2.2.2 Обоснование реконструкции варочно-промывного отдела псбц

Варочно-промывной цех является составной частью блока цехов по производству целлюлозы и выпускает сульфатную небеленую целлюлозу для дальнейшей переработки в отбельном и далее в сушильном цехах производства.

Варочная установка пущена в эксплуатацию в 1975 году с проектной производительностью по варке 826 т/сут. На данный момент варочная установка работает с производительностью 1000 т/сут. Реконструкции не производились.

Описание существующей линии варки лиственной целлюлозы.

Щепа ленточным реверсивным транспортером подается в бункера варочного котла. Над транспортером установлен магнитный сепаратор, для удаления из щепы металлических включений.

В нижней части бункеров щепы установлены разгружатель “Хелп” для рыхления щепы перед разгрузочным шнеком, который подает щепу в шахту сбрасывания. Скорость вращения шнека регулируется уровнем щепы в шахте сбрасывания, который поддерживается автоматически или в ручном режиме.

Щепа из шахты сбрасывания поступает в дозатор щепы, которым производится объемный учет количества поступающей в котел щепы и регулирование производительности варочного котла посредством изменения числа оборотов дозатора в пределах 7-18 об/мин (верхний конструктивный предел скорости вращения дозатора – 28 об/мин).

Бункеры щепы предназначены для предварительной пропарки щепы до температуры 100 °С, а также являются своеобразным дополнительным затвором для вредных газов (при условии наличия достаточного запаса щепы в бункере). Бункер имеет 10 штуцеров для подачи пара Д_у=150 мм, из них 4 штуки на нижней цилиндрической части, 4 штуки на днище бункера и 2 штуки на канале разгрузочного шнека.

Из дозатора щепа поступает в карманы ротора питателя низкого давления. Питатель низкого давления подает щепу в пропарочную камеру.

В пропарочной камере поддерживается давление (от 1,2 до 1,5 кгс/см²; 118–147 кПа) и щепа подогревается и пропаривается за счет паров вскипания черных щелоков, отбираемых из варочного котла. В случае недостатка паров вскипания регулятор давления автоматически включает подачу свежего пара в пропарочную камеру из магистрали пара низкого давления.

Парогазы (пары скипидара и другие летучие вещества) из пропарочной камеры отводятся в терпентинный конденсатор.

Пройдя пропарочную камеру, щепа поступает в пропиточную трубу, из которой попадает в питатель высокого давления. В пропиточной трубе щепа смешивается с варочным щелоком.

Питатель высокого давления дает возможность транспортировать щепу из зоны низкого давления в варочный котел, в котором поддерживается более высокое гидравлическое давление – 1176 кПа (12 кгс/см²).

Корпус питателя высокого давления имеет 4 отверстия, расположенных под углом 90^о, ротор имеет 4 сквозных прохода – кармана, не связанных между собой и расположенных под углом 45^о так, что в момент заполнения щепой одного кармана, другой карман под напором щелока опорожняется от щепы.

Карман, достигнув вертикального положения, быстро наполняется щепой через верхнее отверстие корпуса. Нижнее отверстие корпуса имеет сетку для прохода щелока, вытесняемого при заполнении щепой кармана, и заканчивается патрубком, соединенным с циркуляционным насосом загрузочной горловины, подающим щелок в питательную трубу.

При горизонтальном положении кармана, находящаяся в нем щепа уносится щелоком по загрузочной трубе в верхнюю часть варочного котла. Необходимый напор щелока создается насосом загрузочной циркуляции.

В разгрузочном устройстве варочного котла избыток щелока отделяется от щепы, проходит сквозь сито и возвращается к насосу загрузочной циркуляции, где используется вновь для транспортировки щепы в котел.

Уровень щепы в котле, который нужно поддерживать максимально высоким, контролируется на пульте управления показанием от индикаторов уровня, находящихся на концах загрузочных шнеков.

Белый щелок на варку поступает из цеха каустизации, количество его, подаваемого на варку в котел, зависит от числа оборотов дозатора и концентрации подаваемого щелока.

Для стабилизации варки целлюлозы и поддержания постоянной концентрации варочного щелока крепкий белый щелок подается насосами.

Под действием собственного веса щепа медленно продвигается вниз. Варочный котел полностью заполнен щелоком и находится под гидравлическим давлением не более 1176 кПа. Избыточное гидравлическое давление на 686 кПа больше, чем давление пара, соответствующее температуре в зонах варки, что позволяет поддерживать различные температуры по высоте варочного котла и избегать вскипания циркулирующих щелоков при отборе через сита варочного котла.

По мере продвижения внутри котла щепа постепенно нагревается, пропитывается щелоком и доходит до варочных зон.

Температура варки поддерживается за счет циркуляции щелоков через подогреватели при помощи насосов. Отбор щелоков для подогрева производится через сита, разделенные горизонтально на две половины, попеременно с интервалом 1–1,5 мин.

Нагретый щелок насосами по центральным трубам подается к варочным зонам. Температура щелока регулируется автоматически изменением количества подаваемого в подогреватель пара высокого давления.

Варочный котел высотой 50 метров условно делится на 4 зоны:

1) зона пропитки – высота 15 м, температура 110–120 °С;

2) зона варки – высота 17,5 м (включая верхнюю и нижнюю зоны), температура 140–177 °С;

3) зона диффузионной промывки высотой 15 м, температура щелока после подогревателя 120–150 °С;

4) зона охлаждения – высота 2,5 м.

Щепа, двигаясь от дозатора до разгрузочного устройства, в течение 4-х часов успевает свариться и проходит предварительную ступень промывки в котле.

Сваренная целлюлоза, опускаясь до разгрузочного устройства, омывается слабым черным щелоком из бака фильтрата, который нагнетается в низ котла через 8 сопел и 4 сопла в днище котла. Этот щелок, двигаясь противотоком, вытесняет более крепкий щелок, который отбирается из котла через верхнюю половину сит промывной зоны (на высоте 16 м от дна котла) с температурой 140–176 °С и поступает в верхний испарительный циклон, затем в нижний. Для улучшения движения столба щепы в котле и для разгрузки сит отбора, смонтирован трубопровод отбора щелока в верхний испарительный циклон (ВИЦ) из пояса верхней промывной зоны с ее отключением. Из нижнего испарительного циклона насосом, через теплообменники для охлаждения щелока, подается на выпарной участок ТЭС-3.

Количество отбираемого из котла щелока на выпарную станцию должно соответствовать количеству промывной воды, подаваемой на промывную установку.

Щелок, отбираемый через нижнюю половину промывного сита насосом подается по центральной трубе и выходит в радиальном направлении.

Для нижней промывной циркуляции (донной) щелок насосом отбирается через сито, расположенное внизу котла, подогревается до 120–130 ^оС в теплообменнике, прокачивается через центральную трубу и выходит непосредственно над упомянутыми ситами. Промывная циркуляция обеспечивает равномерное распределение промывного щелока и повышает его температуру для улучшения горячей диффузионной промывки. Для улучшения диффузионной промывки в нижней промывной зоне смонтирован трубопровод подачи черного щелока от насосов подачи черного щелока в низ варочного котла на всасывание насоса нижней диффузионной промывки.

Количество щелока на охлаждение и промывку, расходы в промывных циркуляциях следует регулировать так, чтобы оно соответствовало производительности и обеспечивало условия выдувки.

Для обеспечения выдувки внизу котла смонтировано разгрузочное устройство. Регулируя скорость вращения его в пределах 3–8 об/мин, можно изменять концентрацию выдуваемой массы до 8–10 %.

Для выравнивания концентрации на линии выдувки установлен выгружатель, снабженный мешалкой.

Готовая масса выдувается в выдувной резервуар, откуда подается на установку сортирования и далее на промывную установку.

В настоящее время существуют проблемы с промывкой целлюлозы в варочном котле. Так как при увеличении производительности варочного котла целлюлоза не успевает промываться в зоне диффузионной промывки.

Задачей данного проекта реконструкции варочного отдела является увеличение производительности до 1350 т/сут по варке.

Проектом предлагаются решения, разработанные фирмой Kvaerner. Как известно, при увеличении производительности происходит перегрузка котла, вследствие чего нарушаются условия промывки в котле. При этом в зоне промывки может продолжаться неконтролируемый процесс делигнификации в результате действия остаточной щелочи в условиях низкого гидромодуля. Для устранения этих недостатков фирма Kvaerner предлагает опустить экстракционные сита для отбора щелока в зону промывки, и таким образом отказаться от промывки в котле, заменив ее зоной интенсивной экстракции. В результате увеличится время варки, что позволит снизить температуру варки, улучшить условия управления процессом, улучшить условия промывки и сократить содержание непровара.

Увеличение продолжительности нахождения щепы в зоне варки способствует более глубокому проникновению щелочи в щепу, что в большинстве случаев снижает содержание непровара в целлюлозе.

Таким образом, опускание сетчатого пояса для отбора щелока позволяет:

– снизить температуру варки;

– улучшить условия автоматического управления работы котла;

– снизить содержание непровара в небеленой целлюлозе;

– повысить качество целлюлозы.

Так же проектом предлагается замена старых сит на новые стержневые сита. Замена циркуляционных сит на новые кругло стержневые сита позволяет усилить циркуляцию и соответственно производительность варочной установки.

Новые HI-Сита имеют кругло стержневую конструкцию с небольшим коническим расположением при установке. Для такой конструкции сит силы трения между ситом и потоком вытеснения незначительны даже при высокой степени уплотнения столба щепы. Данная конструкция также предотвращает пробковые затруднения и забивание сит и таким образом позволяет увеличить объем щелока, проходящий через сито.а имеют кругло стержневую конструкцию с небольшим коническим расположением при установке.и.бавления или сгущения, а также для

Также проектом предлагается замена пропиточной трубы прямоугольного сечения на пропиточную трубу овальной формы. Эта замена увеличит пропускную способность пропиточной трубы, что требуется при увеличении производительности варочной установки.

Поскольку после реконструкции в котле будет отсутствовать диффузионная промывка, проектом предлагается установить диффузор высокого давления на линии выдувки. Он может быть установлен сразу после котла, и может работать при высокой температуре и давлении. Это вертикальный сосуд под давлением с внутренним, вертикально движущимся ситом, которое подвешено вверху и соединено с внешней гидравлической системой. Масса проходит через этот сосуд, вход в верхней части, выход – в нижней. Время удержания массы в диффузоре – всего несколько минут. При работе, диффузор давления гидравлически заполняется массой и щелоком. Рабочее давление обычно 2–5 бар. Контрольный клапан выхода массы регулирует рабочее давление в диффузоре. Равномерное распределение массы на входе в диффузор давления дает хорошую основу для высокой эффективности промывки. Хороший контроль распределения промывного щелока – еще одно важное условие для этого. Расходы промывного щелока и экстрагируемого щелока контролируется автоматически для предотвращения разбавления или сгущения, а также для обеспечения желаемого результата промывки. Увеличение падения давления на сите диффузора или по корпусу регулирует скорость фильтрации. Это оптимизирует функцию самоочистки сита, поддерживая при этом постоянную эффективность промывки. Его установка очень проста и он занимает немного места.

Преимущества диффузора давления:

– высокая эффективность промывки;

– работа под давлением;

– закрытый дизайн;

– промывка при средней концентрации;

– легкая работа и контроль;

– безопасен для окружающей среды.

Отработанный черный щелок отправляется на регенерацию (в выпарной участок ТЭС-3) в количестве 9,5 т/т воздушно сухой целлюлозы с температурой 80 ^оС.

Сточные воды.

Изменений в схеме образования и очистки стоков в проекте не предусматривается. В сток сбрасываются воды, использованные на охлаждение сальниковых узлов, охлаждение подшипников, для смыва полов и т.д.

Количество стоков 270 м³/ч. (с учетом промывного отдела).

Характеристика стоков:

– окисляемость мг О₂ г/л, не более, 450;

– остаточная щелочность г/л ед. Nа₂О, не более, 0,2;

– взвешенные вещества мг/л, не более, 80.

Конденсат со II ступени терпентинного теплообменника отправляется на выпарную станцию.

Несконденсировавшиеся парогазы от терпентинного теплообменника II ступени отводятся на участок дезодорации. В дальнейшем эти потоки могут быть отправлены на сжигание в ИРП.

Концентрация веществ:

Сероводород – 9324 мг/м³ или 0,027 кг/т

Метилмеркаптан – 16940 мг/м³ или 0,049 кг/т

Диметилдисульфид – 683 мг/м³ или 0,022 кг/т.