Варочный котел периодического действия

 

Сова Советских

Социалистических

Республик

< )777 I 22

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 12.06.78 (21) 2632447/29-12 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.11.80. Бюллетень № 41 (45) Дата опубликования описания 20.О2.81 (51) М.Кл.з D 21 С 7/14

Гасударственный комитет по делам изобретений и открытий (53) УДК 676.1.022.52 (088.8) (72) Авторы изобретения

И. Д. Рокос и В. Н. Жуковский

Украинское научно-производственое объединение целлюлозно-бумажной промышленности (71) Заявитель (54) ВАРОЧНЫЙ КОТЕЛ ПЕРИОДИЧЕСКОГО

ДЕЙСТВИЯ

Изобретение относится к устройству для циркуляции варочного раствора в котлах периодического действия и предназначено для использования в целлюлозно-бумажной промышленности.

Известен варочный котел, включающий корпус с перфорированной кольцевой трубой овального сечения, установленной в верхней, средней либо нижней части котла.

Труба крепится на кронштейнах, приваренных к стене котла (1).

Известен также варочный котел, снабженный устройством раздачи варочных реагентов, выполненным в виде системы для разбрызгивания жидкости, При оборудовании котла этим устройством в верхнем конусе устанавливают сопла, размещенные таким образом, что они не мешают загрузке щепы. В арочные реагенты подводятся одновременно ко всем соплам, каждое из 2о которых снабжено отражательным кольцевым зонтом и распределительным конусом для равномерного орошения щепы. Часто ограничиваются установкой одного разбрызгивающего сопла в форме лейки с 25 крупными отверстиями. Известные устройства раздачи варочных реагентов в нижнюю часть котла представляют собой обычные патрубки, приваренные к стенке котла, иногда имеющие на выходе небольшую ем- З0

Вптв !

2 кость с перфорированными стенками, так называемой перфорированный «мешок».

Варочные котлы с известными устройствами раздачи и сбора нарочных реагентов не позволяют существенно увеличить кратность циркуляции жидкости в котле, что необходимо для интенсификации массообменных процессов варки целлюлозы.

В то же время повышение единичной мощности варочных котлов за счет увеличения их геометрических размеров приводит к неравномерности распределенпя жидкости во всем объеме. Возникновение значительных перекосов потока и обширных застойных зон в укрупненнных варочных котлах не позволяет получать в них целлюлозу с равномерным качеством по всему объему котла.

Известно техническое решение, в котором распределение потока жидкости в нарочном котле частично улучшается за счет изменения конструкции и относительного расположения устройств раздачи и сбора варочных реагентов.

Такой варочный котел включает осевой коллектор в виде перфорированного цилиндра, помещенный на оси котла в месте перехода цилиндрической его части в нижний конус. Цилиндр вставляют в сеточный карман, которым оканчиваются радиальные

777122

65 ребра. Противоположные концы ребер крепятся к стенке котла, соединяя заборный карман с патрубками циркуляционной системы. Конструкция и расположение раздающих устройств аналогичны известным (2J.

Варочные реагенты подаются в гсрхнюю и нижнюю части котла. Основная масса жидкости устремляется вдоль его стенок, где уплотнения частиц слоя меньше. Во время продвижения вдоль стенок жидкость постепенно перетекает в центральную зону слоя, так как здесь ощущается ее нехватка в результате непрерывного отбора через сетку в осевой коллектор и сеточный карман и далее по радиальным ребрам за пределы котла. Вынесение заборного устройства на ось котла улучшает равномерность распределения жидкости в слое, но не устраняет недостатки котлов с известными устройствами раздачи и сбора варочных реагентов. В этол случае повысить кратность циркуляции нельзя, как н во всех рассмотренных ранее случаях, сопротивление слоя движению потока жидкости остается значительным. Кроме того, описанное выше устройство варочного котла решает проблемы равномерного распределения варочных реагентов в котлах со значительно увеличенным объемом.

Целью изобретения является интенсификацияия массообменного процесса варки за счет повышения равномерности распределения варочного раствора и увеличен пя кратности его циркуляции.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве варочного котла периодического действия, включающем корпус с верхней и нижней конусообразными и цилиндрической средней частями, патрубки для загрузки целлюлозосодержащего материала и отвода готового продукта и систему циркуляции варочного раствора с осевым перфорированным коллектором и средством для сбора варочного раствора, средство для сбора варочного раствора состоит из установленной концентрично цилиндрической части корпуса перфорированной обечайки с коэффициентом перфорации 10—

40%, снабженной распределительным «арманом и образующей с корпусом коллектор для сбора варочного раствора..При этом перфорация осевого коллектора расположена по экспоненциальному закону и составляет 13% со стороны подачи варочного раствора и 10 — 35% на конце коллектора, причем высота осевого перфорированного коллектора и высота перфорированной обечайки равна высоте цилиндрической части корпуса котла.

Поставленная цель достигается также тем, что распределительный карман расположен либо в верхней части, либо в нижней части. перфорированной обечайки.

25 зо

35 Поставленная цель достигается также и тем, что перфорированная обечайка жестко соединена с корпусом посредством продольных реек.

На фиг. 1 представлен варочный котел с

Z-образной схемой циркуляции; на фиг.

2 — варочный котел с П-образной схемой циркуляции; на фиг. 3 — разрез А — А фиг. 1; на фиг. 4 — разрез Б — Б фиг. 2; на фиг. 5 — узел 1 фиг, 3; на фиг. б — вид В фиг. 3; на фиг. 7 — узел II фиг. 4; на ф и г. 8 — в ид Г ф и г. 4.

В варочном котле 1 размещены полые радиальные ребра 2, осевой перфорированный коллектор 8 с торцовыми заглушками

4 и перфорированная обечайка 5, соединяющаяся с распределительным карманом б. Снаружи котел имеет штуцер 7, 8 и 9 для соединения соответственно радиальных ребер 2, распределительного кармана б и нижнего конуса котла с известной циркуляционной системой. Распределительный карман б и штуцер 8 могут быть расположены в верхней части перфорированной обечайки (фиг. 1).

Внутренняя полость распределительного кармана сообщается с полостью перфорированной обечайки посредством окон .10.

Количество и размер окон 10 определяется известным условием равномерного распределения варочных реагентов по кольцевому сечению перфорированной обечайки.

Перфорированная обечайка с отверстиями известной формы и размеров может крепиться к стенке котла с помощью цилиндрических упоров 11 (фиг. 5). Упоры располагаются поясами по высоте котла.

Перфорированные листы 12, согнутые по днаметру обечайки, крепятся поясами к упорам 11 посредством болтовых соединений. Расстояние между упорами определяется известным образом из соображений прочности перфорированной обечайки. В этом случае все пространство в обечайке между перфорированным листом и стенкой котла свободно сообщается.

На фиг. 7 показана обечайка, в которой перфорированные листы 14 крепятся к рейкам 18 болтовыми соединениями. Рейки выполняются из профилированной стали, например из тавра. Количество реек определяется известным образом прочностными свойствами перфорированной обечайки.

Пары смежных реек образуют в перфорированной обечайке направляющие каналы вдоль образующей котла, Каждый направляющий канал через окна 10 сообщается с распределительным карманом б. Перфорация осевого коллектора 8 по его высоте выполняется в виде отверстий заданной формы и размера. Количество отверстий,на единицу длинны осевого коллектора определяется коэффициентом перфорации. Этот коэффициент рассчиты777122

15

20 (3), у — 0

55 вается по уравнениям для П-образной схемы

U" Г+a U .U+bU =0 (1) где для П-образной схемы

U" U +а! U . U+az(1 — U) . U +

+ aqU — a4 (1 —.U) = 0 (2) Значение р рассчитывается по формуле

Решение задачи с условием

U = (p и граничными условиями позволяет найти коэффициент перфорации, обеспечивающий условие равномерности раздачи (3). Здесь д, — эквивалентный диаметр кольцевого зазора; F и F! — площади поперечного сечения соответственно осевого коллектора и кольцевого зазора;

r, — радиус осевого коллектора; U — безразмерная осевая скорость жидкости (варочных реагентов) в осевом коллекторе, равная отношению текущей средней по сечению скорости к начальной осевой скорости жидкости; у — безразмерная координата равная отношению текущей продольной координаты к высоте всего осевого коллектора; p — коэффициент перфорации осевого коллектора; !p> — коэфициент перфорации обечайки; х — коэффициент зависимости в слое щепы; !р — пористость слоя щепы; b" — коэффициент трения в слое щепы.

Решение этого уравнения в виде экспоненциального закона описывает зависимость коэффициента перфорации осевого коллектора. Установлено, что коэффициент перфорации осевого коллектора меняется по экспоненциальному закону от 1 — 3% со

Зо

35 /о на конце коллектора. Перфорированная обеч айка имеет коэффициент перфорации 10 — 40о/о

Таким образом, равномерное распределение потока по слою щепы обеспечивается неравномерным распределением определенной величины коэффициента перфорации осевого коллектора и постоянной величины коэффициента перфорации перфорированной обечайки. Введение дополнительной перфорированной обечайки обеспечивает радиальное движение потока варочных реагентов в слое щепы от центра к периферии или от периферии к центру

Выполнение перфорации осевого коллектора и обечайки в соответствии с вышеприведенным расчетом, хотя и несколько усложняет конструкцию устройства варочного котла, но дает возможность значительно увеличить кратность циркуляции за счет меньшего сопротивления слоя при радиальном движении жидкости и равномерно распределить поток по пространству котла практически любого объема. Для Z-образной схемы предлагаемого устройства (фиг. 1, и варианта крепления перфорированнои обечайки (фиг, 5) поток варочных реагентов поступает в слой щепы через штуцеры 7, радиальные ребра 2 и осевой коллектор 8. Пройдя слой щепы в радиальном направлении от центра к периферии, реагенты собираются в перфорированную обечайку 5 и далее, проходя вниз через свободно сообщающееся пространство в перфорированной обечайке между перфорированным листом и стенкой котла вдоль его образующей, поступает в распределительный карман б через окна 10 и из него через штуцеры 8 выводятся из котла. При креплении перфорированной обечайки к стенкам котла с помощью реек (фиг. 6) варочные реагенты собираются в перфорированной обечайке в направляющие каналы. Сбор варочных реагентов в направляющие каналы в перфорированной обечайке обеспечивает более равномерное распределение потоков в слое щепы.

Для П-образной схемы (фиг. 2) варочные реагенты в перфорированной обечайке поднимаются в ее верхнюю часть и через распределительный карман б и штуцеры 8 выводятся из котла. Такая схема имеет преимущество при необходимости сокращения основных циркуляционных трубопроводов вне котла.

Противоположное направление движения варочных реагентов происходит соответственно при движении реагентов в слое щепы от периферии к центру. Устройство предусматривает дополнителньый ввод варочных реагентов в нижний конус котла через штуцер 9 и сбор их соответственно направлению движения в слое щепы либо через перфорированную обечайку, либо че777122 на пилотной установке, включающей предлагаемый варочный котел, показала, что достигается увеличение выхода целлюлозы с котловарки, и повышается суточная производительность в четыре раза, а также снижаются удельные расходы на 1 т целлюлозы по древесине балансовой на 0,2 м и электроэнергия технологическая на

40 квч/тыс. квч.

Формула изобретения

1, Варочный котел периодического действия, включающий корпус с верхней и нижней конусообразными и цилиндрической средней частями, патрубки для загрузки целлюлозосодержащего материала и отвода готового продукта и систему циркуляции варочного раствора с осевым перфорированным коллектором и средством для сбора варочного раствора, отл и ч а ющийся тем, что с целью интенсификации массообменного процесса варки за счет повышения равномерности распределения варочного раствора и увеличения кратности

его циркуляции, средство для сбора варочного раствора состоит из установленной концентрично цилиндрической части корпуса перфорированной обечайки с коэффициентом перфорации 10 — 40 /о, снабженной распределительным карманом и образующей с корпусом коллектор для сбора варочного раствора, а перфорация осевого коллектора расположена по экспонен5 циальному закону и составляет 1 — 3 /о со стороны подачи варочного раствора и 10—

35О/о на конце коллектора, причем высота осевого перфорированного коллектора и высота перфорированной обечайки равна высоте цилиндрической части корпуса котла.

2. Котел по п. 1, отличающийся тем, что распределительный карман расположен в верхней части перфорированной обечайки. .3. Котел по п. 1, отличающийся тем, что распределительный карман расположен в нижней части перфорированной обечайки.

4, Котел по п. 1, отличающийся

20 тем, что перфорированная обечайка жестко соединена с корпусом посредством продольных реек.

Источники информации, принятые во

25 внимание при экспертизе:

1. Непенин Ю. Н. Технология целлюлозы, т. 1, Лесная промышленность, М., 19i63, стр. 130 — 134.

2. Патент Швеции Хо 227062, 55 В 2/40, ЗО публ. 1969 (прототип).

77712,2

Фиг. 8

Составитель Н. Степанченко

Техред И. Заболотнова Корректор И. Осиповская

Редактор В. Смирягина

Заказ 1758/135 Изд. № 124 Тираж 431 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»