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.