УСТРОЙСТВО РЕГЕНЕРАЦИОННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ РЕГЕНЕРАЦИОННОГО КОТЛА Российский патент 2020 года по МПК F22B21/02 F23G7/04 F22G7/14 D21C11/04 

Задача изобретения

Настоящее изобретение относится к устройству для регенерации тепла из дымовых газов, образующихся при сжигании отработанного щелока, такого как черный щелок, в котле для химической регенерации в химической целлюлозной промышленности.

Уровень техники

При производстве химической целлюлозы лигнин и другие органические не целлюлозные материалы отделяют от сырьевого материала химической целлюлозы посредством варки с использованием варочных химикалий. При химической варке восстанавливается используемый варочный, то есть отработанный щелок. Отработанный щелок, который механически отделен от химической целлюлозы, имеет высокую теплоту сгорания вследствие содержания в нем углеродсодержащего и другого органического горючего материала, отделенного от химической целлюлозы. Кроме того, отработанный щелок, содержит также неорганические химические вещества, которые при химической варке не реагируют между собой. Было разработано несколько различных способов регенерации тепла и химических веществ из отработанного щелока.

Черный щелок, получаемый при производстве сульфатной целлюлозы, сжигают в регенерационном котле. По мере сгорания содержащиеся в черном щелоке органические и углеродистые материалы, а также неорганические компоненты в отработанном щелоке превращаются в химические вещества, которые можно возвращать и далее использовать в процессе варки.

При сжигании черного щелока образуются горячие дымовые газы, которые приводятся в контакт с различными теплообменниками регенерационного котла. Дымовой газ переносит тепло в проходящую внутри теплообменников воду или в пар, или же в смесь воды и пара, сам при этом одновременно охлаждаясь. Дымовые газы обычно содержат избыток золы. Основная часть золы представляет собой сульфат натрия, а их следующая большая часть - обычно карбонат натрия. Зола содержит также и другие компоненты. Увлекаемая дымовыми газами зола находится в печи, в основном, в распыленной форме и начинает превращаться в мелкую пыль или в расплавленные капельки главным образом в тех частях котла, которые ближе к выходу печи. Содержащиеся в расплаве золы соли - плавятся, или же они представляют собой липкие частицы даже при относительно низких температурах. Расплавленные и липкие частицы легко прилипают к поверхностям теплопередачи и даже разъедают их. Отложения липкой золы порождают возможность закупоривания газоводов дымового газа, а также коррозию и износ тепловых поверхностей в котле.

Котел для химической регенерации обычно образован из нижеследующих основных частей, которые схематично показаны на фигуре 1:

- печь регенерационного котла содержит переднюю стенку и боковые стенки. Ширина печи является горизонтальной длиной передней стенки, а ее глубина является длиной боковой стенки печи. Фигура 1 иллюстрирует конструкцию котла химической регенерации, имеющего печь, образованную водопроводящими трубными стенками, - передней стенкой 11, боковыми стенками 9 и задней стенкой 10, а также дном 15, образованном из водопроводящих труб. Воздух для горения подается в печь по многочисленным разным уровням 18. Уровни воздуха могут быть также расположены иначе, чем показано на чертеже. Отработанный щелок, такой как черный щелок, подается в печь из форсунок 12. При горении на дне печи образуется ложе "плава". Этот плав обычно удаляют из придонной части печи через отводные патрубки 17 плава.

- нижняя часть 1 печи - в ней, в основном, происходит сжигание отработанного щелока;

- средняя часть 2 печи - в ней, в основном, происходит окончательное сжигание газообразных горючих веществ;

- верхняя часть 3 печи;

- зона 4 пароперегревателей - в ней выходящий из парового барабана 7 насыщенный пар преобразуется в перегретый пар, имеющий более высокую температуру. В зоне пароперегревателя или перед ней часто расположена так называемая экранирующая трубчатая поверхность или экранирующие трубы, которые обычно действуют как кипятильник воды;

- в следующем за печью газоводе дымового газа после пароперегревателей находятся теплообменники: накопитель котла и экономайзеры, в которых регенерируется тепло из образованного в печи дымового газа. Накопитель 5 котла, то есть испаритель воды, расположен в первом канале дымового газа газовода дымового газа, то есть в так называемом втором проходе. В накопителе котла вода при температуре насыщения частично переводится в пар;

- подогреватели питательней воды, то есть так называемые экономайзеры 6а, 6b, в которых, находящаяся в теплопередающих элементах питательная вода предварительно нагревается дымовыми газами, прежде чем эта вода направляется в барабан 7 и в парогенерирующие части (накопитель 5 котла, стенки печи и возможные экранирующие трубы), а также в пароперегревающие части 4 котла;

- барабан (или паровой барабан) 7, имеющий в своей нижней части воду, а в верхней части - насыщенный пар. Некоторые котлы имеют два барабана: паровой барабан (верхний барабан) и водяной барабан (нижний барабан), между которыми обеспечены теплообменники, так называемые трубы накопителя котла для кипячения воды;

- связанные с котлом другие детали и устройства, например, система воздуха для горения, система дымового газа, система подачи щелока, система для обработки плава и щелока, насосы подачи воды и т. д. Ссылочная позиция 13 обозначает так называемый нос.

Циркуляция воды/пара в котле организована посредством естественной циркуляции, при этом пароводяная смесь, образованная в водопроводящих трубах стенок и в придонной части печи, поднимается вверх по сборным трубам в паровой барабан 7, который расположен поперечно по отношению к котлу, то есть параллельно передней стенке 11. Горячая вода протекает из парового барабана вниз через спускные трубы 14 в донный коллектор 15, откуда растекается по донным водопроводящим трубам и далее - по водопроводящим трубам стенок.

Подогреватель, то есть экономайзер, обычно относится к теплообменнику, содержащему теплопередающие элементы, внутри которых протекает предназначенная для нагрева питательная вода котла. Между элементами теплообменника в экономайзере остается свободное пространство для тока дымового газа. При протекании дымового газа по элементам теплообменника, тепло переходит в протекающую внутри элементов питательную воду. Накопитель котла также образован из теплопередающих элементов, внутри которых протекает предназначенная для кипячения вода или смесь воды и пара, в которую переносится тепло из проходящего по этим элементов дымового газа.

Теплообменники для регенерации тепла, то есть накопитель котла и экономайзеры, обычно построены таким образом, что дымовой газ протекает в них не снизу вверх, а обычно - только сверху вниз. В экономайзерах, для того чтобы обеспечить более экономичную регенерацию тепла, направление тока воды обычно противоположно направлению тока дымовых газов.

В некоторых котлах регенерации отработанного щелока накопитель котла построен таким образом, что дымовые газы текут по существу горизонтально. В котлах с одним барабаном, имеющих такой накопитель котла горизонтального тока, теплопередающие элементы накопителя котла расположены таким образом, что подлежащая кипячению вода протекает, по существу, снизу вверх. Накопитель котла в данном случае называется накопителем котла горизонтального тока, потому что дымовые газы проходят по существу горизонтально. Двухбарабанные котлы, как правило, обеспечены верхним барабаном и нижним барабаном, между которыми расположены трубы накопителя котла, так что предназначенная для кипячения вода течет в трубах по существу снизу вверх, а дымовые газы текут по существу горизонтально. В этих случаях для потоков дымового газа и воды может использоваться общий термин "поперечный ток", а для накопителя котла - накопитель котла поперечного тока.

В обычном схематично показанном на фигуре 1 регенерационном котле отработанного щелока, который имеет так называемый вертикальный накопитель 5 котла, дымовые газы протекают вертикально сверху вниз. Канал 8 тока для дымовых газов расположен смежно с накопителем котла, в каковом канале дымовые газы, которые прошли через накопитель 5 котла, текут снизу вверх. Канал 8 выполнен как обычный, без теплообменников. Рядом с каналом 8 находится первый экономайзер (так называемый нагретый экономайзер) 6а, в котором дымовые газы текут сверху вниз, перенося тепло в питательную воду, которая течет в элементах теплообменника экономайзера. Соответствующим образом, второй канал 9 дымового газа расположен рядом с нагретым экономайзером, в каковом канале дымовые газы, приходящие из нижнего конца экономайзера 6а, текут в направлении вверх. Кроме того, этот канал дымового газа, как обычный, является по существу пустым каналом без теплообменных элементов для регенерации тепла или подогревателей воды. Рядом с каналом 9 дымового газа находится второй экономайзер, так называемый более холодный экономайзер 6b, в котором дымовые газы текут сверху вниз, нагревая питательную воду, протекающую в теплообменных элементах.

Помимо накопителя 5 котла, двух экономайзеров 6а и 6b и каналов 8, 9 между ними, котел может иметь несколько соответствующих каналов дымового газа и экономайзеров.

Как известно, дымовые газы в накопителе котла и в экономайзерах направлены с возможностью протекания сверху вниз. Зола, захваченная дымовыми газами, загрязняет поверхности теплопередачи. По мере того, как зола налипает на теплопередающие поверхности, слой золы постепенно становится все толще, что ухудшает теплопередачу. Если на поверхности накапливается чрезмерное количество золы, то сопротивление потоку дымового газа может превысить опасный уровень. Поверхности теплообмена очищают с помощью пародувок, через которые пар время от времени выдувается на поверхности теплопередачи, в результате чего накопленнпя на поверхностях зола отваливается и проходит вместе с дымовыми газами в накопительные бункеры, расположенные в нижней часть поверхности теплообмена.

Не все регенерационные котлы снабжены накопителем котла. Европейская патентная заявка 1188986 представляет решение, в котором первая часть газовода дымового газа после регенерационного котла, так называемый второй проход, снабжена по меньшей мере одним пароперегревателем, а именно, - первичным пароперегревателем. В этом случае проблемой может быть избыточное повышение температуры поверхностей в этой части газовода дымового газа. Патентная заявка WO 2014044911 показывает, что упомянутая часть канала дымового газа выполнена с возможностью охлаждения дымового газа посредством охлаждающей среды, поступающей из экранных трубок.

Европейский патент 1728919 представляет установку, в которой часть газовода дымового газа после регенерационного котла, так называемый второй проход, оснащен и накопителем котла, и экономайзером, расположенными один за другим в направлении входа дымового газа, но поверхности пароперегрева расположены в соответствии с предшествующим уровнем техники - в верхней части печи котла. Когда второй проход оснащен и накопителем котла, и экономайзером, он ограничивает позиционирование других тепловых поверхностей, таких как поверхность пароперегревателя, в токе дымового газа.

Существуют также решения, в которых предлагается улучшить производство электроэнергии на целлюлозно-бумажной фабрике с помощью расположенного в регенерационном котле подогревателя. Подогреватель и пароперегреватель и в принципе, и практически являются подобными между собой теплообменными поверхностями. Разница заключается в том, что в "реальных" пароперегревателях (которые в данной патентной заявке называются пароперегревателями) насыщенный пар, исходящий из котлового барабана, нагревается до более высокой температуры (например, до температуры около 515° C) шаг за шагом, до тех пор, пока после последнего шага он не будет называться "свежим" паром. Этот "свежий" пар затем направляется в паровую турбину для производства электрической энергии. В свою очередь, в подогревателе пар, полученный из турбины, нагревается, а затем снова возвращается в турбину. Испущенный пар отбирается из турбины при заданных уровнях давления, и он используется, например, для нагрева питательной воды или воздуха для горения. При использовании подогревателя оставшийся в турбине пар возвращается под оптимизированным давлением обратно в котел, в подогреватель, где этот пар нагревается, и нагретый пар снова отбирается в турбину для повышения выработки электроэнергии. В известных решениях, например, в таких как по патентам США 7.640.750 и 8.443.606, подогреватели расположены в обычной зоне пароперегрева в верхней части печи. Однако компоновка такого типа уменьшает пространство для пароперегревателей или высоту котла, и, таким образом, необходимо увеличивать общую конструкцию котла. Патент США 7.640.750 представляет двухступенчатый подогреватель, последняя ступень которого расположена в некоторой полости в регенерационном котле. В этой полости происходит сжигание топлива для производства дымовых газов.

Сущность изобретения

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить более гибкое решение, чем более ранние, для изменения размера и расположения различных регенерационных поверхностей регенерационного котла в соответствии с потребностями процесса, когда этот котел помимо пароперегревателей имеет подогреватель.

Устройство по настоящему изобретению характеризуется тем, что представлено в отличительных частях независимых пунктов формулы изобретения. Другие варианты осуществления изобретения характеризуются тем, что представлено в других пунктах формулы изобретения.

Изобретение относится к устройству регенерационного котла, содержащего печь для сжигания отработанного щелока и газовод дымового газа, содержащий вертикальные каналы дымового газа, по меньшей мере часть из которых снабжены блоками регенерации тепла для регенерации тепла из дымовых газов. Дымовые газы протекают в последовательных каналах дымовых газов сверху вниз и снизу вверх. Блоки регенерации тепла имеют ширину, по существу равную ширине газовода дымового газа. Характерной особенностью устройства является то, что подогреватель расположен в первом после печи канале дымового газа, в так называемом втором проходе и что в дополнение к подогревателю в нем находится один из следующих блоков регенерации тепла: экономайзер или накопитель котла. Подогреватель и второй блок регенерации тепла расположены параллельно, таким образом, что в канале дымового газа дымовой газ протекает в вертикальном направлении сверху вниз и одновременно нагревает подогреватель и второй блок регенерации тепла. Что касается горизонтального направления тока дымовых газов, то подогреватель и второй блок регенерации тепла расположены один за другим. Подогреватель и второй блок регенерации тепла, то есть экономайзер или накопитель котла, обычно имеют ширину, равную ширине газовода дымового газа (то есть длине передней и задней стенок печи). Каждый блок регенерации тепла, то есть подогреватель, экономайзер и накопитель котла, образован посредством ряда элементов регенерации тепла.

Подогреватель, накопитель котла и экономайзер относятся к блокам регенерации тепла, которые образованы из элементов теплообмена, обычно - из труб, внутри которых течет предназначенная для нагрева вода, пар или их смесь. Между теплопередающими элементами остается свободное пространство для тока дымового газа. Когда по теплообменным элементам протекает дымовой газ, в протекающую внутри элементов воду и (или) в пар переносится тепло. Текущий вниз по каналу дымовых газов дымовой газ одновременно нагревает подогреватель и второй блок переноса тепла, тем самым дымовой газ при определенной температуре одновременно нагревает как подогреватель, так и второй блок переноса тепла. Подогреватель подсоединен к паровой турбине, исходящий пар каковой и нагревает подогреватель. Пар возвращается в паровую турбину при более высокой температуре, и тем самым выработка электроэнергии увеличивается, поскольку пар может разряжаться в турбине до более низкого давления. Подогреватель котла может быть также двухступенчатым. В этом случае подогреватель первой ступени расположен в первом канале дымового газа (в так называемом втором проходе) вместе с экономайзером или с накопителем котла. Подогреватель второй ступени расположен в верхней части котла перед вторым проходом в зоне пароперегревателя. Из подогревателя первой ступени пар протекает в подогреватель второй ступени и далее - в турбину. Когда подогреватель является частью регенерационного котла, производство электроэнергии и эффективность производства могут достигать своего максимума.

Изобретение также относится к устройству регенерационного котла, содержащего печь для сжигания отработанного щелока и газовод дымового газа, содержащий вертикальные каналы дымового газа, по меньшей мере часть из которых снабжены блоками регенерации тепла для регенерации тепла из дымовых газов. Дымовые газы протекают по последовательным каналам дымовых газов сверху вниз и снизу вверх. Блоки регенерации тепла составлены из элементов регенерации тепла, при этом первый после печи канал дымового газа снабжен подогревателем. В дополнение к подогревателю в первом канале дымового газа расположен один из следующих блоков регенерации тепла: экономайзер или накопитель котла, а элементы регенерации тепла подогревателя и второй блок регенерации тепла расположены один рядом с другим в направлении, которое поперечно горизонтальному направлению входа дымовых газов, и таким образом, что в канале дымового газа дымовой газ протекает в вертикальном направлении сверху вниз и одновременно нагревает подогреватель и второй блок регенерации тепла, которые расположены параллельно по отношению к дымовым газам. Другими словами, элементы подогревателя и элементы второго блока регенерации тепла расположены поочередно в ряду, который является поперечным относительно горизонтального направления входа дымового газа, а также параллельно передней стенке и задней стенке котла. Например, каждый второй элемент регенерации тепла может быть элементом подогревателя, а каждый второй - элементом экономайзера или элементом накопитель котла. Однако количество элементов подогревателя и элементов второго блока регенерации тепла не обязательно должно всегда быть одинаковым, - их соотношение определяется в соответствии с необходимостью.

Дымовой газ во втором проходе имеет некоторую максимальную скорость, которая на практике определяет размер имеющейся в нем тепловой поверхности в виде количества трубок, образующих эту тепловую поверхность, а также глубину канала дымового газа. Когда различные тепловые поверхности расположены во втором проходе параллельно по отношению к вертикальному потоку дымовых газов, их размер в виде количества трубок можно выбирать более свободно, поскольку дымовые газы текут в них во всех. Это обеспечивает преимущества, связанные с экономией инвестиционных затрат и с производством электроэнергии в регенерационном котле, при этом наилучшие характеристики достигаются изменением взаимных размеров различных тепловых поверхностей по отношению одна к другой, а конечной целью является создание как можно меньшей по размерам конструкции котла.

Кроме того, воздуходувки для сажи второго прохода обдувают все параллельные тепловые поверхности, тем самым достигается экономия общего количества воздуходувок для сажи, а также потребления обдувочного пара по сравнению с котлом, в котором они представляют собой разделенные последовательные поверхности, расположенные в разных каналах дымового газа

Дополнительное преимущество заключается в том, что все необходимые поверхности пароперегревателя могут быть расположены по боковой стороне печи котла без необходимости увеличения размера котла.

В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения подогреватель и экономайзер расположены в первом канале дымового газа, и обычно они расположены в направлении входа дымового газа один за другим, таким образом, что первым из них является подогреватель. В этом случае преимущество заключается в том, что внутри котла может быть размещена бóльшая поверхность экономайзера без увеличения конструкции, тем самым температура питательной воды может быть повышена с меньшими затратами. Таким образом, площадь второго прохода в котлах может эффективно использоваться без необходимости в накопителе котла.

В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения подогреватель и накопитель котла расположены в первом канале дымового газа. Обычно они расположены в направлении входа дымовых газов, то есть в горизонтальном направлении тока, один за другим таким образом, что первым из них идет подогреватель. Дымовой газ в накопителе котла имеет некоторую максимальную скорость, которая на практике определяет количество теплопередающих труб накопителя котла и глубину канала дымового газа. Когда накопитель котла расположен рядом с подогревателем, количество трубок в накопителе котла можно выбирать более свободно, так как дымовые газы протекают также и в подогревателе. Это обеспечивает преимущество, связанное с экономией инвестиционных затрат и преимущества, связанные с производством электроэнергии в регенерационных котлах, имеющих меньшую потребность в накопителе котла. В существующих в настоящее время регенерационных котлах содержание сухих твердых частиц в сжигаемом черном щелоке является высоким (например, 85%), и высоким являются также давление свежего пара, например, 110 бар, и его температура в 510-520°C, в результате чего отношение требуемой поверхности накопителя котла к пароперегревающим поверхностям уменьшено.

Охлаждение стенок второго прохода может благоприятно выполняться таким образом, чтобы его стеновые трубы были подсоединены к барабану котла с обеспечением заданной циркуляции. Когда второй проход не имеет накопителя котла, такая конфигурация наиболее выгодна. Опять же, если во втором проходе накопитель котла предусмотрен, его стенки наиболее благоприятно охлаждаются в результате соединения стеновых труб между собой параллельно накопителю котла, так чтобы они получали охлаждающую воду из спускного патрубка накопителя котла. В каждом из упомянутых случаев в стенках второго прохода протекает пароводяная смесь. Кроме того, можно осуществлять охлаждение стенок посредством пара, для чего стеновые трубы подсоединяют к первому пароперегревателю. При охлаждении пара управление тепловым расширением труб может представлять собой проблему.

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения элементы подогревателя и элементы экономайзера расположены в первом канале дымового газа поочередно. Таким образом, они расположены в ряд рядом друг с другом в направлении, которое поперечно по отношению к горизонтальному направлению входа дымовых газов. Элементы регенерации тепла могут быть расположены, например, таким образом, что при этом каждый второй элемент регенерации тепла может быть элементом подогревателя, а каждый второй - элементом экономайзера. Их позиционирование не обязательно должно быть симметричным. Также возможно, чтобы количество элементов подогревателя было больше чем количество элементов экономайзера или наоборот. Количество и размер элементов зависят от требуемой тепловой поверхности в соответствии с конструкцией каждого котла и условиями процесса.

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения элементы подогревателя и элементы накопителя котла расположены в первом канале дымового газа. Таким образом, они расположены в ряд один за другим в направлении, которое поперечно по отношению к горизонтальному направлению входа дымовых газов. Элементы тепловой поверхности могут быть расположены, например, таким образом, что при этом каждый второй элемент может быть элементом подогревателя, а каждый второй - элементом накопителя котла. Их позиционирование не обязательно должно быть симметричным. Также возможно, чтобы количество элементов подогревателя было больше чем количество элементов накопителя котла или наоборот. Количество и размер элементов зависят от требуемой тепловой поверхности в соответствии с конструкцией каждого котла и условий процесса.

Накопитель котла может стать ненужным при высоких уровнях давления свежего пара и при высоком содержании сухих веществ в сжигаемом щелоке. В этом случае дорогой барабан также может быть выполнен меньшим, поскольку при этом уменьшаются требования к способности по разделению фаз.

Как само по себе известно, котел для химической регенерации содержит связанные с донной частью печи устройства для удаления химического плава. Устройства обычно содержат, по крайней мере, желоба удаления плава.

Краткое описание чертежей

Фигура 1 схематично показывает обычный регенерационный котел;

Фигура 2 схематично показывает предпочтительный вариант осуществления изобретения, в котором так называемый второй проход газовода дымового газа регенерационного котла в дополнение к подогревателю обеспечен вторым блоком регенерации тепла;

Фигура 3 схематично показывает второй предпочтительный вариант осуществления изобретения, в котором так называемый второй проход газовода дымового газа регенерационного котла в дополнение к подогревателю обеспечен вторым блоком регенерации тепла;

Фигура 4 схематично показывает третий предпочтительный вариант осуществления изобретения, в котором так называемый второй проход газовода дымового газа регенерационного котла в дополнение к подогревателю обеспечен вторым блоком регенерации тепла;

Фигура 5 схематично показывает четвертый предпочтительный вариант осуществления изобретения, в котором так называемый второй проход газовода дымового газа регенерационного котла в дополнение к подогревателем обеспечен вторым блоком регенерации тепла;

Где это применимо, на фигурах 2-5 используются одни и те же ссылочные позиции, что и на фигуре 1.

В представленном на фигуре 2 варианте осуществления пароперегреватели (Т) 20 регенерационного котла расположены в верхней части печи, откуда перегретый пар направляется по линии 33 для использования в соответствующем месте, таком как турбина. Кроме того, в зоне пароперегревателя расположен подогреватель 30. Второй подогреватель 21 расположен в так называемом втором проходе 22. Дымовой газ проходит через пароперегреватели 20, главным образом, горизонтально, в то время как в газоводе дымового газа дымовой газ протекает через вертикальные каналы дымового газа поочередно сверху вниз и снизу вверх, как показано стрелками 23. В нижней части газовода дымового газа обеспечены бункеры 24 для золы.

Пар заходит в подогреватель 21, расположенный во втором проходе от паровой турбины (не показана), испущенный пар которой нагревает подогреватель. Испущенный пар направляется в подогреватель 21 по линии 31. Из подогревателя 21 пар направляется в подогреватель 30, расположенный в зоне пароперегревателя, после чего нагретый пар по линии 32 возвращается в паровую турбину.

В дополнение к подогревателю канал дымового газа, так называемый второй проход 22 оснащен экономайзером (E) 25. В канале дымового газа дымовой газ протекает вертикально сверху вниз и нагревает одновременно подогреватель 21 и экономайзер 25. По отношению к горизонтальному направлению тока дымовых газов подогреватель 21 и экономайзер 25 расположены один за другим. Подогреватель 21 и экономайзер 25 обычно продолжаются по всей ширине канала дымового газа. Дымовой газ далее протекает через последовательные каналы дымового газа и выходит через выпускное отверстие 26. Помимо экономайзера 25 канал дымового газа обеспечен экономайзерами 27 и 28. Котловая вода подается в экономайзеры по линии 29, и после того, как протечет противотоком по отношению к дымовому газу, она по линии 34 подается от экономайзера 25 так называемого второго прохода в барабан 7 котла.

Когда подогреватель и экономайзер расположены во втором проходе параллельно по отношению к проходящему вниз дымовому газу, количество труб в них можно выбирать более свободно, поскольку дымовые газы проходят по всем трубам. Это обеспечивает преимущество, когда необходимо изменять взаимные размеры различных поверхностей регенерации тепла относительно друг друга, и необходимо выполнить размеры конструкции котла как можно меньшими.

Показанный на фигуре 3 вариант осуществления относится к регенерационному котлу, в котором необходим накопитель котла. Пароперегреватели (Т) 20 регенерационного котла расположены в верхней части печи, откуда перегретый пар направляется по линии 33 для использования в соответствующем месте, таком как турбина. Далее, в зоне пароперегревателя расположен подогреватель 30. Второй подогреватель 21 расположен в так называемом втором проходе 22. Дымовой газ проходит через пароперегреватели 20, главным образом, горизонтально, в то время как в газоводе дымового газа дымовой газ протекает через вертикальные каналы дымовых газов поочередно сверху вниз и снизу вверх, как показано стрелками 23. В нижней части дымоходного газопровода обеспечены бункеры 24 для золы.

Пар поступает в подогреватель 21, расположенный во втором проходе от паровой турбины (не показана), испущенный пар которой нагревает подогреватель. Испущенный пар направляется в подогреватель 21 по линии 31. Из подогревателя 21 пар направляется в подогреватель 30, расположенный в зоне пароперегревателя, после которого нагретый пар по линии 32 возвращается в паровую турбину.

В дополнение к подогревателю канал дымового газа, так называемый второй проход 22, обеспечен накопителем 40 котла. В канале 22 дымового газа дымовой газ протекает вертикально сверху вниз и нагревает одновременно и подогреватель 21, и накопителем 40 котла. По отношению к горизонтальному направлению тока дымового газа подогреватель 21 и накопитель 40 котла расположены один за другим. Подогреватель 21 и накопитель 40 котла обычно продолжаются по всей ширине канала дымового газа. В накопителе 40 котла вода, приходящая при температуре насыщения из барабана 7 котла по линии 41, частично кипятится до превращения в пар, который направляется в барабан 7.

Дымовой газ после второго прохода 22 протекает дальше через последовательные каналы дымового газа и выходит через выпускное отверстие 26. Газовод дымового газа дополнительно оснащен экономайзерами 43 и 44. Котловая вода подается в экономайзеры по линии 29, и после того, как протекает противотоком по отношению к дымовому газу, она по линии 45 подается от экономайзера 43, расположенного после так называемого второго прохода, в барабан 7 котла.

Размещение подогревателя и накопителя котла во втором проходе параллельно текущему вниз дымовому газу обеспечивает преимущества. Дымовой газ имеет в накопителе котла некоторую максимальную скорость, которая на практике определяет количество труб накопителя котла и глубину канала дымового газа. Когда накопитель банка расположена рядом с подогревателем, количество труб в накопителе котла может выбираться более свободно, поскольку дымовые газы текут также и в подогреватель. В регенерационных котлах, которые имеют меньшую потребность в накопителе котла, это обеспечивает преимущество в инвестиционных расходах и в производстве электроэнергии. Необходимость в накопителе котла снижается при высоких уровнях давления свежего пара и при высоких уровнях содержания сухих веществ в сжигаемом щелоке. Эффективность необходимой для кипения теплоты уменьшается по мере увеличения давления пара, а количество дымового газа уменьшается в зависимости от сухого вещества в сжигаемом щелоке. С другой стороны, питательную воду надо нагревать до более высокой температуры, так как более высокое давление одновременно увеличивает температуру насыщения, - тем самым, необходимо увеличивать размер экономайзера.

В варианте осуществления, представленном на фигуре 4, пароперегреватели (Т) 20 регенерационного котла расположены в верхней части печи, откуда перегретый пар направляется по линии 33 для использования в соответствующем месте, таком как турбина. Далее, в зоне пароперегревателя расположен подогреватель (V) 30. Второй подогреватель 50 расположен в так называемом втором проходе 22. Дымовой газ проходит через пароперегреватели 20, главным образом, горизонтально, в то время как в газоводе дымового газа дымовой газ протекает через вертикальные каналы дымовых газов поочередно сверху вниз и снизу вверх, как показано стрелками 23. В нижней части газовода дымового газа обеспечены бункеры 24 для золы.

Пар поступает в подогреватель 50, расположенный во втором проходе от паровой турбины (не показана), испущенный пар которой нагревает подогреватель. Испущенный пар направляется в подогреватель 50 по линии 51. Из подогревателя 50 пар направляется в подогреватель 30, расположенный в зоне пароперегревателя, после чего нагретый пар по линии 32 возвращается в паровую турбину.

Помимо подогревателя так называемый второй проход 22 обеспечен экономайзером 52, так что первый канал дымового газа оснащен элементами 50 подогревателя и элементами 52 экономайзера, расположенными в поочередном порядке. Таким образом, они расположены вместе друг с другом в ряду, который расположен поперек по отношению к горизонтальному направлению входа дымового газа. Можно также сказать, что эти элементы расположены в ряд в направлении передней стенки/задней стенки котла. Элементы подогревателя и элементы экономайзера расположены во втором проходе параллельно по отношению к проходящему вниз дымовому газу. На фиг. 5 элементы 50 и 52 регенерации тепла расположены таким образом, что каждый второй элемент представляет собой элемент 50 подогревателя, а каждый второй представляет собой элемент 52 экономайзера. Это расположение не обязательно должно быть симметричным. Возможно также, чтобы количество элементов подогревателей было выше, чем количество элементов экономайзера или наоборот. Количество и размер элементов зависят от требуемой тепловой поверхности в соответствии с конструкцией каждого котла и с условиями процесса.

В канале 22 дымового газа дымовой газ протекает вертикально сверху вниз и одновременно нагревает элементы 50 подогревателя и элементы 52 экономайзера. Далее дымовой газ проходит через последовательные каналы дымового газа и выходит через выпускное отверстие 26. Помимо экономайзера 52 канал дымового газа обеспечен экономайзерами 53 и 54. Котельная вода подается в экономайзеры по линии 29, и после того, как протекает противотоком по отношению к дымовым газам, она направляется от элементов 52 экономайзеров к так называемому второму проходу по линии 55 в барабан 7 котла.

Когда подогреватель и экономайзер расположены во втором проходе параллельно по отношению к проходящим вниз дымовым газам, количество труб для них можно выбирать более свободно, поскольку дымовые газы протекают по всем трубам. Это обеспечивает преимущество, когда необходимо изменять взаимные размеры различных поверхностей регенерации тепла относительно друг друга, и необходимо выполнить размеры конструкции котла как можно меньшими.

Вариант осуществления, показанный на фигуре 5, относится к регенерационному котлу, в котором необходим накопитель котла. Пароперегреватели (Т) 20 регенерационного котла расположены в верхней части печи, откуда перегретый пар направляется по линии 33 для использования в соответствующем месте, таком как турбина. Далее, в зоне пароперегревателя расположен подогреватель 30. Второй подогреватель 60 расположен в так называемом втором проходе 22. Дымовой газ проходит через пароперегреватели 20, главным образом, горизонтально, в то время как в газоводе дымового газа дымовой газ протекает по вертикальным каналам дымового газа поочередно сверху вниз и снизу вверх, как показано стрелками 23. В нижней части дымоходного газопровода обеспечены бункеры 24 для золы.

Пар поступает в подогреватель 60, расположенный во втором проходе от паровой турбины (не показана), испущенный пар которой нагревает подогреватель. Испущенный пар направляется в подогреватель 60 по линии 61. Из подогревателя 60 пар направляется в подогреватель 30, расположенный в зоне пароперегревателя, после которого нагретый пар по линии 32 возвращается в паровую турбину.

Пароперегреватели (Т) 20 расположены в верхней части печи и подогревателя 60 в так называемом втором проходе 22. Дымовой газ проходит через пароперегреватели 20 главным образом горизонтально, в то время как в канале дымового газа дымовой газ протекает по вертикальным каналам по очереди сверху вниз и снизу вверх, как показано стрелками 23. В нижней части дымоходного газопровода обеспечены бункеры 24 для золы.

Помимо подогревателя канал дымового газа, так называемый второй проход 22, снабжен накопителем 62 котла, так что первый канал дымового газа снабжен идущими поочередно элементами 60 подогревателя и элементами накопителя 62 котла. Таким образом, элементы пароперегревателя и элементы накопителя котла расположены вместе друг с другом в ряду, который направлен поперек по отношению к горизонтальному направлению входа дымовых газов. Можно также сказать, что эти элементы расположены в ряд в направлении передней стенки/задней стенки котла. На фиг. 5 элементы 60 и 62 регенерации тепла расположены таким образом, что каждый второй элемент представляет собой элемент 60 подогревателя, а каждый второй представляет собой накопитель 62 котла. Это расположение не обязательно должно быть симметричным. Возможно также, чтобы количество элементов подогревателей было выше, чем количество элементов накопителей 62 котла или наоборот. Количество и размер элементов зависят от требуемой тепловой поверхности в соответствии с конструкцией каждого котла и с условиями процесса.

В канале 22 дымового газа дымовые газы протекают вертикально сверху вниз и одновременно нагревают и элементы 60 подогревателя, и элементы 62 накопителя котла. В элементах 62 накопителя котла вода при температуре насыщения, поступающая из барабана 7 котла по линии 63, частично кипятится до превращения в пар, который по линии 64направляется в барабан 7.

Дымовой газ после второго прохода 22 протекает дальше через последовательные каналы дымового газа и выходит через выпускное отверстие 26. Газовод дымового газа дополнительно оснащен экономайзерами 65 и 66. Котловая вода подается в экономайзеры по линии 29, и после того, как она протекает противотоком по отношению к дымовому газу, она по линии 67 подается от экономайзера 65, расположенного после так называемого второго прохода, в барабан 7 котла.

Размещение элементов подогревателя и элементов накопителя котла во втором проходе параллельно текущим вниз дымовым газам обеспечивает преимущества. Дымовой газ имеет в накопителе котла некоторую максимальную скорость, которая на практике определяет количество труб накопителя котла и глубину канала дымового газа. Когда накопитель банка расположен рядом с подогревателем, количество труб в накопителе котла может выбираться более свободно, поскольку дымовые газы текут также и в подогреватель. В регенерационных котлах, которые имеют меньшую потребность в накопителе котла, это обеспечивает преимущество в инвестиционных расходах и в производстве электроэнергии. Необходимость в накопителе котла снижается при высоких давлениях свежего пара и высоких уровнях содержания сухих веществ в сжигаемом щелоке. Эффективность теплоты, необходимой для кипения, уменьшается по мере увеличения давления пара, а количество дымового газа уменьшается в зависимости от сухого вещества в сжигаемом щелоке. С другой стороны, подаваемая вода должна быть нагрета до более высокой температуры, так как более высокое давление одновременно увеличивает температуру насыщения, - тем самым, необходимо увеличивать размер экономайзера.

Хотя приведенное выше описание относится к вариантам осуществления изобретения, которые в соответствии с существующими знаниями считаются наиболее предпочтительными, специалисту в данной области будет очевидно, что настоящее изобретение может быть модифицировано различными способами в рамках самого широкого возможного объема, определенного только лишь приложенными пунктами формулы изобретения.

Группа изобретений относится к устройству регенерационного котла. Устройство содержит печь для сжигания отработанного щелока и газовод дымового газа, содержащий вертикальные каналы дымового газа, часть из которых снабжены блоками регенерации тепла для регенерации тепла из дымовых газов. Первый после печи канал дымового газа снабжен подогревателем и одним из следующих блоков регенерации тепла: экономайзером или накопителем котла. Подогреватель и второй блок регенерации тепла расположены один за другим в горизонтальном направлении входа дымовых газов таким образом, что в канале дымового газа дымовой газ протекает в вертикальном направлении сверху вниз и одновременно нагревает подогреватель и второй блок регенерации тепла. В соответствии с другим устройством элементы регенерации тепла подогревателя и второй блок регенерации тепла расположены один рядом с другим в направлении, которое поперечно по отношению к горизонтальному направлению входа дымового газа. Техническим результатом является создание устройства для регенерации тепла из дымовых газов, образующихся при сжигании отработанного щелока. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство регенерационного котла, содержащего печь для сжигания отработанного щелока для получения химического плава и дымового газа и газовод дымового газа, содержащий вертикальные каналы дымового газа, по меньшей мере часть из которых снабжены блоками регенерации тепла для регенерации тепла из дымовых газов, при этом блоки регенерации тепла имеют ширину, по существу равную ширине газовода дымового газа, отличающееся тем, что первый после печи канал дымового газа снабжен подогревателем и одним из следующих блоков регенерации тепла: экономайзером или накопителем котла, и тем, что подогреватель и второй блок регенерации тепла расположены в горизонтальном направлении входа дымового газа один за другим так, что обеспечено протекание дымового газа в вертикальном направлении сверху вниз в канале дымового газа и одновременно нагревание дымовым газом подогревателя и второго блока регенерации тепла.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что подогреватель и экономайзер расположены в первом канале дымового газа, и они расположены в направлении входа дымового газа один за другим таким образом, что первым из них идет подогреватель.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что подогреватель и накопитель котла расположены в первом канале дымового газа, и они расположены в направлении входа дымовых газов один за другим таким образом, что первым из них идет подогреватель.

4. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что охлаждение канала дымового газа организовано таким образом, что его стеновые трубы с учетом предполагаемой циркуляции соединены с барабаном котла для обеспечения в трубах тока пароводяной смеси.

5. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что охлаждение канала дымового газа организовано таким образом, что его стеновые трубы подсоединены к пароперегревателю для обеспечения в трубах тока пара.

6. Устройство регенерационного котла, содержащего печь для сжигания отработанного щелока для производства химического плава и дымовых газов и газовод дымового газа, содержащий вертикальные каналы, по меньшей мере часть из которых снабжены блоками регенерации тепла для регенерации тепла из дымовых газов, причем блоки регенерации тепла состоят из элементов регенерации тепла, отличающееся тем, что первый после печи канал дымового газа снабжен подогревателем и одним из следующих блоков регенерации тепла: экономайзером или накопителем котла, и тем, что элементы регенерации тепла подогревателя и второй блок регенерации тепла расположены один рядом с другим в направлении, которое поперечно по отношению к горизонтальному направлению входа дымового газа, так, что обеспечено протекание дымового газа в вертикальном направлении сверху вниз в канале дымового газа и одновременно нагревание дымовым газом подогревателя и второго блока регенерации тепла.

7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что первый канал дымового газа снабжен элементами подогревателя и элементами экономайзера.

8. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что первый канал дымового газа снабжен элементами подогревателя и элементами накопителем котла.

9. Устройство по любому из предшествующих пп. 6-8, отличающееся тем, что охлаждение канала дымового газа организовано таким образом, что его стеновые трубы с учетом предполагаемой циркуляции подсоединены к барабану котла для обеспечения в трубах тока пароводяной смеси.

10. Устройство по любому из предшествующих пп. 6-9, отличающееся тем, что охлаждение канала дымового газа организовано таким образом, что его стеновые трубы подсоединены к пароперегревателю для обеспечения в трубах тока пара.