造纸碱回收的工艺流程及控制方案

崔莹

（浙江华章科技有限公司杭州分公司）

摘 要：本文针对碱回收工艺特点，介绍了蒸发和燃烧工段的控制系统，讲述了碱回收蒸发工艺流程和控制要求，碱燃烧工艺流程和控制要求。

关键词：造纸；碱回收；控制

碱回收工艺简单的来说：提取造纸蒸煮产生的黑液，通过蒸发器浓缩，然后送给碱炉进行燃烧，最后经过苟化回收烧碱。具体来说可以分为四个工段：①提取工段从制浆蒸煮液中提取出稀黑液送给蒸发车间浓缩，这是整个碱回收车间的原料来源。②蒸发工段先借助燃烧工段来的蒸汽加热提取工段来的黑液，把黑液中的水分汽化逸出，浓度达到45%，然后再使用烟气余热加热浓缩到50%以上即可入炉燃烧。③燃烧工段首先将浓度为50%黑液进一步浓缩到65%，然后送到碱炉燃烧；燃烧后的黑液形成一种溶融物，溶于水后得到一种绿液，同时利用黑液燃烧产生的热量生产蒸汽。④苟化就是让绿液与石灰石反应得到氯氧化钠溶液，反应后得到的浓白液送回煮车间再利用。针对碱回收工艺特点，本论文设计的是蒸发和燃烧工段的控制系统。

1.碱回收蒸发工艺流程及控制要求

1.1碱回收蒸发工艺流程

本工段采用的是七体五效黑液蒸发流程，包括黑液、蒸汽、冷凝水三个系统。

（1）提取工段送来的稀黑液先进稀黑液槽，然后经稀黑液泵送效蒸发器，效与效蒸发器通过底部管道贯通；每一效蒸发器都配一个黑液循环泉和调节阀，通过调节阀将一部分黑液送给下一效蒸发器；黑液流程的顺序是Ⅳ→Ⅴ效→Ⅳ→Ⅲ→Ⅱ→Ⅰ（A、B、C）；从Ⅱ效蒸发器出来，黑液有两个去处，一个是经半黑液泵送半黑液槽，一个是经Ⅱ效出效黑液泵进Ⅰ效板式蒸发器蒸发，最后经出Ⅰ效黑液泉送浓黑夜槽，再经浓黑液菜送燃烧工段。Ⅰ效蒸发器由A、B、C三室组成，以便于各室轮流进行生产或清洗，以保持传热面的清洁和提高蒸发效率。

（2）蒸汽的流向正好与黑液相反，燃烧工段来蒸汽经三个压力调节阀分别送到Ⅰ效蒸发器的A、B、C三室，从Ⅰ效三室出来的蒸汽汇集以后称为二次蒸汽；同时Ⅰ效蒸发器产生的轻污冷凝水经轻冷凝水闪蒸罐产生的蒸汽作为二次蒸汽的补充热源一起送入Ⅱ效蒸发器，二次蒸汽从Ⅱ效蒸发器出来后的流程是Ⅲ效→Ⅳ→Ⅴ效→重污冷凝水閃蒸罐→冷凝器；各效蒸汽不凝气汇集后进入板式冷凝器。

（3）冷凝水的流程：效的三室蒸发器产生的冷凝水先进清污冷凝器，然后一起送重污冷凝器，从重污冷凝器出来的水经重污冷凝泉送到燃烧工段使用。Ⅴ效板式蒸发器和Ⅵ效板式蒸发器内设自汽提装置，冷凝水可做到清池分流；清污冷凝水经水泵送到苟化、制装车间使用。板式冷凝器自汽提室产生的重污冷凝水送汽提塔脱臭处理，臭气送臭气燃烧系统燃烧。最终轻污冷凝水与经过脱臭处理后重污冷凝水汇合送苟化工段或洗浆车间回用。二次蒸汽从Ⅴ效出来进降膜冷凝器冷凝器，与工厂来的冷水交换热量后，产生温水，经温水泵送到燃烧工段使用。

1.2碱回收蒸发工段控制要求

正如前文所述，蒸发车间采用了七体五效蒸发工艺，设备比较复杂，被控系统干扰多；所以蒸发车间要求控制好各蒸发设备的液位、温度、蒸汽流量和压力等参数以保证产生的浓黑液浓度稳定。具体来说，主要包括以下几个方面。

（1）稳定本车间产品的浓度。如果蒸发工段的黑液不稳定，那么将会对燃烧系统造成很大的冲击，所以稳定浓黑液的浓度很重要。经过实验发现，提取工段来稀黑液的浓度和流量的波动、蒸汽量的温度和压力的波动等对最终黑液的浓度影响较大。为了取得蒸发系统长期平稳运行效果，与蒸发系统相配套的自动控制部分的设计成为其平稳运行的可靠保证，因而控制系统需要对稀黒液浓度、新鲜蒸汽的温度和压力进行控制；为了补偿黑液浓度的干扰，需要将半浓黑液送给蒸发器以提高和稳定出产的黑液质量。

（2）控制总有效温度差。如前文所述，各效黑液的流动依赖于黑液泵的控制；而蒸汽的流动则是自然流动的。控制各效的温度以保证各效之间有一定的温度差使系统能够自动循环的前提，也是提高每一效蒸发器效率的重要途径。而总有效温度差这是指第一效与最后一效之间的温度差，总有效温度差是整个系统正常运行的重要参数；而总有效温差取决于Ⅰ效蒸发器的新鲜蒸汽压力和末效的二次蒸汽的真空度。

（3）稳定冷凝水罐和蒸发器液位。控制蒸发器的液位对蒸发效率和整个系统的稳定性都有着重要影响，所以必须控制蒸发器液位；而冷凝水罐的液位由于受到自动蒸发的影响，所以也要加以控制。

（4）稳定表面冷凝器入口真空度。以往蒸发站的真空调节设在真空菜的入口，由于表面冷凝器的冷凝强度不同，直接影响最后一效的真空。为了避免这种影响，将真空调节直接设在表面冷凝器上，即调节表面冷凝器的冷却水流量控制五效真空度。

2.碱回收燃烧工艺流程及控制要求

蒸发工段浓缩后的黑液送到燃烧工段的直接接触圆盘蒸发器中，利用烟气和余热进一步把浓黑液浓缩到65%～70%以供燃烧。在黑液固形物中，均有70%为可以燃烧的有机物质（如木质素、细小纤维素等），30%为无机物（NaOH、Na2S等蒸煮化学药品）。浓缩后的黑液送到碱炉里燃烧产生蒸汽，并回收无机物。燃烧工段主要包括黑液系统、绿液系统、烟风系统、汽水系统等，也可以分为黑液的再浓与喷射、黑液燃烧、锅炉给水和蒸汽生产三个部分。

2.1燃烧前的准备：蒸发工段送来的黑液浓度不能满足燃烧要求，需要先进入强制循环的蒸发器内进一步加热浓缩再浓黑液经过浓黑液泵送至浓黑液槽，这时刮板输送机将会添加芒销已补充在蒸煮和蒸发过程中流失的硫；然后经过浓度控制系统得到浓度稳定的浓黒液，如果浓度偏低，将增大蒸汽压力输入更多的热量提高热效率以提高黑液浓度；浓度稳定的黑液送到加热器稳定浓黑液的温度；最后为了保证黑液进入碱炉后得到充分的燃烧，黑液必须通过一个流量控制系统经喷射枪送入燃烧炉。

2.2 燃烧过程：蒸发工段来的浓黑液经过圆盘蒸发器浓缩后，将温度、浓度、流量一定的浓黒液喷射入碱炉内；黑液在碱炉内与氧气燃烧生成碳酸钠、硫化钠、二氧化碳和水等无机物，并释放大量的热量。氧气的来源主要有鼓风机送来的空气提供，为了提高燃烧效率，鼓风机根据燃烧后空气含氧量控制总风量，然后按照一定的比例分三次通风进入碱炉；由于三次风对温度要求不同，所以一次风和二次风先经过空气预热器加热后再送到碱炉。其中一次风的温度将影响碱炉溶融层的温度，而这是将直接影响到芒硝还原反应的效率。黑液在碱炉内燃烧和其它锅炉系统类似，碱炉运行在负压条件下以保持车间的卫生环境。为了防止浓黑液浓度不够或蒸发工段送来的黑液不够，系统将重油作为备用燃料以稳定碱炉燃烧系统。