一种用于造纸黑液处理的轮式热解器

摘要

本发明公开了一种造纸黑液轮式热解器，利用轮式结构和取液器来实现对造纸黑液的连续舀取，并利用了锅炉的烟气作为热源热解造纸黑液，产生的混合气体经过燃烧器燃烧转化成较为清洁的气体排出，产生的烟气进入烟气循环系统协同锅炉烟气进入若干个换热器，实现对造纸黑液的预热，热解残渣随取液器旋转至某个高度通过重力作用掉落在出渣挡板。本发明结构简单，操作方便，处理量大，并且热解造纸黑液的热量来自与锅炉烟气的换热，与常规的处理方法相比降低了处理过程中的能耗。

说明书

技术领域

本发明属于工业废渣处理设备，具体涉及一种用于造纸黑液处理的轮式热解器。

背景技术

造纸所用的原料主要是农作物秸秆，其成分中均含有纤维素、木质素和半纤维素（聚糖类）三部分，造纸过程中仅利用了其中的部分纤维素，其它约占25%的木质素与约占28%的半纤维素以及木糖、钾、氮、磷等成分，则随造纸黑液废弃。而黑液中所含的木质素和半纤维素以及木糖、钾、氮、磷等在工、农业生产中都是有很高利用价值的。

造纸厂按工序排出三股废水：一是制浆蒸煮废液，即造纸黑液；二是分离黑液后纸浆的洗、选、漂水，也称中段水；三是抄纸机上的白水，白水是可以处理后回用的。实际上中段水是黑液提取不完全所剩下的部分，一般占总量的10%以内，而黑液中所含的污染物占全厂污染排放总量的90%以上，因此，造纸黑液是造纸厂污染的主要部分，对于造纸黑液的有效处理意义重大。

专利1：一种适用于造纸黑液(特别是以麦草类为原料的碱法制浆造纸黑液)的处理方法（CN201210095877.4申请日2012.4.1）。将新鲜黑液先静置处理,处理后的黑液加高效碱析剂,析出木质素,滤液再进行生物强化技术处理。经过试验研究发现，该方法造纸黑液处理量小，而且设备繁琐，不易于操作。

专利2：一种高效多功能造纸黑液处理装置（CN02255202.2，申请日2002-11-11）。可实现对造纸黑液处理达标同时可实现对处理后的黑液进行循环利用并可将黑液中的木素提取利用的任务。由于此专利需要提取木质素，所以对技术要求较高，不便于广泛投资和开发，适用面较小。

因此具有能耗低、高处理量、安全可靠、设备简单等特点的造纸黑液处理技术和装置，将具有重要的工程应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于造纸黑液处理的轮式热解器，能够大幅度提高造纸黑液的热处理能力，并具有安全可靠、设备简单、易于操作、处理量大等特征。。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种用于造纸黑液处理的轮式热解器，包括热解箱、烟气风机、燃烧器、一级换热器、烟气分流器和二级换热器，热解箱包括主动齿轮、轮盘、取液器、储液槽、出渣挡板、出渣口、烟气入口通道、注液口和烟气出口通道，其中储液槽、出渣挡板和烟气入口通道均设置在热解箱底部，主动齿轮设置在热解箱中心，且位于轮盘中心， N个取液器均匀设置在轮盘的圆周边缘，N≥4，在轮盘下方设置储液槽，主动齿轮带动轮盘和取液器转动，保证取液器伸入储液槽舀取造纸黑液，在储液槽一侧设置出渣挡板，与设置在热解箱外壳的出渣口相连，储液槽另一侧设有烟气入口通道，在储液槽上方的热解箱外壳上设有注液口，在热解箱顶部且与烟气入口通道同侧的外壳上设有烟气出口通道，烟气出口通道、烟气风机、燃烧器、一级换热器、烟气分流器和烟气入口通道通过烟道依次连接，烟气分流器通过烟道再与二级换热器连接，二级换热器、一级换热器和注液口通过输液管道依次连接。

出渣挡板与储液槽连接一侧的高度高于与出渣口相连一侧的高度，出渣挡板设置在取液器向下旋转的那侧，能够接收从取液器内自由下落的残渣。

在烟管或输液管道上设置若干个换热器。

本发明与现有技术相比，其显著优点：与常规的碱回收法和电渗析发相比，本设计提出的轮式热解器系统，通过电厂排放的高温烟气加热，使造纸黑液中的纤维素、半纤维素、木质素等有机物质热解气化，利用一台简单的燃烧器将热解产生的甲烷、氢气、一氧化碳等燃烧生成二氧化碳和水，进而防止了热解气体对环境的污染，该设计设备投资少，操作简单方便，处理量大，并且热解造纸黑液的能量来自与烟气的换热，与常规的处理方法相比降低了处理过程中的能耗。

附图说明

图1 是轮式热解器装置示意图。

具体实施方式  

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

本发明以锅炉燃烧排放的高温烟气为热源，在贫氧的条件下，实现对造纸黑液的连续加热，加热过程使造纸黑液得到干燥并开始热解，热解产生的甲烷、氢气、一氧化碳等气体经燃烧器燃烧，从而防止了热解气体对环境的污染。干燥后的废渣留在取液器3内，随动轮盘转动达到某个角度，因为重力作用掉落在出渣挡板上，并滑落到出渣口，将出渣口堵住，实现自动气封，在热解箱15内实现微正压。

以每小时处理35.3m3造纸黑液为例：

热解箱15几何特征参数为：下部横截面尺寸1000×500mm，高度1000mm。轮盘2半径300mm，轮盘2厚度300mm，取液器3长100mm，宽300mm，深度50mm，总共12个取液器3，储液槽4右侧与渣口6相距29cm，右侧挡板高度15cm。

部件参数的典型配置如下： 

（1）烟气风机：离心风机，流量500m³/h，压头350Pa，变频调速；

（2）主动齿轮驱动电机：三相异步电动机，转速4r/min；

关键操作参数如下：

烟气入口处温度T1=450℃；

烟气出口处温度T2=220℃；

烟气入口处流量V2= 80 m³/h    

烟气的平均比热容1.122kj/(kg·℃），

烟气的平均密度为1100kg/m3 

造纸黑液分解所需要的热量约为523kJ/kg    

造纸黑液的密度约为1230kg/m3               

经计算每小时可热解35.3m3造纸黑液。

一种用于造纸黑液处理的轮式热解器，包括热解箱15、烟气风机10、燃烧器11、一级换热器12、烟气分流器13和二级换热器14，热解箱15包括主动齿轮1、轮盘2、取液器3、储液槽4、出渣挡板5、出渣口6、烟气入口通道7、注液口8和烟气出口通道9，其中储液槽4、出渣挡板5和烟气入口通道7均设置在热解箱15底部，主动齿轮1设置在热解箱15中心，且位于轮盘2中心，带动轮盘2转动，12个取液器3均匀设置在轮盘2的圆周边缘，在轮盘2下方设置储液槽4，取液器3伸入储液槽4舀取造纸黑液，在储液槽4一侧设置出渣挡板5，与设置在热解箱15外壳的出渣口6相连，储液槽4另一侧设有烟气入口通道7，在储液槽4上方的热解箱15外壳上设有注液口8，在热解箱15顶部且与烟气入口通道7同侧的外壳上设有烟气出口通道9，烟气出口通道9、烟气风机10、燃烧器11、一级换热器12、烟气分流器13和烟气入口通道7通过烟道依次连接，烟气分流器13通过烟道再与二级换热器14连接，二级换热器14、一级换热器12和注液口8通过管道依次连接。

出渣挡板5与储液槽4连接的一侧高度高于与出渣口6相连的一侧高度，出渣挡板5设置在取液器3向下旋转的那侧，能够接收从取液器3内自由下落的残渣。

出渣挡板5或储液槽4两者的最高点到主动齿轮1中心的距离大于主动齿轮1中心到取液器3底部的最远距离，保证在主动齿轮1带动带动轮盘2和取液器3转动时，出渣挡板5或储液槽4两者的最高点不影响取液器3转动。

造纸黑液流经二级换热器14、一级换热器12通过换热逐步提升温度，然后经注液口8注入轮式热解器内。主动齿轮1带动轮盘2做顺时针圆周运动，取液器3经过储液槽4时舀取少量造纸黑液，随后被热烟气直接加热干燥，有机成分热解后随烟气排除，干燥产物随取液器3转到一定角度，因为重力作用掉落在出渣挡板5上，并滑落到出渣口6，将出渣口6堵住，实现自动气封，可随时通过出渣口6排除热解箱15。高温烟气由烟气入口通道7进入热解箱15，加热造纸黑液后由烟气出口通道9排出热解箱，沿管道经烟气风机10进入燃烧器11，在燃烧器11中燃烧加热后排出，沿管道进入一级换热器12内换热降温至所需温度，再进入烟气分流器13，分流后部分烟气通过烟气入口通道7再次进入热解箱15进行循环，剩余烟气流经二级换热器14与造纸黑液换热后排放至大气中。

通过实例可以看出，轮式换热器能够实现对造纸黑液的连续处理，利用了锅炉的烟气预热，大大的降低了能耗，并且在单位时间内能够处理较多的造纸黑液，由于处理造纸黑液也产生高温烟气，通过内部循环，再次进入热解箱加热造纸黑液，降低了能耗，且操作简单，投资较小，适合各种规模的工厂投资使用。