首台燃烧APMP浆废液碱回收炉的设计与运行.doc

首台燃烧APMP浆废液碱回收炉的设计与运行史建波1 魏君2（1，武汉锅炉集团特种锅炉工程有限责任公司，湖北武汉，4300002，金东纸业（江苏）有限公司 ，江苏镇江，212132）摘要：介绍了武锅集团特锅公司首台燃烧APMP浆废液碱回收炉的设计特点与运行效果。关键词：APMP浆废液；碱回收炉中国分类号：TS733+.9 文献标识码：A随着我国经济的高速发展，我国对纸的需求不断提高。为了提高资源利用率，研制得率更高的制浆方式，已提到各个制浆厂的议事日程上。化学机械浆就是一种高得率浆，它的得率高达8095，并且它的污染COD仅为化学浆的1/101/6。据有关文献介绍，我国已成为世界上化学机械浆发展最快的国家，短短20多年，引进的TMP、BCTMP、APMP等生产能力，在建、拟建的已达l50万吨。中国可能成为世界上最大的化学机械浆生产国。近年随着化学机械浆技术的不断发展，用水量逐渐减少，废水浓度逐年升高，高浓化学机械浆废水不易治理的难题逐渐突显。在这样的情况下，武锅集团特锅公司（以下简称特锅公司）本着想用户之所想，急用户之所急的精神，经过多年的跟踪、研究，先是与山东太阳纸业合作，设计、制造了国内第一台燃烧KP化学木浆黑液掺入APMP浆废液的碱回收锅炉，并取得了成功。通过此台碱回收炉的成功运行，特锅公司初步掌握了化学机械浆废液的特性，总结了一些该废液的燃烧特性和配风措施。凭借这台炉的经验，于2010年为金东纸业（江苏）有限公司设计制造了一台日处理固形物125吨的APMP浆废液碱回收锅炉。1设计条件该锅炉进行方案设计之初，为确保设计成功，金东纸业先后提请中国林业科学研究院制浆造纸研究开发中心和中国制浆造纸研究院造纸环保技术研发中心对杨木、桉木等树种进行了APMP废液物化性能分析，特锅公司通过对已掌握的情况和两家研究机构的化验数据进行了综合分析（见表1），从表1的数据对比中可见，金东纸业APMP浆废液的热值最低、有机物与无机物比例最低，而热值也低，将直接导致碱回收炉炉膛中心区域温度低，碱回收炉燃烧不稳定易熄火；并且从太阳纸业的KP化学木浆废液掺入APMP浆废液碱回收炉实际运行得到的启示是，APMP浆废液燃烧时的显著特点就是废液膨润指数（VIE）低于碱法麦草浆黑液。而废液膨润指数越低，废液干固物黑灰的多孔性、透风性越差，接触面越小，越不易干燥及燃烧。为了使APMP浆废液能正常稳定的燃烧，且正常运行时不使用辅助燃料助燃，特锅公司的技术人员认为在此碱回收炉上使用烟气空气预热器将大幅提高碱回收炉炉膛中心区域温度，帮助废液更好的蒸发干燥，热解出挥发性物质，从而提高废液燃烧的稳定性。表1项目金东APMP浆废液典型碱法麦草浆黑液典型KP法木浆黑液元素分析C（）33.1335.9137.38H（）3.643.743.66O（）44.3638.822.15Na（）16.119.128.01K（）1.6/4.21Si（）0.250.870.054N（）0.180.890.082CL（）0.54/S（）/0.494.25惰性氧化物（）0.20.20.2高位热值（MJ/KG）12.4613.614.54低位热值（MJ/KG）11.6712.79/有机物/无机物（质量比）1.71.731.962技术特点特锅公司为金东纸业生产的APMP浆废液碱回收锅炉采用的是单锅筒、自然循环、全悬吊、膜式壁锅炉型式，碱回收炉的烟气流程为炉膛、水冷屏、凝渣管、沸腾管屏、高温省煤器、烟气空气预热器、低温省煤器；汽水流程为低温省煤器、高温省煤器、汽包、炉膛水冷壁、沸腾管屏、汽包等。本碱回收炉额定蒸汽压力为1.8MPa(g),额定蒸汽温度为210，蒸发量为11t/h，排烟温度为18010,此碱回收炉有六大特点：一、 本碱回收炉为低臭型碱回收炉对于低热值、低浓度废液（如碱法麦草浆黑液），在为其设计碱回收炉时，为了能使其正常稳定的燃烧，通常在碱回收炉本体之外还配套一台圆盘蒸发器（它是通过烟气与废液的直接接触达到提高废液浓度的设备），以求进一步提高废液浓度，减少为使废液中水分蒸发所需消耗的热量，保证碱回收炉炉膛中心区域温度在一个较高的水平，维持碱回收炉的稳定燃烧。但这种型式的碱回收炉因为圆盘蒸发器的存在，会使进入电除尘的烟气含湿量过高，极易造成结露，影响电除尘正常运行，同时对KP法木浆黑液会产生大量的臭气，严重污染了环境，故业内称之为非低臭型碱回收炉。与之对应的就是低臭型碱回收炉即不使用圆盘蒸发器，入炉黑液浓度的提升依靠蒸发站间接蒸浓实现。由于本碱回收炉使用的废液热值低于麦草浆废液，浓度高于麦草浆废液，考虑到本碱回收炉已使用热空气助燃，且浓度高于麦草浆废液，其能满足稳定燃烧的需要，故本碱回收炉有条件采用低臭型碱回收炉。二、 本碱回收炉使用“烟气空气预热器”在“设计条件”中已说明本碱回收炉燃烧的废液废液膨润指数低，且热值低、有机物含量低，故为保证碱回收炉炉膛燃烧中心区域的温度水平，在本碱回收炉的尾部烟道中设置了“烟气空气预热器”，此处的“烟气空气预热器”将外部空气预热器加热到160左右的热空气，进一步加热到320左右，此“烟气空气预热器”为特锅公司的专利产品板式空气预热器（此“烟气空气预热器”极大的改善了管式空气预热器堵灰和密封的问题）。三、 本碱回收炉使用了卧式屏管省煤器本碱回收炉为了提高热效率，在“烟气空气预热器”后设置了一组低温卧式省煤器，通过设置这组省煤器将碱回收炉排烟温度降至180左右，使本碱回收炉的热效率提高了3以上，节约了能源。为了提高此卧式省煤器的效率，此卧式省煤器还采用了膜式结构，即蛇形管管间使用扁钢连接使之形成屏管，此举使卧式省煤器的吸热能力提高25左右，并有效防止积灰、堵灰。四、 本碱回收炉使用了更合理的布风本碱回收炉使用了大型碱回收炉中常用的大风嘴，前后墙交错布置的方案，并且一、二、三次风均使用独立鼓风机，保证各层风有足够的压头，并避免各层风之间相互干涉，使碱回收炉炉膛内能形成理想的空气动力场，同时再结合高温一、二次风，确保化学机械浆废液碱回收炉的成功燃烧。五、 本碱回收炉使用了漩流式黑液喷枪传统KP化学木浆黑液碱回收炉使用的是反射板式黑液喷枪进行喷液，此次考虑到化学机械浆的粘度大、热值低、废液膨润指数低，只有使其很好的雾化，在喷洒过程中形成较大的接触面，废液才能得到最好的干燥，更容易析出挥发份，更容易着火。同时为了降低由于废液雾化效果好而导致的飞失现象，在设计三次风时，将三次风的风量和风压都进行了相应的提高，通过三次风的混合作用降低飞失，三次风采用冷风。六、 本碱回收炉将臭气引入炉内燃烧在以往的小型碱回收炉上还没有燃烧工厂臭气的先例，此次为了满足环保要求，改善厂区的环境，降低污染，将苛化、蒸发等工段内的臭气收集后送入本碱回收炉内进行燃烧。这次尝试为日后制浆厂的改造指明了方向。3运行效果金东纸业日处理废液固形物125吨的APMP浆碱回收炉，于2011年8月建成投运，试运转阶段，3小时即可撤掉辅助燃烧器，所有参数均能达到设计要求。试运转过程中，发现如下情况：1） 本碱回收炉设置的“烟气空气预热器”作用重大，当降低入炉空气温度时，炉内燃烧急剧恶化，当入炉热空气温度降低到240左右时，本碱回收炉极易熄火。2） 本碱回收炉使用的漩流式废液喷枪，使炉内废液雾化好，干燥达到要求，燃烧强烈且稳定。3） 此种废液的废液膨润指数如前料想的极低，炉底垫层高度低于化学浆废液，若强行提高垫层高度，易形成死垫层，不利于垫层燃烧；4） 废液粘度大，浓度越高，粘度越大，当浓度到达65以上时，废液雾化效果急剧恶化，炉内燃烧困难，实际操作时宜控制在60%左右；5） 废液热值低，虽是木浆废液，但由于制浆得率高，废液中有机物的含量很低，废液燃烧时，产生的热量低，如果浓度再低，其在炉内就不易燃烧。4结语综上所述，APMP浆废液碱回收锅炉的实际运行情况反映出APMP浆废液的特性近似于碱法麦草浆黑液，但APMP浆废液能够蒸浓到60左右，高于碱法麦草浆黑液的浓度水平，这也是本碱回收炉能使用低臭型炉型的关键因素。特锅公司此次设计的碱回收炉适合燃烧此种废液的需要，能