提高碱回收蒸发效率的几点措施

张欣，赵永建，周丹华

（1.国家级库尔勒经济技术开发区环保局，新疆库尔勒841001；2.新疆中测测试有限责任公司，新疆库尔勒841000）

提高碱回收蒸发效率的几点措施

张欣1，赵永建2，周丹华2

（1.国家级库尔勒经济技术开发区环保局，新疆库尔勒841001；2.新疆中测测试有限责任公司，新疆库尔勒841000）

新疆某制浆造纸企业制浆以芦苇为主要原料，采用干湿法结合备料、烧碱法制浆、连续蒸煮、连续漂白制浆工艺。碱回收蒸发有3个蒸发站，蒸发水量分别是40 t/h（1号蒸发站）、50 t/h（2号蒸发站）和80 t/h（3号蒸发站）。1号蒸发站于1992年正式投入生产，相应配套的蒸发器为“五管一板”；后随产能的逐渐扩大，2号蒸发站于2004年投用，相应配套的蒸发器为“三管两板”；2006年，公司进行了日产400 t苇浆碱回收技改，投用了3号蒸发站以及330 t中压碱炉，蒸发器选用5个管式降膜蒸发器。

碱回收蒸发主要是将制浆黑液进行蒸发浓缩，把稀黑液转化为浓黑液，供给碱炉燃烧。通过几年的生产实践，笔者认为碱回收蒸发生产中重点关注以下事项就可以大大提高蒸发效率。

1 注意稀黑液质量对蒸发的影响

蒸发工段主要原料是制浆洗选工段送来的洗涤纸浆后的废液，因颜色呈黑色，称为稀黑液。蒸发效率对稀黑液质量有一定的要求，主要工艺是温度、标准波美、固形物浓度、残碱、无机物、有机物和纤维含量。稀黑液质量不好，将严重影响到蒸发效率，严重时甚至堵管，使生产无法进行。稀黑液质量对生产的影响主要体现在以下几方面。

1.1 稀黑液中皂化物对蒸发的影响

黑液中含有大量皂化物对蒸发带来严重的影响，表现为蒸发器结垢速度加快，运行周期短，二次汽易夹带皂化物，引起跑黑水，造成几效汽室管外壁形成皂化物垢。

1.2 稀黑液中硅含量高对蒸发的影响

稀黑液中的硅来源于2个方面，一是来源于原料组织结构中，二是来源于原料表面覆盖的泥砂。在蒸煮过程中氢氧化钠与硅反应，形成硅酸钠，黑液中的硅主要以硅酸钠的形式存在，同时有少量的硅酸SiO2·H2O胶体。硅酸沉淀物极细，它们进入蒸发器后加速沉积在加热管壁上，成为极坚硬的硅酸盐垢，降低蒸发效率。由于硅的存在导致黑液黏度增加，传热系数降低，流速降低，不利于蒸发增浓。由于蒸发过程中pH的变化，当稀黑液偏酸，会使Na2SiO3生成H2SiO3沉淀于黑液中，使黑液黏度增大，会在蒸发过程中，在管壁上结上硅垢而难以清除。

1.3 稀黑液残碱含量低对蒸发的影响

稀黑液中有效碱含量低，黑液黏度大，二氧化硅、木素等容易析出沉淀，这些有机物在高温、高浓度的情况下发生焦化，聚合沉淀在管壁上，形成结垢，在蒸发过程中，随着黑液浓度的提高，由于失水和盐析的作用，部分碱木素胶体被破坏，发生局部沉淀而形成管垢，降低传热系数；但蒸煮用碱量也不宜过大，过大纤维素降低加重，造成纤维强度低，得率低，所以一般在蒸发工段加入外购浓烧碱（氢氧化钠），对黑液进行有效碱的调节，适当提高有效碱含量，降低黑液黏度，有利于提高传热系数，减轻管垢的结垢速率。

1.4 黑液中纤维及细小泥沙对蒸发的影响

通常蒸发站要求提取送来的稀黑液的纤维质量浓度不大于30mg/L，稀黑液中的纤维随着蒸发站内黑液浓度的提高，其黏度随之增大，流动性变差，此时极易在Ⅰ、Ⅱ效形成整个加热面上的纤维垢，导致传热系数下降。由于细小泥沙也随之进入系统，跟着纤维一起附着在管壁上，形成管垢，有时管垢较硬，水洗、碱煮都无法清除，则需要机械除垢，但生产恢复后不久又形成管垢，如此周而复始，影响生产，产量也大大降低。

1.5 黑液浓度、温度对蒸发的影响

蒸发站要求提取的稀黑液固形物浓度在12%质量分数以上，稀黑液浓度低会增加蒸发的压力，使黑液蒸发循环时间延长，耗汽、耗电量上升，增加成本，难以满足碱炉所需的浓黑液量。

针对稀黑液质量对蒸发的影响，采取了以下应对措施。

（1）加强备料除尘，如木片筛选、木片洗涤等，注意稀黑液过滤与沉渣的处理，减少二氧化硅的含量，消除硅干扰以达到较为可观的效果。

（2）做好稀黑液及半浓黑液除皂工作，尽量减少纤维垢；做好稀黑液的净化工作，进蒸发器的稀黑液应经过滤处理，尽可能除去纤维和非纤维的细小泥沙等杂质。

（3）在蒸发工段加碱，一般加入外来烧碱黑液并控制适当的pH，保证一定有效碱含量，一般控制进效体前稀黑液残碱提高到6.5 g/L，在蒸发工段在线加入外购浓烧碱时不得加入浓白液，因为浓白液澄清不好，白泥将会进入系统造成硅铝钙含量的上升，也会形成管垢，形成一种惰性循环。

（4）保证白液澄清度，避免白泥进入黑液系统形成惰性循环。做好绿液的澄清，避免绿泥中絮状泥沉淀物进入白液澄清器。

（5）在稀黑液进效体前在线加入降黏剂，加在3号蒸发站进Ⅴ效稀黑液中，加入15 g/m3的稀黑液。从数据上看出Ⅰ效循环泵电流降低，降低幅度较大，说明浓黑液流动性增加。蒸发站出浓黑液的固形物浓度上升，由45%上升为48%。蒸发器结垢现象有所缓解，在燃烧碱炉上的表现为喷枪雾化效果良好，碱炉燃烧黑液量也上升，基本每日上升20m3，尤其是330 t碱炉入炉黑液固形物浓度得到提高，质量分数由55%上升到58%～62%，解决了以前的入炉浓黑液固形物低的问题。在成本上计算，每月降黏剂用量1.5 t，如果按降黏剂价格26 410元/t、每月回收碱产量2 650 t计算，吨碱消耗量为0.57 kg，吨碱增加成本14.95元。

2 注重蒸发器定期工艺清洗效果

2.1 不同阳离子度产物特性粘数与残余双

蒸发器须进行定期工艺清洗，一般周期是13～17天进行蒸发器碱煮1次。碱煮工艺进行了革新，通过大胆尝试，采用了新的工艺清洗流程。

（1）由以前的水洗、碱煮周期合并为碱煮周期，即在碱煮前水洗1 h，就直接进入碱煮程序。

（2）蒸发站工艺清洗碱煮时，碱煮前效体温度达到110～120℃，碱煮碱质量浓度200 g/L，碱煮循环10 h。

（3）1号蒸发站必须打开表面冷凝器进、出口水阀门，使系统有好的真空度。

（4）用的碱煮碱单独存放槽中，碱煮补液位用黑碱补，黑碱槽液位规定在计划清洗1号和2号站时保持在100m3、3号站保持在160m3以满足清洗需要碱量，减少碱煮碱损失，因外购碱和回收碱价格相差较大，要尽可能地少用外购碱。

（5）碱煮3号蒸发站时，利用应急备用槽中贮存半浓黑液。新架设了从1号蒸发站出五效半浓黑液到备用应急槽的管道，如此可缓解3号蒸发站工艺清洗，时间也延长3 h。

通过执行清洗工艺要求，以及工艺管道改造，碱煮效果明显。

同时对蒸发器上部筛板和底部进行定期清渣，一般清渣周期为30天，清渣在碱煮水洗之后进行；并定期高压射流人工打管，管式降膜蒸发器较容易堵管，一般在半年需要全部打管1次，管式升膜蒸发器堵管较少，板式降膜蒸发器不易结垢。

3 注重蒸发系统配用的真空泵设备

新建3号蒸发站时考虑到节约成本开支，配用的真空泵未使用原设计的真空泵，而是选用备用闲置的水环喷射式真空泵，型号是ZBK-21。同时，因真空泵所使用的清水矿化度高、硬度大，极易在真空泵内结垢，每当结垢严重时必须进行酸洗除垢，不仅严重影响真空，降低蒸发效率和有效作业时间，还因酸洗产生对设备的腐蚀，蒸发站自开机至今在运行中明显感觉到抽气量偏小，真空度长期难以达到理想要求，严重影响蒸发效率。

我公司将现有3号蒸发站的真空泵留1台作为备用，增加1台较大抽气量的自冷却水环式真空泵，从而在减缓运行结垢的同时，提高了真空度，提高了蒸发效率。根据已有喷射式离心真空泵的样本数据，经真空泵厂家人员计算现场使用的ZBK-21喷射式离心真空泵的抽气量是2.8m3/min，选择的真空泵抽气量是21m3/min，真空度不能低于0.07 MPa（表压）。

在采购新的真空泵之前，也可以采用缓解的方式，就是更换真空泵被腐蚀的叶轮，先缓解生产需要；而且对真空泵的排水管进行了更改，即缩短排水管的长度40 cm，减少水封池底部垢进入管内，同时更换铸铁材质为无缝钢管，减轻质量，减轻劳动强度。

真空泵对蒸发系统起着至关重要的作用，不能因为节约小的投资而增加了生产运行成本，易出故障的关键设备必须选用较好厂家的设备，吝啬的设备投资其结果必定适得其反。

4 注重蒸发系统配用的冷凝器设备

3 号蒸发站设计末效二次汽冷凝使用管式表面冷凝器，在运行2年后，冷凝器内部管道结垢严重，管堵死达到了70%，严重影响蒸发系统的真空度以及蒸发效率。

为此，我公司增加了1台板式冷凝器并与现有管式表面冷凝器并列运行；同时对原管式表面冷凝器进行了工艺清洗，采用人工机械清洗和化学清洗相结合的方法。人工清洗方法是，用高压射流水枪和带水的电钻先把管打通（这种方法比较费时并存在使用电钻的安全隐患）。化学清洗是，使用配好的化学清洗液，用泵打进冷凝器管中，循环6 h，清洗液选用硝酸、氢氟酸、缓蚀剂和活性剂配制。化学清洗效果明显，困难在对于无法打通的管道就无法用化学清洗剂清洗。我公司拟计划对无法打通的管道进行更换并在今后对冷凝器进行定期化学清洗，以杜绝管道的结垢，使蒸发站真空度满足工艺要求，使蒸发站高效运行。

5 使蒸发站工艺流程管道简单化

蒸发站本身设计的管道较多，管道系统复杂，往往会带来以下问题：一是生产运行过程中操作工容易开错阀门；二是因管道腐蚀严重而容易出现漏气情况，导致系统真空下降，一旦出现此问题，查找原因较为困难，不易被发现。因此，蒸发站的工艺管道力求简单化。

我公司对3个蒸发站工艺管道系统进行了简单梳理，优化了工艺。

（1）1号和3号蒸发站的清洁冷凝水直接进冷凝水槽，省去了泵输送。如此使清洁冷凝水系统节约泵4台。

（2）1号蒸发站出板蒸和出Ⅱ效泵可以公用1台备用泵，2号蒸发站进Ⅲ效和出Ⅴ效泵可以公用1台备用泵。如此使黑液系统节约泵5台。

（3）单独架设1条管道到制浆二线，单独配置了出力大的泵输送污冷凝水。如此使污冷凝水系统的污冷凝水全部送制浆分厂，污冷凝水不溢流。

（4）1号蒸发站板式蒸发器2台循环泵在蒸发站出浓黑液时，易发生泵超负荷跳闸，而且，在板式蒸发器更换板蒸芯后，蒸发效率在运行中发现耗汽无明显增加，经水洗板蒸拆上部人孔检查，发现分配筛孔板及板蒸加热片均有布液不均匀的现象；因此将原Ⅰ效板蒸的2台流量分别为240 m3/h的黑液循环泵更换为流量为450m3/h的黑液循环泵，从而增加循环黑液量，提高蒸发效率。更换后检查结果：①在用清水循环时查看循环量，板蒸拆上部人孔检查，分配筛孔板及板蒸加热片均布液均匀；②在蒸发站出浓黑液时，没有发生泵跳闸以及电机发烫现象；③板式蒸发器运行良好，可以满足工艺要求，可提高蒸发效率。

碱回收蒸发生产运行中，若能重视以上几点问题，就会使蒸发站高效运行，在耗汽和耗电上节约成本，我公司自采取上述必要的措施后，蒸发站由以前的开3个蒸发站减为开1.5个蒸发站，而且对蒸发器的工艺清洗有了时间安排。通过计算，少开1个蒸发站，每天产生的经济效益是1万元，由此可知，蒸发工序是碱回收车间成本的主要动力消耗工序。

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

张欣先生（1974-），工程师，国家清洁生产审核师，有机食品审核员，并通过了国家环境管理体系ISO14000审核员考试；长期从事环保工作，并撰写、发表过环境保护论文及调研报告；E-mail：1296490282 @qq.com。

2016-02-29

本文文献格式：张欣，赵永建，周丹华.提高碱回收蒸发效率的几点措施［J］.造纸化学品，2016，28（4）∶20-22.