前言
在世界范围内，造纸工业废水是重要的污染源，而造纸黑液的污染，约占总污染物产生量的90％左右，木质素及其降解物是黑液中最重要的成分，可以占COD总量的50％左右⋯。若黑液不能得到有效地处理而直接排放，不仅严重污染了环境，而且造成了大量资源的浪费。控制pH 值在9以上可以有效去除黑液碱木质素[21，碱法制浆造纸黑液碱回收新技术也取得新的进展[31，利用液膜法和酸化法提取木素在黑液处理上取得新的突破【 。因此，解决造纸工业污染排放的关键在于对黑液彻底有效地治理。福建省青山纸业股份有限公司配有两套完整且独立的碱回收生产线，碱回收生产线设有黑液提取、蒸发燃烧、苛化和石灰回收等较完整的碱回收工艺流程。蒸发过程是碱回收系统的重要组成部分，碱回收系统中蒸发器的作用是不可替代的，蒸发过程实际上就 是黑液脱除水分的过程。目前国内采用较为普遍的有管式升膜蒸发器和强循环降膜蒸发器。公司于1992年底投入的 蒸发站，由于设计、工艺及设备上存在的一些缺陷，致使 蒸发站蒸汽消耗大，加热板结垢严重，因结垢而常常停机清理，严重地影响生产的正常运行。本文就蒸发站加热板结垢的原因，从设备及工艺的角度进行分析，提出了蒸发效率的改进措施。
1结垢原因分析
1 .1工艺方面的原因
蒸发器结垢是黑液蒸发中普遍存在的问题，而结垢速度和严重程度与黑液的性质有较密切的关
系。由于黑液成分复杂．含有纤维、皂化物、钙、镁、铁、铝的盐类杂质．在蒸发的过程中，这些杂质沉淀在运行的蒸发器管内壁上，形成管垢。为了分析2蒸发站结垢的主要原因，我们对历年来管垢和黑液成分进行分析。
表2 造纸黑液成分分析
成分 l叶羊品2 样品3 样品 样品5 样品6 样品
(稀黑液)(浓黑液)(稀黑液)(浓黑液)(稀黑液)(浓黑液)
固形物(％) l1．79 48．03 l3．83 43．36 l3．80 48．54
比重(g／mL1 1．06 1．29 1．07 1．25 1．07 1．28
二氧化@(g／L1 0．26 1．24 0．35 1．1l 0．37 1．06
温度(℃) 79 80 84 92 88 98
有效碱(v／L) 8．00 36．8 7．75 27．9 8．00 42．5
从表l的结果来看，酸不溶物含量普遍较高．而酸不溶物的主要成份为不同比例的钙、铝、硅酸盐垢。其主要原因是商业木片未经洗涤，含有部分沙石所带来的硅，以及浆料洗涤时洗涤水中带来的硅、钙等。由黑液成分分析结果得知，浓黑液中二氧化硅含量普遍较高，在黑液贮存和多次 循环时与空气接触后，有效碱含量又低，如果pH值控制不好，H 0 极易析出。硅酸沉淀极细，它们进入蒸发器后加速沉积在加热管壁上，成为极坚硬的硅酸盐垢。三氧化物的主要成份为铁氧化物、铝氧化物，其最高值达45． 02％。在碱性环境中，三氧化铁和三氧化铝都是以胶体的形状存在。当黑液中有效碱含量占固形物的1．14％以上，每个单分子木素含有4个以上钠原子时，碱木素完全溶解于黑液中，呈亲水胶体存在，因而不发生沉淀。当黑液中有效碱含量低于0．7l％时，碱木素胶体的稳定性大大降低，产生絮凝作用，很容易从黑液 中沉淀出来，沉积在管壁上，形成管垢。另外苛化工段的白泥因澄清不理想而进人系统，造成硅、铝、钙含量的上升．也会形成管垢。高质量的黑液是蒸发器运行正常的基础．黑液中含有的较多的皂化物、木素及纤维的沉淀，这些有机物在高温高浓度的情况下．发生焦化、聚合沉淀在管壁上，形成结垢。在蒸发过程中，随着黑 液浓度提高．由于失水和盐析作用，部分碱木素胶体被破坏，发生局部沉淀而形成管垢。
1．2 设备方面的原因
由于设计上的缺陷，2 蒸发站I效的液室容积小．抗冲击能力低，工况稍有变动，尤其在开、停机
时，容易引起A，B，C三室中某一室抽空，导致蒸发器干罐而形成结垢。板式降膜蒸发器的垢层片状剥离是造成结垢的又 一原因。由于垢层片状剥离，运行中垢片受黑液冲刷易脱落．被循环泵送到黑液分配箱内，堵塞分配箱，影响黑液的正常布膜，造成加热板局部蒸干而加重结垢，严重时加热板之间间隙被垢片堵死。蒸发器的外壳内部为钢结构及二次蒸汽管选用碳钢材质．由于它们均处于汽箱之中，受硫化物气体被污染的冷凝水腐蚀相当严重， 大量脱落的铁锈沉积在蒸发器中形成铁锈管垢，其主要成份为Fez(S04)3，FeS2及Fe203。
1．3 改进措施及效果
为了使造纸蒸发器在运行时尽量减少结垢，经过5年的摸索、研究，提出了下面一些改进措施，生
产过程中结垢现象大大改观。
改造后的系统在进效黑液浓度、温度上有了降低。，出效黑液浓度和温度基本保持不变．但是蒸汽经济系数从2．127提高到4．352，有了较大的提高。要保持目前的运行良好态势，在操作时要注意下列事项：
(1)系统运行时保证白液的澄清度，尽可能地减少白泥进入系统
(2)黑液pH值的控制是相当重要的环节，必须保证一定的有效碱含量。一方面避免因黑液中有效
碱含量低于0．71％，碱木素胶体的稳定性降低而发生沉淀。另一方面黑液中的有效碱含量，是影响其粘度的一个重要的因素，而黑液粘度过高也是结垢的原因之一。
(3)做好稀黑液的净化工作，进蒸发器的稀黑液应经过滤处理，尽可能除去纤维和非纤维杂质。
(4)做好稀黑液及半浓黑液的除皂工作，尽量减少硫酸盐皂垢。
(5)在I效三室循环泵前加装黑液缓冲罐。针对I效的液室容积小，抗冲击能力低，在开、停机时，
容易引起A，B，C三室中某一室抽空，导致蒸发器干罐，加热板结垢的情况，在I效三室循环泵前加装黑液缓冲罐，起到对液室扩容的作用。加装之后，I效液室抗冲击能力明显好转，液位波动幅度小，没有发生因循环量不足而致的干板现象。
(6)在Ⅲ效、Ⅱ效、I效室循环泵前加装磨渣机 蒸发器的垢层片状剥离经常堵塞分配箱。影响黑
液的正常布膜，在Ⅲ效、Ⅱ效、I效室循环泵前加装磨渣机，片状剥离的垢层被磨成能通过分配孔的细渣．保证分配箱的正常工作，使加热板上黑液布膜均匀，布膜量大，提高蒸发效率，避免局部蒸干结垢。
(7)对部分主体设备进行更换。由于各效蒸发器的外壳黑液管、冷凝器管的材质均为普通钢，受硫
化物气体和污染冷凝水的腐蚀相当严重．对其逐步换为不锈钢。
(8)改变配浓流程，提高蒸发效率。稀黑液配浓流程原设计是从I效出浓黑液泵出口的管线上。引
一支分管线与进效稀黑液管连接，使稀、浓黑液在混合器混合达到配浓目的。而在运行中发现浓黑液闪蒸罐液位不稳定，引起配浓的浓黑液流量波动，造成配浓后稀黑液浓度难以控制，使Ⅳ效、V效黑液起泡，甚至跑黑水现象。对此，只要加装一台配浓泵，从浓黑液槽抽出浓黑液．在稀黑液泵出口处与稀黑液混合；将配浓浓黑液管接到进效稀黑液入口。利用配浓阀门控制浓黑液量，并装配流量表。改造后，进效稀黑液浓度稳定，避免了跑黑水现 象，同时保证加热板加热均匀，降低板片结垢的概率
