造纸黑液蒸发的经济性分析
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生物 燃料 。
我 国碱法 制浆 造纸 黑液 的处理 方法 主要 有碱 回收 、絮凝 沉 淀法 －］ 目前 国内的碱 回收 工艺 采 用 的 ６。 大 多是燃 烧法 ，大致分 为提 取 、蒸 发 、燃烧 和苛 化 四个工 段 ，其 中黑液蒸 发很 重要 ，直 接关 系到碱 回收 的生 产效 率 ０｝ 国有 ６ 。全 ０余套碱 回收 装 置 在运 行 。 由于禾 草 类 浆 的滤 水 性 能 较差 ，黑 液 中杂 细胞 多 ， 黑液 的粘 度大且 含 硅量 高 等特 点 。 因此 使 得 碱 回收 法 实 际运 行 效 果 不 佳 ，平 均碱 回收 率 仅 ６ ％ 左 右 ， ０ 且热 效率 低 、运 行成 本 高 、管 理 难度 大 Ｊ 。黑 液 处 理 的第 一 步 是 浓 缩 ，将 稀 黑 液 浓缩 到 ５％ ～５ ％ ； ０ ５ 再经 过增 浓处 理 ，使 固形 物含 量达 到 ６ ％ 以上 ；然后 输送 到 焚烧 炉焚 烧 ，或 者输 送 到气 化 炉进 行气 化 。 ５
因素 。影 响黑 液黏度 的主要 因素是 木质 素和 多糖 。黑 液 的物 理性 质 与组成 黑液 的化学 组成 有关 ，而且影 响黑 液 的浓缩工 艺 。不 断上涨 的能 源成 本 ，严 格 的环 保 法 规决 定 了黑 液 必 须在 尽 可 能 高 的 固体燃 烧
的浓 度 。要求 蒸发 器不 断蒸 发 ，使 之 浓度达 到 ８％ 。 ０
１ 常规蒸发 系统与 ＭＶ Ｃ蒸发 系统
两 种造纸 黑 液蒸发 系统 的工 艺流 程简单 示 意 图如 图 １ 。
臣回 一困 一圈 Ｉ液 ＩＩ — 黑 烧 臣回 理一回 Ｃ 一区液 Ｉ 黑 处 — 蒸 燃 预 一Ｍ 发ｌ Ｖ
图 １ 两种方案黑液蒸发流程简图
收 稿 日期 ： ０ １— ２— ３ ２ １ ０ ２
制 浆造纸 工业 是我 国国 民经 济 的重要产 业 之一 ，全 国现有 企 业 ６０ ００多 家 ，主要 以草 类纤 维 为 主要 造纸 原料 ¨ 。造 纸工 业是 投资 大 、能 耗 高 、对 环 境 污染 严 重 的行业 之 一 。在工 业 水 污 染 中 ，造 纸 黑液 Ｊ 的污染 占有 了很 太 的 比重 。 目前 只有 少数 生 产 规模 较 大 的碱 法 制浆 工 厂用 黑 液 浓 缩及 燃 烧 的 方 法 回收 碱 ，而 大多数 年产 量小 于 ５０ 的碱 法 制浆 工 厂 的黑 液 常 常 未加 处 理 就 直 接排 入 江 河 ，引起 大 范 围 污 ００ｔ 染 Ｊ 。黑 液是造 纸工 业最 主要 的污 染源 ，它含 有 ５ ％ 的木 质 素 ｊ ０ 。木 质 素具 有 很 高 的热 值 ，可 以作 为
第１ ８卷第 ３期
２ 年 ６ 月 ０１ １
Ｊ ＯＵＲ ＮＡＬ ＯＦ Ｄ ＯＮＧＧ ＵＡＮ ＵＮＩ ＲＳ Ｔ ＯＦ Ｔ Ｃ ＶＥ Ｉ Ｙ Ｅ ＨＮＯ ＯＧ Ｌ Ｙ
东 莞 理 工 学 院 学 报
Ｖ１１ Ｎ． ｏ ８ ｏ３ ．
Ｊ ｎ ｕ． ２ ｌ ０１
造 纸 黑 液蒸 发 的经 济 性 分 析
邹龙 生 ’
（ ． 同济大学 １ 机械工程学 院 ，上海 ３ ．东莞 理工学院
叶凯 贞 唐婧。
生命 科学与化学系 ，湖南永 州 ５３０ ） ２ １６ ４ ５０ ； ２ １０
２ １０ ０ ８４；２ ．湖南科 技学院
城市学院 ，广东东莞
摘要 ：在介绍造纸黑液基本情 况的前提 ，着重 阐述 常规蒸发 系统和 ＭＶ Ｃ蒸发 系统各 自的 能源消耗 ，Ｃ Ｏ
目前 一般 采用 多效 蒸发器 对 黑液进 行浓 缩 ，从 黑液 中每 蒸发 １ｋ 水 要 消 耗 ４ ５ ３～ ８ ． Ｊ的热 能 。 ｇ ６ ． ５ １ ７ｋ
大 型造纸 厂 的碱 回收黑 液蒸 发系统 ，普 遍用 五 效 蒸 发器 ，蒸 发效 率 达 到 ４０～ ． ｇ （ ）／ ｇ （ ） ． ４ ２ｋ 水 ｋ 汽 ； 中小 型 麦草 浆 黑 液 蒸 发 系 统 ，多 数 采 用 四 效 ，甚 至 只 有 三 效 的 蒸 发 系 统 ，蒸 发 效 率 普 遍 低 于 ３ｋ ｇ
般采 用 ３～ ５效 逆 流蒸 发 ，使 黑液 中 固形 物含 量 达 到 预期 的浓 度 。而 ＭＶ （ ｃａｉ ｌ ａｏ ｏ ｐｅ— Ｃ Ｍｅｈｎｃ ｐｒ ｍ ｒｓ ａＶ Ｃ
ｓ ｎ 蒸发 系 统采用 类 似热 泵 的办法来 浓 缩造 纸黑 液 。 ｉ ） ｏ
ＭＶ Ｃ就是 将蒸 发室 排 出 的二 次蒸 汽 进 入 压缩 机 内提 高 压力 ，使 其 饱 和 温度 超 过 溶 液 的沸 点 ，再 送 回蒸 发室 作加 热室 的加 热蒸 汽 ，这种 方 法称热 泵蒸 发 。这 种操 作 只需在 蒸发 开始 时需 要加 热蒸 汽 ，操 作 稳 定后 就 不再 需要 加热 蒸汽 ，只需 提供 使 二 次 蒸 汽 升 压 的 动力 ，既 节 省 大量 的加 热 蒸 汽 又 可节 约 冷 却 水 ，但 热 泵蒸 发不 适用 沸点 升 高较大 的溶 液蒸 发 。用机 械蒸 汽压 缩 方式 加热 的蒸 发装 置 的操 作仅 需很 少 的能量 。机械蒸 汽 在压 缩机 的工 作原 理类 似 于热泵 ，几 乎 全部 的蒸 汽都 通过 电能进 行 压缩 和再循 环 ，残 留的 “ 废热 ” 也就 大大 减少 。预 处 理后 的水 进 入换 热 器 进 行 热交 换 ，原 水 温 度 提 高 到一 定 温 度 ，进 入 降膜蒸 发器 ，产 生 饱和蒸 汽 和饱 和水 ，饱 和水 由循 环水 泵加 压送 至 液膜分 布 器 ，料 液 在降膜 蒸发 器 中蒸 发 ，产 生蒸 汽 由汽 水分 离器 去 除水分 ，饱 和水 蒸气 由压 缩 机加压 过 热在 降膜蒸 发 管外 被冷凝 ，所 有冷 凝 液 混合 引 出 。
作者简介 ： 邹龙生 （９ ３ ） １７ 一 ，男 ，湖南永州人 ，博士生 ，主要从事机械蒸汽压缩净化和处理水研究。
第 ３期
邹龙生 ，等 ： 造纸 黑液蒸发的经济性分析
８ ５
两种 方法 均是 采用 预处 理 、蒸发 系 统和后 处 理三 部分 ，不 同的地方 在蒸 发 系统 。常规 的蒸 发 系统一
减排量 的核算 ，并进 而分析其 经济性 。结果表 明，ＭＶ Ｃ蒸发 系统具有 明显的经济和环境 效益。 关键词 ：ＭＶ ；常规 多效蒸发 ； Ｏ Ｃ Ｃ 减排 量；经济性
中 图分 类 号 ： ｓ Ｔ７ 文献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ： １０ ０ １ （ ０ １ ３— ０ ４— ４ ０ ９— ３２ ２ １ ）０ ０ ８ ０
（ ）／ （ ） 水 ｋ 汽 ，有 的甚 至 只有 １８～ ． ｇ （ ）／ ｇ （ ） 。在 造纸 工业 中 ，黑液蒸 发是 耗能 大户 。 ． ２ ２ｋ 水 ｋ 汽
比如瑞 典 ，造纸 厂 的蒸发 设备 消耗 全厂 三 分 之一 的蒸 汽 ¨ 。黑 液蒸 发 问题 之 一 是结 垢 ，而黏 度 是 主要
我 国碱法 制浆 造纸 黑液 的处理 方法 主要 有碱 回收 、絮凝 沉 淀法 －］ 目前 国内的碱 回收 工艺 采 用 的 ６。 大 多是燃 烧法 ，大致分 为提 取 、蒸 发 、燃烧 和苛 化 四个工 段 ，其 中黑液蒸 发很 重要 ，直 接关 系到碱 回收 的生 产效 率 ０｝ 国有 ６ 。全 ０余套碱 回收 装 置 在运 行 。 由于禾 草 类 浆 的滤 水 性 能 较差 ，黑 液 中杂 细胞 多 ， 黑液 的粘 度大且 含 硅量 高 等特 点 。 因此 使 得 碱 回收 法 实 际运 行 效 果 不 佳 ，平 均碱 回收 率 仅 ６ ％ 左 右 ， ０ 且热 效率 低 、运 行成 本 高 、管 理 难度 大 Ｊ 。黑 液 处 理 的第 一 步 是 浓 缩 ，将 稀 黑 液 浓缩 到 ５％ ～５ ％ ； ０ ５ 再经 过增 浓处 理 ，使 固形 物含 量达 到 ６ ％ 以上 ；然后 输送 到 焚烧 炉焚 烧 ，或 者输 送 到气 化 炉进 行气 化 。 ５
因素 。影 响黑 液黏度 的主要 因素是 木质 素和 多糖 。黑 液 的物 理性 质 与组成 黑液 的化学 组成 有关 ，而且影 响黑 液 的浓缩工 艺 。不 断上涨 的能 源成 本 ，严 格 的环 保 法 规决 定 了黑 液 必 须在 尽 可 能 高 的 固体燃 烧
的浓 度 。要求 蒸发 器不 断蒸 发 ，使 之 浓度达 到 ８％ 。 ０
１ 常规蒸发 系统与 ＭＶ Ｃ蒸发 系统
两 种造纸 黑 液蒸发 系统 的工 艺流 程简单 示 意 图如 图 １ 。
臣回 一困 一圈 Ｉ液 ＩＩ — 黑 烧 臣回 理一回 Ｃ 一区液 Ｉ 黑 处 — 蒸 燃 预 一Ｍ 发ｌ Ｖ
图 １ 两种方案黑液蒸发流程简图
收 稿 日期 ： ０ １— ２— ３ ２ １ ０ ２
制 浆造纸 工业 是我 国国 民经 济 的重要产 业 之一 ，全 国现有 企 业 ６０ ００多 家 ，主要 以草 类纤 维 为 主要 造纸 原料 ¨ 。造 纸工 业是 投资 大 、能 耗 高 、对 环 境 污染 严 重 的行业 之 一 。在工 业 水 污 染 中 ，造 纸 黑液 Ｊ 的污染 占有 了很 太 的 比重 。 目前 只有 少数 生 产 规模 较 大 的碱 法 制浆 工 厂用 黑 液 浓 缩及 燃 烧 的 方 法 回收 碱 ，而 大多数 年产 量小 于 ５０ 的碱 法 制浆 工 厂 的黑 液 常 常 未加 处 理 就 直 接排 入 江 河 ，引起 大 范 围 污 ００ｔ 染 Ｊ 。黑 液是造 纸工 业最 主要 的污 染源 ，它含 有 ５ ％ 的木 质 素 ｊ ０ 。木 质 素具 有 很 高 的热 值 ，可 以作 为
第１ ８卷第 ３期
２ 年 ６ 月 ０１ １
Ｊ ＯＵＲ ＮＡＬ ＯＦ Ｄ ＯＮＧＧ ＵＡＮ ＵＮＩ ＲＳ Ｔ ＯＦ Ｔ Ｃ ＶＥ Ｉ Ｙ Ｅ ＨＮＯ ＯＧ Ｌ Ｙ
东 莞 理 工 学 院 学 报
Ｖ１１ Ｎ． ｏ ８ ｏ３ ．
Ｊ ｎ ｕ． ２ ｌ ０１
造 纸 黑 液蒸 发 的经 济 性 分 析
邹龙 生 ’
（ ． 同济大学 １ 机械工程学 院 ，上海 ３ ．东莞 理工学院
叶凯 贞 唐婧。
生命 科学与化学系 ，湖南永 州 ５３０ ） ２ １６ ４ ５０ ； ２ １０
２ １０ ０ ８４；２ ．湖南科 技学院
城市学院 ，广东东莞
摘要 ：在介绍造纸黑液基本情 况的前提 ，着重 阐述 常规蒸发 系统和 ＭＶ Ｃ蒸发 系统各 自的 能源消耗 ，Ｃ Ｏ
目前 一般 采用 多效 蒸发器 对 黑液进 行浓 缩 ，从 黑液 中每 蒸发 １ｋ 水 要 消 耗 ４ ５ ３～ ８ ． Ｊ的热 能 。 ｇ ６ ． ５ １ ７ｋ
大 型造纸 厂 的碱 回收黑 液蒸 发系统 ，普 遍用 五 效 蒸 发器 ，蒸 发效 率 达 到 ４０～ ． ｇ （ ）／ ｇ （ ） ． ４ ２ｋ 水 ｋ 汽 ； 中小 型 麦草 浆 黑 液 蒸 发 系 统 ，多 数 采 用 四 效 ，甚 至 只 有 三 效 的 蒸 发 系 统 ，蒸 发 效 率 普 遍 低 于 ３ｋ ｇ
般采 用 ３～ ５效 逆 流蒸 发 ，使 黑液 中 固形 物含 量 达 到 预期 的浓 度 。而 ＭＶ （ ｃａｉ ｌ ａｏ ｏ ｐｅ— Ｃ Ｍｅｈｎｃ ｐｒ ｍ ｒｓ ａＶ Ｃ
ｓ ｎ 蒸发 系 统采用 类 似热 泵 的办法来 浓 缩造 纸黑 液 。 ｉ ） ｏ
ＭＶ Ｃ就是 将蒸 发室 排 出 的二 次蒸 汽 进 入 压缩 机 内提 高 压力 ，使 其 饱 和 温度 超 过 溶 液 的沸 点 ，再 送 回蒸 发室 作加 热室 的加 热蒸 汽 ，这种 方 法称热 泵蒸 发 。这 种操 作 只需在 蒸发 开始 时需 要加 热蒸 汽 ，操 作 稳 定后 就 不再 需要 加热 蒸汽 ，只需 提供 使 二 次 蒸 汽 升 压 的 动力 ，既 节 省 大量 的加 热 蒸 汽 又 可节 约 冷 却 水 ，但 热 泵蒸 发不 适用 沸点 升 高较大 的溶 液蒸 发 。用机 械蒸 汽压 缩 方式 加热 的蒸 发装 置 的操 作仅 需很 少 的能量 。机械蒸 汽 在压 缩机 的工 作原 理类 似 于热泵 ，几 乎 全部 的蒸 汽都 通过 电能进 行 压缩 和再循 环 ，残 留的 “ 废热 ” 也就 大大 减少 。预 处 理后 的水 进 入换 热 器 进 行 热交 换 ，原 水 温 度 提 高 到一 定 温 度 ，进 入 降膜蒸 发器 ，产 生 饱和蒸 汽 和饱 和水 ，饱 和水 由循 环水 泵加 压送 至 液膜分 布 器 ，料 液 在降膜 蒸发 器 中蒸 发 ，产 生蒸 汽 由汽 水分 离器 去 除水分 ，饱 和水 蒸气 由压 缩 机加压 过 热在 降膜蒸 发 管外 被冷凝 ，所 有冷 凝 液 混合 引 出 。
作者简介 ： 邹龙生 （９ ３ ） １７ 一 ，男 ，湖南永州人 ，博士生 ，主要从事机械蒸汽压缩净化和处理水研究。
第 ３期
邹龙生 ，等 ： 造纸 黑液蒸发的经济性分析
８ ５
两种 方法 均是 采用 预处 理 、蒸发 系 统和后 处 理三 部分 ，不 同的地方 在蒸 发 系统 。常规 的蒸 发 系统一
减排量 的核算 ，并进 而分析其 经济性 。结果表 明，ＭＶ Ｃ蒸发 系统具有 明显的经济和环境 效益。 关键词 ：ＭＶ ；常规 多效蒸发 ； Ｏ Ｃ Ｃ 减排 量；经济性
中 图分 类 号 ： ｓ Ｔ７ 文献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ： １０ ０ １ （ ０ １ ３— ０ ４— ４ ０ ９— ３２ ２ １ ）０ ０ ８ ０
（ ）／ （ ） 水 ｋ 汽 ，有 的甚 至 只有 １８～ ． ｇ （ ）／ ｇ （ ） 。在 造纸 工业 中 ，黑液蒸 发是 耗能 大户 。 ． ２ ２ｋ 水 ｋ 汽
比如瑞 典 ，造纸 厂 的蒸发 设备 消耗 全厂 三 分 之一 的蒸 汽 ¨ 。黑 液蒸 发 问题 之 一 是结 垢 ，而黏 度 是 主要
