SE523680C2 - Förfarande vid en sodapanna och en sodapanna - Google Patents

Description

urin: 10 15 20 25 30 35 523 680 2 matarvattenflödeskretsen i sodapannan. Matarvattnet uppvärms normalt i en matarvattentank medelst avtappningsånga extrahe- rad från en ångturbin. I sodapannor måste ofta temperaturen hos matarvattentanken sänkas genom strypning av ångan vilken in- träder däri, för att göra matarvattnet tillräckligt kallt för att kyla rökgaserna. För närvarande beaktar värmeväxlingssystem i soda- pannor inte effektiviteten med avseende på elektricitetsproduk- tion. Strypningen av ånga och införandet av värme i matarvattnet vid en kall temperatur är inte fördelaktigt för utbytet av elek- tricitet från ångprocessen.

Ett mål med uppfinningen är att presentera ett förfarande vid en sodapanna för att förbättra effektiviteten hos produktionen av elektricitet. Ett annat mål med uppfinningen är att presentera en förbättrad sodapanna för det ovannämnda syftet. För att uppnå detta syfte är förfarandet enligt uppfinningen primärt känneteck- nat av vad som kommer att presenteras i den kännetecknande delen av det bifogade kravet 1. Sodapannan enligt uppfinningen är l sin tur primärt kännetecknad av vad som kommer att presen- teras i den kännetecknande delen av det bifogade kravet 6. l förfarandet utförs den slutliga kylningen av rökgaserna av en cirkulationsvattenkylare, skilt från matarvattensystemet. Följaktli- gen kyls rökgaserna inte helt med matarvatten. Cirkulationsvat- tenkylaren används för att införa värmen hos rökgaserna till för- bränningsluften istället för matarvattnet. Förvärmning av matar- vattnet utförs med rökgaser innan nämnda cirkulationsvatten- kylare, sett i deras flödesriktning; det vill säga, rökgaserna kyls endast delvis med matarvatten, vid steget där de inledningsvis har en högre temperatur.

Ju högre medeltemperatur vid vilken värmen införs från rökga- serna hos sodapannan till matarvattnet, desto bättre är elektrici- tetsutbytet. Följaktligen är det fördelaktigt att kyla rökgaserna med matarvatten tills deras sista kylningssteg, vilket åstadkoms med cirkulationsvattenkylaren. Matarvattnet som används för kyl- ning av rökgaserna förvärms företrädesvis med högtrycksånga :Ivan 10 15 20 25 30 35 . . . . .- 525 680 3 härstammande från ångproduktionen hos samma panna, exem- pelvis med avtappningsånga och/eller baktrycksånga från en ångturbin. Den av cirkulatlonsvattenkylaren återvunna värmen i rökgasernas sista kylningssteg kan användas för att värma för- bränningsluften till en hög temperatur och den kan uppvärmas ytterligare med högtrycksånga.

I förvärmaren hos sodapannan enligt uppfinningen finns i det sista steget en cirkulationsvattenförvärmare ansluten till cirkula- tionsvattenkylaren för rökgaserna, där vattnet cirkuleras genom en värmeväxlare, det vill säga i en värmeöverföringsanslutning till en förbränningslufttillförselkanal, och i matarvattenförvärmar- steget föregående nämnda cirkulationsvattenförvärmare finns det en värmeöverföringsinrättning för överföring av värme från rökga- serna till matarvattnet.

I det följande kommer uppfinningen att beskrivas mer i detalj med hänvisning till bifogade ritningar, pà vilka fig1 schematiskt illustrerar ett förfarande enligt uppfinningen för överföring av värme från rökgaser till förbränningsluft och matarvatten, fig 2 illustrerar värmekrafterna hos rökgas, vatten och luft som en funktion av temperatur i förfarandet enligt fig 1, fig 3 visar ett annat förfarande enligt uppfinningen, fig 4 illustrerar värmekrafterna hos rökgas, vatten och luft som en funktion av temperatur i förfarandet enligt fig 3, fig 5 illustrerar, för jämförelse, ett förfarande enligt tidigare tek- nik och fig 6 illustrerar värmekrafterna hos rökgas, vatten och luft som en funktion av temperatur i förfarandet enligt fig 5. :ia-n 10 15 20 25 30 35 523 680 .su Fig 1 visar en sodapanna i en schematisk vy. Sodapannan inne- fattar en ugn 1, i vilken produktionen av värmeenergi och åter- vinningen av kemikalier från använt lut vid kemisk massaproduk- tion sker på ett känt sätt, ovanför ugnen en övervärmare 2 för övervärmning av ånga, en pannbank 2a och efter denna en så kallad förvärmare 3, i vars successiva steg rökgaserna som läm- nar ugnen kyls medelst vatten flödande i en konstruktion av ver- tikala rör och uppvärms.

Förvärmaren 3 innefattar successiva delar (steg), i vilka medel- temperaturen hos rökgaserna reduceras genom kylning. Det sista steget hos förvärmaren, det vill säga de sista förvärmarpaketen kyls av en cirkulationsvattenkylare 4 visad i fig 1. De sista tre vertikala rörartade delarna (vertikala rörpaket) hos förvärmaren bildar således det sista kylningssteget 3b, i vilket värmeöverfö- ringen sker genom en motströmsprincip. Cirkulationsvattenkyla- ren 4 för flödesgaser innefattar en cirkulationsvattenförvärmare 3b och en värmeväxlare 4a, genom vilken det förs det cirkula- tionsvatten, vilket kylde rökgaserna och samtidigt uppvärmdes i förvärmaren. Genom värmeväxlaren 4a införs en förbrännings- luftskanal 5, vilken tillhandahåller förbränningsluft till ugnen 1 och i vilken förbränningsluften uppvärms.

Genom den ovan beskrivna lösningen överförs den från rökgaser- na i förvärmaren vid en relativt låg temperatur återvunna värmen till förbränningsluften. lnnan det ovan beskrivna sista steget i rökgasernas flödesrikt- ning inkluderar förvärmaren 3 uppvärmning av matarvattnet (steg 3a). En matarvattenledning 6 till pannan passerar genom de ver- tikala rörpaketen hos förvärmaren. Matarvattnet som skall införas i pannan utmed matarvattenledningen 6 uppvärms i vertikalrör- typskonstruktionen hos förvärmaren 3; det vill säga värme över- förs från rökgaserna till matarvattnet vid en högre temperatur än till cirkulationsvattnet, vilket värmer upp förbränningsluften. Vida- re är matarvattnet redan förvärmt i matarvattentanken till en tem- peratur motsvarande baktrycket hos pappersmasseanläggningen, »v|»n 10 15 20 25 30 35 523 680 " : v ~ | I I c o v « - « . u. och uppvärmningen innan införandet av matarvattnet i delen av förvärmaren utförs med avtappningsånga och/eller baktrycksånga från ångturbinen. Värmeväxlare för implementering av detta, pla- cerade före förvärmaren i matarvattenledningen 6, indikeras med hänvisningsnummer 6a och 6b.

Följaktligen kan det vid studium av flödet av rökgaser i förvärma- ren 3 anges att rökgaserna först kyls vid en högre temperatur med matarvatten (steg 3a) vilket har förvärmts av ånga från àng- produktionen hos pannan, och rökgaserna kyls sedan med cirku- lationsvatten, vilket kommer överföra värme tili förbränningsluft (steg 3b). l båda fall sker kylningen genom motströmsprincipen i delarna av vertikalrörkonstruktion i förvärmaren. Fig 1 visar cir- kulationsvattenkylaren 4 för rökgaser, vars förvärmardel innefat- tar tre cirkulationsvattenförvärmarpaket (steg 3b) och vars matar- vattendel innefattar ett paket (steg 3a). Delningen kan också gö- ras på ett annat sätt; till exempel cirkulationsvattenförvärmaren innefattar endast ett paket och matarvattenförvärmaren innefattar två paket.

Fig 1 visar inloppstemperaturen hos rökgaser inträdande i förvär- maren 3 efter pannbanken 2a, utloppstemperaturen hos rökgaser lämnande förvärmaren 3, inloppstemperaturen hos matarvatten inträdande i matarvattenförvärmaren, utloppstemperaturen hos cirkulationsvatten hos cirkulationsvattenkylaren 4 lämnande cir- kulationsvattenförvärmaren, och inloppstemperaturen hos för- bränningsluft efter värmeväxlaren. Temperaturerna indikeras som temperaturintervall.

Om värmeabsorptionskapaciteten hos förbränningsluften inte är tillräcklig, eller om det finns andra skäl att använda värmen hos cirkulationsvattnet för andra syften än för uppvärmning av luft, är det möjligt att koppla en hjälpvärmeväxlare vid vilken plats som helst i cirkulationsvattenkretsen, antingen parallellt eller i serie med värmeväxlaren 4a, vilken värmer upp förbränningsluften.

Hjälpvärmeväxlaren tjänar till att kyla cirkulationsvattnet ytterli- gare, exempelvis med vatten. På samma gång produceras varm- znnø: 10 15 20 25 30 35 » - - ~ « | : u v 1 n n » o. vatten. l fig 1 indikeras en sådan hjälpvärmeväxlare 4b med en streckad linje.

Fig 2 visar värmekrafterna hos materialfiödena (rökgas, vatten och förbränningsluft) som en funktion av temperatur i systemet enligt fig 1. Kurvan som illustrerar uppvärmningen av vatten be- står av två materialflöden: uppvärmningen av cirkulationsvatten i det sista steget hos kylningen av rökgaserna, och uppvärm- ningen av matarvatten i steget föregående kylningen av rökgaser och dess senare kokning i pannan.

Fig 3 visar ett annat alternativ. Här indikeras samma element med samma hänvisningsnummer som i fig 1. Förbränningsluft uppvärms av en cirkulationsvattenkylare passerande genom det sista kylningssteget 3b för rökgaser, såsom ovan (delen av verti- kalrörkonstruktionen bildande det sista steget 3b). Den före- gående delen av förvärmaren 3 hos vertikalrörkonstruktionen an- vänds för uppvärmning av förvärmt matarvatten, vars temperatur därefter höjs av avtappningsånga och/eller baktrycksånga från àngturbinen (värmeväxlare 6a i matarvattenledningen 6), och ef- ter detta leds det till delen av vertikalrörkonstruktionen föregåen- de nämnda del i förvärmaren 3. Dessa delar utgör det första ste- get 3a hos förvärmaren. Rökgaserna kyls nu i tre steg av cir- kulationsvattenkylaren och matarvatten: i det första steget sett i deras flödesriktning, med matarvatten vars temperatur har höjts av ånga från ångproduktionen hos samma panna, i det andra ste- get med samma matarvatten som är vid en lägre temperatur, och i det sista steget av cirkulationsvattenkylaren 4. Figuren visar också hur förbränningsluft också kan uppvärmas efter värmeväx- laren 4a med avtappningsånga och/eller baktrycksånga från ång- turbinen (värmeväxlare 5a i förbränningsluftkanalen 5). Fig 3 visar temperaturerna hos materialfiödena enligt samma princip som i fig 1.

Fig 4 visar systemet enligt fig 3 enligt samma princip som i fig 2.

Vad som är gemensamt med systemet enligt fig 1 är att också här rökgaserna kyls i det sista steget av cirkulationsvatten, från :Jana 10 15 20 25 30 35 523 680 - « ~ ; ~ | « . ; ., 7 vilket värme överförs till förbränningsluft. Skillnaden är att matar- vattnet leds av motströmsprincipen genom två successiva kyl- ningssteg för rökgaser, genom höjning av dess temperatur med högtrycksånga mellan stegen.

För jämförelse visar fig 5 och 6 förfarandet som är känt från finskt patent Fl-101 163 och det motsvarande europeiska paten- tet EP-724 683, i vilket rökgaserna kyls med matarvatten i alla stegen i förvärmaren 3 genom höjning av temperaturen hos ma- tarvattnet mellan stegen medelst baktrycksånga och/eller av- tappningsånga från ångturbinen, och förbränningsluften förvärms endast av ånga (värmeväxlare 5a, 5b och 5c).

Uppfinningen gör det möjligt att förbättra produktionen av elektri- citet (produktionsförhållandet elektricitet-till-värme) i sodapan- nan. l sodapannan är det möjligt att bygga en tillräckligt stor för- värmare, till vilken matarvattnet kan införas i ett förvärmt till- stånd.

Uppfinningen kan appliceras både i nya sodapannor och i gamla sodapannor efter modifikationer. Storleken på förvärmaren kan därigenom ökas och uppvärmning av matarvattnet med avtapp- ningsånga kan kopplas mellan delarna hos förvärmaren. Den sista delen hos förvärmaren kan kopplas att drivas med cirkula- tionsvatten och detta cirkulationsvatten kan kopplas till förvärm- ningen av förbränningsluft.

Uppfinningen är inte begränsad till de ovan presenterade utfö- ringsexemplen, utan kan modifieras inom omfånget av kraven.

Ovan har uppfinningen beskrivits i samband med sodapannor, vilka även kraven avser. Arrangemanget enligt uppfinningen kan även användas i andra pannor involverande problemet med för- orenande egenskaper hos rökgaserna.

Claims (10)

:vasa 10 15 20 25 30 35 n . a | ~ o ø a v n . . o n 523 680 8

1. Patgntkray _ Förfarande vid en sodapanna, i vilket rökgaser leds genom en så kallad förvärmare (3) för att återvinna värme från rökga- serna, därav, att rökgaserna kyls i det sista steget (3b) hos förvärmaren (3) av en cirkulationsvattenkylare (4) för rökgaser, skilt från pannans matarvattensystem.

2. . Förfarande enligt krav 1, känngtegknat därav, att cirkula- tionsvattenkylaren (4) för rökgaser används till att förvärma förbränningsluft.

3. . Förfarande enligt krav 1 eller 2, känneteçknat därav, att rök- gaserna kyls med matarvatten i ett steg (3a) föregående det sista steget hos förvärmaren (3).

4. . Förfarande enligt krav 3, därav, att temperatu- ren hos matarvattnet höjs i ett mellansteg när det förs genom matarvattenförvärmaren, eller den höjs innan det införs i ma- tarvattenförvärmaren.

5. . Förfarande enligt krav 4, kännetecknat därav, att temperatu- ren hos matarvattnet höjs med ånga härstammande från pan- nans àngproduktion.

6. . Sodapanna innefattande en ugn (1) och en förvärmare (3), vilken är anordnad i flödet av rökgaser för att återvinna värme från rökgaser lämnande ugnen (1), därav, att det sista steget (3b) hos förvärmaren (3) innefattar en cirku- lationsvattenkylare (4) för rökgaser, vilken är skild från pan- nans matarvattensystem, för att kyla rökgaser.

7. . Sodapanna enligt krav 6, därav, att cirkula- tionsvattenkylaren (4a) för rökgaser är kopplad via en värme- växlare (4) till en värmeöverföringsanslutning till en förbrän- ningsluftkanal (5). annan e Q, ,,,- , f erg g--ïa jag, f*' 9

8. Sodapanna enligt krav 6 eller 7, kännetegknad därav, att cir- kulationsvattensystemet hos cirkulationsvattenkylaren (4) för rökgaser innefattar en hjälpvärmeväxlare (4b) för uppvärm- 5 ning av vatten.

9. Sodapanna enligt krav 6, 7 eller 8, känneteçknad därav, att matarvattenledningen (6) leder till ett steg (3b) föregående det sista steget (3b) hos förvärmaren (3), för att värma matar- 10 vatten.

10.Sodapanna enligt krav 9, känngtecknad därav, att matarvat- tenledningen (6) innefattar, mellan eller före de successiva delarna hos förvärmaren, såsom delar av vertikalrörkonstruk- 15 tion, en eller flera värmeväxlare (6a, 6b) kopplade till en ång- källa.