СПОСОБ И СРЕДСТВА ДЛЯ ПРОМЫВКИ СОДОРЕГЕНЕРАЦИОННОГО КОТЛА ВО ВРЕМЯ ПРОСТОЯ
SODA RECOVERY BOILER DURING DOWNTIME WASHING METHOD AND DEVICES

Область изобретения.
Настоящее изобретение касается пола содорегенерационного котла, промываемого во время простоя.
Описание изобретения.
Содорегенерационные котлы подпитываются спиртовыми отходами, генерируемыми вместе с производством пульпы, содержащей различные натриевые соли, в основном карбонат натрия и сульфат натрия с дополнением органических соединений и воды. Эти соли образуют солевую постель на полу топки во время работы котла. Эта постель, по крайней мере, частично находится в расплавленном состоянии. Так что расплавленная соль течет непрерывно от постели к желобу для расплава и через отверстия желоба для расплава, расположенного в нижней части топки, далее в растворяющую цистерну.
Отверстия желоба для расплава обычно размещаются на уровне выше, чем пол топки, так что солевая постель на полу составляет, по крайней мере, толщину 200-250 mm.
2
Содорегенерационные котлы стали значительно большими, так что современные содорегенерационные котлы имеют площадь пола 150-300 m, дополнительно современные содорегенерационные котлы оборудуются обычно, так называемым, декантирующим полом с половыми трубами, проходящими наклонно вниз от задней стенки, где обычно отверстия желоба для расплава направлены к центральной линии пола, так что самые низкие по высоте трубы простираются даже на несколько метров выше, почти на восемь метров от задней стенки. Солевая постель, простирающаяся по полу, оказывается значительно толще на центральной линии, чем вблизи от задней стенки.
3
Эти факторы, а именно увеличение размеров содорегенерационного котла, использование декантирующего пола как стандартной конструкции вместо плоских полов или полов, наклоненных по направлению к задней стенке, все это приводит к такой ситуации, в которой остающаяся солевая постель во время простоя современного содорегенерационного котла оказывается большой как по своей толщине, так и по объему, в самых больших котлах толщина солевого слоя по центральной линии пола составляет 0,5-0,7 м и полный объем постели составляет более 100 m.
Когда пол печи проверяют, то пол необходимо, прежде всего, освободить от соли (расплава), остающейся на полу. Обычно, пол топки содорегенерационного котла очищается следующим образом:
1. Во время промывки супер нагревателей горячая вода закачивается на пол топки через сопла, установленные в первичных воздушных канальных отверстиях. Вода, таким образом, распыляется или протекает, обычно, из сажевых воздуходувок, используемых при промывке супер нагревателя и, возможно, из распылителей промывочной воды, используемых при промывке супер нагревателя или при промывке стенки. Вода, находящаяся на полу, вытекает из топки в виде потока через отверстия желоба для расплава по желобу для расплава и далее в растворяющую цистерну. Вода в растворяющей цистерне может частично возвращаться обратно и далее использоваться для промывки пола топки.
2. Как только заканчивается промывка супер нагревателя водяной бассейн на полу опустошается, например, с помощью вакуумного шланга. Остающаяся на полу соль удаляется механически путем раскалывания солевой постели на куски, которые оказываются достаточно небольшими, так что они могут собираться горками в центре топки или удаляться из топки, например, с помощью вакуумного шланга.
Используемый способ является трудоемким, затратным по времени, дорогим и рискованным. Производительность промывки оказывается часто настолько небольшой, что большая часть соли, остающаяся на полу, должна удаляться механически. Чистка пола после его промывки может, таким образом, занять несколько дней. Время, затрачиваемое на очистку пола, часто превышает полное время простоя завода и соответственно уменьшается производительность завода, так что затраты, вызванные уменьшением производительности, могут составлять несколько миллионов евро. Механическая очистка при соскабливании соли может также повредить половые трубы, в результате чего потребуется дополнительное время простоя, чтобы отремонтировать повреждения.
В связи с такими рисками, связанными с механическими чистками пола, осуществляется промывка на некоторых заводах путем использования моющих средств при высоком давлении, которые устанавливаются в отверстиях желоба для расплава или в отверстиях горелок. Для моющих средств при высоком давлении применяют значительно высокое давление 80-100 МРа (800-100 бар) или даже 250-300 МРа. Используемые давления являются по своей значимости такого же порядка как и давления, используемые в оборудовании для резки стали, так что использование моющих средств при высоком давлении может стать причиной повреждения пола или настенных труб.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с первым аспектом заявленного изобретения предлагается способ для промывки содорегенерационного котла во время простоя, включающий:
смешивание с помощью смешивающего устройства для промывочной воды, в которой растворяется соль, остающаяся на полу топки содорегенерационного котла, при этом в этом способе
промывочная вода всасывается из бассейна с промывочной водой, находящейся на полу топки, во всасывающие отверстия смешивающего устройства для использования в указанном смешивании.
Смешивание происходит во время этапа промывки пола топки, то есть после этапа удаления горячей расплавленной соли (расплав) и перед этапом опорожнения пола топки, во время которого пол освобождается от промывочной воды.
В некоторых примерах выполнения изобретения всасываемая вода подается обратно на остающуюся промывочную воду через разгрузочные отверстия смешивающих устройств для выполнения этого смешивания.
В некоторых примерах выполнения изобретения всасываемая промывочная вода перемещается направляемой свежей промывочной водой на пол топки для выполнения этого смешивания.
В некоторых примерах выполнения изобретения указанное смешивание выполняется смешивающими устройствами, размещенными на полу содорегенерационного котла.
В некоторых примерах выполнения изобретения промывочная вода на полу топки смешивается смешивающими устройствами, работающими на сжатом воздухе, которые установлены на полу в отверстиях желоба для расплава.
В некоторых примерах выполнения изобретения указанное смешивание выполняется с помощью инжекторов, работающих на газе или жидкости в качестве сжатой среды.
В некоторых примерах выполнения изобретения промывочная вода всасывается со дна бассейна с промывочной водой.
В некоторых примерах выполнения изобретения верхний слой бассейна с промывочной водой смешивается с нижним слоем бассейна с промывочной водой.
В некоторых примерах выполнения изобретения создают циркуляцию промывочной воды на полу топки путем направления потока воды смешивающими устройствами в соответствии с выбранным направлением циркуляции.
В некоторых примерах выполнения изобретения этот способ включает в себя во время простоя содорегенерационного котла до промывки пола содорегенерационного котла удаление части соли из топки в виде расплава.
В некоторых примерах выполнения изобретения указанный метод включает в себя направление промывочной воды в топку содорегенерационного котла через водяные каналы, размещенные в содорегенерационном котле, для промывки пола содорегенерационного котла. В некоторых примерах выполнения изобретения промывочная вода закачивается на поверхность пола топки с помощью моющих распылителей, установленных в первичных воздушных отверстиях на стенках содорегенерационного котла. Закачиваемая в топку вода может быть, например, питательной водой, конденсатом, огненной водой или водой из растворяющей цистерны. Обычно используется горячая вода (70°-80°C), чтобы ускорить растворение соли.
В некоторых примерах выполнения изобретения основная часть соли, остающейся на полу содорегенерационного котла, удаляется в расплавленном виде и закачивание промывочной воды на пол топки начинается сразу же, как только уменьшилось давление в котле и промывочная вода на полу смешивается с воздухом, подаваемым из смешивающих устройств, находящихся на полу.
В некоторых примерах выполнения изобретения основная часть соли удаляется в расплавленном виде с помощью всасывающих устройств. Расплав может удаляться всасывающими устройствами с центра пола, после чего только тонкий слой соли остается на полу, который может удаляться относительно легко путем промывки.
В некоторых примерах выполнения изобретения закачивание промывочной воды начинается сразу как только давление в котле уменьшилось, когда температура половых труб адекватно уменьшилась (то есть, температура обычно оказывается меньше, чем 150°C) или разница температур между промывочной водой и половыми трубами оказывается достаточно малой.
В соответствии со вторым аспектом изобретения заявляется устройство, включающее:
средства для смешивания промывочной водой с целью выполнения способа в соответствии с перечисленными выше аспектами или в соответствии с любым из перечисленных выше аспектов.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Ниже заявленное изобретение поясняется на примерах его выполнения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
На Фиг. 1 показано устройство для удаления расплава во время простоя;
На Фиг. 2 показано устройство для промывки пола топки содорегенерационного котла в соответствии с вариантом выполнения изобретения;
Нв Фиг. 3 показаны смешивающие устройства в соответствии с вариантом выполнения изобретения;
На Фиг. 4 показано устройство для промывки пола топки содорегенерационного котла в соответствии с другим вариантом выполнения изобретения;
На Фиг. 5 показано устройство в соответствии с другим вариантом выполнения изобретения;
На Фиг. 6 показано устройство в соответствии с другим альтернативным вариантом выполнения изобретения;
На Фиг. 7 показаны некоторые альтернативные варианты выполнения изобретения;
На Фиг. 8 показаны различные альтернативные варианты расположения смешивающих устройств на полу топки.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.
Представленные фигуры не должны рассматриваться как ограничение изобретения, так как они служат только для иллюстрации вариантов выполнения изобретения.
На Фиг. 1 показано поперечное сечение нижней части топки содорегенерационного котла во время простоя содорегенерационного котла. Содорегенерационный котел, показанный на Фиг. 1, имеет структуру пола декантирующего типа. Наличие декантирующего пола не является, однако, предварительным условием для использования изобретения, поскольку изобретение может также использоваться в котлах с различной конструкцией пола. Ссылочный номер 1 относится к топке, ссылочный номер 2 относится к желобу для расплава, расположенному в задней стенке котла, ссылочный номер 3 относится к первичным воздушным канальным отверстиям, расположенным на фронтальной стенке, и ссылочный номер 4 относится к отверстиям для стартовой горелки, расположенным в задней стенке. Количество первичных воздушных канальных отверстий для стартовой горелки и желобов для расплава и их расположение на различных стенках может варьироваться в зависимости от конструкции котла. Желоба для расплава могут размещаться или на задней стенке или на боковых стенках котла.
Бассейн с расплавом, образованный в топке 1, опоражнивается с помощью устройства 5 для удаления расплава, установленного в желобе 2 для расплава. Устройство 5 выбирается таким образом, чтобы бассейн мог освобождаться настолько полно, насколько это возможно, так чтобы оставался на полу только тонкий слой соли. Примеры применения устройств для удаления расплава описаны, например, в заявках на патент FI 20065668 и FI 20086166 (инжекторы для расплава, работающие на сжатом газе). Альтернативно, может использоваться другое устройство для удаления расплава, такое как спиральное устройство, может использоваться также. На чертеже пунктирной линией показан уровень поверхности бассейна расплава перед началом опоражнивания и двойная линия показывает уровень поверхности бассейна расплава на последней стадии во время опоражнивания.
Удаление расплава продолжается до тех пока, пока бассейн не опорожнится настолько полно, насколько это возможно. После этого устройства удаляются, воспламенение вспомогательного топлива и черного щелока, если используется, останавливается и начинается охлаждение котла и понижение давления. Уменьшение давления и охлаждение продолжаются до тех пор, пока температура половых труб не окажется достаточно низкой. Остающаяся на полу соль одновременно охлаждается, так что можно надежно начинаться промывка пола.
На Фиг. 2 показано устройство в соответствии с выполнением изобретения, в котором промывочная вода бассейна, находящегося на полу топки и в котором остающаяся соль на полу топки содорегенерационного котла растворяется, смешивается смешивающим устройством. Промывочная вода всасывается из бассейна с промывочной водой во всасывающие отверстия смешивающих устройств для применения в указанном смешивании.
На Фиг. 2 показан содорегенерационный котел, описанный выше. Горячая вода закачивается, например, как питательная вода или из конденсационной цистерны (не показана) к соплам 6 с промывочной водой, установленным на фронтальной стенке котла с первичными воздушными канальными отверстиями (на Фиг. 2 не показаны). Смешивающие устройства 7 установлены на полу топки пропущенными через отверстия 2 канала для расплава. Смешивающие устройства вызывают движение водяной массы на полу и, таким образом, смешивают ее, предотвращая вертикальное направление движения воды, которое нарушало бы растворение соли в промывочной воде. Цель заключается в том, чтобы предотвратить насыщение промывочной воды на полу солью, после чего соль уже не может более растворяться в воде.
Смешивающие устройства могут быть установлены не в топке, так что смешивание бассейна с промывочной водой выполняется настолько эффективно, насколько это возможно, например, таким образом, что смешивание оказывается наиболее эффективным в зоне с наибольшей концентрацией соли. На чертеже стрелками показано направление потока промывочной воды во время смешивания.
Смешивающее устройство 7 может работать на сжатом воздухе. Необходимый сжатый воздух может подаваться к нему из заводской системы (не показано). На Фиг. 2 показана труба 8 для сжатого воздуха, которая проходит через отверстие 2 канала для расплава к каждому смешивающему устройству 7, установленному на полу.
На Фиг. 3 показаны некоторые примеры простых смешивающих устройств. Смешивающие устройства, показанные на Фиг. 3, представляют собой тип инжекторов (однако без диффузора, типичного для инжекторов).
Труба 8 для сжатого воздуха проходит внутрь инжектора во всасывающую трубу инжектора, так что сжатый воздух подается внутрь трубы в направлении выхода из устройства. Смесь воздуха и воды происходит на противоположном конце всасывающей трубы у выходного отверстия. Направления возрастания потока воды и воздуха показаны стрелками. Устройство может иметь размеры, как например, такие, чтобы смесь воды и воздуха могла проходить внутри всасывающей трубы, по крайней мере, 300-400 мм.
Например, оба «тянущий» и «толкающий» смешивающие устройства могут использоваться как смешивающие устройства 7, так что на одной стороне пола топки вода «толкается» по направлению к задней стенке, так что вода на полу циркулирует настолько сильно, насколько это возможно. Направление циркуляции определяется направлением воздушной трубы, установленной внутри всасывающей трубы. Изображенная на Фиг. 3 задняя стенка содорегенерационного котла рассматривается как справа, смешивающее устройство, установленное через отверстие в желобе для расплава на левой стороне считается как «толкающее» смешивающее устройство» и другое устройство на правой стороне считается как «тянущее» смешивающее устройство».
Альтернативно, рабочим средством в смешивающем устройстве может быть другой сжатый газ или жидкость вместо сжатого воздуха, например, вода. В последнем случае смешивающее устройство может быть типа жидкостного-жидкостного инжектора, в котором давление воды, используемой в качестве сжатой среды, может составлять, например, 10 бар. Вместо этого устройства или дополнительно к устройству, показанному на Фиг. 3, может использоваться другое устройство в качестве смешивающего устройства, такое как насос, например, пропеллер, установленный внутри трубы.
На Фиг. 4 показано устройство для промывки пола топки содорегенерационного котла в соответствии с другим вариантом выполнения изобретения. Распылители 6 промывочной воды установлены в первичных канальных воздушных отверстиях во всех стенках содорегенерационного котла. Распылители установлены ассиметрично относительно центральной линии каждой стенки, по правой стороне от центральной линии ближе к углам котла. Благодаря такому расположению верхний слой воды на полу топки будет циркулировать в необходимом направлении, а именно по направлению против часовой стрелки, как показано на Фиг. 4. Смешивающие устройства 7 установлены дополнительно на полу топки для смешивания объема промывочной воды, как описано на Фиг. 2. Смешивающие устройства 7, установленные на полу топки, всасывают промывочную воду во всасывающие отверстия смешивающих устройств, по крайней мере, частично ниже поверхности промывочной воды, а именно со дна бассейна промывочной воды согласно некоторым предпочтительным вариантам выполнения изобретения. Смешивающие устройства 7 разгружают всосанную промывочную воду обратно в остающуюся промывочную воду через разгрузочные отверстия смешивающих устройств.
На Фиг. 5 показано устройство в соответствии с другим вариантом выполнения изобретения. Распылители промывочной воды подают воду на пол топки в этом устройстве, хотя они не показаны на чертеже. В этом устройстве циркуляция промывочной воды опять образуется на полу топки благодаря ее направлению смешивающими устройствами 7 в соответствии с необходимым направлением циркуляции, однако схема циркуляции отличается от представленных предыдущих схем. Вместо вихревой циркуляции образуются два вихря на полу благодаря размещению двух толкающих и тянущих смешивающих устройств 7 по обеим сторонам пола.
На Фиг. 6 показано устройство в соответствии с другим альтернативным вариантом выполнения изобретения. В этом варианте циркуляция промывочной воды опять образуется на полу топки, но смешивающие устройства 7 не разгружают закаченную промывочную воду немедленно обратно в остающуюся промывочную воду, вместо этого промывочная вода направляется в другое место в топке и разгружается обратно в оставшуюся промывочную воду другим смешивающим устройством 7' (или вода сразу протекает обратно в бассейн под давлением). Промывочная вода может закачиваться насосом Р от одного смешивающего устройства к другому устройству или непосредственно в бассейн. Закачивание может выполняться через трубы за пределами топки, например, через отверстия 2 в желобе для расплава и, например, через другое отверстие в желобе для расплава в топку. Насос или насосы Р могут располагаться, например, на крышке растворяющей цистерны.
На Фиг. 7 показаны некоторые альтернативные варианты выполнения изобретения для промывки пола топки. В вариантах выполнения изобретения, показанных на Фиг. 7, циркуляция промывочной воды опять образуется на полу топки, но соленая промывочная вода, засасываемая смешивающими устройствами 7, не разгружается обратно в топку. Напротив, засасываемая промывочная вода замещается подаваемой горячей свежей малосоленой промывочной водой (например, питательная вода) на полу топки, например, через распылители 6 во время промывки пола топки. Смешивающие устройства 7, которые в этом варианте выполнения изобретения могут быть, например, всасывающими трубами, установленными на дне, или, например, инжекторами всасывают соленую промывочную воду со дна бассейна с промывочной водой и с поверхности. Всасывание вызывает необходимое смешивание и циркуляцию. Насосы (если они необходимы) могут располагаться за пределами топки, например, на крышке растворяющей цистерны или аналогично. Соленая вода может всасываться из топки насосами Р по трубе, установленной на дне бассейна с промывочной водой через отверстие 2 желоба для расплава или аналогичное отверстие. В этом варианте выполнения изобретения, так же как и в других вариантах представляется возможным впрыскивать воду, например, через отверстия горелки или черный щелок через питающие отверстия (не показаны) в зону бассейна с расплавом, где находится особенно толстый слой соли. На Фиг. 7 это показано ссылочным номером 9.
На Фиг. 8 показаны различные альтернативы расположения смешивающих устройств 7 на полу топки согласно предыдущим вариантам выполнения изобретения. Ссылочным номером 10 показан пол топки/регенерационного котла, ссылочным номером 11 показан слой соли, собравшийся на этом полу, и номером 12 показана поверхность бассейна с промывочной водой. Инжекторы являются в данном случае как примеры смесительных устройств. Труба 8 со сжатым воздухом проходит к каждому инжектору, как описано выше.
Смешивающее устройство 7 слева всасывает промывочную воду со дна бассейна с промывочной водой во всасывающее отверстие и разгружает всосанную промывочную воду через разгрузочное отверстие обратно в остающуюся промывочную воду также на дно бассейна с промывочной водой. Смешивающее устройство 7 в центре всасывает промывочную воду с поверхности бассейна с промывочной водой во всасывающее отверстие и разгружает всосанную воду через разгрузочное отверстие обратно в остающуюся промывочную воду на дне бассейна с промывочной водой. Смешивающее устройство 7 справа всасывает промывочную воду со дна бассейна с промывочной водой во всасывающее отверстие и разгружает всосанную промывочную воду через разгрузочное отверстие в остающуюся промывочную воду на поверхности бассейна с промывочной водой. Верхний слой бассейна с промывочной водой смешивается с нижним слоем. Представленные альтернативы могут использоваться в вариантах выполнения изобретения, описанных выше. Схема потока промывочной воды показана стрелками.
Представленное выше описание показывает неограниченное количество примеров некоторых вариантов выполнения изобретения. Для специалиста в этой области ясно, что признаки, описанные выше в соединении с только одним или несколькими вариантами выполнения изобретения, могут быть использованы также в других вариантах выполнения изобретения. Описанное расположение, как пример, элементов содорегенерационного котла, промывочных распылителей и смешивающих устройств зависит от их применения. Для специалиста в этой области ясно, что заявленное изобретения не ограничено описанными выше деталями, что изобретение может быть также использовано другими путями. В этом документе использованы термины и выражения, которые не претендуют на исключительность.
Некоторые признаки описанных вариантов выполнения изобретения могут использоваться эффективно без использования других соответствующих признаков.
В некоторых вариантах выполнения изобретения часть соли удаляется из топки в расплавленном виде во время простоя содорегенерационного котла до промывки пола содорегенерационного котла. Например, это не является необходимым требованием для использования способа в соответствии с первым аспектом изобретения, но способ может использоваться без удаления соли в расплавленном виде до промывки. А поскольку так, то указанное выше описание должно рассматриваться только как иллюстрация принципов заявленного изобретения, но не как его ограничение. Следовательно, объем охраны заявленного изобретения ограничивается только прилагаемыми пунктами формулы изобретения.