一、前言:
自1996年起,在国家计委、国家环保局和原中国轻工总会领导与支持 下。在山东、河南、安徽等省建设一批日处理75吨和100吨麦草浆碱回收 节能治污工程,治理制浆造纸蒸煮黑液对江河湖海污染。这些项目大都在 1997年后陆续顺利建成投产。山东已形成寿光晨鸣、东营华泰、临清银 河、兖州太阳为典型成功经验;河南已形成漯河银鸽为典型成功生产厂。他 们的经验均值得我们学习和借鉴。他们较好地处理麦草浆造纸厂制浆造纸废 水污染负荷和回收化学药品的目的,推动了麦草浆黑液碱回收技术进一步提 高和发展,使得众多麦草制浆厂废水污染治理有了一个光明前景。
众所周知,麦草浆碱回收,是国内外各种浆种中进行碱回收难度最大的 一种。近六年来,在经过多次的生产经验总结、技术装备不断改造和完善 后,我国麦草浆碱回收技术应该讲达到一个较理想水平:蒸煮黑液污染负荷 CODcr和 BOD5去除率达到 8 0%以上、碱回收率达到 7 0- 7 4%,耗油量降至 30kg/t碱以下,与苇浆碱回收消耗指标不相上下,回收碱的成本在 1000元 /t碱水平。麦草浆碱回收的成功,为麦草制浆造纸厂全厂废水治理奠定坚 实基础,麦草浆造纸厂蒸煮黑液经碱回收提取处理后,中段废水经一级物 化、二级生化处理后可做到达标排放。
二、麦草浆黑液碱回收技术需优化的问题
工艺流程、设备选型及组合的优化
①黑液提取是麦草浆黑液治理关键工序,也是目前制约去除黑液污染 负荷和提高黑液提取率的瓶颈工程。黑液提取设备机型选择,从成熟、可靠 和先进以及设备能力指标来讲,鼓式真空洗浆机仍是国内外广泛使用的洗涤 浆料和提取黑液的设备。“九五”科技攻关(项目)《麦草浆碱回收技术的 研究与开发》课题,对山东华泰集团75t/d麦草浆碱回收示范工程和华金集 团新型(锥形阀)鼓式真空洗浆机组测试结果看,黑液固形物设备提取率达 到83.5%,6.7Be/20C,固形物浓度9.68%。仅达到蒸发工段最低的黑液 质量标准要求。但要求更高黑液提取率和浓度,不管是从生产实践、还是从 机理上讲,鼓式真空洗浆机很难使黑液提取率达到 8 5%。这是由于麦草浆及 其黑液物化特性的影响。我们认为单靠某一种提取设备来解决和提高黑液提取率难以奏效。制约了碱回收率提高,也难以降低进入中段废水的污染负荷 值。如是有些生产厂家增大洗涤用水量来达到多提取稀黑液的目的。虽然黑 液提取率增加了一些,但大量稀释水进入黑液,增加蒸发站蒸发负荷,需多 耗蒸汽,还需要增加蒸发面积,从经济角度上讲,花算不来,年运转费用相 当高。因此,我院、北京制浆造纸工业研究院和山东太阳纸业等单位已开始 采用两种提取设备的组合流程,采取挤压—一扩散置换洗涤或采取扩散置换 —一挤压洗涤机理,达到提高麦草浆黑液提取率的目的。山东太阳纸业集团 100t/d麦草浆碱回收工程,为了提高提取率,采用鼓式真空洗浆机组(三 台串联)与一台瑞典顺智公司产DWA型双辊挤浆机组合流程。该系统已于 2000年6月投产运行,取得较好效果,黑液提取率达到85%以上;山东安丘 兰天纸业集团麦草浆碱回收黑液提取改造时,采用双螺旋挤浆机串联不锈钢 螺旋网带机组合流程,黑液提取率达到 8 5%以上,河南滑县锦华纸业集团改 造老黑液提取时,采用在 4 om2鼓式真空洗浆机组前加 4台挤浆机组合流程, 黑液提取率也达到85%以上。反映出我们在工程设计中新思路,并取得良好 的效果。这也给麦草浆碱回收蒸发工序和中段废水治理带来福音。
②蒸发站采用全板式蒸发器组
目前国内麦草浆碱回收蒸发站大都采用管板结合的“二板三管”和“三 板三管”蒸发器组浓缩黑液,均取得较满意效果。这种蒸发站平均蒸发强度 在9.5kg水/m2·h左右。蒸发热效率在3.3-3,skg水/kg蒸汽,出站浓黑 液浓度在42-44%之间,进炉之前还需在圆盘蒸发器内利用烟气余热直接蒸 发浓缩至 46-48%左右,才能焚烧。生产操作采用二次循环法间断出浓黑 液,但流程比较复杂、操作水平要求高。近两年来,由于板式蒸发器制作成 本降低,与管式蒸发器价格接近。资金比较雄厚企业均要求采用“五体五 效”和“七体五效”全板式蒸发器组浓缩黑液,工艺生产操作仍采用“二步 蒸浓”法,浓黑液浓度可达到45-46%由于传热效果好,节约蒸汽,是目 前麦草浆碱回收蒸发站首选的流程和设备。
③燃烧工段碱炉是碱回收工程核心设备之一。近年研制出来的全麦草 给黑液碱回收炉、通过生产实践运行。基本上能满足麦草浆黑液焚烧的要 求,做到了正常生产抛掉油枪。这主要是因在炉尾省煤器下设置有板(管) 式空气预热器,使进炉一、二次风温从蒸汽空气预热器出口 150C提高到 250C以上进炉,改善了麦草浆黑液干燥和着火条件,提高了炉膛温度,将 烟气余热移回碱炉内。但这也给圆盘蒸发器和静电除尘器操作状况带来一些 负效应,电除尘烟温过低,影响电除尘正常运行,成为麦草浆碱回收电除尘 运转率不高的原因。碱炉仅只满足能燃烧开起来的目的是不够的,应该利用 黑液燃烧产生热值多副产蒸汽。大型碱炉(150t/d浆以上)应产中压蒸 汽,先发电后用汽的原则。碱回收的蒸汽用量多少关系到回收碱的直接成 本,碱炉多产蒸汽,则从外网少补充蒸汽(蒸汽耗量占回收烧碱1/3成 本)。因此,本人认为评价黑液喷射炉(碱炉)主要用两个指标来衡量:一 是吨碱耗油量;一是用每吨固形物燃烧后副产蒸汽量(t蒸汽固形物): 据推算麦草浆为 2. 7 t蒸汽固形物(以 1. 2 7MPa饱和蒸汽计)、苇浆为 2.gt蒸汽/t固形物、木浆为3.3t蒸汽/t固形物。当麦草浆黑液浓度为 47-48%进炉时,75t/d麦草浆碱炉应产10t/h蒸汽、100t/d麦草浆碱炉应 产15t/h蒸汽、150t/d麦草浆碱炉应产22t/h蒸汽。这样才能真正评价碱 炉是否是高效节能。盼望碱炉设计制造单位总结成功经验,进行科技创新, 开发出高效节能型、适合麦草浆特性碱炉,降低碱回收成本,提高回收经济 效益、再造辉煌。
④苛化是碱回收生产关键工段,其产品—一白液,是制浆蒸煮的药 液,回收量及浓度直接影响到制浆成本。苛化又是碱回收最后一道工序,其 工艺流程、设备选型不当,以及生产管理不好,就会出现丰产不丰收的境 地。当设备确定后,工艺流程选定是优化工艺设计关键。目前,我院设计推 荐的连续苛化流程是采用三台澄清器(绿液、白液、稀白液)、一合真空洗 渣机和一台预挂式白泥过滤机串联洗涤白泥流程。流程中将浓白液澄清器抽 出的白泥进搅拌槽(用第二台过滤的滤液稀释),先经真空洗渣机洗,滤液 (浓白液)返回白液澄清器进口,滤饼用预挂式白泥过滤机滤液冲散搅拌送 稀白液澄清器(即白泥洗涤器)进行第一次白泥洗涤,抽出泥浆再经预挂式 白泥过滤机洗涤,这样可大大减少进入稀白液碱量(约8g/l),同时,最 后白泥干度达到55%以上,便于运输。白泥残碱<1人另从绿液澄清器抽出 绿泥进入搅拌槽后送第一台真空洗渣机过滤,滤液进绿液贮存槽再进入消化苛化系统。绿泥稀释后进白泥洗涤器,绿泥残留物用滤液冲洗进白泥洗涤 器。绿泥间断过滤。这样即提高了绿液转化率,多生产烧碱,也减少稀白液 量。
三、“十五”期间麦草浆碱回收技术的展望
1、麦草浆碱回收技术上的突破
①黑液提取工艺与设备上采取两种或两种以上机型组合的流程,即采 用挤压—一扩散置换洗涤机理处理麦草浆料洗涤和提取黑液;并配备封闭筛 选工艺。做到了节水和达到清洁生产目的。提高了黑液提取率,使之达到 90%左右。从而使蒸煮黑液污染负荷COD和BOD;去除率达到88%以上。减轻 去中段废水污染负荷,满足蒸发工段高质量黑液的要求。
③黑液蒸发技术上突破 目前,国内蒸发站采用的“二板三管”和全板式多体五效蒸发器组,黑 液由于受粘度等物化特性影响,出站黑液终浓只能在 4 2- 4 6%之问,黑液含 水份量大,还需在圆盘蒸发器直接浓缩至 48%左右入炉,对碱炉热负荷有影 响。为了克服黑液粘度造成的困难,芬兰奥斯龙公司于1985年开发和研究 《黑液热处理》技术,第一套木浆黑液热处理生产装置于1989年12月在芬 兰一家浆厂投产,世界上目前有五例。1997年并在我国申请zhuanli。由于这 套系统价格昂贵,也不单独转让。近几年来,国内高等院校、科研机构也做 了麦草浆黑液热降粘实验,取得一些有价值科研数据,这对我国蒸发站采用 板式蒸发系统及配备黑液热处理(即热降粘)工艺和设备的开发与应用,起 着催化作用。有望在“十五”期间很快在工程上实用,使麦草浆黑液蒸发后 浓度提高到55%以上,完成蒸发技术上突破。
2、麦草浆碱回收技术经济指标达标值
①黑液提取工段
黑液提取率>90%
黑浓浓度: 9.25Be/15(11.5%)
黑液温度 ≥75C
②蒸发工段
出站浓黑液浓度 33Be/110℃( 55%)
蒸发强度 11kg水/m· h
蒸发热效率≥ 4.5 kg水/kg蒸汽
③燃烧工段
进炉黑液浓度33Be/110℃ 55%)
产蒸汽量3t/t固形物
其中: 150t/d碱炉产蒸汽量25t/h(3.82MPa) 200t/d碱炉产蒸汽量32t/h(3.82MPa)
电除尘率>98%
④苛化工段 苛化度88% 白泥残碱<0.5%
⑤主要原材料消耗指标(150t/d浆规模为例并以回收一吨烧碱计) 石灰 1. 0 3 t( Cao> 75%) 重油< 2 okg 清水< 3 0m3 补充蒸汽2t 软水5t 电<400kwh
⑤碱回收率>85%
①碱回收成本<800元
③工程总投资6500万元
摘自《纸业资讯》