棉短絨黑液焚燒、堿回收新工藝

1、棉短絨黑液焚燒、堿回收新工藝程好軍 孫榮清（濟(jì)南軍澤科技發(fā)展有限公司，山東 濟(jì)南 250101）摘要：堿回收是現(xiàn)有技術(shù)中最經(jīng)濟(jì)、最徹底治理棉漿黑液的最佳途徑。但因棉漿黑液固形物低位發(fā)熱值過(guò)低，黑液黏度較大，目前在造紙行業(yè)成功運(yùn)行的蒸汽鍋爐型堿爐對(duì)它并不適合。濟(jì)南軍澤科技發(fā)展有限公司推出的導(dǎo)熱油鍋爐型堿爐正是針對(duì)棉短絨黑液的性質(zhì)做了多項(xiàng)技術(shù)措施，能夠在除點(diǎn)火外不加輔助燃料維持正常燃燒工況，是一項(xiàng)黑液焚燒、堿回收的新工藝。關(guān)鍵詞：棉短絨黑液焚燒；堿回收；導(dǎo)熱油鍋爐型堿爐中圖分類(lèi)號(hào)： 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： 文章編號(hào)：1前言以棉短絨為原料生產(chǎn)漿粕，其制漿工藝與造紙制漿工藝基本相同,都會(huì)在堿液蒸煮及提取過(guò)程中產(chǎn)

2、生大量黑液。在造紙行業(yè)，采用堿回收技術(shù)治理制漿黑液已得到廣泛應(yīng)用。而在化纖行業(yè)，對(duì)棉漿黑液的處理一直沿用生化方法。這種處理方法適用于低濃度廢水，而處理高濃度制漿黑液達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，并且工藝復(fù)雜、成本高、黑液中的堿得不到循環(huán)利用。實(shí)際上，多年以來(lái)人們就沒(méi)有停止過(guò)焚燒棉漿黑液的探索。在探索過(guò)程中，業(yè)內(nèi)已形成一種共識(shí)：普遍認(rèn)為堿回收是現(xiàn)有技術(shù)中最經(jīng)濟(jì)、最徹底治理棉漿黑液的最佳途徑。其實(shí)早在1995年前后，上海某家化纖廠就建造了堿回收工程，因種種原因沒(méi)有成功。前兩年，河南一家化纖公司上了堿回收，堿爐采用在造紙行業(yè)相對(duì)成熟的蒸汽鍋爐型式，但需投入輔助燃料維持正常燃燒。由于改制等原因，至今未全部建成。近期

3、江蘇一家粘膠公司建成一座“土法”堿爐，不回收熱能并采用煤氣輔助燃燒，目前正處于調(diào)試階段。即使此類(lèi)“土法”堿爐能夠調(diào)試成功，由于不回收熱能并需要投入輔助燃料，堿回收成本將大大提高，長(zhǎng)期運(yùn)行致使企業(yè)不堪重負(fù)。近幾年蒸汽鍋爐型堿爐在造紙行業(yè)成功運(yùn)行，但實(shí)踐證明，它不適合棉漿黑液，即便采用也要另加輔助燃料，會(huì)大大提高堿回收成本。主要原因是固形物低位發(fā)熱值過(guò)低，僅9.9MJ/Kg（2368kcal/kg），而草漿在3000 kcal/kg以上，木漿更高。另一個(gè)重要原因是棉漿黑液黏度大，在濃縮過(guò)程中水分難以蒸發(fā)，濃縮至50%以上濃度比較困難。因此，要攻克難關(guān)，必須另辟蹊徑，開(kāi)發(fā)研制適應(yīng)棉漿黑液焚燒的堿爐型

4、式。濟(jì)南軍澤科技發(fā)展有限公司針對(duì)棉漿黑液的性質(zhì)經(jīng)過(guò)多年的潛心研究，成功推出特別適合棉漿黑液焚燒的新一代堿爐產(chǎn)品。2棉短絨黑液的特性根據(jù)中國(guó)制漿造紙研究院出具的實(shí)驗(yàn)分析報(bào)告，棉漿黑液中固形物含量為6.25%，其中無(wú)機(jī)物所含比例為49.7%，有機(jī)物為50.28%，固形物的低位發(fā)熱值約為9.9MJ/kg（2368kcal/kg）。固形物元素分析為：含C量26.55、H量2.57%、O量34.55、Na量30.30%、K量2.02、Si量0.09、S量3.03、N量0.69。從以上分析數(shù)據(jù)可以看出，棉短絨制漿黑液的固形物濃度、固形物中的有機(jī)物含量較低，并由于有機(jī)物（可燃成分）含量低導(dǎo)致發(fā)熱值偏低，且黏

5、度較高，致使該類(lèi)型黑液蒸發(fā)過(guò)程和焚燒過(guò)程趨于困難。好在硅含量較低，減緩了蒸發(fā)器黑液側(cè)的結(jié)垢速度。另外，黑液中含無(wú)機(jī)物較高，對(duì)堿回收效益產(chǎn)生積極影響。目前，造紙業(yè)從草漿黑液中回收每噸堿的成本在1100元左右，效益凈值約為每噸700元800元。棉短絨制漿黑液中無(wú)機(jī)物比草漿黑液多15個(gè)百分點(diǎn)左右，經(jīng)濟(jì)效益肯定更好。3棉漿黑液堿回收工程堿回收工程由提取、蒸發(fā)、焚燒、苛化四個(gè)工段構(gòu)成。其中提取工段隸屬于制漿車(chē)間。其他3工段，蒸發(fā)和苛化屬于常規(guī)成熟技術(shù)，焚燒工段是整個(gè)堿回收技術(shù)的核心。下面，我們以日產(chǎn)棉漿黑液1200噸為例，分別制定蒸發(fā)、焚燒、苛化三個(gè)工段的技術(shù)方案。3.1蒸發(fā)工段 蒸發(fā)系統(tǒng)主要由蒸發(fā)器、

6、冷凝器、稀黑液貯槽、半濃黑液貯槽、濃黑液貯槽、各種泵類(lèi)、輔助設(shè)備及DCS控制系統(tǒng)組成。蒸發(fā)器選用自由降膜板式蒸發(fā)器，其加熱元件采用兩張不銹鋼薄板，四周縫隙經(jīng)鼓壓、點(diǎn)焊而成。具有不易結(jié)垢、熱效率高、蒸發(fā)強(qiáng)度高、出液濃度高、操作平穩(wěn)、清洗方便等優(yōu)點(diǎn)。擬選取五效蒸發(fā)器系統(tǒng)。根據(jù)蒸發(fā)濃度，一效蒸發(fā)器可采用一臺(tái)，亦可選用二至三臺(tái)并聯(lián)。其他四效均選用一臺(tái)蒸發(fā)器。一效蒸發(fā)器熱源分別為蒸汽和導(dǎo)熱油。蒸汽參數(shù)為額定壓力0.2Mpa、飽和溫度133。導(dǎo)熱油供油溫度250，回油溫度225。蒸發(fā)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，由蒸汽加熱，堿爐運(yùn)行后，一效蒸發(fā)器的熱源主要由導(dǎo)熱油承擔(dān)。完全用蒸汽加熱時(shí)，蒸汽耗量約為12.5t/h。堿爐的額

7、定輸出功率為450×104kcal/h,折合蒸汽量7.5t/h.正常運(yùn)行時(shí)，蒸汽耗量可減至5 t/h。蒸發(fā)器內(nèi)被加熱介質(zhì)為黑液，經(jīng)加熱后放出二次蒸汽并得到濃縮。一效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入二效蒸發(fā)器作為熱源，二效進(jìn)入三效，直至五效蒸發(fā)器。為提高蒸發(fā)效率，五效產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入冷凝器并設(shè)有真空泵，使蒸發(fā)系統(tǒng)處于約0.05Mpa真空度下，使黑液在較低的溫度下能夠蒸發(fā)。稀黑液進(jìn)入五效蒸發(fā)器，然后依次進(jìn)入前幾效，經(jīng)不斷濃縮，最后由一效流出泵入濃黑液貯槽，作為堿爐燃料使用。本蒸發(fā)系統(tǒng)處理稀黑液能力為每小時(shí)50噸。處理后固形物含量由6%濃縮至50%左右。3.2焚燒工段 在造紙行業(yè)，現(xiàn)有的堿爐型式

8、都是采用以水為傳熱介質(zhì)的蒸汽鍋爐。通過(guò)多年實(shí)踐，這類(lèi)蒸汽鍋爐用于焚燒固形物中有機(jī)物含量60%以上，發(fā)熱值3000kcal/kg以上的草漿或木漿黑液是成功的。但焚燒棉漿黑液，經(jīng)嘗試失敗后，提供堿爐產(chǎn)品的制造廠家認(rèn)為，要維持連續(xù)燃燒必須投加輔助燃料。在我們看來(lái)，產(chǎn)生這種后果的主要原因是這種堿爐燃燒室內(nèi)水冷程度過(guò)大，容積熱負(fù)荷較低造成的。為此，我公司開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了以導(dǎo)熱油為傳熱介質(zhì)的新型堿爐。在降低爐膛水冷程度、改善給風(fēng)、防止積灰等方面采取了多項(xiàng)技術(shù)措施，能夠在除點(diǎn)火外不加輔助燃料維持正常燃燒工況。導(dǎo)熱油堿爐系統(tǒng)簡(jiǎn)單，沒(méi)有蒸汽堿爐必須附加的化水系統(tǒng)、除氧系統(tǒng)、補(bǔ)水系統(tǒng)、排污系統(tǒng)，同等出力下可節(jié)省投資三分

9、之一左右。蒸汽堿爐自用汽及凝結(jié)水損失約占其輸出熱量的30%，而導(dǎo)熱油堿爐輸出熱量能被蒸發(fā)器完全吸收。以堿爐熱功率450×104kcal/h（折合蒸汽7.5t/h）計(jì)，僅此一項(xiàng)，導(dǎo)熱油堿爐就比蒸汽堿爐一年多產(chǎn)出200余萬(wàn)元效益。與不回收熱量的“土法”堿爐相比，按現(xiàn)有蒸汽市場(chǎng)價(jià)格計(jì)，導(dǎo)熱油堿爐每年可多產(chǎn)生效益1300萬(wàn)元以上。3.3苛化工段 噴入堿爐的黑液液滴在燃燒室內(nèi)下落，90%的水分被蒸發(fā)隨煙氣流經(jīng)受熱面排出爐外，固形物落入爐底墊層，其中的有機(jī)物被燃燼，無(wú)機(jī)物在900以上高溫作用下轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓徕c，以熔融物狀態(tài)流入溶解槽，呈綠液送入苛化工段綠液澄清器，在澄清器內(nèi)綠泥與綠液分離開(kāi)，綠泥下沉

10、到澄清器底部，通過(guò)泥漿泵送到綠泥槽,然后泵送預(yù)掛式綠泥過(guò)濾機(jī)，進(jìn)行洗滌和脫水后綠泥送出車(chē)間，稀綠液送至1#白泥攪拌槽（起輔助苛化作用）與白泥混合再度苛化。澄清后的綠液進(jìn)綠液貯存槽，通過(guò)換熱器，調(diào)節(jié)至合適的溫度，泵送至石灰消化提渣機(jī)與石灰一起進(jìn)行消化。消化后乳液溢流到三臺(tái)連續(xù)的苛化器反應(yīng)90120分鐘，苛化后的乳液溢流到苛化乳液槽，然后泵送至白液澄清器，澄清后的白液澄清度100ppm，濃白液（NaOH含量80100g/L）溢流至濃白液貯存槽然后泵送蒸煮工段。白泥送到白泥攪拌槽，泵送至白泥洗滌器，所得稀白液自流到稀白液貯存槽并泵送焚燒工段溶解槽。白泥送至白泥攪拌槽稀釋攪拌，經(jīng)預(yù)掛過(guò)濾機(jī)濃縮后的白泥

11、干度為60%以上，殘堿濃度低于1.0%。4經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估日產(chǎn)1200噸棉漿黑液，每小時(shí)可回收堿約1.2噸，按目前市場(chǎng)價(jià)格每噸堿2000元，回收成本800元，年運(yùn)行7000小時(shí)計(jì)，則一年回收堿的效益為：（2000-800）×1.2×7000=1008萬(wàn)元。蒸發(fā)、焚燒、苛化三個(gè)工段的總投資大約在3000萬(wàn)元左右，三年即可收回投資。如果把燃料不花錢(qián)，回收熱量的效益考慮在內(nèi)，投資回收期會(huì)更短。因此，實(shí)施堿回收工程無(wú)論是環(huán)保效益，還是經(jīng)濟(jì)效益都不失為一個(gè)好項(xiàng)目。5專(zhuān)利技術(shù)價(jià)值評(píng)估該專(zhuān)利名稱(chēng)為：一種利用導(dǎo)熱油鍋爐焚燒造紙黑液的工藝，專(zhuān)利號(hào)：ZL200510042318.7，授權(quán)日：2006年11月22日。2007年11月，該專(zhuān)利技術(shù)由北京建信資