提高堿回收蒸發效率的幾點措施

張欣，趙永建，周丹華

（1.國家級庫爾勒經濟技術開發區環保局，新疆庫爾勒841001；2.新疆中測測試有限責任公司，新疆庫爾勒841000）

提高堿回收蒸發效率的幾點措施

張欣1，趙永建2，周丹華2

（1.國家級庫爾勒經濟技術開發區環保局，新疆庫爾勒841001；2.新疆中測測試有限責任公司，新疆庫爾勒841000）

新疆某制漿造紙企業制漿以蘆葦為主要原料，采用干濕法結合備料、燒堿法制漿、連續蒸煮、連續漂白制漿工藝。堿回收蒸發有3個蒸發站，蒸發水量分別是40 t/h（1號蒸發站）、50 t/h（2號蒸發站）和80 t/h（3號蒸發站）。1號蒸發站于1992年正式投入生產，相應配套的蒸發器為“五管一板”；后隨產能的逐漸擴大，2號蒸發站于2004年投用，相應配套的蒸發器為“三管兩板”；2006年，公司進行了日產400 t葦漿堿回收技改，投用了3號蒸發站以及330 t中壓堿爐，蒸發器選用5個管式降膜蒸發器。

堿回收蒸發主要是將制漿黑液進行蒸發濃縮，把稀黑液轉化為濃黑液，供給堿爐燃燒。通過幾年的生產實踐，筆者認為堿回收蒸發生產中重點關注以下事項就可以大大提高蒸發效率。

1 注意稀黑液質量對蒸發的影響

蒸發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。蒸發效率對稀黑液質量有一定的要求，主要工藝是溫度、標準波美、固形物濃度、殘堿、無機物、有機物和纖維含量。稀黑液質量不好，將嚴重影響到蒸發效率，嚴重時甚至堵管，使生產無法進行。稀黑液質量對生產的影響主要體現在以下幾方面。

1.1 稀黑液中皂化物對蒸發的影響

黑液中含有大量皂化物對蒸發帶來嚴重的影響，表現為蒸發器結垢速度加快，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構中，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，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，它們進入蒸發器后加速沉積在加熱管壁上，成為極堅硬的硅酸鹽垢，降低蒸發效率。由于硅的存在導致黑液黏度增加，傳熱系數降低，流速降低，不利于蒸發增濃。由于蒸發過程中pH的變化，當稀黑液偏酸，會使Na2SiO3生成H2SiO3沉淀于黑液中，使黑液黏度增大，會在蒸發過程中，在管壁上結上硅垢而難以清除。

1.3 稀黑液殘堿含量低對蒸發的影響

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、高濃度的情況下發生焦化，聚合沉淀在管壁上，形成結垢，在蒸發過程中，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，發生局部沉淀而形成管垢，降低傳熱系數；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，所以一般在蒸發工段加入外購濃燒堿（氫氧化鈉），對黑液進行有效堿的調節，適當提高有效堿含量，降低黑液黏度，有利于提高傳熱系數，減輕管垢的結垢速率。

1.4 黑液中纖維及細小泥沙對蒸發的影響

通常蒸發站要求提取送來的稀黑液的纖維質量濃度不大于30mg/L，稀黑液中的纖維隨著蒸發站內黑液濃度的提高，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，導致傳熱系數下降。由于細小泥沙也隨之進入系統，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，但生產恢復后不久又形成管垢，如此周而復始，影響生產，產量也大大降低。

1.5 黑液濃度、溫度對蒸發的影響

蒸發站要求提取的稀黑液固形物濃度在12%質量分數以上，稀黑液濃度低會增加蒸發的壓力，使黑液蒸發循環時間延長，耗汽、耗電量上升，增加成本，難以滿足堿爐所需的濃黑液量。

針對稀黑液質量對蒸發的影響，采取了以下應對措施。

（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，進蒸發器的稀黑液應經過濾處理，盡可能除去纖維和非纖維的細小泥沙等雜質。

（3）在蒸發工段加堿，一般加入外來燒堿黑液并控制適當的pH，保證一定有效堿含量，一般控制進效體前稀黑液殘堿提高到6.5 g/L，在蒸發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，白泥將會進入系統造成硅鋁鈣含量的上升，也會形成管垢，形成一種惰性循環。

（4）保證白液澄清度，避免白泥進入黑液系統形成惰性循環。做好綠液的澄清，避免綠泥中絮狀泥沉淀物進入白液澄清器。

（5）在稀黑液進效體前在線加入降黏劑，加在3號蒸發站進Ⅴ效稀黑液中，加入15 g/m3的稀黑液。從數據上看出Ⅰ效循環泵電流降低，降低幅度較大，說明濃黑液流動性增加。蒸發站出濃黑液的固形物濃度上升，由45%上升為48%。蒸發器結垢現象有所緩解，在燃燒堿爐上的表現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，質量分數由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 注重蒸發器定期工藝清洗效果

2.1 不同陽離子度產物特性粘數與殘余雙

蒸發器須進行定期工藝清洗，一般周期是13～17天進行蒸發器堿煮1次。堿煮工藝進行了革新，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，就直接進入堿煮程序。

（2）蒸發站工藝清洗堿煮時，堿煮前效體溫度達到110～120℃，堿煮堿質量濃度200 g/L，堿煮循環10 h。

（3）1號蒸發站必須打開表面冷凝器進、出口水閥門，使系統有好的真空度。

（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號蒸發站時，利用應急備用槽中貯存半濃黑液。新架設了從1號蒸發站出五效半濃黑液到備用應急槽的管道，如此可緩解3號蒸發站工藝清洗，時間也延長3 h。

通過執行清洗工藝要求，以及工藝管道改造，堿煮效果明顯。

同時對蒸發器上部篩板和底部進行定期清渣，一般清渣周期為30天，清渣在堿煮水洗之后進行；并定期高壓射流人工打管，管式降膜蒸發器較容易堵管，一般在半年需要全部打管1次，管式升膜蒸發器堵管較少，板式降膜蒸發器不易結垢。

3 注重蒸發系統配用的真空泵設備

新建3號蒸發站時考慮到節約成本開支，配用的真空泵未使用原設計的真空泵，而是選用備用閑置的水環噴射式真空泵，型號是ZBK-21。同時，因真空泵所使用的清水礦化度高、硬度大，極易在真空泵內結垢，每當結垢嚴重時必須進行酸洗除垢，不僅嚴重影響真空，降低蒸發效率和有效作業時間，還因酸洗產生對設備的腐蝕，蒸發站自開機至今在運行中明顯感覺到抽氣量偏小，真空度長期難以達到理想要求，嚴重影響蒸發效率。

我公司將現有3號蒸發站的真空泵留1臺作為備用，增加1臺較大抽氣量的自冷卻水環式真空泵，從而在減緩運行結垢的同時，提高了真空度，提高了蒸發效率。根據已有噴射式離心真空泵的樣本數據，經真空泵廠家人員計算現場使用的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，先緩解生產需要；而且對真空泵的排水管進行了更改，即縮短排水管的長度40 cm，減少水封池底部垢進入管內，同時更換鑄鐵材質為無縫鋼管，減輕質量，減輕勞動強度。

真空泵對蒸發系統起著至關重要的作用，不能因為節約小的投資而增加了生產運行成本，易出故障的關鍵設備必須選用較好廠家的設備，吝嗇的設備投資其結果必定適得其反。

4 注重蒸發系統配用的冷凝器設備

3 號蒸發站設計末效二次汽冷凝使用管式表面冷凝器，在運行2年后，冷凝器內部管道結垢嚴重，管堵死達到了70%，嚴重影響蒸發系統的真空度以及蒸發效率。

為此，我公司增加了1臺板式冷凝器并與現有管式表面冷凝器并列運行；同時對原管式表面冷凝器進行了工藝清洗，采用人工機械清洗和化學清洗相結合的方法。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）。化學清洗是，使用配好的化學清洗液，用泵打進冷凝器管中，循環6 h，清洗液選用硝酸、氫氟酸、緩蝕劑和活性劑配制。化學清洗效果明顯，困難在對于無法打通的管道就無法用化學清洗劑清洗。我公司擬計劃對無法打通的管道進行更換并在今后對冷凝器進行定期化學清洗，以杜絕管道的結垢，使蒸發站真空度滿足工藝要求，使蒸發站高效運行。

5 使蒸發站工藝流程管道簡單化

蒸發站本身設計的管道較多，管道系統復雜，往往會帶來以下問題：一是生產運行過程中操作工容易開錯閥門；二是因管道腐蝕嚴重而容易出現漏氣情況，導致系統真空下降，一旦出現此問題，查找原因較為困難，不易被發現。因此，蒸發站的工藝管道力求簡單化。

我公司對3個蒸發站工藝管道系統進行了簡單梳理，優化了工藝。

（1）1號和3號蒸發站的清潔冷凝水直接進冷凝水槽，省去了泵輸送。如此使清潔冷凝水系統節約泵4臺。

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

（3）單獨架設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的污冷凝水全部送制漿分廠，污冷凝水不溢流。

（4）1號蒸發站板式蒸發器2臺循環泵在蒸發站出濃黑液時，易發生泵超負荷跳閘，而且，在板式蒸發器更換板蒸芯后，蒸發效率在運行中發現耗汽無明顯增加，經水洗板蒸拆上部人孔檢查，發現分配篩孔板及板蒸加熱片均有布液不均勻的現象；因此將原Ⅰ效板蒸的2臺流量分別為240 m3/h的黑液循環泵更換為流量為450m3/h的黑液循環泵，從而增加循環黑液量，提高蒸發效率。更換后檢查結果：①在用清水循環時查看循環量，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在蒸發站出濃黑液時，沒有發生泵跳閘以及電機發燙現象；③板式蒸發器運行良好，可以滿足工藝要求，可提高蒸發效率。

堿回收蒸發生產運行中，若能重視以上幾點問題，就會使蒸發站高效運行，在耗汽和耗電上節約成本，我公司自采取上述必要的措施后，蒸發站由以前的開3個蒸發站減為開1.5個蒸發站，而且對蒸發器的工藝清洗有了時間安排。通過計算，少開1個蒸發站，每天產生的經濟效益是1萬元，由此可知，蒸發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，國家清潔生產審核師，有機食品審核員，并通過了國家環境管理體系ISO14000審核員考試；長期從事環保工作，并撰寫、發表過環境保護論文及調研報告；E-mail：1296490282 @qq.com。

2016-02-29

本文文獻格式：張欣，趙永建，周丹華.提高堿回收蒸發效率的幾點措施［J］.造紙化學品，2016，28（4）∶20-22.