簡論造紙堿回收的工藝流程及控制方案

殷憲超 李鋒

摘要：本文針對堿回收工藝特點(diǎn)，介紹了蒸發(fā)和燃燒工段的控制系統(tǒng)，講述了堿回收蒸發(fā)工藝流程和控制要求，堿燃燒工藝流程和控制要求。

關(guān)鍵詞：造紙；堿回收；控制

堿回收工藝簡單的來說：提取造紙蒸煮產(chǎn)生的黑液，通過蒸發(fā)器濃縮，然后送給堿爐進(jìn)行燃燒，最后經(jīng)過茍化回收燒堿。具體來說可以分為四個工段：①提取工段從制漿蒸煮液中提取出稀黑液送給蒸發(fā)車間濃縮，這是整個堿回收車間的原料來源。②蒸發(fā)工段先借助燃燒工段來的蒸汽加熱提取工段來的黑液，把黑液中的水分汽化逸出，濃度達(dá)到45%，然后再使用煙氣余熱加熱濃縮到50%以上即可入爐燃燒。③燃燒工段首先將濃度為50%黑液進(jìn)一步濃縮到65%，然后送到堿爐燃燒；燃燒后的黑液形成一種溶融物，溶于水后得到一種綠液，同時利用黑液燃燒產(chǎn)生的熱量生產(chǎn)蒸汽。④茍化就是讓綠液與石灰石反應(yīng)得到氯氧化鈉溶液，反應(yīng)后得到的濃白液送回煮車間再利用。針對堿回收工藝特點(diǎn)，本論文設(shè)計的是蒸發(fā)和燃燒工段的控制系統(tǒng)。

1.堿回收蒸發(fā)工藝流程及控制要求

1.1堿回收蒸發(fā)工段控制要求

正如前文所述，蒸發(fā)車間采用了七體五效蒸發(fā)工藝，設(shè)備比較復(fù)雜，被控系統(tǒng)干擾多；所以蒸發(fā)車間要求控制好各蒸發(fā)設(shè)備的液位、溫度、蒸汽流量和壓力等參數(shù)以保證產(chǎn)生的濃黑液濃度穩(wěn)定。具體來說，主要包括以下幾個方面。

1.1.1穩(wěn)定本車間產(chǎn)品的濃度。如果蒸發(fā)工段的黑液不穩(wěn)定，那么將會對燃燒系統(tǒng)造成很大的沖擊，所以穩(wěn)定濃黑液的濃度很重要。經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)，提取工段來稀黑液的濃度和流量的波動、蒸汽量的溫度和壓力的波動等對最終黑液的濃度影響較大。為了取得蒸發(fā)系統(tǒng)長期平穩(wěn)運(yùn)行效果，與蒸發(fā)系統(tǒng)相配套的自動控制部分的設(shè)計成為其平穩(wěn)運(yùn)行的可靠保證，因而控制系統(tǒng)需要對?。芤簼舛?、新鮮蒸汽的溫度和壓力進(jìn)行控制；為了補(bǔ)償黑液濃度的干擾，需要將半濃黑液送給蒸發(fā)器以提高和穩(wěn)定出產(chǎn)的黑液質(zhì)量。

1.1.2控制總有效溫度差。如前文所述，各效黑液的流動依賴于黑液泵的控制；而蒸汽的流動則是自然流動的?？刂聘餍У臏囟纫员ＷC各效之間有一定的溫度差使系統(tǒng)能夠自動循環(huán)的前提，也是提高每一效蒸發(fā)器效率的重要途徑。而總有效溫度差這是指第一效與最后一效之間的溫度差，總有效溫度差是整個系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要參數(shù)；而總有效溫差取決于Ⅰ效蒸發(fā)器的新鮮蒸汽壓力和末效的二次蒸汽的真空度。

1.1.3穩(wěn)定冷凝水罐和蒸發(fā)器液位?？刂普舭l(fā)器的液位對蒸發(fā)效率和整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性都有著重要影響，所以必須控制蒸發(fā)器液位；而冷凝水罐的液位由于受到自動蒸發(fā)的影響，所以也要加以控制。

1.2堿回收蒸發(fā)工藝流程

本工段采用的是七體五效黑液蒸發(fā)流程，包括黑液、蒸汽、冷凝水三個系統(tǒng)。

1.2.1提取工段送來的稀黑液先進(jìn)稀黑液槽，然后經(jīng)稀黑液泵送效蒸發(fā)器，效與效蒸發(fā)器通過底部管道貫通；每一效蒸發(fā)器都配一個黑液循環(huán)泉和調(diào)節(jié)閥，通過調(diào)節(jié)閥將一部分黑液送給下一效蒸發(fā)器；黑液流程的順序是Ⅳ→Ⅴ效→Ⅳ→Ⅲ→Ⅱ→Ⅰ（A、B、C）；從Ⅱ效蒸發(fā)器出來，黑液有兩個去處，一個是經(jīng)半黑液泵送半黑液槽，一個是經(jīng)Ⅱ效出效黑液泵進(jìn)Ⅰ效板式蒸發(fā)器蒸發(fā)，最后經(jīng)出Ⅰ效黑液泉送濃黑夜槽，再經(jīng)濃黑液菜送燃燒工段。Ⅰ效蒸發(fā)器由A、B、C三室組成，以便于各室輪流進(jìn)行生產(chǎn)或清洗，以保持傳熱面的清潔和提高蒸發(fā)效率。

1.2.2蒸汽的流向正好與黑液相反，燃燒工段來蒸汽經(jīng)三個壓力調(diào)節(jié)閥分別送到Ⅰ效蒸發(fā)器的A、B、C三室，從Ⅰ效三室出來的蒸汽匯集以后稱為二次蒸汽；同時Ⅰ效蒸發(fā)器產(chǎn)生的輕污冷凝水經(jīng)輕冷凝水閃蒸罐產(chǎn)生的蒸汽作為二次蒸汽的補(bǔ)充熱源一起送入Ⅱ效蒸發(fā)器，二次蒸汽從Ⅱ效蒸發(fā)器出來后的流程是Ⅲ效→Ⅳ→Ⅴ效→重污冷凝水W蒸罐→冷凝器；各效蒸汽不凝氣匯集后進(jìn)入板式冷凝器。

1.2.3冷凝水的流程：三室蒸發(fā)器產(chǎn)生的冷凝水先進(jìn)清污冷凝器，然后一起送重污冷凝器，從重污冷凝器出來的水經(jīng)重污冷凝泉送到燃燒工段使用。Ⅴ效板式蒸發(fā)器和Ⅵ效板式蒸發(fā)器內(nèi)設(shè)自汽提裝置，冷凝水可做到清池分流；清污冷凝水經(jīng)水泵送到茍化、制裝車間使用。板式冷凝器自汽提室產(chǎn)生的重污冷凝水送汽提塔脫臭處理，臭氣送臭氣燃燒系統(tǒng)燃燒。最終輕污冷凝水與經(jīng)過脫臭處理后重污冷凝水匯合送茍化工段或洗漿車間回用。二次蒸汽從Ⅴ效出來進(jìn)降膜冷凝器冷凝器，與工廠來的冷水交換熱量后，產(chǎn)生溫水，經(jīng)溫水泵送到燃燒工段使用。

2.堿回收燃燒工藝流程及控制要求

蒸發(fā)工段濃縮后的黑液送到燃燒工段的直接接觸圓盤蒸發(fā)器中，利用煙氣和余熱進(jìn)一步把濃黑液濃縮到65%～70%以供燃燒。在黑液固形物中，均有70%為可以燃燒的有機(jī)物質(zhì)（如木質(zhì)素、細(xì)小纖維素等），30%為無機(jī)物（NaOH、Na2S等蒸煮化學(xué)藥品）。濃縮后的黑液送到堿爐里燃燒產(chǎn)生蒸汽，并回收無機(jī)物。燃燒工段主要包括黑液系統(tǒng)、綠液系統(tǒng)、煙風(fēng)系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)等，也可以分為黑液的再濃與噴射、黑液燃燒、鍋爐給水和蒸汽生產(chǎn)三個部分。

2.1燃燒過程

蒸發(fā)工段來的濃黑液經(jīng)過圓盤蒸發(fā)器濃縮后，將溫度、濃度、流量一定的濃＼液噴射入堿爐內(nèi)；黑液在堿爐內(nèi)與氧氣燃燒生成碳酸鈉、硫化鈉、二氧化碳和水等無機(jī)物，并釋放大量的熱量。氧氣的來源主要有鼓風(fēng)機(jī)送來的空氣提供，為了提高燃燒效率，鼓風(fēng)機(jī)根據(jù)燃燒后空氣含氧量控制總風(fēng)量，然后按照一定的比例分三次通風(fēng)進(jìn)入堿爐；由于三次風(fēng)對溫度要求不同，所以一次風(fēng)和二次風(fēng)先經(jīng)過空氣預(yù)熱器加熱后再送到堿爐。其中一次風(fēng)的溫度將影響堿爐溶融層的溫度，而這是將直接影響到芒硝還原反應(yīng)的效率。黑液在堿爐內(nèi)燃燒和其它鍋爐系統(tǒng)類似，堿爐運(yùn)行在負(fù)壓條件下以保持車間的衛(wèi)生環(huán)境。為了防止?jié)夂谝簼舛炔粔蚧蛘舭l(fā)工段送來的黑液不夠，系統(tǒng)將重油作為備用燃料以穩(wěn)定堿爐燃燒系統(tǒng)。

2.2燃燒前的準(zhǔn)備

蒸發(fā)工段送來的黑液濃度不能滿足燃燒要求，需要先進(jìn)入強(qiáng)制循環(huán)的蒸發(fā)器內(nèi)進(jìn)一步加熱濃縮再濃黑液經(jīng)過濃黑液泵送至濃黑液槽，這時刮板輸送機(jī)將會添加芒銷已補(bǔ)充在蒸煮和蒸發(fā)過程中流失的硫；然后經(jīng)過濃度控制系統(tǒng)得到濃度穩(wěn)定的濃＼液，如果濃度偏低，將增大蒸汽壓力輸入更多的熱量提高熱效率以提高黑液濃度；濃度穩(wěn)定的黑液送到加熱器穩(wěn)定濃黑液的溫度；最后為了保證黑液進(jìn)入堿爐后得到充分的燃燒，黑液必須通過一個流量控制系統(tǒng)經(jīng)噴射槍送入燃燒爐。

參考文獻(xiàn)：

[1]《國家造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB3545-2001.