纸厂碱回收方案.docx
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纸厂碱回收方案
纸业有限公司
5.1万吨/年苇浆造纸黑液碱回收工程
设计方案
目录
第一章总论
1.1工程概况及企业主要污染源
1.2污染分析
1.3设计依据与范围
1.4设计指导思想
第二章设计参数的确定
2.1生产规模
2.2蒸煮黑液
第三章综合治理工艺的选择
3.1蒸煮黑液治理工艺的选择
3.2常规燃烧法碱回收与新型碱回收的分析对比
第四章黑液碱回收车间
4.1设计参数
4.2黑液提取
4.3黑液碱回收工艺流程图
4.4土建工程及主要建构筑物一览表
4.5安装工程及主要设备器材一览表
4.6主要用电负荷
第五章公共工程与安全卫生
5.1总图运输、绿化
5.2给排水
5.3供电
5.4供热采暖通风
5.5节能
5.6节水
5.7消防
5.8劳动保护安全卫生
5.9劳动组织
第六章工程投资概算
6.1土建工程
6.2设备器材
6.3其他
6.4工程概算
第七章主要技术经济指标
第八章工程进度计划建议
附：
企业资质及典型业绩
第一章总论
1．1工程概况
纸业有限公司为股份制民营企业。
企业以芦苇为原料，采用碱法制浆漂白生产文化用纸。
制浆工段原有25m3蒸球6个，喷放仓2个，现增设了25m3蒸球6个，喷放仓2个，双螺旋挤浆机4台，再经本技改设计方案的实施，使生产能力由原年制浆3.4万吨扩产到5.1万吨。
1.2污染分析
1）蒸煮制浆排放的黑液
企业原来未提取黑液，各种废水混合排放。
本方案将高浓高效提取黑液并回收黑液中的残碱回用于蒸煮，即消除了污染源，又创造了经济效益。
所提取的黑液含有大量的有机污染物、无机污染物和少量漏浆、杂质，这是制浆造纸企业的主要污染源。
其组成及特性如下：
草浆工艺条件一般为：
（麦草～苇）
名称
技术条件
备注
用碱量（Na2O计）
17%～20%
对绝干浆
液比
1:
2.5～2.8（蒸球），
1:
6浓缩至2.5（蒸煮蒸发器）
蒸煮压力
0.4Mpa～0.65Mpa
蒸煮时间
球:
1h,蒸煮蒸发器3h
蒸煮质量
高锰酸钾值12±2
（粗浆）
残碱
8g/L～10g/L
黑液量
每吨绝干浆6m3
黑液的组成与特性：
（麦草～苇）
名称
单位
数量
备注
浓度（20℃）
°Bé
10～11
总固体
g/L
130.5～133
有机物
g/L
92.15～93
无机物
g/L
40.8～40.3
有效碱
g/L
1.67～3.36
SiO2
g/L
9.76～3.56
总碱
g/L
28.5～26.5
木质素
g/L
31.～39.42
挥发酸
g/L
12.～11.70
黑液总固形物的组成：
（麦草～苇）
名称
所占比例
备注
有机物
69%～69.72%
木质素
23.9%～29.6%
包括在有机物中
挥发酸
9.4%～8.8%
包括在有机物中
无机物
31%～30.28%
总碱
28.2%～25.65%
包括在有机物中
SiO2
7.48%～2.68%
包括在有机物中
黑液CODcr、BOD5排放量：
国家环保局科技编发的《草浆造纸工业废水污染防治技术指南》中给出不同制浆工艺污染物发生量：
项目
浆种
制浆漂白工艺
蒸煮工段
漂白工段
污冷凝水
CODcr
Kg/t
BOD5Kg/t
CODcr
Kg/t
BOD5Kg/t
CODcr
Kg/t
BOD5Kg/t
硫酸盐木浆（不同原料
平均值）
蒸煮，硫化度25-26%粗浆得率48-50%漂白CEH或H
白度50-60GE
1400
350
75
16
8
3
蒽菎烧碱法草浆（不同原料平均）
蒸煮用碱量300-400kg/t浆，粗浆得率45%-48%
1300
340
45
15
15
5
漂白CEH
白度73-78GE
亚铵法草浆
或亚钠法
粗浆得率55%-60%
1000
300
粗浆得率75%-80%
400-500
200-300
废纸浆
脱黑、漂白
150
化机浆
粗浆得率≥90%
105
45-50
（2）中段废水
除去黑液及纸机白水，生产中产生的洗浆、漂洗、漂白废水统称为中段废水，其污染物依然是大量的有机及无机污染物、细浆、杂质，且排放量较大，普通生产工艺每天约排40000m3，现需要通过清洁生产大幅度减少排放量及污染负荷，全部进废水处理站处理达标后排放。
（3）纸机白水
纸机白水应该经微滤或气浮处理后回用于洗浆，不外排。
蒸煮制浆黑液的高浓高效提取及处理是造纸行业污染治理的关键，本工程的工艺设计采用国内高新技术“同蒸同煮同蒸法”清洁生产制浆，“高浓高效低液量”提取黑液，“喷淋液膜无结垢蒸发浓缩”，“斜旋无尘碱炉”焚烧产汽回用，高效低投资新式草浆蒸煮黑液碱回收工艺。
中段废水是造纸行业另一重要污染源，其特点是水量大，颜色深。
本工程的重点是对黑液进行高浓高效提取并回收碱应用后，使中段水排放量及污染负荷大幅度降低，在后期的中段水处理工程中，可对中段废水采用水解酸化——好氧为主的二级生化处理工艺，这是国家及行业推荐的治理技术政策，成熟可靠。
本工程设计方案所选用的治理工艺技术及设备均已经通过大规模生产实践检验，产品合格，出水达标，成熟可靠。
企业具备清洁生产、黑液碱回收利用及中段水生化处理的基本条件、场地、资金。
1．3设计依据与范围
1．3．1设计依据
①企业提供的设计资料、项目环境影响评价报告书及批文；
②政府的相关文件；
设计采用的标准，规范如下：
（1）《造纸工业水污染物排放标准》（GB3544-2001）
（2）《草浆造纸工业废水污染防治技术指南》（国家环保局科技标准司）
（3）《草浆造纸工业废水污染防治技术政策》（国家环保总局环发[1999]273号文件）
（4）国家颁布的各专业相关设计规范和技术规定。
1．3．2设计范围
充分利用现有设备设施，通过技改使制浆能力达到每年5.1万吨，改造企业备料、蒸煮制浆生产方法，高浓高效低液量提取出符合技术要求的黑液并收浆后送至黑液碱回收车间，生产出合格液碱的相关设备设施。
围墙、道路、绿化、站外水、电、热管网、库房、运输等公共设施不在本方案设计范围内。
1．4设计指导思想
（1）采用从污染源头入手的清洁生产工艺，通过同蒸同煮同蒸发实现高浓高效低液量提取黑液，使黑液提取率达90％以上，而黑液量每吨浆只有6m3，并可大幅度降低中段水排放量和污染负荷，确保中段水低成本长期稳定达标排放。
（2）将同蒸同煮同蒸发制浆提取的半浓黑液再通过喷淋液膜蒸发浓缩、可比广泛使用的板式降膜蒸发器提髙30％以上的效率，（相当于只建原六体五效蒸发系统的后三效）而且不结垢。
（4）用斜旋无尘碱炉焚烧浓黑液，并产生1.6MPa过热蒸汽。
该新型碱炉高度低，无大量烟尘，可降低基建投资和缩短工期。
（5）在苛化系统中对石灰乳制备及白泥洗涤采用上向流制备和吸附分离等高效可靠的新设备。
第二章设计参数的确定
2．1生产规范
碱法芦苇漂白浆150t/d（51000t/a）
年工作日340d
2．2蒸煮黑液
（1）高浓提取黑液：
6m3/tj900m3/d（38m3/h）
（2）高浓黑液水质：
PH14
C0Dcr208kg/m3
B0D565kg/m3
SS1kg/m3
由于采用清洁生产同蒸同煮同蒸发制浆及高浓高效提取黑液，送往洗浆筛选的粗浆中所含废水COD数量比国家环保局科技司统计及通常蒸煮制浆的要低，所以可以减少洗、漂中段水排放量和污染程度，为后序中段水处理工程的低投资、低运行、稳定达标创造了有利条件。
第三章综合治理工艺的选择
3．1蒸煮黑液治理工艺的选择
国家环保总局环发[1999]273号文《草浆造纸工业废水污染防治技术政策》中明确规定：
——碱法草浆黑液推荐常规燃烧法碱回收工艺。
——亚铵法草浆黑液使用生产粘合剂工艺。
——亚钠法草浆黑液使用资源化综合利用工艺。
可以看出，当用何种化学制浆方法确定之后，黑液的处理工艺则已随之确定，本工程选用黑液碱回收工艺。
3.2常规燃烧法碱回收与新型碱回收的分析对比
1）草浆黑液的性质与木浆黑液的差异很大，具体表现在：
①硅干扰：
黑液固形物含硅量高（麦草浆7.8%，稻草浆5.8%，苇浆0.28%，木浆0.2%），在对其蒸发浓缩过程中都有严重的硅干扰，主要表现在结垢严重，粘度高，难蒸浓。
草浆黑液除硅技术国内外都做了不少科研，但迄今为止，还没有一种经济适用、比较成熟的方法。
②粘度陡升点：
草浆黑液的粘度比木浆高的多，甚至可以做工
业粘合剂，蒸发到35%以上的浓度时粘度会陡然升高几十倍，造成粘结蒸发器等设备，蒸发困难，所以当浓度增大，粘度上升时，传统的管式或板式蒸发器都会出现粘壁结垢现象。
故从防止结垢的角度讲，黑液的蒸发更适合喷淋无接触点的蒸发。
草浆黑液蒸发到木浆黑液的入炉浓度困难，设备故障多，运行不正常，因此，草浆的入炉浓度比木浆要低得多，发热量低，所以草浆黑液碱炉要有良好的保温而不是散热，在带水冷壁的传统碱炉炉膛中燃烧并不理想，辅助热源需要量大。
为保证35%浓度黑液正常燃烧，不带水冷壁的炉膛比较好，国外燃烧草浆黑液因粘度高，蒸浓难度大，热值低，也是采用不设水冷壁的砖砌炉或沸腾炉，喷射浓度35～45%。
③提取、洗涤难兼顾：
草浆黑液粘度高，在纤维壁内的黑液
比例大，结合牢，必须有足够的时间渗透置换才能提取出来，草浆原浆打浆度高（木浆12～16°SR,麦草浆30°SR，稻草浆40°SR）难过滤，易糊网，真空洗浆机每平方过滤面积日产浆量：
木浆5～7吨，稻草浆1.5～4吨，麦草浆0.5～2吨。
水平带式洗浆机渗透时间，草浆应有40秒，而木浆仅20秒，所以草浆比木浆设备要大2.5～3倍，洗涤效果才相似。
④草浆黑液“膨胀容积指数”（Ｓ.Ｖ.Ｌ）比木浆的低（麦草
5.44，稻草2.99，竹14.52，木26.77）。
Ｓ.Ｖ.Ｌ的含义是黑液固形物在300℃温度下保持1小时每克膨胀的毫升数（毫升/克）。
由此可知草浆黑液灰垫层粘而不透气，垫层薄，因此一次风嘴比木浆低，风量风压略高。
⑤草浆黑液熔融物熔点高（草870～890℃，木843℃），流
动性差，为使排出顺利，炉底要保温，坡度都比木浆大，因此一定要控制好烟温以免飞灰熔结难以清除。
综上所述，可以从黑液资源化应用处理的角度归纳出相关的黑液特性：
①黑液中有残碱可回收，有木质素可回收，有机物可应用。
②由于草浆黑液含硅量高，有粘度，难挤压提取，蒸发设备
管道、喷嘴易结垢。
③造纸产生污染物有80%以上存在于黑液中，解决好黑液的
污染，十分重要，是治理造纸污水污染的关键。
2）常规燃烧法碱回收是国家环保总局推荐的工艺
经多年的实践后，国家环保总局在环发[1999]273号文中明确规定：
推荐常规燃烧法碱回收工艺处理烧碱法草浆蒸煮黑液；并同时规定了生产规模为1.7万吨／年以上；明令禁止了其他未经实践检验的黑液处理工艺。
2005年行业政策又改为到2007年底取缔3.4万吨/年以下制浆造纸企业。
同时，国家颁布的《造纸工业水污染物排放标准》
（GB3544－2001），就是按黑液碱回收后中段水二级生化处
理工艺制定的技术数据。
常规燃烧法碱回收借鉴于国内外大型木浆黑液处理工艺，
该工艺热效率高，碱回收较充分，不受市场制约。
由于该工艺
要求黑液提取率必须达85%以上，所以中段水COD浓度在
2000mg/L以下，很容易二级生化处理达标。
目前常规燃烧法碱回收工艺处理黑液是唯一被官方认可推
广的技术，对其它资源化应用技术需经生产实践证明成功才允
许应用。
3）碱法草浆黑液常规燃烧法碱回收工艺并未能广泛应用
事实上常规燃烧法碱回收工艺至今未能在碱法草浆造纸厂广泛推广应用，更不要说在亚钠法、亚铵法、及低碱法草浆造纸厂根本无法应用碱回收工艺。
4）常规燃烧法碱回收工艺为何难以推广
自环发[1999]273号文件明确推广“常规燃烧法碱回收工艺”处理碱法制浆黑液以来，虽然一些5万吨/年以上生产规模的草浆纸业投建了一些碱回收工程（其中以山东为最多），但迟迟未能推广，其根本原因在于：
1常规燃烧法碱回收工艺及设备完全是由木浆黑液碱
回收照搬的，由于草浆黑液的粘度、热值、燃烧条件与木浆黑液区别很大，所以设备运行很难正常，尤其蒸发部分很难解决硅粘度问题。
2常规燃烧法碱回收碱炉带水冷壁产生蒸汽，所以要求黑液量和质的稳定，要求一定的燃烧温度、浓度，而草浆黑液燃烧热值低，由于硅粘度的问题，难以保证一定的浓度，造成燃烧困难。
3要想保证一定的技术经济指标和效益，常规燃烧法碱回收必须要求大的生产规模，较高的黑液提取率，较好的蒸发浓度，必须带余热发电和高压静电除尘，这势必造成较大的投资，要求较高的运行管理水平；恰恰中国的草浆造纸企业绝大部分不能满足这些先天的条件。
大量事实证明：
由于草料资源分散和造纸企业多为私营经济等因素，我国很少能兴建５万吨／年以上的草浆造纸企业，也很难筹建几千万至上亿元的碱回收工程，即使是筹集资金建设了碱回收工程的，也很少有企业能管理好、运行好，尤其是很难承受庞大的运行维修管理费用，很难达到预期的技术经济指标，要亏损运行。
以上诸多因素使我国大部分草浆造纸企业对常规燃烧法碱回收望而却步！
5）随着环保管理力度的加强、制浆造纸生产规模必须达到年产5万吨以上的规定、碱价的提高及常规燃烧法碱回收工程造价的适当降低，为推广黑液碱回收技术创造了有利条件。
也是高效、经济、可靠的新型碱回收工艺得以推广的大好时机。
6）目前国内草浆造纸黑液碱回收工艺存在三个主要问题：
一是黑液难以实现高浓高效提取，每吨浆黑液量10m3以上，提取率75-85％；二是为了防止六体五效板式降膜蒸发器结垢，蒸发源头温度必须控制在140-145℃以内；三是投资大、工期长、运行维护费用高。
7）从清洁生产入手的新型碱回收工艺解决了常规燃烧法碱回收工艺存在的主要问题
本工程设计选用的新型碱回收工艺则有效地解决了这些问题。
每吨浆黑液量只有6m3，提取率90％以上；喷淋液膜蒸发器蒸发源头温度可达200℃以上，且不结垢；由于提取、蒸发、焚烧、除尘都得以简化，投资降低，建设工期缩短，管理维护相对容易，运行费降低。
充分体现了新型碱回收工艺的特点与优势。
第四章黑液碱回收车间
4．1设计参数
（1）日最高制浆量：
150t/d
（2）蒸煮黑液量：
6m3/t浆、900m3/d（38m3/h）
4．2黑液提取
目前国内制浆造纸废水面临最大的问题是黑液如何经济有效地处理好，经二十多年的研兖与实践，应用了酸析木素、絮凝分离、超滤、厌氧、简易焚烧等工艺均末取得真正的成功，，只剩生产木质素磺酸盐销售和碱回收得以生存，但前者受市场制约，较大纸业存在产销不平衡问题难以解决，而后者受投资大、硅粘度高、难运行限制也未顺利推广，其重要原因是一直无法实现黑液真正意义上的高浓高效低量提取及防止结垢！
本方案采用十余年研究与实践的成果，从清洁生产同蒸同煮同蒸发制浆入手，实现了黑液在生产过程中低流量高浓度高效率的提取。
每吨浆只排6吨黑液，波美度15以上，先进的设备保证了提取率90%以上，而以往最先进的五段逆流鼓式真空洗浆机要排11-13吨的黑液，波美度为5～6，提取率为80-85%，电耗也高。
需要强调的是：
清洁生产工艺绝不影响制浆的产量与质量，且有所提高。
清洁生产提取黑液工艺流程如下：
切片
筛选除尘
配碱、蒸汽进球预蒸煮
喷放仓
高浓磨
蒸煮蒸发器
6m3/t浆半浓黑液
斜网浓缩机
双螺旋压滤机
高浓碎浆机黑液过滤
跳筛
三段压榨过滤洗浆机送碱回收车间
蒸发浓缩工段
浆池
黑液碱回收工艺流程图
半浓黑液
管板蒸发器（Ⅰ效）
蒸汽喷淋液膜蒸发器（Ⅱ、Ⅲ效）
增浓装置
煤点火炉斜旋无尘碱炉净化器引风机烟囱
鼓风机溶解槽
石灰仓石灰乳槽苛化器
澄清池
真空吸附机白泥外运,应用
碱液槽
回用于蒸煮配碱
4．6土建工程及主要建（构）筑物一览表
序号
名称
尺寸m
面积/容积
型式与结构
数量
备注
1
黑液调节池
24×15×3
1080m3
地下钢砼
1座
2
蒸煮车间
220m2
砖混、彩钢
2座
双层
3
成品黑液池
9×6×3
162m3
地下钢砼
2座
4
碱回收车间
120×12
1440m2
框架、彩钢
3座
双层、配行车
5
设备基础
6
烟囱及其它
4．7安装工程及主要设备器材一览表
序号
名称
型号、技术能数及性能
数量
备注
1
专用高浓磨
40t/d,D600,90kw
8台
四用四备
2
蒸煮蒸发器
264kw、50m3×４
2套
3
斜螺旋浓缩机
5.5kw×3
4组
4
高浓碎浆机
5m3、75kw
2台
5
跳筛
2m2、4kw
4台
6
压榨洗涤机
B2500、75t/d、11kw
6台
7
喷淋液膜蒸发器
（1000m2＋1500m2）、7kw
5套
8
斜旋碱炉及辅机
1.6Mpa，68kw
3套
9
黑液过滤器
11kw
2台
10
苛化系统
96.5kw
4套
11
闪蒸灌
4kw
3套
12
热交换器
60m2，11kw
14套
13
其它辅助系统
管道、阀门、保温、计量、控制仪表等
配套
14
公共工程
电气照明、给排水、通风等
配套
4.8用电负荷
1.蒸发蒸煮车间：
装机容量1648KW运行功率901.6KW
2.碱回收车间：
装机容量710KW运行功率497KW
第五章公共工程与安全卫生
5．1总图运输、绿化
将新增同蒸同煮车间，碱回收车间设在靠近蒸煮制浆附近的约140m×60m=8400m2空地，中段水处理车间用另一块现有场地，各自形成独立的生产区域。
主要运输通道进行硬化、车间四周用常青灌木适当绿化。
白泥，污泥、炉渣的外运临时租用车辆，不专设运输车。
5．2给排水
碱回收车间和新加蒸煮车间用水由生产区给水管网接入。
地面雨水等外部水与生产区统一设计排放，不进处理系统。
碱回收车间设消防用水，专线及消防水泵，与生产车间统一考虑，并设置员工饮用水设施。
5．3供电
根据碱回收及新加蒸煮车间的总装机容量与实际运行功率以及厂区照明用电，统一设计供电变电所及设备，碱回收及新加蒸煮车间分别在值班辅助间内设配电间。
5．4供热采暖通风
新加蒸煮车间、辅助间、碱回收车间及化验室设夏季通风、空调设施。
5．5节能
在新工艺中对各单元产生的二次蒸汽均回收利用。
5．6节水
在新工艺中对各单元产生的废水尽可能逆流回用，使吨浆补充新水量由现在的243吨降到60-70吨。
5．7消防
碱回收车间及新加蒸煮车间按消防要求设消防泵、消火栓、灭火器。
5．8劳动保护安全卫生
池体四周设护栏。
机电动力设备设防护罩。
对职工进行安全教育，发放劳动保护用品，设置合格的操作梯台、护栏。
5．9劳动组织
（1）碱回收车间
管理：
3名、常白班
操作：
105名、三班
合计：
108名
（2）新加蒸煮车间
管理：
3名、常白班
操作：
15名、三班
合计：
18名
第六章工程投资概算
6．1土建工程
序号
名称
面积/容积
型式结构
数量
价格
（万元）
备注
1
黑液调节池
1080m3
地下钢砼
1座
21.6
2
蒸煮车间
220m2
砖混、彩钢
2座
66.0
3
成品黑液池
162m3
地下钢砼
2座
10.0
4
碱回收车间
1440m2
框架、彩钢
3座
345.60
5
设备基础
25
6
烟囱及其它
40
合计：
508.2万元
6．2设备器材
序号
名称
技术参数及性能
数量
价格
（万元）
备注
1
专用高浓磨
40t/d,D600,90kw
8台
44
四用四备
2
蒸煮蒸发器
264kw、50m3×４
2套
851.2
3
斜螺旋浓缩机
5.5kw×3
4组
22
4
高浓碎浆机
5m3、75kw
2台
10
5
跳筛
2m2、4kw
4台
4.8
6
压榨洗涤机
B2500、75t/d、11kw
6台
180
7
喷淋液膜蒸发器
（1000m2＋1500m2）、7kw
5套
474
8
斜旋碱炉及辅机
1.6Mpa，68kw
3套
390
含余热蒸浓
9
黑液过滤器
11kw
2台
16
10
苛化系统
96.5kw
4套
630
11
闪蒸灌
4kw
3套
36
12
热交换器
60m2，11kw
14套
294
13
其它辅助系统
管道、阀门、保温、计量、控制仪表等
配套
52
14
公共工程
电气照明、给排水、通风等
配套
50
合计：
3054万元
6．3其它
（1）运输、安装：
3054×3.5%=106.9万元
（2）设计、调试、管理：
（508.2+3054）×4%=142.5万元
6．4工程总概算：
508.2+3054+106.5+142.5=3811.2万元
第七章主要技术经济指标
（1）占地面积：
5600㎡
（2）劳动定员：
126人
（3）工程概算：
3811.2万元
（4）黑液处理能力：
900m3/d
（5）黑液资源化产品：
液碱
（7）液碱成本估算：
950-1050元/t
（8）液碱市售价格：
1800-2000元/t
（9）液碱回收利用效益：
约1000元/t
第八章工程进度计划建议
预计工期：
施工图设计30天
土建施工与设备制造90天
设备安装90天
系统调试30天
工期总计240天
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