首臺APMP制漿廢液堿回收鍋爐的設計與運行

史建波 魏 君

(1.武漢鍋爐集團特種鍋爐工程有限責任公司，湖北武漢，430000;2.金東紙業(yè) (江蘇)有限公司，江蘇鎮(zhèn)江，212132)

化學機械漿是一種高得率漿，得率高達80%～95%，并且廢水中的COD僅為化學漿的1/10～1/6。據有關文獻介紹［1］，我國已成為世界上化學機械漿發(fā)展最快的國家，短短20多年，引進了TMP、BCTMP、APMP［2］等生產線，在建、擬建的產能已達150萬t/a。近年隨著化學機械漿技術的不斷發(fā)展，用水量逐漸減少，廢水濃度逐年升高，高濃化學機械漿廢水不易治理的難題逐漸突顯［3-5］。在這樣的情況下，武漢鍋爐集團特種鍋爐工程有限責任公司 (以下簡稱武漢特鍋公司)，經過多年的跟蹤、研究，設計制造了國內第一臺燃燒硫酸鹽 (KP)法制漿黑液摻入APMP制漿廢液的堿回收鍋爐，并取得了成功。通過此臺堿回收鍋爐的成功運行，武漢特鍋公司初步掌握了化學機械漿制漿廢液的特性，總結了一些該種廢液的燃燒特性和配風措施。憑借這臺鍋爐的經驗，于2010年為金東紙業(yè) (江蘇)有限公司 (以下簡稱金東紙業(yè))設計制造了一臺日處理固形物125 t的燃燒APMP制漿廢液堿回收鍋爐。本文介紹該堿回收鍋爐的設計特點與運行效果，以供參考。

1 設計條件

金東紙業(yè)的APMP制漿生產線生產規(guī)模為年產25萬t。為確保設計成功，對該堿回收鍋爐進行方案設計之初，金東紙業(yè)對速生闊葉木 (楊木、桉木等)原料進行了APMP制漿廢液物化性能分析，根據分析結果，武漢特鍋公司對已掌握的情況進行了綜合分析(結果見表1)。從表1的數據對比可見，金東紙業(yè)APMP制漿黑液的熱值最低、有機物與無機物的質量比最低，而熱值低，將直接導致堿回收鍋爐爐膛中心區(qū)域溫度低，堿回收鍋爐燃燒不穩(wěn)定易熄火;并且從太陽紙業(yè)的KP制漿黑液摻入APMP制漿廢液堿回收鍋爐的運行實踐中得到的啟示是，APMP制漿廢液燃燒時的顯著特點就是廢液膨潤指數 (VIE)低于堿法麥草漿黑液。而廢液膨潤指數越低，廢液干固物黑灰的多孔性和透風性越差，接觸面積越小，越不易干燥及燃燒。為了使APMP制漿廢液能正常穩(wěn)定地燃燒，且正常運行時不使用輔助燃料助燃，武漢特鍋公司的技術人員認為在此堿回收鍋爐上使用煙氣-空氣預熱器來大幅度提高堿回收鍋爐爐膛中心區(qū)域的溫度，幫助廢液更好地蒸發(fā)干燥，熱解出揮發(fā)性物質，從而提高廢液燃燒的穩(wěn)定性。

表1 廢液物化性能對比

2 技術特點

武漢特鍋公司為金東紙業(yè)設計制造的APMP制漿堿回收鍋爐采用的是單鍋筒、自然循環(huán)、全懸吊、膜式壁鍋爐形式，堿回收鍋爐的煙氣流程為爐膛、水冷屏、凝渣管、沸騰管屏、高溫省煤器、煙氣-空氣預熱器、低溫省煤器;汽水流程為低溫省煤器、高溫省煤器、汽包、爐膛水冷壁、沸騰管屏、汽包等。本堿回收鍋爐額定蒸汽壓力為1.8 MPa，額定蒸汽溫度為210℃，蒸發(fā)量為11 t/h，排煙溫度為 (180±10)℃，本堿回收鍋爐有以下6大特點:

(1)為低臭型堿回收鍋爐

對于低熱值、低濃度廢液 (如堿法麥草漿制漿黑液)，在為其設計堿回收鍋爐時，為了能使其正常穩(wěn)定地燃燒，通常在堿回收鍋爐本體之外還配套一臺圓盤蒸發(fā)器 (它是通過煙氣與廢液的直接接觸達到提高廢液濃度的設備)，以求進一步提高廢液濃度，減少為使廢液中水分蒸發(fā)所需消耗的熱量，保證堿回收鍋爐爐膛中心區(qū)域溫度在一個較高的水平，維持堿回收鍋爐的穩(wěn)定燃燒。但這種形式的堿回收鍋爐因為圓盤蒸發(fā)器的存在，會使進入電除塵器的煙氣含濕量過高，極易造成結露，影響電除塵器正常運行，同時對于KP法木漿制漿黑液會產生大量的臭氣，嚴重污染環(huán)境，故業(yè)內稱之為非低臭型堿回收鍋爐。與之對應的就是低臭型堿回收爐，即不使用圓盤蒸發(fā)器，入爐黑液濃度的提升是依靠蒸發(fā)站間接蒸濃實現。由于本堿回收鍋爐使用的廢液熱值低于麥草漿制漿黑液，濃度高于麥草漿制漿黑液，考慮到本堿回收鍋爐已使用熱空氣助燃，且濃度高于麥草漿制漿黑液，其能滿足穩(wěn)定燃燒的需要，故本堿回收鍋爐有條件采用低臭型爐型。

(2)使用“煙氣-空氣預熱器”

本堿回收鍋爐燃燒的廢液其廢液膨潤指數低、熱值低、有機物含量低，為保證堿回收鍋爐爐膛燃燒中心區(qū)域的溫度，在本堿回收鍋爐的尾部煙道中設置了“煙氣-空氣預熱器”，此處的“煙氣-空氣預熱器”將外部空氣預熱器加熱到160℃左右的熱空氣進一步加熱到320℃左右，此“煙氣-空氣預熱器”為武漢特鍋公司的專利產品——板式空氣預熱器，這種“煙氣-空氣預熱器”極大地改善了管式空氣預熱器的堵灰和密封問題。

(3)使用了臥式屏管省煤器

為了提高熱效率，本堿回收鍋爐在“煙氣-空氣預熱器”后設置了一組低溫臥式省煤器，通過設置這組省煤器，將堿回收鍋爐排煙溫度降至180℃左右，使本堿回收鍋爐的熱效率提高了3%以上，節(jié)約了能源。為了提高臥式省煤器的效率，臥式省煤器還采用了膜式結構，即蛇形管管間使用扁鋼連接，使之形成屏管，此舉使臥式省煤器的吸熱能力提高25%左右，并有效地防止了積灰和堵灰。

(4)使用了更合理的布風

本堿回收鍋爐使用了大型堿回收鍋爐中常用的大風嘴、前后墻交錯布置的方案，并且一次、二次、三次風均使用獨立鼓風機，保證各層風有足夠的壓力，并避免各層風之間相互干涉，使堿回收鍋爐爐膛內能夠形成理想的空氣動力場，同時再結合高溫一次、二次風，確?；瘜W機械漿制漿廢液堿回收鍋爐的成功燃燒。

(5)使用了漩流式黑液噴槍

傳統(tǒng)KP法化學木漿制漿黑液堿回收鍋爐使用的是反射板式黑液噴槍進行噴液，此次考慮到化學機械漿的黏度大、熱值低、廢液膨潤指數低，只有使其很好地霧化，在噴灑過程中形成較大的接觸面，廢液才能得到最好的干燥，更容易析出揮發(fā)分，更容易著火。同時為了降低由于廢液霧化效果好而導致的飛失現象，在設計三次風時，將三次風的風量和風壓都進行了相應的提高，通過三次風的混合作用降低飛失，三次風采用冷風。

(6)將臭氣引入爐內燃燒

在以往的小型堿回收鍋爐上還沒有燃燒工廠臭氣的先例，此次為了滿足環(huán)保要求，改善廠區(qū)的環(huán)境，降低污染，將苛化、蒸發(fā)等工段的臭氣收集后送入本堿回收鍋爐內進行燃燒。這種嘗試為日后制漿廠堿回收的改造提供了可以參考的案例。

3 運行效果

金東紙業(yè)日處理廢液固形物125 t的APMP制漿廢液堿回收鍋爐，于2011年8月建成投運。試運轉階段，堿回收鍋爐點火后3 h即可撤掉輔助燃燒器，所有參數均能達到設計要求。試運轉過程中，發(fā)現如下情況:

(1)本堿回收鍋爐設置的“煙氣-空氣預熱器”作用重大，當入爐空氣溫度降低時，爐內燃燒急劇惡化，當入爐熱空氣溫度降低到240℃左右時，堿回收鍋爐極易熄火。

(2)本堿回收鍋爐使用的漩流式廢液噴槍，使爐內廢液霧化好，干燥達到要求，燃燒強烈且穩(wěn)定。

(3)APMP制漿廢液的廢液膨潤指數極低，爐底墊層高度低于KP法化學漿制漿黑液，若強行提高墊層高度，易形成死墊層，不利于墊層燃燒。

(4)APMP制漿廢液黏度大。濃度越高，黏度越大，當廢液濃度到達65%以上時，廢液霧化效果急劇惡化，爐內燃燒困難，實際操作時廢液濃度宜控制在60%左右。

(5)APMP制漿廢液熱值低，雖是木材原料，但由于APMP制漿得率高，廢液中有機物的含量很低，廢液燃燒時，產生的熱量低，如果濃度再低，其在爐內就不易燃燒。

4 結語

APMP制漿廢液堿回收鍋爐的實際運行情況反映出APMP制漿廢液的特性近似于堿法麥草漿制漿黑液，但APMP制漿廢液蒸發(fā)后濃度能夠達到60%左右，高于堿法麥草漿制漿黑液的濃度水平，這也是本堿回收鍋爐能使用低臭型爐型的關鍵因素。武漢特鍋公司此次設計的堿回收鍋爐可以滿足燃燒APMP制漿廢液的需要，能夠使化學機械漿制漿廢液穩(wěn)定地燃燒，并且不必使用輔助燃料進行助燃。

［1］ 楊伯鈞．有關化機漿機理論述的介紹［J］．中國造紙，1998，17(2):20．

［2］ 張美云，董和濱，王 建．高低游離度化機漿配抄對成紙性能的影響［J］．中國造紙，2011，30(1):1．

［3］ 房桂干．我國化機漿廢水處理技術的發(fā)展［J］．江蘇造紙，2010(1):11．

［4］ 胡偉婷．BCTMP漿廠使用蒸發(fā)器實現廢水零排放［J］．國際造紙，2011(2):24．

［5］ Michael Paice．加拿大高得率漿廠用水量及廢水處理［J］．國際造紙，2007(6):48．