Котлы-утилизаторы содорегенерационных производств

В целлюлозно-бумажной промышленности сжигание сгущенных черных щелоков при регенерации щелочи производится в энерготехнологических котлах, которые помимо быстрого охлаждения продуктов сгорания до требуемых по технологическому регламенту температур, должны вырабатывать пар энергетических параметров. Теплоперенос от топочных газов к поверхностям нагрева котлов происходит, в основном, за счет излучения.

Образцы загрязняющих отложений были взяты из котла СРК-700 в отделении регенерации щелочи Сыктывкарского лесопромышленного комплекса. Схема содорегенерационного котла-утилизатора СРК-700 представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схема содорегенерационного котла-утилизатора СРК-700:

1 – подача сгущенного черного щелока; 2 – дутьевой воздух; 3 – экранные тепловоспринимающие поверхности; 4 – летки слива плава; 5 – пароперегреватель; 6 – экономайзер

Котлоагрегат СРК-700 – однобарабанный, с естественной циркуляцией, с давлением пара на выходе из котла 3,9 МПа, температурой насыщенного пара 530К, перегретого пара 530 К. Номинальная паропроизводительность котла составляет 103 т/час, производительность по абсолютно сухому веществу черного щелока – 700 т/сутки.

Тепловое напряжение объема топки 144 кВт/м³. В качестве вспомогательного топлива в котле используется сернистый мазут М40 с теплотой сгорания 40,6 МДж/кг. Основное топливо – черный щелок с теплотой сгорания 8,4 МДж/кг и с составом рабочей массы: С = 26,8 %, О 2 =14,1 %, Н 2 = 2,4 %, S = 1,2 %, N 2 = 0,4 %, А =22,1 %, W = 33 %.

При работе котла черный щелок распыляется в топке при помощи форсунки 1 (рис. 5.5). Подвод воздуха для сгорания распыленного щелока обеспечивается посредством дутьевых устройств 2. Образующийся в процессе сгорания щелока сухой плав и огарок скапливаются в нижней части топки. Плав через летки 4 направляется в сборник зеленого щелока.

Летучая минеральная часть продуктов сгорания черного щелока, двигаясь по газоходу, оседает на экранных тепловоспринимающих поверхностях 3, на ширмах пароперегревателя 5 и экономайзера 6, образуя загрязняющие отложения толщиной до 20 мм. Неосевшая доля дисперсных продуктов горения улавливается с помощью электрофильтров.

Отобранные для испытаний образцы загрязняющих отложений и плава при нормальных условиях имели белый цвет и в качестве основного вещества (99 % по массе) содержали сульфат натрия Na 2 SO 4 .

По плотности при нормальных условиях наружные загрязняющие отложения поверхностей нагрева котла-утилизатора СРК-700 можно классифицировать на три группы: «твердые» спекшиеся настыли с поверхностей нагрева первой ступени пароперегревателя и экранных поверхностей, «рыхлые» загрязняющие отложения с ширмовых поверхностей второй и третьей ступени пароперегревателя, пылевидные отложения с ширм экономайзера.

В табл.1 представлены результаты измерения интегральной нормальной изучательной способности загрязняющих отложений содорегенерационного котла СРК-700. Образцы имели толщину 5 мм.

Как видно изнаименьшей изучательной способностью в диапазоне температур 450–850 К обладают пылевидные отложения. Это можно объяснить, по-видимому, меньшей плотностью излучающего слоя пылевидных отложений по сравнению с «твердыми» отложениями.

С другой стороны, повышение значений изучательной способности образцов «рыхлых» отложений в интервале 450–550 К, по сравнению с

«твердыми», может происходить за счет увеличения излучающей поверхности. Иначе говоря, в указанном интервале температур шероховатость «рыхлых» отложений, значительно превосходящая показатели шероховатости для «твердых» отложений, прямым образом влияет на рост степени черноты «рыхлых» образцов.

Увеличение температуры приводит к размягчению образцов и к снижению шероховатости, а следовательно, и к уменьшению влияния фактора шероховатости на степень черноты. В ходе опытов выявлено, что заметное размягчение образцов начинается при температуре 720 К, а полное расплавление происходит при 1050 K.

Можно сделать вывод, что технологическая наследственность для котла СРК-700 сказывается на изменении величины излучательной способности материала поверхностей нагрева котла очень сильно. Значения излучательной способности поверхностей нагрева при толщине слоя загрязнений свыше 2 мм снижаются на 15 %. Однако при малых толщинах слоя до 1 мм пропускательная способность отложений в котле СРК-700 выше по сравнению с загрязнениями, содержащими окислы железа и кремния.