Конечная сдувка и выдувка

Конечную сдувку можно вести по тому же трубопроводу, что и терпентинную, но некоторые заводы имеют отдельные сдувочные линий для терпентинных и конечных сдувок. Продолжи­тельность конечной сдувки на разных предприятиях весьма раз­лична - примерно от 30 мин до 1,5 ч. Поскольку посторонних га­зов и паров в паровом пространстве котла практически нет, вскипание жидкости начинается почти сразу же после начала спуска давления, и за время сдувки из котла уходит значительное количество пара. Тепло паров, образующихся при выдувке, используется на сульфатцеллюлозных заводах для приготовления горячей воды. На рисунке 3.16 изображена схема типовой теплоутилизационной установки со струйным конденсатором, работающей на многих предприятиях.

Выдувочные пары из котла и выдувного резервуара, пройдя массную ловушку, по трубе 1 поступают в смешивающий кон­денсатор 2, куда во время выдувки по трубопроводу 3 подается охлаждающая вода. Горячий конденсат, имеющий температуру около 90 ° С, вытекает из конденсатора по трубе 4,в колене кото­рой установлен датчик терморегулятора 5, автоматически регу­лирующего подачу воды в конденсатор в зависимости от давле­ния поступающего пара и температуры конденсата. Горячий кон­денсат поступает в верхнюю часть бака-аккумулятора 6, снаб­женного вытяжной трубой 7 и имеющего объем от 1,5 до 3 м на 1 м котла.

В верхней части аккумулятора расположен сливной зонт 8, от которого отходит труба 9,ведущая через фильтр 10 для отде­ления волокна к центробежному насосу 11 для подачи горячего конденсата в спиральный или пластинчатый теплообменник 12. В этом теплообменнике за счет тепла конденсата производится на­грев свежей воды для промывки целлюлозы, а конденсат охлаж­дается до 40 ° С и через распределительный зонт 13 поступает в нижнюю часть бака-аккумулятора. Насос 11,теплообменник и фильтр работают круглосуточно. Во время выдувки охлажденный конденсат центробежным насосом 14, имеющим относительно большую производительность, нагнетается в конденсатор в каче­стве охлаждающей жидкости и за счет тепла конденсации паров снова нагревается до 90 °С, возвращаясь в верхнюю часть акку­мулятора. Таким образом, система работает без затраты свежей воды на процесс конденсации. Количество циркулирующего в установке конденсата при каждой выдувке возрастает за счет конденсирующегося пара, поэтому предусмотрен перелив избыт­ка конденсата из аккумулятора в сток по трубе 15.

Рисунок 3.16 - Теплоутилизационная установка для выдувочных паров ти­па Розенблад: 1 - сдувочная линия; 2 - смешивающий конденсатор; 3 - охлажденный конденсат; 4 — горячий конденсат;

5 – датчик терморегулятора; 6 - верхняя часть бака-аккумулятора; 7 - вытяжная труба; 8 - сливной зонт;

9 - отбор горячего конденсата; 10 - фильтр; 11, 14 - центробежные насосы; 12 - теплообменник; 13 - распределительный зонт; 15 -сток из­бытка конденсата

Расход тепла на варку

Расход тепла на сульфатную варку целлюлозы может быть подсчитан теоретически, путем суммирования отдельных теп­ловых затрат. В приходной части теплового баланса, кроме теп­ла, приносимого греющим паром, учитывается тепло экзотер­мических химических реакций.

В качестве примера приведено распределение тепла между статьями теплового баланса в процентах от общего расхода теп­ла на варку (сульфатная варка жесткой целлюлозы в котлах с тепловой изоляцией):

Нагрев:

древесины и растворенных органических веществ 11,6

влаги в щепе 22,1

щелока и растворенных минеральных веществ 63,6

кожуха котла 1,8

изоляционного слоя 0,6

Потери тепла:

теплоотдачей 1,9

с терпентинной сдувкой 9,6

Приход тепла от экзотермических реакций -11,2

Основными расходными статьями являются нагрев щелока и влаги в щепе. Тепло экзотермических реакций покрывает 11 % от общего расхода тепла, что составляет существенную эконо­мию.

Практически расходы пара при обычном способе варки в котлах периодического действия находятся в пределах 1,8...2,2 т на 1 т жесткой целлюлозы. Все потребное для варки количе­ство пара расходуется во время подъема температуры. Неболь­шие потери тепла во время стоянки на конечной температуре за счет теплоотдачи компенсируются приходом тепла от химиче­ских реакций.

Поскольку затраты тепла на нагрев щелока и влаги щепы составляют более 85 % от общего расхода тепла на, варку цел­люлозы, очевидно, что наибольшую экономию в сокращении расхода пара на варку приносят мероприятия, влияющие, на эту статью расхода. Сокращение количества жидкости в котле, т.е. уменьшение жидкостного модуля на 10 % должно дать эконо­мию в расходе пара примерно на 9...10 %. Снижение конечной температуры варки дает экономию в расходе пара примерно в 1 % на каждый градус снижения температуры. Наибольший эф­фект приносит повышение начальной температуры заливаемых в котел щелоков - как белого, так и черного. Если считать, что при обычной варке щелок нагревается примерно на 100 °С и на его нагрев затрачивается около 65 % от общего расхода тепла, то повышение температуры заливаемых щелоков на 10 °С должно сокращать расход пара на 6...7 %. Современные спосо­бы подогрева варочных щелоков за счет тепла конечного щело­ка, отбираемого из котла (см. раздел 3.3.4), подтверждают ис­ключительную эффективность этого мероприятия, позволяюще­го сокращать удельный расход пара на варку в 2 раза.

Недавно разработанные специальные теплоэкономические методы периодической сульфатной варки позволяют сократить расход пара на варку на 40...50 %. В основе всех этих методов лежит использование тепла черного щелока, отбираемого из котла по окончании варки при полном рабочем давлении. Ще­лок отбирают через систему принудительной циркуляции из верхней части котла, вытесняя его слабым холодным щелоком, получаемым после промывки целлюлозы на фильтрах. По окон­чании этой операции, когда котел оказывается заполненным те­плым черным щелоком, образовавшимся за счет частичного смешения остатка крепкого горячего щелока с холодным сла­бым, в верхнюю часть котла подают сжатый воздух под давле­нием 0,3...0,4 МПа и производят выгрузку содержимого кот­ла в выдувной резервуар. Продолжительность опорожнения котла при этом увеличивается примерно до 60...70 мин,но уд­линения общего оборота котла не происходит, а даже, напротив, он несколько сокращается за счет уменьшения; продолжитель­ности заварки.

Горячий черный щелок, отбираемый из котла при конеч­ной температуре варки, собирается в аккумуляторе, рассчитан­ном на давление 0,5...0,6 МПа. Оттуда часть его с температурой около 150 °С возвращается на варку. Остальной горячий щелок направляют на регенерацию, пропуская предварительно через поверхностный теплообменник, в котором нагревается белый щелок перед подачей его в котел (рисунок 3.17). Щепа, загру­жаемая в котел, пропаривается за счет парового уплотнения, крышка котла закрывается, и в него последовательно закачива­ются горячие щелоки - белый и черный. В результате начальная температура содержимого котла, (перед заваркой) поднимается до 135...140 °С вместо обычных 70...80 °С,что и обеспечивает сокращение продолжительности подъема температуры до ко­нечной и значительную экономию в расходе пара. Кроме того, в котле, по существу, происходит первая ступень промывки цел­люлозы, поэтому число ступеней в промывной установке для окончательной промывки целлюлозы может быть сокращено. На некоторых предприятиях после введения нового метода ра­боты отмечено уменьшение потерь щелочи при промывке.

Рисунок 3.17 - Схема варочного отдела, работающего по теплоэкономичному методу Сунд:

1 - разгру­жаемый варочный котел; 2 - слабый черный щелок из промывного отдела (на вытеснение);

3 -вытесняемый го­рячий черный щелок; 4 - цистерна - аккумулятор горячего черного щело­ка;

5, 10 - горячий черный щелок; 6 - теплообменник; 7 - черный щелок в выпарной цех;

8 - белый щелок из цеха каустизации; 9 - загружаемый варочный котел

Качество целлюлозы при опорожнении котла вымывкой практически остается без изменений, но целлюлозная масса при вымывке сохраняет форму щепы, поэтому становится необхо­димым ее сепарирование перед промывкой, требующее затраты электроэнергии.