SE516112C2 - Anordning för avkylning av rökgaser och förvärmning av matarvatten, samt förfarande för detsamma - Google Patents

Description

25 30 35 516 112 håller vanligtvis stora mängder aska. Huvuddelen av askan utgörs av natriumsulfat och i allmänhet som följande i ordningen. vad mängden beträffar natriumkarbonat. Askan innehåller dessutom andra beståndsdelar. Askan som följer med rökgaserna är till stor del i föràngat tillstånd i stoft och brännkammaren, och börjar övergå till fint smältdroppar huvudsakligen i. de efter brännkammaren liggande delarna. Salterna som finns i askan smälter och utgörs av klibbiga partiklar redan vid en relativt låg temperatur. De smälta och klibbiga partiklarna fastnar lätt pà värmeöverföringsytorna och korroderar även dessa.

De avlagringar som den klibbiga askan bildar utgör en blir igensatta och kan risk för att rökgaskanalerna dessutom åstadkomma korrosion och erosion av värmeytorna.

En återvinningspanna för avlut består konventionellt av följande huvuddelar som visas schematiskt i FIG. 1: - Brännkammarens nedre del 1, där förbränningen av av- luten huvudsakligen sker.

- Brännkammarens mittersta del 2, där slutförbränningen av de gasformiga, brännbara ämnena huvudsakligen sker.

- Brännkammarens övre del 3.

- En överhettarsektion 4, där den från en ångdom 7 av- gående mättade ångan förvandlas till ånga av högre tempe- ratur (överhettad ånga). I eller framför överhettarsek- tionen är ofta en ridåkokaryta eller ett ridårörsystem anordnat, som i allmänhet fungerar som en vattenkokare.

- En kokaryta 5, dvs en vattenföràngare, där vatten av mättad temperatur delvis kokas till ånga.

- Matarvattenförvärmare eller s.k. ekonomiser 6a, 6b, där matarvattnet som strömmar i värmeöverföringselement för- värms med tillhjälp av rökgaserna innan vattnet leds till domen 7 och pannans föràngande delar 5 och överhettande delar 4.

- En dom (eller en ångdom) 7, med vatten i sin nedre del och mättad ånga i sin övre del. I en del pannor finns det l0 15 20 25 30 35 516 112 två domar: en ångdom (övre dom) och en vattendom (nedre dom), mellan vilka en värmeväxlare för kokning av vatten, ett s.k. kokarytrörsystem är anordnat. - Övriga till pannan hörande delar och anordningar, såsom förbränningsluftsystemet, för lut, matarVattenpllmparna O . S . V . rökgassystemet, matarsystemet systemen för behandling av smälta och sodalut, I den i FIG. l schematiskt visade konventionella återvin- ningspannan för avlut, som innehåller en s.k. vertikal- strömningskokaryta 5, strömmar rökgaserna vertikalt upp- ifrån nedåt. 8, där rökgaserna som strömmat igenom kokarytan 5 ström- Bredvid kokarytan finns en strömningskanal mar nedifrån uppåt. I kanalen 8 finns konventionellt inga värmöverföringsanordningar. Bredvid kanalen 8 finns en första ekonomiser (den s.k. hetare ekonomisern) 6a, där rökgaserna strömmar uppifrån nedåt, därvid avgeende värme till matarvattnet som strömmar i ekonomiserns värmeöver- På motsvarande sätt finns bredvid den där de från ekonomiserns 6a nedre ände avgående rökgaserna strömmar föringselement. hetare ekonomisern en andra rökgaskanal 9, Även denna uppåt. strömningskanal för rökgaser är på konventionellt sätt en väsentligen tom kanal, som inte innehåller 'värmeöverföringselement för 'värmeätervinning eller vattenförvärmare. Bredvid rökgaskanalen 9 finns en andra ekonomiser, den s.k. kallare ekonomisern 6b, där rökgaserna strömmar uppifrån nedåt, därvid uppvärmande det i värmeöverföringselementen strömmande matarvattnet. 6b och 9 mellan dessa kan det finnas ytterligare Förutom kokarytan 5 och de två ekonomiserna 6a, kanalerna 8, liknande rökgaskanaler och ekonomiser.

Värmeväxlarna för värmeåtervinning, dvs kokarytan och ekonomiserna, är vanligtvis utförda så, att rökgasen i dem inte strömmar nedifrån uppåt, utan i allmänhet enbart I vissa konstruktioner, i uppifrån nedåt. synnerhet i 10 15 20 25 30 35 516 112 gamla avlutàtervinningspannor, styrs rökgaserna i ekono- miserna medelst styrplàtar så, att strömningen helt eller delvis avviker från vertikalriktningen, men även i dessa anordningar strömmar rökgaserna i. allmänhet väsentligen uppifrån nedåt.

I vissa avlutàtervinningspannor är kokarytan konstruerad så, att rökgaserna strömmar väsentligen horisontalt. I pannor med en dom, där det finns en dylik horisontal- strömningskokaryta, är kokarytans värmeöverföringselement anordnade sä, att vattnet som skall kokas strömmar vä- sentligen nedifràn uppåt. därför att Kokarytan kallas här horison- talströmningskokaryta rökgaserna strömmar väsentligen horisontalt. I pannor med två domar finns det typiskt en övre dom och en nedre dom, mellan vilka ett kokarytrörsystem är anordnat så, att vattnet som skall kokas strömmar i rören väsentligen nedifràn uppåt, och rökgaserna strömmar väsentligen horisontalt. I dessa fall kan man för rökgas- och vattenströmningarna gemensamt även använda benämningen korsströmning eller för kokar- ytorna benämningen korsströmningskokaryta.

I ekonomiserna strömmar vattnet vanligen i motsatt rikt- ning i. förhållande till rökgasernas strömningsriktning, för att man skall erhålla en möjligast fördelaktig vär- meåtervinning. Ekonomisern. kan även. vara av' korsström- ningstyp så, att 'vattnet i. ekonomiserns värmeöverför- ingselement strömmar väsentligen horisontalt.

Rökgaserna har som känt anordnats att strömma uppifrån nedåt på kokarytan och i ekonomisern. Askan som följer med rökgaserna smutsar värmeöverföringsytorna. Då askpar- tiklarna fastnar på värmeöverföringsytorna, ökar askskik- tets tjocklek småningom, vilket försämrar värmeöverför- ingen. Om det samlar sig mycket aska på ytorna, kan rök- gasernas strömningsmotstånd bli störande stort. 10 15 20 25 30 35 516 112 Värmeöverföringsytorna hålls rena genom ångsotningsanord- ningar, medelst vilka tidvis ånga blåses mot värmeöver- föringsytorna, varvid askan som samlat sig på ytorna fås att lossna och förs med rökgaserna till askuppsamlings- trattar anordnade i nedre delen av värmeöverföringsytan.

Under de tanshalten hos senaste åren har man kunnat höja torrsubs- till en mycket högre nivà en tidigare. Då den till förbränningen avluten som skall förbrännas kommande avlutens torrsubstanshalt tidigare allmänt var 58 - 68 %, förbrännas i moderna sodapannor i allmänhet över 68 %, är torrsubstanshalten. hos luten som skall vanligtvis 70 - 80 %, och i vissa anläggningar till och med över 80 %. Då man förbränner avlut med hög torrhalt har rökgasernas svaveldioxidhalt minskat nästan till noll, medan den i pannor som förbränner lut med låg torr- halt har varit mycket hög, ofta hundratals ppm. Återvinningspannan är som känt massafabrikens dyraste enskilda investering. Det finns därför ett behov att ständigt utveckla pannans konstruktion så, att man får ned kostnaderna. Å andra sidan bör pannans konstruktion förhållande till ändrade egenskaperna, t.ex. utvecklas så, att de i tidigare för- den förhöjda torrsubstans- halten. hos den tjocka svartluten som skall förbrännas beaktas. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en, i jämförelse med tidigare pannkonstruktioner, enklare konstruktion, som lämpar sig för förbränning av svartlut med förändrade egenskaper. Ändamålet med uppfinningen är speciellt att tillhandahål- la ett system för förvärmning av nmtarvattnet, som är mindre utrymmeskrävande än tidigare.

För uppnående av dessa syften kännetecknas anordningen 10 15 20 25 30 35 516 112 enligt uppfinningen av' att förvärmarna (ekonomiser) är anordnade väsentligen bredvid varandra, så att det rökgaskanaler mellan dem. dvs väsentligen sida vid sida, inte finns några separata Förfarandet enligt föreliggande uppfinning kännetecknas av' att rökgaserna bringas att strömma vertikalt genom väsentligen bredvid varandra anordnade alltid motsatta riktningar i två i rökgasernas rörelseriktning seriekopplade, matarvattenförvärmare så, att de strömmar i omedelbart efter varandra följande förvärmare.

I uppfinningen utnyttjas iakttagelsen att egenskaperna hos askan som följer med rökgaserna har förändrats, då man förbränner avlut soul har en hög torrsubstanshalt.

Askan fastnar inte längre så lätt på värmeöverförings- ytorna som tidigare. Nya processer som förbättrar avlu- tens förbränningsegenskaper, genom vilka askans benägen- het att fastna på värmeöverföringsytorna ytterligare har minskats, har även utvecklats. En sådan process är värme- behandlingen av luten (Liquor Heat Treatment, LHT), som har den värdefulla egenskapen att den nedsätter lutens viskositet, men med vars tillhjälp även vissa t.ex. sva- velföreningar kan avlägsnas ur luten, såsom visas i den finska 75615 och utläggningsskriften 85515. patentskriften Uppfinningen beskrivs i det följande närmare under hän- visning till bifogade ritningar, där FIG. 2 visar schematiskt en tillämpning av anordningen enligt uppfinningen i en konventionell sodapanna, som är försedd med en s.k. vertikalströmningskokaryta, dvs. där rökgaserna strömmar genom kokarytan uppifrån nedåt, FIG. 3 visar schematiskt en tillämpning av anord- ningen enligt uppfinningen i en konventionell sodapanna lO 15 20 25 30 35 516 112 med två domer, som är försedd med två ekonomiser, och FIG. 4 visar schematiskt en tillämpning av anordningen enligt uppfinningen i en panna med två domer, som är försedd med tre ekonomiser.

FIG. 2 visar en sodapanna, där den hetare, vertikala ekonomisern 6a i enlighet med föreliggande uppfinning är anordnad invid vertikalströmningskokarytan 5 så, att rökgaserna när de avgår från kokarytan 5 kan strömma direkt in i den hetare ekonomisern 6a, där de företrädes- vis strömmar nedifràn uppåt. I rökgasernas vändpunkt i kokarytornas nedre del är en konventionell askuppsam- lingstratt anordnad, i vilken en del av flygaskan uppsam- las för att återanvändas. Matarvattnet som skall uppvär- mas strömmar företrädesvis i ekonomisern motströms i förhållande till rökgasströmmen. I arrangemanget enligt uppfinningen kan matarvattnet alternativt strömma med- ströms i förhållande till rökgasernas strömningsriktning.

En kallare, vertikal ekonomiser 6b är placerad invid den hetare ekonomisern 6a så, att det inte mellan ekonomiser- na finns någon separat tom rökgaskanal, som vore utan värmeöverföringsytor.

Då rökgaserna har strömmat igenom den hetare ekonomisern 6a till dess övre del, leds rökgaserna till den följande (kallare) uppifrån nedåt. Även i denna kallare ekonomiser 6b brin- ekonomisern 6b, där de företrädesvis strömmar gas natarvattnet som skall uppvärmas företrädesvis att strömma genom ett rör 10 nwtströms i förhållande till rökgasernas strömningsriktning.

I FIG. 3 visas schematiskt hur kokarytan enligt en alter- nativ konstruktion exempelvis är utförd så, att rökgaser- na strömmar väsentligen horisontalt igenom kokarytan 15.

En dylik konstruktion har t.ex. tillämpats i pannor som är försedda med två domer med ett kokarytrörsystem mellan 10 15 20 25 30 35 516 112 domerna. Även i pannor med en dom har någon gång använts Rök- gaserna förs därvid genom kokarytan på konventionellt en kokaryta, där rökgaserna strömmar horisontalt. sätt direkt in i övre delen av den hetare ekonomisern l6a, där de strömmar vidare uppifrån nedåt. Föreliggande uppfinning kan tillämpas även i detta fall så, att rök- gaserna efter den hetare ekonomisern l6a leds direkt till den kallare ekonomisern 16b, där de strömmar nedifrån uppåt. I rökgasernas vändpunkt nedanom den hetare ekono- misern är en konventionell askuppsamlingstratt anordnad.

Om det finns ännu en tredje ekonomiser 26c, såsom i FIG. 4 schematiskt visas, strömmar rökgaserna sedan j. denna uppifrån nedåt, varvid det inte finns några tomma rökgas- kanaler mellan ekonomiserna.

Värmeytornas konstruktion och antal i återvinningspannan Sålunda såsom ovan nämnts. för avlut kan avvika från vad som ovan visats. kan ekonomiserna vara flera än två, Ovan har ekonomiserna benämnts "den varmare" och "den kallare" matarvattnets temperaturer är högre i den varmare ekono- ekonomisern, vilket betyder att rökgasens och misern än i den kallare ekonomisern. Det kan alternativt finnas exempelvis tre eller flera ekonomiser. Det kan à andra sidan finnas endast en ekonomiser, t.ex. i sådana pannor, där nmtarvattnet inte uppvärms så nycket som i fallen med två eller flera ekonomiser.

Begreppet ekonomiser har här använts endast för att be- teckna en för värmeöverföring avsedd värmeöverföringsen- het, skyddsomfång. och innebär ej någon begränsning av uppfinningens I denna text avser ekonomisern en värmeväxlare som består av värmeöverföringselemet, inuti vilka strömmar en pannas matarvatten som skall uppvärmas. Mellan ekonomiserns värmeöverföringselement finns fritt utrymme för rökgas- strömmen. Då rökgasen strömmar förbi värmeöverföringsele- 10 15 20 25 30 35 516 112 nænten överförs värme till matarvattnet som strömmar i elementen. Kokarytan består även av värmeöverföringsele- met, inuti vilka strömmar vatten som skall kokas eller en blandning av vatten och ånga, till vilken värme överförs från rökgasen som strömmar förbi elementen.

Det är oss bekant att i någon terminologi uttrycket kan avse en kombination av här visade två eller flera ekonomiser av liknande slag som ovan beskrivits. ekonomiser t.ex. ekonomiser, t.ex. en kombination av I denna uppfinning är ekonomiserna eller kokarytan och ekonomisern placerade väsentligen invid varandra. Väsent- ligen invid varandra eller väsentligen sida vid sida betyder i detta sammanhang att varje i rökgasens rörelse- riktning efterföljande eller kallare ekonomiser är place- rad omedelbart invid den föregående eller hetare ekonomi- sern så, att den. övre änden. eller' övre kanterl av' den efterföljande ekonomiserns värmöverföringselement är belägen på samma nivå som den övre änden eller övre kan- ten av den föregående ekonomiserns eller kokarytans vär- (1/3) av den föregående ekonomiserns eller kokarytans totallängd meöverföringselement eller' högst en tredjedel lägre eller högre än den föregående ekonomiserns eller kokarytans övre ände eller värmeöverföringselementets översta kant.

Uppfinningen kan även tillämpas i sådana pannor, där det inte finns någon separat kokaryta efter överhettningssek- tionen. Rökgaserna strömmar då efter överhettarsektionen direkt till den s.k. vidare till de efterföljande ekonomiserna. hetare ekonomisern och därifrån Uppfinningen lämpar sig i synnerhet för sådana fall, där torrsubstanshalterl hos avluten. som skall förbrännas är över 70 %, typiskt 70 - 90 %, eller då avluten inte inne- håller avsevärda mängder sådana beståndsdelar som har en 10 516 112 10 värmöverföringsytorna nedsmutsande tendens. Uppfinningen lämpar sig i synnerhet för sådana fall, där avlutens torrsubstans innehåller högst ca tre procent kalium och högst en procent klor. dock luten.

Uppfinningens tillämpbarhet är inte begränsad till ovan anförda egenskaper hos Fördelen med uppfinningen är att elimineringen av de tomma rökgaskanalerna i sodapannanläggningen ger betydan- de inbesparingar' i pannbyggnadens volynl och de totala investeringskostnaderna.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 516 112 ll NYA PATENTKRAV

1. Anordning för avkylning av rökgaserna som alstras i en återvinningspanna för avlut och förvärmning av pannans matarvatten, vilken anordning innefattar seriekopplade parallellt anordnade vertikala (6a, 6b, l6a, 16b, 26a, 26b, 26c), där matarvattnet uppvärms av rökgaserna matarvattenförvärmare (ekonomiser) som strömmar genom förvärmarna vertikalt, varvid förvärmarna är seriekopplade såväl vad avser matarvatten som rökgaser, kännetecknad av att förvärmarna (6a, 6b, l6a, l6b, 26a, 26b, 26c) är anordnade väsentligen brevid varandra, dvs väsentligen sida vid sida, så att det inte finns några separata rökgaskanaler mellan dem.

2. Anordning enligt patentkravet 1, kännetecknad av att rökgaserna i de bredvid varandra anordnade förvärmarna strömmar alternerande i väsentligen motsatta riktningar.

3. Anordning enligt patentkravet 2, kännetecknad av att pannan är försedd med en väsentligen invid förvärmarna anordnad kokaryta (5), varvid rökgaserna i kokarytan och förvärmarna strömmar alternerande i väsentligen motsatta riktningar.

4. Anordning enligt patentkravet 3, kännetecknad av (Ga, väsentligen bredvid varandra efter en s.k. att matarvattenförvärmarna 6b) är anordnade vertikalströmningskokaryta (5) så, att rökgaserna i den hetare förvärmaren (6a) strömmar nedifràn uppåt och i den kallare. förvärmaren (6b) strömmar uppifrån nedåt.

5. Anordning enligt patentkravet 2, kännetecknad av (l6a, väsentligen bredvid varandra efter en s.k. att matarvattenförvärmarna l6b) är anordnade horisontalströmningskokaryta (15) så, att rökgaserna i 10 15 20 25 30 35 516 112 12 den hetare förvärmaren (16a) strömmar uppifrån nedåt och i den kallare förvärmaren (16b) strömmar nedifràn uppåt.

6. Anordning enligt patentkravet 2, kännetecknad av att det inte finns någon separat kokaryta i pannan, varvid matarvattenförvärmarna är anordnade väsentligen bredvid varandra efter en överhettarsektion så, att rökgaserna i den hetare förvärmaren strömmar uppifrån nedåt och rökgaserna i den kallare förvärmaren strömmar nedifràn uppåt.

7. Förfarande för avkylning av rökgaserna som alstras i en återvinningspanna för avlut och förvärmning av pannans matarvatten, kännetecknat av att rökgaserna bringas att strömma vertikalt genom seriekopplade, väsentligen bredvid varandra anordnade matarvattenförvärmare så, att de alltid strömmar i motsatta riktningar i två omedelbart efter varandra följande förvärmare,

8. Förfarande enligt patentkravet 7, kännetecknat av att rökgaserna före förvärmarna avkyls i en kokaryta, varefter rökgaserna i den hetare förvärmaren strömmar nedifràn uppåt och i den kallare förvärmaren uppifrån nedåt.

9. Förfarande enligt patentkravet 7, kännetecknat av att rökgaserna före förvärmarna avkyls i en kokaryta, varefter rökgaserna i den hetare förvärmaren strömmar uppifrån nedåt och i den kallare förvärmaren nedifràn uppåt.

10. Förfarande enligt något av kraven 7-9, kännetecknat av att rökgaserna alstras vi förbränning av avlut med en torrsubstanshalt som är över 70%.