、ノズル板４が取り付け位置から末広がりの扇型であると、噴射速度が小さい場合でも広がり面積を大きくすることができる。また、例えば、凸型曲面の曲率半径を、取り付け元で噴射口の内法半径の１〜３倍、先端では３〜５倍とし、末に行くほどなだらかな末広がりの扇型の凸型曲面とすることもできる。
また、上記凸曲面は、噴射口から噴射された黒液を薄い膜状に拡げるものであるから、その面積を必要以上に大きくする必要はない。従って、噴射口側から見たノズル板の任意の位置における上面の断面形状が、円又は楕円の円周の１／５〜１／２の長さ形状とするのが適当である。
【００１３】
【発明の効果】
本発明の黒液噴射バーナーにより、黒液の燃焼効率を向上させ、黒液中の薬品回収率を向上させることができるとともに、黒液中に含まれる硫酸ナトリウムの還元反応を促進することができるとともに、公害の原因となる黒液燃焼に伴って発生するＳ０ｘ濃度を低下させることができる。
【００１４】
【実施例】
［実施例］
噴射口径３０ｍｍの黒液噴射バーナーで、噴射口内法半径の３倍の曲率半径を持つ凸型曲面のノズル板４が、噴射方向に対して３５°の傾斜角度で扇状に取り付けられた図２の形状の黒液噴射バーナー８本を備えた黒液回収ボイラーにおいて、黒液噴射量を１時間当たり１０５〜１２０ｍ３／供給して燃焼させ、排出されるＳＯ２の濃度を測定したところ、０〜５０ｐｐｍであった。
【００１５】
［比較例］
これに対して、従来技術の平板状ノズル板を噴射方向に対して５５°の傾斜角度で取り付けた図２の形状の黒液噴射バーナー８本を用い、実施例と同様に、黒液噴射量を１時間当たり１０５〜１２０ｍ３供給して燃焼させ、排出されるＳＯ２の濃度を測定したところ、１５０〜２５０ｐｐｍであった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバーナーの斜視説明図
【図２】本発明のバーナーの側面説明図及び正面説明図
【図３】従来技術のバーナーの斜視説明図
【図４】従来技術のバーナーの側面説明図及び正面説明図
【図５】噴射パターンとチャーベッドの形状の比較図
【符号の説明】
１ バーナー
２ ノズル板
３ 噴射口
４ ノズル板
【発明の属する技術分野】
本発明は、クラフトパルプ製造の際に発生するパルプ廃液（黒液）を燃焼して、クラフトパルプ製造に用いられる薬品を回収する回収ボイラーにおける黒液噴射バーナーの形状に関する発明である。
【０００２】
【従来の技術】
クラフトパルプ製造の際に、蒸解工程において生じる黒液は、蒸解に用いられる薬品の回収と黒液の燃焼によって発生する熱を回収するために、蒸解工程から発生した薄い黒液を濃縮して回収ボイラーで燃焼する。
【０００３】
黒液は、噴射バーナーから炉内に噴射されるが、噴射された黒液は、浮遊状態で乾燥し、その一部はボイラー後流にキャリオーバーし、大部分は炉底に落下してチャーベッドを形成する。噴射バーナーからのキャリオーバーの量により、ボイラーの連続運転が左右され、炉底のチャーベッドの燃焼状態により、熱回収率やスメルトの薬品還元率が左右される。 即ち、キャリオーバーした黒液は、過熱器及び本体水管に付着・固化し、スケールを形成する。スケールの成長とともに、過熱器及び本体水管の熱交換率が低下し、熱回収率が低下するばかりでなく、回収ボイラーのガス通路を閉塞する。そのため、時々回収ボイラーの運転を停止し、スケールを除去しなければならなくなり、長期連続運転の障害になる。
【０００４】
一方、炉底に落下した黒液は、チャーベッドを形成して、還元燃焼し薬品と熱の回収が行われる。チャーベッドから流出するスメルトは、弱液によりタンク内で溶解され、緑液が生成される。緑液は、苛性化工程へ送られ、緑液中の炭酸ナトリウムが蒸解に必要な苛性ソーダに転化され、白液となる。白液中に含まれる主として炭酸カルシウムからなるスラッジは分離され、洗浄、脱水、焼成により生石灰として回収される。従って、黒液のキャリオーバーやチャーベッドの燃焼不良は、ボイラーの連続運転を阻害し、熱回収率が低下するばかりでなく、薬品の回収率が低下し、ＳＯｘの増加等多くの問題が発生する。
【０００５】
黒液の燃焼性改善に関して、特開平４−３４７４０３号公報には、黒液を通す配管を周方向に揺動させるレバーと、上記配管の横方向に向けて突設され黒液を噴射するバーナーを備えた黒液噴射バーナーが開示されている。上記公報には、黒液噴射バーナーを揺動させることと、噴射バーナーの先端にノズル板が設けられていることが開示されており、これにより、最も燃焼効率の良い形状のチャーベッドが形成されるとある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平４−３４７４０３号公報の発明は、黒液のキャリオーバーを抑えた噴射をするとＳＯｘの発生防止が困難であり、ＳＯｘの発生を抑えた噴射をしようとするとキャリオーバーの防止が困難である。ところが、種々の形状のノズル板を噴射口に取り付け、黒液のキャリオーバーを防止した状態で噴射してみると、チャーベッドの燃焼の良否がノズル板の形状に大きく影響されることが判明した。本発明は、キャリオーバーを少なくしながら、最も燃焼効率のよい噴射バーナーの形状を鋭意検討した結果、以下に述べる発明に至った。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
先ず、従来技術の回収ボイラーで用いられている黒液噴射バーナーは、図３の斜視図に示すように、バーナー下部に平面又はやや凹型面のノズル板２が取り付けられている。図４は図３の縦断面図および、噴射口３側から見た図から正面図である。噴射された黒液は前記ノズル板２に衝突し、散布されて乾燥しながら炉底に落下する。
【０００８】
これに対して、本発明の黒液噴射バーナーは、図１のように、バーナー１の先端下部に、噴射口３側から見て表面が凸型曲面のノズル板４が噴射方向と所定の角度をもって取り付けられている。図２は、図１の噴射バーナーの縦断面図および、噴射口３側から見た正面図である。噴射口３から噴射された黒液は、前記表面が凸型曲面のノズル板４に衝突し、散布されて乾燥しながら炉底に落下する。
【０００９】
図５は、両者の噴射パターンとチャーベッドの形状を比較した模式図であり、左側の上図は従来技術の噴射バーナーによる噴射パターン、下図は本発明の噴射バーナーによる噴射パターンである。そして、右側の上図は、従来技術の噴射バーナーによるチャーベッドの形状、下図は本発明の噴射バーナーによるチャーベッドの形状である。
図５から明らかなように、従来技術の噴射バーナーによる噴射パターンでは、黒液の広がりが４０°〜８０°程度であるのに対して、本発明の噴射バーナー噴射パターンは、遙かに広く約１２０°〜１５０°である。一方、チャーベッドの形状は、従来技術の噴射バーナーによるものは、高く鋭角の山型であるが、本発明の噴射バーナーによるものは、低くてなだらかな扁平である。
【００１０】
本発明のノズル板４は表面が凸型曲面であるため、このノズル板４に向けて噴射された黒液は、従来のノズル板の場合よりも遙かに大きく扇型に拡がる。そのため、その分だけ、噴射時の黒液の膜厚が薄くなり、チャーベッドに落下・到達するまでに乾燥しやすくなる。炉底のチャーベッドに到達したときには、水分は少なくなっており、発熱量が上がって、チャーベッドの燃焼温度が上がり、熱回収率が向上する。
チャーベッドの燃焼温度が上がることにより、吸熱反応である硫酸ナトリウムの還元反応が促進されて、薬品還元率が向上する。それと同時にチャーベッド上部でのＳＯｘ捕集率が向上し、ボイラー出口でのＳＯｘが減少する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の黒液噴射バーナーは、表面が凸型曲面のノズル板に、噴射した黒液を衝突させ、黒液の噴射パターンを拡げることを特徴とする。噴射パターンの広がりは、主として黒液がノズル板の凸型曲面に衝突することによるものであるが、噴射速度によって若干異なってくる。即ち、噴射速度を上げると、噴射パターンの広がり角度は小さくなり、噴射速度を下げると、広がり角度は大きくなる。黒液がノズル板に衝突する角度やノズル板の凸型曲面の曲率半径により、上記噴射パターンの形状が異なってくるので一概に言えないが、本発明の場合、黒液の噴射方向に対するノズル板の傾斜角度αは、２５°〜５０°の範囲に設定することが好ましく。特に３０°〜４０°の範囲が最も好ましい傾斜角度である。
【００１２】
ノズル板の凸型曲面については、凸型曲面が円又は楕円曲面の場合、その曲率半径は、少なくとも、前記噴射口の内法半径よりも大きくする必要があり、１〜５倍の範囲が適当である。噴射パターンの広がりは、前述のごとく、主として黒液がノズル板４の凸型曲面に衝突することによるものであるが、ノズル板４が取り付け位置から末広がりの扇型であると、噴射速度が小さい場合でも広がり面積を大きくすることができる。また、例えば、凸型曲面の曲率半径を、取り付け元で噴射口の内法半径の１〜３倍、先端では３〜５倍とし、末に行くほどなだらかな末広がりの扇型の凸型曲面とすることもできる。
また、上記凸曲面は、噴射口から噴射された黒液を薄い膜状に拡げるものであるから、その面積を必要以上に大きくする必要はない。従って、噴射口側から見たノズル板の任意の位置における上面の断面形状が、円又は楕円の円周の１／５〜１／２の長さ形状とするのが適当である。
【００１３】
【発明の効果】
本発明の黒液噴射バーナーにより、黒液の燃焼効率を向上させ、黒液中の薬品回収率を向上させることができるとともに、黒液中に含まれる硫酸ナトリウムの還元反応を促進することができるとともに、公害の原因となる黒液燃焼に伴って発生するＳ０ｘ濃度を低下させることができる。
【００１４】
【実施例】
［実施例］
噴射口径３０ｍｍの黒液噴射バーナーで、噴射口内法半径の３倍の曲率半径を持つ凸型曲面のノズル板４が、噴射方向に対して３５°の傾斜角度で扇状に取り付けられた図２の形状の黒液噴射バーナー８本を備えた黒液回収ボイラーにおいて、黒液噴射量を１時間当たり１０５〜１２０ｍ３／供給して燃焼させ、排出されるＳＯ２の濃度を測定したところ、０〜５０ｐｐｍであった。
【００１５】
［比較例］
これに対して、従来技術の平板状ノズル板を噴射方向に対して５５°の傾斜角度で取り付けた図２の形状の黒液噴射バーナー８本を用い、実施例と同様に、黒液噴射量を１時間当たり１０５〜１２０ｍ３供給して燃焼させ、排出されるＳＯ２の濃度を測定したところ、１５０〜２５０ｐｐｍであった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバーナーの斜視説明図
【図２】本発明のバーナーの側面説明図及び正面説明図
【図３】従来技術のバーナーの斜視説明図
【図４】従来技術のバーナーの側面説明図及び正面説明図
【図５】噴射パターンとチャーベッドの形状の比較図
【符号の説明】
１ バーナー
２ ノズル板
３ 噴射口
４ ノズル板
Claims (4)
- クラフトパルプ製造の際に発生するパルプ廃液（黒液）を濃縮・燃焼して、クラフトパルプ製造に用いられる薬品を回収する回収ボイラーにおける黒液噴射バーナーであって、噴射口の先端下部にノズル板が取り付けられ、該ノズル板の上面の断面形状が噴射口側から見て凸型曲面であることを特徴とする黒液噴射バーナー。
- ノズル板が末広がりの扇型であることを特徴とする請求項１に記載の黒液噴射バーナー。
- 噴射口側から見たノズル板の任意の位置の上面の断面形状が、円又は楕円の円周の１／５〜１／２の長さ形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の黒液噴射バーナー。
- ノズル板が、黒液の噴射方向に対して、２５°〜５０°の傾斜角度でもって取り付けられていることを特徴とする請求項１〜３に記載の黒液噴射バーナー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000005201A JP3578032B2 (ja) | 2000-01-05 | 2000-01-05 | 黒液噴射バーナー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000005201A JP3578032B2 (ja) | 2000-01-05 | 2000-01-05 | 黒液噴射バーナー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001193915A JP2001193915A (ja) | 2001-07-17 |
| JP3578032B2 true JP3578032B2 (ja) | 2004-10-20 |
Family
ID=18533885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000005201A Expired - Fee Related JP3578032B2 (ja) | 2000-01-05 | 2000-01-05 | 黒液噴射バーナー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3578032B2 (ja) |
-
2000
- 2000-01-05 JP JP2000005201A patent/JP3578032B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2001193915A (ja) | 2001-07-17 |
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Legal Events
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