專利名稱：造紙黑液蒸濃處理方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過采用溶液蒸發(fā)濃縮技術(shù)對(duì)造紙黑液進(jìn)行堿回收的方法，確切 講本發(fā)明是一種在蒸發(fā)工序中對(duì)黑液進(jìn)行超級(jí)結(jié)晶蒸濃的方法，以及使用這種方法的裝置。
背景技術(shù)：
造紙制漿分離產(chǎn)生的蒸煮黑液是造成造紙工業(yè)環(huán)境污染的主要根源，如不加治理 就直接排放，既會(huì)對(duì)社會(huì)環(huán)境造成十分嚴(yán)重的危害，又將造成資源的極大浪費(fèi)。2004年國(guó)家 統(tǒng)計(jì)的41個(gè)行業(yè)中，造紙行業(yè)廢水排放量31. 8億噸，占全國(guó)工業(yè)廢水總排放量的16. 1%， 居第二位。而COD排放148. 8萬(wàn)噸，占全國(guó)工業(yè)廢水總排放量的33%，是現(xiàn)代工業(yè)中的主要 污染源之一。目前，比較有效的治理措施是采用堿回收系統(tǒng)，具體方法是首先將廢液進(jìn)行蒸 發(fā)處理，進(jìn)行蒸發(fā)濃縮處理時(shí)在黑液中加入堿(這里的堿是指硫酸鈉)以克服黑液中無機(jī) 鹽在系統(tǒng)壁上結(jié)晶造成的不利影響，從而使廢液得到進(jìn)一步的濃縮。在達(dá)到一定濃度后送 堿爐噴射霧化燃燒，所含有機(jī)物和在系統(tǒng)中收集的臭氣被充分燃燒，其熱值產(chǎn)生的過熱蒸 汽推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。一些在制漿中加入的無機(jī)鹽被殘留在灰燼中，將燃燒灰燼溶入水中，再 通過一系列的苛化反應(yīng)而將其回收利用。通過這一措施，既有效治理了直排黑液對(duì)水系和 環(huán)境造成的污染、保護(hù)了人類生態(tài)環(huán)境，又將這些能源回收后充分循環(huán)利用，節(jié)約了資源， 具有明顯的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)效益。但現(xiàn)有技術(shù)在實(shí)施中存在著這樣一些問題1、黑液加堿的條件及加入量不確定，致使其效果無法控制。2、黑液入爐濃度過低或過高的不足。黑液濃度過低則意味著含水多，臭氣夾帶多， 發(fā)熱量小，在堿爐內(nèi)蒸發(fā)干燥黑液時(shí)消耗的熱量多，隨著水汽直排的臭氣多，所以堿回收爐 的熱效率低，并且所產(chǎn)生的水汽對(duì)爐內(nèi)腐蝕嚴(yán)重，造成維修周期過短；而且濃度較低的黑 液燃燒不充分，因此在實(shí)際工作中，在堿爐內(nèi)還需要使用油槍助燃，這一方面增加了輔助設(shè) 備，提高了使用成本，同時(shí)也增加了不必要的能耗。而黑液濃度過高又會(huì)引起燃燒時(shí)霧化效 果變差，以至黑液燃燒不充分，使污染處理效果變差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種可克服現(xiàn)有技術(shù)不足，在蒸發(fā)工序中對(duì)黑液進(jìn)行超級(jí)結(jié)晶蒸濃的 方法，以及使用這種方法的裝置。本發(fā)明的造紙黑液堿回收工藝中的超濃結(jié)晶蒸濃工藝是將黑液蒸發(fā)到質(zhì)量濃度 為60% 64%后，在黑液中按每噸黑液加入IlOKg的硫酸鈉，再對(duì)黑液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮至質(zhì) 量濃度為75 82%。在達(dá)到這一最終濃度后即可將黑液送入后處理工序，如堿爐中進(jìn)行燃燒。本發(fā)明的造紙黑液堿回收工藝中的超濃結(jié)晶蒸濃工藝也可以是先將黑液加熱蒸 發(fā)濃縮至質(zhì)量濃度為45% 50%，再在其中按每噸黑液加入82 85Kg的硫酸鈉，再對(duì)黑液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮至質(zhì)量濃度為75 82%。在達(dá)到這一最終濃度后即可將黑液送入后處理 工序，如堿爐中進(jìn)行燃燒。本發(fā)明給出的實(shí)施前述造紙黑液堿回收工藝中的超濃結(jié)晶蒸濃工藝的裝置是至 少由第一蒸發(fā)器24、第二蒸發(fā)器21、堿混合槽23、黑液儲(chǔ)罐18、分別與蒸發(fā)器連通的冷凝水 罐，以及連通蒸發(fā)器、儲(chǔ)罐、堿混合槽間的管道及泵組成，其中第一蒸發(fā)器24、第二蒸發(fā)器 21、堿混合槽23和黑液儲(chǔ)罐18上各自設(shè)置有帶有第一至第四加壓循環(huán)泵2、4、7、11的循環(huán) 管，與泵2連通的循環(huán)管上位于泵2下游的位置設(shè)置有第一旁路管3連通泵4的上游位置； 堿混合槽23的輸出管6與連通第三循環(huán)泵7的管且位于泵7上游位置相連通，與第三循環(huán) 泵7連通的循環(huán)管且位于泵7下游的位置用第二旁路管8與黑濃液貯罐18連通，第二蒸發(fā) 器21的冷凝水出口接有冷凝水罐28，第一蒸發(fā)器24的冷凝水出口接有冷凝水罐27，冷凝 水罐28的出水口與冷凝水罐27的進(jìn)水口間用連通管連通，黑液儲(chǔ)罐18和第二效蒸發(fā)器21 加熱介質(zhì)入口接新鮮蒸汽管17，第二蒸發(fā)器21的二次蒸汽接第一蒸發(fā)器24的加熱介質(zhì)入 口。本發(fā)明的這種裝置可作為獨(dú)立的裝置與現(xiàn)有的黑液處理裝置配套使用。在本發(fā)明的裝置中，第二蒸發(fā)器21與超濃黑液貯罐18間設(shè)置有閃蒸罐19，與第三 循環(huán)泵7連通的循環(huán)管且位于泵7下游的位置用第二旁路管8與黑濃液閃蒸罐19的輸入 端相連通，黑濃液閃蒸罐19的輸出端與黑液儲(chǔ)罐18的進(jìn)料管10連通，在進(jìn)料管10上設(shè)置 有加壓泵9。經(jīng)研究表明，硅化物對(duì)黑液粘度有很大的影響，在蒸發(fā)器中黑液的傳熱系數(shù)因黑 液粘度的增加而降低，一般來說，同一溫度和濃度的黑液，其有效含堿量不同，則粘度也有 所不同，有效含堿量高，黑液粘度低。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明當(dāng)黑液濃度達(dá)到45% 50%時(shí)， 黑液中會(huì)形成Na2CO3 CNa2SO4的非穩(wěn)定聚合產(chǎn)物，瞬間形成且瞬間解散，黑液粘度隨之出現(xiàn) 明顯的變化。當(dāng)通過傳統(tǒng)蒸發(fā)系統(tǒng)將黑液提濃到60-64%的濃度時(shí)，黑液中的游離堿達(dá)到飽和 濃度，便以IOH2O · Na2CO3和含水Na2CO3 · 2Na2S04的結(jié)晶析出，使得黑液中有效堿含量下降， 因此造成黑液粘度迅速上升。無機(jī)鹽濃度的飽和甚至析出會(huì)在蒸發(fā)器換熱表面大量沉積， 使得換熱系數(shù)大幅降低高，能耗增加，，阻滯了蒸發(fā)的繼續(xù)進(jìn)行，蒸發(fā)將難以持續(xù)。這是目前 傳統(tǒng)蒸發(fā)工藝所能到達(dá)的濃度極限。在一定濃度的黑液中加堿時(shí)，對(duì)于加堿量的要求十分關(guān)鍵。如果加堿量不夠，則 大量的無機(jī)鹽仍然以含水結(jié)晶和飽和形態(tài)存在，硅化物脫離游離狀態(tài)，黑液粘度增加，一部 分無機(jī)鹽將沉積于蒸發(fā)器換熱表面，換熱系數(shù)降低，能耗增加，使得黑液的最終出效濃度不 高。但是如果加堿過量，在有效形成無水Na2CO3和Na2CO3 · 2Na2S04結(jié)晶的產(chǎn)物的同時(shí)還將 飽和且剩余的Na2SO4以含水結(jié)晶形態(tài)出現(xiàn)，各種結(jié)晶產(chǎn)物互相交錯(cuò)融合，并將硅化物包含 其中，使黑液成為凝膠狀、流動(dòng)性極差的溶液，迅速凝結(jié)在蒸發(fā)器換熱表面和設(shè)備內(nèi)壁，蒸 發(fā)徹底停止。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中加堿量不好掌握的不足，按本發(fā)明所提供的參數(shù)加入 堿，即硫酸鈉，可使系統(tǒng)中的黑液粘度為最小，而且不會(huì)在設(shè)備壁上形成結(jié)晶，同時(shí)又可使 黑液最大程度上被濃縮，大大提高了黑液的處理效率，而且經(jīng)處理后的黑液在后段的燃燒 工藝中不再需要燃油助燃，既大大降低了能耗，又可大大提高燃燒效率，減少臭氣等污染物 的排放。
本發(fā)明的裝置可與現(xiàn)有技術(shù)相配套使用，而且整個(gè)裝置較為簡(jiǎn)單，可適用于現(xiàn)有 的各種工藝，而無需增加設(shè)備，投資也較小。另外由于本發(fā)明的裝置可采用智能化DCS控制 系統(tǒng)，使其自動(dòng)控制成為可能。這一裝置在使用中閥門的關(guān)閉、泵的開啟均由預(yù)置程序完 成，解放了生產(chǎn)力，提高了工作效率，同時(shí)可以使整個(gè)裝置的工作狀態(tài)保持在最佳重要條件 下。在此過程中，黑液中的無機(jī)鹽將以加入的晶核為中心產(chǎn)生結(jié)晶并不斷長(zhǎng)大，形成 無水結(jié)晶產(chǎn)物，能將黑液粘度限定在一定范圍之內(nèi)，仍具有良好的流動(dòng)性，同時(shí)，由于粗大 晶核的存在，黑液不會(huì)在蒸發(fā)器換熱表面形成沉淀而阻滯蒸發(fā)，輸送泵也能將其有效傳輸， 從而使蒸發(fā)得以持續(xù)，得到濃度極高(80%以上)的超級(jí)濃黑液，徹底解決了傳統(tǒng)蒸發(fā)工藝 只能將黑液提濃到60%左右的技術(shù)瓶頸。然后根據(jù)需要將超級(jí)濃黑液送堿爐燃燒，將大大 提高燃燒效率，減少臭氣排放，充分利用了黑液中有機(jī)物的燃燒熱值，又將幾乎全部的臭氣 收集燃燒利用，可為造紙工藝節(jié)約大量的能源，同時(shí)徹底甩掉了燃燒堿爐前的圓盤強(qiáng)制蒸 發(fā)和油槍助燃系統(tǒng)，使得系統(tǒng)簡(jiǎn)單，控制環(huán)節(jié)減少。


附圖為超級(jí)結(jié)晶蒸濃工藝及裝置示意圖。圖中各部件標(biāo)號(hào)為1_進(jìn)料管；2-第一循環(huán)泵；3-第一旁路管；4-第二循環(huán)泵； 5-堿灰混合槽出料泵；6-第二蒸發(fā)器進(jìn)料管；7-第三循環(huán)泵；8-第二旁路管；9-加壓泵； 10-超濃黑液儲(chǔ)罐進(jìn)料管；11-第四循環(huán)泵；12-超濃黑液儲(chǔ)罐出料泵；13-超濃黑液儲(chǔ)罐出 料管；14-超濃黑液儲(chǔ)罐加熱盤管；15-加熱盤管進(jìn)汽口 ；16-盤管進(jìn)汽電控閥門；17-鍋爐 蒸汽管；18-超濃黑液儲(chǔ)罐；19-濃液閃蒸罐；20-第二蒸發(fā)器進(jìn)汽電控閥門；21-第二蒸發(fā) 器；22-加堿口 ；23-堿灰混合槽；24-第一蒸發(fā)器；25-二次蒸汽管；26-冷凝水管；27-蒸發(fā) 器冷凝水罐；28-結(jié)晶效冷凝水罐。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了兩種不同的造紙黑液堿回收工藝中的超濃結(jié)晶蒸濃處理工藝，使其 可以與現(xiàn)有技術(shù)中存在著兩種不同的工藝配套?，F(xiàn)有技術(shù)中其最終黑液處理濃度較高的可 適用本發(fā)明的第一種工藝，而現(xiàn)有技術(shù)中其最終濃度較低的可適用本發(fā)明的第二種工藝。 以下分別敘述實(shí)施例1本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例適用于對(duì)經(jīng)處理后終濃度較高的現(xiàn)有設(shè)備，其具體的做法 是將現(xiàn)有設(shè)備排出的黑液引入本發(fā)明裝置的管1內(nèi)，本發(fā)明裝置中的第一蒸發(fā)器24為I效 蒸發(fā)器。經(jīng)第一蒸發(fā)器24處理后，黑液的終濃度控制在質(zhì)量比為60-64%后經(jīng)泵2與管3送 入堿混合槽23內(nèi)配堿，即按每噸黑液加入IlOKg的硫酸鈉，配完堿后黑液再送入到第二蒸 發(fā)器21內(nèi)繼續(xù)濃縮，這時(shí)的第二蒸發(fā)器21即成為結(jié)晶效蒸發(fā)器，也就是本行業(yè)中通常稱為 HD效蒸發(fā)器。在這一過程中黑液中的無機(jī)鹽將以加入的硫酸鈉晶核為中心產(chǎn)生結(jié)晶并不斷 長(zhǎng)大，形成無水結(jié)晶產(chǎn)物，并將黑液粘度限定在一定范圍之內(nèi)，同時(shí)使黑液仍保持良好的流 動(dòng)性；同時(shí)，由于粗大晶核的存在，黑液不會(huì)在蒸發(fā)器換熱表面形成沉淀而阻滯蒸發(fā)，輸送 泵也能將其有效傳輸，從而使蒸發(fā)得以持續(xù)，得到濃度極高(75%以上)的超級(jí)濃黑液。當(dāng)黑液濃度達(dá)質(zhì)量比75 82%時(shí)，即出料到超級(jí)濃黑液儲(chǔ)罐18內(nèi)待用，最終將送堿爐去燃燒。實(shí)施例2本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例適用于對(duì)經(jīng)處理后終濃度較低的現(xiàn)有設(shè)備，其具體的做法 是將現(xiàn)有設(shè)備排出的黑液引入本發(fā)明裝置的管1內(nèi)，本發(fā)明裝置中的第一蒸發(fā)器24實(shí)為II 效蒸發(fā)器。經(jīng)第一蒸發(fā)器24處理后，黑液的終濃度控制在質(zhì)量比為45% 50%后出料，也 就是經(jīng)泵2與管3送入堿混合槽23內(nèi)配堿，按每噸黑液加入82 85Kg的硫酸鈉，配完堿 后黑液再送入到第二蒸發(fā)器21內(nèi)繼續(xù)濃縮，這時(shí)的第二蒸發(fā)器21即成為I效蒸發(fā)器。在 第二蒸發(fā)器21中黑液被濃縮至質(zhì)量比75 82%時(shí)，即出料到超級(jí)濃黑液儲(chǔ)罐18內(nèi)待用， 最終將送堿爐去燃燒。本發(fā)明的裝置中，在第二蒸發(fā)器21與超濃黑液貯罐18間設(shè)置有閃蒸罐19，這樣可 克服溫度較高的黑液在泵內(nèi)沸騰，影響黑液的輸送，通過閃蒸可使黑液溫度降低，同時(shí)可產(chǎn) 生二次蒸汽，使能量充分利用，而且這措施還可進(jìn)一步提高黑液的濃度。
權(quán)利要求
造紙黑液堿回收工藝中的超濃結(jié)晶蒸濃方法，在黑液蒸發(fā)到較高濃度時(shí)，在黑液中加入硫酸鈉并攪拌混勻，再繼續(xù)將黑液加熱蒸發(fā)濃縮后進(jìn)行后處理，其特征在于在質(zhì)量濃度為60％～64％的黑液中按每噸黑液加入110Kg的硫酸鈉，再對(duì)黑液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮至質(zhì)量濃度為75～82％。
2.造紙黑液堿回收工藝中的超濃結(jié)晶蒸濃方法，在黑液蒸發(fā)到較高濃度時(shí)，在黑液中 加入硫酸鈉并攪拌混勻，再繼續(xù)將黑液加熱蒸發(fā)濃縮后進(jìn)行后處理，其特征在于在質(zhì)量濃 度為45% 50%的黑液中按每噸黑液加入82 85Kg的硫酸鈉，再對(duì)黑液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮至 質(zhì)量濃度為75 82%。
3.實(shí)施權(quán)利要求1或2所述的造紙黑液堿回收工藝中的超濃結(jié)晶蒸濃方法的裝置，其 特征是裝置至少由第一蒸發(fā)器(24)、第二蒸發(fā)器(21)、堿混合槽(23)、黑液儲(chǔ)罐(18)、分別 與蒸發(fā)器連通的冷凝水罐，以及連通蒸發(fā)器、儲(chǔ)罐、堿混合槽間的管道及泵組成，其中第一 蒸發(fā)器(24)、第二蒸發(fā)器(21)、堿混合槽(23)和黑液儲(chǔ)罐(18)上各自設(shè)置有帶有第一至 第四加壓循環(huán)泵(2)、(4)、(7)、(11)的循環(huán)管，與泵(2)連通的循環(huán)管上位于泵(2)下游的 位置設(shè)置有第一旁路管(3)連通泵(4)的上游位置；堿混合槽(23)的輸出管(6)與連通第 三循環(huán)泵(7)的管且位于泵(7)上游位置相連通，與第三循環(huán)泵(7)連通的循環(huán)管且位于 泵(7)下游的位置用第一旁路管(8)與黑濃液貯罐(18)連通，第二蒸發(fā)器(21)的冷凝水 出口接有冷凝水罐(28)，第一蒸發(fā)器(24)的冷凝水出口接有冷凝水罐(27)，冷凝水罐(28) 的出水口與冷凝水罐(27)的進(jìn)水口間用連通管連通，黑液儲(chǔ)罐(18)和第二效蒸發(fā)器(21) 加熱介質(zhì)入口接新鮮蒸汽管(17)，第二蒸發(fā)器(21)的二次蒸汽接第一蒸發(fā)器(24)的加熱 介質(zhì)入口。
4.權(quán)利要求3所述裝置，其特征在于在第二蒸發(fā)器(21)與超濃黑液貯罐(18)間設(shè) 置有閃蒸罐(19)，與第三循環(huán)泵(7)連通的循環(huán)管且位于泵(7)下游的位置用第二旁路管 ⑶與黑濃液閃蒸罐(19)的輸入端相連通，黑濃液閃蒸罐(19)的輸出端與黑液儲(chǔ)罐(18) 的進(jìn)料管(10)連通，進(jìn)料管(10)上設(shè)置有加壓泵(9)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種通過采用溶液蒸發(fā)濃縮技術(shù)對(duì)造紙黑液進(jìn)行堿回收的方法及裝置。本發(fā)明的方法是將黑液蒸發(fā)到質(zhì)量濃度為45％～64％后，在黑液中按每噸黑液加入82～110Kg的硫酸鈉，再對(duì)黑液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮至質(zhì)量濃度為75～82％。在達(dá)到這一最終濃度后即可將黑液送入后處理工序，如堿爐中進(jìn)行燃燒。本發(fā)明的裝置由第一蒸發(fā)器24、第二蒸發(fā)器21、堿混合槽23、黑液儲(chǔ)罐18、分別與蒸發(fā)器連通的冷凝水罐，以及連通蒸發(fā)器、儲(chǔ)罐、堿混合槽間的管道及泵構(gòu)成。
文檔編號(hào)D21C11/04GK101880983SQ20101020797
公開日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月20日
發(fā)明者張培洲, 王有軍, 邵琿, 馬兆云 申請(qǐng)人:九江九洲節(jié)能環(huán)保工程有限公司;蘭州節(jié)能環(huán)保工程有限責(zé)任公司