Brevet FR2506898A1 — publié le 19821203

L'invention se rapporte à un procédé de régulation de l'alimentation, dans une chaudière de récupération, de liqueurs combustibles dont la compositiai chimique et les propriétés physiques varient, en vue d'ajuster la taille des gouttelettes d une valeur convenant à la combustion dans la chaudière. L'invention se rapporte également à l'application d'un tel procédé d la commande de la combustion, dans une chaudière de récupération, (éventuelloment à fonctionnement continu) de liqueurs provenant de la cuisson, au sulfate ou au sulfite, de bois de différentes qualités. On sait qu-'une liqueur résiduaire est produite lors de la cuisson du bois en vue de la préparation de la pâte chimique et que, dans une telle opération, il est particulièrement important du point de vue économique de récupérer aussi complètement que possible les éléments chimiques et lténergie thermique potentielle des éléments combustibles que contient cette liqueur. Avant de faire brQler la liqueur résiduaire de manière à libérer ladite énergie thermique et à séparer lesdits éléments chimiques, on fait s'évaporer une partie de l'eau quelle contient de manière à amener sa teneur en eau à 40% environ.Puis la liqueur est brûlé dans la chaudière de récupération, tandis que l'énergie thermique dégagée peut être utilisée dans le processus de préparation de la pâte chimique et que les éléments chimiques peuvent tre récuutilisés pérés au fond de la chaudière et, après régénération, être/ dans la confection de la lessive de cuisson. Alors que le prix de l'énergie continue d'augmenter, il devient économiquement toujours plus important d'effectuer, dans le processus de préparation de la pste chimique, 1 t Qtat teiffl liqueur résiduaire dans la chaudière de récupération avec le moins d'incidents possible et avec un bon rendement énergétique. En raison de la tanche première assignée à la chaudière de récupération feauroir la séparation et la régénération des sels en vue/réemploi dans une lessive de cuisson, une section de réduction à haute température dotée à sa partie inférieure de ce qu'on appelle un garnissage, est prévue au fond de la chaudière. Le degré de régénération dans la chaudière est mesuré à l'aide de la réduction du soufre. La récupération des sels est mesurée d'après les pertes chimiques qui apparaissent lorsque des gaz, tels par exemple que du SQ, s'échappent avec les gaz de carneau. Une autre tâche de la chaudière réside dans la récupération de la chaleur des ga7 de carneau. Le rendement à cet égard peut être mesuré d'après l'importance de la perte de gaz de carneau ou de la fraction de gaz non cQnbustible- et d'après la disponibilité de la chaudière, c'est-à-dire en raison des journées de non fonctionnement du fait de la contamination des surfaces au feu. Des facteurs nombreux et divers influent sur le fonctionnement de la chaudière de récupération. Bly a toujours une assez grande quanité d'eau (environ 40g) dans la liqueur combustble d introduire dans la chaudière. Cette quantité d'eau doit s'évaporer dans la ohaAdibre, et l'évaporation doit avoir lieu essentiellement avant que les gouttelettes qui tombent sur le garnissage au fond de la chaudière ère frappent la surface de celui-oi. Si cela ne se passe/ainsi, une grande proportion de lteau s'évapore b la surface de garnissage, ce qui abaisse dvidem- ment la température de celui-ci, d'où augmentation de l'émission de dioxyde de soufre. Si l'évapo ration de lteau a lieu avant le contact avec le garnissage, les gouttelettes deviennent si. légères qu'elles sont emportées a ec un écoulements gazeux ascendant dans la chaudière, tandis qu'elles sont pyrolysées et brQlent dans une phase gazeuse lorsque la charge de poussière du gaz aMyente. Le but est de donner aux gouttelettes de liqueur une taille telle que la teneur en matiez sèches soit convenable lorsque les gouttelettes touchent la surface du garnissage et que la noble quantité d'eau restante s'échappe rapidement de la surface du garnissage. Ce dernier, situé au fond du foyer, devient alors chaud, ce qui permet un faible dégagement de SX et confère à chaudière une bonne disponibilité. Du point de vue du fonctionnement de la chauaière de récupération, la taille convenable des gouttelettes a été déterminée visuellement de manière expérimentale, entre autres par contrôle, d'après la couleur, de la température du garnissage au fond de la chaudière. I1 a été établi que la viscosité de la liqueur à. introduire dans cette dernière déterminait dans une large mesure la taille des gouttelettes qui se forment dans la chambre deS gaz de la chaudière lorsque notamment la matière et les dimensions des buses d'alimentation de la liqueur dans la chaudière, ainsi que la pression d'alimentation, restent sensiblement inchangées. Parallèlement, lorsque la viscositéet le débit de la liqueur restent inchanFPés, la taille des gouttelettes est déterminée par le diamètre des buses. En vue de maintenir la taille des gouttelettes de la manière mentionnée plus haut à la valeur convenable déterminée expérimentalement, on a utilisé comme variable de commande la teneur en matières sèches de la liqueur combustible, déterminée soit par mesure-de la densité, soit au moyen d'un réfractomètre. On a déterminé, sur la base des résultats de mesure, les modifications qui devaiént être apportées à la température et à la pression de pulvérisation de la liqueur à introduire dans la chaudière pour obtenir des gouttelettes de la taille désirée dans la chambre des gaz de la chaudière. C'est par chauffage de la liqueur qu'a surtout été effectu la régulation de la viscosité de celle-ci. Ce genre d'ajustement a été décrit dans la revue "Pulp and Paper" 53,(1979) 9, pages 142 à 145. L'échelle Baumé est en général utilisée dans les mesures de densité. Les mesures au réfractomètre fournissent pour leur part, lorsque les conditions de cuisson de la matière première et de la cellulose restent in changés, une quantité qui peut être utilisée pour piloter la chaudière de récupération. Un fonctionnement sans trouble de la chaudière était antérieurement obtenu en maintenant les conditions de fabrication et, en conséquence, les caractéristiques de la liqueur combustible aussi régulières et uniformes que possible, grâce à quS le processus de combustion pouvait se dérouler avec des réglages corstants. Du bois d'une unique qualité déterminée é-tait nts en oeuvre dans chaque installation de préparation de la pâte, et de même une seule qualité se pâte était en aérral produite, de sorte que la composition chimique de la liqueur résiduaire restant en général constante.Par contre, la teneur en matières sèches de la liqueur combustible variait suivant le fonctionnement de l'installation d'évaporation, les limites le fluctuation étant généralement fixées d 5 - 65% de matières sèches. Le fonctionnement de l'installation d'évaporation était réglé de manière à obtenir une certaine teneur constante en matières sèches, d'après laquelle le processus de combustion était réglé. La teneur an matières sèches était ajustée avec une précision de i 1,5% environ, des fluctuations plus amples afreetånt la bonne marche de la chaudière en causant des Trariations du niveau de réduction, des émis sions28C2 gazeux et une contamination de la chaudière. Lorsque des difficultés sont apparues, les utilisateurs de chau dièrN ont demandé à vérifier si les paramètres de fonctionnement des installations d'évaparation et de cuisson étaient restés dans les limites prescrites. On a mis au point des chaudières à fonctionnement continu pour accroltre l'efficacité des installations de fabrication de pâte. Dans certaines,les conditions changent rapidement, quand par exemple la qualité du bois utilisé comme matière première varie toutes les semaines ou que le rendement de cuisson fluctue. Des fluctuations de la compo- sitionchimique de la liqueur à brûler sont causéoe aussi par l'emploi toujours plus fréquent de processus fermés, c'est à-dire à circulation en circuit fermé. Ces fluctuations liées à la matière première imposeS également de nouvelles conditions de cuisson (teneur residuelle en alcali) qui affectent le fonctionnement de l'installation d'évaporation. Dans ces conditions, il n'est pas possible de maintenir une qualité aussi égale qu'auparavant des caractéristiques de la liqueur. Un exemple en est donné par la figure 2 où l'on voit qu'une variation de viscosité de la liqueur, à teneur en matière sèches constante, est causée par un changement de qualité du bois. Lorsque la cuisson est con tinue, les troubles sont transférés directement à la chaudière de récupération si des précautions spéciale ne sont pas prises en correspondance dans l'spprovisionnement en liqueur. Afin de réaliser la meilleure-économie d'énergie thermique, on porte la teneur-en matiez sèches de la liqueur d'un niveau initial de 60% environ à un niveau de 67% environ. Pour garantir les mêmes conditions dans le foyer, en raison de la pulvérisation, la précision exigée durant l'évaporation est plus grande nour une liqueur à 67% aue pour une liaueur + 1 % sur la teneur en matIères sèches doit être à à 6Ub. Selon la rluc 1, une fluet lon-deT±u,4! pour conduire à-la même fluctuation de viscosité. En plus des troubles mentionnés ci-dessus qui apparaissent dans les chaudières de récupération,le niveau général des exigences imposées stest élevé. L'exigence de dispont bilitd dans des conditions variées s'accentue, en même temps-que le taux de S02 dans les gaz de carneau et le niveau de réduction à l'état fondu demeurent au niveau fixé. Outre la montée des exigences et l'augmentation des pertes, il a été constaté que les méthodes de mesure mentionnées ci-dessus ne donne-plus une connaissance sûre de la taille des-gouttelettes de liqueur qui se forment dans la chambre des gaz de la chaudière de récupération, lorsque varie la composition chimique de la liqueur combustible à introduire dans la chaudière, par exemple en raison d'un changement dans la- qualité du bois ou dans le déroulement des opérations durant la cuisson de la pâte. I1 a été au surplus constaté que la mesure de densité de la liqueur combustible sous forme de mesure Baumé n'était pas fiable lorsque la teneur en matières sèches dépassait 65 Le temps d'attente de l'analyse des matières sèches est par ailleurs si grand (12 h environ) que celle-ci ne peut autre utilisée pour la conduite de la chaudière de récupération lorsque des variations rapides affectent la composition chimique de la liqueur à introduire dans la chaudière. Le but de la présente invention est donc de créer un procédé permettant de maintenir les paramètres d'alimentation de ladite liqueur dans la chaudière aux valeurs désirées qui se sont révélées être bonnes ou entre des limites de réglage,de sorte que la liqueur forme des gouttelettes aussi aptes que possible à la combustion dans la chaudière. Le procédé selon l'invention est particuliè- rement applicable quand la composition chimique et les caractéristiques physiquesde la liqueur varient Les fluctuations peuvent par exemple être causées par le fait que la liqueur provient d'un processus de cuisson de pâte (figure 2) dans lequel des bois de différentesqualités sont utiliS en tant que matière première, ou un processus de cuisson de type complètement différent.Le procédé selon l'invention est aussi particulièrement approprié au pilotage d'une telle combustion dans la chaudière de récupération lorsqu'il s'agit de brtler des liqueurs provenant de bois différents et/ou de cuisson au sulfate ou au sulfite. Le procédé selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il consiste à mesurer la viscosité de la liqueur combustible- au moins immédiatement avant son introduction dans la chaudière de récupération et à régler les pas mètres d'alimentation directement-en fonction de la valeur de viscosité mesurée. En cas de besoin, la viscosité peut être mesurée en plusieurs endroits, par exemple en vue d'un ré- glage grossier d'anticipation. Lorsqu'on utilise le résultat de cette mesure comme variable de commande, on peut régler la pression d'alimentation de la liqueur dans la chaudière et/ou sa température de manière à obtenir des gouttelettes de taille convenable. On peut en fait régler soit l'ouverture d'une buse ou de buses d'alimentation, soit la viscosité de la liqueur combustible, soit ces deux paramètres à la fois. La viscosité de la liqueur combustible peut être réglée soit par mélange avec une liqueur combustible de viscosité supérieure ou Inférieure en quantité telle que la viscosité désirée soit obtenue, soit par chauffage ou re froidissément de la liqueur conbustible, soit b la fois par mélange avec une liqueur de viscosité différente et par chauffage ou refroidissement de la liqueur. De préférence, on centrale si la viscosité de la liqueur combustible demeure comprise entre deux valeurs limites. On peut au surplus effectuer le chaufrage ou le refroidissement appliqué à la liqueur en fonction de la vitesse avec laquelle la viscosité de celle-ci varie vers les valeurs limites précitées. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre drexemples-non limitatifs, permettra de bien comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. La figure 1 représente les variations de la viscosité en fonction de la teneur en matières sèches, la composition de cell'6-ci restant contante. La figure 2 montre la dispersion de la viscosité d'une liqueur de bouleau (zone A) et d'une liqueur de pin (zone B) pour différentes teneurs en matières sèches. La figure 3 illustre les résultats obtenus grâce au procédé selon l'invention dans l'exemple exposé in fine. Dans un mode de mise en oeuvre préféré de lfinven- tion, on refroSftit ou on chauffe la liqueur combustible à introduire dans la chaudière de récupération, afin d'ajus ter sa viscosité. Contrairement aux procédés antérieurs connus, ce ne sont pas les résultats de mesures de la teneur en matières sèches ou de mesures au réfractomètre qui sont utilisés comm & variables de commande; on réalise le refroidissement ou le chauffage directement d'auprès les mesures de viscosité. La viscosité de la liqueur est maintenue, sur la base des-résultats de ces mesures, comprise entre deux valeurs limites déterminées empiriquement.On conduit avantageusement le refroidissement ou le chauffage de la liqueur en onction de la vitesse avec laquelle sa viscosité diminue vers la plus basse des valeurs limites ou augmente vers la plus haute, c'est-à-dire sur la base de ce qu'on appelle le coefficient angulaire. En variante, la viscosité de la liqueur peut être ajustée par aflction d'une autre liqueur de viscosité différente. De cette manière, le procédé selon l'invention peut être utilisé pour conduire la combustion dans une chaudière de récupération à fonctionnement continu, les liqueurs provenant de différents bois et/ou de cuissons au sulfite ou au sulfate étant brûlées soit simanément, soit à des moments différents. Si aes tluctuations de la viscosité de la liqueur demeurent comprises zanis le romaine acceptable, il est possible de n'utiliser que le réglage de température ou d'ouverture de buse pour ajuster la taille des gouttelettes. I1 est également possible d'ajuster la taille des gouttelettes en combinant le mélange de liqueurs de viscosité différente, le réglage de l'ouverture de buse et le chauffage ou le refroidissement de toutes manières appropriées, la totalité ou une partie seulement de ces moyens d'action pouvant être utilisée simultanément. Exemple. La figure 5 montre les fluctuations des caractéristiques d'une liqueur combustible en fonction du temps. La courbe A représente la teneur en matières sèches, la courbe B la viscosité après mélange et la courbe C la viscosité avant mélange. Les zones E se rapportent aux phases de traitement d'une liqueur de bouleau, en alternance avec les phases de traitement d'une liqueur de pin. Les importantes variations de viscosité qui apparaissent sur cette figure et qui, ai elles se retrouvaient telles quelles au niveau des buses d'injection de la liqueur, causeraient des troubles de la combustion dans la chaudière de récupération, ont été éliminées par régulation au moyen d'un préchauffage et à l'aide d'un viscosimètre conformément à la valeur de réglage D. REVENDICATIONS 1.- Procédé de régulation de l'alimentation, dans une chaudière de récupération, de liqueurs combustibles dont la composition chimique et les propriétés physiques varient, en vue d'ajuster la taille des gouttelettes à une valeur convenant à la combustion dans la chaudière, caractérisé par le fait qu'on mesure la viscosité de la liqueur combustible au moins immédiatement avant son introduction dans la chaudière de récupération et que iton règle les paramètres d'alimentation directement en fonction de la valeur de viscosité mesurée. 2. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on règle ltouverture d'une buse d'alimentation. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lton règle à la fois la viscosité de la liqueur combustible et l'ouverture dtune buse d'alimeritation. 4.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lton règle la viscosité de la liqueur combustible. 5.- Procédé selon la revendication 3ou 4, caractérisé par le fait qu'an règle la viscosité de la liqueur combustible par lrruee une liqueur combustible de viscosité supérieureKen quantité telle que la viscosité désirée soit obtenue. 6.- Procédé selon la revendication 3 ou 4, carac térisé par le fait que l'on chauffe ou refroidit la liqueur combustible. 7. - Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé par le fait que, pour ajuster la viscosité, on ef- fectue à la fois un mélange avec une liqueur de viscosité différente et un chauffage ou un refroidissement de la liqueur. 8.- Procédé selon l'une quelconque des reven dicatior3 i7, caractérisé par le fait que l'on controlç la viscosité de la liqueur combustible demeure comprise entre deux valeurs limites. 9.- Procédé selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'on contrôle si la viscosité de la liqueur combustible demeure comprise entre deux valeurs limites et que l'on effectue le chauffage ou le refroidissement de la liqueur en fonction de la vitesse avec laquelle la viscosité de celle-ci varie vers les valeurs limites précitées. 10.- Application du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 à la commande de la oombustion, dans une chaudière de récupération, de liqueurs provenant de la cuisson, au sulfate ou au sulfite, de bois de différentes qualités