JP7051449B2 - 黒液燃焼装置及びこれを備えたソーダ回収ボイラ並びに黒液燃焼装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ナトリウムを含む黒液を燃焼させる黒液燃焼装置及びこれを備えたソーダ回収ボイラ並びに黒液燃焼装置の制御方法に関するものである。

例えば製紙工場等で排出されたナトリウム（Ｎａ）を含む廃液である黒液を処理する装置として、火炉内で黒液を燃焼して処理する黒液燃焼装置を備えたソーダ回収ボイラが知られている（特許文献１）。ソーダ回収ボイラは、黒液燃焼装置で黒液を燃焼させて生成した熱を回収するとともに、燃焼することで生成されるスメルトを回収することで、ナトリウム成分（ソーダ）を回収する。

特開２０１６－７９５３７号公報

黒液燃焼装置は、火炉内に投入された黒液とともに燃焼用空気を供給することによって黒液を燃焼させる。このとき、火炉の底部の炉床部には、投入された黒液が堆積したチャーベッドが形成される。黒液燃焼装置は、チャーベッドの保有熱で黒液の燃焼を促進し、ＳＯｘやＨ_２Ｓ等の発生を抑制している。

一方で、製紙プロセス等の理由によって、排出された黒液に含まれる水分が従来よりも少なく高濃度化する場合がある。すると、チャーベッドの保有熱が上昇し、黒液中のナトリウムが多量に蒸発して飛散する。黒液濃度が従来の濃度とされていれば、ナトリウムは、ＳＯｘと結合して硫酸ナトリウム（Ｎａ_２ＳＯ_４）となるが、黒液の高濃度化により過剰にナトリウムが飛散すると、火炉内気相中のＣＯ_３と結合して炭酸ナトリウム（Ｎａ_２ＣＯ_３）が生成される。炭酸ナトリウムが生成されて燃焼ガス流れの下流側に導かれると、過熱器等の熱交換器の金属材料表面に炭化物（浸炭層）を形成し、金属材料が劣化し、腐食が発生するおそれがある。

このような事情に鑑みてなされたものであって、本開示は、黒液の燃焼時に炭酸ナトリウムの生成を抑制することができる黒液燃焼装置及びこれを備えたソーダ回収ボイラ並びに黒液燃焼装置の制御方法を提供することを目的とする。

一態様に係る黒液燃焼装置は、火炉と、７０ｗｔ％以上の濃度とされたナトリウムを含む黒液を前記火炉内に供給する黒液供給部と、前記黒液供給部に設けられ、導かれた黒液を１３０℃以上に加熱する黒液加熱部と、前記黒液供給部から供給された黒液によって該黒液供給部の鉛直下方に生成されて堆積したチャーベッドと該黒液供給部との間に空気を供給する下方空気供給部と、前記黒液供給部の鉛直上方から前記火炉内に空気を供給する上方空気供給部と、を備えている。

黒液の濃度が７０ｗｔ％以上とされた高濃度の黒液とされていても、１３０℃以上に加熱された黒液を火炉内に供給することとしたので、黒液供給部から供給された黒液が黒液供給部より下方側にあるチャーベッドに到達する間に火炉内の気相部で燃焼する浮遊燃焼率を高めることができる。これにより、チャーベッドに到達する黒液が減少するのでチャーベッドの増大を抑制してチャーベッドの保有熱の上昇を抑えることができる。したがって、チャーベッドからナトリウム（Ｎａ）が多く蒸発して飛散することを抑えて、炭酸ナトリウム（Ｎａ_２ＳＯ_４）の生成を抑えることができる。これにより、火炉の燃焼ガス流れの下流側に配置された熱交換器（過熱器等）が炭酸ナトリウムによって浸炭されて劣化することを抑制することができる。

さらに、一態様に係る黒液燃焼装置では、前記上方空気供給部から供給される空気の空気量は、該上方空気供給部及び前記下方空気供給部から供給される全体空気量の３０％以上とされている。

上方空気供給部から供給される空気量を全体空気量の３０％以上とすることによって、多くの空気を黒液供給部の鉛直上方に供給することとした。これにより、火炉内の気相部での浮遊燃焼率を高めたことに対して、未燃チャーの飛散増加を抑制するようにエアカーテンの作用が増強するとともに、未燃チャーの燃焼を促進させることで、未燃チャーの熱交換器への付着を抑制する。また、上方空気供給部から供給される空気での燃焼完結によって燃焼ガス温度の上昇を抑えるので、熱交換器の付着灰が排ガス温度の上昇に起因して溶融化することで発生する熱交換器エレメントの灰閉塞を抑制することができる。
また、上方空気供給部から供給する空気量を増加させることで、相対的に下方空気供給部から供給する空気量が減少する。これにより、チャーベッドの燃焼を緩慢にすることでガス温度の上昇を抑制し、チャーベッドからのナトリウムの飛散を抑制することができる。これにより、炭酸ナトリウムの生成を抑えて火炉の燃焼ガス流れの下流側に配置された過熱器等の熱交換器の劣化を抑制することができる。

さらに、一態様に係る黒液燃焼装置では、前記上方空気供給部から供給される空気の供給圧力を、２００ｍｍＡｑ以上とされている。

２００ｍｍＡｑの供給圧力で空気を上方空気供給部から供給することによって更にエアカーテンの機能を強化することで、燃焼ガス流れの下流側に未燃チャーが飛散することを防止できる。

さらに、一態様に係る黒液燃焼装置では、前記上方空気供給部の燃焼ガス流れの下流側にて採取された灰のＣＯ_３濃度に基づいて、前記黒液加熱部の加熱温度を制御する制御部を備えている。

上方空気供給部の燃焼ガス流れの下流側にて採取された灰のＣＯ_３濃度が所定値よりも高い場合には、ナトリウムが多く飛散していると判断して浮遊燃焼率を上げるために黒液加熱部の加熱温度を上げるように制御する。これにより、炭酸ナトリウムの生成を抑えて過熱器等の熱交換器の劣化を抑制することができる。

また、一態様に係るソーダ回収ボイラは、上記のいずれかに記載された黒液燃焼装置と、前記上方空気供給部よりも燃焼ガス流れの下流側に配置され、蒸気を生成する熱交換器と、を備えている。

上記の黒液燃焼装置を備えているので、炭酸ナトリウムの生成を抑えて過熱器等の熱交換器の劣化を抑制することができる。

また、一態様に係る黒液燃焼装置の制御方法は、火炉と、７０ｗｔ％以上の濃度とされたナトリウムを含む黒液を前記火炉内に供給する黒液供給部と、を備えた黒液燃焼装置の制御方法であって、前記火炉に供給される黒液を１３０℃以上に加熱し、前記黒液供給部から供給された黒液によって該黒液供給部の鉛直下方に生成されて堆積したチャーベッドと該黒液供給部との間に空気を供給し、前記黒液供給部の鉛直上方から前記火炉内に空気を供給し、前記黒液供給部の鉛直上方から前記火炉内に供給する空気の供給圧力を、２００ｍｍＡｑ以上とする。

チャーベッドの増大を抑制してチャーベッドの保有熱の上昇を抑えることによって、チャーベッドからナトリウムが多く飛散することを抑えて、黒液の燃焼時に炭酸ナトリウムの生成を抑制することができる。

一実施形態に係る黒液燃焼装置を備えたソーダ回収ボイラを示した概略構成図である。 図１に示した黒液燃焼装置を簡略化して示した概略構成図である。 図２の比較例を示した概略構成図である。 ３次空気供給部の第１変形例を示し、３次空気供給部の上段を示した横断面図である。 ３次空気供給部の第１変形例を示し、３次空気供給部の下段を示した横断面図である。 ３次空気供給部の第２変形例を示した図である。 ３次空気供給部の第３変形例を示した図である。

図１は、本実施形態に係る黒液燃焼装置１２を備えたソーダ回収ボイラ１０が示されている。ソーダ回収ボイラ１０は、例えば製紙工場等で排出されるパルプ蒸解廃液（ナトリウム含有廃液）である黒液を燃焼し、発生した熱を回収するとともに、燃焼させた黒液からナトリウム成分を回収する。ソーダ回収ボイラ１０は、黒液燃焼装置１２と、煙道１４と、熱交換器ユニット１５と、集塵機１６と、悪臭物質除去手段１８と、煙突２０と、を備えている。

黒液燃焼装置１２は、黒液を燃焼させて燃焼排ガス（以下、単に「排ガス」という。）を生成しつつ、黒液を燃焼することで生成されるスメルトＳを回収する。煙道１４は、黒液燃焼装置１２と接続され、黒液燃焼装置１２で生成される排ガスを流通させるダクトである。熱交換器ユニット１５は、黒液燃焼装置１２から煙道１４にかけて配置され、排ガスとの熱交換を行い、排ガスの熱を回収する。熱交換器ユニット１５は、例えば過熱器１５ａと、蒸発器１５ｂと、節炭器１５ｃと、を有し、排ガスの流れ方向上流側からこの順に配置されていてもよい。過熱器１５ａと、蒸発器１５ｂと、節炭器１５ｃとは、排ガスによって熱媒（水、蒸気）を加熱させることで、排ガスの熱を回収する。また、熱交換器ユニット１５は、加熱された熱媒を過熱蒸気として供給し、図示しない発電機に接続された図示しない蒸気タービン等を回転駆動させることで、熱エネルギを電気エネルギに変換する。

集塵機１６は、排ガスの流れ方向において、煙道１４の熱交換器ユニット１５の下流側に配置されている。集塵機１６は、電気集塵機等の煤塵を捕集する装置である。集塵機１６は、排ガスに含まれる煤塵を回収する。

悪臭物質除去手段１８は、排ガスの流れ方向において、煙道１４の集塵機１６の下流側に配置されている。悪臭物質除去手段１８は、排ガス中のＮＯ₂を除去する。

煙突２０は、悪臭物質除去手段１８を通過した排ガスが流れる煙道１４と接続されている。煙突２０は、悪臭物質除去手段１８を通過した排ガスを大気中に排出する。

なお、熱交換器ユニット１５の下流側の構造は、種々の構造とすることができ、排ガスを浄化する他の装置を配置してもよいし、悪臭物質除去手段１８等を配置しなくてもよい。また、熱交換器ユニット１５は、過熱器、蒸発器、節炭器などを各々複数設けてもよいし、再熱器を追加してもよい。

黒液燃焼装置１２は、火炉２２と、黒液供給部２４と、１次空気供給部（下方空気供給部）２６と、２次空気供給部（下方空気供給部）２８と、３次空気供給部（上方空気供給部）３０と、スメルト回収部３４と、を有する。

火炉２２は、例えば鉛直方向に対して、矩形状の横断面を有している。火炉２２は、鉛直方向上部が熱交換器ユニット１５に接続され、その後に煙道１４と接続されている。火炉２２の鉛直方向下側の底面が炉床部となる。火炉２２の炉床部に黒液供給部２４から火炉内に供給された黒液の一部が堆積し、チャーベッドＣが形成される。

黒液供給部２４は、火炉２２内に黒液を供給する。黒液供給部２４は、黒液供給源５０と、黒液加熱部５１と、黒液配管５２と、黒液供給ノズル５４とを有する。黒液供給源５０は、図示しない黒液を貯留するタンクと黒液を送るポンプ等を有する。黒液加熱部５１は、例えば図示しない蒸気等との熱交換器によって黒液を加熱する。黒液加熱部５１の加熱温度は、図示しない制御部によって制御される。

制御部は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等である。

黒液加熱部５１は、黒液供給源５０から供給された黒液を所定の加熱温度まで加熱した後に黒液配管５２に供給する。黒液配管５２は、黒液供給源５０と黒液加熱部５１と黒液供給ノズル５４とを接続する。黒液供給ノズル５４は、黒液配管５２から供給された黒液を火炉２２内に黒液を粒子状にして噴射する。黒液供給ノズル５４では、例えば供給された黒液を図示しない当て板に所定の角度で衝突させることで、反発した黒液が粒子状にすることができる。
黒液供給ノズル５４は、例えば横断面が矩形とされた火炉２２の各壁面のそれぞれに配置されている。各黒液供給ノズル５４は、水平方向に並んで、つまり火炉２２の底面から鉛直方向の同じ高さ位置に配置されている。

１次空気供給部２６は、空気供給源６０と１次空気供給管６２と第１供給ポート６４とを有する。空気供給源６０は、黒液の燃焼に用いる１次空気を火炉２２内に送る装置であり、送風ファン等である。１次空気供給管６２は、空気供給源６０と第１供給ポート６４とを接続する。第１供給ポート６４は、空気供給源６０から供給された１次空気を火炉内へ噴射する。第１供給ポート６４は、鉛直方向において、黒液供給ノズル５４よりも下方で火炉２２の底面の近傍に配置されている。第１供給ポート６４は、例えば火炉２２の各壁面のそれぞれに複数配置されている。各第１供給ポート６４は、水平方向に並んで、つまり火炉２２の底面から鉛直方向の同じ高さ位置に配置されている。各第１供給ポート６４は、チャーベッドＣが堆積している領域に向けて１次空気を供給する。

２次空気供給部２８は、空気供給源７０と２次空気供給管７２と第２供給ポート７４とを有する。空気供給源７０は、黒液の燃焼に用いる２次空気を火炉２２内に送る装置であり、送風ファン等である。２次空気供給管７２は、空気供給源７０と第２供給ポート７４とを接続する。第２供給ポート７４は、空気供給源７０から供給された２次空気を火炉内へ噴射する。第２供給ポート７４は、例えば火炉２２の各壁面のそれぞれに複数配置されている。各第２供給ポート７４は、鉛直方向において、黒液供給ノズル５４よりも下方で第１供給ポート６４よりも上方に配置されている。また、各第２供給ポート７４は、水平方向に並んで、つまり火炉２２の底面から鉛直方向の同じ高さ位置に配置されている。第２供給ポート７４は、チャーベッドＣが堆積している領域の鉛直方向上側の近傍に向けて２次空気を供給する。

３次空気供給部３０は、空気供給源８０と３次空気供給管８２と第３供給ポート８４とを有する。空気供給源８０は、黒液の燃焼に用いる３次空気を送る装置であり、送風ファン等である。３次空気供給管８２は、空気供給源８０と第３供給ポート８４とを接続する。第３供給ポート８４は、火炉２２内に３次空気を噴射する。第３供給ポート８４は、例えば火炉２２の各壁面のそれぞれに複数配置されている。各第３供給ポート８４は、鉛直方向において、黒液供給ノズル５４よりも上方に配置されている。また、各第３供給ポート８４は、水平方向に並んで、つまり火炉２２の底面から鉛直方向の同じ高さ位置に配置されている。

３次空気供給部３０は、黒液供給部２４の鉛直上方の領域に３次空気を噴射し、未燃チャーを完全燃焼させるとともに、エアカーテンを形成することで、３次空気が供給されている空間よりも鉛直方向上側すなわち排ガス流れの下流側に未燃チャーが流れることを抑制する。

なお、上述の空気供給源６０，７０，８０は、１つの空気供給源としてもよい。つまり、１つの空気供給源から供給する空気を１次空気、２次空気、３次空気に分けてもよい。制御部は、本実施形態では、黒液供給部２４から供給される黒液の燃焼状態量（発熱量など）に対して、１次空気、２次空気及び３次空気の全体流量を一定とした上でそれぞれの流量割合を制御する。
また、空気供給源６０，７０，８０は、例えば空気予熱器等で予熱した空気を供給することが好ましい。図示しない空気予熱器は、排ガスと熱交換することによって黒液の燃焼に用いる空気を加熱する。

スメルト回収部３４は、チャーベッドＣで黒液が燃焼されることで生成されたスメルトＳを回収する。スメルトＳは、黒液の溶融物であり炭酸ナトリウム（Ｎａ_２ＣＯ_３）とＮａ_２Ｓが主成分となる。スメルトＳには、Ｎａ_２ＳＯ_４、Ｎａ_２ＳＯ_３、Ｎａ_３ＳｉＯ_３、ＮａＯＨ等も含まれる。スメルト回収部３４は、排出配管１０２と回収タンク１０４とを有する。排出配管１０２は、チャーベッドＣにあるスメルトＳを火炉２２から排出する配管である。回収タンク１０４は、排出配管１０２から排出されたスメルトＳを貯留する。

ソーダ回収ボイラ１０は、黒液燃焼装置１２に黒液を投入しつつ、１次空気、２次空気及び３次空気を供給することで、黒液を燃焼させる。黒液燃焼装置１２は、１次空気、２次空気及び３次空気の各流量を図示しない制御部によって調整することで、適切な燃焼雰囲気とする。また、ソーダ回収ボイラ１０は、黒液とチャーベッドＣを燃焼させることで、スメルトＳを生成し、回収することで、ナトリウム等のアルカリ成分を回収する。また、ソーダ回収ボイラ１０は、黒液燃焼装置１２で生成された排ガスの熱を熱交換器ユニット１５で水や蒸気などの媒体と熱交換して回収する。また、ソーダ回収ボイラ１０は、集塵機１６と悪臭物質除去手段１８で排ガスに含まれる煤塵やＮＯ₂などの物質を除去した後、煙突２０から排出する。

次に、図２を用いて、黒液燃焼装置１２の運転条件について説明する。図２は、図１で説明した黒液燃焼装置１２を簡略化して示した図である。

火炉２２内に投入される黒液の濃度は、７０ｗｔ％以上、好ましくは７３ｗｔ％以上、より好ましくは７５ｗｔ％以上で、８０ｗｔ％以下とされている。黒液の濃度は、全重量に対して水分を除去した重量の割合である。

黒液供給部２４から供給される黒液の温度は、１３０℃以上１５０℃以下とされている。黒液の加熱は、黒液加熱部５１によって行われ、その加熱温度は図示しない制御部によって調整される。

３次空気供給部３０から供給される３次空気量は、１次空気、２次空気及び３次空気を合計した全空気量の２５％以上４０％以下とされている。３次空気供給部３０から供給される３次空気量は、従来は全空気量の１５％程度であったが、本実施形態では３次空気量を増加することで、エアカーテンの機能を強化形成して、３次空気が供給されている空間よりも鉛直方向上側すなわち排ガス流れの下流側に未燃チャーが流れることを抑制する。

１次空気供給部２６から供給される１次空気量及び２次空気供給部２８から供給される２次空気量は、全空気量から３次空気量を差し引いた空気量を例えば按分した量とされ、通常は１次空気量よりも２次空気量の方が多くなるように設定される。例えば、３次空気量を３０％とした場合、１次空気量と２次空気量を合せた空気量は７０％となり、１次空気量は２５％～３５％とされ、２次空気量は４５％～３５％とされる。
３次空気供給部３０から供給される３次空気量の増加で、相対的に１次空気供給部２６及び２次空気供給部２８から供給する空気量が減少する。これにより、チャーベッドＣの燃焼を緩慢にすることでガス温度の上昇を抑制し、チャーベッドＣからのナトリウムの飛散を抑制することができる。

３次空気供給部３０から供給される３次空気を火炉２２内に押し込む際の供給圧力（風圧）は、２００ｍｍＡｑ以上６００ｍｍＡｑ以下（好ましくは４５０ｍｍＡｑ以下）とされている。供給圧力が６００ｍｍＡｑを超えると、空気を加圧する動力が増加するので好ましくない。

１次空気の供給圧力（風圧）は例えば５０ｍｍＡｑ以上１００ｍｍＡｑとされ、２次空気の供給圧力は例えば１５０ｍｍＡｑ以上２００ｍｍＡｑ以下とされている。

以上の条件で黒液を燃焼させると、濃度が７０ｗｔ％以上とされた高濃度の黒液であっても、１３０℃以上の高温とされた黒液を火炉２２内に供給することで、黒液の浮遊燃焼率が例えば５０％以上となる。これにより、炉床部に堆積するチャーベッドＣの大きさが小さくなり、その保有熱を減少させることができる。浮遊燃焼率とは、火炉２２内に供給された黒液のうち、チャーベッドＣに到達する前に火炉内の気相部で燃焼する割合をいう。
黒液の温度を１３０℃以上へと上昇させることで、黒液を火炉２２内へ噴射後に黒液の粒子中の水分が早期に蒸発して、蒸発過程で黒液粒径が小さくなり黒液の浮遊燃焼率が上昇する。

これに対して、例えば黒液の加熱温度を１２０℃～１３０℃に設定すると、浮遊燃焼率が低下して、例えば３０％程度まで下がり、図３に示すように、炉床部に堆積するチャーベッドＣが大きくなり保有熱が増大する。この状態では多くのナトリウムがチャーベッドＣから蒸発して飛散しやすくなる。

濃度が７０ｗｔ％以上の高濃度の黒液に対して、浮遊燃焼率を増加させてチャーベッドＣを小さくし保有熱を減少させるにあたり、３次空気量を全空気量の２５％以上として多くの３次空気を供給している。これにより、３次空気によって未燃チャーの燃焼を促進して、完全燃焼もしくは完全燃焼に近づけるとともに、浮遊燃焼率増加に伴う未燃チャーの飛散増加に対してエアカーテンの作用が増強することで、未燃チャーの熱交換器１５への付着を抑制する。また、３次空気での燃焼完結によって燃焼ガス温度の上昇を抑えるので、熱交換器１５の灰閉塞が排ガス温度の上昇に起因して溶融化で発生する溶融付着灰を抑制し、熱交換器エレメントの灰閉塞を抑制することができる。さらに、３次空気の供給圧力を２００ｍｍＡｑ以上としているので、エアカーテンとしての機能が更に強化されて、より未燃チャーが下流側へ流れることを抑制している。

なお、エアカーテンの機能をさらに強化するために、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、３次空気供給部３０を鉛直方向の上下で、上段（図４Ａ）と下段（図４Ｂ）に設け、上段と下段を鉛直上方側から見込んだ場合に３次空気の火炉２２内への相互の噴出方向をオフセットさせるようにしても良い。また、壁面間で対向する３次空気の噴出方向を、互いに衝突しないようにオフセットされている。

また、図５に示すように、３次空気を噴出するノズルの噴口径を異ならせ、隣り合う噴口径を交互に大小となるようにしても良い。そして、壁面間で対向するノズル同士についても噴口径の大小を異ならせて、３次空気の衝突を避けるようにする。これにより、噴口径を大として貫通力を高めるとともに、噴口径が大とされた側方の領域を未燃チャーがすり抜けて通過しないように噴口径が小とされたノズルから３次空気を供給することができ、エアカーテンの作用が増強することで、未燃チャーの熱交換器への付着を抑制し、また未燃チャーを完全燃焼もしくは完全燃焼に近づけることができる。

また、図６に示すように、図５のように噴口径を変えることに代えて、各ノズルに設けたダンパ（図示せず）の開度を調整しても良い。この場合も、ダンパ開度を大としたノズルに対向するノズルのダンパ開度は小として、３次空気の衝突を避けるようにする。また、隣り合うノズルのダンパ開度の大小が交互となるようにする。また、他の壁面（図６において紙面上下の壁面）から３次空気を供給するようにしても良い。他の壁面（図６において紙面上下の壁面）から３次空気を供給する場合には、紙面左右の壁面から供給される３次空気流への影響を少なくする為、ダンパの開度は、最小限とする。ダンパ開度については、図示しない制御部によって制御するようにしても良い。

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。

黒液の濃度が７０ｗｔ％以上とされた高濃度の黒液とされていても、１３０℃以上に加熱された黒液を火炉２２内に噴射して供給することとしたので、黒液が炉床部に堆積するチャーベッドＣに到達する間に火炉２２内の気相部で燃焼する浮遊燃焼率を高めることができる。これにより、チャーベッドＣに到達する黒液が減少するのでチャーベッドＣの増大を抑制してチャーベッドＣの保有熱の上昇を抑えることができる。したがって、チャーベッドＣからナトリウムが多く蒸発して飛散することを抑えて、火炉２２内の気相中での炭酸ナトリウムの生成を抑えることができる。これにより、火炉２２の燃焼ガス流れの下流側に配置された過熱器１５ａ等の熱交換器１５が炭酸ナトリウムによって浸炭されて劣化することを抑制することができる。

３次空気供給部３０から供給される空気量を全体空気量の３０％以上とすることによって、従来よりも多くの空気を黒液供給部２４の鉛直上方に供給することとした。これにより、未燃チャーの燃焼を促進して、未燃チャーを完全燃焼もしくは完全燃焼に近づけるとともに、飛散増加に対してエアカーテンの作用が増強することで、未燃チャーの熱交換器への付着を抑制する。また、上方空気での燃焼完結によって燃焼ガス温度の上昇を抑えるので、熱交換器１５の付着灰が排ガス温度の上昇に起因して付着灰が溶融化で発生する熱交換器エレメントの灰閉塞を抑制することができる。

また、３次空気供給部３０から供給する空気量を増加させることで、相対的に１次空気供給部２６及び２次空気供給部２８から供給する空気量が減少する。これにより、チャーベッドＣの燃焼を緩慢にすることでガス温度の上昇を抑制し、チャーベッドＣからのナトリウムの飛散を抑制することができる。これにより、炭酸ナトリウムの生成を抑えて火炉の燃焼ガス流れの下流側に配置された過熱器等の熱交換器１５の劣化を抑制することができる。

２００ｍｍＡｑの供給圧力で３次空気を３次空気供給部３０から供給することによってエアカーテンの機能を更に強化することで、燃焼ガス流れの下流側に未燃チャーが飛散することを防止して、未燃チャーの熱交換器１５への付着を抑制することができる。熱交換器１５の付着灰を減少させて、排ガス温度の上昇に起因して溶融化することで発生する熱交換器エレメントの灰閉塞を抑制する。

なお、図１に示した集塵機１６等で灰を採取し、灰のＣＯ_３濃度を計測し、制御部に送るようにしても良い。制御部は、灰のＣＯ_３濃度に基づいて、黒液の加熱温度を制御する。制御部は、灰のＣＯ_３濃度が所定値よりも高い場合には、ナトリウムが多く飛散していると判断して浮遊燃焼率を上げるために黒液加熱部５１の加熱温度を上げるように制御する。これにより、炭酸ナトリウムの生成を抑えて過熱器１５ａ等の熱交換器１５の劣化を抑制することができる。ただし、灰の採取位置は、集塵機１６が適切であるが、熱交換器ユニット１５の排ガス流れの下流側であれば他の位置であっても良い。

１０ ソーダ回収ボイラ
１２ 黒液燃焼装置
１４ 煙道
１５ 熱交換器ユニット
１５ａ 過熱器
１５ｂ 蒸発器
１５ｃ 節炭器
１６ 集塵機
１８ 悪臭物質除去手段
２０ 煙突
２２ 火炉
２４ 黒液供給部
２６ １次空気供給部（下方空気供給部）
２８ ２次空気供給部（下方空気供給部）
３０ ３次空気供給部（上方空気供給部）
３４ スメルト回収部
５０ 黒液供給源
５１ 黒液加熱部
５２ 黒液配管
５４ 黒液供給ノズル
６０ 空気供給源
６２ １次空気供給管
６４ 第１供給ポート
７０ 空気供給源
７２ ２次空気供給管
７４ 第２供給ポート
８０ 空気供給源
８２ ３次空気供給管
８４ 第３供給ポート
１０２ 排出配管
１０４ 回収タンク
Ｃ チャーベッド
Ｓ スメルト

Claims (5)

1. 火炉と、
   ７０ｗｔ％以上の濃度とされたナトリウムを含む黒液を前記火炉内に供給する黒液供給部と、
   前記黒液供給部に設けられ、導かれた黒液を１３０℃以上に加熱する黒液加熱部と、
   前記黒液供給部から供給された黒液によって該黒液供給部の鉛直下方に生成されて堆積したチャーベッドと該黒液供給部との間に空気を供給する下方空気供給部と、
   前記黒液供給部の鉛直上方から前記火炉内に空気を供給する上方空気供給部と、
   を備え、
   前記上方空気供給部から供給される空気の供給圧力を、２００ｍｍＡｑ以上とされている黒液燃焼装置。
2. 前記上方空気供給部から供給される空気の空気量は、該上方空気供給部及び前記下方空気供給部から供給される全体空気量の３０％以上とされている請求項１に記載の黒液燃焼装置。
3. 前記上方空気供給部の燃焼ガス流れの下流側にて採取された灰のＣＯ_３濃度に基づいて、前記黒液加熱部の加熱温度を制御する制御部を備えている請求項１又は２に記載の黒液燃焼装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載された黒液燃焼装置と、
   前記上方空気供給部よりも燃焼ガス流れの下流側に配置され、蒸気を生成する熱交換器と、
   を備えているソーダ回収ボイラ。
5. 火炉と、
   ７０ｗｔ％以上の濃度とされたナトリウムを含む黒液を前記火炉内に供給する黒液供給部と、
   を備えた黒液燃焼装置の制御方法であって、
   前記火炉に供給される黒液を１３０℃以上に加熱し、
   前記黒液供給部から供給された黒液によって該黒液供給部の鉛直下方に生成されて堆積したチャーベッドと該黒液供給部との間に空気を供給し、
   前記黒液供給部の鉛直上方から前記火炉内に空気を供給し、
   前記黒液供給部の鉛直上方から前記火炉内に供給する空気の供給圧力を、２００ｍｍＡｑ以上とする黒液燃焼装置の制御方法。

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