JP6956727B2 - 回収ボイラの熱回収表面の配置 - Google Patents

Description

本発明は、化学パルプ産業の化学回収ボイラにおいて、黒液のような廃液の燃焼で発生する煙道ガスの熱を回収するための配置に関する。

化学パルプの生産において、リグニン及び他の有機非セルロース系材料は、蒸解用化学物質を使用して蒸解することによって、化学パルプの原料から分離される。化学的消化において使用される蒸解液、すなわち廃液が回収される。化学パルプから機械的に分離された廃液は、そこに含まれ且つ化学パルプから分離された炭素質及び他の有機質の可燃性物質のために高い燃焼値を有する。廃液はまた、化学的消化において反応しない無機質化学物質を含む。廃液から熱及び化学物質を回収するための幾つかの異なる方法が開発されている。

硫酸塩パルプ生産において得られた黒液は、回収ボイラで燃焼される。黒液に含まれる有機質及び炭素質物質が燃焼すると、廃液における無機成分は、リサイクルされ、更に蒸解プロセスで利用されることができる化学物質に変質される。

高温の煙道ガスが、黒液燃焼で発生し、回収ボイラの様々な熱交換器と接触するように導かれる。煙道ガスは、熱交換器の内側を流れる水、水蒸気、又は水と水蒸気の混合物に熱を伝達し、同時にそれ自体を冷却する。通常、煙道ガスは、灰を豊富に含む。灰の主要部分は硫酸ナトリウムであって、次に大きな部分は通常炭酸ナトリウムである。灰は他の成分も含む。煙道ガスに同伴される灰は、主に気化した状態で炉にあって、主に炉の下流のボイラの部分で微細な粉塵又はスメルト液滴に変質し始める。灰に含まれる塩は溶融し、又はそれらは比較的低温でさえも粘着性の粒子である。溶融した粘着性の粒子は熱伝達表面に容易に付着し、それらを腐食さえする。粘着性の灰の堆積物は、煙道ガスダクトの目詰まりの危険を引き起こし、また、ボイラの熱表面の腐食及び摩耗を引き起こす。

化学回収ボイラは、従来、図１に概略的に示される以下の主要部分から形成される。

回収ボイラの炉は、前壁及び側壁を備える。炉の幅は、前壁の水平長さを参照し、深さは、炉の側壁の長さを参照する。図１は、水管壁、前壁１１、側壁９、及び後壁１０によって画定される炉と、また水管から形成される底部１５とを有する化学回収ボイラの構造を示す。燃焼空気は、複数の異なるレベル１８から炉の中に供給される。また、空気レベルは、図に示されるものとは異なって位置することができる。黒液のような廃液は、ノズル１２から炉の中に供給される。燃焼の間に、炉の底部にスメルトベッドが形成される。スメルトは、導管１７を介して、典型的にはスメルトスパウトを介して炉の底部から除去される。

− 主に廃液の燃焼が行われる炉の下側部分１。
− ガス状可燃物の最終燃焼が主に行われる炉の中間部分２。
− 炉の上側部分３。
− 蒸気ドラム７を出る飽和蒸気がより高い温度を有する（過熱された）蒸気に変質される過熱器ゾーン４。過熱器ゾーン又はその前に、通常、いわゆるスクリーン管表面又はスクリーン管があって、通常、水リボイラーとして機能する。
− 炉に続く煙道ガスダクトにおいて、過熱器の下流に熱交換器、すなわち、炉で発生された煙道ガスの熱が回収されるボイラ・バンク及びエコノマイザがある。ボイラ・バンク５、すなわち、水気化器は、煙道ガスダクトの第１の煙道ガス流路、すなわち、いわゆる第２の通路に位置する。ボイラ・バンクにおいて、飽和温度の水が部分的に沸騰して蒸気になる。
− 熱伝達要素を流れる給水が、ドラム７、蒸気発生部（ボイラ・バンク５、炉の壁、及び可能なスクリーン管）、及びボイラの過熱部４の中に水を導く前に、煙道ガスによって予熱される、給水予熱器、すなわち、いわゆるエコノマイザ６ａ、６ｂ。
− 下側部分に水、上側部分に飽和蒸気を有するドラム（又は蒸気ドラム）７。ボイラは、蒸気ドラム（上側ドラム）及び水ドラム（下側ドラム）の２つのドラムを有し、それらの間に、水を沸騰させるための熱交換器、いわゆるボイラ・バンク管が設けられる。
− ボイラと関連する他の部分及び装置、例えば、燃焼空気システム、煙道ガスシステム、溶液供給システム、スメルト及び溶液の処理システム、給水ポンプ、等。いわゆるノーズ部には参照符号１３が付される。

ボイラの水／蒸気循環は、自然循環を介して行われ、それによって、炉の壁及び底部の水管に形成された水／蒸気混合物は、ボイラに対して交差するように、すなわち、前壁１１に平行に位置する蒸気ドラム７の中に、収集管を介して上方に上昇する。熱水は、蒸気ドラムから降水管１４を介して底部１５の多岐管の中に流れ、底部１５の多岐管から、水は底部の水管の中に、更に水管壁に分配される。

予熱器、すなわち、エコノマイザは、典型的には、熱伝達要素を備える熱交換器を参照し、その内側を、ボイラの加熱される給水が流れる。煙道ガス流のための自由空間は、熱交換器の要素の間でエコノマイザに残る。煙道ガスが熱交換器の要素の近くを流れると、要素の内側を流れる給水に熱が伝達される。ボイラ・バンクはまた、熱伝達要素から形成され、その内側には、沸騰する水、又は水及び蒸気の混合物が流れ、それに、熱が要素を通り越して流れる煙道ガスから伝達される。

熱回収のための熱交換器、すなわち、ボイラ・バンク及びエコノマイザは、通常、それらにおいて煙道ガスが下方から上方に流れるのではなく、通常上方から下方にのみ流れるように構成される。エコノマイザにおいて、より経済的な熱回収を提供するために、水の流れ方向は、通常、煙道ガスの流れ方向に対向する。

幾つかの廃液回収ボイラにおいては、ボイラ・バンクは、煙道ガスが実質的に水平に流れるように構成される。このような水平流ボイラ・バンクを有する単一ドラムボイラにおいては、ボイラ・バンクの熱伝達要素は、沸騰される水が実質的に下方から上方に流れるように位置決めされる。煙道ガスは実質的に水平に流れるので、ここでのボイラ・バンクは水平流ボイラ・バンクとして参照される。２つのドラムボイラは、典型的には、上側ドラム及び下側ドラムを備え、それらの間にボイラ・バンク管は位置して、沸騰される水は管を実質的に下方から上方に流れ、煙道ガスは実質的に水平に流れる。このような場合においては、共通の用語である直交流が煙道ガス及び水流に使用されることができ、又は用語である直交流ボイラ・バンクがボイラ・バンクに使用されることができる。

いわゆる垂直流ボイラ・バンク５を有する、図１に概略的に示される従来の廃液回収ボイラにおいては、煙道ガスは、上方から下方に垂直に流れる。煙道ガスのための流路８は、ボイラ・バンクに隣接して配置され、その流路において、ボイラ・バンク５を通って流れた煙道ガスは、下方から上方に流れる。流路８には、従来のような熱交換器がない。流路８の隣には、煙道ガスが上方から下方に流れてエコノマイザの熱交換器の要素を流れる給水に熱を伝達する第１のエコノマイザ（いわゆる温度が高いエコノマイザ）６ａがある。同様に、第２の煙道ガス流路９は、温度が高いエコノマイザの隣に配置され、その流路において、エコノマイザ６ａの下端から来る煙道ガスが上方に流れる。また、この煙道ガス流路は、従来のように、熱回収用の熱交換要素又は水予熱器のない実質的に空の流路である。煙道ガス流路９の隣には、第２のエコノマイザ、いわゆる温度が低いエコノマイザ６ｂがあって、煙道ガスが上方から下方に流れて、熱交換要素を流れる給水を加熱する。

ボイラ・バンク５、２つのエコノマイザ６ａ及び６ｂ、並びにそれらの間の流路８、９に加えて、ボイラは、幾つかの対応する煙道ガス流路及びエコノマイザを有することができる。

知られるように、ボイラ・バンク及びエコノマイザにおける煙道ガスは、上方から下方に流れるように配置される。煙道ガスに同伴された灰は、熱伝達表面を汚染する。灰粒子が熱伝達表面に付着すると、灰層は徐々に厚くなり、熱伝達が損なわれる。灰が表面上に非常に蓄積する場合には、煙道ガスの流れ抵抗は、妨害するレベルまで成長する可能性がある。熱伝達表面は、蒸気ブロワーで洗浄され、それを介して、蒸気は、時折熱伝達表面に吹き付けられ、それによって、表面に堆積した灰は、緩くなって、煙道ガスと共に熱伝達表面の下側部分に位置する灰捕集ホッパに入る。

全ての回収ボイラがボイラ・バンクを備えるとは限らない。特許文献１は、回収ボイラの下流の第１の煙道ガスダクトの部分、いわゆる第２の通路が、少なくとも１つの過熱器、特に主過熱器を備える解決策を提示する。この場合、問題点は、煙道ダクトのこの部分における表面の温度の過度の上昇である。特許文献２は、煙道ガスダクトのその部分が、スクリーン管から来る冷却媒体で冷却されるように構成されることを提示する。

特許文献３は、回収ボイラの下流の煙道ガスダクトの部分、いわゆる第２の通路が、煙道ガスの到来方向に次々とボイラ・バンクとエコノマイザとの両方を備える配置を提示するが、過熱器の表面は、従来技術に対応して、ボイラの炉の上側部分に位置する。第２の通路がボイラ・バンク及びエコノマイザを備える場合、それは、煙道ガス流における過熱器の表面のような他の熱表面の位置を制限する。

また、化学パルプ工場の発電量が、回収ボイラに位置する再熱器によって改善されるように提案される解決策がある。再熱器及び過熱器は、原則として、そして実際には、同様の熱伝達表面である。相違点は、「実際の」過熱器（本願では過熱器と呼ばれる）において、ボイラ・ドラムを出る飽和蒸気が、最後のステップの後、生蒸気と呼ばれるまで、より高い温度に（例えば、約５１５℃の温度に）段階的に過熱されることである。そして、生蒸気は、電気エネルギーの生成のために蒸気タービンの中に導かれる。再熱器において、タービンから得られた蒸気が加熱され、その後タービンに戻される。抽気された蒸気は、所定の圧力レベルでタービンから取り出され、例えば、給水又は燃焼空気を加熱するために使用される。再熱器を使用する場合には、タービンに残っている蒸気は、最適化された圧力でボイラの中に戻されて再熱器の中に導かれ、ここで蒸気は加熱され、加熱された蒸気は、電気の生成を改善するためにタービンの中に取り戻される。特許文献４及び特許文献５のような知られた解決策においては、再熱器は、炉の上側部分における従来の過熱器ゾーンに位置する。しかし、この種の配置は、過熱器のための空間又はボイラの高さを減少させ、この結果、ボイラ建物全体を増加させなければならない。特許文献４は、２段の再熱器を提示し、その後段は、回収ボイラのキャビティに位置する。燃料は、煙道ガスを生成するためにキャビティにおいて燃焼される。

欧州特許出願公開第１１８８９８６号明細書 国際公開第２０１４／０４４９１１号 欧州特許第１７２８９１９号明細書 米国特許第７６４０７５０号明細書 米国特許第８４４３６０６号明細書

本発明の目的は、ボイラが過熱器に加えて再熱器を有する場合に、プロセスの必要性に応じて、回収ボイラの様々な熱回収表面のサイズ及び位置を変更するための、以前より柔軟な解決策を提供することである。

本発明による配置は、独立請求項の特徴部分に提示されるものを特徴とする。本発明の他の実施形態は、他の請求項に提示されるものを特徴とする。

本発明は、廃液を燃焼させるための炉と、少なくとも一部に煙道ガスから熱を回収するための熱回収ユニットが設けられた垂直煙道ガス流路を備える煙道ガスダクトとを有する回収ボイラにおける配置に関する。煙道ガスは、連続した煙道ガス流路を上方から下方に及び下方から上方に流れる。熱回収ユニットは、実質的に煙道ダクトの幅を有する。この配置の特徴は、再熱器が炉の後の第１の煙道ガス流路、いわゆる第２の通路に位置し、再熱器に加えて、以下の熱回収ユニットの１つ（エコノマイザ又はボイラ・バンク）がそこに位置することである。再熱器及び第２の熱回収ユニットは平行に位置して、煙道ガス流路において、煙道ガスは上方から下方に垂直方向に流れ、再熱器及び第２の熱回収ユニットを同時に加熱する。煙道ガスの水平の流れ方向に対して、再熱器及び第２の熱回収ユニットが次々に位置する。再熱器及び第２の熱回収ユニット、すなわち、エコノマイザ又はボイラ・バンクは、典型的には、煙道ガスダクト（すなわち、炉の前壁及び後壁の長さ）の幅に等しい幅を有する。各熱回収ユニット、すなわち、再熱器、エコノマイザ、及びボイラ・バンクは、多数の熱回収要素から形成される。

再熱器、ボイラ・バンク、及びエコノマイザは、熱交換要素、典型的には、内部に加熱される水、蒸気、又はそれらの混合物が流れる管で形成される熱回収ユニットを参照する。煙道ガス流のための自由空間が熱伝達要素間に残る。煙道ガスが熱交換要素の近くを流れると、要素の内側を流れる水及び／又は蒸気に熱が伝達される。煙道ガス流路を下方に流れる煙道ガスは、再熱器及び第２の熱伝達ユニットを同時に加熱し、それによって、特定の温度の煙道ガスは、再熱器と第２の熱伝達ユニットとの両方を同時に加熱する。再熱器は蒸気タービンに結合され、その抽気された蒸気を再熱器は加熱する。蒸気はより高い温度で蒸気タービンの中に戻され、それによって、蒸気がタービンにおいてより低い圧力に勢いよく流されることができるので、発電が増加する。ボイラの再熱器はまた、２段式にされることができる。そして、第１段の再熱器は、エコノマイザ又はボイラ・バンクと共に第１の煙道ガス流路に（いわゆる第２の通路に）位置する。第２段の再熱器は、過熱器ゾーンにおける第２の通路の上流のボイラの上側部分に位置する。第１段の再熱器から、蒸気は第２段の再熱器の中に流れ、更にタービンの中に流れる。再熱器が回収ボイラの一部である場合、発電及びその効率は最大化されることができる。

本発明はまた、廃液を燃焼させるための炉と、少なくとも一部に煙道ガスから熱を回収するための熱回収ユニットが設けられる垂直煙道ガス流路を備える煙道ガスダクトとを有する回収ボイラにおける配置に関する。煙道ガスは、連続した煙道ガス流路を上方から下方に及び下方から上方に流れる。熱回収ユニットは、熱回収要素から形成され、それによって、炉の下流に、第１の煙道ガス流路は再熱器を備える。再熱器に加えて、第１の煙道ガス流路に、以下の熱回収ユニットの１つ（エコノマイザ又はボイラ・バンク）が位置し、再熱器及び第２の熱回収ユニットの熱回収要素は、煙道ガスの水平の到来方向を横切る方向に並んで位置して、煙道ガス流路において、煙道ガスは、上方から下方に垂直方向に流れ、煙道ガスに対して平行に位置する、再熱器及び第２の熱回収ユニットを同時に加熱する。言い換えれば、再熱器の要素及び第２の熱回収ユニットの要素は、煙道ガスの水平の到来方向に対して横切り、またボイラの前壁／後壁に平行に一列に交互に位置する。例えば、全ての第２の熱回収要素は再熱器の要素であって、エコノマイザの要素又はボイラ・バンクの要素であることができる。しかし、再熱器の要素及び第２の熱回収ユニットの要素の数は、必ずしも等しくなくてもよく、必要に応じて、それらの比は決定される。

煙道ガスは、第２の通路において特定の最大速度を有し、それは、実際にその中の熱表面のサイズ、例えば、熱表面を形成する管の数及び煙道ガス流路の深さを決定する。種々の熱表面が垂直煙道ガス流に対して平行に第２の通路に配置される場合には、煙道ガスがそれらの全てで流れるので、それらのサイズ、例えば管の数はより自由に選択されることができる。これは、互いに対して様々な熱表面の相互サイズを変えることによって、最良の可能な性能が求められる回収ボイラにおいて、投資コストのための及び電気の生成における利点を提供し、ボイラ建物を可能な限り小さくしておくことを目的とする。

更に、第２の通路のスートブロワは、その中の全ての平行な熱表面について煤を処理し、それによって、スートブロワの総数及び煤で汚れた蒸気の消費量が、これらが異なる煙道ガス流路に位置する別々の連続した表面である、ボイラに比較して節約される。

更なる利点は、ボイラのサイズを増加させることを必要とせずに、全ての必要な過熱器の表面がボイラの炉の側に配置されることができることである。

本発明の実施形態によれば、再熱器及びエコノマイザは、第１の煙道ガス流路に位置し、典型的には、煙道ガスの到来方向に次々に位置決めされて、再熱器がそれらのうちの最初である。そして、利点は、建物を大きくせずに、より多くのエコノマイザの表面がボイラの内側に位置することができ、それによって、給水の温度がより低い費用でより高く上昇することができることである。このようにして、第２の通路の領域は、ボイラ・バンクを必要としないボイラにおいて効果的に利用されることができる。

本発明の実施形態によれば、再熱器及びボイラ・バンクは、第１の煙道ガス流路に位置する。典型的には、それらは煙道ガスの到来方向に、すなわち、水平の流れ方向に次々に位置決めされて、再熱器がそれらのうちの最初である。煙道ガスは、ボイラ・バンクにおいて特定の最大速度を有し、それは実際にボイラ・バンクの熱伝達管の数及び煙道ガス流路の深さを決定する。ボイラ・バンクが再熱器の隣に位置する場合には、ボイラ・バンクにおける管の数は、煙道ガスがまた再熱器で流れるので、より自由に選択されることができる。これは、ボイラ・バンクのより低い必要性を有する回収ボイラにおいて投資コスト及び発電における利点を提供する。本回収ボイラにおいては、燃焼される黒液の乾燥固形は高く（例えば８５％）、また、生蒸気の圧力は高く、その温度は５１０〜５２０℃で、１１０バールである。それによって、過熱表面に対する必要なボイラ・バンクの表面の比がより小さくなる。

第２の通路の壁は、有利には、その壁管が専用の管循環によってボイラのドラムに結合されるような配置で冷却されることができる。この配置は、第２の通路にボイラ・バンクがない場合に最も有利である。更に、ボイラ・バンクが第２の通路に設けられる場合には、その壁は、ボイラ・バンクと平行に壁管を結合することによって最も有利に冷却されて、それは、ボイラ・バンクの降水管を介して冷却水を受ける。言及された各場合において、蒸気／水混合物が第２の通路の壁を流れる。また、壁の冷却が蒸気によって行われることが可能であって、それによって、壁管が第１の過熱器に結合される。蒸気冷却において、管の熱膨張の制御は困難である場合がある。

本発明の実施形態によれば、再熱器の要素及びエコノマイザの要素は、第１の煙道ガス流路に交互に位置する。この結果、それらは、煙道ガスの水平の到来方向に対して交差するように一列に並んで位置決めされる。熱回収要素は、例えば、全ての第２の要素が再熱器の要素であって、エコノマイザの要素であるように位置決めされることができる。位置決めは、対称である必要はない。また、再熱器の要素の数は、エコノマイザの要素の数より多い、又は逆であることが可能である。要素の数及びサイズは、各ボイラの構造及びプロセス条件に応じて必要な熱表面に依存する。

本発明の実施形態によれば、再熱器の要素及びボイラ・バンクの要素は、第１の煙道ガス流路に位置する。この結果、この結果、それらは、煙道ガスの水平の到来方向に対して交差するように一列に並んで位置決めされる。熱表面要素は、例えば、全ての第２の要素が再熱器の要素であって、ボイラ・バンクの要素であるように位置決めされることができる。位置決めは、対称である必要はない。また、再熱器の要素の数は、ボイラ・バンクの要素の数より多い、又は逆であることが可能である。要素の数及びサイズは、各ボイラの構造及びプロセス条件に応じて必要な熱表面に依存する。

ボイラ・バンクは、生蒸気の高圧レベル及び燃料溶液の高乾燥固形レベルで不要になることがある。そしてまた、相分離性能のための必要性がより低いので、高価なドラムをより小さくさせることができる。

化学回収ボイラは、それ自体知られるように、化学スメルトの除去のために炉の底部に結合された装置を備える。装置は、典型的には、少なくともスメルトスパウトを備える。

従来の回収ボイラを概略的に示す。 本発明の好ましい実施形態を示し、回収ボイラの煙道ガスダクトのいわゆる第２の通路に、再熱器に加えて第２の熱回収ユニットが設けられる。 本発明の第２の好ましい実施形態を示し、回収ボイラの煙道ガスダクトのいわゆる第２の通路に、再熱器に加えて第２の熱回収ユニットが設けられる。 本発明の第３の好ましい実施形態を示し、回収ボイラの煙道ガスダクトのいわゆる第２の通路に、再熱器に加えて第２の熱回収ユニットが設けられる。 本発明の第４の好ましい実施形態を示し、回収ボイラの煙道ガスダクトのいわゆる第２の通路に、再熱器に加えて第２の熱回収ユニットが設けられる。

図２〜図５は、該当する場合には図１と同じ参照番号を使用する。

図２に示される実施形態においては、回収ボイラの過熱器（Ｔ）２０は、炉の上側部分に位置し、そこから過熱蒸気が導管３３を介して導かれて、適切な場所、例えばタービンで使用される。更に、再熱器３０が、過熱器ゾーンに配置される。第２の再熱器２１が、いわゆる第２の通路２２に位置する。煙道ガスは、過熱器２０を通り越して主に水平に流れ、一方、煙道ガスダクトにおいては矢印２３によって示されるように、煙道ガスは、垂直煙道ガス流路を通って上方から下方に及び下方から上方に順々に流れる。灰ホッパ２４は、煙道ガスダクトの下側部分に設けられる。

蒸気は、（示されていない）蒸気タービンから第２の通路に位置する再熱器２１に入り、再熱器は、その抽気された蒸気を加熱する。抽気された蒸気は、導管３１を介して再熱器２１の中に導かれる。再熱器２１から、蒸気は、過熱器ゾーンに位置する再熱器３０の中に導かれ、その後、加熱された蒸気は、導管３２を介して蒸気タービンに戻される。

再熱器に加えて、煙道ガス流路、いわゆる第２の通路２２は、エコノマイザ（Ｅ）２５を備える。煙道ガス流路において、煙道ガスは、上方から下方に垂直に流れて、再熱器２１及びエコノマイザ２５を同時に加熱する。煙道ガスの水平の流れ方向に対して、再熱器２１及びエコノマイザ２５は、次々に位置する。再熱器２１及びエコノマイザ２５は、典型的には、煙道ガスダクトの全幅まで延伸する。煙道ガスは、連続した煙道ガス流路を通って更に流れ、排出開口２６を介して出る。エコノマイザ２５に加えて、煙道ガスダクトは、エコノマイザ２７及び２８を備える。ボイラ水は、導管２９を介してエコノマイザの中に供給され、それは、煙道ガスに対して逆流した後、いわゆる第２の通路のエコノマイザ２５からボイラのドラム７の中に導管３４を介して導かれる。

再熱器及びエコノマイザが下方に流れる煙道ガスに対して平行に第２の通路に位置決めされる場合には、煙道ガスが全ての管を通り越して流れるので、それらの管の数はより自由に選択されることができる。これは、互いに対して異なる熱回収表面の相互サイズを変更し、ボイラ建屋を可能な限り小さくしておく必要がある場合に有利である。

図３に示される実施形態は、ボイラ・バンクが必要である回収ボイラに関する。回収ボイラの過熱器（Ｔ）２０は炉の上側部分に位置し、そこから過熱蒸気が導管３３を介して導かれて、タービンのような適切な場所において使用される。更に、再熱器３０が過熱器ゾーンに配置される。第２の再熱器２１が、いわゆる第２の通路２２に位置する。煙道ガスは、過熱器２０を通り越して主に水平に流れ、一方、煙道ガスダクトにおいては矢印２３によって示されるように、煙道ガスは、垂直煙道ガス流路を通って上方から下方に及び下方から上方に順々に流れる。灰ホッパ２４は、煙道ガスダクトの下側部分に設けられる。

蒸気は、（示されていない）蒸気タービンから第２の通路に位置する再熱器２１に入り、再熱器は、その抽気された蒸気を加熱する。抽気された蒸気は、導管３１を介して再熱器２１の中に導かれる。再熱器２１から、蒸気は、過熱器ゾーンに位置する再熱器３０の中に導かれ、その後、加熱された蒸気は、導管３２を介して蒸気タービンに戻される。

再熱器に加えて、煙道ガス流路、いわゆる第２の通路２２は、ボイラ・バンク４０を備える。煙道ガス流路２２において、煙道ガスは、上方から下方に垂直に流れて、再熱器２１及びボイラ・バンク４０を同時に加熱する。煙道ガスの水平の流れ方向に対して、再熱器２１及びボイラ・バンク４０は、次々に位置する。再熱器２１及びボイラ・バンク４０は、典型的には、煙道ガスダクトの全幅まで延伸する。ボイラ・バンク４０において、導管４１を介してボイラのドラム７から来る飽和温度の水は、部分的に蒸気４２に沸騰され、それはドラム７の中に導かれる。

煙道ガスは、第２の通路２２の後、連続した煙道ガス流路を通って更に流れ、排出開口２６を介して出る。煙道ガスダクトは、エコノマイザ４３及び４４を更に備える。ボイラ水は、導管２９を介してエコノマイザの中に供給され、それは、煙道ガスに対して逆流した後、いわゆる第２の通路の下流のエコノマイザ４３から導管４５を介してボイラのドラム７の中に導かれる。

下方に流れる煙道ガスに対して平行に第２の通路に再熱器及びボイラ・バンクを位置決めすることは利点を提供する。煙道ガスは、ボイラ・バンクにおいて特定の最大速度を有し、それが、実際にボイラ・バンクの管の数及び煙道ガス流路の深さを決定する。ボイラ・バンクが再熱器の隣に位置する場合には、ボイラ・バンクにおける管の数は、煙道ガスがまた再熱器で流れるので、より自由に選択されることができる。これは、ボイラ・バンクのより低い必要性を有する回収ボイラにおいて投資コスト及び発電における利点を提供する。ボイラ・バンクの必要性は、生蒸気の高圧レベル及び燃焼溶液の高乾燥固形レベルで減少する。沸騰のために必要な熱効率は、蒸気の圧力が上昇すると減少し、煙道ガス量は、より乾燥した燃焼溶液によって減少する。一方、より高い圧力が飽和温度を同時に上昇させるので、給水はより高い温度に加熱される必要があって、それによって、エコノマイザのサイズを大きくする必要がある。

図４に示される実施形態においては、回収ボイラの過熱器（Ｔ）２０は炉の上側部分に位置し、そこから過熱蒸気が導管３３を介して導かれて、タービンのような適切な場所において使用される。更に、再熱器（Ｖ）３０が過熱器ゾーンに配置される。第２の再熱器５０が、いわゆる第２の通路２２に位置する。煙道ガスは、過熱器２０を通り越して主に水平に流れ、一方、煙道ガスダクトにおいては矢印２３によって示されるように、煙道ガスは、垂直煙道ガス流路を通って上方から下方に及び下方から上方に順々に流れる。灰ホッパ２４は、煙道ガスダクトの下側部分に設けられる。

蒸気は、（示されていない）蒸気タービンから第２の通路に位置する再熱器５０に入り、再熱器は、その抽気された蒸気を加熱する。抽気された蒸気は、導管５１を介して再熱器５０の中に導かれる。再熱器５０から、蒸気は、過熱器ゾーンに位置する再熱器３０の中に導かれ、その後、加熱された蒸気は、導管３２を介して蒸気タービンに戻される。

再熱器に加えて、いわゆる第２の通路２２は、エコノマイザ５２を備えて、第１の煙道ガス流路は、再熱器の要素５０及びエコノマイザの要素５２を交互に備える。この結果、それらは、煙道ガスの水平の到来方向に対して交差するように一列に並んで位置決めされる。また、要素はボイラの前壁／後壁の方向に一列に位置決めされると言及されることができる。再熱器の要素及びエコノマイザの要素は、下方に流れる煙道ガスに対して平行に第２の通路に位置する。図４においては、熱回収要素５０及び５２は、全ての第２の要素が再熱器の要素５０であって、エコノマイザの要素５２であるように位置決めされる。位置決めは、対称である必要はない。また、再熱器の要素の数は、エコノマイザの要素の数より多い、又は逆であることが可能である。要素の数及びサイズは、各ボイラの構造及びプロセス条件に応じて必要な熱表面に依存する。

煙道ガス流路２２において、煙道ガスは、上方から下方に垂直に流れて、再熱器の要素５０及びエコノマイザの要素５２を同時に加熱する。煙道ガスは、連続した煙道ガス流路を通って更に流れ、排出開口２６を介して出る。エコノマイザ５２に加えて、煙道ガスダクトは、エコノマイザ５３及び５４を備える。ボイラ水は、導管２９を介してエコノマイザの中に供給され、それは、煙道ガスに対して逆流した後、いわゆる第２の通路のエコノマイザの要素５２から導管５５を介してボイラのドラム７の中に導かれる。

再熱器及びエコノマイザが下方に流れる煙道ガスに対して平行に第２の通路に位置決めされる場合には、煙道ガスが全ての管を通り越して流れるので、それらの管の数はより自由に選択されることができる。これは、互いに対して異なる熱回収表面の相互サイズを変更し、ボイラ建屋を可能な限り小さくしておく必要がある場合に有利である。

図５に示される実施形態は、ボイラ・バンクが必要である回収ボイラに関する。回収ボイラの過熱器（Ｔ）２０は炉の上側部分に位置し、そこから過熱蒸気が導管３３を介して導かれて、タービンのような適切な場所において使用される。更に、再熱器３０が過熱器ゾーンに配置される。第２の再熱器６０が、いわゆる第２の通路２２に位置する。煙道ガスは、過熱器２０を通り越して主に水平に流れ、一方、煙道ガスダクトにおいては矢印２３によって示されるように、煙道ガスは、垂直煙道ガス流路を通って上方から下方に及び下方から上方に順々に流れる。灰ホッパ２４は、煙道ガスダクトの下側部分に設けられる。

蒸気は、（示されていない）蒸気タービンから第２の通路に位置する再熱器６０に入り、再熱器は、その抽気された蒸気を加熱する。抽気された蒸気は、導管６１を介して再熱器６０の中に導かれる。再熱器６０から、蒸気は、過熱器ゾーンに位置する再熱器３０の中に導かれ、その後、加熱された蒸気は、導管３２を介して蒸気タービンに戻される。

過熱器（Ｔ）２０は炉の上側部分に位置し、再熱器６０はいわゆる第２の通路２２に位置する。煙道ガスは、過熱器２０を通り越して主に水平に流れ、一方、煙道ガスダクトにおいては矢印２３によって示されるように、煙道ガスは、垂直流路を通って上方から下方に及び下方から上方に順々に流れる。灰ホッパ２４は、煙道ガスダクトの下側部分に設けられる。

再熱器に加えて、煙道ガス流路、いわゆる第２の通路２２は、ボイラ・バンク６２を備えて、第１の煙道ガス流路は、再熱器の要素６０及びボイラ・バンクの要素６２を交互に備える。この結果、再熱器の要素及びボイラ・バンクの要素は、煙道ガスの水平の到来方向に対して交差するように一列に並んで位置決めされる。また、要素はボイラの前壁／後壁の方向に一列に位置決めされると言及されることができる。図５においては、熱回収要素６０及び６２は、全ての第２の要素が再熱器の要素６０であって、ボイラ・バンクの要素６２であるように位置決めされる。位置決めは、対称である必要はない。また、再熱器の要素の数は、ボイラ・バンクの要素の数より多い、又は逆であることが可能である。要素の数及びサイズは、各ボイラの構造及びプロセス条件に応じて必要な熱表面に依存する。

煙道ガス流路２２において、煙道ガスは、上方から下方に垂直に流れて、再熱器の要素６０及びボイラ・バンクの要素６２を同時に加熱する。ボイラ・バンクの要素６２において、導管６３を介してボイラのドラム７から来る飽和温度の水は、部分的に蒸気に沸騰され、それはドラム７の中に導管６４を介して導かれる。

煙道ガスは、第２の通路２２の後、連続した煙道ガス流路を通って更に流れ、排出開口２６を介して出る。煙道ガスダクトは、エコノマイザ６５及び６６を更に備える。ボイラ水は、導管２９を介してエコノマイザの中に供給され、それは、煙道ガスに対して逆流した後、いわゆる第２の通路の後ろに位置するエコノマイザ６５からボイラのドラム７の中に導管６７を介して導かれる。

下方に流れる煙道ガスに対して平行に第２の通路に再熱器の要素及びボイラ・バンクの要素を位置決めすることは利点を提供する。煙道ガスは、ボイラ・バンクにおいて特定の最大速度を有し、それが、実際にボイラ・バンクの管の数及び煙道ガス流路の深さを決定する。ボイラ・バンクが再熱器の隣に位置する場合には、ボイラ・バンクにおける管の数は、煙道ガスがまた再熱器で流れるので、より自由に選択されることができる。これは、ボイラ・バンクのより低い必要性を有する回収ボイラにおいて投資コスト及び発電における利点を提供する。ボイラ・バンクの必要性は、生蒸気の高圧レベル及び燃焼溶液の高乾燥固形レベルで減少する。沸騰のために必要な熱効率は、蒸気の圧力が上昇すると減少し、煙道ガス量は、より乾燥した燃焼溶液によって減少する。一方、より高い圧力が飽和温度を同時に上昇させるので、給水はより高い温度に加熱される必要があって、それによって、エコノマイザのサイズを大きくする必要がある。

上の説明は、現在の知識に照らして最も好ましいと考えられる本発明の実施形態に関するものであるが、本発明が、添付の特許請求の範囲のみによって画定される可能な限り広い範囲内において多くの異なる方法で変更されることができることは、当業者にとって明らかである。

Claims (10)

1. 化学スメルト及び煙道ガスを生成するために廃液を燃焼させるための炉と、垂直煙道ガス流路を備える煙道ガスダクトであって、その少なくとも一部に煙道ガスから熱を回収するための熱回収ユニットが設けられている、煙道ガスダクトとを有する化学回収ボイラであって、
   前記熱回収ユニットは、実質的に前記煙道ガスダクトの幅を有し、
   前記炉の下流の第１の煙道ガス流路には、再熱器と、エコノマイザ又はボイラ・バンクのうちの１つの熱回収ユニットである第２の熱回収ユニットとが設けられ、
   前記再熱器及び前記第２の熱回収ユニットは、前記第１の煙道ガス流路において前記煙道ガスが前記再熱器と前記第２の熱回収ユニットとの間を上方から下方に垂直方向に流れて、前記再熱器及び前記第２の熱回収ユニットを同時に加熱するように、前記煙道ガスの水平の到来方向に次々に位置することを特徴とする、化学回収ボイラ。
2. 再熱器及びエコノマイザが、前記第１の煙道ガス流路に位置決めされ、それらは、前記再熱器が前記煙道ガスの流入方向にそれらのうちの最初であるように、前記煙道ガスの流入方向に次々に位置決めされていることを特徴とする、請求項１に記載の化学回収ボイラ。
3. 再熱器及びボイラ・バンクが、前記第１の煙道ガス流路に位置決めされ、それらは、前記再熱器が前記煙道ガスの流入方向にそれらのうちの最初であるように、前記煙道ガスの流入方向に次々に位置決めされていることを特徴とする、請求項１に記載の化学回収ボイラ。
4. 前記第１の煙道ガス流路は、前記第１の煙道ガス流路の壁上に配置された壁管が前記壁管において蒸気／水混合物流を提供するためにボイラのドラムに専用の管循環によって結合されるような配置で冷却されていることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の化学回収ボイラ。
5. 前記第１の煙道ガス流路は、前記第１の煙道ガス流路の壁上に配置された壁管が前記壁管において蒸気流を提供するために過熱器に結合されるような配置で冷却されていることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の化学回収ボイラ。
6. 化学スメルト及び煙道ガスを生成するために廃液を燃焼させるための炉と、垂直煙道ガス流路を備える煙道ガスダクトであって、その少なくとも一部に煙道ガスから熱を回収するための熱回収ユニットが設けられている、煙道ガスダクトとを有する化学回収ボイラであって、
   前記熱回収ユニットは、熱回収要素から構成され、
   前記炉の下流の第１の煙道ガス流路には、再熱器と、エコノマイザ又はボイラ・バンクのうちの１つの第２の熱回収ユニットとが設けられ、
   前記再熱器及び前記第２の熱回収ユニットの熱回収要素は、前記第１の煙道ガス流路において前記煙道ガスが前記再熱器と前記第２の熱回収ユニットとの間を上方から下方に垂直方向に流れて、前記再熱器及び前記第２の熱回収ユニットを同時に加熱するように、前記煙道ガスの水平の到来方向に対して交差する方向に並んで位置することを特徴とする、化学回収ボイラ。
7. 前記第１の煙道ガス流路に、再熱器の要素及びエコノマイザの要素が設けられていることを特徴とする、請求項６に記載の化学回収ボイラ。
8. 前記第１の煙道ガス流路に、再熱器の要素及びボイラ・バンクの要素が設けられていることを特徴とする、請求項６に記載の化学回収ボイラ。
9. 前記第１の煙道ガス流路は、前記第１の煙道ガス流路の壁上に配置された壁管が前記壁管において蒸気／水混合物流を提供するためにボイラのドラムに専用の管循環によって結合されるような配置で冷却されていることを特徴とする、請求項６〜８の何れか一項に記載の化学回収ボイラ。
10. 前記第１の煙道ガス流路は、前記第１の煙道ガス流路の壁上に配置された壁管が前記壁管において蒸気流を提供するために過熱器に結合されるような配置で冷却されていることを特徴とする、請求項６〜９の何れか一項に記載の化学回収ボイラ。

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