(57)【要約】  本発明は、化学パルプ工場においてプロセス蒸気を発生させるための方法および配置に関する。この方法では、水を熱交換器の中の蒸気との間接式熱交換接触にさらすことによって、水が加熱される。プロセス蒸気を発生させるための蒸気ボイラーの中で作り出される生蒸気によって、水が加熱され、それによって、生蒸気は凝縮され、そのように発生させられた凝縮液は回収される。プロセス蒸気は、材料を加熱するために、材料との直接式熱交換接触にさらされる。プロセス蒸気生成のために使用される水は、二次的な凝縮液、精製された廃水、および原水を含む供給源から取得される。プロセス蒸気は、チップなどのような、セルロースの繊維質材料の処理において使用され得る。
2019516938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学パルプ工場においてプロセス蒸気を作り出す方法であって、前記方法では、水を熱交換器の中の蒸気との間接式熱交換接触にさらすことによって、水が加熱される、方法において、プロセス蒸気を作り出すための蒸気ボイラーの中で作り出される生蒸気によって、前記水が加熱され、それによって、前記生蒸気は凝縮され、そのように発生させられた凝縮液は回収され、前記プロセス蒸気は、材料を加熱するために、前記材料との直接式熱交換接触にさらされることを特徴とする、方法。
【請求項２】
プロセス蒸気生成のために使用される前記水は、二次的な凝縮液、精製された廃水、または原水を含む供給源から取得されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記水は、より高温の液体ストリームによって間接式に予熱されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
水が、分離タンクの中の前記プロセス蒸気から分離され、前記分離タンクの上側部には、蒸気スペースが設けられており、前記分離タンクの下側部には、液体スペースが設けられていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
より高温の前記液体ストリームは、ダイジェスターから吐出される黒液、または、黒液のフラッシュ蒸気を含むことを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記水は、前記分離タンクから前記熱交換器の中へ導かれ、それによって、液体循環が、前記熱交換器と前記分離タンクとの間に配置されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
プロセス蒸気は、チップなどのような、セルロースの繊維質材料の処理において使用されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
化学パルプ工場において蒸気を作り出すための配置であって、前記配置は、間接式熱交換器を含み、前記間接式熱交換器は、加熱蒸気入口導管と、加熱蒸気凝縮液出口導管と、蒸発させられることとなる水のための入口導管と、蒸気および水のための出口導管とを有している、配置において、前記加熱蒸気入口導管は、前記工場の生蒸気ラインに接続されており、前記凝縮液出口導管は、前記工場のクリーンな凝縮液再循環ラインに接続されており、蒸気および水のための前記出口導管は、蒸気出口導管を有する分離タンクに接続されており、前記蒸気出口導管は、前記蒸気が使用される使用ポイントに接続されていることを特徴とする、配置。
【請求項９】
液体循環が、前記熱交換器と前記分離タンクとの間に配置されており、前記液体循環は、二次的な凝縮液、原水、および／または精製された廃水を含む、水供給源に接続されていることを特徴とする、請求項８に記載の配置。
【請求項１０】
前記配置は、前記液体循環の中へ給送されることとなる前記水を予熱するための予熱器を含むことを特徴とする、請求項８または９に記載の配置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学パルプ工場においてプロセス蒸気および作業蒸気を発生させるための方法および配置に関する。
【背景技術】
【０００２】
先行技術は、チップ・ビンを備えたファイバーライン・システムを利用し、そこでは、木材チップまたは他のセルロースの材料がスチーム処理され、スラリーを形成するために、液体がその中に混合され、その後に、スラリーは加圧され、１つまたは複数の処理槽（それは、含浸槽、前加水分解プロセス、または、他の処理であることが可能である）の中へ給送され、その後に、ダイジェスターが続く。現在では、少なくとも１つの黒液ストリームが、（典型的に、１２０〜１７０℃の温度で）蒸解システムから吐出される。吐出される１つまたは複数の黒液ストリームは、白液、給送システムおよび蒸解システムに導かれている他の黒液ストリーム、ならびに／または、他の液体ストリームを予熱するための熱源として使用される。吐出される１つまたは複数の黒液ストリームは、次いで、１つまたは複数のフラッシュ・タンクの中へ導かれ、フラッシュ・タンクにおいて、高温の黒液が、典型的に、おおよそ１００〜１２０℃の温度に冷却されるときに、蒸気が、高温の黒液から発生させられる。この段階において、黒液は、回収ゾーンの蒸発器システムへ導かれる。そのように発生させられるフラッシュ蒸気は、パルプ化プロセスの中の別の場所において使用され得る。フラッシュ蒸気は、たとえば、蒸解の前にチップの直接式の予熱のために使用され得る。
【０００３】
上記に説明されているフラッシング・プロセスは、従来の連続的なダイジェスターの中で上手く使用されているが、発生させられる蒸気が揮発性化合物（硫黄化合物を含む）を含有するという欠点を有しており、揮発性化合物は、木材チップの予備スチーム処理において望ましくない。典型的に、木材チップは、大気圧またはそれよりもわずかに高い圧力でスチーム処理され、残留ガスが木材チップの中へ吸収されないようになっているが、それらは、収集および処理される。処理は、典型的に、工場の非凝縮性ガス（ＮＣＧ）システムの中の燃焼である。使用される蒸気が揮発性化合物（それは、望ましくない環境的影響を有する）（有害な臭気を含む）を含有するときに、この収集および処理システムは、特に重要になる。したがって、チップ・スチーム処理プロセスの中への揮発性化合物の導入を最小化または排除するような蒸気供給源を使用することが有利である。それに加えて、フラッシュ蒸気の中に同伴される濃縮ガスが低濃度ガスの中へ導入される場合には、爆発リスクが存在している。
【０００４】
バッチ式ダイジェスターにおいて、生蒸気が、典型的に、チップ・ローディングにも関連して使用される。蒸気によるチップ・ローディングの利点は、チップのパッキング・レベルおよび温度の増加である。また、蒸気は、チップをスチーム処理するために使用される。
【０００５】
公知の解決策は、ダイジェスター・プラントの加熱要求のために、および、化学パルプ工場のエネルギー経済性を改善するために、よりクリーンな蒸気を作り出すためのさまざまなシステムを提案している。米国特許第６，３０６，２５２号公報は、蒸気を作り出す方法を説明しており、それは、溶液を、蒸発可能な液体、有利には、クリーンな水とともに、液体を加熱するための液体／液体熱交換器の中の熱交換関係の中へ導くことによって、使用済み蒸解液からエネルギーを回収するためのものである。次いで、加熱された液体の圧力は、クリーンな蒸気を作り出すためにフラッシング・ベッセルの中で減少させられる。クリーンな液体は、蒸気を作り出すための蒸発器またはリボイラー、たとえば、ケトル型リボイラーなどの中の黒液の熱によっても加熱され得る。
【０００６】
米国特許第８，５１２，５１４号公報は、２つの黒液ストリームがダイジェスターから引き出されるプロセスを開示している。ダイジェスターから抽出される黒液ストリームのうちの一方がフラッシュされ、それによって、フラッシュされた黒液およびフラッシュ蒸気が発生させられ、他方の黒液ストリームが、加熱媒体として生蒸気を使用して蒸発させられ、それによって、ダイジェスター・プロセスにおいて必要とされる蒸気、および、蒸発させられた黒液が、発生させられる。ダイジェスターから抽出される第２の黒液ストリームのフラッシングにおいて発生させられるフラッシュ蒸気は、少なくとも１つの熱交換器の中へ、好ましくは、蒸気リボイラーの中へ導かれ、クリーンな液体との間接式熱交換接触に導かれ、クリーンな液体は、チップをスチーム処理するために使用されるクリーンな蒸気を作り出すために蒸発させられる。
【０００７】
上記の解決策は、多くの場合、チップ処理の中で、たとえば、チップ・ビンの中などで、フラッシュ蒸気を使用することを回避しようとする試みの中で使用されてきた。その理由は、それが臭気問題および爆発リスクを引き起こすからである。したがって、リボイラー解決策が好まれ、それは、たとえば、ケトル型リボイラーまたは蒸気リボイラーを含む。ケトル型リボイラーの不利益は、黒液の乾燥固形含有量がその中で増加せず、それは、蒸発プラントにおける水の蒸発を増加させ、したがって、化学パルプ工場のエネルギー経済性を損なうということである。
【０００８】
蒸気リボイラーに伴う問題は、特定のケースにおいて、特に冬に、たとえば、チップ・ビンの中などにおいて、チップ処理に必要とされる十分な量の蒸気を発生させることが、常に可能であるわけではなく、工場の生蒸気、たとえば、低圧蒸気などが、それに加えて使用されなければならないということである。これは、生蒸気を直接的にチップの中へ給送することによって起こることが可能である。ときには、生蒸気が、チップ処理の中で、ダイジェスターの中で、および、化学パルプ工場の他のプロセスの中においても、単独の熱源として使用される。
【０００９】
生蒸気は、典型的に、工場の蒸気タービンから取得され、蒸気タービンは、ボイラー・プラントからの、たとえば、化学的な回収ボイラーからの、ボイラー水から作り出される過熱蒸気を供給される。たとえば、チップ処理の中で生蒸気を直接的に使用することは、水消費およびエネルギー効率の観点から、常に有利であるわけではない。チップまたは処理されている他の材料の中へ生蒸気を凝縮させることは、再使用のための凝縮液の回収を妨げ、したがって、高価なボイラー水の消費を増加させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、上述の問題を排除することであり、また、たとえば、化学パルプ工場のダイジェスター・プラントなどの適用対象における生蒸気の代わりに使用され得る、プロセス蒸気および作業蒸気を作り出すための有利な方法および配置を提供することである。特に、そのような適用対象において、蒸気凝縮液を回収することができない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、化学パルプ工場においてプロセス蒸気を作り出す方法に関し、この方法では、熱交換器の中の蒸気との間接式熱交換接触によって、水が加熱される。プロセス蒸気を作り出すための蒸気ボイラーの中で発生させられる生蒸気によって、水が加熱され、それによって、生蒸気は凝縮され、そのように発生させられた凝縮液は、材料を処理するために、材料との直接式熱交換接触にさらされるということが本発明の特徴である。
【００１２】
また、本発明は、化学パルプ工場において蒸気を作り出すための配置に関する。配置は、間接式熱交換器を含み、間接式熱交換器は、加熱蒸気入口導管と、加熱蒸気凝縮液出口導管と、蒸発させられることとなる水のための入口導管と、作り出される蒸気および水のための出口導管とを有している。加熱蒸気入口導管は、工場の生蒸気ラインに接続されており、凝縮液出口導管は、工場のクリーンな凝縮液再循環システムに接続されており、蒸気および水のための出口導管は、蒸気出口導管を有する分離タンクに接続されており、蒸気出口導管は、蒸気が使用される使用ポイントに接続されている。
【００１３】
実施形態によれば、液体循環が、熱交換器と分離タンクとの間に配置されており、液体循環は、二次的な凝縮液、原水、および／または精製された廃水を含む、水供給源に接続されている。実施形態によれば、配置は、液体循環の中へ給送されることとなる液体を予熱するための予熱器を含む。
【００１４】
本発明によれば、化学的な回収ボイラーなどのような蒸気ボイラーの中で作り出される生蒸気の消費、および、ボイラー水の消費が、減少させられ得る。この新規の方法および装置によって、クリーンな生蒸気凝縮液を回収および再循環させ、ボイラー水としての使用のために、ボイラー・プラントに戻すことが可能である。さまざまなプロセス・ストリームを加熱するために、たとえば、セルロースの繊維質材料、濾液、または溶液を加熱するなどのために、プロセス蒸気は使用され得る。プロセス蒸気は、材料を処理するためのチップまたはチップ・スラリーなどのような、セルロースの繊維質材料との直接式熱交換接触にさらされ得る。化学パルプ工場は、チップ・ビンの中で、チップ・フィード装置の中で、ダイジェスターの上部において、および、他の直接蒸気用途の中で、直接蒸気を使用することが多く、ここで、新規の方式で作り出されるプロセス蒸気は、今では、バッチ式ダイジェスター・プラントおよび連続的なダイジェスター・プラントの両方の中で使用され得る。また、プロセス蒸気は、化学パルプ工場の中の濾液および溶液ストリームを加熱するために使用され得る。
【００１５】
プロセス蒸気は、水から作り出され、水は、有利には、実質的に揮発性の化合物の除かれた水フラクションであり、この水フラクションは、原水、二次的な凝縮液、および、処理された廃水、典型的に、浄化された廃水を含む。原水の処理は、原水の供給源に応じて、固体を除去するための浄化および／または濾過を含むことが可能である。化学パルプ工場の廃水は、典型的に、機械的な生物学的な廃水精製プラントの中で処理される。精製プロセスの主要なステップは、予備的な浄化、エアレーション、および最終浄化である。本発明による解決策では、最終浄化にさらされる廃水は、プロセス蒸気を作り出すために使用され得る。また、別の方式で精製された化学パルプ工場からの廃水が使用され得る。
本発明による解決策は、プロセス蒸気のための供給源として、ボイラー水または脱塩された水を使用しない。
【００１６】
プロセス蒸気は、間接式熱交換器の中で作り出され、間接式熱交換器の中において、蒸気ボイラーの中で作り出される生蒸気および水が、間接式熱交換接触にさらされる。熱交換器は、好ましくは、複数のプレート状の熱交換エレメントを含むライジング・フィルム熱交換器から形成され得る。また、熱交換器は、垂直方向のチューブ熱交換器であることが可能であり、垂直方向のチューブ熱交換器では、加熱蒸気がチューブの外側を流れ、沸騰させられている液体がチューブの内側を流れている。熱交換器の中で、加熱蒸気は、揮発性化合物を十分に除かれている「クリーンな」液体を、蒸気を作り出すためのその沸点よりも高い温度まで加熱する。上記に説明されているように、液体は、典型的に、工場の凝縮液、原水、もしくは精製された廃水、または、他の十分にクリーンな水フラクションであることが可能である。熱交換器の中で作り出される蒸気は、黒液の直接フラッシングによって作り出される蒸気（それは、加熱蒸気としても使用される）よりも実質的に小さい量の非凝縮性ガスを含有する。
【００１７】
本発明の本質的な特徴によれば、熱交換器の中の生蒸気から発生させられるクリーンな凝縮液は、工場のクリーンな凝縮液再循環システムの中へ、さらに、給ボイラーの水タンクの中へ、導かれて戻され得る。使用される生蒸気は、典型的に、低圧蒸気または中圧蒸気である。
【００１８】
熱交換器の中の水から作り出される蒸気は、好ましくは、分離タンクの中へ導かれ、分離タンクは、二相ゾーンを有しており、それは、液体状態および蒸気状態の両方になっている。熱交換器から吐出される蒸気ストリームは、水を含有しており、それによって、蒸気の部分は、典型的に、多くてもおおよそ５０〜６０％である。タンクの蒸気ゾーンの中で、水滴が、蒸気ストリームから分離され、この液滴は、重力に起因してタンクの下側部における液体スペースの中へ沈降する。蒸気は、タンクの上側部における出口導管を介して、さらなる使用へ導かれる。タンクの上側部には、典型的に、強化された水分離のための液滴分離デバイスが設けられている。タンクの下側部の中には、液体スペースがあり、液体スペースから、水が、蒸気を作り出すために熱交換器の中へ導かれる。
【００１９】
分離タンクは加圧されており、蒸気スペースは、典型的に、タンクの全体的な体積の２５〜５０％を占めている。タンクの中へ、または、タンクと熱交換器との間の液体ラインの中へ、追加的な水を導入することによって、タンクの中の液体レベルは制御される。好ましくは、この水は、適切な高温プロセス・ストリームによって、予熱器熱交換器の中で予熱される。有利には、この種類のプロセス・ストリームは、ダイジェスターから直接的に吐出される黒液ストリームであり、このストリームは、予熱器から蒸発プラントの中へ導かれる。予熱器の上流において、ダイジェスターの熱回収システムの中の黒液から、たとえば、フラッシング・ベッセルまたは高温アキュムレーターなどの中の黒液から、熱が回収され得る。また、フラッシングされた黒液蒸気は、予熱器の中の加熱媒体として使用され得る。
【００２０】
分離タンクの中の液体レベルは、好ましくは、予熱器の上側レベルよりも高くなっている。次いで、分離タンクおよび予熱器の水循環の中の水を移送するために、ポンプは必要とされない。
【００２１】
熱交換器の中で作り出される蒸気は、分離タンクから、使用ポイントの中へ導かれ、使用ポイントは、典型的に、凝縮液回収のための必要性がないようになっている。吐出されている蒸気の圧力は、使用ポイントに依存している。典型的に、圧力は、２〜１５ｂａｒである。化学パルプ工場における典型的な使用ポイントは、チップ事前処理およびスチーム処理、チップ・フィーディング装置、ならびに、ダイジェスターの上部におけるチップ加熱である。蒸気出口ラインには、調整弁が設けられ得り、調整弁は、チップ・ビンなどのような使用ポイントの中を支配している温度の設定値にしたがって、使用ポイントの中への蒸気のフローを調整する。
【００２２】
分離タンクには、ブロー・ダウン・システムが設けられ得り、分離タンクと熱交換器との間の水循環の中での塩および他の望ましくない物質の蓄積を防止するために、ブロー・ダウン・システムを介して、水が吐出され得る。これは、特に、水が蒸発プラントからの凝縮液ではないときに、必要とされる可能性がある。ブロー・ダウン・ラインには、定期的に必要とされるようなブロー・ダウンを実装するためのタイマーが設けられ得る。水入口ラインには、有害な粒子が分離タンクに進入すること防止するためのフィルターが設けられ得る。
【００２３】
本方法および装置は、添付の図を参照して、より詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による好適な配置を概略的にする図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
プロセス蒸気は、間接式熱交換器Ｅ−１の中で作り出され、間接式熱交換器Ｅ−１の中に、低圧蒸気または中圧蒸気がボイラーから導入され、水が、間接式熱交換接触にさらされる。生蒸気が、ライン２を介して熱交換器の中へ導入される。熱交換器は、プレート式熱交換器であることが可能であり、たとえば、ライジング・フィルム式のものであることが可能である。加熱されることとる水は、ライン４を介して導入される。熱交換器の中において、加熱蒸気は、プロセス蒸気を作り出すために水を加熱し、プロセス蒸気は、ライン５を介して吐出される。
【００２６】
熱交換器Ｅ−１の中で生蒸気から発生させられるクリーンな凝縮液は、工場のクリーンな凝縮液再循環システムの中へ、および、さらにボイラーの給水タンクの中へ、ライン３を介して導かれる。
【００２７】
熱交換器Ｅ−１から、プロセス蒸気は、ライン５を介して分離タンクＥ−３の中へさらに導かれ、分離タンクＥ−３は、二相ゾーンを有しており、それは、液体状態および蒸気状態の両方になっている。タンクの蒸気スペースの中において、水滴が、蒸気ストリームから分離され、この液滴は、タンクの下側部の中の液体スペースの中へ沈降する。プロセス蒸気は、タンクＥ−３の上側部の中の出口導管６を介して、さらなる使用へ導かれる。タンクの上側部には、典型的に、強化された水分離のための液滴分離デバイス（図示せず）が設けられている。出口導管の中では、蒸気フローが、弁１３によって調整されており、弁１３は、たとえば、チップ・ビンなどの使用ポイントの温度にしたがって制御される。生蒸気のフローは、分離タンクの中で作り出されるプロセス蒸気のために十分な量および圧力を提供するために、調整弁１４によって調整される。必要とされる圧力および量は、プロセス蒸気の使用ポイントに依存する。
【００２８】
分離タンクＥ−３の下側部には、液体スペースが設けられており、液体スペースから、水が、蒸気を作り出すために、ライン４を介して熱交換器Ｅ−１の中へ導かれる。ライン４および５から形成された液体循環が、分離タンクＥ−３と熱交換器Ｅ−１との間に配置されている。その理由は、水が、蒸気によって分離タンクの中へ戻されるからである。
【００２９】
分離タンクの中の液体レベルは、タンクの中へまたはライン４の中へライン７を介して給水を導入することによって制御される。液体レベル調整は、水フローを制御するために、ひいては、分離タンクの中の適切な液体レベルを維持するために、調整弁９を含む。
【００３０】
ライン７の給水は、ライン１０からの適切な高温プロセス・ストリームによって、予熱器熱交換器Ｅ−２の中で加熱される。予熱器は、たとえば、プレート式熱交換器であることが可能である。高温プロセス・ストリームの体積は、弁１１によって調整され、弁１１の制御は、予熱される水ライン７の中の温度測定に基づいている。有利には、この種類のプロセス・ストリームは、ダイジェスターから直接的に吐出される黒液ストリームであり、このストリームは、ライン１２を介して、予熱器Ｅ−２から蒸発プラントの中へ導かれる。予熱器の上流において、ダイジェスターの熱回収システムの中の黒液から、たとえば、フラッシング・ベッセルまたは高温アキュムレーターなどの中の黒液から、熱が回収され得る。
【００３１】
予熱器を介してライン８の中へ給送されている水は、典型的に、凝縮液、原水、精製された廃水、または、工場からの他の十分にクリーンな廃水フラクションを含むことが可能である。したがって、熱交換器Ｅ−１の中で作り出される蒸気は、黒液の直接フラッシングによって作り出される蒸気（それは、加熱蒸気としても使用される）よりも実質的に小さい量の非凝縮性ガスを含有する。
【００３２】
分離タンクＥ−３には、ブロー・ダウン・ライン１５が設けられ得り、分離タンクと熱交換器との間の水循環の中での塩および他の望ましくない物質の蓄積を防止するために、ブロー・ダウン・ライン１５を介して、水が吐出され得る。
【００３３】
本発明によって提供される利点は、以下の通りである。
−  生蒸気凝縮液が回収され得る。
−  クリーンな生蒸気凝縮液がボイラー水として使用されるために戻されるときに、工場における水消費が減少する。
−  脱塩された水の生成が減少する。
−  廃水量が減少する。
【図１】
2019516938.tif 000003
【国際調査報告】
2019516938.tif 000004
2019516938.tif 000005
2019516938.tif 000006