JPH07506877A - 処理済み液体回収ボイラの安全性を改良する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 処理済み液体回収ボイラの安全性を改良する方法および装置本発明は処理済み液 体（ｓｐｅｎｔ　ｌ　１ｑｕｏｒ）回収ボイラ、例えば、ソーダ回収ボイラの安 全性を改良するためにバルブ産業に使用される方法および装置であって、それに よりボイラが化学物質およびエネルギを回収するために水管により冷却されかつ ボイラの水／蒸気循環システムと接続された炉を備えている方法および装置に関 する。

ソーダ回収ボイラ内で行われる処理用化学物質の回収および再生は硫酸塩および その他のナトリウムをベースとしたバルブの製造工程の本質的な部分である。

処理済み液体中に溶解した打機物質は燃焼せしめられ、それにより一方において 処理済み液体中に含まれた無機化合物を処理に使用される化学物質にもどすよう に変換するときに利用され、他方、蒸気を発生させるときに利用される熱を発生 する。処理済み液体中に含まれた無機物質、すなわち、灰分はソーダ回収ボイラ 内に卓越している高い温度において溶融し、そして溶融液として炉の底部まで下 方に流れ、さらにボイラ外の溶解したタールの中に流れる。このソーダ回収ボイ ラは、また、燃焼の間に放出された熱が主としてボイラの壁部に配置された水管 により蒸気として回収され、かつボイラの上側部分に配置された過熱器により、 例えば、４５０°Ｃないし４８０℃の温度および６５バールないし８５バールの 圧力を有する高圧過熱蒸気として回収される蒸気ボイラとして機能する。ソーダ 回収ボイラの炉内の温度は非常に高く上昇し、しばしば、１．０００°Ｃを超え 、それにより炉内は高温と処理済み液体中に含まれたアルカリおよび硫黄化合物 のために、高い腐食性を呈する状態にある。

これらの特殊の状況のためにソーダ回収ボイラの構造に構造上の要求が課せられ 、このような要求は慣用の動力装置用ボイラに課せられる要求と異なっている。

現在使用されている炉構造体においては、炉の底部全体および壁部は水管の温度 が腐食に好ましいレベルまで上昇することを阻止するために水により冷却されて いる。

ソーダ回収ボイラにおいて現在使用されている底部および壁部に敷設されている 管は、通常、気密溶接された膜構造体であり、管がフィンを介して一緒に溶接さ れている。フィンの幅は、通常、１０ｍｍないし２５ｍｍである。管の外径は一 般に５７ｍｍないし７０ｍｍである。別の一つの型式のボイラにおいては、管は 接線構造体として並んで一緒に溶接され、管の間には大きいスペースがない。

この炉は管を一緒に溶接することにより気密に構成されている。

しばしば高度に加圧されかつ３００°Ｃを超える温度を有するボイラ水は、通常 、炉の底部の下方に導かれ、そこから底部の管および壁部の管に分配される。底 部の管においては、水は最初壁部に向かって流れ、壁部からさらに上方に流れる 。

壁部の管においては、水は通常上方のみに流れる。

ソーダ回収ボイラの水循環システムは自然循環により機能する。水の適切な循環 はボイラの操作の安全性にとって極めて重要である。もしも水の循環が妨げられ れば、管材料の過熱を生ずることがあり、その結果管の腐食および損傷を生ずる ことがある。管の温度ならびに管を覆う化学物質および灰の付着物の大きい変化 が水の循環の妨害をひき起こすことがある。特に、水が水平に流れ、またはほぼ 水平に流れる炉の底部の管においては、水の循環の妨害は致命的になることがあ る。

炉の底部上には、蒸発可能でありかつ容易に燃焼可能な物質が熱分解段階の間に 排出された後に処理済みの液体中に残る物質からなる床が形成される。この床は 、例えば、石炭／コークス、ナトリウムおよび硫黄を含む。床の量はプロセス状 態により変化する。炉の底部の管に近い床の底部」二には、無機化学物質で形成 された溶融液の層がある。この溶融液の層は炉の壁部の１個または複数個の開口 部を通して炉外に流出する。

この炉の水冷される底部の管と直接に接触する化学物質の層の最下部は、通常、 管の冷却作用のために固体の状態にある。この固体の層は水冷管を保護している 。

炉の底部上の固体の層の形成は炉内の温度の変動、床の浅さ、炉の底部の好まし くない傾斜、またはボイラ管の不十分な冷却作用により妨害されることがある。

また、化学物質の固体層か形成されず、それにより炉の底部の管が過熱されるお それをひき起こすその他の理由があるかもしれない。

ある場合には、管に最も近い層の状態は固体の状態と溶融状態との間で変化する 。管の表面の状態は、ボイラ炉の下側部分および底部の構造または燃焼状態によ り変化し、それにより管はしばしば固体により覆われ、そしてしばしば化学物質 の溶融層により覆われ、そしてしばしば管の少なくとも一部分がその上になんら 保護層を有していないことがある。

上記の理由から、ボイラの底部の管が損傷をうけることがある。例えば、管の破 裂または亀裂が生じ、水がこれらの破裂口または亀裂を通して管外に漏れ出て、 化学物質の溶融液の中に流入することがある。これにより、水と溶融液との間で 激しい爆発、すなわち、溶融液の爆発をひき起こすおそれがある。このような爆 発がしばしば起こり、そして重大な損傷による損失か数百万フィンマルクに達す ることがある。損傷箇所の修理に数か月を要し、その結果かなりの生産上の損失 を被ることがある。溶融液の爆発のために、しばしば、人命が奪われることがあ った。

炉の管の漏洩は、前述したように過熱によりひき起こされ、または化学物質によ る腐食、管材料の内部応力、材料の疲労、またはこれらの要因の組合わせ、また はあるその他の理由によりひき起こされることがある。

爆発のおそれがあるために、ボイラの底部の管は、これらの管が腐食しているか 、またはさもなければ損傷をうけているかどうか、それゆえに部分的に、または 完全に取り換え、または修理しなければならないかどうかをよい時期に発見する ために、頻繁に検査しなければならない。

腐食により良好に耐える管材料を使用することにより、または底部の管を耐火性 材料により被覆し、または底部の管に耐蝕性金属を吹付はコーティングすること により損傷および爆発のおそれを少なくするための努力が払われてきた。ソーダ 回収ボイラに使用される底部の管は、一般に、例えば、炭素鋼管または合成管（ ｃｏｍｐｏｕｎｄ　ｔｕｂｅｓ）である。この合成管は炭素鋼で製造されかつオ ーステナイト鋼の薄い保護層によりコーティングされている。しかしながら、爆 発またはその他の損傷のおそれは完全に回避されなかった。ボイラの検査により 、コーティング材料にも亀裂および腐食の徴候があることが判明した。残念なこ とには、管をコーティングする保護層を検査時に除去しなければならないので、 検査自体のために管か損傷をうけることかある。

本発明の一つの目的は回収ボイラの安全性を高めるために上記の方法および装置 よりも良好な方法および装置を提供することにある。

本発明の一つの目的は、主として、回収ボイラ炉の下側部分を構成する構造体に して、損傷した場合に溶融液／水の爆発をひき起こす傾向がない構造体を提供す ることにある。

本発明のさらに一つの目的は回収ボイラ炉の下側部分を構成する構造体にして、 より容易にかつより迅速に取り換え可能な構造体を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の方法の特徴は炉の底部の冷却が別個の冷 却循環システムによりなされることである。

それに対応して、本発明による装置の一つの特徴は前記装置が別個の冷却循環シ ステムと接続された冷却管または冷却面で構成された炉の底部を備えていること である。

この炉の下側部分の別個の冷却は、例えば、炉の底部のレベルに制限することが できるが、炉の一つまたは複数個の壁部まて部分的に延長することができる。

ソーダ回収ボイラの底部の冷却がボイラ水／蒸気循環システムとは別個の冷却循 環システムを使用して行われるときに、水以外の冷却媒体、例えば、空気、その 他の不活性ガス、またはあるその他の流動性材料、例えば、溶融した亜鉛を使用 することができる。

本発明による炉の別個に冷却される下側部分は、例えば、炉の底部または炉の底 部および炉の壁部が一緒にボイラ水循環システムから分離されるように提供され る。この別個の下側部分はそれ自体の冷却媒体を使用し、この冷却媒体はもしも 炉内の化学物質と接触しても爆発をひき起こさないあるガス、または液体とする ことができる。

本発明の好ましい一実施例によれば、この炉の別個に冷却される下側部分は現在 使用されている慣用の炉の底部に使用されている管と類似またはほぼ類似の管に より構成することができる。この別個に冷却される底部内の冷却媒体の循環は冷 却媒体が炉の一方の壁部における管端部から冷却管の中に供給され、そこから冷 却管を経て反対側の壁部における管端部まて流れるように行うことかできる。

その後、冷却媒体は複数個の循環配管または単一の循環配管またはチャネルを経 て排出される。冷却媒体は別個の循環配管から好ましくはポンプまたは送風機に より別個の冷却器を経て冷却管の出発端部に戻るように導かれる。

この炉の別個に冷却される下側部分は、また、炉自体の管よりも大きいか、また は小さい管で構成することができ、または別の態様として、正方形または長方形 の横断面を有する管または導管で構成することができる。

また、冷却媒体を一つの側以上の側から底部の冷却管部分に導くことができる。

この炉の下側部分においては、管を好適に配置することにより、冷却媒体の別の いくつかの循環または流動方法を実施することができる。

冷却媒体は、例えば、主分配室および／または底部の中央部の分配室または壁部 と底部との間のあるその他の箇所に導（ことができ、そこから冷却媒体は底部全 体にわたって分配される。

この炉の別個に冷却される下側部分内を流れる冷却媒体の温度は循環配管系内に 配置された冷却器の冷却作用を調整することにより比較的に一定に維持される。

本発明による別個の冷却循環システム内を流れる冷却媒体の温度は、水が循環す る加圧された炉の熱膨張と相関するように炉の別個に冷却される下側部分の熱膨 張をひき起こし、すなわち、炉の別個に冷却される下側部分と炉のその他の構造 体との間にシールに関する問題が発生せず、かつこの装置の諸部分の間にガスま たは化学物質が漏洩しないように制御されることが好ましい。

本発明の構造はもしも管の損傷が起こり、冷却媒体がこの炉内の化学物質の溶融 液と接触しても、爆発をひき起こさないボイラ底部構造体を提供する。

別個に冷却する構造のさらに一つの利点はこの炉の下側部分の別個の冷却管が別 個に部分的にまたは完全に取り換え可能であり、従って実際のボイラ水循環配管 に触れる必要がないことである。

本発明によれば、ボイラ水循環配管系内に配置された冷却器をボイラに供給され る燃焼用空気を予熱するために有利に使用することができることを含むさらに一 つの利点か得られる。他方、もしも空気が冷却媒体として使用されれば、冷却循 環システム内で加熱された空気をこの炉内の燃焼用空気として直接に使用するこ とかできる。

本発明の実施例を添付図面を参照して以下にさらに詳細に説明する。添付図面に おいて、 第１図は本発明による底部構造を有する回収ボイラ炉の垂直断面を示す略図、第 ２図は本発明による第２底部構造の垂直断面を示す略図、第３図は第２図をＡ− Ａ線に沿って裁った断面の拡大図、第４図は第２図をＢ−Ｂ線に沿って裁った断 面の拡大図、そして第５図は本発明による第３底部構造の垂直断面を示す略図で ある。

第１図はソーダ回収ボイラの炉ＩＯを例示し、この炉は水冷壁を有している。

前記水冷壁のうちの二つの水冷壁１２および１４を図示している。この炉は、ま た、底部１６と、液体ノズル１８と、−次空気入口２０と、二次空気人口２２と 、三次空気人口２４とを有している。処理済み液体の熱分解による廃棄物の床２ ６が燃焼の間に炉の底部上に形成される。水冷壁１２の下側部分は燃焼により形 成された化学物質の溶融液を炉外に導き出すための溶融液放出口２８を備えてい る。

底部１６は溶融液の流れを助けるために僅かに傾斜している。底部１６は完全に 傾斜させてもよく、完全に水平に構成してもよく、または部分的に傾斜させかつ 部分的に水平に構成してもよい。

この炉の水冷壁１２．１４は隣接した水管がフィンを介して一緒に気密に溶接さ れた膜管パネルに構成されている。フィンは図示していない。水冷壁の水管は垂 直に配置され、炉の底部の水平面よりも僅か下方まで延びている。水冷壁の水管 の下端部は分配室３０および３２により相互に連結されている。水管、分配室お よび水管の上端部を結合する管寄せならびに図示していないボイラの蒸気ドラム がボイラと連結されて、水／蒸気循環システムを構成している。水は分配室３０ および３２から水冷壁１２および１４の水管まて流れ、これらの水管において蒸 発する。それにより形成された水／蒸気の混合物は管寄せまで上方に流れ、そし てさらに蒸気ドラムの中に流入する。蒸気ドラムから、蒸気は過熱器に送られ、 そして蒸気から分離した水か吐出管を経て分配室に流れ戻り、そしてさらに再循 環する。

炉１０の底部１６はボイラ水／蒸気循環システムと連絡していない別個の冷却循 環システムと接続された冷却管で構成されている。底部１６は炉壁パネルと同様 にフィンを介して組み合わされ、またはフィンを備えることなく接線方向に組み 合わされて、冷却管パネルを構成する冷却管３４からなっている。冷却管３４は 炉の一つの壁部に平行に水冷壁１２から水冷壁１４まて垂直に延びている。

炉底部１６の冷却管３４の端部３６および３８は炉壁の水管１２および１４にほ ぼ平行に僅かな距離延びるように下方に曲げられている。端部３６は冷却媒体供 給管４０と接続され、そして該冷却管の端部３８は冷却媒体吐出管４２と接続さ れている。供給管４０および吐出管４２は冷却室４４を通して相互に連絡してい る。このようにして、炉底部１６の冷却管３４、管４０および４２ならびに冷却 室４４は炉底部において別個の冷却循環システム４６を構成している。冷却媒体 は冷却循環システム４６内をポンプまたは送風機により循環せしめられる。冷却 室４４は冷却媒体供給管５０および冷却媒体吐出管５２と接続されている。この 冷却媒体はもしも冷却媒体が化学物質の溶融液と接触しても爆発をひき起こさな い空気、その他の不活性ガス、ある水溶液または液体とすることができる。

第２図はソーダ回収ボイラにおける僅か異なる炉底部構造を例示している。第１ 図の部品に相当する部品は同じ符号で示しである。

第２図に例示した炉底部構造においては、底部１６は該底部の部分３７が実際の 炉ＩＯの外側に配置されるように水冷壁１４を貫通して延びている。この構成に より、水冷壁１４と底部１６との間のシールは水冷壁１２と底部１６との間のシ ールと異なっている。

第３図および第４図は水冷壁１４と底部１６との間の接続部の拡大図を例示して いる。第３図は水冷壁１４の水管１３および１５の側面図である。１本おきに配 置された水冷壁の水管１３はベンド１１を形成するために曲げられている。ベン ド１１は底部の管３５が水冷壁１４を貫通して延びることを可能にしている。

第３図は、また、水冷壁１４の水管の間のフィン１７を示している。

第４図は水冷壁１４と底部１６との間の同じ接続部を例示しているが、この図は 該接続部を下方から見た図である。この図は底部１６の管３４か組をなして結合 されて管３５を構成している状態を示している。管３５は水冷壁の水管１３と水 管１５との間を通って炉１０の外部に延びている。第４図は、また、底部１６の 管の間のフィン１９を示している。

第２図による構成においては、底部１６の冷却は管４２から管４３を経て炉ＩＯ の一次空気人口２０に供給加熱される空気により行われる。このようにして、底 部１６の冷却のために使用された空気を実際の燃焼プロセスに直接に使用するこ とができる。

第５図は炉壁の一部分か別個の冷却循環システムと接続された炉の構造を例示し ている。炉の底部１６を構成する管３４は炉１０の下側部分の壁部５６および５ ８を構成するように水冷壁の近くて上向きに曲げられている。管５６は冷却媒体 供給管４０と接続され、そして管５８は吐出管４２と接続されている。この構造 は炉１０の下側部分全体の安全性を改良する。第５図による構造においては、別 個の冷却管が床と同じレベルまで延びている。当然なことながら、もしもエネル ギ経済の観点から存利であれば、この別個の冷却循環システムをさらに高く延ば すことができる。

本発明を上記の実施例に限定することを意図しておらず、本発明を添付の請求の 範囲により規定された発明の範囲内で適用することかできる。従って、例えば、 炉の横断面形状は本発明の実施を決して制限するものではない。炉の横断面は、 例えば、慣用の正方形または長方形に形成することができるが、なお円形、楕円 形、またはあるその他の形状に形成することかできる。

炉底部の管の構成は、また、自由に選択することができる。底部の管は水冷壁に 平行である必要はなく、斜めに延びることができる。底部の管は、また、炉の底 部上にベンドを形成するように曲げることができる。冷却媒体は異なる管内で向 き合う方向に流れることができる。

ＦＩＧ、　１ ＦＩＧ２ ＦＩＧ、３　ＦＩＧ、４

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．処理済み液体回収ボイラ、例えば、ソーダ回収ボイラの安全性を改良するた めにパルプ産業に使用される方法であって、それによりボイラが化学物質および エネルギを回収するために水管により冷却されかつボイラの水／蒸気循環系と接 続された炉を備えている方法において、前記炉の底部の冷却が別個の冷却循環シ ステムにより行われることを特徴とする方法。
2. ２．請求の範囲第１項に記載の方法において、炉の底部の冷却がもしも冷却媒体 が炉の化学物質と接触しても爆発をひき起こさない冷却媒体により行われること を特徴とする方法。
3. ３．請求の範囲第２項に記載の方法において、炉の底部の冷却が空気または不活 性ガスにより行われることを特徴とする方法。
4. ４．請求の範囲第３項に記載の方法において、冷却媒体として使用された加熱さ れた空気が燃焼用空気として使用されるために炉に供給されることを特徴とする 方法。
5. ５．請求の範囲第２項に記載の方法において、冷却媒体として使用された加熱さ れた冷却媒体がボイラの燃焼用の空気を予熱するために再使用されることを特徴 とする方法。
6. ６．請求の範囲第２項に記載の方法において、炉の底部が液体により冷却される ことを特徴とする方法。
7. ７．請求の範囲第２項に記載の方法において、炉の底部が該底部の温度において 溶融する金属、例えば、溶融した亜鉛により冷却されることを特徴とする方法。
8. ８．請求の範囲第１項に記載の方法において、炉の底部の別個の冷却循環システ ムが冷却媒体から熱を回収するために別個の冷却器と接続されていることを特徴 とする方法。
9. ９．請求の範囲第８項に記載の方法において、別個の冷却循環システム内の冷却 媒体の温度が冷却器の冷却作用を制御することにより実質的に一定に維持される ことを特徴とする方法。
10. １０．請求の範囲第１項に記載の方法において、炉の壁部の最下部が炉の底部と 同じ別個の冷却循環システムにより冷却されることを特徴とする方法。
11. １１．処理済み液体回収ボイラ、例えば、ソーダ回収ボイラの安全性を改良する ためにパルプ産業に使用される装置であって、それによりボイラが化学物質およ びエネルギを回収するために水管により冷却されかつボイラの水／蒸気循環シス テムと接続された炉を備えている装置において、該装置が別個の冷却循環システ ムと接続された冷却管または冷却面により構成された炉底部を備えていることを 特徴とする装置。
12. １２．請求の範囲第１１項に記載の装置において、もしも物質が炉の化学物質と 接触しても爆発をひき起こさない物質が炉の底部の冷却管または冷却面内の冷却 媒体として使用されることを特徴とする装置。
13. １３．請求の範囲第１１項に記載の装置において、空気または不活性ガスが炉の 底部の冷却管または冷却面内の冷却媒体として使用されることを特徴とする装置 。
14. １４．請求の範囲第１１項に記載の装置において、液体または底部の冷却温度に おいて溶融した金属、例えば、亜鉛が炉の底部の冷却管または冷却面内の冷却媒 体として使用されることを特徴とする装置。
15. １５．請求の範囲第１１項に記載の装置において、底部の別個の冷却循環システ ムが冷却媒体を冷却するために冷却器と接続されていることを特徴とする装置。
16. １６．請求の範囲第１１項に記載の装置において、炉の別個に冷却される底部が 並んで相互に接続された管により構成されていることを特徴とする装置。
17. １７．請求の範囲第１６項に記載の装置において、底部が隣接した管が溶接によ り相互に連結された管パネルに構成されていることを特徴とする装置。
18. １８．請求の範囲第１６項に記載の装置において、冷却媒体供給管が相互に接続 された隣接した管の一端部と炉壁により接続され、かつ加熱された冷却媒体を吐 出する管が反対側の炉壁において隣接した管の他方の端部と接続されていること を特徴とする装置。
19. １９．請求の範囲第１１項に記載の装置において、炉の加熱面の一部分が炉の底 部の冷却管または冷却面の冷却循環システムと接続されていることを特徴とする 装置。
20. ２０．請求の範囲第１１項に記載の装置において、別個に冷却される底部が既存 のソーダ回収ボイラの現代化と関連して配置されていることを特徴とする装置。