制浆造纸高浓臭气燃烧系统的改造

2010-09-07徐孝丰

中国造纸 2010年2期

关键词：石灰窑臭气纸业

徐孝丰

(广西南宁凤凰纸业有限公司,广西南宁,530031)

·高浓臭气·

制浆造纸高浓臭气燃烧系统的改造

徐孝丰

(广西南宁凤凰纸业有限公司,广西南宁,530031)

通过对制浆造纸高浓臭气原有处理系统的分析,找出影响其处理效率的技术问题,对原有系统进行改造,从而达到更好地处理高浓臭气、改善周边地区空气质量的目的。

高浓臭气;燃烧技术;改造

(E-mail:xxfnn@163.com)

Abstract:Through the analysis of the existing treatment system of the high concentration odor in Guangxi Nanning Phoenix Pulp&Paper Co.,the technical problems affecting the odor treatment efficiencywere identified.The existing treatment system was reconstructed in order to reach a goal of high efficient treatment of the high concentration odor and the improvement of the air quality in the environment.

Key words:high concentration odor;burning technique;reconstruction

随着城市建设的高速发展,广西南宁凤凰纸业有限公司(以下简称凤凰纸业)所在区域已由市郊变成了功能齐全的市中心,生产厂区周围楼盘林立,与最远的小区仅隔着一条马路,最近的就在厂区的围墙边。在厂区周边居住的居民多达数万人,这对于一个年产15万t漂白硫酸盐浆纸的企业来说确实是一个很大的压力。多年来,凤凰纸业一直把改善周边的环境当作头等大事来抓,并不断加强管理,不断完善臭气治理系统。为解决臭气污染问题,2007年,凤凰纸业投资2500万元,引进北欧当代先进的臭气治理技术与设备,采用国际上当前处理最完全最彻底的燃烧氧化法,把生产过程中产生的高、低浓臭气送到1000℃以上的高温炉进行燃烧。项目投产后,取得了良好的社会效应。

1 项目改造的原因

凤凰纸业生产过程中产生的臭气按其浓度分为低浓臭气和高浓臭气。臭气是在硫酸盐法蒸煮时,木片与氢氧化钠、硫化钠作用产生的含硫化物,主要物质是硫化氢、甲硫醇、甲硫醚和二甲基二硫等。这些物质嗅觉极限(臭阈值)很低,例如,当空气中含有0.45×10-9硫化氢时,人们就可以闻到。

原有系统处理方法是低浓臭气送碱回收炉燃烧,处理效果较好;高浓臭气送石灰窑燃烧,在石灰窑运行正常时高浓臭气可以正常燃烧处理,但当石灰窑出现故障时,高浓臭气立即转入一套自制的火炬燃烧器处理,由于该燃烧器燃烧效果不是很好,致使排入大气的尾气仍然存在着较浓的恶臭气味。原有系统主要问题有:①燃烧处理不够彻底;②处理能力偏低,仅为10080 m3/d,已不能满足凤凰纸业扩大产能至15万t/a后的需要;③当中压蒸汽没有或不足时臭气处理设备就无法燃烧臭气;④在臭气处理设备刚开始燃烧时还达不到处理温度,臭气燃烧还不是很充分。因此,原有系统存在较大的缺陷,可靠性差,必须进行改造。

将高浓臭气引入碱回收炉燃烧处理是目前国际上处理制浆造纸高浓臭气较为先进的做法,在制浆造纸业发达的北欧国家普遍采用。通过考察调研,2007年凤凰纸业在原有高浓臭气处理设施的基础上,从芬兰克瓦纳公司引进了一套具有自动控制系统的碱回收炉高浓臭气燃烧系统,主要包括碱回收炉高浓臭气燃烧器和火炬燃烧器(作为应急备用系统,当碱回收炉因故停止运行时,臭气将被转送至火炬燃烧器燃烧)以及与之配套的高浓臭气引入输送系统、控制系统等。原有石灰窑臭气燃烧处理系统与火炬燃烧器同时作为备用处理系统,从而大大提高了高浓臭气处理的效果和保险系数,确保高浓臭气在任何情况下都能经过燃烧处理后排入大气,尽可能减少高浓臭气对周边环境的污染。高浓臭气经过燃烧处理后硫化物的去除率可达到99%以上。

改造后,新臭气系统的处理能力对应的实际浆产量为450 t/a(风干浆),可满足凤凰纸业浆产量为15万t/a的生产需要。

2 项目改造内容

碱回收炉新增的燃烧高浓臭气处理系统日处理量为6000 m3/d,主要是处理蒸煮和蒸发两个工段在生产过程中所产生的高浓臭气。项目改造的主要内容:①在碱回收炉后墙低二次风标高处安装一台高浓臭气燃烧器,用法兰连接在水冷壁上,喷口伸入炉膛内部,并配套安装高浓臭气引入输送系统、控制系统各一套,将高浓臭气送入碱回收炉燃烧处理。②安装一套火炬燃烧器及其控制系统作为应急备用处理系统,即在碱回收炉燃烧器出现故障或不满足其燃烧条件时,高浓臭气立即被控制系统自动切换至火炬燃烧器燃烧处理,或再手动转接至石灰窑处理。③新增建设轻油站,并配套有储油罐、油泵、管道、电气及仪表系统。

3 工艺流程简述

如图1所示,蒸煮和蒸发在生产过程中所产生的高浓臭气经过公共水封槽收集后用蒸汽喷射器抽吸,然后送入臭气液滴分离器,将臭气中的冷凝水分离,通过防爆器预防臭气发生爆炸,再送到火焰捕捉器,火焰捕捉器作用是避免臭气在焚烧时发生回火而造成设备爆炸事故,臭气经主燃烧器喷到碱回收炉燃烧处理。当碱回收炉发生故障时,通过自动控制系统,臭气将被自动切换,经过另一套臭气液滴分离器、防爆器和火焰捕捉器送到备用燃烧器——火炬燃烧器焚烧,以确保臭气不会飘散到空气中。火炬燃烧器是以轻油助燃进行臭气焚烧。从两台臭气液滴分离器和火炬燃烧器出来的重污冷凝水,用重污水泵送到现有的重污水槽,进入原有的重污水汽提处理系统,汽提后的清污水循环回用于造纸生产工艺,不凝气体进入高浓臭气收集处理系统,汽提出来的甲醇送石灰窑燃烧。此工艺的主要优点为:①密封性能好,高浓臭气从产生到燃烧的过程中全部是在完全封闭的管道、容器、设备中进行;②输送、燃烧过程全自动、智能化,并设有防爆、应急等多重保险,安全可靠;③燃烧处理彻底,尾气无恶臭味。

图1 高浓臭气燃烧处理工艺流程图

4 主要引进设备简介

4.1 AD-2000.DN80臭气蒸汽喷射器

蒸汽喷射器用于将化学制浆蒸煮工段和黑液蒸发工段中产生的高浓臭气送到碱回收炉臭气燃烧器或火炬燃烧系统进行焚烧处理,见图2所示。蒸汽从喷嘴射入喉管中产生真空,臭气在真空的作用下从入口吸入喷射器中经由喉管从出口喷出。由于高浓臭气具有恶臭、有毒、易燃易爆等特性,在输送过程中必须密闭以及有足够的真空使臭气不能扩散到空气中,同时还要避免金属碰撞产生火花引起爆炸,因此蒸汽喷射器是输送高浓臭气的最佳设备。

4.2 臭气液滴分离器

臭气液滴分离器用于分离臭气中的水分,见图3所示。高浓臭气是从蒸煮和蒸发的二次蒸汽中分离出并含有一定量的蒸汽,在输送过程中,由于温度的下降,部分蒸汽被液化为水,由于臭气含水量高时将会影响燃烧,所以,在燃烧前应尽可能除去臭气中的水分。臭气与蒸汽的混合气体经过液滴分离元件时,混合气体被波纹板多次改变流向,气体中的细小液滴撞击到波纹板上的小翅板上而被截下来,并顺着翅板流到底部的收集槽出液口排出,经过分离后的干燥气体从出口流出送到碱炉臭气燃烧或火炬燃烧器焚烧。

4.3 CST防爆器

防爆器用于保护臭气系统的管道和设备的安全,见图4所示。当受保护设备内的压力超过保护压力时,防爆器的碟片破裂将压力释放到安全的地方。

4.4 L IR/100KF 1200/38/60 PN10 WN火焰捕捉器

L I R/100KF 1200/38/60 PN10 WN火焰捕捉器是一个被动型防止爆炸装置,见图5所示。L IR系列火焰捕捉器可以防止在焚烧臭气时发生回火而造成管道或设备爆炸引起设备损坏和人身伤害。

4.5 TL-900SD火炬燃烧器系统

TL-900SD火炬燃烧器系统的作用是作为高浓臭气备用焚烧装置,见图6所示。当碱回收炉臭气燃烧器发生故障,不能焚烧高浓臭气时,臭气被自动切换到火炬燃烧系统进行燃烧,高浓臭气和柴油通过喷嘴雾化后喷入燃烧腔中与供给新的空气进行混合燃烧,焚烧后高浓臭气具有的还原性硫化物即甲硫醇、甲硫醚、硫化氢等被有效去除,去除率达到99%以上。

4.6 碱回收炉臭气燃烧器

碱回收炉臭气燃烧器用于将臭气喷到碱回收炉燃烧处理,安装于碱回收炉的炉壁上,见图7所示。碱回收炉是专门用于燃烧黑液的锅炉,工作温度高达1200℃。碱回收炉臭气燃烧器喷嘴上安装有柴油和压缩空气以便在碱回收炉启动或炉温较低的情况下喷入经雾化的柴油与臭气混合燃烧,使其在高温下分解达到去除臭气的目的,同时也可回收热能。

4.7 GTA/I臭气重污冷凝水泵

GTA/I臭气重污冷凝水泵为磁力驱动无密封离心泵,见图8所示。用一个静态的密封护罩取代了传统离心泵的动态密封装置,普通离心泵一般采用填料密封或机械密封,无论哪种密封将都会存在泄漏问题,而磁力驱动无密封离心泵是采用了磁力驱动,叶轮与传动装置之间是完全隔离开的,无需进行密封,并有效解决了泄漏问题。

5 运行中常见问题的解决

(1)泵送槽液位偏高。当出现液位偏高时,计算机控制系统立即报警并自动将臭气转送至苛化石灰窑燃烧。此时操作员应立即检查液位测量仪表核实泵送槽液位是否高液位;检查重污冷凝水泵运行状态;检查污冷凝水到污冷凝水槽的重污水管线是否畅通,并打开排污阀来降低泵送槽液位,如果污冷凝水泵没有满负荷,将电机的转速调到最大,当引起高液位的原因已消除时,恢复正常运行。平时必须加强对所有仪表、仪器的维护,以确保测量数据真实有效。

(2)低压蒸汽压力低。当出现低压蒸汽压力低时,计算机系统报警并自动将臭气转至石灰窑臭气燃烧,操作员立即与调度员联系,与各工段共同努力,设法尽快恢复低压蒸汽压力。

(3)正压部分泄漏。发现泄漏时,操作员要立即手动将臭气转至石灰窑燃烧,然后用堵漏材料堵住漏点。当出现严重泄漏的情况时,系统必须紧急停机,故障处理完成后才重新开机。