SE502327C2 - Sodapanna för förbränning av avlutar - Google Patents

Description

502 327 -_ 2 vanligtvis ett tryck av 40-100 bar och en temperatur av 400-500° beroende på pannans konstruktion.

Vattnet i rören strömmar uppåt tack vare den ånga som bildas av det från rökgaserna överförda värmet. Det vatten som återstår efter ångbildningen separeras från ångan i ångdomen och återförs till nedre änden av rören.

Höjdenpå sodapannor uppgår vanligen till flera tiotals meter, exempelvis 30-60 meter och har en omkrets av 10-50 meter, varför ett mycket stort antal rör med avsevärd total längd får plats runt schaktet och längs bottendelen. Av produktionstekniska skäl har man utformat sodapannorna så att väggar i tak och botten består av rör sammanfogade till plana ytor. Då dessa rör skall sammanfogas vid varandra på visst avstånd, så är det lättare att på automatisk väg göra detta om de får bilda plana ytor. Sodapannorna består därför mestadels av ett i tvärsnitt fyrkantigt schakt.

Schaktet är vanligen upphängt i en stål- eller betongstruk- tur och hänger således ner över uppsamlingsbehållaren för de smälta oorganiska kemikalierna.

TEKNISKA PROBLEMET: Sodapannor av ovan nämnt slag har som sagts funnits länge och de fungerar i och för sig bra men de kan ytterligare förbättras både vad gäller driften och tillverknings- metoderna. Således sker bl.a. en ojämn uppvärmning av rören på insidan längs schaktväggen eftersom de rör som befinner sig i hörnen eller nära dessa får ett längre avstånd från den centrala eldhärden och icke nås av samma värmestrålning som de rör som är placerade mera mitt på väggen. Det vatten som befinner sig i hörnrören omvandlas därför i mindre utsträckning till ånga än det vatten som befinner sig i de andra rören. Vissa rör har en fortsättning längs botteny- tan. De rör som utgör förlängningen av hörnrören längs bottendelen kommer att få en långsammare genomströmning av 502 327 3 vattnet eftersom'vattnet i hörnrören cirkulerar långsammare än i de andra rören och. brännskador s.k. "burn-outs" uppkommer därför ibland i dessa bottenrör.

Ett annat problem med de konventionella sodapannorna är också det att små droppar av smälta, oorganiska kemikalier lätt flyger med upp i rökgaserna p.g.a. rökgasernas stora hastighet. De kommer då att kunna avsättas på de övre värmeytorna och försämra kylningen av gasen samt öka gasströmningsmotståndet.

LösNINGEN= Det har därför länge varit ett önskemål att kunna råda bot på de ovan nämnda olägenheterna vid sodapannor under samtidigt bibehållande av produktionsmetoder som innefattar automatisk svetsning och man har därför enligt uppfinningen åstadkommit en sodapanna för förbränning av avlutar från cellulosatillverkning innefattande en eldstad vars botten och väggar omfattar en mångfald vätskekylda tuber och vars botten utgör en uppsamlingsplats för oorganiska ämnen i smält form varvid luft och avlut tillföres eldstaden och förbränningsgaserna avledes uppåt i pannan, vilken sodapan- na kännetecknas av att tvärsnittsytan av eldstaden vid en första lägre nivå överstiger tvärsnittsytan av eldstaden vid en andra nivå högre upp i eldstaden, så att den genom- snittliga gasströmningshastigheten uppåt kan hållas lägre i den första nivån än vad som. skulle 'varit fallet om tvärsnittsytan varit lika på den första och andra nivån samt att omkretsen av tvärsnittet i de båda nivåerna är huvudsakligen detsamma.

Enligt uppfinningen är det lämpligt att antalet väggtuber vid nämnda första nivå är väsentligen detsamma som och företrädesvis lika med antalet tuber vid nämnda andra nivå. 502 327 4 Sodapannan enligt uppfinningen kan lämpligen ha ett tvärsnitt vid den andra nivån som uppvisar en väsentligen rektangulär företrädesvis kvadratisk form och ett tvärsnitt vid den första nivån som är mångsidigt med flera sidor än fyra, företrädesvis sex eller åtta.

Vid sodapannan enligt föreliggande uppfinning kommer rören längs väggarna som förlöper vertikalt och som är placerade i hörnen av väggen på den andra nivån att på den första nivån befinna sig längs en ej bruten yta och på ett kortare avstånd från en i sodapannan sig lodrät utsträckande centrallinje än på den andra nivån.

Sodapannan enligt uppfinningen kan lämpligen vara så utformad att den första lägre nivån utgör cirka 1/4 av den totala höjden.

Vidare kännetecknas uppfinningen av att uppsamlingsbottnen för de oorganiska ämnena i smält form har formen av ett öppet uppåt vänt V.

Enligt uppfinningen är det lämpligt att avlopp från bottnen är anordnade i båda ändar av den V-formade bottnen.

Sodapannan enligt föreliggande uppfinning kännetecknas även av att den sista delen i avkylningen av rökgaserna är utformad i två steg, varvid i det näst sista steget rökgaserna får strömma nedåt längs rören i en värmeväxlare med vertikala, vattenfyllda rör medan i det sista steget de får strömma nedåt tvärs rören i en värmeväxlare med horisontellt liggande rör.

Det är enligt uppfinningen lämpligt att det sista steget har ett inlopp i direkt anslutning till det näst sista stegets utlopp.

Enligt uppfinningen är det lämpligt att det sista steget är utformat som flera efter varandra i rökgasernas riktning anordnade rörpaket företrädesvis tre eller flera.

Enligt uppfinningen kan det ena av de sista stegen i avkylningen av rökgaserna vara understött nedifrån och således ej vara hängande.

FIGURBESKRIVNING: Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas närmare under hänvisning till en föredragen utföringsform som visas i de bifogade figurerna där: Fig. 1 schematiskt och delvis i snitt visar en sodapanna enligt uppfinningen, och där Fig. 2 också schematiskt och i snitt visar den lägre delen av sodapannan enligt figuren 1 i förstoring och där Fig. 3 visar ett snitt längs linjen b-b i figuren 2, där Fig. 4 visar ett snitt genom. pannan vid. den nivå där svartluten sprutas in och där Fig. 5 visar ett snitt högre upp i pannan där denna är fyrkantig och där den nedersta delen av kanalerna för den avgående förbränningsgasen visas.

DETALJERAD BESKRIVNING: På figuren 1 visas i snitt de väsentliga delarna av en föredragen sodapanna enligt uppfinningen. Pannan består av en schaktformig eldstad med en första undre nivå 1 och en andra övre nivå 2. Den andra nivån 2 är av konventionellt slag och har i sin övre ände en förträngning en s.k. näsa 3. Ett sista register av luftinblåsningsdysor 4 för kvartärluft finnes vid denna nivå men är ej nödvändig för uppfinningen. Den övre schaktformiga delen 2 av pannan har i föreliggande fall gjorts kvadratisk. På insidan av hela pannan är rör för vattengenomströmning och värmeupptagning 502 327 6 anordnade men är för enkelhetens skull ej visade på ritningen.

Den nedre nivån 1 är såsom framgår av figuren utvidgad i förhållande till den övre delen 2. Denna nivå 1 har i föreliggande fall gjorts åttakantig, men även en sexkant kan användas eller en mångkant med mera än åtta hörn varvid den undre delen närmar sig cirkelform ju flera kanter som finnes. Ett lämpligt antal är dock åtta eftersom därigenom ej alltför små plana ytor behöver göras av 'väggarna.

Tvärsnittsarean av denna undre del 1 är följaktligen större än tvärsnittsarean av den övre delen 2 medan omkretsen av denna blir densamma. På grund av att tvärsnittsarean är större än i den övre delen 2 så kommer gashastigheten att vara lägre i denna del vilket bl.a. har den fördelen att vätskedroppar, partiklar etc icke så lätt ryckes med uppåt av gasströmmarna. I den nedre delen har också anordnats ett register av dysor 5 för sekundärluft och 6 för primärluft.

Vid bottnen 7 samlas de smälta kemikalierna som får strömma ut i en eller flera uppsamlingstankar 8 under pannan.

Svartluten som skall förbrännas tillföres den undre delen 1 via dysor på en nivå 17 ovanför sekundärluftregistret 5.

Ovanför den övre delen 2 av eldstaden befinner sig ett avkylningssystem 9 för rökgaserna av konventionellt slag.

Detta system 9 består dels av hängande rör som genom- strömmas av ånga från den s.k. ångdomen 10, dels av hängande rör som genomströmmas av vatten eller blandning av vatten och ånga. Ånga från rören i eldstaden samlas i ångdomen 10. Vatten till rören som skall bilda ånga (matarvatten) matas även in i ångdomen 10. Rören i kylsys- temet 9 är hängande på vanligt sätt och uppdelade i flera paket med sotblåsare anordnade mellan paketen. 1502 327 7 Allteftersom rökgaserna passerar kylsystemet 9 kyls gaserna. Kylsystemet 9 avslutas med en långsträckt kyl- anordning 11 där rökgaserna får strömma längs rören.

Kylanordningen 11 som skall kyla rökgaserna från cirka 450°C utgör ett näst sista steg av hela kylsystemet i pannan. I omedelbar anslutning till det näst sista steget 11 finns ett ytterligare och sista steg 12 bestående av i princip samma värmeväxlare som ovan men med rören placerade horisontellt i flera paket där gaserna får strömma tvärs rören. Denna.tvärströmning är effektivare än längsströmning med avseende på värmeövergången.mellan rökgasen och.vattnet i tuberna och gasen kan i detta sista steg 12 avkylas till 100-200°C. På ritningen utgöres det sista steget 12 av tre rörpaket men även flera kan anordnas. Orsaken till att man anordnar rören i olika paket är den att sotblåsare skall kunna anordnas mellan paketen. Det är ofrånkomligt att en del stoft följer med från eldstaden, vilket lägger sig på rören och måste avlägsnas med jämna mellanrum för undvikan- de av försämrad värmeövergång. Stoftet från sotblåsningen kan antingen falla direkt ner i eldstaden eller uppsamlas i trattar 13, 14 och 15 för att sedan falla ner i en be- hållare 16 varifrån.detta.material åter tillföres eldstaden 1.

Det är lämpligt att inloppet för det sista steget 12 av avkylningen är anordnat i direkt anslutning till det näst sista steget 11. Kylmediwm i de sista stegen 11 och 12 utgöres av vatten, s.k. matarvatten, vilket sedan. det värmts upp tillförs ångdomen.

Det sista steget 12 kan också vara understött nedifrån och behöver således ej vara hängande.

Hela pannsystemet är i övrigt upphängt och uppbäres av pelarna 18 eller annan lämplig struktur. 502 327 8 Figur 2 visar den undre lägre nivån 1 av pannan enligt uppfinningen. Denna är i föreliggande föredragna fall åttakantig. Vid övre delen och vid bottendelen antydes med streck kylrören 19. Dessa rör som längs väggarna är ver- tikala gör vid motstående sidor i den nedre delen en sväng till nära horisontellt läge längs bottnen. Alla rör kan på detta sätt icke svängas och få plats i ett och samma plan varför en del av rören går ned i ett fördelningsrör 20.

Bottnen 21 är som synes i tvärsnitt V-formad uppåt och med formen av ett mycket öppet V. Smältan av de oorganiska materialen kommer därför att samlas i den ränna som utgöres av detta V. Denna smälta avtappas på ömse sidor av V-et genom öppningar 22 som i föreliggande fall är tre till antalet på vardera sidan. Öppningarna 22 ligger' något ovanför V-bottnen varför en pöl av smälta kommer att avsiktligt kvarhållas i bottnen. Inblåsningen av primär- och sekundärluft jämte lutspridare anges med samma siffror som på figuren 1 medan inblåsningen av tertiärluft sker vid nivån 23.

De rör som befinner sig i hörnen i den övre delen 2 av eldstaden kommer ej att befinna sig i något hörn i den undre delen av eldstaden enligt uppfinningen. Detta visas klart genom figuren 3 som utgör ett snitt längs linjen b-b i figuren 2. På denna figur markeras ett hörn i den övre delen med siffran 24 och hörnen i den undre delen med siffrorna 25. Såsom framgår av figuren kommer rören från hörnet 24 att svänga inåt och nå den nedre kanten 26. De befinner sig där icke i något hörn utan ungefär mitt på sidan. Åttakanten är emellertid icke liksidig varför rören ej svänger lika mycket. Rören från hörnen 24 i fyrkanten kommer således att befinna sig närmare centrum i eldstaden i den undre åttakantiga delen än i den övre fyrkantiga delen, medan på motsvarande vis rören i hörnen 25 i den undre åttakantiga delen kommer att befinna sig närmare 502 327 9 eldstadens centrum i den övre fyrkantiga delen. Hörnrören kommer därför att bli varmare än om de förblivit hörnrör och fortsättningen på dessa rör horisontellt längs bottnen kommer därför att genomströmmas med en högre hastighet på vattnet än om den fyrkantiga tvärsnittsformen skulle ha bibehållits helt ner. Detta motverkar risken för brännska- dor i bottenrören s.k. "burn-outs".

På vänster delen i figuren 3 visas hur bottenrören är arrangerade. De vertikala rören längs sidorna 27 och 28 är böjda parallellt inåt längs bottnen. Eftersom sidan 27 har en viss vinkel med bottenrören kommer dessa bottenrör om de har samma ytterdiameter, att befinna sig närmare varandra från denna sida än vid sidan 28 där rören böjs rakt utåt.

Figuren 4 visar ett snitt vid nivån för lutinsprutningen i övre delen av den första lägre nivån av sodapannan. Såsom framgår är tvärsnittet åttakantigt med åtta stycken insprutningsdysor 17, en vid mitten av varje sida. Sidorna i åttakanten behöver inte vara lika långa och i figuren är sidorna 26 och 27 något längre än sidorna 28. Någon rät vinkel i åttakanten där de vertikala rören skulle kunna "gömma" sig finns således icke utan samtliga rör kommer att vara i det närmaste likställda vad beträffar värmeövergång- en från eldstaden till vattnet i rören.

Figuren 5 visar ett snitt i den övre delen 2 vid den nivå som ligger strax ovanför där den övre delen 2 börjar övergå i den nedre delen 1. Snittet genom eldstaden är som synes fyrkantigt.

Vid höger sida på figuren antydes den nedre delen 29 av rökgaskanalerna under det sista avkylningssteget 12.

Kanalen 29 för rökgaserna kan dela sig i två eller flera delar från den trattformiga delen 15. Horisontellt i denna trattformiga del 15 finns en utmatningsskruv 30 för - ._- 502 327 utmatning av stoft och andra ämnen som har separerats från rökgasen och samlats i tratten 15.

Genom föreliggande uppfinning har man således åstadkommit en sodapanna som har bättre egenskaper än de tidigare konventionella sodapannorna. Genom den utvidgade nedre delen av eldstaden uppnås en lägre gashastighet med därav följande gynnsamma utskiljning och nedfall av smälta droppar samt att rören ej faller i någon hörnskugga och därigenom ger en mera enhetlig och snabbare genomströmning av vatten. Ytterligare har ekonomin beträffande sodapannan förbättrats genom den mera effektiva avkylningen av rökgaserna som lämnar pannan. Förbränningsluften kan också tillsättas på ett jämnare sätt eftersom pannan har en rundare form än de konventionella pannorna. Den rundare formen är speciellt fördelaktig om man önskar rotera förbränningsluften och -gaserna i den nedre delen av eldstaden, s.k. rotationseldning.

Det V-formade bottenutförandet med fördelningslåda eller ränna i mitten leder till att varje enskilt rör får en kortare sträcka som tillhör bottnen. Även detta leder till en säkrare konstruktion med mindre risk för s.k. "burn- out".

Bottnen kommer att kylas av ett större vattenflöde än i konventionella fall vilket också förbättrar säkerheten.

Detta beror på att en större andel väggrör är förbundet med bottnen jämfört med en helt fyrkantig panna.

Uppfinningen är icke begränsad till den visade utförings- formen utan den kan varieras på olika sätt inom patent- kravens ram.

Claims (12)

10 15 20 25 30 35 Iísoz 327 ll Patentkrav

1. l . Sodapanna för förbränning av avlutar från cellulosa- tillverkning, innefattande en eldstad 'vars botten och väggar omfattar en mångfald vätskekylda tuber och vars botten (2l) utgör en uppsamlingsplats för oorganiska ämnen i smält form varvid luft och avlut tillföres eldstaden och förbränningsgaserna avledes uppåt i pannan, k ä n n e - t e c k n a d a v, att tvärsnittsytan vid en första lägre nivå (l) överstiger tvärsnittsytan av eldstaden vid en andra nivå (2) högre upp i eldstaden och att omkretsen av tvärsnittet i de båda nivåerna (1, 2) är huvudsakligen detsamma.

2. Sodapanna enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a d a v, att antalet väggtuber vid nämnda första nivå (1) är väsentligen detsamma som och företrädesvis lika med antalet tuber vid nämnda andra nivå (2).

3. Sodapanna enligt något av kraven l-2, k ä n n e - t e c k n a d a v, att tvärsnittet vid den andra nivån (2) uppvisar en väsentligen rektangulär, företrädesvis kvadratisk form och att tvärsnittet vid den första nivån (1) är mångsidigt med flera sidor än fyra, företrädesvis sex eller åtta.

4. Sodapanna enligt något av kraven 1-3, k ä n n e - t e c k n a d a v, att rören längs väggarna förlöper vertikalt och att de rör som är placerade i hörnen (24) av den andra nivån (2) på den första nivån (1) befinner sig längs en obruten yta (26) och på ett kortare avstånd från en i eldstaden sig lodrät utsträckande centrallinje än på den andra nivån (2). 10 15 20 25 30 e* .a- 5Û2 327 12

5. Sodapanna enligt något av kraven 1-4, k ä n n e - t e c k n a d a v, att den första lägre nivån (1) utgör cirka 1/4 av den totala höjden av sodapannan.

6. Sodapanna enligt något av kraven l-5, k ä n n e - t e c k n a d a v, att uppsamlingsbottnen (21) för de oorganiska ämnena i smält form har formen av ett öppet uppåtvänt V.

7. Sodapanna enligt kravet 6, k ä n n e t e c k n a d a v, att avlopp (22) från bottnen är anordnade vid båda ändarna av den V-formade bottnen.

8. Sodapanna enligt något av kraven 1-7, k ä n n e - t e c k n a d a v, att den sista delen i avkylningen av rökgaserna är utformad i två steg (ll, 12) varvid i det näst sista steget (ll) rökgaserna får strömma längs rören i en värmeväxlare med vertikala vattenfyllda rör medan i det sista steget (12) de får strömma tvärs horisontella rör i en liknande värmeväxlare.

9. Sodapanna enligt kravet 8, k ä n n e t e c k n a d a v, att det sista steget (12) har ett inlopp i direkt anslutning till det näst sista stegets (ll) utlopp.

10. Sodapanna enligt något av kraven 8 eller 9, k ä n - n e t e C k n a d a v, att det sista steget (12) är utformat som flera efter varandra i rökgasernas riktning anordnade rörpaket, företrädesvis tre eller flera.

11. Sodapanna enligt något av kraven 8-10, k ä n n e - t e c k n a d a v, att åtminstone det sista steget (ll,

12. ) är understött nedifrån och således ej är hängande.