JPH06510338A - 廃液の燃焼方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 廃液の燃焼方法 技術分野 本発明は、化学薬品およびエネルギーを回収するために、廃液、好ましくはパル プ製造工程からの黒液からの化学薬品の回収に関連して、廃液を燃焼する方法に 関するものである。

従来技術。

以下に、本発明を一層明瞭にするために、パルプ製造工程からの廃液を燃焼する 場合のみについて説明するが、本発明はこの場合に限定されるものではない。木 材またはセルロース含有原料から化学セルロースバルブを製造する場合には、使 用済みの液の形態の残留生成物か得られ、水分を減少させるために蒸発した後に この残留生成物を燃焼してパルプの製造に使用される化学薬品を回収し、かつ使 用済の液のなかの有機化合物を有用なエネルギーに変えるのか適当である。

最も多くの場合に、パルプ製造に使用される化学薬品はナトリウム塩からなり、 その場合に廃液中に含まれている主な陽イオンはすｌ・リウムである。蒸発後に すトリウム含有廃液を燃焼する場合には、無機物質の大部分は溶融物の形態で主 として炭酸すＩ・リウム、いオつゆるソーダ（Ｎａ２ＣＯ３）からなる灰の形態 で遊離する。

なお若干の水を含有する蒸発後の廃液を、普通１個以上の噴射ノズルにより、ソ ーダ炉に炉底より上方の成るレベルで加える。このようにして微細状態て分配さ れた廃液は、ソーダ炉内で、乾燥段階、熱分解段階および炭素燃焼段階と呼ぶこ とのてきる３段階の処理を受ける。最後の炭素燃焼段階は主として、ソーダ炉の 炉底上における熱分解からの残留物からなる溶融物床（ｆヤコール床）て行オっ れる。高炭素含有量の溶融物床は、灰中の硫黄分の大部分か溶融物とともに還元 された形態で、すなわち硫化物（Ｎａ、Ｓ）として取り出される条件になってい る。

還元反応させかつ灰を溶融形態で取り出すには、溶融物床の温度を成るレベルよ り高く維持する必要かある。これは炭素の燃焼か発熱反応であるため、すなわち 反応によって熱の形態のエネルギーか生じるために可能である。この反応はソー ダ炉の低レベルの炉壁を経て燃焼空気を加えることにより活発になる。

ソーダ炉にその最低レベルで供給される燃焼空気は普通−次空気と呼はれる。

乾燥および熱分解は両方とも吸熱プロセスである、すなオっちエネルギーを周囲 から供給する必要かある。これらのプロセスの極めて大きな部分か溶融床て生起 する場合には、溶融床温度は所要レベルより低いレベルに低下し、すべての反応 が停止する（いわゆるブラックヘッド）。このため、乾燥および熱分解の段階の 大部分を、固体物質かソーダ炉の炉底」二の溶融床に到達するまでに、確実に完 了させる必要かある。

必要な乾燥および熱分解を行わせる原則的に異なる２種の方法か現在工業的に実 施されている。第１の方法では、噴射した廃液の液滴を成る程度の初期乾燥後に ソーダ炉の壁の成る部分に衝突させる。すると、廃液は、炉壁からの対流による 熱供給、溶融物床からの輻射および溶融物床の上方で燃焼し熱分解しているガス によって初めて最終段階まで乾燥され、次いて熱分解段階か開始される。熱分解 に関して、原料の膨張か起こり、次いて遊離か起こり、その後に溶融物床の上に 落下する。

第２の方法では、火炎のなかで噴射した廃液を微細状態で分配しかっ／またはガ スを激しい乱流状態にすることにより、廃液かなお炉内のガス中に懸濁している 間に、かつ廃液粒子が溶融物床に到達する前に、乾燥および熱分解反応の十分に 大きな部分を行オっせる。

」二連の方法はいずれも、廃液が火炎に向けられた噴射ノズルを経て供給される ソーダ炉には適用できない。廃液分配器を廃液か炉壁に衝突するように向けよう としても、液滴の一部分は決して炉壁に到達せず、懸濁状態で乾燥し、熱分解す る。他方、前記反応を生起させるために供給した微細状態で分配された液滴か成 る程度懸濁した状態て炉壁に到達し、そこに付着することは、不可避である。し かし、一方の方法または他方の方法が優位を占めるようにソーダ炉を異なるやり 方で設計および操作することかできる。

本発明は上述の第１の方法、すなわち原則としてぃオっゆるｌ・ムリンソン（Ｔ ｏｍｌ　１ｎｓｏｎ）法（スウェーデン国特許（ＳＥ−Ｂ）第８４１３８号）に 従って乾燥および熱分解反応を完了させる前に、廃液の大部分か炉壁に付着する ように原料の供給を行う方法に関するものである。この方法では、揺動する分配 器によって廃液を、炉壁か一次空気レベルより数ｍ上方のレベルまで「塗りつぶ される」ように噴射する。このレベルと廃液供給レベルとの間に、いわゆる二次 空気を供給する。その主目的は溶融物床の上方で熱分解するガスを燃焼させるこ とにある。このガスの燃焼によって発生する熱は、その一部分か炉に供給された 廃液に輻射によって伝達される。

普通、燃焼空気の追加部分、いわゆる三次空気を、廃液噴射レベルより上方のレ ベルで炉に供給する。この三次空気によってガスの最終燃焼を行わせて、流出ガ ス中の一酸化炭素（ＣＯ）、硫化水素（Ｈ２Ｓ）なとの形態の未燃焼ガスの含有 量を安全な低レベルに維持する。

発明の課題 ソーダ炉か生産能力の理由から大規模になるにつれて、トムリンソン法をそのま ま適用することは一層困難になっている。

従来、廃液噴射位置と、塗りつぶす必要のある炉壁との間の距離を大きくして、 廃液の大部分か前記炉壁に到達しないようにしている。従って、大型ソーダ炉の 場合には、噴射した廃液の可成りの部分をカス中にせ濁している状態で乾燥し、 熱分解する必要かある。

乾燥および熱分解の大部分か懸濁状態で生起する場合には、炭素の燃焼ちり局状 態で生起する危険か大きくなり、従って炉からの排気カスに同伴される無機物質 量か増加する。これは次にソーダ炉の上側部分の加熱表面上における被覆を増大 させ、その結果効率および利用可能性か小さくする。

炭素の燃焼か懸濁状態で行われることによる他の欠点は、予備燃焼された廃液粒 子か流出ガスに同伴されずに炉底に落下する場合には、−に二連の予備燃焼され た廃液粒子からの残留溶融物か一行容易に酸化され、従って還元された形態の硫 黄を含有していない屯である。

課題を解決する手段および効果 本発明の目的は、上述の欠点を軽減または消滅することかできる方法を提供する ことにある。

Ｊｌｌ述の目的は、廃液、（Ｉｒましくはパルプ製造工程からの黒液からの化学 薬品の回収に関連して、前記廃液を所定レベルで炉内に噴射し、該炉内で最初に 前記廃液を乾燥し、その後に固体残留物を熱分解し、最後に燃焼し、前記化学薬 品を前記炉の底の上に集めるとともに、排気ガスを前記炉内で上昇させがっ該炉 から流出させ；燃焼空気の一部分、いわゆる−次空気を前記廃液噴射レベルより 下方の１種以上のレベルて供給し、がっ前記燃焼空気の他の部分、いオ）ゆる二 次空気を前記廃液噴射レベルと前記−次空気供給レベルとの間の１種以上のレベ ルで供給することにより、前記廃液を燃焼するに当り、前記二次空気を前記炉に 、該炉の縦軸に実質的に垂直な平面内でガスを回転させるように供給して、前記 炉内に噴射された廃液を前記ガスの回転によって前記炉の壁に向けて外方に投出 すると同時に乾燥および熱分解することを特徴とする廃液の燃焼方法によって、 達成される。

本発明方法により、極めて大型のソーダ炉においても、炉壁に付着する廃液部分 が増加し、加熱表面上の被覆に関する上述の欠点か軽減されるか、あるいは完全 に回避される。さらに、硫黄の極めて多くの部分か還元された形態て回収される 利点かある。この結果、ブラントの効率か向上し、硫黄の放出による環境への影 響か小さくなる。

また、このようにして達成されるガスの回転は、特に大型ソーダ炉で認めること のできるいわゆる「煙突作用」を妨げる利屯を有する。この「煙突作用」は、炉 の中心のガスか、普通水冷されている炉壁からの距離か大きいために、周縁ガス より温度か高く、従って密度か低いことによって生しる。従って、ガスは炉心で は炉壁におけるより大きな速度で上方に移動する傾向かある。成る場合には、ガ ス流か炉壁て下向きになることかある。この作用は、燃焼空気を従来のように、 すなわち炉の四方の壁を経て同しレベルで均等に供給した場合には、空気流か炉 心で出会い、その結果上方に向ける作用を受けるので、増大することかある。

本発明の好適例においては、廃液分配レベルより上方で供給されるすへての燃焼 空気（いわゆる三次空気）を、前記レベルより低いレベルて開始された回転か破 壊または減少して、ソーダ炉の縦方向の平面内で実質的に対称的に流れるパター ンか生成するような方向に向ける点で、上述の方法を補完する。

空気を供給することにより炉内のガスに回転を生じさせることは、それ自体既知 であるか、本発明に関しては異なる目的に関するものである。例えは、スウェー デン国特許（ＳＥ−Ｂ）第１９７０６５号明細書によってガスを水平面内で回転 させるように二次空気を供給することにより廃液を燃焼させる方法は既知である 。しかし、この既知方法は、廃液を供給するしへルより上方で二次空気を供給す ることに関するものである。また、この既知方法とは目的か相違する、すなわち この既知方法ては可能な全供給空気量を増加して燃焼自体を最適にし、かつ排気 ガスに同伴されている固体粒子を遠心力によって分離することを試みている。ま た、升ノブの燃焼に関連して、燃焼ガスに回転を生じさせることは既知であり、 例えば、逆作用をする２種のガスの渦を使用してチップを一層効果的に乾燥する 方法か記載されている米用特許第２，４８３，７２８号明細書を参照さＪＪ　’ ７：−に本発明をＵ；４１７ｉｊを参照して例について一層詳細に説明する。

図１は２ノーダ炉の下側部分の縦断面図であり、図２は図１のソーダ炉のＩＩＩ Ｉ線に沿った横断面図である。

図１に示すソーダ炉の下側部分は壁２および底３を具える。

ノズル４を経て廃液５Ａを噴射する。ソーダ炉内では温度は主として約１０００ °Ｃである。

一次空気１１を一組のノズル６を経て炉に供給する。これらのノズルを一層低い レベルに設けることができる。これらのノズルを通る空気の流れを弁６Ａによっ て制御することかできる。

二次空気１２をノズル７によって供給し、該ノズルを廃液噴射用ノズル４と一次 空気用ノズル６との間のレベルに設け、ノズル７には弁７Ａを設ける。

廃液中の有機物質は燃焼され、排気ガス８として炉から上方に流出する。これに 対し、無機物質５は溶融物の形態で炉１の底３の上の溶融物床５Ｂ中に存在する 。この溶融物は回収する価値のある化学薬品を含有しており、この溶融物を出０ ９から取り出すことかできる。

断面か長方形の炉壁に対称的に配置した多数のノズル７を経て二次空気１２を炉 １に供給する（図２）。図示する例では、各長辺におけるそれぞれ５個のノズル および各短辺におけるそれぞれ４個のノズルを経て二次空気を供給することかで きる。

これらのノズルの開口度を成るパターンに従って変えることにより（弁７Ａによ って空気の供給を実際上零まで制御することかできる）、炉の縦軸１３に垂直な 平面内でガスを回転させることかできる。図示する例では、このようなガスの回 転は、各辺において垂直方向の縦軸１３に対して実質的に直径方向に対をなして 配置され、角に最も近い位置を占める２個の隣接ノズル７の弁７Δを閉しること によって生しる。このガスの回転は、各開放ノズル７からのガスの流れを弁７Ａ によって個々に制御することにより、最適かつ正確に調整することかできる。

ガス流の回転方向を変えるために、ノズルの開口度に対するパターンを僅か変え ることかできる。このような変化は、使用されている部品に生ずることのある摩 耗を均等にするのに有利であることかある。

廃液噴射ノズル４の上方には、多数の三次空気用ノズルＩＯを配置する。好適例 によれは、これらのノズルＩＯを、ソーダ炉の縦方向の平面内で対称的上昇ガス 流か得られるように、二次空気流１２によって生じたガスの回転を、三次空気の 供給によって効果的に妨害／破壊するように配置する。

大型゛ソーダ炉１に本発明を適用した例ては、−次空気１１を炉の底３より約１ ｍ上方で、ソーダ炉の四方の壁２を経てほぼ均等に低圧で供給する。二次空気１ ２を一次空気１１より約２ｍ上方のレベルで、原則として図示するように配置お よび使用されている開ロアを経て、比較的高い圧力て供給する。パルプの製造工 程からの蒸発後の廃液５Ａを、いくつかの廃液噴霧ノズル４を経て、約１バール の人口圧力で噴射する。ノズル４は二次空気Ｉ２の供給位置より約４ｍ上方のレ ベルに配置する。

最後に、三次空気１４を二次空気１２より一層高い圧力で開口ｌＯを経て供給す る。開口ｌＯもさらに約４ｍ上方のレベルてソーダ炉の前壁および後壁にわたっ て均等に分布している。

本発明は上述の例に限定されるものではなく、次の請求の範開に記載された発明 の範囲内で変更することかできる。二次空気をい・；つかの異なるレベルで供給 することができ、また三次空気より上方で追加の空気供給を行うことを考えるこ とかできる。他の変更、例えは、ソーダ炉の形状（例えは長方形ではなく丸形） における変更が、本発明の範囲内に含まれることも明らかである。また、図示さ れているようなそれぞれ均等な太きさを有し均等な位置に配置されている空気ロ ア、１０および６の代りに、レベル毎に異なる大きさを存し異なる位置に配置さ れた空気口を使用することができることも明らかである。また、空気ノズルの数 を広範囲に変えることができ、極端な場合には、原ＩＩＩとして各壁に１種の同 じレベルに１個の空気ノズルのみを配置することかできる。

国際調査報告 国際調査報告 ρＣＴ／ＳＥ　９２１００３８４ フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＳＥ）、０Ａ（ＢＦ 、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＩ、ＣＭ、ＧＡ、ＧＮ、ＭＬ、ＭＲ，ＳＮ、ＴＤ、ＴＧ ）、ＡＴ、ＡＵ、ＢＢ、ＢＧ、ＢＲ，ＣＡ、ＣＨ，Ｃ３，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＩ、ＧＢ、ＨＵ、ＪＰ、ＫＰ、ＫＲ，ＬＫ、ＬＵ、ＭＧ、ＭＮ、 ＭＷ、ＮＬ、Ｎｏ、ＰＬ、ＲＯ、ＲＵ、５Ｄ、ＳＥ、ＵＳ （７２）発明者　ファン　レンスブルク　サルモン　イアンセ 南アフリカ共和国　４４９０　ナタール　マンディ一二　ピー　オー　ボックス 　２６４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．廃液、好ましくはパルプ製造工程からの黒液からの化学薬品の回収に関連し て、前記廃液（５Ａ）を所定レベル（４）で炉（１，２，３）内に噴射し、該炉 内で最初に前記廃液（５Ａ）を乾燥し、その後に固体残留物を熱分解し、最後に 燃焼し、前記化学薬品を前記炉の底の上に集めるとともに、排気ガス（８）を前 記炉（１，２，３）内で上昇させかつ該炉から流出させ；燃焼空気の一部分、い わゆる一次空気（１１）を前記廃液（５Ａ）の噴射レベル（４）より下方の１種 以上のレベル（６）で供給し、かつ前記燃焼空気の他の部分、いわゆる二次空気 （１２）を前記廃液噴射レベル（４）と前記一次空気供給レベル（６）との間の １種以上のレベル（７）で供給することにより、前記廃液を燃焼するに当り、前 記二次空気（１２）を前記炉（１，２，３）に、該炉の縦軸（１３）に実質的に 垂直な平面内でガスを回転させるように供給して、前記炉内に噴射された廃液（ ５Ａ）を前記ガスの回転によって前記炉の壁（２）に向けて外方に投出すると同 時に乾燥および熱分解し、これにより前記炉におけるいわゆる「煙突作用」を妨 害することを特徴とする廃液の燃焼方法。 ２．追加の燃焼空気、いわゆる三次空気を、前記廃液噴射レベル（４）より上方 のレベルの所定位置（１０）で供給して、前記レベル（４）より下方で生じたガ スの回転を減少または消滅させることを特徴とする請求項１記載の方法。 ３．二次空気を、定期的に第１回転方向を付与し、かつ定期的に前記第１回転方 向とは反対の回転方向を付与するように供給して、ノズルおよび他の部品に生ず ることのある摩耗を均等にすることを特徴とする請求項１記載の方法。 ４．前記二次空気ノズル（７）を経て供給される全空気量の少なくとも７０％、 好ましくは９０〜１００％を、前記ガスの回転を生じさせるのに貢献するように 供給することを特徴とする請求項１記載の方法。