碱回收蒸发方面的改进课题

一 简述 随着造纸工业的飞速发展，造纸工业的污染越来越突出， 造纸的污染主要是造纸废水，包括蒸煮制浆废水（黑液）、洗浆废水（洗涤废水）、漂白废水和抄纸废水. 在硫酸盐法和烧碱法制浆过程中大约有50%的纤维原料物质溶于 蒸煮液中、成为黑液。黑液中大约有30-35%的无机物，主要成分时游离的氢氧化钠、碳酸钠、硫化钠、硫酸钠和与有机物结合的其他钠盐：有65-70%的有机物质主要成分是木素、树脂、淀粉及低分子化合物. 一般说来生产一吨纸浆就有一吨有机物以及400多公斤碱类、硫化物溶解于黑液中。对这些碱性强、泡沫多消耗水中溶解氧严重的黑液如果不回收处理任其排入江河、湖泊，不仅造成极大浪费，而且严重污染水源、给工农业生产、渔业生产和人民健康带来严重危害。 随着现代工业生产规模的不断扩大，对产品质量和生产效率、降低劳动强度，减少材料消耗以及节约能源等方面都提出了严格的要求，在生产过程中必须对各种工艺参数进行测量、计算、显示、控制，以及对工艺设备进行现场或远距离的操作与控制，因此必须包含各种各样的测量仪表及其与控制阀门组成的控制回路。仪表控制系统的引入大大简化了生产操作，减少了工人的劳动强度，使生产操作更安全，同时使工艺参数的控制更迅速、更精确。所以过程自动化势在必行。 碱回收的第一步是通过蒸发将黑液浓缩。从纸浆洗涤工段过来的黑液约为10％左右，通称为稀黑液。经过本工段的多效蒸发器，可浓缩到45％左右，然后再在圆盘蒸发器中利用烟气的热量，进一步浓缩到50％后即可入炉燃烧。多效蒸发器的各效互相联结，前一效蒸发的二次蒸汽作用后一效的加热蒸汽，依此类推。多效蒸发器效数越多，节能效率越高，因为每增加一个效，都会又增加一个前热的再利用机会。提高热能利用，减少蒸汽量利用。 二：针对白云纸业100t/d碱回收DCS系统本人做以下了解： 1.蒸发工段 1.1蒸发黑液工艺流程主要包括黑液流程、蒸汽流程和冷凝水流程。 (1) 黑液流程： 洗涤工段→稀黑液槽→Ⅴ效→Ⅳ效→Ⅲ效→半浓黑液槽→Ⅱ效→Ⅰ效→浓黑液闪蒸罐→浓黑液槽→燃烧工段 (2) 蒸汽流程： 总管新鲜蒸汽→Ⅰ效→Ⅱ效→Ⅲ效→Ⅳ效→Ⅴ效→板式降膜冷凝罐 (3)冷凝水流程　 进Ⅰ效的新鲜蒸汽经冷凝放热后，→被送到“清冷凝水分离器”经分离送往→“Ⅰ效冷凝水闪蒸罐”在内被闪蒸，闪蒸汽送往Ⅱ效作为补充热源，冷凝水则送往疏水加压器，给一定压力然后被送到了燃烧工段，Ⅱ效冷凝水经闪蒸罐闪蒸，闪蒸汽送往Ⅲ效作为补充热源，后续效同上，经闪蒸的冷凝水汇合然后被泵送到水封槽，也可用于洗效。 1.2蒸发工艺对控制的要求 蒸发过程工艺对控制系统的要求主要有以下几个方面： (1) 出效浓黑液浓度保持稳定　不稳定的入炉浓度将会给燃烧工段带来很大的麻烦。影响浓黑液的浓度的主要因素：进效的稀黑液浓度和流量计多效蒸发器的总有效温度。当由于受到干扰使黑液浓度偏离设定值时，如果蒸汽条件有限的话，可控制进效的稀黑液流量来调节出效的黑浓液浓度。如果蒸汽的流量或压力来调节浓黑液浓度。 (2) 稳定总有效温度差　各效的热量传递及流动是依靠有效温度差加以推动的。所谓有效温度差是指进入蒸发器的饱和蒸汽温度与黑液沸腾温度之差，任何一效的起点温度的总有效温度降低与前一效的黑液沸腾温度。为了保证各校有足够的温度差，必须保证有稳定的总有效温度，而总有效温度取决于１效蒸发器的新鲜蒸汽压力和末效的二次蒸汽的真空度。 (3) 冷凝水系统的控制　整个冷凝水系统是密封的，而且允许冷凝水发生自蒸发，因此对各效的冷凝水罐的液必须加以控制。 (4) 重要参数的集中显示　各效的温度及二次蒸汽压力都必须加以检测并集中显示。 (5) 过程优化控制　在采用计算机集散型控制系统后，有条件对整个蒸发过程实施优化控制。其主要方案是建立多效蒸发器的数学模型，通过对热量传递的运算以获得最佳的蒸发效率 1.3控制方案 在本工段的主要控制目标是稳定浓黑液的浓度和减少蒸汽的消耗量，影响浓黑液浓度的主要因素是进效稀黑液浓度和流量及蒸发设备各效的总有效差压。要稳定总有效差压首先要稳定进第一效的新鲜蒸汽压力和出末效二次蒸汽的真空度，即稳定总差压。因此必须控制以下参数： a) 进效稀黑液的浓度和流量； b) 出效浓黑液的浓度； c) 进Ⅰ效的新鲜蒸汽的压力和流量； d) 末效的二次蒸汽的真空度； e) 出效黑液的液位； f) 出效冷却水的液位； g) 出板式冷凝器清水的温度。 1.4控制方案叙述 以下是对控制系统方案的叙述，分别对蒸汽子系统，黑液子系统，冷凝水子系统进行描述： （1）蒸汽子系统 在蒸汽总管上安装有流量累计.压力指示控制，分别对新鲜蒸汽流量进行记录、累积；压力指示、调节。总管蒸汽经减压直接进入I效蒸发器，并有压力控制回路对其调节，进入I效的蒸汽对黑液进行加热，产生的二次蒸汽送入II效作加热蒸汽，以此类推，一直到V效。V效的二次蒸汽直接与板式冷凝器连接，III、IV、V蒸发器是在真空下蒸发。各效汽室出口处设蒸汽压力检测，并在监控画面上显示，板式冷凝器中冷凝水出口水温记录、调节通过调节进管清水量来保持出口水温。 （2）黑液子系统 由洗选工段送来的稀黑液送入两个稀黑液槽，在该处设置了温度指示，液位指示、报警，槽内稀黑液与浓黑液槽送来的浓黑液充分混合后被泵送到V效，并在管道设置采样管路，用于测浓。然后被送到IV、III、再到半浓黑液槽，经调浓被送至II效、I效增浓，并对对半浓黑液槽进行液位指示、报警和温度指示。并设置液位指示控制回路对各效黑液液位进行指示、调节，并对效内黑液温度指示。并在各效出口处设置采样管道，对各效浓度进行测量。黑液经I效最后浓缩被送到浓黑液闪蒸罐，闪蒸汽被送往III效做为补充蒸发热源，经闪蒸过的黑液被泵送往浓黑液槽。对浓黑液闪蒸罐进行液位指示控制，分别对两浓黑液槽进行液位指示、报警，温度指示。 （3）冷凝水子系统 进I效的新鲜蒸汽在一效被冷凝进清冷凝水分离器分离废气，再送往清冷凝水闪蒸罐，闪蒸汽被送往II效补充蒸发热源，冷凝水出口装电导率在线检测如果检测电导高说明冷凝水被污染，直接排地沟，清洁冷凝水经疏水加压后被送往燃烧工段。并对其液位进行指示控制。II、III、IV、V冷凝水被送往各效冷凝水闪蒸罐，经闪蒸后冷凝水被集中，并被泵送水封槽，可用于洗效。 （4）黑液浓度串级控制 黑液浓度是蒸发工段的主要控制指标，维持黑液浓度恒定是保证燃烧工段正常工作的首要条件，而影响黑液浓度的主要因素是进效稀黑液的浓度和流量及蒸发设备各效的总有效压差，由于多效蒸发器具有容量大，滞后时间长等特点。利用常规的单回路PlD控制控制质量差．很难达到预期的效果，在此我们采用串级控制，即把黑液浓度调节回路与新鲜蒸汽进效流量调节回路组成串级调节系统(如图所示)．其中，黑液浓度为主控变量，蒸汽流量为副控变量， 当黑液浓度偏离设定值时，浓度调回路进行运算．其输出值为蒸汽流量调节回路的设定值．接着蒸汽流量调节器进行调节，改变进效蒸汽流量．使黑液浓度发生变化．一直到达到浓度设定值为止，另外，由于流量调节回路是一流量随动系统．当系统条件或负荷改变时．浓度调节器将改变其输出值，流量调节回路能快速跟踪．及时而又精确地控制蒸汽流量，从而保证系统的控制品质。 图： 黑液浓度串级调节系统 1.5 问题： 以上是整个蒸发工段的控制思想，现行各DCS集成商的控制方案基本类似，主流控制思想，并达到相当好的控制效果。 但在实际运行当中发现一些问题（个人观点） A: 首先在黑液浓度的测量问题上，在实际生产中，黑液浓度是离线测量的，即先通过人工定时采样、实验室测定波美度、最后反馈给生产单位。这种测量具有较大的滞后，不利于指导生产，黑液浓度必须进行在线连续测量。在线测浓还没有十分好用的解决方案，采用光学法进行在线检测的波美度仪表，效果还可以，国内一些比较大的线已经开始使用，但这些仪表均为国外产品，价格非常昂贵，且寿命短，目前尚未见国产在线仪表上市，目前一些厂家提出间接测浓的方法，通过在线检测差压和温度来间接换算出黑液的浓度；在分析黑液特性的基础上，根据现场采集的数据建立了黑液浓度在线测量模型，这种方案已取得很好的效果，此方案已在本厂使用。 B: 饱和蒸汽的流量测量问题，本厂用涡街流量计测量，但由于饱和蒸汽在管道中的热量损失凝结成水，涡街对水汽混合物测量效果，误差可能回很大，但还是能控制稳的，靠经验也不影响运行，但对成本核算可能会有所影响，几点措施：做好管道保温，冷凝水及时排除。 C: II、III、IV、V蒸发器汽室压力检测只做参考，当系统运行稳定后，已不在重要，前段时间因防冻要求，未使用，建议拆除，做备品备件。这样可以简化系统减少成本，对全厂进行一次优化，拆除一些在生产实践中证明不重要的测点、管道，可以减少备品备件投资，减少维护成本，减少折旧，资产无形流失使系统更简单.更紧凑、更合理。 D. II、III、IV、V冷凝水闪蒸罐液位控制问题： 根据陕科大控制思想，四个闪蒸罐是连通的所以只在V效闪蒸罐加液位变送器及做液位控制回路，其他仅就地玻璃管液位计显示，来达到控制四个闪蒸罐液位的目的。但在实际生产中，因为可能出现冷凝水不满管的现象，导致液位不一致，有的液位过高，有的过少，致使冷凝水不能的到很好的闪蒸，热量来不及被回收即被抽走到水封槽，造成热量极大浪费，建议改进。 结束语： 本课题主要是以蒸发工段为主题，由于本人的能力有限，可能存在很多不足之处，请各位专家认真审阅。 投诉建议