蒸球排放废气再回收利用装置的设计

摘 要 在棉浆粕生产中，蒸煮过程中要排放大量废气，既污染环境又浪费能源。设计一个回收装置，将排放的废气回收再利用，可节约能源，减少污染。
关键词 蒸煮；废气；回收；装置；效益
　　蒸球设备一般采用球型回转式蒸煮锅，又称蒸球。蒸球是一种较老的制浆设备，生产能力不大，然而由于不断的转动，药液能充分混合，各部分的温度也较一致，所以现在仍被中小型制浆车间使用，主要规格有25立方米；40立方米。老设备的蒸球多采用铆接结构，现在制造的球体都用焊接结构，以节省材料，减轻球体重量，降低设备成本。
　　蒸煮过程中需要大量的中压汽。在棉浆粕生产中，蒸煮过程中要排放大量废气，既污染环境又浪费能源。将排放的废气回收再利用，节约能源，减少污染，节能减排，产生巨大的经济效益和社会效益。
　　1 棉浆粕的生产过程
　　1.1 棉短绒的选择
　　为了制得优良的棉绒浆粕，一般都选用二类或三类短绒。棉短绒的分类主要是从纤维的长度、颜色、杂质等方面考虑。
　　1.2 开包、除尘
　　打成包的粗绒，先用拆包机、开棉机进行开松，然后用干法或湿法除尘。开棉机主要有两种型式：一种是A005型开棉机，生产能力为600公斤/时；另一种是HSJ-0492-0型，生产能力为6吨/时。后者的主要优点是：生产能力大、开棉程度好、占地面积小、劳动强度低、能起部分去杂质的作用。
　　1.3 蒸煮
　　短绒经高速尘笼风送至旋风分离器，喷热碱液，使短绒均匀浸润，然后装入蒸球内进行蒸煮。蒸煮后所得到的纤维素浆料，从蒸球卸到洗料池进行洗涤，以降低纤维素浆料的温度及其含碱量，减少纤维素在打浆过程中的氧化裂解作用。
　　1.3.1 蒸煮的目的、作用和要求
　　1）蒸煮的目的：使低聚合度物质和非纤维素物质溶出。
　　2）蒸煮作用：木质素和碱作用，生成碱木质素，树脂和脂肪皂化，蜡质乳化，并大部分被溶解出来；半纤维素溶解于碱液中，同时纤维素在碱液中因被少量空气氧化，而聚合度下降；纤维素在高温的碱液中发生膨化，初生胞壁被破坏，使浆粕的反应性能提高。
　　3）蒸煮要求：要在隔绝空气的条件下进行。空气的存在，造成纤维素氧化裂解降低浆粕粘度，生成氧化纤维素。为了防止蒸煮不匀，可以视需要适当加入表面活性剂，如烷基磺酸钠等。
　　1.3.2 影响蒸煮的主要因素
　　1）温度：蒸煮过的效果随着温度的提高而加大。但是，随着温度的升高，纤维素被破坏的程度加剧，浆粕的得率下降。一般采用155℃～174℃。
　　2）碱用量：蒸煮时，碱的用量增加，杂质溶解的速度也增加，但纤维素受损伤的程度也加剧。碱的用量过低。蒸煮不彻底，纤维素的分离不完全，聚合度也难以符合要求。生产中碱的用量一般控制在14%～18%（对棉绒的绝干重量）。
　　3）碱液浓度：一般控制在44～51克/升，液比为1：3.0～3.8。浓度高时蒸煮时间短，浆粕得率低。浓度低时，蒸煮时间长，浆粕得率高。
　　4）时间：蒸煮的时间决定于蒸煮的温度、碱液的浓度和碱的用量，同时也和原料的品质有关。一般控制在3～5小时。
　　1.3.3 蒸煮设备
　　一般采用球型回转式蒸煮锅，又称蒸球。蒸球是一种较老的制浆设备，生产能力不大，然而由于不断地转动，药液能充分混合，各部分的温度也较一致，所以现在仍被中小型工厂广泛使用。大多数化纤浆厂都用40立方米的蒸球，也有少数厂用25立方米的。老设备的蒸球多采用铆按结构，现在制造的球体都用焊接结构，以节省材料，减轻球体重量，降低设备成本。
　　1.3.4 废液处理
　　在碱法制浆过程中，每天都要排出大量的黑液。黑液中含有大量的有机物和无机物，因此必须进行处理，以避免对自然环境的污染。处理方法有：利用电渗析法回收黑液中的碱；黑液未经脱钠，直接加废酸及氨水，生产胡敏酸铵，用作农业肥料。将黑液通入热电厂得炉渣中。
　　1.3.5 废气回收过程
　　蒸球排放的废汽，首先在蒸球内压黑液，将黑液排入黑液桶，然后蒸球球口朝下，排放汽体。排出的蒸汽进入旋风分离器，旋风分离器将汽、水分离，水通过自动控制阀门自动排放，汽进入缓冲缸，供蒸球升温时使用。蒸煮过程中有三次排汽，第一次蒸汽压力升到0.2 Mpa时，进行排汽，使汽压降为零。第二次继续升温到0.4 Mpa时进行第二次排汽，使汽压降到0.3 Mpa。第三次升温到0.68 Mpa。进行排气，使汽压降低到零。项目技术关键点：解决水汽分离和蒸煮放汽中的细小纤维分离；对蒸煮排气中的黑液分离；杂物分离后，设计缓冲罐对蒸汽回收利用，要求回收的蒸汽达35%。蒸煮排放的废汽——设计储罐汽水分离.细小纤维分离.黑液分离——设计缓冲罐对蒸汽回收利用——有部分回收废汽直接利用——有部分回收废汽通过压缩供其他蒸球使用。
　　1.3.6 回收装置的设计
　　1.3.7 采用单片机自动控制
　　当旋风分离器（一）液体的高度达到C—C线：H=H=0.9m时下面排污阀打开，排出旋风分离器中的黑液和细小纤维，黑液排完后，排污阀自动关闭，当液位再次达到H==0.9m时，排污阀打开排黑液，当旋风分离器（二）液体的高度达到D—D线：H=H=1.2m时下面排污阀打开，排出旋风分离器中的黑液和细小纤维，黑液排完后，排污阀自动关闭，当液位再次达到H=H=1.2m时，排污阀打开排黑液，如此循环。
　　单片机芯片的集成度很高，它将微型计算机的主要部件都集成在一块芯片上，具有下列特点。
　　1）体积小、重量轻、价格便宜、耗电少。
　　2）根据工控环境要求设计，且许多功能部件集成在芯片内部，其信号通道受外界影响小，故可靠性高，搞干扰性能优于采用一般的CPU。
　　3）控制功能强，运行速度快。其结构组成与指令系统都着重满足工控要求。有极丰富的条件分支转移指令，有很强的位处理功能和I/O逻辑操作功能。
　　4）片内存储器的容量不可能很大；引脚也嫌少，I/O引脚常不够用，且兼第二功能以至第三功能。但存储器和I/O接口都易于扩展。
　　单片机内部含有微处理器CPU、存储器、输入/输出接口等多个功能部件。
　　2 蒸球结构
　　蒸球的型号为J-25A型。其具体参数为：球体容积25立方米；转速0.55转/分；电机功率5.5 kW；最大工作压力0.8 Mpa；介质最高工作温185℃。其结构如图1所示。
　　3 经济效益和社会效益
　　蒸煮的过程中需要大量中压汽。在棉浆粕生产中，蒸煮过程中要排放大量废气，既污染环境又浪费能源。根据节能减排的要求，将排放的废气回收再利用，节约能源，减少污染，产生巨大的经济效益和社会效益。湖南某年产浆粕50000吨化纤有限公司，每吨浆粕消耗中压汽1.25吨，每年消耗中压汽吨。回收再利用35%，每年可节约中压汽21875吨。可创价值600多万元，还可大大减少环境污染，符合节能减排要求。
　　参考文献
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　　[3]刘道德，等编著.化工设备的选择与工艺设计[M].中南工业大学出版社，1992.
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