2.6.2 Сжигание щелока

В процессе сжигания в топке содорегенерационного агрегата органическая часть сухого вещества черного щелока сгорает до простейших газообразных продуктов (СО₂, Н₂О и другим.), а минеральная часть превращается в зольный или расплавленный остаток – подзол или плав. Минеральный остаток щелока состоит из натриевых соединений. Меньшую часть его составляет свободный гидроксид натрия (1-2 % от сухого остатка) и натриевые соли - сульфид (1-3 %), сульфат (3-5 %), карбонат (7-10 %) и некоторые другие, а большая часть представляет собой натриевую щелочь, химически связанную с органическими веществами щелока (20-25 % в единицах NaOH). Органическая часть сухого остатка включает главным образом лигнин (30-35 % от массы сухого остатка) и продукты разрушения углеводов – органические кислоты и другие (30-35 %).

черный сгущенный Дымовые газы в трубу (CO₂, H₂O,

1 – сушка щелока

щелок Na₂SO₄ CO, SO₂, H₂S и другие)

огарок вторичный воздух

2- пиролиз и коксование

летучие продукты

кокс+

+ Na₂CO₃ CO₂, CO

3 – плавление золы, восстановление сульфата

+ Na₂SO₄

первичный воздух

плав (Na₂CO₃+Na₂S+Na₂SO₄)

Рисунок 16 – Схема процессов, происходящих при сжигании сульфатного щелока

Перед сжиганием черного щелока к нему добавляют сульфат натрия в количестве, необходимом для восполнения потерь серы на всех этапах производства. Процесс сжигания черного щелока в топке содорегенерационного агрегата можно условно разделить на три последовательные стадии, считая, что черный щелок и дымовые газы движутся навстречу друг другу (рисунок 12). Практически отдельные стадии строго не разграничены и могут накладываться друг на друга.

Первая стадия – сушка щелока. Она начинается от поступления черного концентрированного щелока в топку котлоагрегата. Под действием горячих дымовых газов происходит испарение остатков воды. Щелок при этом превращается в твердое вещество – «огарок» с аморфной структурой.

Вторая стадия – пиролиз и коксование органического остатка. В этой стадии огарок скапливается в нижней части топки и образует «подушку», которая подвергается термическому разложению (пиролизу) за счет выделяющегося тепла.

К началу третей стадии процесса примерно половина углерода, содержащегося в исходном щелоке, остается в виде кокса. Во время третей стадии происходит выжигание кокса и расплавление оставшихся минеральных солей. При сжигании сульфатных щелоков третья стадия обязательна, так как только в минеральном сплаве достаточно полно происходит восстановление сульфата, добавляемого для возмещения производственных потерь щелочи и серы.

Сгущенный черный щелок сжигается в топке содорегенерационного котлоагрегата (СРКА или, сокращенно, СРК). Содорегенерационный котлоагрегат выполняет две функции: энергетическую (производство пара) и технологическую (регенерация щелочи из черного щелока).

Конструкции применяемых парвых 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 и основной котельный пучок.