專利名稱：在紙漿制造廠中產(chǎn)生能量的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢液回收鍋爐，其包括具有過(guò)熱器和再熱器的水/ 汽循環(huán)系統(tǒng)，以及用于燃燒廢液、以產(chǎn)生熱煙氣的爐膛，所述爐膛包 括供所述煙氣流過(guò)的上部。這種水/汽循環(huán)系統(tǒng)連接到包含高壓級(jí)和中壓級(jí)的汽輪機(jī)。利用能減少腐蝕的布置，進(jìn)行新蒸汽(live steam)的 過(guò)熱和蒸汽的再熱。
背景技術(shù)：
在化學(xué)紙漿制造廠中，通過(guò)在回收鍋爐中單獨(dú)燃燒廢液，或是將 廢液與其他"廢物"流一起燃燒，而從廢液(例如，牛皮紙漿(kmft) 制漿中的黑液)中回收蒸煮化學(xué)物。所述燃燒過(guò)程是放熱過(guò)程，而且 所釋放的能量被回收，用于對(duì)過(guò)熱蒸汽進(jìn)行加壓。在汽輪機(jī)中，以電 能和用于工藝需要的不同壓力的蒸汽的形式，回收蒸汽的能量。產(chǎn)生 黑液的牛皮紙漿制漿是一種主流的制漿方法，在這里用其來(lái)對(duì)本發(fā)明 進(jìn)行描述。本發(fā)明也可應(yīng)用于其他類型的化學(xué)紙漿制造廠和其他工藝。 雖然術(shù)語(yǔ)"黑液"通常出現(xiàn)在牛皮紙漿制漿中，但是在這里，其也被用于指代所有類型的廢液。傳統(tǒng)上，在紙漿廠中產(chǎn)生能量是通過(guò)在回收鍋爐中燃燒黑液，以及通過(guò)在輔助鍋爐中燃燒廢木料和樹皮來(lái)實(shí)現(xiàn)的。原木料上的樹皮和 所產(chǎn)生黑液中的有機(jī)物質(zhì)通常能滿足紙漿廠的全部能量需求。如果紙漿廠中還需要更多的能量，則就要購(gòu)買另外的燃料。另外的燃料和樹 皮一起在輔助鍋爐中燃燒。例如，石灰窯可以燒油或者燒天然氣。如 今，通常按以下步驟來(lái)產(chǎn)生能量(i)回收鍋爐和輔助鍋爐產(chǎn)生過(guò)熱 高壓蒸汽，在紙漿廠中產(chǎn)生的樹皮在其中燃燒；(ii)將所產(chǎn)生的高壓 蒸汽供給一個(gè)或多個(gè)背壓汽輪機(jī)，從汽輪機(jī)排出的蒸汽可以為紙漿廠
提供熱能；(iii)汽輪機(jī)與連接到它的發(fā)電機(jī)紙漿廠所需求的電力。通 常用具有一級(jí)或多級(jí)抽汽的背壓汽輪機(jī)來(lái)發(fā)電。所述使用的背壓在3-6 巴(abs.)之間，抽汽壓力在8-16巴(abs.)之間。也可以用凝氣汽輪 機(jī)或者在汽輪機(jī)中的背壓級(jí)后面的冷凝級(jí)來(lái)發(fā)電。木料中含有少量的鉀(K)和氯(Cl)。在進(jìn)行蒸煮時(shí)，這些元素 仍然殘留在黑液中。它們也可以通過(guò)補(bǔ)充化學(xué)原料或者紙漿廠內(nèi)的內(nèi) 部連接而摻入黑液中。在回收鍋爐中，這些元素富積成為飛灰，并且 增加了煙氣的腐蝕性，尤其是在過(guò)熱器中。K和Cl的腐蝕性隨溫度升高而增大。K和Cl的腐蝕性給回收鍋 爐中所產(chǎn)生的蒸汽的溫度設(shè)定了上限。過(guò)熱蒸汽的這個(gè)溫度上限一般 是在40(TC-49(TC之間，其依據(jù)鉀和氯的含量。在使用天然的或者經(jīng)過(guò) 除飛灰傾卸處理的或者經(jīng)過(guò)除鉀氯處理的特殊材料或者具有低鉀氯含 量的液體的情況下，使用了高達(dá)520。C的蒸汽溫度。由于K和C1的腐 蝕性通常要求過(guò)熱蒸汽的溫度保持相對(duì)較低，所以蒸汽壓力也較低。 這些溫度限制導(dǎo)致回收鍋爐中所產(chǎn)生的電力產(chǎn)量低于燃煤、天然氣或 燃油為燃料的常規(guī)電力鍋爐。在使用源于原木的樹皮的情況下，把回收鍋爐中的蒸汽溫度限制 在40(TC-49(TC和52(TC下并不嚴(yán)格正確，而是在樹皮鍋爐中樹皮的燃 燒所產(chǎn)生的飛灰也可能含有鉀和氯。因?yàn)闃淦ぶ械牧蚝繕O低，因此 樹皮鍋爐中的氯就會(huì)和金屬發(fā)生反應(yīng)，這就又會(huì)導(dǎo)致過(guò)熱器被腐蝕。 樹皮中的量熱流也要比黑("廢")液流中的低得多，這是因?yàn)橘|(zhì)量 流要低得多。這取決于制漿中的紙漿產(chǎn)量，以及用于制漿的木料上的 樹皮的量。WO 03/104547和對(duì)應(yīng)的美國(guó)申請(qǐng)公開2005/0252458中披露了一 種用于提高在紙漿廠的回收鍋爐設(shè)備中所產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽的溫度和壓 力的系統(tǒng)，使得避免發(fā)生腐蝕，或者腐蝕率處在可接受的水平。WO
03/104547和對(duì)應(yīng)的美國(guó)申請(qǐng)公開US2005/0252458中所披露的回收鍋 爐具有至少一個(gè)空腔，空腔的壁由連接到回收鍋爐的水/汽循環(huán)系統(tǒng)的 水冷管形成。空腔的內(nèi)部具有換熱器，用于對(duì)回收鍋爐中產(chǎn)生的蒸汽 進(jìn)行末級(jí)過(guò)熱，其中所述換熱器連接到回收鍋爐的過(guò)熱器。所述空腔 通過(guò)燃燒燃料加熱，保證過(guò)熱器空腔中沒有腐蝕性條件。所述燃料可 以是生物質(zhì)氣化所產(chǎn)生的氣體。這個(gè)系統(tǒng)的基本特征是有至少一個(gè)燃燒空腔連接到回收鍋爐，用作對(duì)回收鍋爐中過(guò)熱器部分中所產(chǎn)生的 蒸汽進(jìn)行末級(jí)過(guò)熱。發(fā)明內(nèi)容這里披露了一種用于提高紙漿廠中發(fā)電的電力產(chǎn)量的系統(tǒng)，其能 使腐蝕問(wèn)題最小化。所述公開系統(tǒng)能提高產(chǎn)量，例如回收鍋爐和汽輪 機(jī)設(shè)備的總發(fā)電效率。所公開系統(tǒng)的一個(gè)特征是回收鍋爐的水/汽循環(huán)系統(tǒng)具有再熱器， 用于對(duì)來(lái)自汽輪機(jī)高壓部分的蒸汽進(jìn)行再熱。再熱器包括第一部分和第二部分，其中第一部分位于回收鍋爐的 爐膛中所產(chǎn)生的煙氣流上，且所述第一部分連接到汽輪機(jī)高壓部分的 蒸汽出口。所述回收鍋爐優(yōu)選地具有至少一個(gè)空腔，如在同一發(fā)明人前述WO公開03/104547中所披露的一樣，此處通過(guò)參考將該文獻(xiàn)引入本文。 空腔的數(shù)量可以多于一個(gè)，比如兩個(gè)。所述再熱器的第二部分位于所 述空腔的內(nèi)部。再熱器的第二部分連接到所述再熱器的第一級(jí)和汽輪 機(jī)，優(yōu)選地連接到汽輪機(jī)的中壓部分的蒸汽入口。所述空腔包括燃燒 燃料的裝置，和至少一個(gè)用于向回收鍋爐排出煙氣的出口。來(lái)自空腔 的煙氣可以和來(lái)自主爐膛的高溫?zé)煔饣旌?，或者空腔煙氣可以有自?的通往大氣的流路。如果所述流路獨(dú)立于主煙氣的流路，那么空腔煙 氣可以在凈化后再利用，例如用作干燥紙漿等等，基本上與燃燒天然
氣得到的氣體具有相同的用途。所述空腔的內(nèi)部還可以具有過(guò)熱器，用于給回收鍋爐中產(chǎn)生的蒸 汽進(jìn)行末級(jí)過(guò)熱。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，末級(jí)過(guò)熱和再熱在不同的空 腔中進(jìn)行。為了便于展示，下文中只描述了一個(gè)空腔，但是空腔可以 是多個(gè)空腔。根據(jù)這里所披露的系統(tǒng)，有用于對(duì)來(lái)自汽輪機(jī)的蒸汽進(jìn)行再熱的 再熱器連接到回收鍋爐?；厥斟仩t的過(guò)熱器部分中產(chǎn)生新蒸汽，然后新蒸汽在汽輪機(jī)的高壓級(jí)(HPT)中膨脹到250-40(TC。蒸汽從汽輪機(jī) 的高壓級(jí)排出，并又回到鍋爐中，在鍋爐中，蒸汽的溫度在再熱器中 被提高到450-600°C，優(yōu)選是520-560°C。優(yōu)選地，蒸汽在兩級(jí)中再熱。 再熱器的第一級(jí)是在回收鍋爐的傳統(tǒng)過(guò)熱器部分中。在該第一級(jí)中， 在汽輪機(jī)中膨脹后的蒸汽被回收鍋爐的爐膛中產(chǎn)生的煙氣再熱，通常 是加熱到450-540°C，優(yōu)選是450-500°C。被部分再熱的蒸汽導(dǎo)入再熱 器的第二級(jí)中進(jìn)行再熱，最終蒸汽被加熱到480-600°C，優(yōu)選是490-560 °C。所述系統(tǒng)也可以是將來(lái)自低壓輔助鍋爐或者來(lái)自熱回收的新蒸 汽供入汽輪機(jī)的、位于新蒸汽入口和汽輪機(jī)的出口之間的高壓級(jí)，或 者在來(lái)自高壓級(jí)的蒸汽進(jìn)入再熱器之前，與其混合。對(duì)于這部分蒸汽 而言，再熱器就是末級(jí)過(guò)熱級(jí)。如果所要混合的蒸汽具有相近溫度的 話，混合也可以在再熱器中進(jìn)行。再熱后的蒸汽從再熱器的第二級(jí)導(dǎo)入汽輪機(jī)的中壓級(jí)(MPT)， 在中壓級(jí)中，蒸汽膨脹到背壓。如果汽輪機(jī)還具有冷凝級(jí)，那么所述 蒸汽將部分地或整個(gè)地膨脹到冷凝壓力。根據(jù)這里所披露的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式，所述回收鍋爐具有兩個(gè) 再熱器， 一個(gè)用于再熱來(lái)自汽輪機(jī)高壓部分的蒸汽，另一個(gè)用于再熱 來(lái)自汽輪機(jī)第一中間部分的蒸汽。所以，蒸汽循環(huán)必須包括兩個(gè)再熱 器。這要求高蒸汽壓力，如同在公共設(shè)施的蒸汽循環(huán)中的一樣。回收 鍋爐不同于公共設(shè)施的鍋爐的地方是在布置上需要防止過(guò)熱器和再 熱器的高溫部分發(fā)生腐蝕。如果蒸汽循環(huán)中存在兩個(gè)再熱器，那么每 個(gè)再熱器優(yōu)選地都具有上述的兩個(gè)再熱級(jí)。而且這里，來(lái)自輔助鍋爐 或者來(lái)自熱回收的蒸汽可以混入進(jìn)入再熱器的冷蒸汽。所述系統(tǒng)允許從汽輪機(jī)高壓級(jí)中抽出的蒸汽首先在位于回收鍋爐 的傳統(tǒng)過(guò)熱器部分中的再熱器部分中被加熱到基本上不會(huì)發(fā)生高溫腐 蝕的一個(gè)溫度，即50(TC以下，之后，蒸汽在燃燒空腔中被最終加熱到480-60(TC，最優(yōu)選被加熱到490-560。C，燃燒空腔充當(dāng)末級(jí)再熱器。末 級(jí)再熱器燃燒所用的燃料是不會(huì)導(dǎo)致高溫腐蝕的燃料。用于對(duì)高壓的汽輪機(jī)排汽進(jìn)行末級(jí)再熱的過(guò)熱器空腔優(yōu)選地通過(guò) 燃燒燃料來(lái)加熱，保證過(guò)熱器空腔中不具有腐蝕性條件。所述燃料可 以是生物質(zhì)氣化得到的氣體?？梢酝ㄟ^(guò)另外燃燒含硫燃料來(lái)避免加熱 表面的腐蝕。而且，在過(guò)熱器空腔中的燃燒之前對(duì)所述氣體進(jìn)行凈化 保證高溫下的非腐蝕條件?？梢允褂闷渌剂希缣烊粴?、LPG、液化 生物質(zhì)、甲醇等等，來(lái)替代所述生物質(zhì)所得到的氣體。燃料的選擇標(biāo) 準(zhǔn)是在所述空腔環(huán)境下沒有腐蝕的性質(zhì)?？涨恢腥剂系娜紵ǔＪ前凑兆顑?yōu)的過(guò)?？諝饬客瓿傻?，但是如 果優(yōu)選的話，也可以按照化學(xué)計(jì)量或者還原條件來(lái)完成。 一個(gè)優(yōu)選實(shí) 施方式是按照較高過(guò)剩空氣量來(lái)燃燒燃料，以產(chǎn)生用于主爐膛的高溫 燃燒空氣。燃燒本身是可分級(jí)的，但是空腔中產(chǎn)生的煙氣流具有較高 過(guò)?？諝庖蜃?。在這種選擇下，所述煙氣流通過(guò)可位于不同高度上的 若干端口而導(dǎo)入主爐膛。過(guò)熱器空腔的壁被設(shè)計(jì)為水冷傳熱表面，其通過(guò)用于水/汽-水混合 物進(jìn)出的連接管而連接到回收鍋爐的主水/汽循環(huán)系統(tǒng)。所以，所述加
熱表面形成了回收鍋爐的主要水系統(tǒng)的一部分。所述主要水系統(tǒng)和過(guò) 熱器空腔的水系統(tǒng)可以是自然循環(huán)式的，或者是強(qiáng)制循環(huán)式的，或者 是所謂的"一次通過(guò)"式的，最后所述一種通常用于最高的汽/水壓力。 自然循環(huán)式鍋爐是指冷卻水通過(guò)下降管而從汽包供入到給空腔壁供水的聯(lián)箱(header)，然后從所述壁中收集水-汽混合物，并將其供到汽 包。所述空腔可具有自己的獨(dú)立的壁，但是所述空腔的壁的一部分可 以是和回收鍋爐的"常規(guī)"部分共同的。根據(jù)這里所披露的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式，所述空腔的內(nèi)部還具有 用于將空腔中所產(chǎn)生的煙氣中的熱量傳遞給換熱器裝置中流動(dòng)的蒸汽 的傳熱裝置。所述換熱器裝置作為用于回收鍋爐過(guò)熱器部分中所產(chǎn)生 的蒸汽的末級(jí)過(guò)熱器。末級(jí)過(guò)熱后的蒸汽被供給汽輪機(jī)。所述系統(tǒng)允許回收鍋爐中產(chǎn)生的蒸汽在常規(guī)傳熱部分，例如回收 鍋爐的省煤器、鍋爐管束和過(guò)熱器中被加熱到基本上不會(huì)發(fā)生高溫腐 蝕的溫度，也就是540。C以下，最優(yōu)選為480-520°C，之后，蒸汽在燃 燒空腔內(nèi)被最終過(guò)熱到500-600°C，優(yōu)選為520-560°C，其中燃燒空腔 充當(dāng)末級(jí)過(guò)熱器。所述回收鍋爐可具有一個(gè)或者多個(gè)末級(jí)過(guò)熱器(空 腔)。在回收鍋爐中燃燒的液流可源于采用各種纖維原材料的所有類型 的紙漿工藝。無(wú)硫廢液，或者氯鉀含量幾乎為零的廢液特別有優(yōu)勢(shì)， 這是因?yàn)樗鼘⒃试S在爐膛的水冷系統(tǒng)中采用高壓，和允許利用在主煙 氣流中的新蒸汽和再熱蒸汽的高溫。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)燃燒無(wú)硫廢液時(shí)， 主煙氣流中可具有最高的蒸汽溫度。無(wú)硫廢液在純堿法制漿工藝和純 堿-亞硫酸鈉(soda-antraquinone)法制漿工藝中形成。所述空腔的優(yōu)選的位置前壁，在"牛鼻"(bullnose)壁的對(duì)面， 但是所述空腔也可以構(gòu)造在側(cè)壁上，可以是一個(gè)空腔或者多個(gè)空腔。 所述空腔的位置相對(duì)于鍋爐常規(guī)部分可以位于沿垂直方向的任何地
方，空腔的位置僅僅受到冷卻水循環(huán)的限制。用于回收鍋爐中產(chǎn)生的蒸汽的末級(jí)過(guò)熱的過(guò)熱器空腔通過(guò)燃燒燃 料來(lái)加熱。燃料的燃燒器位于空腔的頂端、位于空腔的底部，或者位 于空腔的壁上。所述空腔也可以位于水平位置，此時(shí)所述燃燒器的最 佳位置是在所述空腔的端壁上。所述過(guò)熱器空腔的燃燒空氣系統(tǒng)是回收鍋爐的燃燒空氣系統(tǒng)的一 部分。它也可以具有自帶風(fēng)扇的獨(dú)立的空氣系統(tǒng)、風(fēng)扇和燃燒器(多 個(gè))之間的連接管道和用于控制燃燒空氣的任何必要設(shè)備。來(lái)自過(guò)熱器空腔的煙氣被導(dǎo)入回收鍋爐，優(yōu)選地導(dǎo)入主過(guò)熱器的 入口，在該入口處，其與來(lái)自爐膛的主煙氣流混合。用于氣體連接的 其他位置也是可以的，例如在從爐膛下部到省煤器入口的整個(gè)區(qū)域。 穿過(guò)鍋爐壁的廢氣連接優(yōu)選地包括多于一個(gè)的開口，以及一個(gè)可能性 是設(shè)計(jì)所述空腔的燃燒系統(tǒng)，使得過(guò)剩燃燒空氣被供給空腔。所述空 氣在空腔中加熱，然后和空腔中的煙氣一起流入主爐膛，用于主爐膛 的燃燒系統(tǒng)中。在這種選擇下，優(yōu)選方案要求有兩個(gè)空腔在相對(duì)的壁 上，優(yōu)選是在前壁和后壁上。然后，所述第一過(guò)熱器和末級(jí)再熱器可 以位于分開的空腔中。從空腔中的氣體流動(dòng)可以通過(guò)布置在不同高度 上的若干個(gè)端口進(jìn)行。所述端口可具有控制煙氣/空氣混合物外流的位 置的控制裝置，該裝置能控制空腔的煙氣是用于加熱新蒸汽還是加熱 再熱器的蒸汽。如果末級(jí)過(guò)熱器和末級(jí)再熱器位于同一個(gè)空腔中，那 么所述控制系統(tǒng)就整個(gè)或者部分地用于控制蒸汽的溫度。通過(guò)已披露的系統(tǒng)，汽輪機(jī)高壓部分抽取的蒸汽的壓力和工作溫 度可以通過(guò)兩級(jí)再熱器提高，這樣再熱后的蒸汽在汽輪機(jī)的中壓部分 中膨脹，從而產(chǎn)生更多的電力，也就是說(shuō)通過(guò)蒸汽中所回收的熱量， 產(chǎn)生更多的電力。


下面將參考附圖對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的描述，圖中示出了本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施方式圖1是牛皮紙漿化學(xué)紙漿廠中的回收鍋爐的示意圖。附圖標(biāo)記編號(hào)說(shuō)明1回收鍋爐2空腔3回收鍋爐的爐膛4燃燒空氣5廢液供給管線6水冷爐膛壁7牛鼻8過(guò)熱器9鍋爐管束10省煤器11煙氣排放12給水管線13過(guò)熱器14汽輪機(jī)15高壓汽輪機(jī)16中壓汽輪機(jī)17發(fā)電機(jī)18蒸汽管道19蒸汽管道20再熱器第一部分21再熱器第二部分22蒸汽管道23蒸汽管道24蒸汽管道12
25燃燒器26煙氣27附加煙氣28燃燒空氣29氣化器30供氣管道31分配氣體32氣體處理33靜電除塵器34預(yù)熱35、 36給水加熱器37給水箱38、 39、 40排出的蒸汽41背壓蒸汽42中壓蒸汽43排放物處理44煙囪114燃燒空氣源116低壓汽輪機(jī)具體實(shí)施方式
圖1示出了典型回收鍋爐1 (比如用于燃燒黑液的牛皮紙漿回收鍋爐)的爐膛3，它具有由水冷管壁6形成的結(jié)構(gòu)。以這種方式產(chǎn)生的 水-汽混合物被部分地位于爐膛上方的"鼻"罩中的常規(guī)過(guò)熱器8過(guò)熱。 在黑液燃燒期間所產(chǎn)生的煙氣26的熱量在過(guò)熱器8中被回收。典型地， 鍋爐管束9和省煤器IO作為鍋爐中的后加熱表面。在過(guò)熱器之后，煙 氣被導(dǎo)入鍋爐管束9和省煤器10?；厥斟仩t1包括可布置靠近鍋爐壁上部分的空腔2?；厥斟仩t的 爐膛3產(chǎn)生的煙氣26，煙氣26從空腔2向上流動(dòng)并且經(jīng)過(guò)流入口。燃 燒空氣4被供入爐膛，以促進(jìn)燃燒，通常是在若干個(gè)高度上供入，圖 中僅示出了一個(gè)。廢液供給管5將黑液供入爐膛，優(yōu)選是在爐膛中的主燃燒區(qū)以上的高度上。爐膛壁6優(yōu)選是水冷的。鍋爐里的牛鼻7通 常限定出燃燒區(qū)的上部區(qū)域和從爐膛到過(guò)熱器8的過(guò)渡區(qū)。所述空腔2 通常和牛鼻處于同一高度，且位于它的對(duì)面。在過(guò)熱器的下游，煙氣 流過(guò)鍋爐管束9和省煤器10，所有三個(gè)都回收煙氣中的熱量。排氣管 道11允許煙氣離開鍋爐。流體管12用于給鍋爐供水，例如給鍋爐管束9和省煤器10供水?？涨?包括單腔室或者并聯(lián)和/和串行布置的多個(gè)空腔?？涨豢梢?和爐膛共享壁，且空腔的壁可以是水冷的?？涨?中產(chǎn)生的燃燒氣體 作為另外的煙氣27流入爐膛?？涨豢砂ㄟ^(guò)熱器13。過(guò)熱后的蒸汽通 過(guò)蒸汽管道23而從鍋爐中的常規(guī)過(guò)熱器8流到(多個(gè))空腔中的(多 個(gè))過(guò)熱器13。來(lái)自空腔過(guò)熱器13的過(guò)熱后的蒸汽通過(guò)蒸汽管道18而流入可包 括高壓級(jí)15、中壓級(jí)16和低壓級(jí)116的汽輪機(jī)14。汽輪機(jī)14可以是 高壓汽輪機(jī)(HPT) 15和與之分開的、具有中壓汽輪機(jī)級(jí)(MPT) 16 和低壓汽輪機(jī)級(jí)(LPT) 116的兩級(jí)汽輪機(jī)。汽輪機(jī)14驅(qū)動(dòng)能產(chǎn)生廠 用的電力和/或機(jī)械動(dòng)力的發(fā)電機(jī)17。過(guò)熱器13通過(guò)管道18輸出蒸汽， 驅(qū)動(dòng)高壓汽輪機(jī)15。來(lái)自高壓汽輪機(jī)的蒸汽通過(guò)管道19而流到再熱器20的第一部分， 再熱器20的第一部分位于煙氣的蒸汽中并且位于過(guò)熱器8和鍋爐管束 9之間。再熱器21的第二部分通過(guò)蒸汽管道22接收來(lái)自再熱器20第 一部分的蒸汽。第二再熱器部分21位于空腔2中。優(yōu)選地，所述第二 再熱器在過(guò)熱器13之下并且位于流過(guò)空腔的煙氣27的流路的下游。 來(lái)自第二再熱器部分21的蒸汽通過(guò)管道24而流到中壓級(jí)汽輪機(jī)16。
空腔2可以包括一個(gè)和多個(gè)燃燒器25。空腔中形成的煙氣(其可 含有熱燃燒空氣)27進(jìn)入爐膛，并和回收鍋爐爐膛中的煙氣26混合。 燃燒空氣28被噴入空腔2中，以促進(jìn)燃燒器25中的燃燒。燃燒器25 通常燃燒氣化器29中產(chǎn)生的并通過(guò)供氣管到30而流入的氣體燃料。 氣化器29所產(chǎn)生的氣體除了給空腔燃燒器25提供燃料以外，還可以 根據(jù)其他目的分配31。來(lái)自氣化器的氣體在流入燃燒器之前可以在氣 體處理器32中進(jìn)行凈化，或進(jìn)行其他處理。鍋爐排氣管道11允許煙氣離開鍋爐并進(jìn)入靜電除塵器33，然后 進(jìn)入排放物NOx處理器43，例如，選擇催化劑，用以還原和/或氧化 氮氧化物(去NOx處理)。排放的煙氣也可以流過(guò)預(yù)熱器34，其與蒸 汽或者煙氣一起加熱燃燒空氣114 (在這里顯示了這個(gè)選擇)。從預(yù)熱 器34處，所述煙氣可以排入煙囪44。給水加熱器35， 36接收來(lái)自給水箱37的給水。來(lái)自高壓汽輪機(jī) (HPT)的排汽為給水加熱器36提供熱能，給水加熱器36為鍋爐供水。 來(lái)自中壓汽輪機(jī)(MPT)的排汽38， 39和來(lái)自低壓汽輪機(jī)(LPT)的 排汽40為加熱器35的連續(xù)級(jí)提供熱能。從汽輪機(jī)14排出的背壓蒸汽41，例如低壓蒸汽可以用于紙漿廠 和蒸汽循環(huán)。相似地，抽汽42，例如中壓蒸汽可以從汽輪機(jī)排出，以 用于紙漿廠。在所述的回收鍋爐1中，蒸汽壓力使得不會(huì)在爐膛的水冷管壁上 發(fā)生過(guò)多腐蝕。水-蒸汽乳液的飽和溫度加上由于從管表面進(jìn)入水的引 入熱量流所導(dǎo)致的溫差小于400-50(TC，通常是小于400'C，也就是管 表面的溫度。通過(guò)在常規(guī)回收鍋爐1中集成專門燃燒室或空腔2，所述 蒸汽溫度可以增加到超過(guò)典型數(shù)值的程度。所述蒸汽在常規(guī)過(guò)熱器8 中被過(guò)熱到高溫腐蝕不會(huì)發(fā)生的程度，例如480-540°C，最佳是480-520 °C。之后，來(lái)自過(guò)熱器8的所述蒸汽23被導(dǎo)入位于專門燃燒空腔2的
過(guò)熱器13中，所述空腔2被集成在回收鍋爐中，而其余高達(dá)500-600 。C，最佳是520-56(TC的過(guò)熱發(fā)生在所述空腔中。所述空腔的數(shù)量可以 多于一個(gè)。所產(chǎn)生的高壓蒸汽18通常還被引入汽輪機(jī)14的高壓級(jí)15， 以便發(fā)電以及作為紙漿廠的廠用蒸汽。所述汽輪機(jī)具有高壓部分15和 中/低壓部分16。在空腔2中，燃燒燃料，以產(chǎn)生用于過(guò)熱蒸汽的熱量。在所述燃 燒器25中燃燒的具有火焰的燃料是十分清潔或者含有這樣的成分，以 致于不會(huì)產(chǎn)生高溫腐蝕。來(lái)自空腔2的煙氣和過(guò)剩燃燒空氣27被導(dǎo)入 回收鍋爐的煙氣流26。優(yōu)選地，來(lái)自空腔的煙氣被引導(dǎo)通過(guò)回收鍋爐 壁上的若干個(gè)開口，這些開口可以位于幾個(gè)高度上，而且在寬度方向 上處于不同的位置。所述空腔2被包括作為常規(guī)回收鍋爐的一部分，因此空腔壁是水 冷的，如同爐膛的常規(guī)部分、鍋爐管束和其他熱區(qū)域一樣，在自然循 環(huán)的情況下，所述冷卻被集成于常規(guī)鍋爐的汽包中。在一次流過(guò)式鍋 爐中，所述集成是指空腔壁被一次流過(guò)系統(tǒng)的水或者蒸汽流冷卻。如 果采用這種布置，則與循環(huán)水的、同類型的并入對(duì)于強(qiáng)制循環(huán)式回收 鍋爐也有效。主要的優(yōu)點(diǎn)是將來(lái)自空腔冷卻的熱量引入相同承壓的 水或者蒸汽流中，與回收鍋爐"常規(guī)"部分的主流中的一樣。用于燃 燒的空氣28可以取自回收鍋爐的"常規(guī)"部分，或空腔可以配備有自 己的風(fēng)扇或壓縮機(jī)。優(yōu)選地，用于空腔的燃燒氣體30在氣化器29中通過(guò)氣化生物原 料28來(lái)生產(chǎn)。優(yōu)選地，所述燃料是固態(tài)木質(zhì)燃料，如木材、木屑、樹 皮屑、碎木材、刨花、鋸末、木質(zhì)森林的殘留物。采用生物質(zhì)作燃料 時(shí)，如果燃料相當(dāng)干燥的話，則可以明顯改善工藝。如果利用來(lái)自回 收鍋爐的煙氣中的、冶煉生產(chǎn)過(guò)程中的或者回收鍋爐的對(duì)流損失或輻 射損失中的熱量來(lái)進(jìn)行干燥的話，則能量產(chǎn)生的總效率能夠得到提高。 利用前面提到過(guò)的熱源對(duì)所需的燃燒空氣進(jìn)行加熱時(shí)，也可以提高效率。氣化所產(chǎn)生的氣體的一部分在空腔2中被用作燃燒器25中的清潔 燃料30，用來(lái)在過(guò)熱器13中過(guò)熱蒸汽，并且也用于再熱器21中進(jìn)行 再熱。所述氣體的一部分31可以用于紙漿廠的其他目的，例如用于石 灰窯中。如果這類燃料是不可利用的，則可以使用其他的燃料，如天 然氣、LPG、燃油、甲醇、液化生物質(zhì)等等。選擇燃料的標(biāo)準(zhǔn)是在空 腔的環(huán)境下不具有腐蝕性。這種無(wú)腐蝕性可以通過(guò)在處理工序32中凈 化氣體而在來(lái)自氣化工序29的氣體中實(shí)現(xiàn)。所述處理工序包括專門過(guò) 濾、催化工序、氣體冷卻等等。來(lái)自空腔2的新蒸汽18在汽輪機(jī)的高壓部分中膨脹到250-400°C 。 回收鍋爐1具有再熱器20， 21，用來(lái)再熱汽輪機(jī)中膨脹后的蒸汽。優(yōu) 選地，所述再熱器具有兩級(jí)或兩個(gè)部分。第一級(jí)20位于回收鍋爐的常 規(guī)過(guò)熱器部分上，在那里它被回收鍋爐的爐膛中所產(chǎn)生的煙氣加熱。 通常的，所述第一級(jí)位于過(guò)熱器8和鍋爐管束9之間。在第一級(jí)中， 蒸汽通常被再熱到450-540。C ，優(yōu)選是450-50CTC 。再熱器的第二級(jí)由位于空腔2中的換熱器構(gòu)成。在第一級(jí)20中再 熱過(guò)的蒸汽通過(guò)管道22而被導(dǎo)入空腔中的第二級(jí)21。蒸汽被進(jìn)一步再 熱到480-600。C的溫度，優(yōu)選是490-560。C 。從再熱器來(lái)的蒸汽從空腔 排出，進(jìn)入汽輪機(jī)14的中壓部分16，在中壓部分16中，蒸汽膨脹到 背壓。如果汽輪機(jī)14具有冷凝部分的話，則上述蒸汽將被部分地或全 部地膨脹到冷凝壓力。空腔的數(shù)量可以是一個(gè)或者更多個(gè)。根據(jù)一個(gè) 實(shí)施方式，如果需要在分開的地方進(jìn)行新蒸汽的末級(jí)過(guò)熱和再熱的話， 則至少需要兩個(gè)獨(dú)立的空腔。不同壓力的蒸汽可以通過(guò)管線38-42而從汽輪機(jī)14中抽取出，并 被用于滿足紙漿廠的需求以及用于蒸汽循環(huán)的不同目的，例如用于加 熱器35-36中的預(yù)熱鍋爐給水。 這里所披露的方法或者所述系統(tǒng)的用途并不限于某種廢液的燃 燒，而是可以用于多種廢液，例如牛皮紙漿制漿工藝中的廢液或者純 堿法制漿工藝中的廢液。所述回收鍋爐的外形并不一定要與圖1中所 示的那樣一致。例如，回收鍋爐主要部分中的傳熱面所在的管道的數(shù) 目可以從一個(gè)到若干個(gè)?？涨坏耐庑我彩强梢愿淖兊?。另外，圖中所 示的用于給水預(yù)熱和燃燒空氣預(yù)熱的布置也是可以被修改和改變的。本發(fā)明并不意圖被限制于上述的實(shí)施方式和描述內(nèi)容，而是可以 在本發(fā)明所附權(quán)利要求所限定的精神和范圍之內(nèi)被修改和改變。
權(quán)利要求
1.一種紙漿和造紙工業(yè)中的廢液回收鍋爐，其包括具有過(guò)熱器的水/汽循環(huán)系統(tǒng)，所述循環(huán)系統(tǒng)被連接到具有高壓級(jí)的汽輪機(jī)，以及用于燃燒廢液、產(chǎn)生煙氣的爐膛，所述爐膛包括供煙氣流過(guò)的上部，其中所述水/汽循環(huán)系統(tǒng)具有用于對(duì)來(lái)自所述汽輪機(jī)的高壓級(jí)的蒸汽進(jìn)行再熱的再熱器。
2. 如權(quán)利要求l所述的廢液回收鍋爐，其中所述再熱器還包括第 一部分和第二部分，其中所述第一部分位于爐膛中產(chǎn)生的煙氣流中， 且所述第一部分連接到所述汽輪機(jī)的高壓級(jí)的蒸汽出口。
3. 如權(quán)利要求2所述的廢液回收鍋爐，其中所述回收鍋爐具有至 少一個(gè)空腔，所述至少一個(gè)空腔具有由水冷管構(gòu)成的壁，所述至少一 個(gè)空腔包括在空腔中產(chǎn)生煙氣的燃燒器，其中所述再熱器的第二部分 位于空腔中并且連接到所述再熱器的第一部分。
4. 如權(quán)利要求3所述的廢液回收鍋爐，其中所述汽輪機(jī)具有中壓 級(jí)，且所述再熱器的第二部分連接到所述汽輪機(jī)的中壓級(jí)的蒸汽入口。
5. 如權(quán)利要求3所述的廢液回收鍋爐，其中所述至少一個(gè)空腔的 內(nèi)部具有末級(jí)過(guò)熱器，用于對(duì)鍋爐中產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)行末級(jí)過(guò)熱，其中所述末級(jí)過(guò)熱器和末級(jí)再熱器都位于所述空腔中。
6. 如權(quán)利要求2所述的廢液回收鍋爐，其中所述回收鍋爐具有至 少兩個(gè)空腔，第一空腔和第二空腔，每個(gè)空腔都具有由水冷管構(gòu)成的 壁，并且包括燃燒器，用以燃燒燃料，從而在空腔中產(chǎn)生煙氣，其中 所述再熱器的第二部分位于第一空腔的內(nèi)部并且連接到所述再熱器的第一部分。
7. 如權(quán)利要求6所述的廢液回收鍋爐，其中所述第二空腔的內(nèi)部 具有用于對(duì)鍋爐中產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)行末級(jí)過(guò)熱的過(guò)熱器。
8. 如權(quán)利要求6所述的廢液余熱鍋爐，其中所述第一空腔和第二 空腔位于回收鍋爐的相對(duì)壁上。
9. 一種在紙漿制造廠生產(chǎn)能量的方法，所述紙漿制造廠具有回收鍋爐和帶有高壓部分的汽輪機(jī)，所述方法包括以下步驟a) 在回收鍋爐的爐膛中燃燒來(lái)自紙漿制造工序中的廢液，以產(chǎn)生 煙氣；b) 從所述煙氣中回收熱量，以在回收鍋爐中產(chǎn)生蒸汽； C)使從步驟b)中產(chǎn)生的蒸汽過(guò)熱；d)在汽輪機(jī)的高壓部分中，使從步驟c)產(chǎn)生的蒸汽膨脹到250-400 "C的溫度，其中所述回收鍋爐具有再熱器，從步驟d)來(lái)的蒸汽在所述再熱 器中被再熱到450-60(TC的溫度。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中膨脹后的蒸汽通過(guò)兩級(jí)被再熱， 第一級(jí)是由從步驟a)產(chǎn)生的煙氣，第二級(jí)是由燃燒燃料所產(chǎn)生的熱量。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述回收鍋爐具有至少一個(gè)空 腔，在所述空腔中，燃料被燃燒，以產(chǎn)生熱量和煙氣，且第二級(jí)在空 腔中進(jìn)行。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中蒸汽在第二級(jí)中被再熱到 480-60(TC的溫度。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中蒸汽在第二級(jí)中被再熱到 490-560。C的溫度。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中再熱后的蒸汽被導(dǎo)入所述汽輪 機(jī)的中壓部分，在其中，所述蒸汽膨脹到背壓。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中再熱后的蒸汽被導(dǎo)入所述汽輪 機(jī)的冷凝部分，在其中，所述蒸汽膨脹到冷凝壓力。
16. 根據(jù)權(quán)利要求ll的方法，其中木料和其他生物質(zhì)的燃料被氣 化，生產(chǎn)出可燃?xì)怏w，該可燃?xì)怏w被凈化并用作所述空腔中的燃料， 在空腔中，凈化后的氣體被燃燒，以產(chǎn)生熱量和煙氣。
17. 根據(jù)權(quán)利要求ll的方法，其中過(guò)量燃燒空氣被供入所述空腔 中，并且空腔中的燃燒形成了熱空氣和煙氣的混合物。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述熱空氣和煙氣的混合物被 導(dǎo)入回收鍋爐的爐膛，以用于步驟a)中。
19. 根據(jù)權(quán)利要求ll的方法，其中所述空腔中產(chǎn)生的煙氣和來(lái)自 步驟a)中的氣體被混合在一起。
20. 根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中步驟c)部分地在所述空腔中 進(jìn)行。
21. 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中從步驟d)得到的蒸汽被再熱到 520-560。C的溫度。
全文摘要
一種紙漿和造紙工業(yè)中的廢液回收鍋爐，其包括具有過(guò)熱器的水/汽循環(huán)系統(tǒng)，所述循環(huán)系統(tǒng)被連接到具有高壓部分的汽輪機(jī)，以及用于燃燒廢液、產(chǎn)生煙氣的爐膛，所述爐膛包括供煙氣流過(guò)的上部，其中所述回收鍋爐的水/汽循環(huán)系統(tǒng)具有用于對(duì)來(lái)自汽輪機(jī)高壓部分的蒸汽進(jìn)行再熱的再熱器。
文檔編號(hào)D21C11/06GK101163833SQ200680013552
公開日2008年4月16日 申請(qǐng)日期2006年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月22日
發(fā)明者卡里·薩維哈留, 奧利·阿爾帕拉赫蒂, 拉塞·科伊維斯托, 約爾馬·西莫寧 申請(qǐng)人:安德里茲公司