蒸发浓缩工艺在糖蜜酒精废水和造纸黑液处理中的应用
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糖蜜酒精废水治理技术糖蜜酒精废水是一种高化学需氧量()、高色度的有机废水,属于处理难度较大的废水。
本文分析了糖蜜酒精废水的特点以及其对环境的危害,综述国内外糖蜜酒精废水治理的多种方法,分析了各种方法的特点、效果,并进行评价。
酒精是一种重要的工业原料,它广泛应用于化工、食品、军工、日用化工和医药卫生等领域;同时又是最有希望全部或部分替代石油的可再生能源,因此具有十分广泛的应用和发展前景。
但同时酒精工业又是一个污染十分严重的行业,每产一吨酒精排放的高浓度有机废水约为14 吨—15 吨,含总有机物0.17吨—1吨[1],是造成水环境污染最为严重的轻工业废液之一。
1.糖蜜酒精废水的来源、特性及危害糖蜜酒精废水是糖厂酒精车间用糖蜜发酵制取酒精之后排放出的高浓度高色度的有机废水[2],内含有丰富的蛋白质和其它有机物,也含有较多的N、P、K、、等无机盐和较高浓度的42- 等。
通常情况,酒精废水的值为4. 0~4. 8、为10~13万 l、为5. 7~6. 7万、为10. 8~82. 4 l [3]。
此外,此类废水大多呈酸性,并且色度很高,呈棕黑色,主要包括焦糖色素、酚类色素、美拉德色素等[4]。
由于废液含固体物约10% ,浓度低无法利用,如不经过处理直接排出江河、农田中,会严重污染水质、环境,或造成土壤酸化板结、农作物病长等。
如何处理和利用糖蜜酒精废液是当前制糖工业面临的一个严峻环保问题。
2. 糖蜜酒精废水治理及利用技术概况目前, 国内外对于甘蔗糖蜜酒精工业废水主要有以下几种治理方法: ( 1) 农灌法( 2)浓缩法( 3) 厌氧—好氧法 ( 4) 生产生物制品(5) 菌技术( 6) 其它方法, 如吸附法、化学絮凝法、磁处理法等。
2.1 农灌法农灌法是最为简单的治理方法,由于糖蜜废水中含有丰富的有机成分以及氮、磷、镁等营养物质,特别是含大量钾盐。
故经简单处理后可以用于灌溉农田,也可作为较好的肥料。
一般,先将废水中有机物含量降到0.61.0%[5],以免对农作物造成伤害。
浓缩处理糖蜜酒精废水技术发展历程在糖蜜酒精的生产过程中,糖蜜发酵后要进行粗馏,粗镏后排出的废液中除含有大量固体悬浮物外,还含有较高浓度的糖类、果胶和蛋白质等有机污染物。
这类废水若排到江河.将会大量消耗水体的溶解氧,使水体腐败、水质恶化。
如何解决糖蜜酒精废水处理问题,一直以来是酒精工程技术人员和环保专家探讨研究的热点课题。
目前,采用农灌法因各地的地质情况不一,大部分的甘蔗地无法实施,且长时间使用会造成土地板结;采用生化法进行治理,因糖蜜废水组分复杂不能彻底解决酒精废水的污染环境问题;只有采用浓缩法处理才能彻底解决糖蜜酒精废水污染问题。
以下就糖蜜废水浓缩处理技术近二十年发展过程作一简述。
上世纪八十年代末期,国家环保总局将糖蜜酒精废水处理研究课题下达给华南环境科学研究所,并由该所组织有关专家和技术人员进行技术开发研究。
于1993年由该所下属一环保公司在广东湛江遂溪洋青一糖厂建设日处理75m3糖蜜废水浓缩处理中试装置,并于当年试验成功。
该试验工艺流程为:废水—中和—自循环分体蒸发—浓缩液拌甘蔗渣—干燥—有机肥。
1994年以广西金光糖厂为试点建设日处理600m3糖蜜废水浓缩处理工程,1995年调试成功并由国家环保总局在南宁召开工程验收和全国推广会,肯定了糖蜜酒精废水浓缩处理技术的可行性,并推广建设广西武鸣东江糖厂、广东调丰糖厂、广西武鸣香山糖厂糖蜜废水处理工程,这是浓缩处理糖蜜酒精废水第一代技术,1996年在云南推广建设了云南景谷钟山糖厂、云南保山柯街糖厂糖蜜酒精废水浓缩处理工程。
以上工程经过一年多的运转,均出现蒸发器加热管的严重结垢甚至堵塞和浓缩液与蔗渣混合干燥后易返潮难包装等问题,造成运行费用过高,使糖厂停止了废水处理项目的运行。
为了解决该技术的存在问题,有关的专家和技术人员进行了多方研究和探索,并结合糖厂生产经验和糖厂现有的复合肥生产线。
于1996年开始采用新工艺:废水---中和—制糖标准蒸发器浓缩---浓缩液高速离心喷雾干燥---复合肥,建设广西柳州凤山糖厂糖蜜酒精废水处理工程和技改广西金光糖厂糖蜜酒精废水处理项目。
Development and Innovation | 发展与创新 |·247·2019年第17期甘蔗糖蜜酒精废液处理技术及其应用研究赵常红(中国轻工业广州工程有限公司,广东 广州 511447)摘 要:甘蔗糖蜜酒精废液是一种工业废水,同时也是一种成分复杂多样、富含营养物质的混合物。
近些年,广大科研人员、工程师、生产人员围绕其处理技术进行了多次研究、实验和生产实践,形成了诸多技术成果。
文章在汲取这些技术成果的基础上,结合笔者自身在工程设计、生产的经验,对甘蔗糖蜜酒精废液的主要处理技术进行了综述。
关键词:酒精废液;蒸发浓缩;喷雾干燥;适用区域中图分类号:X7 文献标志码:A 文章编号:2096-2789(2019)17-0247-02 作者简介:赵常红(1985—),男,本科,工程师,研究方向:轻工行业建设工程项目工艺研究。
甘蔗糖蜜是甘蔗糖的副产物,是压榨出的甘蔗混合汁经过加热、中和、澄清、蒸发浓缩、结晶、离心分离等生产工序后所剩余的浓稠液体,其锤度为85~88°Bx ,可发酵性糖含量为42%~48%。
由于甘蔗糖蜜中含有大量的可发酵性糖,因此,在我国大部分糖蜜被用作生产酒精的原料。
甘蔗糖蜜经加水稀释,添加营养盐,调整pH 以及添加酵母后进行酒精发酵,将其中的可发酵性糖转化为CO 2和酒精。
发酵成熟后的醪液送往蒸馏间的粗馏塔进行蒸馏。
在粗馏塔内,醪液最终被一分为二,塔顶为酒精浓度为42%(w )的粗酒酒汽,塔底为不含酒精的废液。
废液属于高浓度有机酸性废水,颜色多为棕色或棕黑色,其化学需氧量(COD )为80000~l20000mg/L ,生化需氧量(BOD )为40000~60000mg/L ,pH 为4.0~5.5。
由于含有大量的有机物,废液一旦流入自然水体,能在极短的时间内使水生动物死亡,破坏水体的生态平衡,造成土壤和水环境恶化,甚至危及人类身体健康。
按照目前国内的酒精生产技术水平,每生产1t 酒精会产生8.5~11.0t 的废液。
糖蜜酒精废水治理技术糖蜜酒精废水是一种高化学需氧量()、高色度的有机废水,属于处理难度较大的废水。
本文分析了糖蜜酒精废水的特点以及其对环境的危害,综述国内外糖蜜酒精废水治理的多种方法,分析了各种方法的特点、效果,并进行评价。
酒精是一种重要的工业原料,它广泛应用于化工、食品、军工、日用化工和医药卫生等领域;同时又是最有希望全部或部分替代石油的可再生能源,因此具有十分广泛的应用和发展前景。
但同时酒精工业又是一个污染十分严重的行业,每产一吨酒精排放的高浓度有机废水约为14 吨—15 吨,含总有机物0.17吨—1吨[1],是造成水环境污染最为严重的轻工业废液之一。
1.糖蜜酒精废水的来源、特性及危害糖蜜酒精废水是糖厂酒精车间用糖蜜发酵制取酒精之后排放出的高浓度高色度的有机废水[2],内含有丰富的蛋白质和其它有机物,也含有较多的N、P、K、、等无机盐和较高浓度的42- 等。
通常情况,酒精废水的值为4. 0~4. 8、为10~13万 l、为5. 7~6. 7万、为10. 8~82. 4 l [3]。
此外,此类废水大多呈酸性,并且色度很高,呈棕黑色,主要包括焦糖色素、酚类色素、美拉德色素等[4]。
由于废液含固体物约10% ,浓度低无法利用,如不经过处理直接排出江河、农田中,会严重污染水质、环境,或造成土壤酸化板结、农作物病长等。
如何处理和利用糖蜜酒精废液是当前制糖工业面临的一个严峻环保问题。
2. 糖蜜酒精废水治理及利用技术概况目前, 国内外对于甘蔗糖蜜酒精工业废水主要有以下几种治理方法: ( 1) 农灌法( 2)浓缩法( 3) 厌氧—好氧法 ( 4) 生产生物制品(5) 菌技术( 6) 其它方法, 如吸附法、化学絮凝法、磁处理法等。
2.1 农灌法农灌法是最为简单的治理方法,由于糖蜜废水中含有丰富的有机成分以及氮、磷、镁等营养物质,特别是含大量钾盐。
故经简单处理后可以用于灌溉农田,也可作为较好的肥料。
一般,先将废水中有机物含量降到0.61.0%[5],以免对农作物造成伤害。
浓缩燃烧法处理糖蜜酒精废液技术一、对糖蜜酒精废液治理原则1、以严格保护水资源和环境为目的,对酒精废液进行综合治理;2、治理酒精废液的工艺应考虑技术的实用性和可靠性,投资及工程运行的经济合理性3、在治理废液同时可回收能源和其他用的物质,创造经济效益,从而达到环境效益、社会效益、经济效益的统一。
二、甘蔗糖蜜酒精废液治理势在必行综合目前国内外糖厂废水治理的情况来看,最难处理的是酒精生产废液,因此,解决酒精生产废液,是治理糖厂废水的关键。
酒精废液是指以甘蔗糖蜜为原料,经发酵后的醪液在酒精粗馏塔中蒸馏,在蒸出酒精后经粗馏塔底部排出的废液。
酒精生产的方式不同,产生的废液量和浓度也不同,采用常压塔蒸馏,生产1吨酒精产生13~15 吨(平均按14吨)废液,浓度为8~12°BX,采用差压蒸馏(或常压塔加再沸器)生产一吨酒精产生11~13吨废液,锤度为15.50~16.80° BX,比用常压蒸馏的废水量要减少21%。
酒精废液属于特高的高浓度有机废水,COD含量一般都80000~120000mg/l,最高达到170000mg/l,硫酸根为5000-8000mg/l,有的甚至高达12000mg/l;废液中含有大量固体悬浮物外,还含有较高浓度的糖类、果胶和蛋白质等溶解性有机污染物。
这类废水排入放水中,会大量消耗水体的溶解氧,使水体腐败,恶化水质,由于水体富营养化,使藻类大量繁殖,抑制了鱼、虾、贝类等生长繁殖,甚至大量死亡,从而严重地影响水体的利用价值。
企业一不经意排入了河海,就会造成污染事故,引起农民、渔民不满,要求赔偿等。
糖蜜酒精废液是一种腐蚀性极强的废水,具有很强的渗透性。
存储池塘时间过长,会渗入地下水,污染地下水源,致使地下水不能利用,尤其是在缺乏淡水的地区,会造成严重的后果。
由此看来,生产酒精的企业要发展,彻底治理酒精废液势在必行。
三、甘蔗糖蜜酒精废液的特性及治理技术的选择(一)糖蜜酒精废液具有如下特性:1、含固溶物高。
专利名称:一种糖蜜酒精废液的处理工艺专利类型:发明专利
发明人:王志辉,郭先霞,张玲,康新平,李春海申请号:CN201510920308.2
申请日:20151210
公开号:CN105526591A
公开日:
20160427
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:一种糖蜜酒精废液的处理工艺,属于环境保护技术领域,其特征在于,其工艺步骤包括:(1)采用糖蜜酒精废液高速低温缓积垢蒸发装置对糖蜜酒精废液浓缩处理;(2)采用糖蜜酒精废液专用循环床焚烧炉混以油页岩后对浓缩后的酒精废液进行焚烧;(3)焚烧产生的蒸汽送入背压式汽轮发电机发电,所发的电用于糖蜜酒精废液专用循环床焚烧炉、废液蒸发浓缩和固液分离以及酒精从粉碎到蒸馏工序的用电;背压式汽轮发电机排出的废汽再供酒精蒸煮和蒸馏;燃烧后的灰分作钾肥使用。
该工艺采用能源化处理方式,增加了经济效益。
改变了传统的单一浓缩废液的燃烧方式,混以价格低廉资源丰富的油页岩,提高燃烧率,防止炉管结焦。
申请人:广东石油化工学院
地址:525000 广东省茂名市茂南区官渡二路139号大院
国籍:CN
代理机构:济南舜源专利事务所有限公司
代理人:徐健
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糖蜜酒精废醪液浓缩处理技术
佚名
【期刊名称】《环境保护》
【年(卷),期】1995()5
【摘要】糖蜜酒精废醪液浓缩处理技术编者按由国家科委成果管理办公室主持的“酒精糟液浓缩处理技术及其应用交流会”于1995年3月18~19日在广西南宁召开。
参加会议的有来自我国甘蔗、甜菜产区的35家糖厂、开发公司及轻工总会的科研、设计部门的代表近9O人。
与会代表...
【总页数】2页(P18-19)
【关键词】废水处理;酒精;废醪液;浓缩处理
【正文语种】中文
【中图分类】X792.03
【相关文献】
1.酒精生产中无外加酸发酵工艺的改进 --用废醪液加热预处理糖蜜抑制杂菌 [J], 吴代林
2.糖蜜酒精废醪液蒸发浓缩工艺的研究 [J], 李亚芳; 刘丽花; 潘新华
3.糖蜜酒精废醪液蒸发浓缩工艺的研究 [J], 李亚芳; 刘丽花; 潘新华
4.糖蜜酒精度醪液浓缩处理工程 [J], 李红光
5.糖蜜酒精废醪液浓缩处理回收物的用途 [J], 李红光
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浅谈糖蜜酒精废液的治理技术和经验作者:李秀婕来源:《沿海企业与科技》2001年第05期糖蜜酒精废液是指以糖厂制糖副产品——糖蜜为原料,经发酵后醪液在初塔蒸馏出酒精后排放的高浓度、色深、酸度大的有机废弃液,每生产1吨酒精排放13~15吨废液,每生产1吨酒精从废醪液排出的耗氧有机物为0.6~1吨之多,其CODcr和BOD5含量高,若直接排放将对环境造成严重的污染,它是我国糖厂最大的污染源,也是治理难度最大的污染源。
以前虽已提出几种治理方法,但尚未有一种供因地制宜选择,较为满意地达到环境、经济、社会三效益统一的好方法,以致成为困扰工厂生产的主要问题,甚至使有些糖厂的酒精分厂停了产。
国外工业化国家在40年代中期就采用好氧生物处理技术——活性污泥法对酒精废液进行治理,这是一种运行费用高、投资大、经济负担重的消极治理方法。
我国过去也走过一些弯路,使有些糖厂花了巨额投资,却收入不到环境和经济效益,因而未能达到治理目的。
近年来我国许多研究单位、高等院校吸取教训,对酒精废液的治理和综合利用做了大量的研究工作,以低投资、节能降耗为原则,在充分利用其有用成分的基础上,使其浓度降低,达到了治理与利用相结合,变废为宝、化害为利的效果。
目前,我国已有上百个酒精废液治理工程投入生产性运行,获得了较大的成功,在不同程度上取得了经济效益、社会效益和环境效益。
一、糖蜜酒精废液的治理现状及成功工艺路线比较目前国内外糖蜜酒精废液治理较为成功的技术路线有:农灌法、氧化塘法、沼气法及浓缩处理等,它们虽各有优点,但也有诸多不足之处。
经过十几年来糖厂选用过的几个治理途径及运行的实践比较,将酒精废液浓缩处理后加以综合利用符合上述条件要求。
方法是将含有机物约10%的废醪液蒸发水分,使总固形物浓度达60%~75%,有机物约达55%,或进一步脱水变成干粉,以便于运输和商品化,浓缩过程蒸发出来的冷凝水是无颜色、微酸性(PH6.5左右),无污染杂菌,可用作工艺用水。
浅析糖蜜酒精废液蒸发罐的通洗水处理技术冯光兴【摘要】Molasses alcohol wastewater after evaporation and concentration could be made into water reducing agent and compounded into bio-organic fertilizer, which is a mature process recommended by industry. But the problems including huge water consumption, high volatile acid and massive content of COD are making it very difficult for the process. Through a series of process, such as settlement, oil separation and sterilization, this technology makes the volatile acid of cleansing water reach the requirements for industry consumption. At the meantime, the wastewater production reduces by 20%and the wastewater amount per final product is less than 10 m3/kL with treated wastewater added to molasses dilution tank, which achieves the first grade of clean production for alcohol manufacturing (HJ581-2010).%糖蜜酒精废液经蒸发浓缩后制成干粉减水剂、配制生物有机肥等资源化利用是行业内推荐采用的成熟工艺技术。
酒精废液蒸发浓缩系统节能技术的研究摘要:酒精废液是各种工业生产过程中产生的一种常见废液,含有一定比例的酒精成分。
这些废液不仅对环境造成严重的污染,而且其中的酒精成分也是一种可再利用的资源。
因此,开发出酒精废液蒸发浓缩系统节能技术,不仅可以有效解决环境污染问题,还能够实现酒精资源的有效利用。
因此,本文将深入分析酒精废液蒸发浓缩系统节能技术要点,希望提高技术应用效果。
关键词:酒精废液;蒸发浓缩系统;节能技术前言:酒精废液蒸发浓缩系统节能技术不仅可以解决环境污染问题,还可以实现能耗的降低和资源的利用,具有高度的经济和社会价值。
因此,技术人员应该加大对该技术的研究和推广力度,促进其在各个行业的广泛应用,为经济可持续发展作出贡献。
1.热泵蒸发传统的废液蒸发浓缩系统存在着能耗较高的问题,不利于节能减排。
为此,引入热泵蒸发技术成为一种有效的节能技术。
热泵蒸发技术是利用热泵原理将废液中的低温热能提升并转化为高温高品质的蒸汽。
该技术通过循环运行的方式,将废液中的低温热能与外界的环境热能进行热交换,从而使废液中的热能提升,达到蒸发的温度要求。
传统的废液蒸发浓缩系统中,需要使用高温蒸汽或电加热的方式进行蒸发操作。
这种方式存在着能耗较高的问题,因为高温蒸汽的产生需要大量的能源供应。
而热泵蒸发技术通过将废液中的低温热能提升,转化为高温高品质的蒸汽,避免了直接使用高温蒸汽的需求,从而大幅减少了能耗。
热泵蒸发技术在废液蒸发浓缩系统中的应用,不仅可以减少能源消耗,还可以提高系统的运行效率。
由于热泵蒸发技术可以实现低温热能的提升,因此可以将温度较低的废液通过热泵蒸发系统进行处理,减少了废液在系统中的停留时间,提高了处理效率。
此外,热泵蒸发技术还具有环保的优势。
传统的废液蒸发浓缩系统中,使用高温蒸汽或电加热的方式进行蒸发,会产生大量的热能排放,对环境造成一定的污染。
而热泵蒸发技术在废液处理过程中,只是进行少量的热交换,减少了能源的大量消耗,从而减少了对环境的负面影响。
蒸发浓缩工艺在糖蜜酒精废水和造纸黑液处理中的应用由于垃圾焚烧在国是一项新兴产业,而沥滤液又是具有中国特色的污染问题,目前国还未见垃圾焚烧发电厂沥滤液蒸发浓缩处理的相关研究。
但是对于传统的制糖、造纸等产业的高浓度有机废水,国有不少研究机构和产业单位采用了蒸发浓缩的处理工艺。
一、蒸发浓缩工艺在糖蜜酒精废水处理中的应用糖蜜酒精废水是指糖厂制糖副产品--糖蜜,经发酵后废液在初馏塔蒸馏出酒精后排放出的废水。
每生产1t酒精排放出13-15t废水。
糖蜜酒精废水有以下几个特点:1)C OD很高,一般在8-12万mg/L;BOD5在4-6万mg/L,固形物含量高,属于高浓度有机废水。
这一点与垃圾沥滤液相似,但是通过预处理可以将垃圾沥滤液中的SS浓度降到很低。
2)p H值为3.5-4.5,含有硫酸根、氯根和有机酸,对废水处理装置腐蚀严重。
而垃圾沥滤液的pH值显弱酸性,但是对其蒸发浓缩过程中浓缩液pH值的变化研究不多,所以对其腐蚀性需要进一步研究确定。
糖蜜酒精废水蒸发浓缩处理是立足于回收废水中固形物,综合利用的治理方法。
废水在蒸发器中浓缩,得浓浆液,然后制成干粉,干粉用作饲料、肥料、水泥减水剂。
废水在蒸发器中以蒸汽冷凝水的形式排放,而冷凝水回用于酒精生产,从而实践酒精生产闭路用水系统,无废弃物排放的清洁生产工艺,其工艺路线如图1所示。
而垃圾沥滤液蒸发浓缩处理工艺中,冷凝水需要根据其水质制定相应的处理对策,而浓缩液回喷至垃圾焚烧炉进行高温燃烧分解。
图1 糖蜜酒精废液蒸发浓缩工艺蒸发器是糖蜜酒精废水浓缩处理关键设备。
蒸发器的选型及设计参数的确定是关系到浓缩处理成败的大事。
废液中常含有易结垢、易发泡的物质,如钙、镁离子及胶体,结垢造成能耗增加。
应选用物料在蒸发器有较高流速的蒸发器,这样不易结垢和有较高的传热系数。
强制循环蒸发器,虽有较大的循环速度,但循环泵的电耗是相当大的,我们选用外加热式管外沸腾自然循环式蒸发器。
这种类型的蒸发器,物料循环速度接近强制循环,在加热管不沸腾从而不产生气泡,这样不易结垢。
同时适合蒸发粘度较大的物料,能将物料浓缩至比重1.4。
糖蜜酒精废液中钙镁离子处于饱和状态,因此易结垢,而结垢影响传热,降低蒸发强度和能耗增大。
外加热式蒸发器由加热区(列管换热器)、沸腾区、汽液分离区(蒸发室)和循环管组成。
在列管上部的沸腾区由于静压作用,使换热管液体不沸腾汽化,不产生气泡、局部过热而结垢。
这种蒸发器的设计使得循环有较大的推动力,因而溶液循环有较高的流速(2-3m)/s,接近于强制循环蒸发器的流速,而比标准式蒸发器(0.5m/s)大得多,因此有较高的传热系数、较大的蒸发强度,对粘附的物质冲刷,使不易结垢。
综上因素,此类型蒸发器适用于易结晶、结垢的物料和粘稠的物料。
二、蒸发浓缩工艺在造纸黑液处理中的应用造纸黑液包括蒸煮过程中纤维原料与蒸煮药剂化学反应生成的全部溶解物,未起反应的部分游离碱和水,因呈黑色而称为黑液。
换言之,黑液是由固形物和大量的水组成的。
黑液固形物组成比较复杂,大体上可分为有机物和无机物两部分。
有机物是黑液固形物在碱炉中可以燃烧的部分,它是燃烧时发热量的主要来源。
无机物是碱回收的物质基础,是黑液中可回收碱和硫的部分。
黑液是一种特殊的溶液,具有胶体性、腐蚀性和易氧化性。
黑液中胶体物质主要有木浆黑液所含的树脂酸和脂肪酸盐的缔合胶体以及苇浆黑液所含的水玻璃胶体,这种胶体进人蒸发器后会加速管垢的形成,降低传热系数。
黑液的腐蚀性主要是因为它的二次蒸汽及其冷凝水含有挥发性有机酸或各种酸性硫化物,因而对接触二次蒸汽及其冷凝水的设备例如后几效汽室加热管外壁、污冷凝水排出系统及冷凝器等有严重的腐蚀性,硫化度越高,腐蚀性越大。
黑液的易氧化性是指黑液与空气接触后其中的无机硫化物和有机糖类容易被氧化,从而使黑液pH值降低,粘度增大,蒸发过程中容易结垢。
蒸发器选型关系到蒸发强度、蒸发效率、黑液浓度的提高、投资、节能和碱回收率等一系列问题。
目前,我国碱回收车间的蒸发站存在下列四种形式的蒸发器:1)分离室和加热室分开的长管蒸发器;2)分离室和加热室在同一中心位置直接相连的长管蒸发器,一、二效为双程,各效加热面积不同;3)板式降膜蒸发器(见图二);4)短管蒸发器。
图2 板式换热器第一种使用的厂家件已经很少了,新设计的工厂不再采用;第二种目前使用的厂家仍居多数;三种国家已作为节能产品推广使用。
由于各效均用不锈钢制造,和用碳钢制造的长管蒸发器相比,价格较贵,目前只有一些大型造纸企业全部采用外,中小企业一般用作增浓器。
近几年,一些厂采取两板三管相结合的形式;短管蒸发器用于草浆和蔗渣浆的黑液蒸发,蒸发强度和蒸发效率均低于长管蒸发器,更低于板式蒸发器,能耗高,目前只有少数小型非木浆厂采用。
自由降膜板式蒸发器作为增浓效、蒸发草浆黑液时蒸发强度在10~11kg水/ m2·h 之间,而长管蒸发器一般只能达到6~7kg水/m2h。
由于板式蒸发器中,黑液蒸发是在加热元件表面自由空间进行,无需象管式蒸发器中,草浆黑液必须到达分离室才能自由蒸发,同时它的黑液和二次蒸汽的流向与重力方向一致,因此无液柱引起的静压温度差损失。
板式蒸发器在运行中能定期洗涤,使加热面经常保持清洁,即便草浆黑液蒸发时结垢,在加热面上形成平板状的垢片,也比较容易在生产过程中因温度变化和稀黑液的冲刷自由剥落,使加热片随时保持良好的热传导性能,从而具有蒸发效率高、节约蒸汽的优点。
根据某一测试,板式蒸发器蒸发草浆黑液,终浓可比管式蒸发器提高10%~15%,蒸发强度可提高20%~50%,传热系数平均可达1500kcal/m2·h·℃,因而热效率提高15%~30%。
蒸发浓缩工艺中的结垢问题需要引起足够的重视。
为了除去黑液在蒸发过程中蒸发器产生的垢层,在设计上除考虑定期水洗以外,还应设置酸洗系统,供半浓黑液预热器和蒸发器的定期酸洗。
黑液蒸发浓缩处理实例:稀黑液浓度固形物9.75%蒸发后浓黑液浓度固形物50%每小时稀黑液量48171kg/h每小时蒸发水量38778kg/h1)第一方案选用五效板式蒸发器蒸发强度按12kg水/m2h计算,所需蒸发器面积共计3232m2。
初步按第一效1010m2,第二、三、四效均为502m2,第五效717m2,实际共计3233m2。
板式蒸发器价格为0.16万元/ m2,5台共计:3233×0.16=517万元蒸发效率按3.7kg水/kg蒸汽计算(纸厂3.3 ~4.06kg水/kg蒸汽)每小时耗汽38778÷3.7 =10.48t/h2)第二方案选用两板三管组成的蒸发器蒸发强度按10kg水/m2h计算(一般9~11kg水/m2h),所需蒸发面积共计3878m2,初步按一、二效为板式,蒸发面积分别为1030m2和750m2,三、四、五效均定为700m2(黑液流程按目前习惯采用的3-4-5-2-1),合计3880m2。
两台板式蒸发器价格:(1030+750)×0.16=285万元长管蒸发器价格为每吨0.95万元,每台重30吨,三台价格为3×30×0.95=86万元共计:285+86=37万元蒸发强度按3.2 kg水/kg蒸汽计算每小时用汽38778÷3.2=12.12t/h以上只是粗略的估算,从投资方面看,五效板式投资虽多146万元,但从能源消耗的角度分析,只需两年多一点的时间即可收回投资。
如果把增加用汽量影响到锅炉系统也随着增加的投资一同计算,投资回收期还低于两年。
板式蒸发器除了节能外,还具有传热效率高(实践证明在蒸发草浆黑液时为长管蒸发器的1.6倍)、不易结垢、易清洗等适合浓缩草浆黑液的要求。
因此,在蒸发器的选型上,值得我们进一步探讨,应根据工程的具体情况,进行全面的分析对比和计算,然后作出决定。
从理论上说,蒸发器的效数越多,节约的蒸汽也越多。
但随着效数的增加,蒸汽节约的程度降低,而投资却升高,特别是草类纤维制浆的黑液,由于灰分大、二氧化硅多、粘度大的特点,效数多了,黑液在进入最后浓缩阶段更容易结垢,使传热系数下降,耗汽量增多。
尤其是制浆能力小的蒸发站,甚至增加效数节约的蒸汽,还补偿不了增加效数的热损失,反而增加蒸汽消耗量,得不偿失。
在木浆黑液蒸发站的效数应根据生产规模决定,而草浆黑液蒸发站的效数除了生产规模外,还必须考虑黑液性质这个不容忽视的因素。
决定蒸发器的效数,应根据生产规模、黑液性质、并与投资、能耗、投资回收期限、经济效益等结合起来进行全面考虑,绝不能凭经验和习惯做法轻易决定,否则增加投资,不但没有效益,还要增加生产时的维护费用,甚至给生产管理带来麻烦。
在中、小规模的蒸发站,如通过方案对比,选用四效板式是合理的,那么两板三管蒸发站的设备投资基本接近,但节能效果尤为显著,维护费用减少,生产管理操作也较为简便,更能显示出板式蒸发器的优越性和先进性。
根据以上黑液蒸发浓缩的计算方法,对垃圾沥滤液采用5效蒸发浓缩的工艺进行试算:设垃圾处理能力为1000t/d,垃圾沥滤液产率15%,蒸发率80%,则进液量:6250kg/h蒸发量:5000kg/h1)第一方案选用五效板式蒸发器蒸发强度按12kg水/m2h计算,所需蒸发器面积共计417m2。
初步按第一效130m2,第二、三、四效均为60m2,第五效110m2,实际共计420m2。
板式蒸发器价格为0.16万元/ m2,5台共计:3233×0.16=67.2万元蒸发效率按3.7kg水/kg蒸汽计算(纸厂3.3 ~4.06kg水/kg蒸汽)每小时耗汽38778÷3.7 =1.4t/h2)第二方案选用两板三管组成的蒸发器蒸发强度按10kg水/m2h计算(一般9~11kg水/m2h),所需蒸发面积共计500m2,初步按一、二效为板式,蒸发面积分别为120m2和90m2,三、四、五效均定为100m2(黑液流程按目前习惯采用的3-4-5-2-1),合计510m2。
两台板式蒸发器价格(120+90)×0.16=33.6万元长管蒸发器价格为每吨0.95万元,每台重5吨,三台价格为3×5×0.95=14.25万元共计:33.6+14.25=48.75万元蒸发强度按3.2 kg水/kg蒸汽计算每小时用汽38778÷3.2=1.6t/h以上计算没有包括冷凝装置、附属设备、控制设备、基建等造价,而且仅仅是简单的对蒸发浓缩设备进行了比例上的缩小,实际中需要考虑的方面还很多,所以以上计算结果仅供参考。
常规的蒸发浓缩工艺蒸发1kg的水大约需要1kg的蒸汽,而以四效、五效板式蒸发器为代表的多效蒸发工艺,蒸发1kg的水大约需要0.3kg的蒸汽,减少了蒸汽用量,提高了蒸发效率,使得垃圾沥滤液的蒸发浓缩处理在技术上和经济上成为可行。