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        提高堿回收蒸發(fā)效率的幾點措施

        2016-02-06 05:24:00張欣趙永建周丹華
        造紙化學(xué)品 2016年4期
        關(guān)鍵詞:黑液冷凝水真空泵

        張欣,趙永建,周丹華

        (1.國家級庫爾勒經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)環(huán)保局,新疆庫爾勒841001;2.新疆中測測試有限責(zé)任公司,新疆庫爾勒841000)

        提高堿回收蒸發(fā)效率的幾點措施

        張欣1,趙永建2,周丹華2

        (1.國家級庫爾勒經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)環(huán)保局,新疆庫爾勒841001;2.新疆中測測試有限責(zé)任公司,新疆庫爾勒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個蒸發(fā)站,蒸發(fā)水量分別是40 t/h(1號蒸發(fā)站)、50 t/h(2號蒸發(fā)站)和80 t/h(3號蒸發(fā)站)。1號蒸發(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)能的逐漸擴大,2號蒸發(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號蒸發(fā)站以及330 t中壓堿爐,蒸發(fā)器選用5個管式降膜蒸發(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。通過幾年的生產(chǎn)實踐,筆者認(rèn)為堿回收蒸發(fā)生產(chǎn)中重點關(guān)注以下事項就可以大大提高蒸發(fā)效率。

        1 注意稀黑液質(zhì)量對蒸發(fā)的影響

        蒸發(fā)工段主要原料是制漿洗選工段送來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、無機物、有機物和纖維含量。稀黑液質(zhì)量不好,將嚴(yán)重影響到蒸發(fā)效率,嚴(yán)重時甚至堵管,使生產(chǎn)無法進(jìn)行。稀黑液質(zhì)量對生產(chǎn)的影響主要體現(xiàn)在以下幾方面。

        1.1 稀黑液中皂化物對蒸發(fā)的影響

        黑液中含有大量皂化物對蒸發(fā)帶來嚴(yán)重的影響,表現(xiàn)為蒸發(fā)器結(jié)垢速度加快,運行周期短,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蒸發(fā)的影響

        稀黑液中的硅來源于2個方面,一是來源于原料組織結(jié)構(gòu)中,二是來源于原料表面覆蓋的泥砂。在蒸煮過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)過程中pH的變化,當(dāng)稀黑液偏酸,會使Na2SiO3生成H2SiO3沉淀于黑液中,使黑液黏度增大,會在蒸發(fā)過程中,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大,過大纖維素降低加重,造成纖維強度低,得率低,所以一般在蒸發(fā)工段加入外購濃燒堿(氫氧化鈉),對黑液進(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)小泥沙對蒸發(fā)的影響

        通常蒸發(fā)站要求提取送來的稀黑液的纖維質(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,流動性變差,此時極易在Ⅰ、Ⅱ效形成整個加熱面上的纖維垢,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,有時管垢較硬,水洗、堿煮都無法清除,則需要機械除垢,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,稀黑液濃度低會增加蒸發(fā)的壓力,使黑液蒸發(fā)循環(huán)時間延長,耗汽、耗電量上升,增加成本,難以滿足堿爐所需的濃黑液量。

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

        (1)加強備料除塵,如木片篩選、木片洗滌等,注意稀黑液過濾與沉渣的處理,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)工段在線加入外購濃燒堿時不得加入濃白液,因為濃白液澄清不好,白泥將會進(jìn)入系統(tǒng)造成硅鋁鈣含量的上升,也會形成管垢,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,說明濃黑液流動性增加。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題。在成本上計算,每月降黏劑用量1.5 t,如果按降黏劑價格26 410元/t、每月回收堿產(chǎn)量2 650 t計算,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,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號蒸發(fā)站必須打開表面冷凝器進(jìn)、出口水閥門,使系統(tǒng)有好的真空度。

        (4)用的堿煮堿單獨存放槽中,堿煮補液位用黑堿補,黑堿槽液位規(guī)定在計劃清洗1號和2號站時保持在100m3、3號站保持在160m3以滿足清洗需要堿量,減少堿煮堿損失,因外購堿和回收堿價格相差較大,要盡可能地少用外購堿。

        (5)堿煮3號蒸發(fā)站時,利用應(yīng)急備用槽中貯存半濃黑液。新架設(shè)了從1號蒸發(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號蒸發(fā)站工藝清洗,時間也延長3 h。

        通過執(zhí)行清洗工藝要求,以及工藝管道改造,堿煮效果明顯。

        同時對蒸發(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號蒸發(fā)站時考慮到節(jié)約成本開支,配用的真空泵未使用原設(shè)計的真空泵,而是選用備用閑置的水環(huán)噴射式真空泵,型號是ZBK-21。同時,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)時間,還因酸洗產(chǎn)生對設(shè)備的腐蝕,蒸發(fā)站自開機至今在運行中明顯感覺到抽氣量偏小,真空度長期難以達(dá)到理想要求,嚴(yán)重影響蒸發(fā)效率。

        我公司將現(xiàn)有3號蒸發(fā)站的真空泵留1臺作為備用,增加1臺較大抽氣量的自冷卻水環(huán)式真空泵,從而在減緩運行結(jié)垢的同時,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)真空泵廠家人員計算現(xiàn)場使用的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;而且對真空泵的排水管進(jìn)行了更改,即縮短排水管的長度40 cm,減少水封池底部垢進(jìn)入管內(nèi),同時更換鑄鐵材質(zhì)為無縫鋼管,減輕質(zhì)量,減輕勞動強度。

        真空泵對蒸發(fā)系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用,不能因為節(jié)約小的投資而增加了生產(chǎn)運行成本,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 號蒸發(fā)站設(shè)計末效二次汽冷凝使用管式表面冷凝器,在運行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臺板式冷凝器并與現(xiàn)有管式表面冷凝器并列運行;同時對原管式表面冷凝器進(jìn)行了工藝清洗,采用人工機械清洗和化學(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(這種方法比較費時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。化學(xué)清洗效果明顯,困難在對于無法打通的管道就無法用化學(xué)清洗劑清洗。我公司擬計劃對無法打通的管道進(jìn)行更換并在今后對冷凝器進(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)站高效運行。

        5 使蒸發(fā)站工藝流程管道簡單化

        蒸發(fā)站本身設(shè)計的管道較多,管道系統(tǒng)復(fù)雜,往往會帶來以下問題:一是生產(chǎn)運行過程中操作工容易開錯閥門;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單化。

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

        (1)1號和3號蒸發(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。

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

        (3)單獨架設(shè)1條管道到制漿二線,單獨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號蒸發(fā)站板式蒸發(fā)器2臺循環(huán)泵在蒸發(fā)站出濃黑液時,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)效率在運行中發(fā)現(xiàn)耗汽無明顯增加,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,沒有發(fā)生泵跳閘以及電機發(fā)燙現(xiàn)象;③板式蒸發(fā)器運行良好,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)運行中,若能重視以上幾點問題,就會使蒸發(fā)站高效運行,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3個蒸發(fā)站減為開1.5個蒸發(fā)站,而且對蒸發(fā)器的工藝清洗有了時間安排。通過計算,少開1個蒸發(fā)站,每天產(chǎn)生的經(jīng)濟效益是1萬元,由此可知,蒸發(fā)工序是堿回收車間成本的主要動力消耗工序。

        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,國家清潔生產(chǎn)審核師,有機食品審核員,并通過了國家環(huán)境管理體系ISO14000審核員考試;長期從事環(huán)保工作,并撰寫、發(fā)表過環(huán)境保護(hù)論文及調(diào)研報告;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)效率的幾點措施[J].造紙化學(xué)品,2016,28(4)∶20-22.

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