JP5740088B2 - ソーダ回収ボイラの床を空にするための方法および機器 - Google Patents

Description

本発明は、ソーダ回収ボイラ（Soda Recovery Boiler）の床を空にすることに関する。より具体的には、本発明は、ボイラの停止中に、塩を含むスメルト（スメルト）や洗浄水を取り除いてソーダ回収ボイラを空にすることに関する。しかし、単にこれだけに関するわけではない。

発明の背景

パルプ製造に関連して生成される廃液は、有機物や水の他に種々のナトリウム塩を含有するが、ソーダ回収ボイラは、この廃液を燃やすために使用される装置である。ボイラの動作中、これらの塩は、炉床の上にスメルト（smelt）のプールを形成し、スメルトは、そこからスメルトスパウトを通じて溶解タンク（ディゾルビングタンク）に連続的に流れる。スメルトスパウトは、典型的には、炉床の高さから約２５０ｍｍ上に位置する。典型的には、動作中連続的に、炉床の上に少なくとも約３００ｍｍのスメルト層が存在する。

ソーダ回収ボイラをメンテナンスのために停止する場合、例えば、炉床は、スメルトに覆われたままである。床が冷えると、スメルトは、凝固し、かつ固い「固形物」を形成し、この固形物は、メンテナンス作業または点検のために床を清浄することが目的である場合、水洗浄や切削によって除去しなければならない。床の清浄によって、停止期間が大幅に延長するため、ポンピングによりスメルトを炉から除去するための方法および装置が、フィンランド国特許出願第９７４２０６号に記載されるように、時間を節約する目的で開発されている。ポンピングは、ボイラの停止中に、含塩スメルトの表面がスメルトスパウトの開口部の下側縁の高さに達した場合に開始される。スメルトの加熱は、ガスまたは油の燃焼によって続けられ、また、ポンピングにはスクリューポンプ（spiral pump）が使用される。

スクリューポンプを使用する際、スメルトは、一方の端に管口と他方の端にポンプ駆動部を有するまっすぐな管を使用して、炉床からポンプで送出される。管の中央部の周囲には湾曲部分が存在し、その部分は、排出管を形成し、そこを通じて含塩スメルトが管から排出される。スメルトプールがスメルトスパウトに近いその最深部にあるような床形状のソーダ回収ボイラにおいて、プールの最深位置からスクリューポンプでスメルトをポンピングすることは不可能である場合がある。むしろ、多くの場合、相当量のスメルトが、ポンピングの後に炉床に残るであろう。この結果、洗浄に必要とされる時間が延長することになり、ひいてはボイラの停止時間が延びることになる。スクリューポンプの使用に関する別の問題として、このポンプの設置には、スメルトスパウトの近くにおいてかなり長時間の作業が必要であることが挙げられる。

摘要

本発明の第１の側面によると、ソーダ回収ボイラを停止する際に前記ボイラの床を空にするための方法であって、前記ボイラの壁面に設けられた開口部を通して、吸引器でソーダ回収ボイラからスメルトを吸引することを含む方法が提供される。

本発明のある実施形態によると、排出のために使用される負圧は、吸引器において生成され、スメルトは、この負圧吸引に基づいて吸引される。

本発明のある実施形態に従い使用されるスメルトエダクターは、非機械的な機器のようなものである。吸引力は、例えば、高速排出ガスにより生成される。ある実施形態において、吸引器によって、吸引器の排出方向における吸引器内で移動するようにガスが導かれることにより、吸引力が生成される。ある実施形態において、ガスは、まず、摩擦によりその周囲のガスを引き込む傾向にあり、その直後（スメルトエダクターがその単語の適切な意味において動作を開始する際）、ソーダ回収ボイラからスメルトを引き込む。

本発明のある実施形態において、開口部は、空にする目的で設けられるスメルトスパウトの開口部または別の開口部である。本発明のある実施形態において、スメルトは、吸引管が全体に実質的に空洞であり、かつ障害物のないスメルトエダクターで吸引される。

本発明のある実施形態において、スメルトは、スメルトエダクターで、ソーダ回収ボイラの炉から、スメルトスパウトへ、直接もしくはスメルトスパウトを通じて、スメルトタンクもしくは溶解タンクへ、または別の回収システムへ吸引される。吸引されるスメルトは、例えば、含塩スメルトや洗浄水であってもよい。

本発明のある実施形態において、スメルトが依然としてスメルトスパウトに流れる間に床を空にすることが開始されるように進められる。この時、炉の角の床の上に融解していない塩が依然として存在する場合、例えば、その塩の溶解は、黒液を炉に噴霧することによって、また黒液の噴霧が炉床において均一に配分するように黒液の噴霧を調整することによって、同時に進行されてもよい。

本発明のある実施形態において、スメルトの排出は、炉床が含塩スメルトを取り除いて完全に空になるまで続けられる。本発明のある実施形態において、炉床の上のスメルトプールが空になる前に黒液タンクが空になる場合、床の加熱は、油バーナーまたはガスバーナーのみで続けられる。排出の開始は、床の上の塩の加熱がガスバーナーまたは油バーナーのみに依存する期間を短くするべく、早く始まるようにスケジュール化され、床が空になる前に含塩スメルトが凝固する時間がないようにする。

本発明の実施形態によれば、スメルトプールの最深位置からスメルトが吸引されるようにエダクターを配置および設計することによって、ボイラの停止を素早く行うことが可能となり、また、より完全に床を空にすることが可能である。これによって、ボイラは、床を空にした後、より素早く冷却されるので、炉と、炉の上側部分に位置する過熱器の洗浄の開始を早めることも可能となる。

本発明の別の側面によると、ソーダ回収ボイラを停止する際にボイラの床を空にするための吸引器が提供される。この吸引器は、ソーダ回収ボイラの壁面に設けられた開口部に設置されるように適合され、ソーダ回収ボイラからスメルトを吸引するための吸引力を生成するための機構を備える。

本発明のある実施形態において、スメルトエダクターは、吸引口および排出口を有する吸引管を備える吸引器として使用される。この吸引管は、吸引口を通じてソーダ回収ボイラの炉からスメルトを吸引するように構成され、また、排出口は、エダクターからスメルトを排出するように構成される。

本発明のある実施形態において、吸引器は、ボイラにおける開口部の適所に設置される場合に、吸引管の吸引口が床に近いスメルトプールの深い位置にあり、かつ排出口が、スメルトスパウトにまたは直接排出タンクにスメルトを排出するように設計される。本発明のある実施形態において、吸引器は、ソーダ回収ボイラのスメルトスパウトに適合するように形成される。

本発明のある実施形態において、吸引器の吸引管に少なくとも１つの湾曲部が設けられ、その角度は、吸引口および排出口の位置を決定する。吸引口および屈曲部の間の吸引管の部分は、カム状部分を形成し、それによって、スメルトは、炉床の上の所望の位置から吸引されることができる。エダクターが、ソーダ回収ボイラの壁面の開口部に設置される場合、上記カム状部分は、エダクターの長手方向のエダクターの移動を制限するように適合される。

本発明のある実施形態において、スメルトエダクターは、加圧ガスが、エダクターが備える加圧ガス接続部からエダクターに導かれ、エダクターの排出方向に排出されることにより、負圧吸引力を生成するように構成される。エダクターは、例えば溶接によって吸引管に取り付けられる加圧ガス管を備えてもよく、この加圧ガス管は、設置アームとして使用されてもよく、それを支えることによって、エダクターがボイラ壁面における開口部の適所へと向けられるようにしてもよい。

本発明のある実施形態において、加圧ガス管は、吸引管の直径よりも小さく、また、吸引管に溶接される。これによって、上記加圧ガス管は、吸引管内に排出口方向に延接される。

本発明のある実施形態によれば、負圧吸引に基づくスメルトエダクターであって、スメルトがスメルトスパウトに流れる間であっても安全に適所に設置可能であり、機器の吸引管内に可動部分は存在しないために機械的故障に強い、スメルトエダクターが実現される。

本発明の種々の実施形態は、本発明の側面のうちの１つまたはいくつかに関連してのみ後述されるか、または前述されている。しかしながら、実施形態は、本発明のその他の側面にも適用可能であってもよく、また逆の場合も同様である。

添付の図面を参照して、ほんの一例として本発明について以下に説明する。
ソーダ回収ボイラの断面図を示す。 本発明のある実施形態に従うスメルトエダクターを示す。 本発明のある実施形態に従う、適所に設置されたスメルトエダクターを示す。

詳細な説明

図示される図面は、全て縮尺通りであるとは限らず、主に、本発明の実施形態を説明する役割を果たすことに留意されたい。

図１は、ソーダ回収ボイラの炉の領域におけるソーダ回収ボイラ１０の断面図を示す。ボイラの床の上に、部分的に融解した含塩プール１１およびスメルト析出物１２が存在する。黒液は、黒液噴霧ノズル１３でボイラに噴霧される。典型的には４つ全ての壁面における開口部から黒液が噴霧され、ボイラが完全に負荷を受ける場合には、ボイラのサイズに依存するが、典型的には６個から１０個の噴霧ノズルが使用される。黒液噴霧開口部は、典型的には、床から６メートルから７メートルの高さにある。ボイラの炉における黒液の燃焼は、一次空気用開口部１６、二次空気用開口部１７、および三次空気用開口部（図示せず）から、空気をボイラに導くことによって制御される。床の上で形成される含塩スメルトは、含塩プール１１からスメルトスパウト１５を通って溶解タンク１９へと流れる。

本発明のある実施形態に従うある方法において、まず行われることは、ソーダ回収ボイラの停止中に、黒液および補助燃料を同時に燃焼することによって、炉床全体でスメルトを溶解することである。この補助燃料は、一般的には油またはガスである。補助燃料は、ボイラの壁面に設置されるスタートバーナー１８（図１）によって燃やされる。

黒液の噴霧は、黒液噴霧が炉床に均等に配分されるように調整され、これによって、炉の縁上のスメルト堆積物も溶解可能になる。この調整は、例えば、ボイラの停止中に、対称的な溶解をもたらすように、ボイラの対向する側面に設けられる噴霧ノズルを常に使用することによって行うことができる。例示的な実施例は、２つの黒液噴霧ノズルを使用することを伴い、これにより、黒液線の弁は、２つの対向する壁面において黒液噴霧ノズルのために開放されたままである。代替的または付加的に、黒液ノズルの方向および圧力を調整して、黒液を床に均一に配分して黒液が効果的に小滴を形成するようにしてもよい。使用する黒液噴霧ノズルの選択および制御機構は、当業者に既知であるものである。

本発明のある実施形態において、黒液の燃焼は、ボイラの停止動作中に調整される。この調整は、燃焼用空気の量および配分を制御することによって二次空気および三次空気の流れに比べて十分な量の一次空気が炉に導かれるようにし、また、黒液および補助燃料の量および配分を制御することによって炉の下部において黒液が主に燃やされるようにするように行われる。黒液を燃やすことは、ガスの炎よりも効率的に床の上の塩を加熱する。（例えば、ガスの炎による加熱では、床への伝達が弱い。）燃焼空気の量および配分の制御機構は、当業者に既知であるものである。

床の上のスメルトが全体的または部分的に融解され、かつ適切な量の黒液が黒液タンク（図示せず）に残る場合、床を空にすることは、ボイラの壁面の開口部にスメルトエダクターを設置し、エダクターへ加圧ガスを導くラインの弁を開放することによって開始される。黒液の流れを調整することにより、スメルトエダクターが、黒液と共に炉に運ばれる塩よりも多い量のスメルトを炉床から除去するようにし、それによって、炉床の上のスメルトプールは空になり始める。これは、黒液タンクが空になるまで続く。その後、床の加熱は、油バーナーまたはガスバーナー１８（図１）のみで続けられる。

スメルトの排出は、塩を取り除いて床が空になるまで続けられる。それによってエダクターの吸引口の口が部分的に露出すると、その時点で、吸引は、スメルトの除去に十分でなくなる。その後、スメルトエダクターをメンテナンスのために取り外してもよい。

図２は、スメルト排出に適したスメルトエダクターの実施例を示す。小型パイプ線２２を通じて加圧ガスをエダクターに導くことによって、エダクター２０に負圧を生成する。加圧ガスライン２２は、エダクター２０に取り付けられ、加圧ガスが、エダクターの排出側に噴射されるようにする。

図２に示されるように、エダクター２０は、吸引管２１および加圧ガス管２２を備え、これらは、例えば、耐酸鋼から作製される。例示的なケースにおいて、吸引管２１の外径は７６ｍｍであり、管壁面の厚さは３ｍｍである。加圧ガス管２２の外径は１５ｍｍであり、管壁面の厚さは１ｍｍである。例示的なケースにおいて、吸引管２１は、３つの直線部品および２つの湾曲部を溶接して作成され、直線部品の長さがそれぞれ３００ｍｍ、７５０ｍｍ、および２５０ｍｍであるようにされ、また、部品は１００°および１１２°の屈曲部によってそれぞれ接続される。エダクターの排出口は、長さが２５０ｍｍの直線管から成り、前述の１１２°の屈曲部に穴が開けられる。この穴に加圧ガス管２２が溶接によって取り付けられる。加圧ガス管２２は、吸引管２１の排出口を形成する直線管の中心線の方向に、吸引管２１内に延在し、また、加圧ガス管２２の噴射口は、屈曲部の排出側の高さにある。したがって、加圧ガスは、エダクター２０の排出方向に噴射され、これにより、スメルトまたは水を炉から除去する吸引力を生成する。同時に、加圧ガスは、スメルト流を小滴に分解するため、水蒸気により別に分解を行う必要は必ずしもない。

加圧ガス管（または、加圧空気連結部）は、エダクターの設置アームとしての役割を同時に果たすように設計および支持されてもよく、それを支えることによって、エダクターが適所へと向けられるようにしてもよい。あるいは、特別な設置アーム（図示せず）を（例えば溶接によって）エダクターに取り付けてもよく、それを支えることによって、エダクター２０をスメルトスパウトの開口部または黒液ボイラの壁面における別の設置開口部に設置するようにしてもよい。

エダクター２０に必要な加圧ガスは、工場で使用される低圧蒸気配管または加圧空気システム（図示せず）から引き出されてもよい。加圧ガス管２２は、適切な取り付け具を備える圧力ホースで、工場の蒸気または加圧ガス供給網に連結される。

図３は、適所に設置された図２に示されるスメルトエダクター２０を示す。例示的なケースにおいて、エダクターの吸引管２１は、スメルトスパウト１５に設置される。それによってエダクターの吸引口は、スメルトスパウトの開口部から、炉３０の底の上に存在するスメルトプール１１の中へ押されてプールの液面下に沈められ、プールの底に近づけられる。本発明のある実施形態において、スメルトエダクターは、スメルトスパウト１５に適合するように設計される。本発明のある実施形態において、吸引口の開口部３２は、良好な吸引を実現するために、使用時には実質的に水平な面にあるように設計される。吸引口の湾曲部３３と開口部３２との間の吸引管２１の部分は、炉床の上の所望の位置に到達するように設計される。本発明のある実施形態において、この湾曲部分は、湾曲部分の先端が降下する傾向にあるため、エダクターの側方への移動およびエダクターの一側面への傾斜を防止する役割を果たす。また、エダクターに入る加圧ガス接続部も、側方への移動を防止する役割を果たしうる。スメルトスパウト１５の上にヒンジ型カバー３５を備えるフードが存在する場合、これは、スメルトエダクターの側方移動を防止する役割を果たしうる。典型的には、フード３５の幅は、スメルトスパウト１５の幅と同じである。フード３５の縁は、加圧ガス接続部の側方移動のマージンを限定する。

本発明のある実施形態において、スメルトスパウト１５は、炉３０の壁面のスメルトスパウトの開口部中に、カラー３４を形成する部品を備える。図３に示す例示的なケースにおいて、湾曲部と吸引口との間の湾曲部分（または、湾曲部３３）は、スメルトエダクターが開口部に設置される場合に、スメルトスパウトのカラー３４の縁に存在する。この点から排出口へと延びる吸引管部分２１は、スメルトスパウト１５の残りの部分の上に位置する。すなわちスメルトスパウト１５は、スメルトエダクターを設置する支持面を形成し、スメルトエダクターを適所に保持する。

図３に示す実施形態において、スメルトは、エダクターの排出口３６の開口部から溶解タンク１９に直接落ちる。あるいは、エダクターは、それより短くてもよく、および／または排出口側の湾曲部は省略されてもよい。この場合、例えば、スメルトは、まずエダクターからスメルトスパウト１５に排出され、スメルトスパウトを通じて溶解タンク１９に排出されてもよい。

スメルトエダクターが適所に設置されると、適切な取り付け具３７で加圧ガス管２２を加圧ガスライン３８に連結し、かつ加圧ガスラインにおける弁３９を開放することによって使用され、エダクターに噴射されるガスが、スメルトの排出に使用される負圧を生成するようにする。加圧ガスラインの弁３９は、エダクターから離れて位置してもよく、これによって、エダクターの使用の際に、その近接部で作業する必要がなくなる。

本発明の代替実施形態において、ソーダ回収ボイラの床を空にすることは、上述のものとはかなり異なる方法で実行される。例えば、スメルトスパウトの代わりに、エダクターは、具体的には床を空にする目的で、炉の壁面に作製される開口部に設置されてもよく、この開口部は、床の上のスメルトプールの最深位置に近いスメルトプールの表面の上に位置する。これによって、エダクターは、スメルトプールの最深位置により容易に到達し、床は、実用的に完全に塩が取り除かれて空になることが可能である。

含塩スメルトを除去することに加え、上述のスメルトエダクターは、ボイラの洗浄時に、炉床に回収される洗浄水を除去する用途にも好適である。洗浄水を除去する際、エダクターは、原理上、スメルトを除去する方法と同じ方法で設置される。この場合、吸引口は、スメルトプールに押し入れられる代わりに、ボイラに形成される水プールに押し入れられる。

エダクターの吸引管および加圧ガス管の形状およびサイズは、エダクターの力を特定の各必要性および既存の構造に適合させるように変化してもよい。さらに、エダクターをスメルトスパウトまたは溶解タンクに直接連結する代わりに、使用目的に応じて、エダクターを管延長部に連結してもよく、この管延長部を通じて、スメルトは、溶解タンクまたは別の回収システムに流出するようにしてもよい。

エダクターの代替材料には、特に、耐酸鋼よりも高温耐熱であり、かつスメルトによる浸食および腐食に耐性を有する種々の鋼が含まれてもよい。

上述の説明は、本発明のいくつかの実施形態の非限定的な実施例を提供する。しかしながら、本発明は、提示される詳細に限定されず、むしろ、本発明は、その他の同等な方法で実行してもよいことが当業者に明らかである。また、説明された方法およびスメルトエダクターは、含塩スメルトが生成されるその他の可能な産業プロセスにおいて含塩スメルトを吸引するために使用されてもよい。本書において、用語の「備える」および「含む」は、非制約的であって、限定的であることを意図されない。

開示される実施形態のいくつかの特徴は、その他の特徴を使用せずに利用されてもよい。したがって、上述の説明は、本発明の原理の説明的な提示として見なされ、本発明を限定するものとして見なされるべきではない。ゆえに、本発明の範囲は、添付の請求項によってのみ限定される。

Claims (9)

1. ソーダ回収ボイラを停止する際に前記ボイラの床を空にするための方法であって、
   スメルトエダクターの排出方向に加圧ガスが噴射されるように前記加圧ガスを前記スメルトエダクターへ導くことにより、前記スメルトエダクター内に排出のための負圧を生成することと、
   前記ソーダ回収ボイラの壁面に設けられた開口部を通して、前記負圧の吸引力によって、前記スメルトエダクターで、前記ソーダ回収ボイラの炉から直接溶解タンクへとスメルトを吸引することと、
   前記スメルトエダクター内で、前記加圧ガスにより前記スメルトの流れを小滴へと分解することと、
   を含み、ここで前記スメルトエダクターは、その吸引管内に可動部分が存在しないスメルトエダクターである、方法。
2. 前記開口部は、空にする目的で設けられるスメルトスパウトの開口部または別の開口部である、請求項１に記載の方法。
3. 吸引される前記スメルトは、含塩スメルトまたは洗浄水である、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記ボイラにおける前記スメルトの表面の高さが、スメルトが依然としてスメルトスパウトに流れるような時点において、前記ソーダ回収ボイラを空にすることを開始することを含む、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
5. ボイラ壁面の開口部にスメルトエダクターを設置することを含み、前記スメルトエダクターが備える吸引管が、前記開口部より低い高さにおいて、前記ボイラにおける炉の床の上のスメルトプールに延出するようにする、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
6. 前記ボイラの床の上の最深位置の近くに前記吸引管の口が設けられるように吸引管が形成されるスメルトエダクターを使用することを含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記ソーダ回収ボイラのスメルトスパウトに適合するスメルトエダクターを使用することを含む、請求項１から６のいずれかに記載の方法。
8. 吸引管が全体に実質的に空洞であり、かつ障害物のないスメルトエダクターでスメルトを吸引することを含む、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
9. 請求項１から８の方法を実施するためのスメルトエダクター。

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