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，介紹了蒸發和燃燒工段的控制系統，講述了堿回收蒸發工藝流程和控制要求，堿燃燒工藝流程和控制要求。

關鍵詞：造紙；堿回收；控制

堿回收工藝簡單的來說：提取造紙蒸煮產生的黑液，通過蒸發器濃縮，然后送給堿爐進行燃燒，最后經過茍化回收燒堿。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車間濃縮，這是整個堿回收車間的原料來源。②蒸發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生的熱量生產蒸汽。④茍化就是讓綠液與石灰石反應得到氯氧化鈉溶液，反應后得到的濃白液送回煮車間再利用。針對堿回收工藝特點，本論文設計的是蒸發和燃燒工段的控制系統。

1.堿回收蒸發工藝流程及控制要求

1.1堿回收蒸發工段控制要求

正如前文所述，蒸發車間采用了七體五效蒸發工藝，設備比較復雜，被控系統干擾多；所以蒸發車間要求控制好各蒸發設備的液位、溫度、蒸汽流量和壓力等參數以保證產生的濃黑液濃度穩定。具體來說，主要包括以下幾個方面。

1.1.1穩定本車間產品的濃度。如果蒸發工段的黑液不穩定，那么將會對燃燒系統造成很大的沖擊，所以穩定濃黑液的濃度很重要。經過實驗發現，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。為了取得蒸發系統長期平穩運行效果，與蒸發系統相配套的自動控制部分的設計成為其平穩運行的可靠保證，因而控制系統需要對稀＼液濃度、新鮮蒸汽的溫度和壓力進行控制；為了補償黑液濃度的干擾，需要將半濃黑液送給蒸發器以提高和穩定出產的黑液質量。

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。控制各效的溫度以保證各效之間有一定的溫度差使系統能夠自動循環的前提，也是提高每一效蒸發器效率的重要途徑。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正常運行的重要參數；而總有效溫差取決于Ⅰ效蒸發器的新鮮蒸汽壓力和末效的二次蒸汽的真空度。

1.1.3穩定冷凝水罐和蒸發器液位。控制蒸發器的液位對蒸發效率和整個系統的穩定性都有著重要影響，所以必須控制蒸發器液位；而冷凝水罐的液位由于受到自動蒸發的影響，所以也要加以控制。

1.2堿回收蒸發工藝流程

本工段采用的是七體五效黑液蒸發流程，包括黑液、蒸汽、冷凝水三個系統。

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

1.2.2蒸汽的流向正好與黑液相反，燃燒工段來蒸汽經三個壓力調節閥分別送到Ⅰ效蒸發器的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效蒸發器產生的輕污冷凝水經輕冷凝水閃蒸罐產生的蒸汽作為二次蒸汽的補充熱源一起送入Ⅱ效蒸發器，二次蒸汽從Ⅱ效蒸發器出來后的流程是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入板式冷凝器。

1.2.3冷凝水的流程：三室蒸發器產生的冷凝水先進清污冷凝器，然后一起送重污冷凝器，從重污冷凝器出來的水經重污冷凝泉送到燃燒工段使用。Ⅴ效板式蒸發器和Ⅵ效板式蒸發器內設自汽提裝置，冷凝水可做到清池分流；清污冷凝水經水泵送到茍化、制裝車間使用。板式冷凝器自汽提室產生的重污冷凝水送汽提塔脫臭處理，臭氣送臭氣燃燒系統燃燒。最終輕污冷凝水與經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效出來進降膜冷凝器冷凝器，與工廠來的冷水交換熱量后，產生溫水，經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

蒸發工段濃縮后的黑液送到燃燒工段的直接接觸圓盤蒸發器中，利用煙氣和余熱進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%為可以燃燒的有機物質（如木質素、細小纖維素等），30%為無機物（NaOH、Na2S等蒸煮化學藥品）。濃縮后的黑液送到堿爐里燃燒產生蒸汽，并回收無機物。燃燒工段主要包括黑液系統、綠液系統、煙風系統、汽水系統等，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三個部分。

2.1燃燒過程

蒸發工段來的濃黑液經過圓盤蒸發器濃縮后，將溫度、濃度、流量一定的濃＼液噴射入堿爐內；黑液在堿爐內與氧氣燃燒生成碳酸鈉、硫化鈉、二氧化碳和水等無機物，并釋放大量的熱量。氧氣的來源主要有鼓風機送來的空氣提供，為了提高燃燒效率，鼓風機根據燃燒后空氣含氧量控制總風量，然后按照一定的比例分三次通風進入堿爐；由于三次風對溫度要求不同，所以一次風和二次風先經過空氣預熱器加熱后再送到堿爐。其中一次風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的效率。黑液在堿爐內燃燒和其它鍋爐系統類似，堿爐運行在負壓條件下以保持車間的衛生環境。為了防止濃黑液濃度不夠或蒸發工段送來的黑液不夠，系統將重油作為備用燃料以穩定堿爐燃燒系統。

2.2燃燒前的準備

蒸發工段送來的黑液濃度不能滿足燃燒要求，需要先進入強制循環的蒸發器內進一步加熱濃縮再濃黑液經過濃黑液泵送至濃黑液槽，這時刮板輸送機將會添加芒銷已補充在蒸煮和蒸發過程中流失的硫；然后經過濃度控制系統得到濃度穩定的濃＼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；濃度穩定的黑液送到加熱器穩定濃黑液的溫度；最后為了保證黑液進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經噴射槍送入燃燒爐。

參考文獻：

[1]《國家造紙工業水污染物排放標準》GB3545-2001.