रिकवरी बॉयलर: Difference between revisions

रिकवरी बॉयलर वुड पल्पिंग की क्राफ्ट प्रक्रिया का हिस्सा है जहां [[ सफेद शराब |सफेद वाइन]] के लिए रसायनों को बरामद किया जाता है और [[ काली शराब |काली वाइन]] से सुधार किया जाता है, जिसमें पहले से संसाधित लकड़ी से [[ लिग्निन |लिग्निन]] होता है। काली वाइन को जलाया जाता है, जिससे गर्मी पैदा होती है, जिसका उपयोग सामान्यतः विद्युत बनाने की प्रक्रिया में किया जाता है, जैसा कि पारंपरिक भाप [[ बिजली संयंत्र |विद्युत संयंत्र]] में होता है। जीएच द्वारा रिकवरी बॉयलर का आविष्कार था। 1930 के दशक की शुरुआत में टॉमलिंसन क्राफ्ट प्रक्रिया की प्रगति में मील का पत्थर था।<ref name="eero">{{cite book |author= E. Sjöström |title= Wood Chemistry: Fundamentals and Applications |publisher= [[Academic Press]]|year= 1993}}</ref>

रिकवरी बॉयलर का उपयोग वुड पल्पिंग की (कम सामान्य) [[ सल्फाइट प्रक्रिया |सल्फाइट प्रक्रिया]] में भी किया जाता है; यह लेख केवल क्राफ्ट प्रक्रिया में रिकवरी बॉयलर के उपयोग से संबंधित है।

[[Image:SantaFeRecoveryBoiler.JPG|thumb|500px|CMPC Celulosa Santa Fe रिकवरी बॉयलर दक्षिण अमेरिका में सबसे नए बॉयलरों में से है]]

केंद्रित काली वाइन में डाइजेस्टर में जोड़े गए खाना पकाने के रसायनों से सोडियम सल्फेट के अतिरिक्त कार्बनिक भंग लकड़ी के अवशेष होते हैं। रसायनों के कार्बनिक भाग के दहन से ऊष्मा उत्पन्न होती है। रिकवरी बॉयलर में उच्च दबाव वाली भाप उत्पन्न करने के लिए गर्मी का उपयोग किया जाता है, जिसका उपयोग टर्बाइन में विद्युत उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। प्रक्रिया हीटिंग के लिए टरबाइन निकास, कम दबाव वाली भाप का उपयोग किया जाता है।

रिकवरी बॉयलर भट्टी में काली वाइन के दहन को सावधानीपूर्वक नियंत्रित करने की आवश्यकता है। सल्फर डाइऑक्साइड के उत्पादन और कम सल्फर गैस उत्सर्जन से बचने के लिए सल्फर की उच्च सांद्रता के लिए इष्टतम प्रक्रिया स्थितियों की आवश्यकता होती है। पर्यावरण की दृष्टि से स्वच्छ दहन के अतिरिक्त, अकार्बनिक सल्फर की कमी को [[ चार बिस्तर |चार बिस्तर]] में प्राप्त किया जाना चाहिए।

*गर्मी उत्पन्न करने के लिए काली वाइन में कार्बनिक पदार्थों का दहन।

* रसायनों को बचाने के लिए ग्रिप गैस से अकार्बनिक धूल की वसूली

[[File:Svartlut 76.jpg|thumb|काली वाइन]]

दूसरी बात यह है कि काली वाइन को छोटी-छोटी बूंदों में छिड़कने से दहन में सहायता मिलती है। स्प्रे को निर्देशित करके प्रक्रिया को नियंत्रित करना आसान सिद्ध हुआ। प्रारंभिक रोटरी भट्टियों में छिड़काव का उपयोग किया गया था और कुछ सफलता के साथ एच. के. मूर द्वारा स्थिर भट्टी के लिए अनुकूलित किया गया था। तीसरा चार बिस्तर की सतह पर प्राथमिक वायु स्तर और ऊपर अधिक स्तर होने से चार बिस्तर को नियंत्रित किया जा सकता है। सी एल वैगनर द्वारा बहु-स्तरीय वायु प्रणाली की शुरुआत की गई थी।

रिकवरी बॉयलरों ने स्मेल्ट हटाने में भी सुधार किया। इसे गलाने वाली टोंटी के माध्यम से भट्टी से सीधे घुलने वाले टैंक में निकाल दिया जाता है। कुछ पहली रिकवरी इकाइयों ने धूल की रिकवरी के लिए कॉटरेल के इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर का उपयोग किया।

बैबॉक एंड विलकॉक्स की स्थापना 1867 में हुई थी और अपने [[ पानी-ट्यूब बॉयलर |पानी-ट्यूब बॉयलर]] के साथ शुरुआती प्रसिद्धि प्राप्त की। कंपनी ने 1929 में दुनिया का पहला ब्लैक लिकर रिकवरी बॉयलर बनाया और सेवा में लगाया।<ref name="steam">{{cite book |author1=S. Stultz S. |author2=J. Kitto |title= Steam its generation and use |publisher= [[Babcock & Wilcox]]|year= 1992|edition=40th  |isbn=0-9634570-0-4 }}</ref> इसके तुरंत बाद 1934 में विंडसर मिल्स में पूरी तरह से वाटर कूल्ड भट्टी वाली इकाई का निर्माण किया गया। रिवरबेरेटरी और रोटेटिंग भट्टियों के बाद रिकवरी बॉयलर अपने रास्ते पर था।

दूसरे प्रारंभिक अग्रदूत, दहन इंजीनियरिंग (अब जीई) ने विलियम एम. कैरी के कार्य पर अपने रिकवरी बॉयलर डिजाइन को आधारित किया, जिन्होंने 1926 में तीन भट्टियों को सीधे वाइन के छिड़काव के साथ संचालित करने के लिए और एडॉल्फ डब्ल्यू वार्न और उनकी रिकवरी इकाइयों द्वारा कार्य पर डिजाइन किया था।

रिकवरी बॉयलरों को जल्द ही स्कैंडिनेविया और जापान में लाइसेंस और उत्पादन किया गया। ये बॉयलर स्थानीय निर्माताओं द्वारा आरेखण और लाइसेंसदाताओं के निर्देशों के साथ बनाए गए थे। शुरुआती स्कैंडिनेवियाई टॉमलिंसन इकाइयों में से ने 8.0 मीटर ऊंची भट्टी का उपयोग किया, जिसमें 2.8 × 4.1 मीटर भट्टी का तल था जो सुपरहीटर प्रवेश द्वार पर 4.0 × 4.1 मीटर तक फैला हुआ था।<ref name="Korsnas">{{cite book |author= Bertil, Pettersson |title= Korsnäs sodapannor under 40 år (40 years of recovery boilers at Korsnäs) In Swedish |publisher= Sodahuskonferensen ‘83, ÅF-IPK, Stockholm |year= 1983 }}</ref>

इस इकाई ने प्रत्येक सप्ताहांत के लिए उत्पादन बंद कर दिया। शुरुआत में अर्थशास्त्रियों को हर दिन दो बार पानी धोना पड़ता था, लेकिन 1940 के दशक के उत्तरार्ध में शॉट सॉटब्लोइंग की स्थापना के बाद नियमित सप्ताहांत स्टॉप पर अर्थशास्त्रियों को साफ किया जा सकता था।

 

पहले रिकवरी बॉयलरों में क्षैतिज बाष्पीकरण करने वाली सतहें थीं, इसके बाद सुपरहिटर्स और अधिक वाष्पीकरण सतहें थीं। ये बॉयलर लगभग 30 साल पहले के अत्याधुनिक बॉयलरों से मिलते जुलते थे। यह सिलसिला आज तक जारी है। चूंकि उत्पादन लाइन में रुकने से बहुत पैसा खर्च होगा, रिकवरी बॉयलरों में अपनाई गई तकनीक रूढ़िवादी हो जाती है।

पहले रिकवरी बॉयलरों में [[ हमले |हमले]] की गंभीर समस्या थी।<ref name="Deely">{{cite journal |last=Deeley |first=E. |author2=Deeley  |date=September 1967 |title=The development of chemical recovery boiler |journal=Journal of the Institute of Fuel |pages=417–424 }}</ref>

कोयले से चलने वाले बॉयलर के सामान्य संचालन के लिए पर्याप्त चौड़ी ट्यूब रिकवरी बॉयलरों के लिए चौड़ी होनी चाहिए। इसने वाटर वॉश से लगभग सप्ताह पहले का संतोषजनक प्रदर्शन दिया। मैकेनिकल सॉटब्लोअर्स को भी जल्दी से अपनाया गया। रासायनिक नुकसान को नियंत्रित करने और खरीदे गए रसायनों की लागत को कम करने के लिए [[ electrostatic precipitator |electrostatic precipitator]] जोड़े गए। फ़्लू गैसों में धूल के नुकसान को कम करने का 60 से अधिक वर्षों का अभ्यास है।

1940 के रिकवरी बॉयलर में स्क्वायर हेडर पर भी ध्यान दिया जाना चाहिए। रिकवरी बॉयलरों में हवा का स्तर जल्द ही दो के लिए मानकीकृत हो गया: प्राथमिक वायु स्तर चार बेड स्तर पर और दूसरा वाइन बंदूकों के ऊपर।

पहले दस वर्षों में, भट्टी की परत दुर्दम्य ईंट की थी। दीवारों पर गलाने का प्रवाह व्यापक प्रतिस्थापन का कारण बनता है और जल्द ही ईंटों के उपयोग को खत्म करने वाले डिजाइन विकसित किए गए।

! Air system

! Main target

! But also should

| 1st generation

| Stable burning of black liquor

| 2nd generation

| high reduction

| Burn liquor

| 3rd generation

| decrease sulfur emissions

| Burn black liquor, high reduction

| 4th generation

| low NOx

| Burn black liquor, high reduction and low sulfur emission

| 5th generation  

| decrease superheater and boiler bank fouling

| Burn black liquor, high reduction, low emissions

1940 और 1950 के दशक में पहली पीढ़ी की वायु प्रणाली में दो स्तरीय व्यवस्था सम्मलित थी; रिडक्शन जोन को बनाए रखने के लिए प्राथमिक हवा और अंतिम ऑक्सीकरण के लिए वाइन बंदूकों के नीचे माध्यमिक हवा।<ref name="Llinares">{{cite book |author1=V., Llinares, Jr.  |author2=P. J., Chapman  |name-list-style=amp |title= Stationary firing, three level air system retrofit experience |publisher= Proceedings of 1989 Tappi Engineering Conference, Atlanta, Georgia, September 10–13 |year= 1989 }}</ref> रिकवरी बॉयलर का आकार प्रति दिन 100 - 300 टीडीएस (सूखे ठोस पदार्थों का टन) था। और काली वाइन की सघनता 45 - 55%। दहन सहायक ईंधन को बनाए रखने के लिए बार-बार आग लगाने की आवश्यकता होती है। प्राथमिक वायु कुल वायु का 60-70% थी तथा द्वितीयक शेष। सभी स्तरों में उद्घाटन छोटे थे और डिजाइन वेग 40 - 45 मीटर/सेकेंड थे। दोनों वायु स्तरों को 150 डिग्री सेल्सियस पर संचालित किया गया था। वाइन की बंदूक या बंदूकें दोलन कर रही थीं। मुख्य समस्याएं भाप, प्लगिंग और कम कमी के साथ उच्च कैरीओवर थीं। लेकिन समारोह, काली वाइन का दहन, भरा जा सकता था।

दूसरी पीढ़ी की वायु प्रणाली ने उच्च कमी को लक्षित किया। 1954 में CE ने वाइन की बंदूकों के लगभग 1 मीटर नीचे से उनकी द्वितीयक हवा को उनके ऊपर लगभग 2 मीटर तक पहुँचाया।<ref name="Llinares" />हवा का अनुपात और तापमान समान रहे, लेकिन मिश्रण को बढ़ाने के लिए 50मी/सेकेंडरी वायु वेग का उपयोग किया गया। CE ने उस समय अपने फ्रंटवॉल/बैकवॉल सेकेंडरी को टेंगेंशियल फायरिंग में बदल दिया। टेंगेंशियल एयर सिस्टम में एयर नोजल फर्नेस कॉर्नर में होते हैं। पसंदीदा तरीका यह है कि भट्टी की लगभग पूरी चौड़ाई का भंवर बनाया जाए। बड़ी इकाइयों में भंवर बाएँ और दाएँ असंतुलन का कारण बना। बढ़े हुए शुष्क ठोस पदार्थों के साथ इस तरह की वायु प्रणाली कम भट्ठी के तापमान को बढ़ाने और उचित कमी प्राप्त करने में कामयाब रही। B&W ने तब तक तीन-स्तरीय एयर फीडिंग को पहले ही अपना लिया था।

तीसरी पीढ़ी की वायु प्रणाली तीन स्तरीय वायु थी। यूरोप में वाइन बंदूकों के नीचे प्राथमिक और द्वितीयक के साथ तीन स्तरों के एयर फीडिंग का उपयोग लगभग 1980 में शुरू हुआ। उसी समय स्थिर फायरिंग ने जमीन प्राप्त की। लगभग 50% द्वितीयक का उपयोग गर्म और स्थिर निचली भट्टी देने के लिए लग रहा था।<ref name="Westerberg">{{cite book |author= E. Norman, Westerberg |title= Kraft mill recovery units examined |publisher= PPI, march 1983 |year= 1983  }}</ref> उच्च काली वाइन ठोस 65 - 70% उपयोग में आने लगी। गर्म निचली भट्टी और बेहतर कमी की सूचना दी गई। तीन स्तर की हवा और उच्च शुष्क ठोस पदार्थों के साथ सल्फर उत्सर्जन को रखा जा सकता है।

चौथी पीढ़ी की वायु प्रणालियाँ बहुस्तरीय वायु और ऊर्ध्वाधर वायु हैं। चूंकि रिकवरी बॉयलर में काली वाइन के सूखे ठोस पदार्थों की मात्रा में वृद्धि हुई है, कम सल्फर उत्सर्जन प्राप्त करना अब वायु प्रणाली का लक्ष्य नहीं है। इसके बजाय कम एनओएक्स और कम कैरीओवर नए लक्ष्य हैं।

वर्टिकल एयर मिक्सिंग का आविष्कार एरिक उप्पस्टू ने किया था।<ref name="Uppstu">{{cite book |author= Erik, Uppstu |title= Soodakattilan ilmanjaon hallinta. (Control of recovery boiler air distribution) In Finnish |publisher= Soodakattilapäivä 1995, Finnish recovery boiler committee |year= 1995 }}</ref> उनका विचार पारंपरिक वर्टिकल मिक्सिंग को हॉरिजॉन्टल मिक्सिंग में बदलना है। निकट दूरी वाले जेट समतल विमान का निर्माण करेंगे। परंपरागत बॉयलरों में यह तल द्वितीयक वायु द्वारा निर्मित होता है। विमानों को 2/3 या 3/4 व्यवस्था में रखकर बेहतर मिश्रण परिणाम। वर्टिकल एयर में NOx को कम करने की क्षमता होती है क्योंकि स्टेजिंग एयर उत्सर्जन को कम करने में मदद करती है।<ref name="Forssen">{{cite journal |last=Forssén |first=Mikael |author2=Pia, Kilpinen |author3=Mikko, Hupa |date=June 2000 |title=NOx reduction in black liquor combustion - reaction mechanisms reveal novel operational strategy options |journal=TAPPI Journal |volume=83 |issue= 6 }}</ref> ऊर्ध्वाधर वायु मिश्रण में, प्राथमिक वायु आपूर्ति को पारंपरिक रूप से व्यवस्थित किया जाता है। बाकी हवाई बंदरगाहों को इंटरलेसिंग 2/3 या 3/4 व्यवस्था पर रखा गया है।

== काली वाइन शुष्क ठोस ==

 

[[Image:NetheatingvalueBlackLiquor.jpg|thumb|300px|विभिन्न सांद्रता पर औद्योगिक काली वाइन का शुद्ध ताप मान]]ज्वलनशील काली वाइन कार्बनिक, अकार्बनिक और पानी का मिश्रण है। सामान्यतः पानी की मात्रा को सुखाने से पहले सूखे काली वाइन के द्रव्यमान अनुपात के रूप में काली वाइन की इकाई के रूप में व्यक्त किया जाता है। इस अनुपात को ब्लैक लिकर ड्राई सॉलिड कहते हैं।<br />

यदि काली वाइन सूखी ठोस 20% से कम है या काली वाइन में पानी की मात्रा 80% से अधिक है, तो काली वाइन का शुद्ध ताप मान ऋणात्मक है। इसका मतलब यह है कि काली वाइन में ऑर्गेनिक्स के दहन से सारी गर्मी उसमें सम्मलित पानी को वाष्पित करने में खर्च हो जाती है। सूखे ठोस पदार्थ जितने अधिक होते हैं, ब्लैक लिकर में उतना ही कम पानी होता है और रूद्धोष्म ज्वलन तापमान उतना ही अधिक गर्म होता है।

काली वाइन के सूखे ठोस पदार्थ हमेशा उपलब्ध वाष्पीकरण की क्षमता से सीमित रहे हैं।<ref name="Holmlund">{{cite book |author1=Karl, Holmlund  |author2=Kari, Parviainen  |name-list-style=amp |title= Evaporation of black liquor. Chapter 12 in Chemical Pulping, Book 6, series editors Johan Gullichsen and Carl-Johan Fogelholm |publisher= Finnish Paper Engineers' Association and TAPPI |year= 2000  |isbn= 952-5216-06-3 }}</ref> रिकवरी बॉयलरों के वर्जिन ब्लैक लिकर ड्राई सॉलिड्स को उस बॉयलर के खरीद वर्ष के कार्य के रूप में दिखाया गया है।

[[Image:DrySolidsvsYear.jpg|thumb|300px|रिकवरी बॉयलर के खरीद वर्ष के समारोह के रूप में वर्जिन काली वाइन सूखी ठोस]]कुंवारी काली वाइन के सूखे ठोस पदार्थों को देखते हुए हम ध्यान देते हैं कि औसतन सूखे ठोस पदार्थों में वृद्धि हुई है। यह नवीनतम बहुत बड़े रिकवरी बॉयलरों के लिए विशेष रूप से सच है। ग्रीन फील्ड मिलों के लिए डिजाइन शुष्क ठोस या तो 80 या 85% सूखे ठोस होते हैं। एशिया और दक्षिण अमेरिका में 80% (या उससे पहले 75%) शुष्क ठोस पदार्थों का उपयोग किया जाता रहा है। स्कैंडिनेविया और यूरोप में 85% (या उससे पहले 80%) का उपयोग किया गया है।

रिकवरी बॉयलर मुख्य भाप दबाव और तापमान का विकास शुरुआत में तेजी से हुआ था। 1955 तक, रिकवरी बॉयलर के जन्म के 20 साल भी नहीं हुए थे कि भाप का उच्चतम दबाव 10.0 एमपीए और 480 डिग्री सेल्सियस था। सुरक्षा के कारण उपयोग किए गए दबाव और तापमान कुछ हद तक नीचे आ गए।<ref name="McCarthy">{{cite book |author= J. H., McCarthy |title= Recovery plant design and maintenance. Chapter 5 of Chemical recovery in alkaline pulping process, Ed. Whitney, Roy P.  

[[Image:PressureTemperatureCapacityYear.jpg|center|650 पीएक्स]]रिकवरी बॉयलर दबाव, तापमान और क्षमता का विकास।