TW200427898A - System for producing energy at a pulp mill - Google Patents

Description

200427898 玖、發明說明： (一）發明所屬之技術領域： 化學紙漿廠中，製漿法的蒸煮化學劑係由單獨點燃回收 鍋爐中之黑液或連同其他”廢”流液自黑液中回收。該點燃 程序是放熱性，所釋出之能量係以加壓之過熱水蒸汽回收 。將蒸汽能量以電力的形式及製程需要之低壓水蒸汽形式 在蒸汽渦輪機中回收。 (二）先前技術： 傳統上，能量在紙漿廠中係由在回收鍋爐中燃燒黑液， 及在輔助鍋爐中燃燒木廢料和樹皮而產生。樹皮連同所產 生之黑液的有機物質通常供應紙漿廠的全部能量要求。如 果紙漿廠中需要更多能量，則可購買另外之燃料。將另外 之燃料在輔助鍋爐中連同木樹皮燃燒。習見，紙漿廠中能 量以下列方式產生：一個回收鍋爐及一個輔助鍋爐，其中 燃燒來自紙漿廠中之廢木樹皮來產生過熱之高壓水蒸汽。 將所產生之水蒸汽強制通過反壓水蒸汽渦輪機及使用所釋 出之水蒸汽提供該廠所需要之熱。渦輪機及連接至其上之 發電機產生必須之電力來發動該廠。 木料含有少量的鉀（K)和氯（C1)。在蒸煮期間此等元素依 然在黑液中。在回收鍋爐中，富含此等元素成爲飛灰且增 加在特別爲過熱器中煙通氣的腐蝕性。c 1與K的腐蝕性係 隨著溫度而增加。C1與K之腐蝕性對於回收鍋爐中所產生 之水蒸汽施加溫度上限。基於氯和鉀的含量，過熱之水蒸 汽溫度之上限典型是400°C至490°c。關於特別材料或關於 -6- 200427898 具有極低c 1與K / 。因爲Cl與K之膜 相當低，所以水蒸 爲燃料之通常動力 爐中所產生之熱的 對於回收鍋爐中 樹皮並不同樣全然 之飛灰亦可含有氯 皮鍋爐中與氯反應 蝕。由於低得多的 (’’廢π)液流動中者1 現已硏究發展出 水蒸汽渦輪循環， 望的可能性。然而 能前，顯現需要更 無論如何，尙未 或腐蝕率是在可接 收鍋爐設備上所產 根據本發明，提供 功率產率以便可將 目的在提供一種緊 時，能有效回收熱 (三）發明內容： 爲了實現上文中 全重之液，使用高達5 2 0 1之水蒸汽溫度 蝕性通常需要將過熱水蒸汽的溫度維持 汽壓力亦低。與使用煤、天氣油或油作 鍋爐比較，此等溫度限制導致自回收鍋 低電力產率。 水蒸汽之此等溫度限制對於原自原木之 確貫，但是來自樹皮鍋爐中，樹皮燃燒 和鉀。虽樹皮的硫含量極低時，鉀在樹 形成KCM、K和C1依次可導致過熱器腐 Φ 質量流動，樹皮中之卡計流動亦較黑 S得多。 新的功率循環來代替傳統式回收鍋爐和 且加壓汽化M廢”液和樹皮顯示具有有希 ，在此等工藝學具有必須之可靠性和性 多的發展。 發展出有效率之系統，可以無腐蝕發生 受之程度的水平’用以增加紙漿廠的0 · 生之過熱水蒸汽的溫度和壓力。因此， 一種系統用以增加紙漿廠中能量生產之 腐蝕問題減至最小。本發明的一個另外 湊系統，其中當產生高溫和高壓水蒸汽 所述之目的，本發明係關於廢液回收鍋 200427898 爐系統，其包括具有水/水蒸汽循環系統（具有過熱器）之鍋 爐及用以回收能量及在其中燃燒之來自廢液之化學劑之爐 ，該鍋爐之壁係由經連接至水/水蒸汽循環系統之許多水冷 卻管所形成。根據本發明，該系統的一個特性特徵爲，具 有：經連接至回收鍋爐的水/水蒸汽循環系統之水冷卻管所 形成壁的至少一個凹處；用以燃燒燃料之設備及將燃燒氣 體排放至鍋爐之至少一個出口，該至少一個凹處的內部具 有熱交換器設備以便將鍋爐中所產生之水蒸汽最後過熱， 該熱交換器設備係被連接至鍋爐之過熱器上。 根據本發明之該系統，提供至少一個燃燒凹處與回收鍋 爐相關以便將回收鍋爐的過熱器段中所產生之水蒸汽最後 過熱。本發明的系統容許將水蒸汽在回收鍋爐的習見之傳 熱段（即：節熱器、鍋爐排和過熱器）中加熱達如此溫度以 致高溫腐蝕不會實質上發生，即低於520 °C，最適宜480 至5 00 °C，及此後，將水蒸汽在燃燒凹處（其充作最後過 熱器）中最後過熱至500至600°C，最適宜520至560°C。 該回收鍋爐之系統可具有一或數個最後過熱器（凹處）。該（等 )最後過熱器中所燃燒之燃料是致使：其不會造成高溫腐蝕。 將過熱器凹處的壁設計成爲水冷卻之傳熱表面，將其通 過連接管連接至回收鍋爐的主水/水蒸汽循環系統以便水/ 水蒸汽-水混合物入口及水/水蒸汽-水混合物出口。因此， 該等熱表面形成一部份的回收鍋爐之主要水系統。該主要 水系統而因此，過熱器凹處的水系統可能屬於自然循環型 或強制循環或所謂的單程，最後述及者是最高之水蒸汽/水 200427898 壓力之典型。在自然循環鍋爐中，此係指將冷卻水經由降 流管自圓筒餵供下至進給各凹處的壁之集管，並收集來自 此等壁之水/水蒸汽混合物並餵供入圓筒中。該凹處可具有 其本身之分隔壁，但是部份的凹處之壁部份的各凹處之壁 可能與鍋爐的’’習見”部份共用。 該凹處的內部具有熱交換器設備以便自該凹處中所產生 之燃燒氣體傳熱至熱交換器設備中流動之水蒸汽。該熱交 換器設備充作來自回收鍋爐的過熱器段之水蒸汽之最後過 熱器。 該凹處的最適宜位置是前壁，其與”外圓角”壁相對，但 疋亦可將該凹處建造在側壁上，成爲一個凹處或成爲數個 凹處。（各）凹處的位置可能在垂直方向無論何處，相關於 鍋爐的習見部份，僅受冷卻水循環所限制。 用於最後過熱回收鍋爐水蒸汽的過熱器凹處係由燃燒燃 料予以加熱。將燃料的（各）燃燒器定位在凹處之頂上，在 凹處之底部上，或在凹處的壁上。當（各）燃燒器之最佳位 置是在凹處的一端壁上時，亦可將該凹處以水平位置定位。 過熱器凹處的燃燒空氣系統是一部份的回收鍋爐之燃燒 空氣系統，其亦可具有一個分開之空氣系統並具有其本身 之風扇，該扇與燃燒器間之連接導管及用以控制燃燒空氣 之任何必須設備。 將用於最後過熱回收鍋爐水蒸汽的過熱器凹處’以經由 燃燒燃料予以加熱以便保證過熱器凹處中無腐蝕狀況。該 燃料可能是由氣化生質予以產生之氣體，熱表面的腐蝕可 -9- 200427898 經由附加燃燒含硫之燃料予以避免。亦，在過 燃fes則’將氣體清潔可保證在較高溫度下不腐 可使用其他燃料’例如天然氣、lpg、液化之 等代替自生質所產生之氣體。燃料的準則是在 具有不腐鈾性質。凹處中之燃料燃燒通常使用 的過量空氣而完成’但是如果更可取，化學計 況亦屬可能。 將過熱器凹處的廢氣導引入回收鍋爐中，宜 熱器的入口 ’於該處將彼等與來自鍋爐燃燒處 合。氣體連接之其他位置同樣亦屬可能：自爐 至節熱器的入口之整個區域。通過鍋爐壁之廢 宜包括不止一個開口。 可使用來自過熱器凹處之煙道氣來形成煙道 ，自回收鍋爐的燃燒處遍外圓角來改良氣體分 過熱器中，或產生控制發射所需要之狀況，例 催化還原（SNCR)之最適宜溫度窗而減少NOx發 粒子大小生長而減少細粒子（小於2.5微米之大 外可能性是使用此等煙道氣用以形成爐中之流 良混合，例如經由垂直定位之各口引入此等氣 專利668,983號及WO 02/081971中所述，代替 氣混合。亦可將過熱器凹處中之燃燒在次化學 預實施。可將如此所產生之還原氣體自爐引入 減少氮氧化物發射入來自爐之煙道氣中。 藉本發明，自廢液回收程序所回收之水蒸汽 熱器凹處中 蝕狀況。亦 生質、甲醇 凹處狀況下 最適宜數量 量或減壓狀 導引至主過 之主氣流混 的較低部份 氣連接機構 氣流動型式 佈和傳熱入 如選擇性非 射，或爲了 小）發射。另 動型式來改 體，如歐洲 空氣或與空 計量狀況下 煙道氣中來 的壓力和操

-10- 200427898 作溫度藉過熱器凹處予以增加，因此，改良了設備的總電 效率’即：較多電力經由水蒸汽中所回收之熱予以產生。 宜將根據本發明之該系統連同國際專利申請案pCT/F1 03/ 0 0 3 5 8號中所述之方法使用。 過去若干年來，將來自紙漿之廢液在一具分開之耐火材 料襯裡之燃燒室中燃燒，將此燃燒室連接至一回收鍋爐。 煙道氣自該燃燒室流動入回收鍋爐的爐中，其配置有油或 氣體燃燒器或樹皮和煤等之爐柵。使用分開之燃燒室在此 等鍋爐中將燃燒穩定化，自鍋爐燃燒處的上部部份之過熱 器，不須過熱水蒸汽至最後高溫。本發明的一個基本特徵 即：燃燒凹處及回收鍋爐具有共用水循環系統。美國專利 2,606,1 03號中記述一種系統，其中分開爐的壁係經由空氣 予以冷卻。 (四）實施方式： 本發明現在將參照附隨之圖式予以更詳細敘述，其中本 發明的一個具體實施例示意舉例說明於第1圖中。 使用於燃燒黑液之典型回收鍋爐，例如蘇打回收鍋爐的 爐3，具有由水冷卻之底部4所形成之構造及由緊湊隔膜 構造所造成之水冷之壁10,以便水-水蒸汽混合物在壓力下 流動入各管中。將以此方式所產生之水-水蒸汽，典型地在 習見過熱器1 2中爐的下游定位在高於爐之”凸頭”的護罩中 過熱。將燃燒期間所產生之煙道氣27的熱在過熱器中回收 。典型，鍋爐排及節熱器充作鍋爐中之加熱後表面，及在 過熱器後，將煙道氣導引入鍋爐排1 3和省油器1 4中。爲了 200427898 產生電力及紙漿廠所需要之製造蒸汽，將所產生之高壓水 蒸汽典型另外導引至蒸汽渦輪。 爐的下段及蘇打回收鍋爐的底部4係由水冷卻管所造成 ，其構成一部份的鍋爐加壓段。由於底部的構造及爐之下 段，在底部管中有水的自然循環，即：循環係由密度之差 而產生。因此將鍋爐水在高壓及舉例而言，約3 0 0 t之溫 度下導引至爐底部下面之分佈集管（圖中未示）中，自該處 ，將水分佈入底部和側壁管中。在爐的下段中，水首先以 接近水平或傾斜向上流動入底部管中向著各壁，然後更進 一步向上通過各壁管至鍋爐之上段。 本發明係基於一具回收鍋爐，於此情況，水蒸汽壓力是 致使過度腐蝕不會發生，即：水-水蒸汽乳液中之飽和溫度 加上由於進入之熱通量與進入水中之管表面的溫差係低於 400至500 °C，其是管表面溫度。 經由將一個特別燃燒和傳熱室或凹處2倂合入習見之回 收鍋爐i中可增加水蒸汽溫度達典型數字以上。將水蒸汽 在習見過熱器1 2中過熱達如此程度以致高溫腐蝕不會發 生’例如4 8 0至5 20 °C，最適宜480至5 00 °C及發生在經倂 合入回收鍋爐中之特別燃燒和傳熱凹處2中之（各）過熱器24 中其餘的過熱至多500至60CTC，最適宜至52〇至56CTC， 於此情況下，使用（各）火焰23在（各）燃燒器22中所燃燒之 燃料是如此淸潔以致其不會造成高溫腐蝕。將來自凹處2 之煙道氣2 6引入回收鍋爐的煙道氣流2 7中。宜將來自凹 處之煙道氣導引通過回收鍋爐的壁中之數個開口。 -12- 200427898 該凹處2是習用回收鍋爐之一部份，以致將凹處之壁水 冷卻，例如在爐的習用部份中，在鍋爐排中及在其他熱區 域中，並將此冷卻倂合入圓筒18中或具有自然循環之習用 鍋爐的各圓筒中。在單程型鍋爐中，此項倂合意指：將凹 處的壁經由單程系統的水或水蒸汽流動予以冷卻。如果使 用此裝置，相同型式的具有循環水之倂合，對於強制循環 型回收鍋爐亦屬有效。主要優點是將來自凹處的冷卻之熱 引入相同壓力水或水蒸汽流中如在回收鍋爐的”習見”部份 之主流中。燃燒之空氣可取自該回收鍋爐的”習見”部份或 可將該凹處配置其本身之風扇或壓縮器。 根據較佳具體實施例，凹處之燃燒氣體3 0係由燃料進料 28在氣化器29中予以產生。然後使用一部份的該等氣體 在凹處中作爲燃燒器22中之淸潔來過熱過熱器24 (IV)中之 水蒸汽及亦供再加熱目的用。使用部份的氣體3 3在紙漿廠 中供其他目的用。如果此型的燃料不可利用，則可使用其 他燃料像天然氣、L P G、油（類）、甲醇、液化之生質等。燃 料之準則是在凹處狀況下，具有不腐蝕性質。可將此種不 腐飩性質經由淸潔處理3 1或3 2中之氣體創造在來自氣化 29之氣體中。 本發明無意限制爲上文中所舉例說明和敘述之具體實施 例，而是在本發明的範圍和要旨以內（如由下列申請專利範 圍所界定）’可予以修改和變更。本發明系統的使用並非受 限爲燃燒某些廢液’而是可將其應用至數種廢液，例如來 自牛皮紙紙漿製漿法及蘇打紙漿製漿法之廢液。 -13- 200427898 (五）圖式簡單說明： 本發明的一個具體實施例在第1圖中示意舉例說明。 主要部分之代表符號說明： 1 傳統式回收鍋爐 2 凹處 3 回收鍋爐之爐 4 底部 5 傳統鍋爐中之炭床

6 第一空氣口 7 第二空氣口 8 液噴射設備 9 第三空氣口 10 爐壁 11 外圓角 12 過熱器 13 鍋爐排 14 熱氣 15 離開鍋爐之煙通氣 16 進入鍋爐之給水 17 進入圓筒中之給水，在所過之天然循環鍋爐中 18 圓筒 19 進入鍋爐之傳統部分之過熱器的飽和蒸汽 20 過熱蒸汽自鍋爐之傳統部分，進入在凹處之過熱 器 -14 - 200427898 2 1 離開鍋爐之新汽 22 凹處中之燃燒器 23 凹處中之火焰 2 4 凹處中之過熱器 25 凹處之集管用以餵供來自圓筒（18)之冷卻水至凹 處的壁 26 來自凹處之煙道氣 27 來自傳統式鍋爐燃燒處之煙道氣流 28 至汽化器之燃料進料 29 汽化器 30 通至凹處之（各）燃燒器之氣體 3 1 氣體清潔或離開汽化器之氣體之其他型式處理爲 了凹處以外的其他目的 32 氣體清潔或離開汽化器之氣體之其他型式處理， 用於在鍋爐傳統部分之凹處I-III過熱器，及在凹 處之IV過熱器 3 3 氣體 -15-

Claims (1)

1. 200427898 拾、申請專利範圍： 1 ·—種廢液回收鍋爐系統，包括： 一具有水/水蒸汽循環系統之鍋爐，該鍋爐其具有過熱 器，及一具爐用以回收能量及來自在其中所燃燒之廢液 中化學劑之鍋爐，該鍋爐之壁係由經連接至該水/水蒸汽 循環系統之許多水冷卻管所形成， 其特徵爲：該廢液回收鍋爐系統具有至少一個凹處， 其具有由經連接至水/水蒸汽循環系統之許多水冷卻管 所形成之壁；用以燃燒燃料設備；及至少一個出口以便 排放燃燒氣體至鍋爐，該至少一個凹處的內部具有熱交 換器設備以便將鍋爐中所產生之水蒸汽最後過熱，將該 熱交換器設備連接至鍋爐的過熱器上。 2 ·如申請專利範圍第1項之系統，其中部份的至少一個凹 處的壁係由鍋爐的壁所形成。 3 .如申請專利範圍第1或2項之系統，其中將該至少一個 凹處定位在鍋爐的前壁上。 4 .如申請專利範圍第1、2或3項之系統，其中將燃燒氣體 之至少一個出口連接至鍋爐以便將來自該至少一個凹處 之燃燒氣體立即排放至鍋爐過熱器的上游。 -16-