DE1692851B2

DE1692851B2 - Anlage zur rueckgewinnung anorganischer verbindungen und zur ausnutzung des heizwertes der organischen bestandteile in der ablauge von zellstoffgewinnungsprozessen

Info

Publication number: DE1692851B2
Application number: DE1966F0049192
Authority: DE
Inventors: Walter; Tirado Adalbert»; Gaytan Rafael; Mexico Lenz
Original assignee: Fabricas De Papel Loreto Y Pena Pobre S.A., Mexico
Priority date: 1965-06-24
Filing date: 1966-05-12
Publication date: 1976-12-02
Also published as: ES326069A1; DE1692851A1; NO128121B; FI47395B; ES336333A1; SE327128B; US3358623A; GB1160132A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Anlage nach dem )berbegriff des Hauptanspruches.

In einer solchen bekannten Anlage wird im Ofen der rganische Teil der Trockensubstanz in Generatorgas meeformt. das dann unmittelbar an einer Düse im Drehtrommeltrockner verbrannt wird. Die Anlage ist technisch aufwendig und hat einen großen Platzbedarf und eignet sich für große Herstellungsbetriebe von ZellulosebreL Sie hat den weiteren Nachteil, daß der Wärmeanteil, der bei der Erzeugung des Generatorgases im Ofen entsteht, nicht für die Trocknung der Ablauge verwendet wird.

Es sind weitere Vorschläge bekannt geworden, nach denen an der einen oder anderen Stelle einer Anlage zur Verbrennung der organischen Bestandteile Veränderungen oder Verbesserungen technischer Art vorgenommen wurdea doch sind entweder diese Vorschläge nicht für den Einsatz in Anlagen mit kleinerem Durchsatz geeignet oder ihre Wärmeausbeute, ihre Regelbarkeit und damit Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Abiaugenzusammensetzungen sind ungeeig net oder ihre Lebensdauer ist zu gering, so daß häufige Überholungs- und Wartungsarbeiten mit den zwangsläufigen Ausfallzeiten der Zellstoffgewinnungsanlage hingenommen werden müssen.

Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Rückgewinnungsanlage für die Chemikalien der Ablauge unter Ausnutzung des Wärmeinhalts der organischen Feststoffrückstände in der Ablauge so zu gestalten, daß sie insbesondere für Klein- und Mittelbetriebe der Zellstoffbreigewinnung einsetzbar ist und auf einfache Weise durch Verstellen einiger Betriebsgrößen unterschiedlichen Betriebsbedingungen bei bestmöglicher Ausnutzung und bestmöglichem Betriebsergebnis angepaßt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe geschieht mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches.

Die erfindungsgemäße Anlage wird durch besondere Ausgestaltung nach den Merkmalen der Unteransprüche vorteilhaft weiterentwickelt und für besondere Anwendungsfälle speziell gestaltet. Einzelheiten einer Ausführungsform und die damit verbundenen Vorteile ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung und aus ihrer Darstellung in der Zeichnung. Es zeigt

F i g. 1 schematisch, teilweise im Schnitt und aufgebrochen eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage;

F i g. 2 in vergrößertem Maßstab eine Teilansicht vom unteren Ende eines Schmelzofens der Anlage aus Fig.l;

F i g. 3 eine Teilansicht vom oberen Ende des Schmelzofens;

Fig.4 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, einer Fördereinrichtung für die Zufuhr der getrockneten Feststoffe der Ablaugen von der Trockeneinheit zu dem Schmelzofen; Fig.5 eine Schnittansicht nach der Linie 5-5 in F i g. 4, und

F i g. 6 und 7 in vergrößertem Maßstab Teilansichten von der Seite bzw. von oben der Trockeneinheit, der Fördereinrichtung und des Schmelzofens.

Die in F i g. 1 dargestellte Anlage besitzt im wesentlichen eine Einheit A zum Trocknen der ihr in vorkonzentrierter Form zugeführten Ablauge, eine Ofeneinheit C zum Verbrennen oder Calcinieren des von der Einheit A zugeführten getrockneten Materials, eine Fördereinrichtung B zur Umwandlung des aus der Einheit A ausgetragenen, getrockneten Materials in Klumpenform von einer Größe, die in der nachfolgend beschriebenen Weise regelbar ist, und zur Förderung der Klumpen in den Ofen, und eine Wärmerückgewinnungseinheit D zur Dampferzeugung mit Hilfe des Wärmeinhalts der gasförmigen Verbrennungsprodukte, die aus der Einheit C austreten, nachdem sie zum

und in der letzteren waagerecht über einen veränderlichen Abstand erstreckt Der Ringraum zwischen den beiden Rohren dient dem Umlauf vcn Kühlwasser. Dieser Kühlabschnitt erstreckt sich normalerweise über denjenigen Teil der Fördereinrichtung, der sich zwischen der Wand 21 der Haube 15 und dem Ende der Fördereinrichtung befindet, die sich in die Einheit C erstreckt.

In der Achsrichtung des Rohres 37a erstreckt sich eine Welle 39, auf der eine Schnecke 41 angeordnet ist, wobei jeder der verschiedenen Schneckengänge der Schnecke Ansätze 43, je mit einer Dicke von etwa 5 cm trägt, die mit deren entgegengesetzten Flächen fur einen nachfolgend näher beschriebenen Zweck verschweißt sind. Für den letzterwähnten Zweck sind die Innenfläche des Rohres 37a und die Umfangsfläche der Welle 39 benachbart dem Eintrittsende der Fördereinrichtung mit sich radial erstreckenden Stäben 45, 47 versehen, von denen jeder einen Querschnitt von etwa 50 mm χ 6 mm und eine Länge von etwa 15 cm hat, während ihre Mittenabstände voneinander zwischen den Schneckengängen etwa 20 cm beträgt.

Die Welle 39 dreht sich in Lagern 49, 50 an ihren Enden und erstreckt sich durch das Lager 50 hindurch _2S zur Verbindung mit einem Regelgetriebe 52. Wie sich am besten aus F i g. 7 ergibt, sind das Lager 50 und das Regelgetriebe 52 außerhalb der Wand 17 der Haube 15 angeordnet. Das Getriebe 52 ist an seinem Antriebsende 54 mit der Abtriebswelle 56 eines Motors 58 gekuppelt. Die Drehzahl der Schnecke 41 kann daher so geregelt werden, daß diese die nachfolgend näher beschriebene Funktion an getrockneten Feststoffen von verschiedenen Eigenschaften, die aus dem Trockner A ausgetragen werden, in der erforderlichen Weise erfüllt.

Der Ringraum bzw. der Mantel 37c ist mit Einlaß- und Auslaßrohren 61, 62 versehen, durch welche Kuhlwasser in den Mantel eingeleitet bzw. aus diesen abgeleitet wird. In ähnlicher Weise ist das Lager 49 zur Kühlung mit Wasser ummantelt, das durch Rohre 63,64 zu- bzw. innprhalD der waiiu i*. «au»- u».··· "«—».. - - --

ausgeht welcher in einem beträchtlichen Abstand oberhalb der Trommel angeordnet und mit einem Zufuhrregelventil 34 versehen ist. Die Leitung 30 ist mit dem Behälter 32 in dessen oberem Teil verbunden, um die Abgabe eines gleichmäßigen Gemisches der Lauge mit irgendwelchen Feststoffen, die in den Behälter

eingeleitet w ;rden können, zu ermöglichen.

Um die aus der Einheit A ausgetragenen, getrockneten Feststoffe in die Fördereinrichtung B zu schieben

und diese Feststoffe selbsttätig zu entfernen, da sie sich

sonst in dem Raum um das Ende der Trommel 10 herum,

das sich in die Haube 15 erstreckt, ansammeln v.ürden

sind am Flansch 106 am Austragende der Trommel

Rühransätze 33 befestigt.

Die Einheit B

kncn des Gutes in der Einheit A benutzt worden

Die Einheit A

Die Trockeneinheit A besitzt im wesentlichen eine Jjndrische Trommel 10 mit einer feuerfesten Ausklei-I³UaBSW ihrer Innenseite, wobei die frommel und die Auskleidung an jedem Ende je mit einem Ringflansch tab ausgebildet sind. Die Trommel 10 ist drehba- um e Achse g^agert, die mit einem geringen Winkel von ?"em Eintragende 12 zu ihrem Austragende nach unten eist ist, wobei die Trommel mit veränderbarer nrehzahl beispielsweise über einen an ihr befestigten " angetrieben wird. Da der Antrieb _{t W(}.,_ul;n kann, kann die U mfangsgeschwindig- aci Drehung der Trommel so eingestellt werden, daß das getrocknete Gut aus der Trommel mehr oder weniger in Form einzelner Klumpen ausgetragen wird.

Die eine öffnung 16 der Trommel fünrt zu einem rohrförmigen Kanal 18, der am unteren Ende der Wärmerüchgewinnungseinheit D vorgesehen ist, welch letztere nachfolgend näher beschrieben wird. Um das Austreten von Gasen zwischen der öffnung 16 und dem Kanal 18 zu verhindern, ist eine Labyrinthdichtung 20 vorgesehen, welche die Wand des Kanals 18 umgibt.

Das Austragende der Trommel ist innerhalb einer ringförmigen Haube 15 angeordnet, die zweckmäßig die Form eines Kegelstumpfes hat. Die Innenwand 17 der Haube ist so angeordnet, daß sie die eine Wand einer Labyrinthdichtung 19 bildet, welche dieses Ende der Trommel umgibt, während die Außenwand 21 der Haube die Außenfläche einer Wand 23 eines rohrförmi gen Kanals 25 umgibt, der sich von der Ofeneinhe.t C aus benachbart deren oberem Ende erstreckt.

Für die Zufuhr der vorkonzentnerten Ablauge zur Trockeneinheit A ist eine wassergekühlte Leitung 24 so angeordnet, daß sie sich schräg nach unten durch die öffnung 16 erstreckt, wobei ihr unteres Ende 26 innerhalb der Wand 12 nahe dem Boden der Trommel

35

Gemäß einem Merkmal der Erfindung geschieht die ^₀ Zufuhr des getrockneten Gutes aus der Einheit A zun Schmelzofen Cdurch eine Fördereinrichtung, die durch einen wassergekühlten Schneckenförderer 35 gebildet wird. Der Förderer besitzt, wie sich am besten aus Fig.4 und 5 ergibt, einen hohlwandigen, zylindrische!, Mantel 37, der durch zwei konzentrische Rohre 37a, 37b gebildet wird, die so angeordnet sind, daß sie sich durch Hip Vienanhbarte senkrechte Wand der Ofeneinheit C zugeführte Feststoffmaterial in den Ofen an einer 4₅ beliebigen gewünschten Stelle längs des Bodens oder sog. Topfteils 65 des Ofens, nämlich in den Teil des Ofens eingetragen werden kann, in welchem die primäre Verbrennung und Calcinierung der Feststoffe und die resultierenden chemischen Reaktionen stattfin-50 den. Wie in F i g. 4 und 6 angegeben, kann die Stellung der Fördereinrichtung mit Hilfe einer Zahnstange eingestellt werden, die so befestigt ist, daß sie sich in der Längsrichtung der Achse der Welle 39 und parallel zu dieser erstreckt. An der Außenfläche des Mantels sind elektrisch angetriebene, voneinander im Abstand befindliche Ritzel 68 und 69 für das Zusammenwirken mit de- Zahnstange 67 befestigt.

Auf diese Weise kann die Stellung der Förder- bzw. Zuführungseinrichtung leicht so verändert werden, daß die Feststoffe an einer beliebigen gewünschten Stelle längs des Topfteils des Ofens eingetragen werden, wie erwähnt, oder es kann gegebenenfalls die Fördereinrichtung ganz aus ihrer Stellung innerhalb des Ofens herausgefahren werden, wie dies manchmal erforderlich is».

Für diesen Zweck erstreckt sich der hin'ere oder Einlaßteil des Mantels durch eine öffnung in der Außenwand 21 der Haube 15, so daß er zur Hin- und

Herbewegung durch die Zahnstange 67 und die Ritzel 68 und 69 betätigt werden kann.

Die Einheit C

Diese Einheit umfaßt erfindungsgemäß einen stationären, allgemein mit 70 bezeichneten Schmelzofen, von dem der obere Teil seiner vertikalen, zylindrischen Wand, die aus Schamottesteinen oder dergl. 71 aufgebaut ist, durch einen Außenmantel 72 (F i g. 3), vorzugsweise aus Kohlenstoffstahl, in seiner Lage gehalten wird.

Wie am besten in F i g. 2 ersichtlich ist, werden diese oberen Wandteile von einem hohlen Ring 73 getragen, der auf einer tragenden Säule 74 ruht und mit Mitteln für die Zufuhr von Wasser oder Luft zum Inneren desselben als Kühlmittel verbunden ist.

Der untere Teil der Wand ist innen mit basischen, feuerfesten Steinen 75 oder einem anderen Material ausgekleidet, das leicht instandgesetzt oder ausgewechselt werden kann, wenn dies als Folge der physikalischen und chemischen Wirkungen, die im Ofen stattfinden, erforderlich wird. Die Auskleidung 75 erstreckt sich von einer Stelle oberhalb der Zufuhr von primärer Verbrennungsluft in den Ofen nach unten zur Übergangsstelle zu dem geneigten Boden 76 des Ofens.

Der Kühlring 73 dient dazu, die direkte Druckbeanspruchung der inneren Auskleidung 75 auszuschalten und diese gerade in den Bereichen zu kühlen, die am meisten den zerstörenden Wirkungen beim Fehlen einer solchen Kühlung und Entspannung ausgesetzt sind. Zusätzlich bildet der luft- oder wassergekühlte Ring 73 eine Luftkammer 77 am unteren Teil des Ofens, so daß Luft als wirksames und billiges Isoliermedium dient.

In den Fällen, in welchen Luft als Kühlmittel im Ring 73 verwendet wird, kann die dadurch vorerhitzte Luft als Primär- oder Sekundärluft für die Verbrennungszone des Ofens verwendet werden, wodurch der Wärmeinhalt der vorerhitzten Luft zurückgewonnen wird.

Wenn gewünscht, können zusätzliche ähnliche wasser- oder luftgekühlte Ringe in größeren Höhen längs der Wandteile angeordnet werden, um zur Stützung ders2lben beizutragen, wenn die Wände größere Höhe haben, oder die Steifigkeit der oberen Wandteile zu erhöhen.

Die sog. Schmelze (die im wesentlichen aus einem schmelzflüssigen Gemisch der anorganischen Feststoffkomponenten, wie Natriumcarbonat usw., die aus der Ausgangslauge zurückgewonnen sind, bestehen) wird aus dem Ofen durch eine öffnung 78, die am untersten Ende der Auskleidung 75 an der Seite derselben vorgesehen ist, die mit dem unteren Ende des geneigten Bodens des Ofens verbunden ist, abgelassen. Die öffnung 78 verläuft im wesentlichen mit der gleichen Neigung wie der Boden 76 und führt zu einem Auslauf 79, der durch zwei voneinander in Abstand befindliche, konzentrische, halbzylindrische Stahlrohre gebildet wird, uni eine Wasserkühlung des offenen Kanals, welcher den Auslauf bildet, zu erhalten. Der Auslauf ist in dem Raum zwischen der Auskleidung 75 und der tragenden Säule 74 für den endgültigen Austritt der Schmelze in einen geeignet ausgekleideten Aufnahmetank zur Auflösung derselben angeordnet

Die obere Wand 80 des Ofens hat vorzugsweise die Form eines hohlen, wassergekühlten Deckels 81. der an seiner Unterseite mit Zementsteinen 82 oder dergl. verkleidet ist

Obwohl die vorangehend beschriebene Bauform des

Ofens derart ist, daß die Explosionsgefahr auf ein Mindestmaß herabgesetzt ist, ist es trotzdem vorzuziehen, eine vertikale bewegung des Daches 80 bei ungewöhnlich hohen Expansionskräften, die innerhalb des Ofens auftreten können, vorzusehen, Das Dach ist daher so angeordnet, daß es in mit Abständen voneinander angeordneten, vertikalen Führungsbolzen 84 längsbeweglich ist und geführt wird, die an der Außenseite der Wände am Umfang des Daches

ίο befestigt sind. Hierdurch wird eine Beschädigung der Anlage, falls die Expansionskräfte eine explosive Höhe erreichen, vermieden.

Eine primäre Verbrennung in der unteren oder sog. Topfzone des Ofens wird durch die Primärluft erzielt, welche dieser Zone des Ofens von einer nicht gezeigten Quelle aus durch wassergekühlte Düsen 85 zugeführt wird, die sich durch die Ofenwand und die Auskleidung 75 oberhalb des Kühlringes 73 erstrecken. Die Düsen sind nach unten geneigt und so angeordnet, daß die Luft etwa in der Höhe des Kühlringes 73 eingeleitet wird, so daß die Kühlwirkung des Ringes einer Erosion der Auskleidung 75 durch die Primärluft entgegenwirkt. Auf diese Weise wird gleichzeitig die Primärluft wesentlich unterhalb der Oberseite des Bettes aus trockenen Feststoffen eingeleitet, das die untere bzw. Topfzone des Ofens praktisch ausfüllt.

Sekundärluft wird in die obere Zone des Ofens in einem beträchtlichen Abstand oberhalb der Topfzone mit Hilfe von Düsen 86 eingeleitet, welche sich durch den oberen Teil der Ofenwand erstrecken.

Oberhalb des oberen Endes der Auskleidung 75 sind in der Wand des Ofens mehrere verschließbare Inspektionsöffnungen 88 vorgesehen. Jede dieser öffnungen dient nicht nur zur Inspektion des Zustandes der feuerfesten Auskleidung 75 sondern ermöglicht auch durch die öffnungen hindurch das Aufbringen eines feuerfesten Materials auf die Innenfläche der Ofenwand mit einer Spritzpistole. Für solche Instandsetzungsarbeiten braucht daher die Bedienungsperson den Ofen nicht zu betreten, so daß für diesen Zweck keine vollständige Abkühlung des Ofens erforderlich ist. Eine Instandsetzungsarbeit, die bei anderen Ofenbauarten gewöhnlich ein mehrtätiges Abschalten erfordert, kann daher innerhalb weniger Stunden durchgeführt

werden.

Wie ersichtlich, treten die Gase und die Wärme, welche durch die Verbrennung des organischen Materials entstehen, das in den getrockneten Feststoffen enthalten ist, die in den Ofen vom Trockner A eingetragen werden, aus dem Ofen durch die Öffnung 25 und in den Trockner aus, um die dem letzteren zugeführte vorkonzentrierte Lauge zu trocknen. Die Gase und die Wärme nehmen ihren Weg aus dem Trockner durch die öffnung 16 in den zur Wärmerück gewinnungseinheit D führenden Kanal 18.

Die Einheit D

Diese Einheit kann eine beliebige herkömmliche Bauform eines Dampfkessels 90 von einer Kapazität aufweisen, welche der Kapazität der Trocken- und Calciniereinrichtungen angepaßt ist Wie sich aus F i g. 1 ergibt kann der Kessel ein Wasserrohrkessel üblicher Bauform sein. Da jedoch beim normalen Betrieb der erfindungsgemäßen Anlage eine Verbrennung bis zu,

einem gewissen Grade sogar über den Trockner A hinaus stattfindet kann dem Kessel 90 eine Hilfsverbrenmmgskammer 91 vorgeschaltet werden. I'm die Beseitigung der Achse zu erleichtern, die in dieser

Hilfsverbrennungskammer anfällt, weist deren Boden 92 eine Neigung nach unten auf, damit die Asche von Zeit zu Zeit, beispielsweise durch eine Austrittsöffnung 93, entleert werden kann.

Wie bereits erwähnt, besteht einer der Hauptvorteile der Erfindung darin, daß die Wärmerückgewinnungseinrichtung für die Erzeugung von Dampf nicht einen Kessel von einer besonderen Bauart erfordert und ein Wasserrohrkessel herkömmlicher Form verwendet werden kann. Solange sich der Kessel in einem beträchtlichen Abstand von der heißen Zone des Schmelzofens (Einheit C) befindet, ist die Gefahr, daß eine Explosion stattfindet, auf ein äußerstes Mindestmaß herabgesetzt.

Die Arbeitsweise

Für die Durchführung der Erfindung wird vorkonzentrierte Ablauge, welche dem Behälter 32 durch eine Leitung 100 zugeführt wird, durch Gefällewirkung dem hinteren Ende der Trockentrommel 10 über das wassergekühlte Rohr 24 zugeführt. In der Trommel wird die Lauge durch die Wirkung der heißen Gase getrocknet, die aus dem Ofen austreten und sich im Gegenstrom durch die Trommel bewegen, sowie durch die Drehung der Trommel. Fectstoffe, die von den aus dem Ofen austretenden Gasen mitgeführt werden, setzen sich in der Trockentrommel teilweise ab.

Die Drehgeschwindigkeit der Trockentrommel 10 kann durch das Wechselgetriebe so eingestellt werden, daß eine Umfangsgeschwindigkeit im Bereich von 6 bis 12 m je Minute erhalten wird. Die Umfangsgeschwindigkeit beeinflußt die Trockengeschwindigkeit sowie die körperliche Form der aus der Trommel ausgetragenen, getrockneten Feststoffe.

Am vorderen Ende der Trockentrommel wird das getrocknete Material aus dieser durch die Rühransätze 33 herausgeschoben und in das hinlere Ende des Schneckenförderers 35 zur Förderung zum Schmelzofen geschoben. Wie erwähnt, ist die Fördereinrichtung mit einem Wechselgetriebe gekuppelt, damit sie für Feststoffe von verschiedenen Eigenschaften verwendet we-den kann. Für den beabsichtigten Zweck soll die Drehzahl der Welle 39 zwischen 20 bis 60 U/min betragen. Bei der Vorwärtsbewegung durch den Förderer hindurch unter der Wirkung der sich drehenden Schnecke 41 wandeln die sich radial vom Mantel und von der Welle aus erstreckenden Stäbe 45, 47 und die kleineren Stäbe 43 an den Gängen der Schnecke die sich bewegenden getrockneten Feststoffe in Klumpen von geeigneter Form und Größe zur Verbrennung durch die Primärluft im Schmelzofen um. Mit anderen Worten, es werden durch die Trockengeschwindigkeit in der Trommel 10 zusammen mit der Drehgeschwindigkeit der Schnecke 41 und der Wirkung der Stäbe die getrockneten Feststoffe in einen solchen Zustand gebracht, daß sie weder aus einem staubartigen Material noch aus Klumpen oder Rollen bestehen, die zu groß sind, um einwandfreie Verbrennungsbedingungen aufrecht zu erhalten. Für diesen Zweck soll die Größe der Klumpen vorzugsweise 7,5 bis 15 cm betragen. Klumpen, die zu klein sind, können die Topfzone des Schmelzofens verstopfen und die gewünschte Verteilung der Primärluft durch diese stören, während Klumpen, die zu groß sind, einen zu geringen Oberflächenbereich für den Kontakt mit der Verbrennungsluft aufweisen. In dem einen sowie in dem anderen Fall ist die Geschwindigkeit der Primatverbrennung unsreeienet was zur Folge hat, daß die Rückgewinnung von Wärme und chemischen Stoffen verringert wird.

Für die Förderung der Klumpen aus getrockneten Feststoffen zum Schmelzofen 70 kann die Stellung der Fördereinrichtung B mit Bezug auf die vertikale Achse des Ofens so eingestellt werden, daß die Klumpen von der Fördereinrichtung in den gewünschten Teil der Topfzone des Ofens eingetragen werden. Auf diese Weise kann die Bedienungsperson leicht verhindern, daß die Primärluft durch die Poren oder Zwischenräume

ίο im Bett der im Ofen verbrennenden Feststoffe austreten. Wie erwähnt, kann die Hin- und Herbewegung des Schneckenförderers mit Hilfe der Zahnstange 67 und der Ritzel 68, 69 herbeigeführt werden. Die Bedienungsperson ist daher ohne weiteres in der Lage, eine solche Bewegung, falls erforderlich oder erwünscht, herbeizuführen. In gleicher Weise kann, wenn und wann erforderlich, der Schneckenförderer völlig aus dem Ofen herausgeführt werden.

Im Betrieb der Ofeneinheit werden die primären Verbrennungs-, Calcinierungs- und Reduktionsreaktionen in der unteren ode^r Topfzone 65 des Ofens 70 durchge^führt, in welcher ein Bett von Feststoffen so aufrecht erhalten wird, daß die Topfzone praktisch gefüllt ist.

Primärluft mit einer Menge von 10 bis 25% des Gesamtluftbedarfes wird in den Ofen in einem ziemlichen Abstand unterhalb der Decke (1,20 m bis 1,50 m) vom Bett der trockenen Feststoffe durch die Düsen 85 eingeleitet. Dies führt zusammen mit dem Umstand, daß die Topfzone des Ofens sehr heiß ist, zu einem hohen Wirkungsgrad der chemischen Reduktion der anorganischen Verbindungen, welche durch die Verbrennung oder Calcinierung der dem Ofen zugeführten getrockneten Feststoffe erhalten wird. So beträgt im Falle der Reduktion von Natriumsulfat zu Natriumsulfid der Wirkungsgrad 90 bis 95%. Andere anorganische Verbindungen können mit einem entsprechend hohen Wirkungsgrad reduziert werden.

Die chemischen Reaktionen, die in der Topfzone stattfinden, hängen, wie dem Fachmann bekannt ist, von dem behandelten Material ab. So bestehen beim Verbrennen von getrockneten Feststoffen aus Schwarzlauge, die beim Soda- oder Kraftverfahren erhalten werden, die Reaktionen im Topf im wesentlichen in der Reduktion von Sulfatsalzen zu Natriumsulfid, und beim Verbrennen von organischen Stoffen entstehen Wärme, Natriumcarbonat und Verbrennungsgase, welche CO2, SO2, H2O usw. enthalten.

Wie erwähnt, besteht eines der Hauptmerkmaie des Verfahrens darin, daß Ablaugen verarbeitet werden können, die Feststoffe von geringem Wärmeinhalt enthalten, wie dies eben bei Ablaugen der Fall ist welche bei der Herstellung von sog. hohen Pulpeausbeuten oder aus denjenigen erhalten werden, die beim Kochen von Fasermaterial wie Stroh, Zuckerrohrbagasse usw., gewonnen werden. In solchen Fällen können die Ablaugen mit billigen Abfallbrennstoffen oder mit organischen Abfallfeststoffen, wie Sägemehl Baumrinde, Mark aus Zuckerrohrbagasse usw„ vermischt werden, um das Verhältnis von organischem zu anorganischem Material und damit den Wärmewert zu erhöhen. Bei der Verwendung von organischen Abfallstoffen für den vorgenannten Zweck wird das Problem der Beseitigung des Abfalls gelöst und dessen Wärmewert gleichzeitig zur Erzeugung von Dampf wiedergewonnen.

Bei solchen Verfahren ist der chemische Bedarf beim Kochen gering. Es sind daher wesentlich weniger

ίο

Feststoffe in den Ablaugen vorhanden, als bei solchen, die bei der Herstellung von Pulpen durch herkömmliche Koch- und Aufschlußverfahren erhalten werden. Die Wärme, welche für eine angemessene Konzentration der hochverdünnten Ablaugen erforderlich ist, die bei den vorgenannten Verfahren erhalten werden, veranlaßt daher die meisten Pulpemühlen, die solche Verfahren anwenden, die Ablauge als Abwasser trotz des Umstandes zu beseitigen, daß der Gehalt an organischen und anorganischen Verbindungen der Ablaugen einen beträchtlichen chemischen und Wärmewert darstellen. Es können der chemische Wert und der Wärmewert solcher verdünnter Ablaugen dadurch rückgewonnen werden, daß diese mit organischen Abfallfeststoffen der vorerwähnten Art oder mit anderen billigen Brennstoffen, wie Erdölderivate oder andere flüssige organische Abfallstoffe, vermischt und dann diese Gemische getrocknet werden, worauf die getrockneten Feststoffe in der vorangehend beschriebenen Weise verbrannt werden. Die verdünnte Ablauge braucht daher nicht auf einen hohen Feststoffgehalt verdünnt zu werden, jedoch kann der Wärmewert des zugemischten billigen Brennstoffs und der organische Teil der Feststoffe der Ablauge in vorteilhafter Weise zur Erzeugung von Dampf im gleichen Kessel benutzt werden.

Im Falle der Rückgewinnung der chemischen Stoffe und des Wärmeinhalts von Abfallaugen, die bei der Herstellung von Pulpe aus Zuckerrohrbagasse erhalten werden, muß das in der rohen Bagasse enthaltene Mark herausgesiebt oder in anderer Weise entfernt werden, damit die Pulpe gute Papierherstellungseigenschaften erhält. Dieses Mark hat für die Mühle gewöhnlich keinen Wert, und seine Beseitigung stellt ein beträchtliches Problem dar. Die Verwendung von solchem Mark bei der Erfindung in der vorangehend beschriebenen Weise stellt daher einen wesentlichen Vorteil und eine Einsparung dar, besonders wenn berücksichtigt wird, daß das Mark in Zuckerrohrbagasse etwa 20 bis 30% des Trockengewichtes beträgt.

Bei Verwendung von fremden billigen Brennstoffen, wie die organischen Abfallfeststoffe der genannten Art, können diese mit der Ablauge dadurch vermischt werden, daß sie dem Tank 32 aus einem Trichter zugeführt werden, aus dem sie durch ein Zuführungsrohr % austreten. Im Tank 32 können die Ablauge und die zugesetzten Feststoffe durch Rühren, z. B. mittels eines oder mehrerer Mischpaddel 97, die im Tank angeordnet sind, miteinander vermischt werdea

Die Fähigkeit zur Verarbeitung solcher Gemische aus Auslaugen and festen Brennstoffen beruht weitgehend auf dem Umstand, daß die Ausgangslauge durch Gefällewirkung dem Trockner A und nicht dadurch zugeführt wird, daß die Lauge durch Düsen oder öffnungen versprüht wird, wie dies bei den herkömmlichen Verfahren der Fall ist. Ferner erfolgt die Gefällezufuhr der Lauge zum Trockner durch eine wassergekühlte Leitung, deren Durchmesser beliebig gewählt werden kana Daher nimmt der Feststoff, der der Lauge und vermischt mit dieser dem Trockner zugeführt wird, seinen Weg durch die Trocknereinheit A die Fördereinheit B und in den Schmelzofen und wirkt in diesem, als wenn es ein Teil des organischen Materials wäre, das ursprünglich in der unvermischten Lauge enthalten war. Außerdem kann wegen der verinderlichen Drehgeschwindigkeit der Trockentrommel deren Umfangsgeschwindigkeit je nach der Art der Lause oder dem Gemisch der Lauge und festen Brennstoffen, das dem Trockner zugeführt worden ist, eingestellt werden, wodurch die Verweilzeit und die Trocknungsgeschwindigkeit geregelt werden kann.

Im allgemeinen liegt die Umfangsgeschwindigkeit der Trockentrommel zwischen 6 m bis 12 m in der Minute.

Zur Erläuterung der Erfindung wird nachfolgend aut die Rückgewinnung anorganischer chemischer Stoffe und des Wärmeinhalts von organischen Feststoffen Bezug genommen, die in Schwarzlauge enthalten ist, ,o welche bei der Herstellung von Holzpulpe durch das Soda-Verfahren erhalten wird.

Die Schwarzlauge, konzentriert auf einen Feststottgehalt von 65 bis 75%, wird dem Tank 32 durch eine Leitung 100 zugeführt, aus dem sie dann durch die wassergekühlte Leitung 24 dem hinteren Ende der Trockentrommel 10 zugeführt wird. Die konzentrierte Schwarzlauge, die in der Trommel durch deren Drehung und die Gegenströmung der Gase aus der Ofeneinheit C getrocknet worden ist, wird aus der Trommel in die Fördereinheit B ausgetragen. Durch die beschriebene Wirkung des Schneckenförderers wird das getrocknete Gut dem Ofen in Form von Klumpen von einer Große zwischen 7,5 und 10 cm zugeführt. .

Die Schmelze, die durch das Brennen oder Calcinieren der dem Ofen zugeführten getrockneten Feststoffe erhalten wird, besteht im wesentlichen aus Natrtumsalzen im schmelzflüssigen Zustand. Diese Schmelze wird aus dem Ofen durch die öffnung 78 und den mit dieser verbundenen Auslauf 79 zu einem Auflösetank abgeleitet.

Die Wärme und die Gase, welche durch die Verbrennung der organischen Stoffe erzeugt wurden, die in dem dem Ofen zugeführten getrockneten Material enthalten sind, treten durch den Kanal 25 hindurch sowie in die Trockeneinheit A ein und durch diese hindurch, aus weichein sie zusammen mit den im Trockner entstehenden Gasen durch den Kanal 18 in aie Wärmerückgewinnungseinheit Dgelangen.

Die Temperatur der Gase am Auslaß 16 der Trockentrommel können im Bereich von etwa 700^CC bis etwa 1000⁰C je nach den Betriebsbedingungen, wie der Wassergehalt der dem Trockner zugeführten Lauge, die Menge der überschüssigen Luft und die Wirksamkeit der Haube 15 und der Dichtungen 19,20 liegen. Hieraus ergibt sich, daß jede Bemühung, die Wände des Schmelzofens zu kühlen, dazu führt, daß die Wärmemenge und die Temperatur der Gase, welche durch die Verbrennung Jer Feststoffe in der Schwarzlauge entstehen; verringert wird, was eine entsprechen so de Verringerung in der Geschwindigkeit der Verbren nungsreaktionen zur Folge hat, die im ganzei Schmelzofen und im Drehtrockner und sogar nod etwas darüber hinaus stattfinden müssen. Eine groß" Menge gasförmiger organischer Stoffe entwickelt ad entweder durch Verdampfung, Trockendestillation ode Cracken der organischen Feststoffe, sobald die Lauge ι den Trockner eintritt Infolgedessen wird, wenn di richtigen Temperaturen und Luftmengen nicht ständi vom Schmelzofen zur Sekundär-Verbrennungskamm« 91 aufrecht erhalten werdea ein Teil der entwickelte organischen Stoffe nicht vollständig verbrannt Urvol ständig verbrannte Stoffe bedeuten natürlich, daß d während des Rückgewinnungsverfahrens freigesetr Wärme wesentlich verringert ist, was eine entspreche de Verringer mg in der Menge des in der Einheit erzeugten Dampfes zur Folge hat Mh Rücksicht hiera wird die Temperatur im Schmelzofen so hoch i möglich gehalten and werden keine Mittel zur Kühlui

der Ofenwände verwendet, ausgenommen Wasser oder Luft für den Kühlring 73.

Die wäßrige Lösung der aus dem Ofen 70 fließenden Schmelze kann nach herkömmlichen Verfahren zum Erzielen einer sog. grünen Lauge dadurch behandelt werden, daß diese mit schwacher sog. weißer Lauge verdünnt wird. Die auf diese Weise erhaltene grüne Lauge kann zur obersten Kammer einer nicht gezeigten kombinierten Kaustizier-, Klär- und Waschanlage gepumpt werden, in welche außerdem gebrannter Kalk eingeleitet wird. Der Calciumcarbonatschlamm, der gewöhnlich auch etwas Sand enthält, tritt durch einen Rechen und einen Schlammfänger zur nächst unteren Kammer hindurch, die auch den Überlauf weißer Lauge aufnimmt. Die weiße Lauge wird in der zweiten Kammer endgültig geklärt und aus dieser durch einen Klärmantel mittels eines Sammelrohres abgeleitet. In der dritten oder unteren Kammer wird das restliche Alkali aus dem Kalkschlamm herausgewaschen, und die so erhaltene schwache weiße Lauge verläßt die Kammer durch ein Sammelrohr und wird im Auflöser verwendet Der Kalkschlamm wird aus dem konischen Boden der Kläreinrichtung abgepumpt.

Bei einer anderen Ausführungsform, bei welcher die Vorrichtung gemäß der Erfindung zur Behandlung von Ablaugen aus dem neutralen Sulfitverfahren zur Herstellung von Holzpulpe verwendet werden, besteht die aus dem Ofen 70 abfließende Schmelze in der Hauptsache aus Natriumcarbonat und Natriumsulfid. Diese Schmelze kann in Lauge umgewandelt werden, die zum Aufschließen von Holzspänen oder dergl. verwendbar ist, wenn der beim Prozeß entstehende Schwefelwasserstoff durch Kohlendioxyd verdrängt wird, der Schwefelwasserstoff zur Bildung von Schwefeldioxyd verbrannt wird und das letztere mit der Natriumcarbonatlösung in Reaktion gebracht wird, die nach der Verdrängung des Schwefelwasserstoffes erhalten wird.

Hinsichtlich der Bauform und der Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Schmelzofens wird nachfolgend auf mehrere Hauptmerkmale verwiesen, durch welche sich dieser von dem bisher verwendeten Schmelzofen zur Rückgewinnung des chemischen Wertes und des Wärmewertes in Ablaugen von Pulpenherstellungsprozessen unterscheidet.

Die bekannten Schmelzofenbauformen haben sich nicht als wirtschaftlich verwendbar erwiesen, entweder wegen der Notwendigkeit häufiger größerer Instandsetzungsarbeiten oder wegen der großen Wärmemengen, die zur Wasserkühlung der Ofenwände absorbiert wurde. Im Rahmen der Erfindung wurde festgestellt, daß der Bereich der Ofenwände, der am stärksten der Zerstörung unterliegt, mehr oder weniger sich dort befindet, wo diie Primärluft in die Topfzone des Ofens eintritt, während die Lebensdauer der Wände in den oberen Bereichen des Ofens wesentlich langer ist Ferner wurde im Rahmen der Erfindung festgestellt, daß die Lebensdauer der Wände in dem kritischen Bereich wesentlich erhöht werden kann, wenn die direkte Beanspruchung, wie Temperaturgefälle usw. verringert werden. Em unterscheidendes Merkmal des Schmelzofens besteht daher in dem Umstand, daß dessen obere Wände von einem wasser- oder luftgekühlten Ring getragen werden, während die innere Auskleidung 75 mit ihrer Oberfläche den im Ofen stattfindenden physikalischen Wirkungen ausgesetzt ist

Wenn überhaupt keine Kühlung an den kritisch

empfindlichen Bereichen des Ofens vorgesehen is* wie bei den bisher verwendeten Schmelzofen, steigt die Temperatur auf einen sehr hohen Wert an. Diese außerordentlich hohen Temperaturen beschleunigen die chemische Wirkung der Schmelze auf die Ziegel, aus denen die Ofenwände gebaut sind, und machen ferner diese Ziegel empfindlicher gegen Erosion durch die hohe Geschwindigkeit der Primärluft, die in den Ofen eingeleitet wird, damit die primäre Verbrennung mit

ίο einer ausreichend hohen Geschwindigkeit vor sich gehen kann.

Obwohl die Kühlung der feuerfesten Ziegel benachbart dem Ring 73 bei der erfindungsgemäßen Ofenbauform sich dahingehend auswirkt, daß das Temperaturgefälle durch diese Ziegel hindurch erhöht wird, geschieht dies nur an denjenigen Bereichen des Topfes, an welchen die Temperatur im wesentlichen ihren Mindestwert hat, da die vergleichsweise kühle Primärluft benachbart diesen Bereichen durch die wassergekühlten Düsen 85 eingeleitet wird. Ferner ist infolge des luft- oder wassergekühlten Ringes 73 die Zone maximaler Temperatur gegenüber der Zone maximaler Erosion verlagert.

Darüber hinaus sind infolge der Wirkung des Ringes 73 zur Beseitigung der direkten Druckbeanspruchung der Auskleidung 75 die Kosten häufig und die Zeit, welche erforderlich ist, um die Auskleidung auf dem richtigen Betriebswirkungsgrad zu halten, zumindest auf den Wert herabgesetzt, der bei den herkömmlichen Rückgewinnungssystemen besteht. Obwohl die innere Auskleidung 75, wenn sie aus basischen feuerfesten Ziegeln hergestellt ist, eine sich verschleißende Auskleidung ist, wurde in der Praxis festgestellt, daß es niemals erforderlich ist, alle Ziegel der Auskleidung auszuwechsein. Gewöhnlich genügt das Aufbringen von basischem, feuerfestem Material mit Hilfe einer Zementspritzpistole an den erwähnten kritischen Bereichen benachbart den wassergekühlten Primärluftdüsen 85 zur Wiederherstellung oder für den Ersatz abgenutzter Bereiche.

Mit Hilfe der vorangehend beschriebenen Ofenbauform und insbesondere, wenn eine Schicht von Isoliermaterial zwischen den feuerfesten Ziegeln und dem Kohlenstoffstahlmantel in den oberen Wänden des Ofens angeordnet ist und wenn der drehbare Trockner mit feuerfesten Ziegeln ausgekleidet ist, wird der größte Teil der Wärme zur Wärmerückgewinnungseinheit D gefördert. Auf diese Weise wird es möglich, praktisch die gleiche Dampfmenge zu erhalten, die in den herkömmlichen bisher verwendeten Rückgewinnungskesseln erzeugt wird, nämlich etwa 4 bis 5 kg Dampf je kg in einer Kraft-Mühle erzeugter Pulpe. Ferner wird etwas nutzbares Warmwasser erhalten, das von den verschiedenen wassergekühlten Teilen stammt.

Darüber hinaus erfordert die Rückgewinnung in dei Anlage gemäß der Erfindung einen viel geringerer Kapitalaufwand für den Einbau als eine herkömmliche Rückgewinnungsanlage von der gleichen Leistung Selbst im Vergleich zu herkömmlichen Rückgewin nungsanlagen mit Leistungen, die wesentlich höher ah 100 Tonnen täglich sind, ist der Kapitalaufwand für der Einbau der Anlage niedriger, wenn die Berechnung je Tonne Pulpemühlenproduktion durchgeführt wird. Die durch die erfindungsgemäße Anlage erzielbaren Einspa rungen stellen einen wesentlichen Vorteil dar, die sie fiüi den Betrieb in kleinem Maßstab besonders geeign© machen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anlage zur Rückgewinnung anorganischer Verbindungen und zur Ausnutzung des Heizwertes S der organischen Bestandteile in der Ablauge von Zellstoffgewinnungsprozessen mit einer im wesentlichen waagerecht liegenden Drehrohrtrommel, der 4ie Ablauge am Aufgabeende dosiert zugeleitet und jn der deren Wassergehalt durch Heizgase im Gegenstrom entzogen wird und die an· Abgabeende die verbleibende Trockensubstanz in Klumpenform abgibt, und einer Übergabevorrichtung, von der die klumpenförmige Trockensubstanz in einen Verbrennungs- und Schmelzofen gelangt, der so gestaltet ist, daß ihm zum Verbrennen de» organischen und zum Schmelzen der anorganischen Bestandteile Frischluft eingeblasen wird, während die geschmolzenen Bestandteile und die Verbrennungsasche am unteren Ende des Ofens abgesondert werden und die heißen Verbrennungsgase nach Durchlaufen der Drehtrommel einen Dampferhitzer durchströmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufgeschwindigkeit der Drehrohrtrommel (10) variabel einstellbar ist, die Übergabevorrichtung (B) ein 2m Hinterende oberseitig aus der Drehtrommel (10) gespeister Schneckenförderer (35) mit variabel einstellbarer Drehzahl ist, der eine Wand des Verbrennungs- und Schmelzofens (C) gleitbar durchsetzt und in seiner Längsrichtung in den Ofen mehr oder weniger weit einfahrbar ist, Primär-Verbtennungsluftdüsen in den Bereich des im Ofen (C) aufgeworfenen Haufwerks aus Trockensubstanzklumpen (65) hineinreichen für eine vollständige Verbrennung der organischen Bestandteile, und eine öffnung (78) am Boden des Ofens (C) vorhanden ist, aus der die Schmelze der anorganischen Bestandteile in an !vieh bekannter Weise ausläuft.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Flächen der Förderschnecke (41) Vorsprünge (43) angebracht sind und Rührstäbe (47) radial von der Schneckenwelle (39) in den Raum zwischen den Schneckengängen vorspringen.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abstand zwischen der Schneckenrinne (37a) und der Schnecke (41) besteht und Brechstäbe (45) von der Rinnenwand radial einwärts vorspringen.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne (37) der Förderschnecke (35) ein wassergekühltes Zylindergehäuse ist.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen die Verbrennungszone des Ofens (C) umgebenden Kühlkanal (77). $5

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluft zur Vorwärmung durch den Kühlkanal (77) geführt ist.