摘要：介紹了利用循環(huán)流化床鍋爐燃燒技術(shù)處理亞按法制漿所帶來(lái)的黑液污染問(wèn)題的可行性分析及其應(yīng)用價(jià)值，對(duì)我國(guó)造紙行業(yè)的制污技術(shù)具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：亞按黑液,循環(huán)系統(tǒng),技術(shù)改造,循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)

1 引言
        目前，中小造紙企業(yè)污水的達(dá)標(biāo)排放，是我國(guó)環(huán)境保護(hù)工作中涉及面最大、國(guó)家投資最多、全社會(huì)都關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題，也是中小造紙企業(yè)能否依法生存的重要問(wèn)題。在全麥草堿法制漿的企業(yè)中，有許多企業(yè)已經(jīng)成功地利用燃燒法，即堿回收工藝技術(shù)，較好地解決了嚴(yán)重的黑液污染問(wèn)題。利用鍋爐燃燒技術(shù)解決全麥草亞按法制漿所帶來(lái)的黑液污染問(wèn)題就是行之有效的途徑。因?yàn)閬啺捶ㄖ茲{提取的黑液中具有一定量的可燃物質(zhì)，經(jīng)過(guò)濃縮后黑液的可燃物熱值很高，因此采用鍋爐燃燒技術(shù)處理亞錢(qián)法制漿黑液，就能使企業(yè)較好地做到污水排放達(dá)標(biāo)，同時(shí)能回收可觀的熱能，創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)效益，而帶來(lái)的社會(huì)效益也是巨大的。
2  亞按黑液分析
        亞錢(qián)法制漿黑液從洗滌段出來(lái)時(shí)，黑液濃度(20r -）約Me'，固形物濃度約11%，此時(shí)固形物中元素干燥基分析見(jiàn)表1:
 

表一    固形物中元素干燥基成分分析                                                                ／％
 

注：硫酸鹽灰分為11.29%,高位發(fā)熱值為15.85MJ/kg（以上數(shù)據(jù)來(lái)源于山東淄博貴和紙業(yè)分析報(bào)告表）。
從表1中可以看出，只要把亞鉸黑液低濃度濃縮，即可滿(mǎn)足鍋爐燃燒的需要。當(dāng)亞按黑液濃縮至30%（固形物的濃度）時(shí)，黑液的元素分析見(jiàn)表2:
 

表2             亞錢(qián)黑液濃縮至30％時(shí)的元素分析                                    ／％
 

        高位發(fā)熱值為4755kj/kg，換算成低位發(fā)熱量

        Q dw＝Q，一25 (9H＋W)2775kj/kg
        也就是說(shuō)燃燒lkg低濃縮黑液所產(chǎn)生的熱量除了用于黑液本身蒸發(fā)外，還能為鍋爐提供部分熱量，相當(dāng)于25120. 8k1/kg的煤0.llkgo
3  可行性分析
        (1)循環(huán)流化床燃燒是一種在爐內(nèi)使高速運(yùn)動(dòng)的煙氣與其攜帶的湍流擾動(dòng)極強(qiáng)的固體顆粒密切接觸，并具有大量顆粒返混的流態(tài)化燃燒反應(yīng)過(guò)程；同時(shí)，在爐外將絕大部分高溫固體顆粒捕集，并將它們送回爐內(nèi)再次參與燃燒的過(guò)程。在循環(huán)流化床鍋爐中，按重量計(jì)，燃料僅占床料的1％一3%，其余是不可燃的固體顆粒，熱容量很大。由于流化床鍋爐獨(dú)特的流體動(dòng)力特性和結(jié)構(gòu)，使它可以燃用各種超低發(fā)熱值的燃料。我公司為山東煙臺(tái)華魯熱電廠生產(chǎn)的75t/h循環(huán)流化床鍋爐，在燃用含水（應(yīng)用基水分）37.99％的洼里褐煤時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到設(shè)計(jì)要求，且運(yùn)行平穩(wěn)。當(dāng)摻燒亞氨黑液時(shí)，煤和固硫劑（石灰石）在爐膛下部密相區(qū)加入，使煤先著火，循環(huán)起來(lái)；弱堿性的亞氨黑液經(jīng)濃縮加熱增濃后在稀相區(qū)一定高度通過(guò)特殊的噴槍霧化噴入爐內(nèi)，霧化成2--4mm大小的亞錢(qián)黑液顆粒，水分先汽化，可燃物在高溫下（900`10）與氧混合充分燃燒。未燃盡的隨循環(huán)物料一起參與爐內(nèi)、爐外循環(huán)燃燒，直至燃盡。亞錢(qián)黑液噴進(jìn)來(lái)之后，由于水的蒸發(fā)，局部床溫會(huì)有所下降，但馬上又會(huì)隨著固形物中可燃成分的著火升至900℃左右，噴入的水分對(duì)燃燒效率沒(méi)有不利的影響。因?yàn)樗挚梢酝瑫r(shí)促進(jìn)揮發(fā)分的析出和焦炭的燃盡。
        (2)在環(huán)保方面，由于循環(huán)流化床采用低溫燃燒和分段燃燒技術(shù)，脫硫劑和燃料經(jīng)多次循環(huán)，反復(fù)地進(jìn)行低溫燃燒和脫硫反應(yīng)，且爐內(nèi)湍流運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，因而可在低鈣硫摩爾比的情況下，具有90％的脫硫效率，摻燒亞氨黑液后，已中和成弱堿性的亞錢(qián)黑液也起到部分固硫作用。因此S02的升成量比不摻燒的要低。在循環(huán)流化床鍋爐中，燃料型NOX占總排放量的95％以上，由于采用了分段燃燒方式，合理的二次風(fēng)分配和布置，可使NOX生成量降低到最低。而且亞按黑液也采用分段燃燒方式，因此采用循環(huán)流化床燃燒方式，可以使S02和NOX均達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。
        (3)造紙廠（指以麥草為原料，采用亞按法制漿的企業(yè)）一般位于中小城市近郊，對(duì)一個(gè)產(chǎn)漿8萬(wàn)t以下的造紙企業(yè)，日產(chǎn)亞錢(qián)黑液600t(固形物的濃度約11%)蒸發(fā)濃縮至固形物濃度30％時(shí)，亞氨黑液為220t，每小時(shí)需處理9t左右的黑液，因此造紙廠可以建1.2萬(wàn)kW的熱電廠，鍋爐可選75 t/ h的循環(huán)流化床鍋爐。因其容量參數(shù)不僅非常適應(yīng)目前各地?zé)犭娐?lián)產(chǎn)的要求，而且單臺(tái)摻燒亞按黑液的能力也能滿(mǎn)足要求。這樣企業(yè)可集造紙、供熱、供電為一體，使企業(yè)向多產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
4    黑液的循環(huán)系統(tǒng)
        由于亞鐵黑液呈弱酸性，而弱酸腐蝕是非常嚴(yán)重的。因此必須把黑液預(yù)先中和成弱堿性，以避免造成對(duì)燃燒系統(tǒng)的腐蝕破壞。由于亞按黑液只是輕微濃縮至固形物濃度30％左右，里邊含有大量的水(70％左右）。一般鍋爐的排煙溫度設(shè)計(jì)為150℃左右，如果讓這部分熱量排空會(huì)造成大量的能源浪費(fèi)，因水的汽化潛熱為2680kj/kg，按75t/h次高溫次高壓的循環(huán)流化床鍋爐摻燒黑液來(lái)算，鍋爐lh可摻燒9t黑液，lh帶入爐內(nèi)的水約為6.3t/h，再加上燃煤帶入的水及燃燒產(chǎn)生的水約7一8t/h，不計(jì)溫差換熱，僅考慮水蒸氣帶走的汽化潛熱為：
Q= (7一8) x 103 x 2680＝（1．88一2．1）x 107 kJ/kg換算成25120. 8kj/kg的煤為（748一835) kg。因此可以在尾部出口加設(shè)帶不銹鋼裝置的換熱設(shè)備，利用回收的水蒸氣的汽化潛熱作熱源來(lái)加熱濃縮黑液。具體工藝流程如圖1所示。
5     鍋爐設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)
        本體設(shè)計(jì)除按常規(guī)循環(huán)流化床設(shè)計(jì)外還應(yīng)注意以下事項(xiàng)（見(jiàn)圖2):
(1)鍋爐應(yīng)選帶高溫渦殼式旋風(fēng)分離器的中倍率（20一25）循環(huán)流化床鍋爐。因再循環(huán)的熱物料溫度高，有利于黑液的干燥燃燒，且反復(fù)循環(huán)的熱物料量也大，不易滅火，分離效率高。
 

圖1利用回收的水蒸氣來(lái)加熱
濃縮黑液的工藝流程圖

圖2循環(huán)流化床設(shè)計(jì)示意圖

        (2)二次風(fēng)應(yīng)分四層布置，下面三層為煤的分段燃燒及負(fù)荷調(diào)整用，上面一層為亞錢(qián)黑液完全燃盡用。二次風(fēng)量應(yīng)占45％一55％左右。
        (3)黑液噴槍宜采用帶旋流空腔長(zhǎng)螺旋通道的噴槍?zhuān)涓叨葢?yīng)和爐膛統(tǒng)籌考慮。使亞錢(qián)黑液的干燥、燃燒、燃盡全部在爐膛內(nèi)完成，以提高黑液的燃盡率。噴嘴直徑既不能太大，以保證霧化；又不能太小，以防止黑液中夾帶的雜質(zhì)Siq等造成堵塞。
        (4)為了防止亞鉸黑液的硫酸鹽熔化粘連，影響返料，旋風(fēng)分離器的灰倉(cāng)及立管建議增設(shè)水冷裝置（自然循環(huán)或強(qiáng)制循環(huán)）。
        (5)由于水蒸氣的輻射換熱能力比三原子氣體強(qiáng)，再加上分離不下來(lái)的細(xì)灰比較多，因此過(guò)熱器的受熱面積應(yīng)比不摻燒亞按黑液時(shí)要少10％左右，且調(diào)溫手段應(yīng)用調(diào)溫比較敏感的噴水調(diào)溫方式。為了減小積灰，相應(yīng)的受熱面節(jié)距應(yīng)比不摻燒時(shí)大。清灰系統(tǒng)宜采用壓縮空氣清灰裝置。
       (6)亞按黑液屬弱酸性液體燃料，因此低溫受熱面宜采用抗低溫硫酸露點(diǎn)腐蝕能力強(qiáng)的金屬材料、非金屬材料、墻體材料等。
作者簡(jiǎn)介：蔡祥義（1975一），男，助理工程師，從事鍋爐設(shè)計(jì)
工作。