提高堿回收蒸發(fā)效率的幾點(diǎn)措施

張欣，趙永建，周丹華

（1.國(guó)家級(jí)庫(kù)爾勒經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)環(huán)保局，新疆庫(kù)爾勒841001；2.新疆中測(cè)測(cè)試有限責(zé)任公司，新疆庫(kù)爾勒841000）

提高堿回收蒸發(fā)效率的幾點(diǎn)措施

張欣1，趙永建2，周丹華2

（1.國(guó)家級(jí)庫(kù)爾勒經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)環(huán)保局，新疆庫(kù)爾勒841001；2.新疆中測(cè)測(cè)試有限責(zé)任公司，新疆庫(kù)爾勒841000）

新疆某制漿造紙企業(yè)制漿以蘆葦為主要原料，采用干濕法結(jié)合備料、燒堿法制漿、連續(xù)蒸煮、連續(xù)漂白制漿工藝。堿回收蒸發(fā)有3個(gè)蒸發(fā)站，蒸發(fā)水量分別是40 t/h（1號(hào)蒸發(fā)站）、50 t/h（2號(hào)蒸發(fā)站）和80 t/h（3號(hào)蒸發(fā)站）。1號(hào)蒸發(fā)站于1992年正式投入生產(chǎn)，相應(yīng)配套的蒸發(fā)器為“五管一板”；后隨產(chǎn)能的逐漸擴(kuò)大，2號(hào)蒸發(fā)站于2004年投用，相應(yīng)配套的蒸發(fā)器為“三管兩板”；2006年，公司進(jìn)行了日產(chǎn)400 t葦漿堿回收技改，投用了3號(hào)蒸發(fā)站以及330 t中壓堿爐，蒸發(fā)器選用5個(gè)管式降膜蒸發(fā)器。

堿回收蒸發(fā)主要是將制漿黑液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，把稀黑液轉(zhuǎn)化為濃黑液，供給堿爐燃燒。通過(guò)幾年的生產(chǎn)實(shí)踐，筆者認(rèn)為堿回收蒸發(fā)生產(chǎn)中重點(diǎn)關(guān)注以下事項(xiàng)就可以大大提高蒸發(fā)效率。

1 注意稀黑液質(zhì)量對(duì)蒸發(fā)的影響

蒸發(fā)工段主要原料是制漿洗選工段送來(lái)的洗滌紙漿后的廢液，因顏色呈黑色，稱為稀黑液。蒸發(fā)效率對(duì)稀黑液質(zhì)量有一定的要求，主要工藝是溫度、標(biāo)準(zhǔn)波美、固形物濃度、殘堿、無(wú)機(jī)物、有機(jī)物和纖維含量。稀黑液質(zhì)量不好，將嚴(yán)重影響到蒸發(fā)效率，嚴(yán)重時(shí)甚至堵管，使生產(chǎn)無(wú)法進(jìn)行。稀黑液質(zhì)量對(duì)生產(chǎn)的影響主要體現(xiàn)在以下幾方面。

1.1 稀黑液中皂化物對(duì)蒸發(fā)的影響

黑液中含有大量皂化物對(duì)蒸發(fā)帶來(lái)嚴(yán)重的影響，表現(xiàn)為蒸發(fā)器結(jié)垢速度加快，運(yùn)行周期短，二次汽易夾帶皂化物，引起跑黑水，造成幾效汽室管外壁形成皂化物垢。

1.2 稀黑液中硅含量高對(duì)蒸發(fā)的影響

稀黑液中的硅來(lái)源于2個(gè)方面，一是來(lái)源于原料組織結(jié)構(gòu)中，二是來(lái)源于原料表面覆蓋的泥砂。在蒸煮過(guò)程中氫氧化鈉與硅反應(yīng)，形成硅酸鈉，黑液中的硅主要以硅酸鈉的形式存在，同時(shí)有少量的硅酸SiO2·H2O膠體。硅酸沉淀物極細(xì)，它們進(jìn)入蒸發(fā)器后加速沉積在加熱管壁上，成為極堅(jiān)硬的硅酸鹽垢，降低蒸發(fā)效率。由于硅的存在導(dǎo)致黑液黏度增加，傳熱系數(shù)降低，流速降低，不利于蒸發(fā)增濃。由于蒸發(fā)過(guò)程中pH的變化，當(dāng)稀黑液偏酸，會(huì)使Na2SiO3生成H2SiO3沉淀于黑液中，使黑液黏度增大，會(huì)在蒸發(fā)過(guò)程中，在管壁上結(jié)上硅垢而難以清除。

1.3 稀黑液殘堿含量低對(duì)蒸發(fā)的影響

稀黑液中有效堿含量低，黑液黏度大，二氧化硅、木素等容易析出沉淀，這些有機(jī)物在高溫、高濃度的情況下發(fā)生焦化，聚合沉淀在管壁上，形成結(jié)垢，在蒸發(fā)過(guò)程中，隨著黑液濃度的提高，由于失水和鹽析的作用，部分堿木素膠體被破壞，發(fā)生局部沉淀而形成管垢，降低傳熱系數(shù)；但蒸煮用堿量也不宜過(guò)大，過(guò)大纖維素降低加重，造成纖維強(qiáng)度低，得率低，所以一般在蒸發(fā)工段加入外購(gòu)濃燒堿（氫氧化鈉），對(duì)黑液進(jìn)行有效堿的調(diào)節(jié)，適當(dāng)提高有效堿含量，降低黑液黏度，有利于提高傳熱系數(shù)，減輕管垢的結(jié)垢速率。

1.4 黑液中纖維及細(xì)小泥沙對(duì)蒸發(fā)的影響

通常蒸發(fā)站要求提取送來(lái)的稀黑液的纖維質(zhì)量濃度不大于30mg/L，稀黑液中的纖維隨著蒸發(fā)站內(nèi)黑液濃度的提高，其黏度隨之增大，流動(dòng)性變差，此時(shí)極易在Ⅰ、Ⅱ效形成整個(gè)加熱面上的纖維垢，導(dǎo)致傳熱系數(shù)下降。由于細(xì)小泥沙也隨之進(jìn)入系統(tǒng)，跟著纖維一起附著在管壁上，形成管垢，有時(shí)管垢較硬，水洗、堿煮都無(wú)法清除，則需要機(jī)械除垢，但生產(chǎn)恢復(fù)后不久又形成管垢，如此周而復(fù)始，影響生產(chǎn)，產(chǎn)量也大大降低。

1.5 黑液濃度、溫度對(duì)蒸發(fā)的影響

蒸發(fā)站要求提取的稀黑液固形物濃度在12%質(zhì)量分?jǐn)?shù)以上，稀黑液濃度低會(huì)增加蒸發(fā)的壓力，使黑液蒸發(fā)循環(huán)時(shí)間延長(zhǎng)，耗汽、耗電量上升，增加成本，難以滿足堿爐所需的濃黑液量。

針對(duì)稀黑液質(zhì)量對(duì)蒸發(fā)的影響，采取了以下應(yīng)對(duì)措施。

（1）加強(qiáng)備料除塵，如木片篩選、木片洗滌等，注意稀黑液過(guò)濾與沉渣的處理，減少二氧化硅的含量，消除硅干擾以達(dá)到較為可觀的效果。

（2）做好稀黑液及半濃黑液除皂工作，盡量減少纖維垢；做好稀黑液的凈化工作，進(jìn)蒸發(fā)器的稀黑液應(yīng)經(jīng)過(guò)濾處理，盡可能除去纖維和非纖維的細(xì)小泥沙等雜質(zhì)。

（3）在蒸發(fā)工段加堿，一般加入外來(lái)燒堿黑液并控制適當(dāng)?shù)膒H，保證一定有效堿含量，一般控制進(jìn)效體前稀黑液殘堿提高到6.5 g/L，在蒸發(fā)工段在線加入外購(gòu)濃燒堿時(shí)不得加入濃白液，因?yàn)闈獍滓撼吻宀缓?，白泥將?huì)進(jìn)入系統(tǒng)造成硅鋁鈣含量的上升，也會(huì)形成管垢，形成一種惰性循環(huán)。

（4）保證白液澄清度，避免白泥進(jìn)入黑液系統(tǒng)形成惰性循環(huán)。做好綠液的澄清，避免綠泥中絮狀泥沉淀物進(jìn)入白液澄清器。

（5）在稀黑液進(jìn)效體前在線加入降黏劑，加在3號(hào)蒸發(fā)站進(jìn)Ⅴ效稀黑液中，加入15 g/m3的稀黑液。從數(shù)據(jù)上看出Ⅰ效循環(huán)泵電流降低，降低幅度較大，說(shuō)明濃黑液流動(dòng)性增加。蒸發(fā)站出濃黑液的固形物濃度上升，由45%上升為48%。蒸發(fā)器結(jié)垢現(xiàn)象有所緩解，在燃燒堿爐上的表現(xiàn)為噴槍霧化效果良好，堿爐燃燒黑液量也上升，基本每日上升20m3，尤其是330 t堿爐入爐黑液固形物濃度得到提高，質(zhì)量分?jǐn)?shù)由55%上升到58%～62%，解決了以前的入爐濃黑液固形物低的問(wèn)題。在成本上計(jì)算，每月降黏劑用量1.5 t，如果按降黏劑價(jià)格26 410元/t、每月回收堿產(chǎn)量2 650 t計(jì)算，噸堿消耗量為0.57 kg，噸堿增加成本14.95元。

2 注重蒸發(fā)器定期工藝清洗效果

2.1 不同陽(yáng)離子度產(chǎn)物特性粘數(shù)與殘余雙

蒸發(fā)器須進(jìn)行定期工藝清洗，一般周期是13～17天進(jìn)行蒸發(fā)器堿煮1次。堿煮工藝進(jìn)行了革新，通過(guò)大膽嘗試，采用了新的工藝清洗流程。

（1）由以前的水洗、堿煮周期合并為堿煮周期，即在堿煮前水洗1 h，就直接進(jìn)入堿煮程序。

（2）蒸發(fā)站工藝清洗堿煮時(shí)，堿煮前效體溫度達(dá)到110～120℃，堿煮堿質(zhì)量濃度200 g/L，堿煮循環(huán)10 h。

（3）1號(hào)蒸發(fā)站必須打開(kāi)表面冷凝器進(jìn)、出口水閥門(mén)，使系統(tǒng)有好的真空度。

（4）用的堿煮堿單獨(dú)存放槽中，堿煮補(bǔ)液位用黑堿補(bǔ)，黑堿槽液位規(guī)定在計(jì)劃清洗1號(hào)和2號(hào)站時(shí)保持在100m3、3號(hào)站保持在160m3以滿足清洗需要堿量，減少堿煮堿損失，因外購(gòu)堿和回收堿價(jià)格相差較大，要盡可能地少用外購(gòu)堿。

（5）堿煮3號(hào)蒸發(fā)站時(shí)，利用應(yīng)急備用槽中貯存半濃黑液。新架設(shè)了從1號(hào)蒸發(fā)站出五效半濃黑液到備用應(yīng)急槽的管道，如此可緩解3號(hào)蒸發(fā)站工藝清洗，時(shí)間也延長(zhǎng)3 h。

通過(guò)執(zhí)行清洗工藝要求，以及工藝管道改造，堿煮效果明顯。

同時(shí)對(duì)蒸發(fā)器上部篩板和底部進(jìn)行定期清渣，一般清渣周期為30天，清渣在堿煮水洗之后進(jìn)行；并定期高壓射流人工打管，管式降膜蒸發(fā)器較容易堵管，一般在半年需要全部打管1次，管式升膜蒸發(fā)器堵管較少，板式降膜蒸發(fā)器不易結(jié)垢。

3 注重蒸發(fā)系統(tǒng)配用的真空泵設(shè)備

新建3號(hào)蒸發(fā)站時(shí)考慮到節(jié)約成本開(kāi)支，配用的真空泵未使用原設(shè)計(jì)的真空泵，而是選用備用閑置的水環(huán)噴射式真空泵，型號(hào)是ZBK-21。同時(shí)，因真空泵所使用的清水礦化度高、硬度大，極易在真空泵內(nèi)結(jié)垢，每當(dāng)結(jié)垢嚴(yán)重時(shí)必須進(jìn)行酸洗除垢，不僅嚴(yán)重影響真空，降低蒸發(fā)效率和有效作業(yè)時(shí)間，還因酸洗產(chǎn)生對(duì)設(shè)備的腐蝕，蒸發(fā)站自開(kāi)機(jī)至今在運(yùn)行中明顯感覺(jué)到抽氣量偏小，真空度長(zhǎng)期難以達(dá)到理想要求，嚴(yán)重影響蒸發(fā)效率。

我公司將現(xiàn)有3號(hào)蒸發(fā)站的真空泵留1臺(tái)作為備用，增加1臺(tái)較大抽氣量的自冷卻水環(huán)式真空泵，從而在減緩運(yùn)行結(jié)垢的同時(shí)，提高了真空度，提高了蒸發(fā)效率。根據(jù)已有噴射式離心真空泵的樣本數(shù)據(jù)，經(jīng)真空泵廠家人員計(jì)算現(xiàn)場(chǎng)使用的ZBK-21噴射式離心真空泵的抽氣量是2.8m3/min，選擇的真空泵抽氣量是21m3/min，真空度不能低于0.07 MPa（表壓）。

在采購(gòu)新的真空泵之前，也可以采用緩解的方式，就是更換真空泵被腐蝕的葉輪，先緩解生產(chǎn)需要；而且對(duì)真空泵的排水管進(jìn)行了更改，即縮短排水管的長(zhǎng)度40 cm，減少水封池底部垢進(jìn)入管內(nèi)，同時(shí)更換鑄鐵材質(zhì)為無(wú)縫鋼管，減輕質(zhì)量，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。

真空泵對(duì)蒸發(fā)系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用，不能因?yàn)楣?jié)約小的投資而增加了生產(chǎn)運(yùn)行成本，易出故障的關(guān)鍵設(shè)備必須選用較好廠家的設(shè)備，吝嗇的設(shè)備投資其結(jié)果必定適得其反。

4 注重蒸發(fā)系統(tǒng)配用的冷凝器設(shè)備

3 號(hào)蒸發(fā)站設(shè)計(jì)末效二次汽冷凝使用管式表面冷凝器，在運(yùn)行2年后，冷凝器內(nèi)部管道結(jié)垢嚴(yán)重，管堵死達(dá)到了70%，嚴(yán)重影響蒸發(fā)系統(tǒng)的真空度以及蒸發(fā)效率。

為此，我公司增加了1臺(tái)板式冷凝器并與現(xiàn)有管式表面冷凝器并列運(yùn)行；同時(shí)對(duì)原管式表面冷凝器進(jìn)行了工藝清洗，采用人工機(jī)械清洗和化學(xué)清洗相結(jié)合的方法。人工清洗方法是，用高壓射流水槍和帶水的電鉆先把管打通（這種方法比較費(fèi)時(shí)并存在使用電鉆的安全隱患）?；瘜W(xué)清洗是，使用配好的化學(xué)清洗液，用泵打進(jìn)冷凝器管中，循環(huán)6 h，清洗液選用硝酸、氫氟酸、緩蝕劑和活性劑配制?；瘜W(xué)清洗效果明顯，困難在對(duì)于無(wú)法打通的管道就無(wú)法用化學(xué)清洗劑清洗。我公司擬計(jì)劃對(duì)無(wú)法打通的管道進(jìn)行更換并在今后對(duì)冷凝器進(jìn)行定期化學(xué)清洗，以杜絕管道的結(jié)垢，使蒸發(fā)站真空度滿足工藝要求，使蒸發(fā)站高效運(yùn)行。

5 使蒸發(fā)站工藝流程管道簡(jiǎn)單化

蒸發(fā)站本身設(shè)計(jì)的管道較多，管道系統(tǒng)復(fù)雜，往往會(huì)帶來(lái)以下問(wèn)題：一是生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中操作工容易開(kāi)錯(cuò)閥門(mén)；二是因管道腐蝕嚴(yán)重而容易出現(xiàn)漏氣情況，導(dǎo)致系統(tǒng)真空下降，一旦出現(xiàn)此問(wèn)題，查找原因較為困難，不易被發(fā)現(xiàn)。因此，蒸發(fā)站的工藝管道力求簡(jiǎn)單化。

我公司對(duì)3個(gè)蒸發(fā)站工藝管道系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)單梳理，優(yōu)化了工藝。

（1）1號(hào)和3號(hào)蒸發(fā)站的清潔冷凝水直接進(jìn)冷凝水槽，省去了泵輸送。如此使清潔冷凝水系統(tǒng)節(jié)約泵4臺(tái)。

（2）1號(hào)蒸發(fā)站出板蒸和出Ⅱ效泵可以公用1臺(tái)備用泵，2號(hào)蒸發(fā)站進(jìn)Ⅲ效和出Ⅴ效泵可以公用1臺(tái)備用泵。如此使黑液系統(tǒng)節(jié)約泵5臺(tái)。

（3）單獨(dú)架設(shè)1條管道到制漿二線，單獨(dú)配置了出力大的泵輸送污冷凝水。如此使污冷凝水系統(tǒng)的污冷凝水全部送制漿分廠，污冷凝水不溢流。

（4）1號(hào)蒸發(fā)站板式蒸發(fā)器2臺(tái)循環(huán)泵在蒸發(fā)站出濃黑液時(shí)，易發(fā)生泵超負(fù)荷跳閘，而且，在板式蒸發(fā)器更換板蒸芯后，蒸發(fā)效率在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)耗汽無(wú)明顯增加，經(jīng)水洗板蒸拆上部人孔檢查，發(fā)現(xiàn)分配篩孔板及板蒸加熱片均有布液不均勻的現(xiàn)象；因此將原Ⅰ效板蒸的2臺(tái)流量分別為240 m3/h的黑液循環(huán)泵更換為流量為450m3/h的黑液循環(huán)泵，從而增加循環(huán)黑液量，提高蒸發(fā)效率。更換后檢查結(jié)果：①在用清水循環(huán)時(shí)查看循環(huán)量，板蒸拆上部人孔檢查，分配篩孔板及板蒸加熱片均布液均勻；②在蒸發(fā)站出濃黑液時(shí)，沒(méi)有發(fā)生泵跳閘以及電機(jī)發(fā)燙現(xiàn)象；③板式蒸發(fā)器運(yùn)行良好，可以滿足工藝要求，可提高蒸發(fā)效率。

堿回收蒸發(fā)生產(chǎn)運(yùn)行中，若能重視以上幾點(diǎn)問(wèn)題，就會(huì)使蒸發(fā)站高效運(yùn)行，在耗汽和耗電上節(jié)約成本，我公司自采取上述必要的措施后，蒸發(fā)站由以前的開(kāi)3個(gè)蒸發(fā)站減為開(kāi)1.5個(gè)蒸發(fā)站，而且對(duì)蒸發(fā)器的工藝清洗有了時(shí)間安排。通過(guò)計(jì)算，少開(kāi)1個(gè)蒸發(fā)站，每天產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益是1萬(wàn)元，由此可知，蒸發(fā)工序是堿回收車(chē)間成本的主要?jiǎng)恿ο墓ば颉?/p>

Some M easures for Improving the Efficiency of Alkali Reclaim Evaporation

ZHANG Xin1，ZHAO Yon-jian2，ZHOU Dan-hua2
（1.National Korla Economic and Technological Development Zone Environmental Protection Bureau，Korla 841001，China；2.Xinjiang Testing and Testing Co.，Ltd.，Korla 841000，China）

TS75

A

1007-2225（2016）04-0020-03

張欣先生（1974-），工程師，國(guó)家清潔生產(chǎn)審核師，有機(jī)食品審核員，并通過(guò)了國(guó)家環(huán)境管理體系ISO14000審核員考試；長(zhǎng)期從事環(huán)保工作，并撰寫(xiě)、發(fā)表過(guò)環(huán)境保護(hù)論文及調(diào)研報(bào)告；E-mail：1296490282 @qq.com。

2016-02-29

本文文獻(xiàn)格式：張欣，趙永建，周丹華.提高堿回收蒸發(fā)效率的幾點(diǎn)措施［J］.造紙化學(xué)品，2016，28（4）∶20-22.