年产20万非木材制浆厂碱回收分厂.docx

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年产20万非木材制浆厂碱回收分厂

毕业设计（论文）

题目：

设计年产20万吨非木材制浆厂碱回收分厂

子题：

重点燃烧车间

专业：

轻化工程指导教师：

李娜

学生姓名：

武双班级-学号：

轻化102-01

2014年6月

大连工业大学本科毕业设计（论文）

设计年产20万吨非木材制浆厂碱回收分厂

Designedannualoutputof200000tonsofnon-timberpulpplantchemicalrecoveryplant

设计（论文）完成日期2014年6月6日

学院：

轻工与化学工程学院

专业：

轻化工程

学生姓名：

武双

班级学号：

轻化102——01

指导教师：

李娜

评阅教师：

2014年6月

摘要

随着科学技术的逐步发展，新技术不断应用于制浆造纸企业的碱回收工段，提高了化学药品回收率和燃烧热效率，减少了对环境的污染。

本设计特点是工艺成熟、稳定，设备比较先进且操作性和稳定性强，已得到国内有关企业的证实。

从蒸煮出来的黑液用真空洗浆机洗涤使黑液的提取率达到98%,碱回收率高达94%，碱自给率为94%，燃烧热效率53.04%。

蒸发工段采用七体五效板式降膜蒸发器，使黑液由洗涤工段的10%升至45%，再通过碱喷射炉进行燃烧，环保，节能。

碱喷射炉采用双汽包低臭技术，静电除尘率为99%，防止烟气二次污染。

目前投资、能耗、环境是碱回收技术发展的主要影响因素和动力。

在碱回收新技术的应用下，设备效率提高了，也等于提高了产量，还明显的提高了化学药品的回收率，减少了对环境的污染，并且对燃烧热量进行回收，达到良好的环境效益，社会效益和经济效益。

关键词：

碱回收；碱法制浆；燃烧。

Abstract

Withthegradualdevelopmentofscienceandtechnology,newtechnologyapplicationinpulpandpaperenterprisesconstantlyalkalirecoverysection,improvethechemicalrecoveryrateandcombustionefficiency,reducethepollutiontotheenvironment.Thisdesignischaracterizedbytechnologymature,stable,equipmentismoreadvancedandoperabilityandstabilityisstrong,hasbeenconfirmedbytherelevantdomesticenterprises.Blackliquorfromcookingoutoftheuseofdrum-typevacuumpulpwashingmachinewashtheblackliquorextractionratereached98%,alkalirecoveryrateisashighas94%,itsself-sufficiencyrateofalkaliis94%,thecombustionthermalefficiencyis53.04%.Fiveeffectevaporationsectionusingsevenbodyplatefallingfilmevaporationstation,maketheblackliquorbywashingsectionof10%to45%,againthroughthealkaliinjectionfurnacecombustion,environmentalprotection,energysaving.Lowalkaliinjectionfurnacewithdoubledrumsmellytechnology,electrostaticcollectioncoefficientwas99%,preventgassecondarypollution.

Thereisnodenyingthefactthattheinvestmentandenergyconsumption,environmentisthemaininfluencefactorsofalkalirecoverytechnologydevelopmentandmotivation.Underthealkalirecyclingtheapplicationofnewtechnology,equipmentefficiency,alsoisequaltotheincreasedproduction,alsoobviouslyimprovetherecoveryofchemicalstoreducethepollutiontotheenvironment,andthecombustionheatrecycling,andachievegoodenvironmentalbenefits,socialbenefitsandeconomicbenefits.

KeyWords:

alkalirecovery;Alkalinepulping;Combustion.

目录

摘要I

AbstractII

引言1

第一章厂址选择及工艺过程论证3

1.厂址选择及论证3

1.1地理位置3

1.2气候条件3

1.3原料来源3

1.4水源方面3

第二章生产方法论证及工艺流程说明3

2.1备料工段5

2.1.1生产方法5

2.1.2生产工艺流程5

2.2蒸煮工段5

2.2.1生产方法5

2.3洗涤工段5

2.3.1生产方法5

2.3.2生产工艺流程5

2.4蒸发工段6

2.4.1生产方法6

2.4.2生产工艺流程6

2.5燃烧工段7

2.5.1生产方法7

2.5.2生产工艺流程8

2.6苛化工段9

2.6.1生产方法9

2.6.2生产工艺流程9

第三章物料平衡计算11

3.1物料平衡计算说明11

3.2蒸煮工段计算12

3.3洗涤工段计算14

3.4蒸发工段计算16

3.5熔融物成分计算17

3.6燃烧工段计算19

3.7苛化工段计算23

3.7.1无机物的平衡计算24

3.7.2液体及碱平衡计算26

第四章热量平衡计算35

4.燃烧炉热量衡算35

4.1收入热量的计算35

4.2消耗热量的计算35

4.3供产生蒸汽量37

4.5热功效率38

第五章设备选型40

5.1设备选型的原则40

1.满足实际生产需要；40

2.运用正确公式计算设备产量和台数；40

3.依据计算产量确定主要生产设备；40

4.依据实际情况合理确定设备台数；40

5.2重点工段设备选择以及计算40

5.2.1黑液喷射炉的选择40

5.2.2送风机的选择40

5.2.3引风机的选择42

5.2.4空气加热器43

5.2.5黑液泵43

5.2.6浓黑液直接加热器44

5.2.7溶解槽44

5.2.8浓黑液槽44

5.2.9消音泵44

5.2.10绿液泵45

5.2.11静电除尘器45

5.2.12软化水槽45

5.2.13软化水泵45

5.2.14省煤器46

5.2.15黑液喷嘴46

5.2.16烟囱46

5.2.17冷凝水箱46

5.2.18碱灰溶解槽46

5.2.19中压分汽缸47

5.3主要设备一览表48

6.1重点车间设备布置50

6.1.1重点车间布置说明50

6.1.2主要设备的安排及主要说明50

7.1环境保护51

7.2节能措施51

第八章自动化控制系统52

8.1送风系统的控制52

8.2锅炉汽包水位的控制52

8.3现代的碱回收锅炉控制系统53

第九章工作制度及劳动组织54

9.1工作制度54

9.2劳动组织及车间定员54

10.1供水系统55

10.1.1生活用水量的确定55

10.1.2生产用水量的确定55

10.1.3消防用水量的确定55

10.2供汽系统55

10.3供电系统56

10.4其他原料消耗57

10.5碱回收量57

10.6工资成本58

10.7设备折旧计算58

10.8总成本计算58

参考文献59

致谢59

引言

本设计以非木材为原料重点设计碱回收厂的燃烧车间，选取芦苇为原料。

对制浆所产生的黑液进行碱回收以达到治理黑液污染、保护环境、节约资源和能源，节约大量用水的目的。

此设计的重点工段是燃烧工段。

根据«制浆原理与工程»设计合理科学的生产流程,分别是蒸发工段流程，燃烧工段流程，苛化工段流程。

由工艺的合理科学性确定其蒸发、燃烧和苛化的工艺条件。

根据生产要求选择合理的蒸发方法和苛化方法完成蒸发流程和苛化流程，选择先进的燃烧方法和燃烧设备完成燃烧工段流程。

确定工艺生产流程，达到总流程生产的合理工艺要求后,由流程方框图制作生产工艺流程示意图,完成黑液、蒸汽等的合理布置,以达到合理科学的要求。

根据«制浆造纸工艺设计手册»完成物料和能量平衡计算，典型设备选择计算以及示意图的布置等，确定生产工艺的可行性和合理性。

由生产工艺、气候条件、生产原料、水土资源、市场行情等条件选择合适的厂址。

本设计的重点工段是燃烧工段。

黑液燃烧的目的一方面是通过对浓黑液中有机物的燃烧回收热能并产生工艺需要的蒸汽；另一方面是回收黑液中的碱供蒸煮使用同时消除黑液的污染。

燃烧的主要设备是碱回收炉，此设计的碱回收炉选用WGZ型喷射炉，是用喷枪把黑液喷成一定大小的液滴，使黑液在空间或炉壁蒸发、干燥的一种比较先进的碱回收炉。

其是我国设计制造的全水冷壁碱炉，在我国已有十多年的生产运行经验，经不断改进已逐步完善。

该炉的碱回收率、热效率较高，是黑液碱回收炉的首选，是我国目前使用最广泛的一种炉型。

蒸发工段的流程采用七体五效板式降膜蒸发，是根据辽宁盘锦振兴生态造纸公司的实际生产运作制定的，该系统是一种新型的碱回收蒸发系统，具有热效率高、节能、运行方便可靠、污染少、一次出浓黑液等特点。

采用逆流流程，各效的温差也得到了较为合理的分配。

在出浓黑液的第一效设计为3个单独的单室蒸发器串联，通过仪表切换使几个室轮流进出稀、浓黑液或清洗，平时是其中两个蒸发器正常工作，对余下的一个蒸发器进行清洗，这样可以一次出浓黑液且出效的黑液浓度大大提高，而连续运转的周期也大为延长。

本设计制定过程中在完全考虑了实际生产的合理性和科学性的基础上尽量满足生产工艺的先进性，而且参考近年来具有说服性的参考资料并根据公司实际生产工艺条件完成了物料及能量平衡计算。

经验证，物料和能量均达到平衡的要求，因此可以应用于实际生产来达到为芦苇制浆厂节约资源和能源、节约生产成本和保护环境的目的。

不过，由于现代草类制浆碱回收技术发展迅速，该设计有待于进一步改进，以达到更加先进科学的目的。

第一章厂址选择及工艺过程论证

1.厂址选择及论证

本设计依据设计任务书，考虑到原料来源，水、煤、汽的来源，及产品销售和交通情况，自然条件和建材供应诸方面因素，将厂址选在辽宁省盘锦市。

1.1地理位置

盘锦市位于辽宁省西南部，辽河三角洲的中心地带，东、东北邻鞍山市，东南隔大辽河与营口市相望，西、西北邻锦州市，南临渤海辽东湾。

1.2气候条件

盘锦市地处中纬度地带，属暖温带大陆性半湿润季风气候。

其特点是：

四季分明，雨热同季，干冷同期，温度适宜，光照充裕。

1.3原料来源

本设计芦苇制浆厂以芦苇为制浆原料，而盘锦市拥有丰富的芦苇资源，其苇田收割面积55608公顷，年产芦苇50万吨左右，列世界之先。

主要分布于大辽河口至大凌河口海岸线以北地段的辽滨、赵圈河、羊圈子、东郭4个苇场和新生农场苇田大队。

主要用于制浆造纸原料，占辽宁省芦苇总产量的50%以上。

自1960年始，该地加强对芦苇生产的管理，变芦苇的自然生长为人工科学培育。

目前仍有近万公顷的沼泽荒滩可开垦成苇田。

1.4水源方面

盘锦地处渤海湾北岸，辽河三角洲腹地，水系包括辽河，水资源比较丰富。

2008年盘锦市水资源总量3.01亿立方米，地表水资源量为1.89亿立方米，地下水资源量为2.09亿立方米。

盘锦市南部沿海，15米等深线以内浅海水域约20万公顷，其中3米等深线以内沿岸浅海水域约1.9万公顷，滩涂面积3.92万公顷，淡水水域15.3万公顷。

第二章生产方法论证及工艺流程说明

2.1备料工段

2.1.1生产方法

备料采用的方法是干湿结合法备料,之所以采用干湿结合法备料是因为干法备料虽然工艺成熟；投资少；耗能低；操作容易，但是存在飞尘污染大；草片所带灰尘等杂质多，制浆用碱量高；得率低；纸浆质量不高，硅干扰大等缺点。

干湿结合法备料是将干法备料和全湿法备料的一些工序进行组合，使之具有两者的特点。

由于本设计所采用的蒸煮方法是横管连续蒸煮,对原料的质量要求高，并且想降低碱回收的硅干扰所以选用干湿结合法备料。

2.1.2生产工艺流程

干湿结合法备料代表性流程有两种，本设计所采用的是干切、干净化、湿洗涤流程。

具体流程说明：

芦苇被送入切苇机，在切苇机内被切成35～45mm的苇片，苇片被送入风力除尘机进行风力除尘，从切苇机和风力除尘机出来的尘土等送入除尘系统，从二者中出来的苇片随后被送入料仓，苇片从料仓出来被皮带运输机从料仓送往鼓式洗苇机上料皮带，再运往水力洗苇机进行洗涤，水力洗苇机中的水一部分来自环保部门处理的水，洗苇机由三相异步电动机带动搅拌器搅拌，洗苇的渣从排污口排出，苇片和水从洗苇机出来接着进入斜螺旋脱水机进行脱水，脱出的水送入洗苇机进行洗苇，杂质由排污口排出，水力洗苇机和斜螺旋脱水机中出来的废水送入污水处理系统。

经过脱水的苇料进入回料螺旋，随后进入销鼓计量器计量，通过控制销鼓计量器的转速控制进料量，一定量的苇料由螺旋送入T形管,多余的苇料送入水力洗苇机，在T形管内苇料与配好的蒸煮碱液进行混合，T形管由压缩空气罐控制止逆阀形成料塞，混合好后的苇料和蒸煮碱液随后被送入横管连续蒸煮器进行蒸煮。

其中风力除尘具有以下优点：

1、设备简单，投资少，维修费用低；2、占地面积小；3、可作长距离，定量，集中或分散输送；4、输送过程中可通过旋风除尘器除杂。

2.2蒸煮工段

2.2.1生产方法

蒸煮方法是用烧碱蒽醌法制浆，采用横管式连续蒸煮器蒸煮。

工艺参数和结果如下是：

工艺芦苇烧碱法蒸煮化学制浆参数是用横管式连续蒸煮器蒸煮草片喂料速率：

10t/h；用碱量：

16%；喷射冷凝液量：

1150kg/t风干浆；蒸煮碱损失率：

1.35%；蒽醌用量：

0.05%；液比：

1:

3；粗浆得率：

40%；残碱（g/L）:

5%。

蒸煮采用连续的横管蒸煮器（潘地亚连续蒸煮器），与干湿结合法备料配套使用，具有蒸煮得率高、纸浆强度大、均匀性好、原料损耗低、汽和电负荷均衡、自动化程度高、节省药液、劳动生产率高、劳动强度低、工作环境得以改善以及成浆质量稳定等优点，是草类碱法制浆备料的发展趋势。

2.3洗涤工段

2.3.1生产方法

洗涤的方法是三段逆流洗涤，经过双辊挤浆机后进行两段逆流洗涤。

采用串联的三台真空洗浆机作为一组，真空洗浆机由高度差形成真空，真空泵进行辅助抽真空，组与组之间采用并联的方式，后一段的浓黑液送至前一段进行洗涤，第一段的浓黑液送至碱回收车间，充分地发挥了洗涤液的洗涤作用，并达到废液增浓的目的。

工艺参数如下：

洗涤提取黑液固形物含量：

10%；洗涤后纸浆含量：

12%；洗涤碱损失：

0.30%（对用碱量）；洗涤纤维损失率：

0.30%；真空洗浆机进浆浓度：

3%。

2.3.2生产工艺流程

筛选来的浆料进入真空洗浆机，洗浆机由10米以上高度差产生真空，真空度不够时由真空泵辅助抽真空，并向其内加入消泡剂起消泡作用。

在真空洗浆机内对浆料进行三段逆流洗涤，浆料洗后由螺旋输送机送入浆池，随后被送入双辊挤浆机（起挤浆和洗浆的双重作用），从挤浆机出来，浆料由送料螺旋送入氧漂塔，在这里，浆料的白度可漂达48%ISO左右，随后对浆料进行两端逆流洗涤，之后送入漂白塔进行漂白。

2.4蒸发工段

2.4.1生产方法

黑液蒸发采用七体五效板式降膜蒸发，蒸发的方式是黑液的间接蒸发。

蒸汽采用顺流，黑液采用逆流。

工艺参数如下：

蒸发碱损失率0.8%（对用碱量）；稀黑液浓度：

10%；蒸发后浓黑液含量：

45%。

七体五效板式降膜蒸发是一种新型的碱回收蒸发系统，具有热效率高、节能、运行方便可靠、污染少、一次出浓黑液等特点。

由于蒸发站全部采用板式降膜蒸发器，整个蒸发站的传热系数和有效温差都得到很大的提高，且没有静压头损失，热效率也得到较大的提高，所以，能量消耗可降至最低。

采用逆流流程，各效的温差也得到了较为合理的分配。

在出浓黑液的第一效设计为3个单独的单室蒸发器串联，通过仪表切换使几个室轮流进出稀、浓黑液或清洗，平时是其中两个蒸发器正常工作，对余下的一个蒸发器进行清洗，这样可以一次出浓黑液且出效的黑液浓度大大提高，而连续运转的周期也大为延长。

2.4.2生产工艺流程

（1）黑液流程：

蒸发工段采用逆流流程

提取来的浓度为10%的稀黑液进入稀黑液槽并由稀黑液泵送至四效蒸发器再进入五效蒸发器，随后再依次进入四效蒸发器、三效蒸发器。

从三效蒸发器出来的黑液为半浓黑液，其进入半浓黑液槽再又半浓黑液泵送至二效蒸发器，随后进入一效闪蒸室，从一效闪蒸室出来的浓黑液由一效浓黑液泵送至浓黑液闪蒸罐，浓度为45%的浓黑液送入浓黑液槽，再又浓黑液泵送至燃烧工段。

（2）不凝气流程

一效蒸发器出来的不凝气随一效蒸发器产生的二次蒸汽进入二效蒸发器，二效、三效、四效、五效不凝气沿一条管道通入板式冷凝器，在冷凝器中被冷凝成冷凝水送至苛化车间。

（3）蒸汽流程

新鲜蒸汽送入一效蒸发器的三个蒸发罐，这三个蒸发罐出来的二次蒸汽和浓黑液闪蒸罐闪蒸出来的蒸汽被送至二效蒸发器，二效蒸发器出来的二次蒸汽和二效后冷凝水闪蒸罐以及清水冷凝水闪蒸罐出来的蒸汽送往三效蒸发器，三效蒸发器出来的二次蒸汽和三效后冷凝水闪蒸罐闪蒸出来的蒸汽送往四效蒸发器，四效蒸发器出来的二次蒸汽和四效后冷凝水闪蒸罐闪蒸出来的蒸汽送往五效蒸发器，五效蒸发器的二次蒸汽则被送入板式冷凝器并在冷凝器中冷凝成冷凝水被送至苛化车间。

（4）新蒸汽及清冷凝水流程

一效蒸发器冷凝水送至冷凝水分离器再由泵送至冷凝水闪蒸罐，闪蒸出来的闪蒸汽送至三效蒸发器，而闪蒸后的冷凝水由清冷凝水泵送至燃烧喷射炉和热力锅炉。

（5）污冷凝水流程

二效板式蒸发器冷凝水进入二效后污冷凝水闪蒸罐，闪蒸出来的蒸汽随二效板式蒸发器产生的二次蒸汽进入三效板式蒸发器，冷凝水则进入三效后污冷凝水闪蒸罐，三效板式蒸发器冷凝水进入三效后板式蒸发器，闪蒸出来的蒸汽随三效板式蒸发器产生的二次蒸汽进入四效板式蒸发器，冷凝水则进入四效后污冷凝水闪蒸罐，五效板式蒸发器冷凝水进入五效污冷凝水闪蒸罐并和板式冷凝器冷凝水由污冷凝水泵送至苛化车间，而从五效污冷凝水闪蒸罐闪蒸出的蒸汽随五效板式蒸发器产生的二次蒸汽进入板式冷凝器，随后即被冷凝成冷凝水送至苛化车间。

（6）温水流程

板式降膜冷凝器出来的温水一部分被送入温水槽，另一部分被送入蓄水池由温水槽出来的温水由温水泵送至冷却塔或洗涤工段进行有效利用。

（7）外来清水及清洗工段

外来的清水由清水加压泵一部分送至真空泵另一部分送至板式冷凝器，再一部分送至稀白液槽或水塔再分别送入一效蒸发器和二效蒸发器。

2.5燃烧工段

2.5.1生产方法

黑液燃烧采用喷射炉燃烧法，喷射炉主要由燃烧炉和锅炉两部分组成。

工艺参数如下：

入炉黑液浓度≥45%；入炉黑液温度：

110℃；额定蒸汽出口压力：

1.27MPa；额定蒸汽出口温度：

194℃；锅炉给水温度：

105℃；一、二次风温度：

235℃；三次风温度：

室温；省煤器出口烟温：

约180℃；环境条件：

常年平均气温：

20℃。

2.5.2生产工艺流程

（1）黑液流程

蒸发出的浓黑液由浓黑液泵送至入炉浓黑液槽再由入炉浓黑液泵送至黑液加热器加热至一定温度后送入黑液喷枪，黑液喷出炉膛，吸热膨胀，形成垫层，产生的熔融物通过溜槽送至溶解槽，熔融物和苛化工段来稀白液混合形成绿液，绿液进入绿液过滤器过滤后由绿液泵送至苛化工段。

（2）风流程

其中一次风和二次风是热风，三次风是冷风即自然风。

一、二次风流程

一次风由送风机送入空气加热器1加热到130至150摄氏度后，再由一次风风口进入炉膛。

二次风由送风机（与一次风共用一台）送入空气加热器2加热到130至150摄氏度后，再由二次风风口进入炉膛.

三次风流程

三次风由三次风送风机送入三次风风口再进入炉膛。

（3）烟气流程

炉膛产生的烟气进入省煤器，再通过静电除尘器送入引风机，再由烟囱排入空中。

省煤器，静电除尘器，引风机出来的灰尘由收集灰斗送至刮板机，刮

入碱灰溶解槽与稀白水混合后送入溶解槽，在溶解槽中熔融物和苛化工段来稀白液混合形成绿液，绿液进入绿液过滤器过滤后由绿液泵送至苛化工段。

（4）水流程

动力车间产生的软化水送入软化水槽，再由软化水泵与蒸发来冷凝水，纸机来冷凝水一起送至冷凝水箱，冷凝水随后进入除氧器并由锅炉运水泵送至省煤器进入汽包，汽包出来的蒸汽送入碱回收炉的蒸汽过热器，随后送入中压分汽缸，中压分汽缸将蒸汽送至各个工段。

汽包中的水则由锅炉下降管送至锅炉底部集箱，实现循环。

2.6苛化工段

2.6.1生产方法

苛化采用连续苛化方式。

工艺参数如下：

用碱量：

16%（折合360.0000kg/t风干浆）；生石灰纯度80%；石灰过量系数：

1.1；石灰石纯度：

90%；苛化度：

80%；苛化总碱损失:

1.25%（对用碱量）；绿泥碱损失：

10%（对苛化碱损失）；石灰渣含量：

65%；石灰渣碱损失：

4%（对苛化碱损失）；白泥碱损失：

75%（对苛化碱损失）；滴漏碱损失：

10%（对苛化碱损失）；出白泥含量：

60%（固形物含量）。

连续式苛化工艺相对间歇式更加先进实用，生产能力较高，生产效率较高。

2.6.2生产工艺流程

燃烧工段来的熔融物通过溜槽进入溶解槽，在溶解槽中与碱灰溶解槽来的碱灰溶解液以及稀白液贮存槽来的稀白液混合，形成的绿液通过绿液过滤器过滤后用绿液泵送至绿液缓冲槽，再送至绿液澄清器，澄清器中分离出来的绿液被送至绿液贮存槽，澄清器中沉淀下来的绿泥被送至绿泥洗涤器，之后出来的绿泥外排，而从绿泥洗涤器中澄清出来的绿液被送至连续苛化器，从绿液贮存槽出来的绿液送至石灰消化提渣机。

石灰用皮带输送机送至强击式破碎机破碎，再通过斗式提升机送至石灰仓，再送至石灰消化提渣机。

在石灰消化提渣机中绿液与石灰混合消化，产生的渣子外排，随后消化乳液被送至消化乳液缓冲槽并进一步送至连续苛化器苛化。

苛化产生的白液被送至白液澄清器，其产生的白液被送至白液贮存槽，其中的白液被送至蒸煮工段。

白液澄清器产生的白泥进入沉渣搅拌