制漿造紙高濃臭氣燃燒系統的改造

徐孝豐

(廣西南寧鳳凰紙業有限公司,廣西南寧,530031)

·高濃臭氣·

制漿造紙高濃臭氣燃燒系統的改造

徐孝豐

(廣西南寧鳳凰紙業有限公司,廣西南寧,530031)

通過對制漿造紙高濃臭氣原有處理系統的分析,找出影響其處理效率的技術問題,對原有系統進行改造,從而達到更好地處理高濃臭氣、改善周邊地區空氣質量的目的。

高濃臭氣;燃燒技術;改造

(E-mail:xxfnn@163.com)

Abstract:Through the analysis of the existing treatment system of the high concentration odor in Guangxi Nanning Phoenix Pulp&Paper Co.,the technical problems affecting the odor treatment efficiencywere identified.The existing treatment system was reconstructed in order to reach a goal of high efficient treatment of the high concentration odor and the improvement of the air quality in the environment.

Key words:high concentration odor;burning technique;reconstruction

隨著城市建設的高速發展,廣西南寧鳳凰紙業有限公司(以下簡稱鳳凰紙業)所在區域已由市郊變成了功能齊全的市中心,生產廠區周圍樓盤林立,與最遠的小區僅隔著一條馬路,最近的就在廠區的圍墻邊。在廠區周邊居住的居民多達數萬人,這對于一個年產15萬t漂白硫酸鹽漿紙的企業來說確實是一個很大的壓力。多年來,鳳凰紙業一直把改善周邊的環境當作頭等大事來抓,并不斷加強管理,不斷完善臭氣治理系統。為解決臭氣污染問題,2007年,鳳凰紙業投資2500萬元,引進北歐當代先進的臭氣治理技術與設備,采用國際上當前處理最完全最徹底的燃燒氧化法,把生產過程中產生的高、低濃臭氣送到1000℃以上的高溫爐進行燃燒。項目投產后,取得了良好的社會效應。

1 項目改造的原因

鳳凰紙業生產過程中產生的臭氣按其濃度分為低濃臭氣和高濃臭氣。臭氣是在硫酸鹽法蒸煮時,木片與氫氧化鈉、硫化鈉作用產生的含硫化物,主要物質是硫化氫、甲硫醇、甲硫醚和二甲基二硫等。這些物質嗅覺極限(臭閾值)很低,例如,當空氣中含有0.45×10-9硫化氫時,人們就可以聞到。

原有系統處理方法是低濃臭氣送堿回收爐燃燒,處理效果較好;高濃臭氣送石灰窯燃燒,在石灰窯運行正常時高濃臭氣可以正常燃燒處理,但當石灰窯出現故障時,高濃臭氣立即轉入一套自制的火炬燃燒器處理,由于該燃燒器燃燒效果不是很好,致使排入大氣的尾氣仍然存在著較濃的惡臭氣味。原有系統主要問題有:①燃燒處理不夠徹底;②處理能力偏低,僅為10080 m3/d,已不能滿足鳳凰紙業擴大產能至15萬t/a后的需要;③當中壓蒸汽沒有或不足時臭氣處理設備就無法燃燒臭氣;④在臭氣處理設備剛開始燃燒時還達不到處理溫度,臭氣燃燒還不是很充分。因此,原有系統存在較大的缺陷,可靠性差,必須進行改造。

將高濃臭氣引入堿回收爐燃燒處理是目前國際上處理制漿造紙高濃臭氣較為先進的做法,在制漿造紙業發達的北歐國家普遍采用。通過考察調研,2007年鳳凰紙業在原有高濃臭氣處理設施的基礎上,從芬蘭克瓦納公司引進了一套具有自動控制系統的堿回收爐高濃臭氣燃燒系統,主要包括堿回收爐高濃臭氣燃燒器和火炬燃燒器(作為應急備用系統,當堿回收爐因故停止運行時,臭氣將被轉送至火炬燃燒器燃燒)以及與之配套的高濃臭氣引入輸送系統、控制系統等。原有石灰窯臭氣燃燒處理系統與火炬燃燒器同時作為備用處理系統,從而大大提高了高濃臭氣處理的效果和保險系數,確保高濃臭氣在任何情況下都能經過燃燒處理后排入大氣,盡可能減少高濃臭氣對周邊環境的污染。高濃臭氣經過燃燒處理后硫化物的去除率可達到99%以上。

改造后,新臭氣系統的處理能力對應的實際漿產量為450 t/a(風干漿),可滿足鳳凰紙業漿產量為15萬t/a的生產需要。

2 項目改造內容

堿回收爐新增的燃燒高濃臭氣處理系統日處理量為6000 m3/d,主要是處理蒸煮和蒸發兩個工段在生產過程中所產生的高濃臭氣。項目改造的主要內容:①在堿回收爐后墻低二次風標高處安裝一臺高濃臭氣燃燒器,用法蘭連接在水冷壁上,噴口伸入爐膛內部,并配套安裝高濃臭氣引入輸送系統、控制系統各一套,將高濃臭氣送入堿回收爐燃燒處理。②安裝一套火炬燃燒器及其控制系統作為應急備用處理系統,即在堿回收爐燃燒器出現故障或不滿足其燃燒條件時,高濃臭氣立即被控制系統自動切換至火炬燃燒器燃燒處理,或再手動轉接至石灰窯處理。③新增建設輕油站,并配套有儲油罐、油泵、管道、電氣及儀表系統。

3 工藝流程簡述

如圖1所示,蒸煮和蒸發在生產過程中所產生的高濃臭氣經過公共水封槽收集后用蒸汽噴射器抽吸,然后送入臭氣液滴分離器,將臭氣中的冷凝水分離,通過防爆器預防臭氣發生爆炸,再送到火焰捕捉器,火焰捕捉器作用是避免臭氣在焚燒時發生回火而造成設備爆炸事故,臭氣經主燃燒器噴到堿回收爐燃燒處理。當堿回收爐發生故障時,通過自動控制系統,臭氣將被自動切換,經過另一套臭氣液滴分離器、防爆器和火焰捕捉器送到備用燃燒器——火炬燃燒器焚燒,以確保臭氣不會飄散到空氣中。火炬燃燒器是以輕油助燃進行臭氣焚燒。從兩臺臭氣液滴分離器和火炬燃燒器出來的重污冷凝水,用重污水泵送到現有的重污水槽,進入原有的重污水汽提處理系統,汽提后的清污水循環回用于造紙生產工藝,不凝氣體進入高濃臭氣收集處理系統,汽提出來的甲醇送石灰窯燃燒。此工藝的主要優點為:①密封性能好,高濃臭氣從產生到燃燒的過程中全部是在完全封閉的管道、容器、設備中進行;②輸送、燃燒過程全自動、智能化,并設有防爆、應急等多重保險,安全可靠;③燃燒處理徹底,尾氣無惡臭味。

圖1 高濃臭氣燃燒處理工藝流程圖

4 主要引進設備簡介

4.1 AD-2000.DN80臭氣蒸汽噴射器

蒸汽噴射器用于將化學制漿蒸煮工段和黑液蒸發工段中產生的高濃臭氣送到堿回收爐臭氣燃燒器或火炬燃燒系統進行焚燒處理,見圖2所示。蒸汽從噴嘴射入喉管中產生真空,臭氣在真空的作用下從入口吸入噴射器中經由喉管從出口噴出。由于高濃臭氣具有惡臭、有毒、易燃易爆等特性,在輸送過程中必須密閉以及有足夠的真空使臭氣不能擴散到空氣中,同時還要避免金屬碰撞產生火花引起爆炸,因此蒸汽噴射器是輸送高濃臭氣的最佳設備。

4.2 臭氣液滴分離器

臭氣液滴分離器用于分離臭氣中的水分,見圖3所示。高濃臭氣是從蒸煮和蒸發的二次蒸汽中分離出并含有一定量的蒸汽,在輸送過程中,由于溫度的下降,部分蒸汽被液化為水,由于臭氣含水量高時將會影響燃燒,所以,在燃燒前應盡可能除去臭氣中的水分。臭氣與蒸汽的混合氣體經過液滴分離元件時,混合氣體被波紋板多次改變流向,氣體中的細小液滴撞擊到波紋板上的小翅板上而被截下來,并順著翅板流到底部的收集槽出液口排出,經過分離后的干燥氣體從出口流出送到堿爐臭氣燃燒或火炬燃燒器焚燒。

4.3 CST防爆器

防爆器用于保護臭氣系統的管道和設備的安全,見圖4所示。當受保護設備內的壓力超過保護壓力時,防爆器的碟片破裂將壓力釋放到安全的地方。

4.4 L IR/100KF 1200/38/60 PN10 WN火焰捕捉器

L I R/100KF 1200/38/60 PN10 WN火焰捕捉器是一個被動型防止爆炸裝置,見圖5所示。L IR系列火焰捕捉器可以防止在焚燒臭氣時發生回火而造成管道或設備爆炸引起設備損壞和人身傷害。

4.5 TL-900SD火炬燃燒器系統

TL-900SD火炬燃燒器系統的作用是作為高濃臭氣備用焚燒裝置,見圖6所示。當堿回收爐臭氣燃燒器發生故障,不能焚燒高濃臭氣時,臭氣被自動切換到火炬燃燒系統進行燃燒,高濃臭氣和柴油通過噴嘴霧化后噴入燃燒腔中與供給新的空氣進行混合燃燒,焚燒后高濃臭氣具有的還原性硫化物即甲硫醇、甲硫醚、硫化氫等被有效去除,去除率達到99%以上。

4.6 堿回收爐臭氣燃燒器

堿回收爐臭氣燃燒器用于將臭氣噴到堿回收爐燃燒處理,安裝于堿回收爐的爐壁上,見圖7所示。堿回收爐是專門用于燃燒黑液的鍋爐,工作溫度高達1200℃。堿回收爐臭氣燃燒器噴嘴上安裝有柴油和壓縮空氣以便在堿回收爐啟動或爐溫較低的情況下噴入經霧化的柴油與臭氣混合燃燒,使其在高溫下分解達到去除臭氣的目的,同時也可回收熱能。

4.7 GTA/I臭氣重污冷凝水泵

GTA/I臭氣重污冷凝水泵為磁力驅動無密封離心泵,見圖8所示。用一個靜態的密封護罩取代了傳統離心泵的動態密封裝置,普通離心泵一般采用填料密封或機械密封,無論哪種密封將都會存在泄漏問題,而磁力驅動無密封離心泵是采用了磁力驅動,葉輪與傳動裝置之間是完全隔離開的,無需進行密封,并有效解決了泄漏問題。

5 運行中常見問題的解決

(1)泵送槽液位偏高。當出現液位偏高時,計算機控制系統立即報警并自動將臭氣轉送至苛化石灰窯燃燒。此時操作員應立即檢查液位測量儀表核實泵送槽液位是否高液位;檢查重污冷凝水泵運行狀態;檢查污冷凝水到污冷凝水槽的重污水管線是否暢通,并打開排污閥來降低泵送槽液位,如果污冷凝水泵沒有滿負荷,將電機的轉速調到最大,當引起高液位的原因已消除時,恢復正常運行。平時必須加強對所有儀表、儀器的維護,以確保測量數據真實有效。

(2)低壓蒸汽壓力低。當出現低壓蒸汽壓力低時,計算機系統報警并自動將臭氣轉至石灰窯臭氣燃燒,操作員立即與調度員聯系,與各工段共同努力,設法盡快恢復低壓蒸汽壓力。

(3)正壓部分泄漏。發現泄漏時,操作員要立即手動將臭氣轉至石灰窯燃燒,然后用堵漏材料堵住漏點。當出現嚴重泄漏的情況時,系統必須緊急停機,故障處理完成后才重新開機。

6 結 語

該系統投入運行后,對高濃臭氣的處理效果完全達到了設計要求,使鳳凰紙業的臭氣處理效果和安全性都明顯提高,項目改造獲得成功。經環保部門檢測,鳳凰紙業廠界臭氣濃度降到5.2×10-9以下,低于國家標準限值7.7×10-9,廠區周邊地區的空氣質量明顯改善。

(責任編輯:馬 忻)

Reconstruction of Burn ing System of the High Concentration Odor in Guangxi Nann ing Phoenix Pulp&Paper Co.

XU Xiao-feng

(Guangxi Nanning Phoenix Pulp&Paper Co.,Nanning,Guangxi Zhuang Autonom ous Region,530031)

徐孝豐先生;主要從事制漿造紙廢水脫色處理工作。

X793

B

0254-508X(2010)02-0054-03

2009-10-20(修改稿)