首臺(tái)APMP制漿廢液堿回收鍋爐的設(shè)計(jì)與運(yùn)行

史建波 魏 君

(1.武漢鍋爐集團(tuán)特種鍋爐工程有限責(zé)任公司，湖北武漢，430000;2.金東紙業(yè) (江蘇)有限公司，江蘇鎮(zhèn)江，212132)

化學(xué)機(jī)械漿是一種高得率漿，得率高達(dá)80%～95%，并且廢水中的COD僅為化學(xué)漿的1/10～1/6。據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)介紹［1］，我國(guó)已成為世界上化學(xué)機(jī)械漿發(fā)展最快的國(guó)家，短短20多年，引進(jìn)了TMP、BCTMP、APMP［2］等生產(chǎn)線，在建、擬建的產(chǎn)能已達(dá)150萬t/a。近年隨著化學(xué)機(jī)械漿技術(shù)的不斷發(fā)展，用水量逐漸減少，廢水濃度逐年升高，高濃化學(xué)機(jī)械漿廢水不易治理的難題逐漸突顯［3-5］。在這樣的情況下，武漢鍋爐集團(tuán)特種鍋爐工程有限責(zé)任公司 (以下簡(jiǎn)稱武漢特鍋公司)，經(jīng)過多年的跟蹤、研究，設(shè)計(jì)制造了國(guó)內(nèi)第一臺(tái)燃燒硫酸鹽 (KP)法制漿黑液摻入APMP制漿廢液的堿回收鍋爐，并取得了成功。通過此臺(tái)堿回收鍋爐的成功運(yùn)行，武漢特鍋公司初步掌握了化學(xué)機(jī)械漿制漿廢液的特性，總結(jié)了一些該種廢液的燃燒特性和配風(fēng)措施。憑借這臺(tái)鍋爐的經(jīng)驗(yàn)，于2010年為金東紙業(yè) (江蘇)有限公司 (以下簡(jiǎn)稱金東紙業(yè))設(shè)計(jì)制造了一臺(tái)日處理固形物125 t的燃燒APMP制漿廢液堿回收鍋爐。本文介紹該堿回收鍋爐的設(shè)計(jì)特點(diǎn)與運(yùn)行效果，以供參考。

1 設(shè)計(jì)條件

金東紙業(yè)的APMP制漿生產(chǎn)線生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)25萬t。為確保設(shè)計(jì)成功，對(duì)該堿回收鍋爐進(jìn)行方案設(shè)計(jì)之初，金東紙業(yè)對(duì)速生闊葉木 (楊木、桉木等)原料進(jìn)行了APMP制漿廢液物化性能分析，根據(jù)分析結(jié)果，武漢特鍋公司對(duì)已掌握的情況進(jìn)行了綜合分析(結(jié)果見表1)。從表1的數(shù)據(jù)對(duì)比可見，金東紙業(yè)APMP制漿黑液的熱值最低、有機(jī)物與無機(jī)物的質(zhì)量比最低，而熱值低，將直接導(dǎo)致堿回收鍋爐爐膛中心區(qū)域溫度低，堿回收鍋爐燃燒不穩(wěn)定易熄火;并且從太陽紙業(yè)的KP制漿黑液摻入APMP制漿廢液堿回收鍋爐的運(yùn)行實(shí)踐中得到的啟示是，APMP制漿廢液燃燒時(shí)的顯著特點(diǎn)就是廢液膨潤(rùn)指數(shù) (VIE)低于堿法麥草漿黑液。而廢液膨潤(rùn)指數(shù)越低，廢液干固物黑灰的多孔性和透風(fēng)性越差，接觸面積越小，越不易干燥及燃燒。為了使APMP制漿廢液能正常穩(wěn)定地燃燒，且正常運(yùn)行時(shí)不使用輔助燃料助燃，武漢特鍋公司的技術(shù)人員認(rèn)為在此堿回收鍋爐上使用煙氣-空氣預(yù)熱器來大幅度提高堿回收鍋爐爐膛中心區(qū)域的溫度，幫助廢液更好地蒸發(fā)干燥，熱解出揮發(fā)性物質(zhì)，從而提高廢液燃燒的穩(wěn)定性。

表1 廢液物化性能對(duì)比

2 技術(shù)特點(diǎn)

武漢特鍋公司為金東紙業(yè)設(shè)計(jì)制造的APMP制漿堿回收鍋爐采用的是單鍋筒、自然循環(huán)、全懸吊、膜式壁鍋爐形式，堿回收鍋爐的煙氣流程為爐膛、水冷屏、凝渣管、沸騰管屏、高溫省煤器、煙氣-空氣預(yù)熱器、低溫省煤器;汽水流程為低溫省煤器、高溫省煤器、汽包、爐膛水冷壁、沸騰管屏、汽包等。本堿回收鍋爐額定蒸汽壓力為1.8 MPa，額定蒸汽溫度為210℃，蒸發(fā)量為11 t/h，排煙溫度為 (180±10)℃，本堿回收鍋爐有以下6大特點(diǎn):

(1)為低臭型堿回收鍋爐

對(duì)于低熱值、低濃度廢液 (如堿法麥草漿制漿黑液)，在為其設(shè)計(jì)堿回收鍋爐時(shí)，為了能使其正常穩(wěn)定地燃燒，通常在堿回收鍋爐本體之外還配套一臺(tái)圓盤蒸發(fā)器 (它是通過煙氣與廢液的直接接觸達(dá)到提高廢液濃度的設(shè)備)，以求進(jìn)一步提高廢液濃度，減少為使廢液中水分蒸發(fā)所需消耗的熱量，保證堿回收鍋爐爐膛中心區(qū)域溫度在一個(gè)較高的水平，維持堿回收鍋爐的穩(wěn)定燃燒。但這種形式的堿回收鍋爐因?yàn)閳A盤蒸發(fā)器的存在，會(huì)使進(jìn)入電除塵器的煙氣含濕量過高，極易造成結(jié)露，影響電除塵器正常運(yùn)行，同時(shí)對(duì)于KP法木漿制漿黑液會(huì)產(chǎn)生大量的臭氣，嚴(yán)重污染環(huán)境，故業(yè)內(nèi)稱之為非低臭型堿回收鍋爐。與之對(duì)應(yīng)的就是低臭型堿回收爐，即不使用圓盤蒸發(fā)器，入爐黑液濃度的提升是依靠蒸發(fā)站間接蒸濃實(shí)現(xiàn)。由于本堿回收鍋爐使用的廢液熱值低于麥草漿制漿黑液，濃度高于麥草漿制漿黑液，考慮到本堿回收鍋爐已使用熱空氣助燃，且濃度高于麥草漿制漿黑液，其能滿足穩(wěn)定燃燒的需要，故本堿回收鍋爐有條件采用低臭型爐型。

(2)使用“煙氣-空氣預(yù)熱器”

本堿回收鍋爐燃燒的廢液其廢液膨潤(rùn)指數(shù)低、熱值低、有機(jī)物含量低，為保證堿回收鍋爐爐膛燃燒中心區(qū)域的溫度，在本堿回收鍋爐的尾部煙道中設(shè)置了“煙氣-空氣預(yù)熱器”，此處的“煙氣-空氣預(yù)熱器”將外部空氣預(yù)熱器加熱到160℃左右的熱空氣進(jìn)一步加熱到320℃左右，此“煙氣-空氣預(yù)熱器”為武漢特鍋公司的專利產(chǎn)品——板式空氣預(yù)熱器，這種“煙氣-空氣預(yù)熱器”極大地改善了管式空氣預(yù)熱器的堵灰和密封問題。

(3)使用了臥式屏管省煤器

為了提高熱效率，本堿回收鍋爐在“煙氣-空氣預(yù)熱器”后設(shè)置了一組低溫臥式省煤器，通過設(shè)置這組省煤器，將堿回收鍋爐排煙溫度降至180℃左右，使本堿回收鍋爐的熱效率提高了3%以上，節(jié)約了能源。為了提高臥式省煤器的效率，臥式省煤器還采用了膜式結(jié)構(gòu)，即蛇形管管間使用扁鋼連接，使之形成屏管，此舉使臥式省煤器的吸熱能力提高25%左右，并有效地防止了積灰和堵灰。

(4)使用了更合理的布風(fēng)

本堿回收鍋爐使用了大型堿回收鍋爐中常用的大風(fēng)嘴、前后墻交錯(cuò)布置的方案，并且一次、二次、三次風(fēng)均使用獨(dú)立鼓風(fēng)機(jī)，保證各層風(fēng)有足夠的壓力，并避免各層風(fēng)之間相互干涉，使堿回收鍋爐爐膛內(nèi)能夠形成理想的空氣動(dòng)力場(chǎng)，同時(shí)再結(jié)合高溫一次、二次風(fēng)，確保化學(xué)機(jī)械漿制漿廢液堿回收鍋爐的成功燃燒。

(5)使用了漩流式黑液噴槍

傳統(tǒng)KP法化學(xué)木漿制漿黑液堿回收鍋爐使用的是反射板式黑液噴槍進(jìn)行噴液，此次考慮到化學(xué)機(jī)械漿的黏度大、熱值低、廢液膨潤(rùn)指數(shù)低，只有使其很好地霧化，在噴灑過程中形成較大的接觸面，廢液才能得到最好的干燥，更容易析出揮發(fā)分，更容易著火。同時(shí)為了降低由于廢液霧化效果好而導(dǎo)致的飛失現(xiàn)象，在設(shè)計(jì)三次風(fēng)時(shí)，將三次風(fēng)的風(fēng)量和風(fēng)壓都進(jìn)行了相應(yīng)的提高，通過三次風(fēng)的混合作用降低飛失，三次風(fēng)采用冷風(fēng)。

(6)將臭氣引入爐內(nèi)燃燒

在以往的小型堿回收鍋爐上還沒有燃燒工廠臭氣的先例，此次為了滿足環(huán)保要求，改善廠區(qū)的環(huán)境，降低污染，將苛化、蒸發(fā)等工段的臭氣收集后送入本堿回收鍋爐內(nèi)進(jìn)行燃燒。這種嘗試為日后制漿廠堿回收的改造提供了可以參考的案例。

3 運(yùn)行效果

金東紙業(yè)日處理廢液固形物125 t的APMP制漿廢液堿回收鍋爐，于2011年8月建成投運(yùn)。試運(yùn)轉(zhuǎn)階段，堿回收鍋爐點(diǎn)火后3 h即可撤掉輔助燃燒器，所有參數(shù)均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。試運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)如下情況:

(1)本堿回收鍋爐設(shè)置的“煙氣-空氣預(yù)熱器”作用重大，當(dāng)入爐空氣溫度降低時(shí)，爐內(nèi)燃燒急劇惡化，當(dāng)入爐熱空氣溫度降低到240℃左右時(shí)，堿回收鍋爐極易熄火。

(2)本堿回收鍋爐使用的漩流式廢液噴槍，使?fàn)t內(nèi)廢液霧化好，干燥達(dá)到要求，燃燒強(qiáng)烈且穩(wěn)定。

(3)APMP制漿廢液的廢液膨潤(rùn)指數(shù)極低，爐底墊層高度低于KP法化學(xué)漿制漿黑液，若強(qiáng)行提高墊層高度，易形成死墊層，不利于墊層燃燒。

(4)APMP制漿廢液黏度大。濃度越高，黏度越大，當(dāng)廢液濃度到達(dá)65%以上時(shí)，廢液霧化效果急劇惡化，爐內(nèi)燃燒困難，實(shí)際操作時(shí)廢液濃度宜控制在60%左右。

(5)APMP制漿廢液熱值低，雖是木材原料，但由于APMP制漿得率高，廢液中有機(jī)物的含量很低，廢液燃燒時(shí)，產(chǎn)生的熱量低，如果濃度再低，其在爐內(nèi)就不易燃燒。

4 結(jié)語

APMP制漿廢液堿回收鍋爐的實(shí)際運(yùn)行情況反映出APMP制漿廢液的特性近似于堿法麥草漿制漿黑液，但APMP制漿廢液蒸發(fā)后濃度能夠達(dá)到60%左右，高于堿法麥草漿制漿黑液的濃度水平，這也是本堿回收鍋爐能使用低臭型爐型的關(guān)鍵因素。武漢特鍋公司此次設(shè)計(jì)的堿回收鍋爐可以滿足燃燒APMP制漿廢液的需要，能夠使化學(xué)機(jī)械漿制漿廢液穩(wěn)定地燃燒，并且不必使用輔助燃料進(jìn)行助燃。

［1］ 楊伯鈞．有關(guān)化機(jī)漿機(jī)理論述的介紹［J］．中國(guó)造紙，1998，17(2):20．

［2］ 張美云，董和濱，王 建．高低游離度化機(jī)漿配抄對(duì)成紙性能的影響［J］．中國(guó)造紙，2011，30(1):1．

［3］ 房桂干．我國(guó)化機(jī)漿廢水處理技術(shù)的發(fā)展［J］．江蘇造紙，2010(1):11．

［4］ 胡偉婷．BCTMP漿廠使用蒸發(fā)器實(shí)現(xiàn)廢水零排放［J］．國(guó)際造紙，2011(2):24．

［5］ Michael Paice．加拿大高得率漿廠用水量及廢水處理［J］．國(guó)際造紙，2007(6):48．