СПОСОБ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ИЗВЕСТКОВОГО ШЛАМА
PROCEDURE AND EQUIPMENT FOR PROCESSING LIME SLURRY

Уровень техники
Изобретение относится к способу и оборудованию для обрабатывания известкового шлама и конкретной геометрии вращающейся печи для обжига известняка на целлюлозном заводе. Печь для обжига известняка является частью химической регенерационной установки целлюлозного завода, причем известь применяют для каустизации зеленого щелока для получения белого щелока в производстве крафт-целлюлозы.
3
Известковый шлам получают на установке каустизации размельчителя сульфатной целлюлозы. Для повторного использования известкового шлама, который представляет собой главным образом карбонат кальция (CaCO), регенерируют его повторным обжигом с образованием оксида (CaO). Повторный обжиг происходит в обычной вращающейся печи, в верхнюю стенку которой подают известковый шлам. Шлам медленно течет вниз через зоны сушки, нагрева и реакционную зону. Обычные вращающиеся печи охотно улучшают теплообмен топочных газов и известкового шлама в зоне сушки с помощью цепей и подъемных механизмов, которые вращаются с печью и приходят в соприкосновение с известковым шламом во время такого вращения. Для того чтобы получить надлежащие результаты термической обработки извести, шлам двигается медленно в печи, а это означает, что печь должна быть длинной и поэтому занимать значительную площадь пола или площадь контакта.
Один из способов предшествующего уровня техники позволяет сделать печь более короткой, являющейся подвесной сушильной системой. В таких системах известковый шлам вводят в вертикальный трубопровод, через который топочный газ из печи движется вверх с относительно высокой скоростью. Большая часть известкового шлама вовлекается в движущийся вверх газ и высушивается соприкосновением с ним, и топочный газ с вовлеченными частицами подают в обычный сепаратор (такой как циклонный сепаратор), при этом топочный газ выпускается и частицы известкового шлама, которые теперь высушены, подают к впускному отверстию в печь для обжига извести. Патент США №5110567 раскрывает загустевание известкового шлама в фильтре для извести до степени сухости свыше 75%, таким образом, возможно вводить известковый шлам непосредственно в подвесную сушилку без необходимости использования молотковых дробилок или смесительных шнеков для дробления крупных кусков из известкового шлама. Известковый шлам сушат так, что сушка будет оставаться открытой. Однако другая точка подачи известкового шлама является еще необходимой для печи повторного обжига извести. Когда "намытый фильтрующий слой" известкового шлама замещают, то является нежелательным подавать влажные крупные куски известкового шлама в подвесную сушилку, так как есть риск того, что сушка засорится, но известковый шлам с крупными кусками вводят непосредственно в печь повторного обжига извести посредством отдельного шнекового питателя.
Патент США №5413635 раскрывает способ, в котором регулируемое количество топочного газа, который вышел из испарительной сушилки и был отделен от высушенного известкового шлама, возвращают назад в вертикальную часть испарительной сушилки ниже загрузочной входной части испарительной сушки. Цель заключается в том, что скорость газа через испарительную сушку поддерживают на уровне, достаточном для вовлечения всего подаваемого известкового шлама в газовый поток. В процессе нарушения функционирования, когда скорость газа является достаточной, влажный шлам падает вниз. Это может вызвать засорение.
Патент США №5213496 раскрывает способ подачи известкового шлама в печь для обжига известняка, способ, согласно которому влажный известковый шлам из фильтра для известкового шлама подают к верхней стенке питающей камеры печи. Известковый шлам может быть транспортирован из этой камеры или в подвесную сушку, или непосредственно в печь, или и то и другое, в зависимости от содержания твердых веществ и размера частиц в известковом шламе. Имеется перегородка в верхней части питающей камеры, разделяющая камеру на два протока. Количество известкового шлама, входящего в сушилку, может регулироваться изменением соотношения между объемами газового потока, протекающими через протоки, посредством регулирующей направляющей перегородки, расположенной в верхней секции перегородки. В нижней стенке камеры топочного газа имеется шнековый питатель, который транспортирует влажный известковый шлам, попадающий в нижнюю часть в печь. Высушенный известковый шлам из сепараторного устройства отбирают посредством всасывающего канала вблизи этого шнекового питателя. Такие системы - а именно комбинации подвесных сушек и вращающихся печей - замещают вращающиеся печи как таковые на рынке, так как комбинация сушки подвесного типа и вращающейся печи обеспечивает большую теплоемкость и хорошую экономию тепла. Производительность и экономия тепла такой комбинации может быть еще улучшена использованием двух последующих этапов подвесного высушивания, один из которых служит сушкой, как таковой, другой действует как предварительный нагреватель. Топочные газы из печи сначала проводят в подвесной предварительный нагреватель и оттуда - в сушилку. Высушиваемый известковый шлам подают из фильтра для известкового шлама в сушилку, затем в предварительный нагреватель и, в конце концов, в печь - для кальцинирования в ней.
В патенте США №5711802 (Европейский Патент №751916) заявлено, что недостатком установки, имеющей вышеописанные этапы сушки и подогрева, является то, что температура этапа подогрева может стать такой высокой, что известковый шлам стремится налипнуть на металлические поверхности. Еще заявлено, что проблемы сухого налипания имеют место обычно при температурах в интервале 400-600°C в зависимости от содержания твердых веществ в известковом шламе. В патенте США №5711802 налипание известкового шлама предотвращают таким образом, что температура на этапе подогрева не превышает температуры между 400-600°C. Температуру регулируют или подачей части влажного известкового шлама непосредственно на этап подогрева, или направляя часть топочного газа из печи для обжига известняка непосредственно в высушиваемый известковый шлам, таким образом, минуя этап подогрева известкового шлама. Однако оба способа регулирования сложны для выполнения на практике. Недостатком упомянутого первым способа является подача влажного известкового шлама в два отдельных местоположения, позиционированных далеко друг от друга. Это приводит и к усложненному транспортировочному и подающему устройству, и увеличению объема работ по техническому обслуживанию. В последнем способе регулирования проблема заключается в большом количестве трубопровода для транспортировки топочного газа и в факте, что поддержание соответствующего потока топочного газа в трубопроводе может требовать специальных мер в экстремальных ситуациях (т.е. очень влажный или очень сухой известковый шлам).
Когда подают высушенный и/или подогретый известковый шлам в печь, то металлические конструкции загрузочной стороны печи подвергаются сильному напряжению при температурах выходящего газа. Прочность металлов начинает снижаться при высоких температурах, даже хотя их термостойкость в других обстоятельствах будет оставаться на приемлемом уровне. К тому же при этих температурах известковый шлам стремится налипнуть на поверхности. Патент Финляндии №106642 раскрывает способ, согласно которому часть загущенного влажного известкового шлама высушивают и подогревают посредством топочного газа из печи для обжига известняка, отделяют от топочного газа и подают на загрузочную сторону печи для обжига известняка. Для охлаждения конструкций загрузочной стороны печи часть влажного известкового шлама подают непосредственно в питающую камеру печи для обжига известняка, минуя обработку топочным газом, для того чтобы охладить конструкции загрузочной стороны.
Патент Финляндии №108235 раскрывает способ, согласно которому влажный известковый шлам высушивают посредством топочного газа, происходящего от кальцинирования известкового шлама, и отделяют от топочного газа, и высушенный известковый шлам подогревают посредством топочного газа, происходящего от кальцинирования известкового шлама, отделенного от топочного газа и подаваемого в аппарат для кальцинирования. Температуру подогревания в определенной степени регулируют в интервале 400-600°C при помощи циркуляции части подогретого известкового шлама на этапе высушивания известкового шлама.
Хотя можно сформулировать, исходя из вышеизложенного, что были приведены несколько решений для регулирования температуры при обработке известкового шлама топочными газами, то на загрузочной стороне печи для обжига известняка еще существует необходимость найти более простой способ регулирования температуры в связи с подачей известкового шлама, чтобы, например, можно было уменьшить или ликвидировать налипание известкового шлама. К тому же известные печи включают питающую камеру/дымовую камеру, присоединенную к корпусу печи, которая делает печь длиннее.
Краткое описание изобретения
У существующих печей для обжига извести, имеющих подвесную сушилку, температура топочного газа, покидающего вращающуюся печь для обжига известняка, превышает приблизительно 700°C, и при температуре где-то около 700°C налипание известкового шлама начинает нарушать нормальное функционирование процесса, так как материал известкового шлама начинает нарастать на горячих поверхностях. Известковый шлам, который не вовлекается в топочный газ, падает вниз и требуется дополнительное оборудование, чтобы транспортировать его внутрь вращающейся печи. Поэтому производительность вращающейся печи ограничена максимумом температуры выходящего топочного газа из-за описанных выше проблем нарастания.
Чтобы избежать вышеуказанных проблем, связанных с системами известного уровня техники, известковый шлам можно вводить в поток топочного газа печи для обжига известняка таким путем, который охлаждает газовый поток. Это обеспечивает то, что для способа, посредством которого условия, преобладающие на загрузочной стороне печи для обжига известняка, являются такими, что налипание известкового шлама на горячие поверхности и износ таких поверхностей может быть эффективно предотвращен. Дополнительным преимуществом обработки является упрощение конструкции печи для обжига известняка.
Способ был создан для подачи известкового шлама в печь для обжига известняка, включающую в себя корпус вращающейся печи, имеющий первую и вторую торцевую стенку, там между ними образуется внутренняя пространство печи, метод, согласно которому известковый шлам предварительно обрабатывают посредством топочных газов из печи для обжига известняка при помощи подачи известкового шлама в поток топочного газа, предварительно обработанный известковый шлам отделяют от топочного газа, транспортируют в печь для обжига известняка и кальцинируют там. Предварительно обрабатываемый известковый шлам подают в поток топочного газа во внутреннем пространстве корпуса вращающейся печи или в непосредственной близости от корпуса.
Установка, которая была создана, включает в себя:
вращающуюся печь, включающую в себя корпус, имеющий первый корпусный торец, в который вводят известковый шлам, и из которого выпускают топочные газы от кальцинирования известкового шлама внутри пространства для кальцинирования печи, и второй корпусной торец, из которого выгружают кальцинированный известковый шлам;
первое сепараторное устройство для отделения предварительно обработанного известкового шлама от топочных газов;
подъемную трубу для одновременной подачи топочного газа из печи и известкового шлама, введенного в топочный газ, в сепаратор, при этом упомянутая труба имеет первый конец, присоединенный посредством печного выходного газохода к печи, и второй конец, присоединенный к сепаратору;
подающее устройство для дозирования известкового шлама в подъемную трубу; и
конвейерное устройство для транспортирования предварительно обработанного известкового шлама в печь для кальцинирования в ней. Характерным признаком оборудования является то, что подающее устройство размещают так, что обрабатываемый известковый шлам вводят в подъемную трубу в точке, расположенной внутри корпуса печи или непосредственной близости к корпусу.
"Подъемная труба" представляет собой трубопровод или трубчатый канал, который транспортирует топочный газ и известковый шлам из точки, в которой вводят известковый шлам в топочный газ, к входу сепараторного устройства. Известковый шлам высушивают и нагревают теплом топочного газа в шламе в подъемной трубе. "Печной выходной газоход" представляет собой трубопровод или трубчатый канал, который присоединен к нижнему торцу подъемной трубы и который направляет поток топочного газа из внутренней части печи к подъемной трубе.
В зависимости от расположения точки, где известковый шлам вводят в топочный газ, печной выходной газоход располагают частично или полностью внутри корпуса печи. В одном варианте воплощения термин "непосредственная близость" может означать расстояние в половину (0,5) диаметра корпуса печи или менее от центра первого торца корпуса печи до точки, в которую входит известковый шлам в подъемную трубу снаружи корпуса печи. Дозирующее устройство или питатель для введения известкового шлама в топочный газ в подъемной трубе обычно представляет собой шнековый питатель или подобное, но это может быть также труба, их комбинация или другое подающее известковый шлам устройство. Конвейерным средством или конвейером для продвижения предварительно обработанного известкового шлама к печи обычно является труба, но им также может быть скребковый цепной контейнер, другие транспортирующие устройства или их комбинации.
Влажный известковый шлам вводят в поток топочного газа печи для обжига известкового шлама таким путем, который охлаждает газовый поток и устраняет или, по меньшей мере, снижает засорение загрузочной стороны печи и каналов подвесной сушилки. Печи, имеющие подвесную сушилку, засоряются в загрузочной стороне печи, если температура газа становится свыше примерно 700°C и известковый шлам становится достаточно налипшим, чтобы начать покрывать стенки, змеевики и т.д. Это делает температуру налипания эксплуатационным пределом, если нет средства, чтобы быстро охладить газ. Путем снижения температуры является использование холодного известкового шлама, чтобы быстро сбросить температуру газа перед тем, как он может прилипнуть к чему-нибудь. Новая конструкция совмещает известковый шлам и топочный газ в конце подъемной трубы на выходе газа из печи. Местоположение находится фактически внутри корпуса печи или в непосредственной близости от корпуса. Известные конструкции вводят известковый шлам в источник нисходящего газового потока из загрузочной стороны кожуха печи, что делает их уязвимыми к засорению.
Охлаждение топочных газов известкового шлама дает возможность печи функционировать при значительно более высокой внутренней или выходной температуре без засорения. Это дополнительно позволяет более высокую производительность для печи заданного размера. Предел в приблизительно 700°C для температуры загрузочной стороны печи становится расчетной точкой, применяемой для задания размеров печей, имеющих подвесную сушилку. С такой конструкцией предела не должно быть или, по меньшей мере, он будет значительно выше. Это позволит уменьшить размер печи для заданной производительности. Отдельная питающая камера/камера топочного газа больше не является необходимой. Таким образом, известковый шлам настоящего изобретения лишен дымовой камеры или кожуха загрузочной стороны.
В конструкции питающей системы введение известкового шлама в газовый поток можно регулировать таким путем, что известковый шлам или вовлекается в поток топочного газа, или часть известкового шлама попадает непосредственно во внутреннюю часть печи. В последнем случае влажный известковый шлам не стекает, как в известных печных системах, в кожух загрузочной стороны, где засорение может иметь место перед тем, как известковый шлам или попадает дополнительно, или транспортируют в печь. Здесь причиной засорения является стекание шлама из шнекового питателя внутрь кожуха. Это особенно является проблемой, если скорость газа в сухотрубах подвесной сушилки является низкой или шлам является очень увлажненным. Весь шлам будет попадать непосредственно во внутреннюю часть печи, если эти условия имели бы место с настоящей конструкцией, и не будет иметь место засорение. В настоящей конструкции нет оборудования, требующегося между точкой подачи известкового шлама и точкой, в которой топочный газ входит в подъемную трубу так, чтобы, в частности, были исключены дымовые камеры, кожухи загрузочной стороны и другое оборудование, на котором может нарастать известковый шлам. Известковый шлам, который не вовлекается, может попадать непосредственно в печь для обжига известняка без необходимости в дополнительном оборудовании для транспортирования известкового шлама. Известковый шлам может идти в обход перед его подачей в поток топочного газа и может попадать непосредственно в печь для обжига известняка без необходимости дополнительного оборудования для транспортирования известкового шлама. С существующими печами для обжига извести, имеющими подвесную сушилку, фильтр для известкового шлама располагают обычно на один уровень выше, чем загрузочная сторона печи, так как вводили известковый шлам в печной топочный газ в подъемной трубе над дымовой камерой или камерой загрузочной стороны. Конструкция устраняет это ограничение, так как предварительно обрабатываемый известковый шлам может быть введен в топочный газ даже внутри печи. Таким образом, фильтр для известкового шлама может стоять на том же уровне, как загрузочная сторона печи для обжига известняка. Это делает возможным экономию в пространстве в вертикальном направлении.
Влажный известковый шлам из фильтра для известкового шлама предпочтительно вводят в поток топочного газа в подъемной трубе. Согласно другому варианту воплощения конструкции печь имеет два последующих этапа сушки, один из которых служит в качестве собственно сушки, другой действует как предварительный нагреватель. Топочные газы из печи сначала проводятся в подвесной предварительный нагреватель и оттуда в сушилку. Высушиваемый известковый шлам подают из фильтра для известкового шлама в сушилку, затем в предварительный нагреватель. Согласно этому варианту воплощения предварительная обработка включает в себя два этапа: на первом этапе влажный известковый шлам, загущенный на фильтре для известкового шлама, высушивают посредством топочного газа из печи и отделяют от топочного газа, и на втором этапе высушенный известковый шлам с первого этапа предварительно нагревают также посредством топочного газа из печи, отделяют от топочного газа, таким образом, на втором этапе высушенный известковый шлам вводят в поток топочного газа во внутренней части корпуса вращающейся печи или в непосредственной близости от корпуса.
Краткое описание чертежей
Изобретение описано более подробно ниже со ссылкой на прилагающиеся чертежи, в которых:
Фиг.1 представляет схематическую принципиальную иллюстрацию примера оборудования согласно настоящему изобретению.
Фиг.2 представляет собой вид сбоку, поперечное сечение, входа для известкового шлама согласно первому варианту воплощения оборудования согласно настоящему изобретению.
Фиг.3 представляет собой вид сбоку, поперечное сечение, входа для известкового шлама согласно второму варианту воплощения оборудования согласно настоящему изобретению.
Подробное описание изобретения
Основная часть установки, показанной на фиг.1, включает в себя соединенные шнековый питатель 1, печь для обжига известняка 2, подъемную трубу (стояк) 3 и циклонную сепараторную сушилку 4. Печь для обжига известняка включает в себя удлиненный печной корпус, имеющий загрузочную торцевую стенку 7 и выпускную торцевую стенку 6. Внутреннее пространство 8 печи расположено между торцевыми стенками.
Печь лишена отдельной загрузочной камеры/камеры топочного газа, связанной с печью, но нижняя часть 9 подъемной трубы 3 расположена во внутренней части 8 печи, а в этом случае нижний конец подъемной трубы образует также печной выходной газоход. Топочные газы из печи для обжига известняка текут вверх по этому стояку в сепараторный циклон 4. Известковый шлам загущивается на фильтре 16 для известкового шлама, который стоит на том же уровне, как загрузочный торец 7 печи 2. Известковый шлам загущивается обычно до содержания твердых веществ свыше 75%, но содержание твердых веществ может быть также менее 75%. Имеется ленточный конвейер 17, который сбрасывает влажный известковый шлам, идущий от фильтра по трубе 10 к шнековому питателю 1, или конвейеру с замкнутой цепью, или соответствующему транспортирующему устройству. Шнековый питатель дозирует известковый шлам непосредственно во внутреннюю часть 8 печи в нижнюю часть 9 подъемной трубы, в которой известковый шлам или полностью, или частично вовлекается в поток топочного газа и транспортируется в сепаратор 4 и одновременно он сушится под действием теплоты топочного газа. Высушенный известковый шлам отделяют от топочного газа, выпускают из сепаратора 4 и отбирают по трубе 5, связанной с нижним концом сушилки, во внутреннюю часть печи для обжига известняка для кальцинирования. Труба 5 служит как питатель и транспортер известкового шлама. В шнеке 1 высушенный известковый шлам может также быть примешан во влажный известковый шлам, подающийся в печь и дополнительно в подъемную трубу 3.
Согласно альтернативному варианту воплощения известковый шлам может быть введен в печной топочный газ снаружи печи. На фиг.1 влажный известковый шлам, входящий по трубе 10а, направляют шнеком 1а в подъемную трубу 3. Точка введения известкового шлама расположена в непосредственной близости от корпуса 14 печи.
Изобретение не ограничивается вариантами воплощения, иллюстрированными на фиг.1, но вдобавок к сушилке предварительный нагреватель известкового шлама также может быть подсоединен к печи для обжига известняка, таким образом, в присоединенной к печи подъемной трубе известковый шлам обрабатывается горячим топочным газом, причем данный известковый шлам был предварительно высушен посредством топочного газа, выпускаемого при предварительном нагреве. Предварительно нагретый известковый шлам отделяют от топочного газа в сепараторе, откуда его отбирают в печь для обжига известняка для кальцинирования.
Фиг.2 иллюстрирует конструкцию загрузочного торца печи для обжига известняка согласно изобретению. В этом решении нижнюю часть подъемной трубы располагают во внутренней части печи.
Часть торцевой стенки 7 корпуса печи образована концевой крышкой 11, которая является стационарной, тогда как другая часть 7а вращается. Нижний конец 9 подъемной трубы 3 расположен на расстоянии внутри корпуса печи. Подъемная труба имеет вертикальную часть, ниже которой имеется изгиб и нижняя часть подъемной трубы, покато ведущая внутрь корпуса печи.
Топочный газ, полученный при кальцинировании, отводят в подъемную трубу 9, которая также получает известковый шлам из опущенной трубы 10 посредством шнекового питателя 1. Известковый шлам суспендируется в топочном газе в подъемной трубе и переносится топочным газом в циклон 4. Известковый шлам, отделенный от топочного газа в циклоне, идет по трубе 5 в печь для кальцинирования. В этом решении известковый шлам вводят в топочный газ в подъемную трубу в точке, расположенной в пространстве для кальцинирования во внутренней части 8 печи.
Фиг.3 иллюстрирует более предпочтительный вариант воплощения, в котором было снижено подвергание воздействию горячих топочных газов подъемной трубы и подающего устройства для известкового шлама. Загрузочная сторона корпуса печи снабжена секцией 12, изолированной от печного пространства для кальцинирования посредством жаростойкой разделительной стенки 15, например кирпичной кладкой. Шнековый питатель для известкового шлама кончается в этом пространстве, где он подает известковый шлам в подъемную трубу 3. Нижний конец подъемной трубы или, для точности, печной выходной газоход входит в пространство для кальцинирования печи только на такое расстояние, которое является соответствующим захвату топочным газом в стояке. Эта конструкция может быть названа перевернутым питающим кожухом, так как пространство, которое защищает устройства обработки известкового шлама от горячих топочных газов, теперь располагается внутри корпуса печи.
Печной выходной газоход является очень коротким, тогда как в известных печах для обжига извести дымные камеры и длинные трубы или трубчатые каналы необходимы для уходящего топочного газа из корпуса печи в подъемную трубу. В частности, дымные камеры, загрузочные торцевые кожухи и другое оборудование, на котором может нарастать известковый шлам, были устранены в настоящем изобретении.
Регулировочное устройство предусмотрено связанным со шнековым питателем, ниже него, посредством регулировочного устройства часть известкового шлама, транспортируемая шнековым питателем 1, если необходимо, может быть направлена непосредственно внутрь корпуса печи. Фиг. иллюстрирует скользящий плоский затвор 13, открытие которого может быть изменено, для того чтобы заставить желательную порцию известкового шлама попасть непосредственно внутрь печи. Регулировочное устройство может быть также поворотным клапаном или опрокидывающимся клапаном, или подобным.
Как видно, способ и оборудование, раскрытые в настоящем описании, являются весьма выгодными, по существу, позволяя незамедлительное смешивание известкового шлама и горячего топочного газа, таким образом, приводя к быстрому охлаждению газа и предотвращая засорение. Таким образом, температура выходящего из печи газа может быть значительно выше, чем в обычных печах, что означает возможность использования более короткой печи для такой же производительности. Это позволяет использование расположения частей загрузочной стороны, которое является более легким, чем в обычных печах, так как известковый шлам лишен кожуха загрузочной стороны, расположенного снаружи корпуса печи, весь известковый шлам подают посредством единственного подающего устройства, такого как шнек. Если необходимо, например при сбоях, известковый шлам попадает непосредственно в корпус печи. Расположение частей печи является более удобным для очистки.