что такое содорегенерационный котел
Принципы технологического процесса и управления процессом. Содорегенерационный котел. Реакции в топке
Страницы работы
Содержание работы
1.ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА:
Принципы технологического процесса и управления процессом
1.1 Технологический процесс
Содорегенерационный котел
Функцией содорегенерационного котла на целлюлозном заводе является:
• сжигание органического вещества черного щелока так, что выделяемое тепло используется эффективно при химических реакциях топки, плавлении золы, сушке щелока, подогреве и кипении воды и перегреве пара.
Реакции в топке
Черный щелок впрыскивается в топку симметрично. Капли щелока набухаются и высыхаются в пути в слой огарка на поду топки. Во время этого процесса натрий освобождается в соответствии со следующими реакциями:
Реакциями в слое огарка являются:
• органическое вещество сжигается и газифицируется
• сульфат натрия восстанавливается в сульфид натрия. Восстановление осуществляется, когда горящий углерод имеет контакт с плавляющемся сульфатом натрия при восстановлении (дефицит в кислороде), условие в основном в соответствии со следующими реакциями:
Эффективность реакции определяется:
Эффективность восстановления (моль-%) = Na2S/(Na2S + Na2SO4)x100%
Обычно эффективность восстановления анализируется из пробы зеленого щелока.
Воздух на горение
Воздух на горение распределяется в топку через три воздушных яруса. Самым низким ярусом является ярус первичного воздуха на 1,1 м выше пода топки. Воздушные сопла располагаются симметрично на каждом экране. Первичный воздух предназначен для периметра слоя огарка.
Вторичный воздух вводится через фронтовой и задний экраны. Вторичный воздух предназначен для горючего материала, который должен быть сожжен до падения на слой огарка. Объем вторичного воздуха составляет ок. 50 % от общего объема воздуха, и вторичный воздух является самым важным воздухом для управления работой слоя огарка и топки. Слой огарка регулируется объемом вторичного воздуха и температурой впрыскивания черного щелока. Давление в коробке вторичного воздуха держается в определенном диапазоне.
Ярус третичного воздуха располагается выше отметки щелоковых форсунок. Отверстия для подвода воздуха (3 шт. на фронтовом и 2 шт. на заднем экране) представляют собой большие отверстия, располагающиеся внахлестку. Этим обеспечивается достаточное проникновение для создания единообразных профилей температуры и скорости, а также для подачи воздуха для дожигания газа и частиц.
Черный щелок
Характеристика черного щелока от концентратора:
Содержание сухого вещества в черном %
щелоке при сжигании
Элементарный анализ сухого вещества по весу при сжигании черного щелока:
Чистая химия
Высоким гостям на Сегежском ЦБК всегда показывают бумагоделательную машину или мешочное производство, где виден конечный продукт. «Республике» удалось увидеть внутреннюю «кухню», которая обычно остается в тени. Раскрываем загадки.
Есть два способа превращения древесины в целлюлозу: сульфатный и сульфитный. В первом случае в качестве реагентов используется белый щелок, то есть различные натриевые соединения, а во втором – диоксид серы и сернистая кислота.
Сульфатный способ позволяет делать бумагу из любых пород древесины, а конечный продукт получается более прочным, но труднее отбеливающимся.
Сульфитный способ менее распространен, зато бумага получается белой. На Сегежском ЦБК используется сульфатный способ варки целлюлозы.
Смена варочного цеха – это пять человек. Именно они отвечают за то, чтобы дерево превратилось в кашу, то есть в целлюлозу. Пульт управления процессом – несколько мониторов, расположенных рядом друг с другом. На каждом из них какой-то из участков процесса, а все вместе образуют общую картину производства целлюлозы.
За спиной диспетчеров эта же схема, но размером в несколько метров, а перед ними — стена из самых разных приборов, переключателей и тумблеров. Наследие прошлого, ставшее ненужным, трогать не стали. Теперь диспетчерская – это и центр управления, и музей.
Раньше диспетчер ходил вдоль этой стены, смотрел за процессом, сейчас все контролируется с компьютера, но все равно, чтобы запустить процесс щелчком мышки, нужно пробежаться по цеху и руками открыть все задвижки.
Котел
Варочный котел – это самое высокое здание на комбинате — 63 метра. В нем есть лифт, но нет этажей. Уровни делятся на отметки, обозначающие количество метров над землей. Последняя отметка – 63-я.
Вид на Сегежский ЦБК с высоты в 63 метра.
Тут открывается волшебный вид на сам комбинат и тут же берет свое начало процесс превращения щепы в целлюлозу.
Верхняя часть варочного котла
Котел – это своеобразная большая кастрюля, куда сверху засыпается щепа, а внизу выходит уже почти готовый продукт. Под действием температуры и реагентов все вещества, которые связывают волокна дерева в единое целое, растворяются, и на выходе получается кашеобразная смесь.
Весь процесс занимает от 4 до 6 часов и спрятан за толстыми стенами котла. Снаружи он выглядит старым, но несколько лет назад изнутри «помолодел» и теперь может варить до 900 тонн целлюлозы в сутки вместо прежних 600 тонн. Скоро новая модернизация. После нее котел сможет осилить до 1150 тонн целлюлозы в сутки.
Сейчас, чтобы обеспечить сырьем эту гигантскую «кастрюлю», нужно примерно 100 лесовозов, полностью груженных бревнами.
Круговорот щелока
— Проблем с легкими ни у кого нет? Астмы, других болезней?
Вопрос начальника производства Евгения Паршина застает врасплох и непроизвольно вырывается: «А что, будут?»
Воображение рисует страшные картины: едкий смрад, разноцветные химические клубы дыма.
Но всего этого в котельной ТЭС-2 нет. ТЭС – теплоэлектростанция — дает пар и электричество на производство, но, в отличие от обычной котельной, работает на черном щелоке.
Чтобы щепа превратилась в целлюлозу, к ней добавляют реагенты – белый щелок. В процессе варки щелок растворяет древесину, но при этом насыщается органическими соединениями и из белого превращается в черный щелок.
Этот самый черный щелок сжигают в котлах, и в результате сгорания образуется зеленый щелок, который после процесса регенерации превращается в белый. Белый щелок опять отправляется в варочный котел, и таким образом круг замыкается. Вот такая эволюция цвета.
— Белый налет – это сульфаты. Здесь же вредное производство. Первая сетка, горячий цех. Я в 45 лет на пенсию вышел, — рассказывает форсунщик Сергей Максимов. Сейчас идет 34-й год его работы на Сегежском ЦБК.
Две форсунки с одной стороны и две с другой ежесекундно выбрасывают литры щелока прямо в огненное нутро двух котлов, разогревающих пар в трубах до 440 градусов.
Начальник производства Евгений Паршин
— У нас на данный момент специализированных курсов нет. Обучением мы занимаемся на рабочем месте. Обучение три месяца. Проходит по утвержденной программе. Потом работник проходит стажировку. Но для подготовки квалифицированного содовщика необходимо от трех до пяти лет. Эта профессия довольно ответственная. Нужно понимать теплоэнергетику, ведь мы работаем с высокой температурой и паром с высоким давлением. Нужно разбираться в регенерации щелока, соблюдать все параметры по сульфидности, по восстановлению сульфата. Содовщик должен быть и химиком, и технологом, и энергетиком одновременно.
Самим котлам уже много лет, но система управления новая. Здесь в прошлом году установили самую современную программу для одного из котлов, в следующем году обновят и второй. Помимо компьютерной начинки серьезно модернизируют очистное оборудование. С 2019 года вступают в силу новые нормы по экологии, и чтобы им соответствовать, нужно меняться.
Содорегенерационные котельные агрегаты (СРК)
СРК – это высокотемпературные теплотехнологические установки, в топках которых осуществляются реакции, направленные на восстановление химической активности минеральной части и выжиг органических веществ, содержащихся в щелоке, теплота продуктов сгорания которого используется для получения пара.
Основное назначение СРК – это восстановление химической активности минеральной части щелока, а вспомогательное – получение пара для использования его в технологическом цикле производства целлюлозы.
На рис. 4.3 приведена принципиальная схема содорегенера ционного котельного агрегата, которая включает в себя топочное устройство, ширмовый пароперегреватель, развитый испарительный конвективный пучок, экономайзер, электрофильтр и дымосос.
По конструктивным и режимным характеристикам СРК отличаются от энергетических котельных агрегатов, что связано со специфическими свойствами черных сульфатных щелоков, заклю чающимися в организации химических реакций минеральной части и продуктов сгорания органических веществ, а также мелкодисперсном составе минеральной части. Топка СРК представляет собой парал лелепипед, в нижней части которого располагается под со слоем огарка, а на боковых стенах в два или в три яруса установлены сопла, из которых струями вытекает воздух с температурой 130150 °С и скоростью 3050 м/с. На боковых стенах топки располагаются форсунки для распыливания щелока.
В соответствии с такой конструкцией топки и расположением воздушных сопел и форсунок процессы горения протекают как в факеле при свободном падении щелоковых частиц, так и в слое огарка, располагающегося на поду топки. Щелок с влажностью
4045 % подается в топку при помощи механических форсунок грубого распыла, расположенных на высоте 56 метров от пода топки. Образующиеся при этом сравнительно крупные капли падают вниз, и по мере испарения влаги с их поверхности образуются капли огарка,
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
скапливающиеся в виде слоя на поду топки, и выгорают за счет первичного дутья.
Рис. 4.3. Схема содорегенерационного котельного агрегата:
1 – бак зеленого щелока; 2 – фурма первичного дутья; 3 – фурма вторичного дутья; 4 – фурма третичного дутья; 5 – щелоковая форсунка; 6 – ширмовый пароперегреватель; 7 – барабан котла ;
8 – конвективный испарительный пучок; 9 – ширмовый экономайзер; 10 – электрофильтр; 11– дымосос
Более мелкие частицы щелока сгорают в топочном объеме, а образующиеся при этом тонкодисперсные минеральные частицы увлекаются газовоздушным потоком в верхнюю часть топки и в газоходы котельного агрегата, где частично осаждаются на поверх ностях нагрева, в результате чего увеличивается температура уходящих газов и уменьшается КПД котлоагрегата.
Расплавленная минеральная часть в виде карбоната натрия Na2СO3 и сульфида натрия Na2S накапливается в нижней части топки, а затем по леткам струями вытекает в бак зеленого щелока.
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
Газовая плотность топки достигается за счет приваренных к экранным трубам плавников высотой 22 мм, сваренных между собой (рис. 4.4). Свободное термическое расширение экранных труб в топке СРК осуществляется за счет того, что к экранным трубам привари ваются скобы с прорезями, которые свободно перемещаются вместе с экранными трубами (рис. 4.5).
Рис. 4.4. Газоплотные экранные трубы в топке СРКА:
1 – экранные трубы; 2 – плавники; 3 – обмуровка топки
Рис. 4.5. Схема крепления экранной трубы в СРКА:
1– шпилька; 2 – обмуровка; 3 – скоба; 4 – экранная труба;
В верхней части топки располагается ширмовой паропере греватель, выполненный в виде подвесных трубчатых панелей. За ширмовым может быть установлен конвективный пароперегреватель по конструкции аналогичный энергетическим котельным агрегатам.
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
Конвективный пучок выполняется из труб диаметром 60 мм с шагом 160 мм. В пучке имеются газовые перегородки, создающие U – образное продольное движение газов в межтрубном пространстве.
Для очистки поверхностей нагрева пароперегревателя и конвек тивного пучка предусматривается установка обдувочных аппаратов выдвижного типа. Очистка труб водяного экономайзера производится при помощи дробеочистки.
Водяной экономайзер у СРК выполняется в виде трубчатых
панелей, расположенных вертикально в конвективной шахте котельного агрегата.
Воздухоподогреватели у СРК выносятся за пределы газоходов, так как они обогреваются котловой водой или паром. В том и в другом случаях есть вероятность попадания воды в топку и возникно вения взрыва в топочном пространстве, поэтому необходимо преду сматривать устройства, предупреждающие попадание воды в топку.
Современные конструкции содорегенерационных котлоагрегатов основываются на паровых котлах средней мощности, рассчи танных на получение пара давлением не более 4 МПа и температурой
450 ºС в целях снижения скорости высокотемпературной коррозии.
В современных схемах СРК отсутствуют газоконтактные каскадные испарители в связи с тем, что они являются источником загрязнения окружающей среды легкоиспаряющимися веществами, содержащимися в щелоке, такими как метилмеркаптан СН3SН, сероводород H2S, диметилсульфид (CH3)2S. Снижение влажности щелока обеспечивается дополнительно устанавливаемыми выпар ными аппаратами (концентраторами), при установке которых концентрацию сухих веществ можно повысить до 7375 %.
Установка концентраторов в схеме СРК вместо каскадных испарителей в значительной мере изменяет процессы, протекающие в топочном объеме, а именно:
увеличивается скорость горения черного щелока;
снижается расход продуктов сгорания за счет уменьшения объема водяных паров и, соответственно, уменьшается скорость газов в сечении топки;
уменьшается унос минеральных солей и их отложение на конвективных поверхностях нагрева.
Для очистки дымовых газов в схеме СРК предусматривается установка электрофильтров, основанных на создании электрического поля между катодами и анодами. Когда запыленный поток дымовых газов проходит между электродами, частицы пыли заряжаются и
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
прилипают к катоду, пластины которого периодически отряхиваются и унос возвращается в технологическую схему.
Однако применение электрофильтров для очистки дымовых газов сопряжено со значительными затратами энергии в виде постоян ного тока для создания электрического поля.
Для снижения влажности щелока, поступающего в топку СРК, применяется также газоконтактный способ с помощью скруббера Вентури, состоящего из трубы Вентури и циклона (рис. 4.6). Щелок, подаваемый в узкое сечение трубы через специальные сопла, увлекается перпендикулярно направленным потокам дымовых газов и далее газожидкостная смесь поступает в циклон, где происходит разделение потоков – на щелоковой и газовый. Кроме упаривания щелоков в скрубберах Вентури происходит очистка дымовых газов.
Рис. 4.6. Труба Вентури для улавливания уноса:
1 – поток запыленных дымовых газов; 2 – щелоковые форсунки;
3 – камера смешения; 4 – диффузор; 5 – циклон; 6 – отвод очищенных продуктов сгорания; 7 – отвод уноса
Однако, при всей привлекательности скруббера Вентури для дополнительного упаривания щелока и улавливания твердых частиц химикатов необходимо отметить, что в таких схемах затрачивается большое количество энергии на преодоление сопротивления трубы и, соответственно, циклона. Кроме того, при контакте капель щелока с газовым потоком легкоиспаряющиеся вещества, входящие в состав щелока, загрязняют окружающую среду вредными выбросами.
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
Обдувочные аппараты предназначены для поддержания в чистоте поверхностей нагрева СРК (рис. 4.7). Отложения, осажда ющиеся на трубах, представляют собой минеральную часть щелока.
Рис. 4.7. Обдувочный аппарат для СРКА:
1 – двутавровая балка; 2 – приводной электродвигатель;
3 –обдувочная труба; 4 – футеровка котла
Обдувочный аппарат состоит из электродвигателя, исполь зуемого для вращения и перемещения обдувочной трубы с соплами, монорельса и других узлов. Обдувочный аппарат автоматизирован и включается в работу в соответствии с программой обдувки различных поверхностей.
На СРК для горизонтально расположенных змеевиков экономай зеров применяется очистка чугунной или алюминиевой дробью.
При эксплуатации СРК есть вероятность возникновения топочных взрывов, которые могут разрушить обмуровку, каркас и другие устройства.
Физическая природа взрывов обусловлена тем, что на раскален ную кучу плава попадает вода при разрыве экранной трубы, в результате мгновенного испарения воды удельный объем пара увели чивается в 1700 раз, что приводит к увеличению давления в топке.
Химическая природа топочных взрывов в СРК связана с тем, что
при высокой температуре происходит диссоциация водяных паров с образованием водорода. Два объема водорода и один объем кислорода образуют гремучую смесь, которая взрывается без посто роннего источника энергии. Образование водорода в присутствии углерода протекает в соответствии со следующей реакцией
Физикохимическая природа взрывов связана с одновременным протеканием физических процессов повышения давления в топке и химических процессов образования водорода.
Эксплуатационная причина возникновения топочных взрывов связана с нарушением режима горения щелока в результате примене ния для подсветки более реакционного топлива – мазута. В большин стве случаев мазутные форсунки, предназначенные для стабилизации горения влажного щелока, устанавливают в воздушную фурму и добавляют мазут при постоянном расходе воздуха, в результате чего образуется химический недожог, который может привести к взрыву.
(Материал взят из книги Энергосбережениев теплоэнергетике и теплотехнологиях — Бельский А. П., Лакомкин В. Ю.)
Содорегенерационный котел это
Содорегенерационные котельные агрегаты (СРК)
СРК – это высокотемпературные теплотехнологические установки, в топках которых осуществляются реакции, направленные на восстановление химической активности минеральной части и выжиг органических веществ, содержащихся в щелоке, теплота продуктов сгорания которого используется для получения пара.
Основное назначение СРК – это восстановление химической активности минеральной части щелока, а вспомогательное – получение пара для использования его в технологическом цикле производства целлюлозы.
На рис. 4.3 приведена принципиальная схема содорегенера ционного котельного агрегата, которая включает в себя топочное устройство, ширмовый пароперегреватель, развитый испарительный конвективный пучок, экономайзер, электрофильтр и дымосос.
По конструктивным и режимным характеристикам СРК отличаются от энергетических котельных агрегатов, что связано со специфическими свойствами черных сульфатных щелоков, заклю чающимися в организации химических реакций минеральной части и продуктов сгорания органических веществ, а также мелкодисперсном составе минеральной части. Топка СРК представляет собой парал лелепипед, в нижней части которого располагается под со слоем огарка, а на боковых стенах в два или в три яруса установлены сопла, из которых струями вытекает воздух с температурой 130150 °С и скоростью 3050 м/с. На боковых стенах топки располагаются форсунки для распыливания щелока.
В соответствии с такой конструкцией топки и расположением воздушных сопел и форсунок процессы горения протекают как в факеле при свободном падении щелоковых частиц, так и в слое огарка, располагающегося на поду топки. Щелок с влажностью
4045 % подается в топку при помощи механических форсунок грубого распыла, расположенных на высоте 56 метров от пода топки. Образующиеся при этом сравнительно крупные капли падают вниз, и по мере испарения влаги с их поверхности образуются капли огарка,
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
скапливающиеся в виде слоя на поду топки, и выгорают за счет первичного дутья.
Рис. 4.3. Схема содорегенерационного котельного агрегата:
1 – бак зеленого щелока; 2 – фурма первичного дутья; 3 – фурма вторичного дутья; 4 – фурма третичного дутья; 5 – щелоковая форсунка; 6 – ширмовый пароперегреватель; 7 – барабан котла ;
8 – конвективный испарительный пучок; 9 – ширмовый экономайзер; 10 – электрофильтр; 11– дымосос
Более мелкие частицы щелока сгорают в топочном объеме, а образующиеся при этом тонкодисперсные минеральные частицы увлекаются газовоздушным потоком в верхнюю часть топки и в газоходы котельного агрегата, где частично осаждаются на поверх ностях нагрева, в результате чего увеличивается температура уходящих газов и уменьшается КПД котлоагрегата.
Расплавленная минеральная часть в виде карбоната натрия Na2СO3 и сульфида натрия Na2S накапливается в нижней части топки, а затем по леткам струями вытекает в бак зеленого щелока.
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
Газовая плотность топки достигается за счет приваренных к экранным трубам плавников высотой 22 мм, сваренных между собой (рис. 4.4). Свободное термическое расширение экранных труб в топке СРК осуществляется за счет того, что к экранным трубам привари ваются скобы с прорезями, которые свободно перемещаются вместе с экранными трубами (рис. 4.5).
Рис. 4.4. Газоплотные экранные трубы в топке СРКА:
1 – экранные трубы; 2 – плавники; 3 – обмуровка топки
Рис. 4.5. Схема крепления экранной трубы в СРКА:
1– шпилька; 2 – обмуровка; 3 – скоба; 4 – экранная труба;
В верхней части топки располагается ширмовой паропере греватель, выполненный в виде подвесных трубчатых панелей. За ширмовым может быть установлен конвективный пароперегреватель по конструкции аналогичный энергетическим котельным агрегатам.
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
Конвективный пучок выполняется из труб диаметром 60 мм с шагом 160 мм. В пучке имеются газовые перегородки, создающие U – образное продольное движение газов в межтрубном пространстве.
Для очистки поверхностей нагрева пароперегревателя и конвек тивного пучка предусматривается установка обдувочных аппаратов выдвижного типа. Очистка труб водяного экономайзера производится при помощи дробеочистки.
Водяной экономайзер у СРК выполняется в виде трубчатых
панелей, расположенных вертикально в конвективной шахте котельного агрегата.
Воздухоподогреватели у СРК выносятся за пределы газоходов, так как они обогреваются котловой водой или паром. В том и в другом случаях есть вероятность попадания воды в топку и возникно вения взрыва в топочном пространстве, поэтому необходимо преду сматривать устройства, предупреждающие попадание воды в топку.
Современные конструкции содорегенерационных котлоагрегатов основываются на паровых котлах средней мощности, рассчи танных на получение пара давлением не более 4 МПа и температурой
450 ºС в целях снижения скорости высокотемпературной коррозии.
В современных схемах СРК отсутствуют газоконтактные каскадные испарители в связи с тем, что они являются источником загрязнения окружающей среды легкоиспаряющимися веществами, содержащимися в щелоке, такими как метилмеркаптан СН3SН, сероводород h3S, диметилсульфид (Ch4)2S. Снижение влажности щелока обеспечивается дополнительно устанавливаемыми выпар ными аппаратами (концентраторами), при установке которых концентрацию сухих веществ можно повысить до 7375 %.
Установка концентраторов в схеме СРК вместо каскадных испарителей в значительной мере изменяет процессы, протекающие в топочном объеме, а именно:
увеличивается скорость горения черного щелока;
снижается расход продуктов сгорания за счет уменьшения объема водяных паров и, соответственно, уменьшается скорость газов в сечении топки;
уменьшается унос минеральных солей и их отложение на конвективных поверхностях нагрева.
Для очистки дымовых газов в схеме СРК предусматривается установка электрофильтров, основанных на создании электрического поля между катодами и анодами. Когда запыленный поток дымовых газов проходит между электродами, частицы пыли заряжаются и
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
прилипают к катоду, пластины которого периодически отряхиваются и унос возвращается в технологическую схему.
Однако применение электрофильтров для очистки дымовых газов сопряжено со значительными затратами энергии в виде постоян ного тока для создания электрического поля.
Для снижения влажности щелока, поступающего в топку СРК, применяется также газоконтактный способ с помощью скруббера Вентури, состоящего из трубы Вентури и циклона (рис. 4.6). Щелок, подаваемый в узкое сечение трубы через специальные сопла, увлекается перпендикулярно направленным потокам дымовых газов и далее газожидкостная смесь поступает в циклон, где происходит разделение потоков – на щелоковой и газовый. Кроме упаривания щелоков в скрубберах Вентури происходит очистка дымовых газов.
Рис. 4.6. Труба Вентури для улавливания уноса:
1 – поток запыленных дымовых газов; 2 – щелоковые форсунки;
3 – камера смешения; 4 – диффузор; 5 – циклон; 6 – отвод очищенных продуктов сгорания; 7 – отвод уноса
Однако, при всей привлекательности скруббера Вентури для дополнительного упаривания щелока и улавливания твердых частиц химикатов необходимо отметить, что в таких схемах затрачивается большое количество энергии на преодоление сопротивления трубы и, соответственно, циклона. Кроме того, при контакте капель щелока с газовым потоком легкоиспаряющиеся вещества, входящие в состав щелока, загрязняют окружающую среду вредными выбросами.
НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
Обдувочные аппараты предназначены для поддержания в чистоте поверхностей нагрева СРК (рис. 4.7). Отложения, осажда ющиеся на трубах, представляют собой минеральную часть щелока.
Рис. 4.7. Обдувочный аппарат для СРКА:
1 – двутавровая балка; 2 – приводной электродвигатель;
3 –обдувочная труба; 4 – футеровка котла
Обдувочный аппарат состоит из электродвигателя, исполь зуемого для вращения и перемещения обдувочной трубы с соплами, монорельса и других узлов. Обдувочный аппарат автоматизирован и включается в работу в соответствии с программой обдувки различных поверхностей.
На СРК для горизонтально расположенных змеевиков экономай зеров применяется очистка чугунной или алюминиевой дробью.
При эксплуатации СРК есть вероятность возникновения топочных взрывов, которые могут разрушить обмуровку, каркас и другие устройства.
Физическая природа взрывов обусловлена тем, что на раскален ную кучу плава попадает вода при разрыве экранной трубы, в результате мгновенного испарения воды удельный объем пара увели чивается в 1700 раз, что приводит к увеличению давления в топке.
Химическая природа топочных взрывов в СРК связана с тем, что
при высокой температуре происходит диссоциация водяных паров с образованием водорода. Два объема водорода и один объем кислорода образуют гремучую смесь, которая взрывается без посто роннего источника энергии. Образование водорода в присутствии углерода протекает в соответствии со следующей реакцией
Физикохимическая природа взрывов связана с одновременным протеканием физических процессов повышения давления в топке и химических процессов образования водорода.
Эксплуатационная причина возникновения топочных взрывов связана с нарушением режима горения щелока в результате примене ния для подсветки более реакционного топлива – мазута. В большин стве случаев мазутные форсунки, предназначенные для стабилизации горения влажного щелока, устанавливают в воздушную фурму и добавляют мазут при постоянном расходе воздуха, в результате чего образуется химический недожог, который может привести к взрыву.
(Материал взят из книги Энергосбережениев теплоэнергетике и теплотехнологиях — Бельский А. П., Лакомкин В. Ю.)
1.3. Содорегенерационный котлоагрегат (с каскадным испарителем)
Сгущенный черный щелок сжигается в топке содорегенерационного котлоагрегата (СРКА или, сокращенно ЦРК). Содорегенерационный котлоагрегат выполняет две задачи: энергетическую (производство пара) и технологическую (регенерация щелочи из черного щелока и свежего сульфата). Первая задача считается главной и поэтому содорегенерационные отделы сульфатцеллюлозных заводов играют роль котельных теплосиловых станций. С теплотехнической точки зрения сгущенный черный щелок, поступающий в топку СРК с концентрацией 55-65 % сухого вещества, является плохим топливом, так как он содержит много воды и золы. Для повышения теплоты сгорания рабочей массы топлива часто пользуются подачей в топку дополнительного топлива – нефти или мазута. Таким образом, содорегенерационный агрегат является котельным агрегатом, который попутно с производством пара выполняет важную технологическую функцию – выдает из топки плав, содержащий регенерированную щелочь в виде карбоната и сульфида.
Конструкции применяемых паровых котлов довольно разнообразны: встречаются одно-, двух- и трехбарабанные котлы с вертикальными и наклонными трубами. Преимущественным распространением пользуются двухбарабанные котлы с передним наклонным, так называемым фестонным пучком трубок, расположенным непосредственно над топкой. За фестонным пучком располагается пароперегреватель. Через основной котельный пучок газы могут проходить в поперечном или продольном направлении.
Топка содорегенерационного агрегата представляет собой шахту прямоугольного сечения, высотой 10-20 м (считая до уровня фестонного пучка). Стенки и под топки полностью экранируются трубками парового котла.
По высоте топку можно разделить на восстановительную и окислительную зоны. Восстановительная зона включает горн, заполненный плавом и огарком (примерно до уровня сопел первичного воздуха), и газовое пространство (примерно между соплами первичного и вторичного воздуха), характеризуемые недостатком кислорода и относительно высокими температурами. Окислительная зона занимает пространство от уровня вторичных сопел до фестонного пучка трубок парового котла.
Экранные трубы в окислительной зоне, как правило, оставляют открытыми. В восстановительной зоне трубки экрана иногда прикрывают чугунными блоками (так называемые блоки Бейли) с нанесенными на их поверхность слоем хромитовой обмазки толщиной около 100 мм или чаще просто слоем обмазки.
Сопла первичного воздуха, как правило, имеют небольшой уклон вниз.
Для подачи черного щелока в топку применяются два типа устройств. Первый тип – качающаяся механическая форсунка с отбойным щитком, установленная в центре фронтальной стенки, которая наносит щелок на стенки топочной камеры (система Томлинсона). При другом способе подачи щелок подается непосредственно на под с помощью нескольких механических или паровых форсунок, установленных в боковых стенках топки и совершающих колебательные движения только в вертикальной плоскости (система Розенкранца).
Сгущенный щелок перед подачей в топку смешивается с измельченным и просеянным сквозь сито сульфатом. Концентрация сухого вещества в щелоке при подаче в топку колеблется в пределах от 55 до 70 %; при этом относительно более низкую концентрацию допускают агрегаты, в которых сушка щелока ведется на стенках топки. Окончательное упаривание щелока перед подачей в топку зачастую производится в каскадных или скрубберных испарителях, установленных за агрегатом. На рисунке 2 изображена схема содорегенерационного агрегата с газоконтактным (каскадным) испарителем и сухим электрофильтром для улавливания щелочного уноса из дымовых газов. Сгущенный черный щелок после выпарки, имеющий концентрацию 50-55 % сухого вещества, принимается в расходные баки, откуда подается в бачок-растворитель для уноса под электрофильтрами. Далее щелок циркуляционным насосом прогоняется через бункера для воды под паровым котлом и поступает в ванну каскадного испарителя, где за счет тепла дымовых газов содорегенерационного агрегата упаривается до концентрации 60-65 % сухого вещества. Из испарителя щелок, обогащенный золой и уносом, стекает в смеситель для смешения со свежим сульфатом. Смесь щелока с сульфатом подается циркуляционными насосами через паровые трубчатые подогреватели, где нагревается до 110-120 ˚С, к форсункам топки; избыток щелока возвращается обратно в смесители.
Рисунок 2. Схема содорегенерационного агрегата с газоконтактным (каскадным) испарителем и сухим электрофильтром:
1-топка котлоагрегата; 2-пароперегреватель; 3-котельный пучок;4-фестон; 5,6-водяной и воздушный экономайзеры;7-каскадный испаритель;8-электрофильтр; 9- дымосос;10 – форсунка для щелока; 11-сопло первичного воздуха; 12-сопло вторичного воздуха; 13-летка плава; 14 – растворитель плава.
III. Котлы-утилизаторы
3.23. Содорегенерационные котлы-утилизаторы типа СКР
Содорегенерационный котёл типа СКР (рис. 42) предназначен для регенерации химикатов, используемых при производстве целлюлозы по сульфатному способу с утилизацией тепла для получения пара энергетических параметров.
В топке содорегенерационного котла сжигается отработанный черный щелок, содержащий лигнин. Содорегенерационный котёл является одним из основных элементов комплекса оборудования целлюлозно-бумажного комбината. Запроектировано два типа унифицированных котлов СКР паропроизводительностью 13 и 26 т/ч.
Котлоагрегат типа СКР — вертикально-водотрубный, двухбарабанный с естественной циркуляцией выполнен по П-образной компоновке.
Топочная камера котла полностью экранирована трубами ∅60×5 мм с шагом 64 мм. Под топки — горизонтальный, образован трубами, переходящими во фронтовой экран. Задний экран имеет в верхней части топки выступ — «пережим» для потока газов перед перегревателем.
Пароперегреватель выполнен в виде ширм с шагом 320—384 мм и подвешен на коллекторах в верхней части топки. От прямого излучения из топки пароперегреватель защищен первым кипятильным пучком.
В переходной части газохода котла за пароперегревателем установлен второй кипятильный пучок, трубы которого включены в верхний и нижний барабаны Верхний барабан оборудован паросепарационными устройствами.
На нижней части переходного газохода установлены золовые бункеры. Во втором газоходе котла с нисходящим потоком газов установлен змеевиковый экономайзер из стальных труб ∅32×3,5 мм. Экономайзер состоит из отдельных пакетов, включенных последовательно.
Щелоковые форсунки расположены на фронтовой и задней стенах топки на 5 м выше уровня пода. Подача воздуха на горение черного щелока подводится двумя ступенями. Первичный воздух подается в топку через сопла, расположенные равномерно по периметру топки на расстоянии 1 м от пода, а вторичный воздух — через сопла, тангенциально направленные к окружности диаметром 1,8 м в центре топки.
Каркас топки — несущий, выполняется из стального проката. Обмуровка котла — облегченного типа, подвешивается на экранных трубах.
Для очистки поверхностей нагрева экономайзера от отложений золы котлоагрегат оборудуется установками дробевой очистки и периодической обмывки водой.
Для заказа котла-утилизатора типа СКР необходимы согласование технических условий на поставку с заводом-изготовителем и представление заявочной спецификации на котельно-вспомогательное оборудование.
Котлы типа СКР запроектированы в содружестве с ЦКТИ и намечены к изготовлению на таганрогском заводе «Красный котельщик».
8. Дополнительные требования промышленной безопасности к эксплуатации содорегенерационных котлов
Количество и подача питательных устройств для СРК должны выбираться, как для котлов со слоевым способом сжигания. При этом подача резервных насосов (с паровым приводом или электрическим приводом от независимого источника) должна выбираться по условиям нормального охлаждения СРК при аварийном отключении насосов с электрическим приводом.
Разрешается компоновка СРК в одном общем блоке с энергетическими, водогрейными и утилизационными котлами, а также неотрывно связанными с СРК выпарными и окислительными установками щелоков.
Эксплуатация СРК на щелоках при содержании в черном щелоке перед форсунками менее 55% сухих веществ не допускается.
432. СРК должен быть переведен на сжигание вспомогательного топлива в случаях:
а) возникновения опасности поступления воды или разбавленного щелока в топку;
б) выхода из строя половины леток плава;
в) прекращения подачи воды на охлаждение леток;
г) выхода из строя всех перекачивающих насосов зеленого щелока;
д) выхода из строя всех перекачивающих насосов, или всех вентиляторов, или дымососов.
433. СРК должен быть немедленно остановлен и отключен действиями защит или персоналом при:
а) поступлении воды в топку;
б) исчезновении напряжения на устройствах дистанционного и автоматического управления, на всех контрольно-измерительных приборах;
в) течи плава помимо леток или через неплотности топки и невозможности ее устранения;
г) прекращении действия устройств дробления струи плава и остановке мешалок в растворителе плава;
д) выходе из строя всех перекачивающих насосов, или одного из дымососов, или одного из вентиляторов.
Также СРК должен быть немедленно остановлен и отключен действиями защит или персоналом в иных случаях, предусмотренных производственной инструкцией.
Смотрите также
2005-2019 © Все права защищены, ТеплоГидроМаш. Карта сайта.