PDF《遁绒黑液诺流化原锅毅木分析》

I 遁 绒黑液 诺 流化 原锅 毅木分 析吕巍'

,宋军政 (

1 .

山东三融集团有限公司,济南

2 5

0 0

1 4 ;

2 . 济南锅炉集团有限公司,济南

2 5

0 0

2 3 ) 摘要:文章 分析 了利用循环流化床锅 炉燃烧技术处理制浆所产生的黑液污染问题 的可行性及其应 用 情况,对 国内造纸行业的治污技术具有一定的推广应 用价值. 关键 词:黑液 ;

循环 系统 ;

技术改造 ;

循环流化床锅 炉设计 中图分类号: X

7 0

3 .

1 文献标志码: A 文章编号:

1 0

0 6 ―

5 3

7 7(

2 0

0 7 )0

8 ―

0 0

4 6 ―

0 3 目前 ,中小造纸企业污水的达标排放 ,是我 国环境 保护工作 中涉及面大 、国家投资多 、并倍受 公众 关注 的一项工作 ,也是 中小 造纸企 业能否 依法生 存 的重 要问题.在全麦草碱法 制浆的企业 中,有许 多企业 已经成功 地利用燃烧法 ( 即碱回收工艺技术 ),较好地解决 了严 重的黑液污染 问题.利用锅炉燃烧技术 解决全 麦草制浆 所带来 的黑液污染问题就是行之有效的途径 .因为制浆 提取的黑液 中具有一定量 的可燃物质 ,经过浓缩后的黑 液的可燃物热值很高 ,因此 ,采用锅炉燃烧技术处理亚 铵法制浆黑液 ,能使企业较好地 做到污水排放达标 ,同 时还能 回收可观的热能 ,创造一定的经济效益 ,而带来 的社会效益也是巨大的. 满足锅炉燃烧的需要 .当亚铵黑液浓缩至3

0 % ( 固形物 的浓度)时 ,黑液的元素分析见表2 : 表2 黑 液元素分析 元素 c H . N s K s i 水分 % l l 、

8 5

1 、

7 6

3 1

3 .

2 1

2 .

2 4

1

2、

2 9

3 1 、

0 0

2 0 、

1 0

4

0、

0 6

5 0

5 4 、

1 4

6

3、

3 3 高位发热值 为4

7 5

5 k J / k g , 换算为低位 发热量Q Q d Q g w 一25(9H+ W )=

2 7

7 5 k J / k g 也就 是说 ,燃烧 l k g 低浓缩黑液所产生 的热量 除了 用于黑液本 身蒸 发外 ,还能为锅炉提供部分热量 ,相当于6

0 0

0 k C a l / k g 的煤0 .

1 l k g .

1 亚铵黑液分析

2 循环流化床锅炉掺烧黑液的可行性分析 制 浆黑液 从洗涤段 出来 时 ,黑液浓 度(20℃)约7Be'

左 右 ,固形物浓度 约为 l

1 %.此 时固形物干燥基 中的元素分析见表 l : 表1固形物干燥基 中的元素组成 元素 c H O N S K S i 惰性氧化物 %

3 6 .

4 4

5 4

2 4

0 .

6 6 .

8 9

7 .

0 5

3 .

0 8

0 .

3 2

0 .

2 注 :以上数据来源于 【 I I 东淄博贵和纸业分析报告表. 另: 硫酸盐灰分为1

1 .

2 9 %, 高位发热值为1

5 .

8 5 MJ / k g . 从表 l 中可以看出 ,只要将黑液 低浓度浓缩 ,即可 中 国环保 产业

2 0

0 7 .

8 (

1 )循环流化 床燃烧是一种 在炉 内使高速运动 的 烟气与其携带 的湍流扰动极强的固体颗粒密切接触 ,并 具有 大量颗粒返混 的流态化燃烧反 应过程 ;

是在炉外将 绝大部分高温 固体颗粒捕集 ,并将它们送 回炉 内再次参 与燃烧过程 的工艺 .在循环 流化床锅炉 中,按重量 计, 燃料仅占床料的1 %~3 %,其余是不可燃的固体颗粒, 热容量很大. 综上 所述 ,由于循环 流化 床锅 炉独特 的流体 动力 特 性和结 构 ,使它 可 以燃用 各种超 低 发热值 的燃料 . 维普资讯 http://www.cqvip.com 山东烟 台华 鲁热 电厂7

5 t / h 循环 流化 床锅 炉 ,在燃 用 含水 ( 应用基 水分 )3

7 .

9 9 %的洼里褐煤 时 ,各项 指标 都 达到设 计要 求 ,且运 行平 稳 .当掺烧 黑液 时 ,煤 和 固硫剂 ( 石灰石 )在炉 膛 下部密相 区加入 ,使 煤先 着火并循环 起来 ;

弱碱性 的 黑液经浓 缩加 热增浓 后在 稀相区一定 的高度 通过特 殊 的喷枪 雾化喷人 炉内,雾 化成2 ~4 r am的黑 液颗粒 ,水分 先汽化 ,可燃物在高 温下 (

9 0

0 ℃)与氧混合 充分 燃烧 .未燃尽 的可燃物随循环 物料一齐参与炉内、炉外 的循环燃烧 ,直至燃尽 .黑液 喷人后 ,由于水 的蒸发 ,局部床温会有所 下降 ,但马上 又会 随着 固形物 中可燃成分 的燃烧 升回9

0 0 ~ C左右 .由 于水分可以同时促进挥发成分析出和焦炭 的燃尽 ,所以喷人 的水分 对燃烧效 率没有不利 的影响 . (

2 )循环流化 床是近年来在 国际上发展起来 的新 一 代高效、低污染 的燃烧技术. 由于 循环流化床采用低 温燃烧和分段燃烧技术 ,脱硫 剂和燃料经多次循环 ,反 复地进行低温燃烧和脱硫反应,且炉内湍流运动强烈, 因而可在低钙硫摩尔 比的情况下,具有9

0 %的脱硫效 率.掺烧黑液后 ,已中和成弱碱性 的黑液也可起到部分 固硫 作用 ,因此S O, 的生成量 比不掺烧时要低 .在 循环 流化 床锅 炉中,燃料型NO 占总排放量 的9

5 %以上 ,由 于采用 了分段燃烧方 式 ,合理 的二次风分配和布置 ,可使NO 生成量降低 到最低 .并且 黑液 也采用分段燃烧 方式,因此采用循环流化床燃烧方式 ,可 以使S O , 和NO 达 到环保排放标准. (

3 )造纸厂 ( 指 以麦草为原料制浆 的企业 )一般位 于 中小城市近郊 ,对一个产浆8 万T以下的造 纸企业 ,日 产黑液6

0 0 T ( 固形 物的浓度约

1 1 %) ,蒸发浓缩至 固形 物浓度3

0 %时 ,黑液 为2

2 0 T,故每 小 时需处 理9 T左右 的黑液 ,因此造纸厂可以建

1 .

2 7 Y k W的热 电厂 ,锅炉可 选7

5 t / h 的循环 流化 床锅炉 .因其容量参数 不仅非常适 应 目前各地热 电联产的要求 ,而且单 台掺烧黑液的能力 也能满足要求.这样 ,企业可集造纸 、供热、供 电为一 体 ,使企业 向多产业化发展 . 综上所述 ,选用带高温旋风分离器的循环流化床锅 炉来掺烧黑液是可行的和必要的.

3 黑液 的循环系统 黑液呈弱酸性 ,而 弱酸对燃烧系统的腐蚀是 非常严 重的 ,因此 ,必 须将掺烧 黑液预先 中和成弱碱性 ,以避 免对 燃烧系统的腐蚀.由于黑液 只是轻微浓缩至固形物 I 技I术I与I工I 程I应I用l 謦嚣嚣羹霎巷l嚣嚣藉螽||黎i《嚣巷;

羹冀翡嚣l;

霎囊{鐾瓤I 的浓度3

0 %左右 ,因此黑液 里仍含有大量 的水 (

7 0 % 左右).一般锅炉 的排烟温度设计为

1 5

0 ℃左右 ,如果让 这部分热量排空会造成大量 的能源 浪费 ,因水的汽化潜 热为2

6 8

0 k J / k g,按7

5 t / h 次高温次高压 的循环 流化床 锅 炉掺烧 黑液来算 ,锅炉

1 小时可掺烧

9 T黑液 ,1

4 , 时 带人炉 内的水约为6 .

3 t ,再加上燃煤带人 的水及 燃烧产 生 的水

7 ~8 T,不计温差换热 ,仅考虑水蒸 汽带走 的汽 化潜热为 : Q =(

7 ~8 )*1

0 . ~2

6 8

0 =(

1 .

8 8 ~2 .

1 ) *1

0 k J / k g 换 算成6

0 0

0 k c a l / k g 的煤为

7 4

8 ~8

3 5 k g .因此 ,可 以在锅炉尾部烟气出 口加设带不锈钢装置的换热设备 , 利用 回收的水蒸汽的汽化潜热作热源来加热浓缩 黑液 . 工艺流程如下图 : 石灰石贮罐中f抽气加热 洗 涤段 稀液一泵一馨靴喷 燃一CFB、石扶提供热 带 余热 换热一设备 工艺流程图 烟气净化 除也设备

4 锅炉设计 中的注意事项 (

1 )锅炉应选 带高温涡 壳式旋风分 离器 的 中倍率 (

2 0 ~2

5 )循环流 化床锅 炉 .因再 循环 的热物料 温度 高 ,有利 于黑液 的干燥 燃烧 ,且反 复循环 的热 物料量 也大 ,不易灭火 ,分 离效率高 . (

2 )二次 风应分 四层布 置 ,下面三层为煤 的分段 燃烧及负荷调整用,上面一层为黑液完全燃尽用.二次 风量 应占4

5 %~5

5 %. (

3 )黑液喷枪宜采用带旋流空腔长螺旋通道的喷 枪 ,其 高度应与炉膛统筹考虑.使亚铵黑液 的干燥、燃烧、燃尽全部在炉膛 内完成 ,以提高黑液的燃尽率.喷 嘴直径不能太大 ,以保证雾化 ;

但也不 能太小 ,以防止 黑液 中夹带的S i O , 等杂质造成堵塞. (

4 )为 了防止黑液的硫酸盐熔化粘连 ,影响返料 , 旋 风分离器的灰仓及立管建议增设水冷装置 ( 自然循环 或强制循环 ). (

5 )由于水蒸汽的辐射换热能力 比三原子气体强 , CHI N A E NVI R ONME N TAL P R OT E CT1 0N I ND US TR Y

2 0 07.

8 维普资讯 http://www.cqvip.com 德 再加上分离不下来的细灰 比较多 ,因此,过热器的受热 面积应 比不掺烧 黑液时少

1 0 %左右 ,且调 温手段应用调 温比较敏感的喷水调温方式.为了减小积灰,相应的受 热面节距应比不掺烧时大.清灰系统宜采用压 缩空气清 灰装置. (

6 )黑液 属弱酸 性液体燃料 ,因此低温受热 面宜 采用抗低温硫 酸露点腐蚀能力强的金属材料 、非金属 材料和墙体材料 .

5 结论采用带高温旋风分离器 的中倍率循环流化床锅炉来 掺烧黑液是可行 的 ,不仅可使全麦草造纸企 业走上多产 业化发展的道路 ,而且可使企业扩大生产规模 ,有利于 环境保护 ,同时可在投入较少 的情况下为企业创造 出大 的经济效益. 参考文献: 岑可法 . 循环流化床锅炉评论设计与运行f M] . E 京:中圜 电,力出版社,1

9 9

7 Te c h ni c a l An a l y s i s o n CFB Bo i l e r f o r Bl a c k Li q u o r o f Pa pe r M a k i n g L v W e i '

. SONG J u n . z h en g (

1 . S h a n d o n g S a n r o n g Gr o u p Co . , L t d , J i n a n

2 5

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1 4 :

2 . J i n a n B o i l e r Gr o u p Co . , L t d , J i n a n

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2 3 , C h i n a ) Abs t r act : Th e p ap e r c o n d u c t s t h e f e a s i b i l i t y an a l y s i s o n d i s p o s i n g t h e p o l l u t a n t i s s u e s o f b l a c k l i q u o r a r i s i n g f r o m p u l p p r o d u c t i o n b y a p p l y i n g CF BC t e c h n o l o g y , a n d e x p l a i n s t h e p r a c t i c a l a p p l i c a t i o n s i g n i f i c a n c e, So i t i s o f c e r t a i n p r o mo t i n g s i g '

n i f i c a n c e t o p o l l u t a n t di s p o s a I t e c h n o l o g y i n t h e p a p e r i n d u s t r y o f Ch i n a . Key w or ds: b l a c k l i q u o r ;

c i r c u l a t i o n s y s t e m;

t e c h n i c a l i n n o v a t i o n;

d e s i gn o f CFB b o i l e r ( 上接 第4

5 页)产 的原则 ,污泥减量应从源头进行控制 .通过 以上 两 套对 比试验 ,可以看 出在氧化池中投加流化填料 ,工程 投资低 、改造方便、不增加运行费用 ,既减少了污泥体 积 、污泥含 水率 以及干 污泥重量 ,又提高 了C OD的去 除效果.本方法满足了污水处理系统实现 良} 生 运行 、防 止污水处理 出现二次污染 、使污水治理更具环境效益的 需要 . 本试验的缺点是 ,由于试验水量 较小 ,沉淀池无法 模拟 ,无法连续进行污泥计量 ,只能对污泥减量进行分 析 .因此 ,仍然需要通过大量的生产性试验进行参数测 定 ,为实 际工程提供强有力的参考数据. 参考文献: ] Z h a o

0 L , K u g e l G. T h e r m o p h i l i y m e s o p h i ] i c d i g e s t i o n o T s e wa g e s l u d g e a n d o r g a n i c w a s t e U ] J E n v i r o n . S c i H e a ........