ОХЛАЖДАЕМЫЙ ДРОССЕЛЬ РАСПЛАВА В ОХЛАЖДАЕМОМ ЖЕЛОБЕ ДЛЯ РАСПЛАВА ДЛЯ ДРОБЛЕНИЯ ПОТОКА РАСПЛАВА ИЗ КОТЛА
COOLED THROTTLE OF MELT IN COOLED FLUTE FOR MELT FOR CRUSHING MELT FLOW FROM BOILER

Предпосылки к созданию изобретения
Данная заявка испрашивает приоритет предварительной заявки на патент США № 61/557599, поданной 9 ноября 2011 г., и заявки на патент США № 13/671746, поданной 8 ноября 2012 г., полные содержания которых включены в настоящее описание путем ссылки.
Настоящее изобретение относится к управлению расплавом, текущим по желобу и из желоба для расплава регенерационного котла в емкость для приготовления раствора.
Регенерационный котел, например содарегенерационный котел, можно использовать в процессе химической регенерации сульфата и других веществ на основе натрия, получающихся в процессах приготовления целлюлозной волокнистой массы. В регенерационном котле сжигают отработанный щелочной раствор, например черный щелочной раствор, получающийся в процессе приготовления целлюлозной волокнистой массы, для преобразования химических веществ, получающихся при варке в отработанном щелочном растворе в форму, пригодную для регенерационного процесса.
Отработанный щелочной раствор, получающийся в процессе сульфатной варки целлюлозной, волокнистой массы, обычно содержит натрий, серу, органические вещества и другие соединения. Натрий и сера могут быть восстановлены посредством использования регенерационного котла. Органические вещества, растворенные в отработанном щелочном растворе во время процесса приготовления целлюлозной, волокнистой массы, например, во время варки, сжигают в регенерационном котле. Тепло, получающееся во время действия регенерационного котла, можно использовать для производства пара и для плавления неорганических соединений, например, натрия и серы. Расплавленные неорганические соединения стекают в виде в основном жидкого расплава на дно регенерационного котла.
Расплав стекает со дна регенерационного котла вдоль одного или большего количества охлаждаемых желобов для расплава в емкость для приготовления раствора. В емкости для приготовления раствора расплав растворяют водой или слабым белым сульфатным щелоком для получения натронного щелока, например зеленого сульфатного щелока. Основные компоненты расплава, получающиеся в сульфатном процессе, и зеленый сульфатный щелок, получаемый из него, часто являются сульфидом натрия и карбонатом натрия. Расплав, получаемый из регенерационных котлов, в которые подают отработанный щелочной раствор из других процессов, может содержать неорганические соединения, отличающиеся от сульфида натрия и карбоната натрия. Зеленый сульфатный щелок, получаемый в емкости для приготовления раствора, можно транспортировать в цех каустизации для получения белого сульфатного щелока.
Горячий расплав, вытекающий из желоба, вызывает «удары» и взрывы при падении расплава в охлажденную жидкость в емкости для приготовления раствора. Удар обычно происходит из-за большой разницы температур потока расплава и жидкости в емкости для приготовления раствора. Температура расплава составляет порядка от 750°C до 820°C, а температура зеленого сульфатного щелока (или слабого белого сульфатного щелока) в емкости для приготовления раствора, содержащего в основном воду, составляет порядка от 70°C до 100°C. Значительная разница температур горячего потока расплава и существенно более холодного щелочного раствора приводит к взрывам и возникновению шума ударного типа при падении расплава в раствор, и расплав сразу же охлаждается щелочным раствором.
Интенсивность взрывных реакций расплава в емкости для приготовления раствора может быть снижена, и ею можно управлять посредством дробления потока расплава. Дробление потока расплава можно производить путем дробления струи расплава на капли или клочки при вытекании струи из желоба и до соударения струи с жидкостью в емкости для приготовления раствора.
Обычно для дробления расплава используют струи, например струи пара, выпускаемые из сопел, при низком или среднем давлении пара. Эти сопла называют соплами для дробления струи, так как с их помощью дробят поток расплава. Из сопел для дробления струи обычно выпускают струю, обладающую удельным объемом и расходом, предназначенными для разрыва потока расплава, ожидаемого во время нормального действия регенерационного котла. Расплав вытекает с относительно равномерными скоростью и объемным расходом во время нормального действия регенерационного котла.
Но при вытекании потока расплава из регенерационного котла могут происходить колебания по скорости и объемному расходу. Во время нормального действия регенерационного котла струи пара, выпускаемые из дробящих сопел, способны дробить поток расплава, благодаря чему существенно сокращаются взрывы в емкости для приготовления раствора. Однако регенерационный котел может действовать в «ненормально высоком» режиме, в результате чего могут вытекать «ненормальные» или тяжелые потоки расплава. Эти тяжелые потоки расплава не могут быть адекватно раздроблены струями из сопел для дробления потока, и расплав может вызывать взрывы, при которых капли горячего расплава могут вылетать в виде брызг из емкости. Эти чрезмерные взрывы расплава могут приводить к повреждениям оборудования и создавать опасность для обслуживающего персонала.
Краткое описание изобретения
Предложен дроссель расплава для дробления потока расплава при пропуске его по желобу для расплава, например, для блокирования или уменьшения потока расплава. Дроссель может быть присоединен к кожуху желоба с источниками пара (или другой дробящей текучей среды), которым обеспечивают охлаждение дросселя. Кроме того, блокированием расхода с помощью дросселя можно дистанционно управлять посредством управления положением дроссельной заслонки, например, посредством блокирования только струи во время протекания тяжелого потока расплава или во время необычно сильного, или «ненормального» действия. Посредством управления положением дросселя объем расплава, выпускаемого из желоба, можно регулировать, обеспечивая различные скорости потока расплава. Например, дроссель может быть в положении ограничения (в закрытом положении) во время выпуска тяжелого потока расплава из котла, и дроссель может быть повторно открыт во время выпуска нормального потока расплава, и т.п.
Предложены способ, система и аппарат для регулирования потока расплава в желобе для расплава, текущего из регенерационного котла (например, на древесно-массном заводе), где используют, по меньшей мере, дроссель в сборе, содержащий дроссельную заслонку. Желоб для расплава и дроссель в сборе можно охлаждать (например, водой или подобным средством) для снижения температуры желоба и дросселя в сборе во время периодов уменьшенного или блокированного потока расплава. С помощью дросселя в сборе и водоохлаждаемого желоба для расплава можно успешно регулировать расход и температуру расплава, выпускаемого из регенерационного котла по желобу в емкость для приготовления раствора, расположенную под желобом.
Таким образом, может быть желательным усовершенствование способа выпуска потока расплава из желоба для расплава, из регенерационного котла в емкость для приготовления раствора и уменьшение количества взрывных реакций, происходящих в емкости для приготовления раствора. Соответственно, специалист в данной области техники может представить себе, что существует потребность в усовершенствовании способов и аппаратов для управления расходом и температурой потока расплава, подаваемого из регенерационного котла в емкость для приготовления раствора по желобу для расплава. Этим можно успешно способствовать уменьшению или управлению любыми реакциями между горячим потоком расплава в емкости для приготовления раствора и материалами, уже находящимися в емкости для приготовления раствора. Определенные, примерные варианты осуществления настоящего изобретения предназначены для поиска возможностей уменьшения количества взрывов и других интенсивных реакций между горячим расплавом, поступающим в емкость для приготовления раствора, и материалами, имеющими более низкую температуру, уже находящимися в емкости для приготовления раствора, посредством использования дросселя и заслонки, расположенной в желобе или вблизи его, для обеспечения пути для потока расплава из регенерационного котла в емкость для приготовления раствора.
В данном описании раскрыты определенные примеры вариантов осуществления изобретения, пригодные для достижения успешного искомого результата, согласно которым используют дроссель в сборе, содержащий дроссельную заслонку, расположенную вблизи желоба для расплава, где с помощью дроссельной заслонки можно полностью или частично блокировать при необходимости поток расплава.
Аппарат для регулирования потока расплава, подаваемого из регенерационного котла в емкость для приготовления раствора, содержит: дроссель в сборе, расположенный вблизи желоба для расплава, между регенерационным котлом и емкостью для приготовления раствора, где дроссель в сборе содержит, по меньшей мере, дроссельную заслонку и привод, для управления положением дроссельной заслонки; где дроссельная заслонка приспособлена к повороту из первого положения во второе положение, и наоборот; где первое положение является таким, при котором заслонка не блокирует частично или по существу полностью поток расплава, проходящий из регенерационного котла в емкость для приготовления раствора по желобу для расплава; и где второе положение является таким, при котором заслонка блокирует частично или по существу полностью поток расплава. В другом варианте осуществления аппарат для регулирования потока расплава, подаваемого из регенерационного котла в емкость для приготовления раствора, содержит: дроссель в сборе, расположенный вблизи желоба для расплава, между регенерационным котлом и емкостью для приготовления раствора, где дроссель в сборе содержит, по меньшей мере, дроссельную заслонку и привод, для управления положением дроссельной заслонки посредством понуждения дроссельной заслонки к повороту относительно фиксированной точки; где привод выполнен с возможностью управления положением дроссельной заслонки таким образом, чтобы с помощью привода можно было понуждать дроссельную заслонку к повороту в первое положение, в котором заслонка не блокирует поток расплава, проходящий вдоль желоба для расплава из регенерационного котла в емкость для приготовления раствора, и во второе положение, в котором заслонка, по меньшей мере, частично блокирует упомянутый поток расплава.
Способ ограничения подачи расплава, подаваемого из регенерационного котла в емкость для приготовления раствора по желобу для расплава, включает: обеспечение дросселя в сборе, расположенного вблизи желоба для расплава, между регенерационным котлом и емкостью для приготовления раствора; где дроссель в сборе содержит, по меньшей мере, дроссельную заслонку и привод, для управления положением заслонки дросселя; и управление положением заслонки дросселя через привод таким образом, чтобы дроссельная заслонка была, по меньшей мере, частично в контакте с расплавом для сокращения расхода расплава, подаваемого из регенерационного котла в емкость для приготовления раствора.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена схематическая диаграмма, на которой показан вид сбоку, частично в разрезе, кожух установки для подачи расплава, желоб для расплава, привод, с помощью которого управляют дросселем для блокирования потока расплава в желобе.
На фиг. 2 представлена схематическая диаграмма, на которой показан вид спереди (по 2-2 на фиг. 1) кожуха, желоба для расплава, приводов, с помощью которых управляют дросселем для блокирования потока расплава в желобе.
Подробное описание изобретения
На прилагаемых чертежах одинаковыми номерами позиций обозначены одинаковые части на нескольких видах.
На фиг. 1 и 2 показана более низко расположенная секция примерного варианта осуществления регенерационного котла (котла-утилизатора) 10 древесно-массного завода. Расплав стекает со дна котла 10 через отверстие 12 в желоб 14 для расплава. Часть желоба 14 для расплава, выступающая наружу от стенки котла, окружена обычным, закрытым, защитным кожухом 16, содержащим верхнюю часть 18 кожуха и нижнюю часть 20 кожуха. Верхняя часть 18 кожуха содержит крышку 22. С помощью кожуха 16 удерживают брызги жидкости и расплава при их проходе по желобу 14 и удерживают отходящие газы таким образом, чтобы газы не попадали непосредственно в окружающую среду. Нижняя часть 20 кожуха может быть соединена с обычной емкостью 24 для приготовления раствора, расположенной под защитным кожухом 16. В емкости расплав растворяют в жидкости для получения, например, зеленого сульфатного щелока.
Горячий, жидкий расплав 13 вытекает из отверстия 12 вблизи дна котла в желоб 14 для расплава, прикрепленный к котлу. Расплав течет вдоль наклоненного вниз дна 26 желоба 14 и через свободный конец 28 желоба вытекает в емкость 24 для приготовления раствора. Путь расплава, вытекающего из свободного конца в емкость, указан стрелками 30.
Дроссель в сборе (ограничитель в сборе) (обозначен позицией 36) может быть расположен над или вблизи желоба 14 для расплава. С помощью дросселя в сборе можно успешно дробить поток 13 расплава при определенных условиях. Например, с помощью дросселя в сборе можно дробить поток 13 расплава посредством уменьшения или существенного блокирования потока 13 расплава, текущего из регенерационного котла 10 в емкость 24 для приготовления раствора по желобу 14 для расплава.
Дроссель в сборе может содержать дроссельную заслонку (ограничительная пластина) 34, которая может быть прикреплена к опорному кронштейну 37, который, в свою очередь, прикреплен к верхней части 18 кожуха.
Опорный кронштейн 37 может представлять собой фиксированную точку, и можно обеспечить возможность поворота дроссельной заслонки 34 относительно кронштейна 37 при перемещении дроссельной заслонки из положения A' в положение B' или в положение между ними. Второе положение (например, положение B'), хотя оно показано на фиг. 1 как положение по существу полного блокирования потока расплава, фактически может быть любым положением вдоль оси поворота между положением A' и положением B', как показано на фиг. 1. Например, второе положение, или положение B', может быть любым положением вдоль кривой линии, проведенной между положением A' и по существу полностью закрытым положением.
Угол поворота из первого положения (например, положения A' на фиг. 1) во второе положение (например, положение B' на фиг. 1, или положение вдоль оси поворота между положением A' и положением, в котором заслонкой по существу полностью блокируется поток расплава) может быть больше 90°. Однако, если дроссельная заслонка повернута во второе положение, где поток расплава из регенерационного котла только частично блокирован, угол поворота может быть меньше 90°.
Дроссель в сборе может дополнительно содержать привод 38. Привод 38 может быть соединен с дросселем в сборе 36 выступающими связями для управления дроссельной заслонкой 34 таким образом, чтобы дроссельную заслонку 34 можно было опускать на изменяемый угол для регулирования потока 13 расплава, выходящего из отверстия 12 в более низкую часть желоба 14 для расплава (например, к свободному концу 28 желоба 14 для расплава). Источник 32 дробящей текучей среды (например, пара или другой дробящей текучей среды) может быть присоединен к дросселю в сборе 36 для охлаждения дроссельной заслонки, когда с ее помощью частично или полностью блокируют горячую струю 13 расплава, текущую вниз по желобу 14 для расплава.
С помощью дроссельной заслонки 34 можно блокировать весь поток 13 расплава или его часть на наклоненном вниз дне 26 желоба 14, при протекании расплава к свободному концу 28 желоба 14. Когда дроссельная заслонка 34 находится в «положении B' ограничения потока расплава», с помощью дроссельной заслонки можно блокировать по существу весь поток 13 расплава, текущего в емкость 24 для приготовления раствора. Аналогичным образом, при расположении дроссельной заслонки 34 в «положении выстоя A'», по существу весь поток 13 расплава продолжает течь из регенерационного котла в емкость для приготовления раствора. Когда дроссельная заслонка 34 находится в положении где-то между положением выстоя A' и «положением B' ограничения потока расплава», поток расплава может быть уменьшен, или им можно управлять в различной степени. Если регенерационный котел действует в «ненормально высоком» режиме или его действие прервано каким-либо другим образом, и поток 13 расплава из регенерационного котла 10 является тяжелым или ненормально высоким, то ограничительная заслонка 34 может быть расположена таким образом, чтобы сократился расход, или количество, расплава 13, достигающего уровня жидкости в емкости для приготовления раствора (или таким образом, чтобы поток расплава был блокирован полностью, если это необходимо), для уменьшения шума, интенсивных или опасных реакций, происходящих в емкости 24 для приготовления раствора из-за разницы температур потока 13 расплава и частично или полностью растворенными материалами 25 в емкости 24 для приготовления раствора.
Возвращаясь к описанию дросселя в сборе 36, следует сказать, что привод 38 может содержать выступающую связь для управления дроссельной заслонкой 34, и с ее помощью можно регулировать поток расплава, поступающий в более низкую часть желоба 14 для расплава. Например, при нахождении дроссельной заслонки 34 в положении A', как это показано на фиг. 1, привод 38 может быть в положении A. Когда дроссельная заслонка 34 находится в положении B', привод 38 может быть в положении B. Управление приводом в некоторых примерах может быть дистанционным, например, с расстояния, равного 28 футам (8,534 м), от защитного кожуха 16, а в других примерах управление приводом может выполняться с близкого от кожуха расстояния, и управление можно осуществлять, например, посредством соленоида, прикрепленного к клапану. Дроссельная заслонка 34 может быть в открытом положении (например, в положении выстоя A') во время нормального действия регенерационного котла, для обеспечения свободного прохода потока 13 расплава.
Длина дросселя в сборе 36 достаточна для расположения дроссельной заслонки 34 таким образом, чтобы полностью блокировать (если это желательно) течение расплава из желоба 14 в жидкость 25 в емкости 24 для приготовления раствора. В «положении B' ограничения потока расплава» свободный конец (например, нижний конец) заслонки дросселя находится вблизи или в непосредственном контакте с дном (например, 26) желоба 14 для расплава. Когда дроссель в сборе находится в положении B, поток 13 расплава по существу блокирован. Однако в некоторых примерных вариантах осуществления, когда дроссельная заслонка находится в положении где-то между положениями A' и B', поток 13 расплава может быть только частично блокирован. В этих случаях свободный конец дроссельной заслонки может находиться вблизи дна желоба для расплава, но может не находиться в непосредственном контакте с дном желоба для расплава.
Дроссель в сборе предпочтительно устанавливают на верхней части 18 кожуха или вблизи ее таким образом, чтобы дроссельную заслонку 34 можно было поворачивать и правильно располагать (например, в положении A', положении B' или где-то между ними) относительно потока 13 расплава.
Во время действия регенерационного котла 10 пар или другая охлаждающая/дробящая текучая среда может быть доступна из источника 32 текучей среды, например, источника пара или сжатого воздуха низкого давления или среднего давления. Из источника 32 сжатой текучей среды можно подавать охлаждающую текучую среду к дросселю в сборе 36. Текучую среду можно подавать, например, вблизи дросселя в сборе через систему распределения 33. Однако этот источник 32 может быть закрыт или его можно дросселировать во время нормального действия, так как охлаждение может не требоваться для дроссельной заслонки, находящейся в положении выстоя A' (например, когда дроссельная заслонка не находится в контакте с горячим потоком расплава). Охлаждающая текучая среда может действовать как охлаждающая среда для дроссельной заслонки 34, так как дроссельная заслонка 34 находится в непосредственном контакте с горячим потоком 13 расплава во время ее нахождения в положении B ограничения потока расплава. Давление произвольно сжатой текучей среды, поступающей от источника 32, может быть выбрано таким образом, чтобы с ее помощью адекватно охлаждать дроссельную заслонку.
С помощью текучей среды из источника 32, распределяемой по системе распределения 33, например, по трубопроводу, содержащему одно или большее количество отверстий, через которые текучая среда может выходить, можно способствовать охлаждению дроссельной заслонки 34, находящейся в контакте с потоком 13 расплава во время ненормального действия регенерационного котла (например, когда дроссельная заслонка 34 частично опущена или находится в положении B блокирования потока расплава). На «ненормальное действие» регенерационного котла может указывать присутствие чрезмерного потока 13 расплава, выходящего из котла 10 в емкость 24 для приготовления раствора. С помощью дроссельной заслонки 34 в частично опущенном положении или в полностью опущенном положении, т.е. в положении B ограничения потока расплава, ограничивают или блокируют поток 13 расплава, как пояснено выше. Текучую среду или дроссельную заслонку 34 можно использовать во время нормального или ненормального действия регенерационного котла.
С помощью охлаждающей текучей среды, подаваемой с определенным расходом из источника 32 сжатой текучей среды к сборке 36, можно полностью или частично охлаждать дроссельную заслонку 34, когда заслонкой уменьшают или блокируют поток 13 расплава (например, когда поток расплава с более высокой температурой находится вблизи или в непосредственном контакте с дроссельной заслонкой 34). Хотя охлаждающая текучая среда предназначена для охлаждения дроссельной заслонки 34, из-за охлаждения дроссельной заслонки поток 13 расплава, находящийся в контакте с дроссельной заслонкой 34 или вблизи нее, может также подвергаться охлаждению. Благодаря сочетанию уменьшенного потока расплава и (не обязательно) охлаждению дроссельной заслонки 34, можно успешно уменьшить реакции, происходящие в емкости для приготовления раствора из-за разницы температур или расхода потока расплава, поступающего из регенерационного котла в емкость для приготовления раствора. Другими словами, с помощью дросселя в сборе 36 и охлаждения дроссельной заслонки 34 можно успешно охлаждать поток расплава во время ненормального действия котла, и впоследствии уменьшить количество или интенсивность реакций, происходящих во время вливания расплава в емкость для приготовления раствора. Охлаждающая система может быть необязательной частью дросселя в сборе, например, и без ограничений, когда дроссельная заслонка или сборка являются исключаемыми или заменяемыми.
С помощью аппаратов и способов, раскрытых в данном описании, можно обеспечить более безопасное и более эффективное действие регенерационного котла и емкости для приготовления раствора, особенно, например, во время вытекания тяжелого потока расплава из регенерационного котла. Например, с помощью дросселя в сборе можно уменьшить количество и мощность взрывов в емкости для приготовления раствора, благодаря чему можно успешно снизить опасность действия или опасность при нахождении вблизи регенерационного котла или емкости для приготовления раствора. Кроме того, шумы, происходящие из-за втекания расплава в емкость для приготовления раствора, могут быть уменьшены, особенно во время течения тяжелого потока расплава.
Хотя изобретение описано со ссылками на вариант осуществления, считающийся в настоящее время наиболее практически приемлемым и предпочтительным, следует понимать, что изобретение не ограничено раскрытым вариантом осуществления, но наоборот, направлено на охват различных модификаций и эквивалентных систем, подпадающих под действие сущности и объема прилагаемой формулы изобретения.