制浆造纸设备第09章-9.1-9.4-碱回收设备

第一节概述第九章碱回收设备第一节概述一、碱回收的意义二、碱回收流程简介一、碱回收的概述1、定义：碱回收，即黑液回收，包括碱、白泥(石灰)和热能的回收。水黑液组成70%有机物：木素、半纤维素和纤维素降解产物固形物30%无机物：NaOH、Na2S、Na2CO3、Na2SO4、及有机结合的钠，草浆黑液还有硅酸钠。2、方法：燃烧法3、碱回收意义：（1）减少污染、保护环境（2）回收化学药品，降低生产成本（3）回收热能，节省资源第九章碱回收设备第一节概述一、碱回收的概述4、常用术语：（1）绿液：黑液燃烧后流出的熔融物用稀白液或水溶解后的液体绿泥：绿液澄清后沉淀的渣子（2）白液：绿液加石灰苛化后得到的澄清液(NaOH、Na2S液体）白泥：绿液加石灰苛化后得到的沉淀物(Ca2CO3)（3）芒硝还原率、苛化率：（均以Na2O或NaOH计）（5）碱回收率：经碱回收后得到的碱量（不包括补充芒硝）占蒸煮用碱量的百分数（6）碱自给率：经碱回收后得到的碱量（包括补充芒硝）占蒸煮用碱量的百分数第九章碱回收设备第一节概述%1004222SONaSNaSNa%10032CONaNaOHNaOH一、碱回收的概述5、二氧化硅对碱回收的影响：（1）黑液蒸发时硅酸易结垢，传热系数下降。（2）黑液燃烧时，燃烧炉易结蜂窝，以至缩短炉子寿命，在炉中钠与二氧化硅结合，耗碱可达35%，并大大的降低熔融物的纯度，由于无机物含量高，因而固形物热值低。（3）苛化时形成的硅酸钙和硅酸钠粘度大，造成澄清困难，而且由于硅酸钙沉淀在石灰表面，降低苛化速度及苛化率。（4）回收石灰时结球造成回收困难。第九章碱回收设备第一节概述二、碱回收流程简介1、碱回收过程：包括四个工序，黑液蒸发→黑液燃烧→绿液苛化→白泥回收回收的碱又重新用于蒸煮工序。（这个循环圈包括6个主要工艺工序：蒸煮、洗涤、蒸发、燃烧、苛化、石灰煅烧。）2、碱回收系统具体所包括的工序如下：①、在多效蒸发器中废液浓缩，形成浓黑液。②、黑液氧化、除硅等(据工艺需要决定是否采用)。③、黑液进一步浓缩成碱回收炉要求的“浓黑液”(补充的芒硝可在此处加入)。④、在碱回收炉中焚烧黑液。⑤、溶解从碱回收炉出来的熔融物，形成绿液(补充碱损失的纯碱可在此处加入)。⑥、用石灰苛化绿液形成白液(补充碱损失的烧碱可在此处加入)。⑦、焙烧白泥回收石灰。不同的原料，其黑液的成分和特性差别很大，在碱回收过程中采用不同的工艺方案、设备处理各种不同原料的黑液。第九章碱回收设备第一节概述①熔融物木浆蔗渣浆第二节蒸发与浓缩设备第九章碱回收设备第二节黑液的蒸发与浓缩设备一、概述二、蒸发器的类型三、板式降膜蒸发器的结构、原理四、七体五效混流板式降膜蒸发流程五、蒸发辅助设备一、黑液蒸发与浓缩设备概述1、黑液的蒸发与浓缩设备的组成：.主要设备：蒸发站←蒸发器多个串联而成辅助装备：各种分离器、冷凝器、热交换器、预热器、泵和生产控制系统的仪表与执行机构、阀门等。2、蒸发站特点：(1)根据黑液的特性、燃烧工段要求的黑液浓度进行的设计(2)真空蒸发(3)效数多(蒸汽多次重复利用，4~6效)3、术语：“体”——即每个蒸发器。每1个“加热元件组”称为1“体”。“效”——蒸发器按蒸汽流经的顺序被称为效。蒸汽一进一出为一效(效果)黑液浓度：表示黑液中固形物的含量（单位%，必须用化验分析方法测定，慢）生产中用波美度或比重来表示(因可直接测)，但随温度的升高而降低，要换算成标准温度15C下的值。波美度（15C）=波美度（tC）+0.052（tC-15C），比重=144.3/【144.3-波美度（15C）】木浆黑液固形物含量%=1.51x-0.9波美度用°Be’表示蔗渣浆黑液固形物含量%=1.51x-0.81近似换算，x---黑液波美度（15C）第九章碱回收设备第二节蒸发与浓缩设备二、蒸发器的类型1、按黑液流动方式分：升膜式蒸发器、降膜式蒸发器、强制循环蒸发器2、按加热部件结构的不同分：管式：短管式、长管式板式：(多用）3、按蒸发器的用途不同分：蒸发器、增浓器、结晶蒸发器等三、板式降膜蒸发器的结构、工作原理1、优点：高效节能，传热效率高、不易结垢、容易清洗、运行周期长、耗电量低、出液浓度高(木浆---70%、草浆---45%)，并采用低BOD(生物耗氧量，水中有机物污染程度)设计—汽提，减少了环境污染。汽提：让废液与水蒸汽直接接触，使废液中的挥发性有毒有害物质按一定比例扩散到气相中去，从而达到从废液中分离污染物的目的.第九章碱回收设备第二节蒸发与浓缩设备三、板式降膜蒸发器的结构2、板式降膜蒸发器的工作原理P210：加热蒸汽由联箱进入加热元件内部，黑液由黑液循环泵送至分配箱、再由分配箱均匀分配到各加热元件上部，蒸汽在加热板内部冷凝排除；黑液沿着加热元件的表面成液膜状流下回蒸发器底部，进行传热蒸发。二次蒸汽立即从黑液中分离出来，并在加热板表面与蒸发黑液之间逸出，进一步通过雾沫分离器，进入下一效，作为下一效的热源。黑液浓缩后进入下一效。也就是说，每一效，有“两进”、“四出”“两进”——黑液，蒸汽“四出”——黑液(浓度增高)+二次蒸汽(从黑液中蒸发出来的)，冷凝水+不凝气体第九章碱回收设备第二节蒸发与浓缩设备三、板式降膜蒸发器的结构3、组成：由壳体、加热元件组、分配箱、除雾器等。(1)壳体：不锈钢压力容器。内设框架使加热元件呈悬挂状装在筒体内。内部还可设置专门隔板、或使加热元件分组通汽。(2)、加热元件：由两块鼓泡状的不锈钢薄板焊接而成、中空的均布焊点和鼓泡的不锈钢件。（各蒸发器及表面冷凝器的加热面由双层不锈钢焊接组成，两片加热板的间距为20mm。）加热元件组：多块加热元件由联箱并联组成。(3)、分配箱：均匀分配黑液到各加热元件上部，沿着加热元件的表面成膜状流下，同时进行传热蒸发。(4)、除雾器：又称气液分离器。位置：板式蒸发器筒体内上方二次蒸汽出口处。形式：冲击式、球盖式、离心式，折流式（用于板式）作用：消除/分离二次蒸汽中夹带的大量泡沫/液滴、杂质等，以减少蒸发时碱的损耗、防止将黑液带入冷凝水中造成对冷凝水的污染。第九章碱回收设备第二节蒸发与浓缩设备板式降膜蒸发器板式降膜蒸发器四、七体五效混流板式降膜蒸发流程1、蒸发站正常生产的能力:150T／h蒸煮来黑液标准波美度:针叶木浆:≥12Be’桉木浆:≥9.0Be’进效稀黑液标准波美度:14-18Be’进效稀黑液PH值:10-14半浓黑液标准波美度:22-26Be’浓黑液标准波美度:39-47Be’浓黑液干固物含量:65-72%入炉浓黑液标准波美度:40-48Be’入炉浓黑液干固物含量:67-73%新蒸汽温度：130---145℃压力：3.5—4.5bar注：1巴（bar)=1公斤力/cm^2=0.1MPa第九章碱回收设备第二节蒸发与浓缩设备五、蒸发辅助设备1、黑液预热器：作用：将黑液加热至接近该效蒸发器工作压力下的沸点温度后，再进入蒸发器。黑液从低温效进入高温效之前也要预热。形式：列管式预热器——立式(多用)、卧式螺旋式预热器2、冷凝器（表面冷凝器）：作用：将多效蒸发系统最后一效的二次蒸汽全部冷凝成水后排出，同时由于蒸汽的体积变小，冷凝器内产生了蒸发系统所必须的真空。此外，还可以利用冷凝器回收二次蒸汽的热量。形式：直接接触冷凝器：可在低温差条件下运行．需配真空泵排出不凝气。缺点是耗水量大表面冷凝器：管式、螺旋式或板式常用：板式降膜表面冷凝器：特点：传热系数高、冷凝效果好。Ⅴ效产生的二次蒸汽进入表面冷凝器汽室，由于二次蒸汽受到冷却水的快速冷却，变为冷凝水，从而形成真空，而不凝性气体被真空泵抽出，经过真空槽后进入臭气收集系统。第九章碱回收设备第二节蒸发与浓缩设备五、蒸发辅助设备3、真空装置真空装置是黑液进行减压蒸发作业所必须的，它布置在冷凝器后，且连续地抽出不凝气体。设备：水环式真空泵、喷射式真空泵、罗茨真空泵。多采用有分离罐的水环式真空泵。第九章碱回收设备第二节蒸发与浓缩设备五、蒸发辅助设备4、闪蒸罐：用于黑液和冷凝水的闪急蒸发。工作原理：由于液体进入闪蒸罐后压力、温度骤然下降，从而使水分蒸发。黑液及冷凝水蒸发产生的蒸汽可以回用于蒸发。第九章碱回收设备第二节蒸发与浓缩设备闪蒸罐在蒸发工段的应用：1)最浓效(I效)排出来的黑液，对常压来说是过热的，需在常压贮存前，闪蒸降温。2)各效排除的冷凝水，闪蒸处理，回收的汽与本校二次蒸汽一起送入下一效；污冷凝水闪蒸，可使污染物气化，净化了冷凝水。五、蒸发辅助设备5、自提系统:汽提法：让废水与水蒸汽直接接触，使废水中的挥发性有毒有害物质按一定比例扩散到气相中去，从而达到从废水中分离污染物的目的。净化后的废水由集水槽排走。由鼓风机压入再生段回收酚。应用：1）第四效、第五效、表面冷凝器，由于设计有在加热板内进行汽提结构，能有效地净化大部分冷凝水。2）汽提系统：原理：系统中个蒸汽是从一效来的二次蒸汽，进入底部后，向上流动与冷凝后的污（轻污、重污）冷凝水逆向流动，冷凝水中的臭气（主要成分包括硫化氢Ｈ２Ｓ、甲硫醇ＣＨ３ＳＨ等具有较强的腐蚀性、毒性和爆炸性）被汽提。（去碱炉燃烧）加热板内表面的逆流过程中，污冷凝水沿着加热板面的整个高度受到汽提，这样可以把冷凝水分成两个部分，约10%的蒸汽和80%的甲醇在同效中后半部分冷凝下来成为污冷凝水，大部分的冷凝水通过自汽提在逆流的加热表面内侧冷凝成为较清洁的二次冷凝水。二次冷凝水较清洁，可以用来洗浆，少量的污冷凝水送到污冷凝水槽并进一步送去汽提。第九章碱回收设备第二节蒸发与浓缩设备第三节黑液的燃烧设备第九章碱回收设备第三节黑液的燃烧设备一、概述二、碱回收炉的结构三、黑液燃烧炉的辅助设备一、概述碱回收炉是碱回收车间的心脏1、碱炉的生产目的(作用)(1)将蒸发送来的浓黑液燃烧，得到的熔融物用稀白液（或水）溶解，制成绿液供苛化使用。(2)芒硝和黑液混合，在碱炉内还原成硫化钠，以补充生产过程中的碱损失，并使苛化白液硫化度达到工艺要求。(3)利用黑液燃烧所产生的热量生产过热蒸汽供汽轮机发电。2、要求：在安全生产的前提下，具有高的碱回收率、芒硝还原率、热利用率、硫的保留率，并且尽可能减少对大气的污染。3、碱炉系统：大致分为8个供液系统，燃烧炉及熔融物溶解系统、锅炉系统、芒硝给料系统、送风系统，助燃油系统、锅炉给水处理系统，烟气排出系统。第九章碱回收设备第三节黑液的燃烧设备（1）供液系统（蔗渣浆）直接蒸发器浓黑液槽芒硝黑液混合槽黑液喷枪燃烧炉从多效蒸发器来的黑液（2）芒硝给料系统补充芒硝是为了平衡生产过程中造成的硫损失，在燃烧过程中还原生成Na2S，芒硝给料系统的主要流程为：芒硝螺旋输送机斗式提升机振动筛芒硝仓圆盘给料器芒硝黑液混合器破碎机振动筛芒硝提升机芒硝仓刮板机芒硝黑液混合槽圆盘给料器芒硝黑液系统蒸发黑液黑液喷枪电场碱灰锅炉碱灰（3）锅炉给水处理系统为了防止锅炉系统的受热面上结垢、氧化腐蚀、以及酸性腐蚀，锅炉给水一般要经过原水软化处理、除氧处理、及磷酸盐处理等，以达到规定的质量指标。软化目的——是除去原水中的钙、镁离子，可采用离子交换器；除氧过程——是除去水中的氧气和二氧化碳，以防腐蚀；磷酸盐处理——炉水中加入磷酸盐，平衡水中PO43-、SO42-的浓度比例，以防止钙、镁盐类物质在锅炉管壁上结垢。除氧水箱分汽缸锅炉给水0.4MPa蒸汽软化水槽风加热器疏水闪蒸罐冷凝水箱抄浆蒸发蒸煮配水箱省煤器给水除氧系统（4）燃烧炉及熔融物溶解系统入炉黑液在燃烧炉内经过进一步的干燥后进行燃烧，有机物燃烧产生的高温烟气在炉内上升，被引入锅炉系统；无机物熔融，同时补加的芒硝在高温下还原生成Na2S，接着无机熔融物从燃烧炉下方的溜槽流入溶解槽中，苛化工段来的稀白液或清水中溶解形成绿液。（5）锅炉系统现代燃烧炉都配有锅炉以回收站燃烧热能。锅炉系统用黑液燃烧的热能产生蒸汽，可供多效蒸发器蒸发系统或蒸煮系统以及生产过程中使用，也有用回收锅炉产生过热蒸汽供气轮机组发电。碱回收锅炉系统的配置基本上和常规的动力锅炉相似，但结构更为复杂，运行环境更为恶劣，比常规锅炉发生爆炸等事故的危险性更大。燃烧炉在开炉、