红外成像系统在造纸厂碱炉的应用

作者：汤勤斌   大连万讯电力仪表有限公司

造纸碱回收工艺流程

蒸煮工段：

蒸煮过程主要是脱木素的过程。纤维原料经过蒸煮后，木质素溶解在蒸煮液中，蒸煮终了排出的蒸煮液，统称废液。

洗筛工段：

洗涤过程通过挤压、过滤等作用将废液从纸浆当中分离出来。筛选过程是将纸浆中的杂质分离去除的过程。

黑液蒸发工段：

从提取工段送来的黑液含水分达80%以上，这样的稀黑液是不能燃烧的，必须将其蒸发浓缩。将提取的稀黑液通过蒸发系统去掉大部分水份，提取具有较高浓度和温度的黑液，以适应燃烧的需要。

燃烧工段：

将黑液中的有机物燃烧，回收热量。从黑液的无机物中回收碱黑液中的有机钠盐。

先将蒸发工段送来的黑液浓缩、加热到一定的程度后，通过黑液喷枪喷入碱回收锅炉（俗称黑液锅炉）炉膛内，黑液中有机物燃烧产生的热烟气与水冷壁、水冷屏或过热器、锅炉管束和省煤器等受热面进行间接热交换，产生蒸汽，用于工艺或发电后供热。

黑液中的有机钠盐在炉内高温化学反应下转变为熔融物碳酸钠，同时把补充的芒硝（硫酸盐法）还原成硫化钠，熔融物从碱炉底部的溜槽排出，溶解于稀白液中，主要成分是碳酸钠和硫化钠，因含有少量铁离子等，故呈绿色，称为绿液。

2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O

2NaOH+SO₃=Na₂SO₄+H₂O

Na₂S+CO₂+H₂O=Na₂CO₃+H₂S

Na₂S+SO₃+H₂O=Na₂SO₄+H₂S

2RCOONa+SO₃+H₂O=Na₂SO₄+2RCOOH

芒硝还原：

Na2SO4 + 2C + 热 =  Na2S + 2CO2

苛化工段：

将绿液与石灰进行反应，绿液中的碳酸钠 Na2CO3 被苛化转变为NaOH。苛化后澄清的液体称为白液，即成为重新用于制浆蒸煮的碱液。

CaO+H2O+Na2CO3=2NaOH+CaCO3↓

石灰苛化后生成的白泥，白泥在高温下燃烧转化成石灰。回收石灰循环用

于苛化过程。

惰性物质+CaCO3=CaO+惰性物质+CO2↑

红外成像仪在碱炉上的应用

通过提供先进的碱回收锅炉垫床的图像，使用户和锅炉操作者可以优化碱回收锅炉的运行，而不担心会失去对垫床的控制。

观察垫层高度和形态：

观察黑液喷枪雾化效果及喷射角度：

观察水冷壁、过热器、折焰角积灰结焦情况：

观察吹灰器工作情况：

锅炉底部的管理和操作基本上决定了锅炉效益，并可以从这一改进获得以下好处：

如果安装了PyrOptix IR 高温红外成像仪，操作者发现保持适当的垫床尺寸非常容易。随着垫床控制的改善，还原效率将得以提高，从而在回收循环中节约能源，减少对补充化学品的需求。

先进的观察图像有助于保持适当的锅炉操作，并可以通过以下两个常规机理获得额外的生产能力：

1、通过将锅炉内部状况快速的反馈给锅炉操作者，可以最小化停电导致的停机问题、熔流问题、缺乏垫床控制问题、启动延迟问题。

2、许多类型的锅炉脏污是由于冶炼携带或过量排放的硫造成的。这些问题往往是缺乏对炉底操作的结果。通过提高对垫床的控制，操作者可以减少这些问题的发生，从而减少产生各种降低生产能力的脏污。

工业统计数据表明，每年有大约1%的可能，经历一次重大爆炸。减少漏水引起爆炸的的关键是快速检测泄漏和锅炉除尘。PyrOptixIR高温红外成像仪的固态成像设计提供了一个增强的图像，为操作者持续反馈有关垫床的问题情况，更快地检测出水泄漏，从而降低了爆炸的风险。

先进的垫床监控可以在启动过程中、运行不稳定、以及黑液燃烧速率低时，减少对昂贵的辅助燃料的使用。有时候，不良的垫床操作被指责导致炉管腐蚀，垫床控制的改进可以减少腐蚀的情况。此外，绿液透明度的改进可能是由于更好的控制喷嘴周围的垫床分布。

因为相机可以在过热段穿行，可以观察吹灰器的运行，从而帮助吹灰器有效清洁关键部位。

使用可移动的检测摄像机，操作者基本上具有检查锅炉任何区域的能力。除了能够确定锅炉所有区域结渣情况，移动检测提供了高质量的实时信息，可以大大提高你的工厂管理锅炉操作的能力，改善维修活动，加强锅炉内安全生产条件，提高各工厂整体安全标准。

使用一个可选的直角镜头，许多碱回收锅炉移动检查可以实现更大的实用性。用旋转360度的直角镜头，用户可以查看锅炉的角落，看到黑液喷洒的效果，查看燃尽风喷口，检查近墙表面。更换镜头需要不到2分钟。

美国 Enertechnix 公司红外成像仪

美国 Enertechnix公司的PyrOptix™高温红外成像仪可提供卓越的图像质量和观察深度，能做到满负荷运行时综合的观测与分析。这种识别问题和应用解决方案的实时能力，可以提高锅炉可用性，降低灾难性事故的风险，提高热交换效率，降低维护成本。

PyrOptix能够透过模糊的尘埃和气体看至80英尺（24.384米）的深度。设计适用于温度700--3500°F（371~1926℃）可以监视燃烧室中的发展变化。PyrOptix为工业高温过程应用而特别设计，包括发电厂，垃圾焚烧发电，纸浆和造纸，钢铁，水泥，石化等。

PyrOptix 便携式成像仪套件包含了工程师或操作员从预留孔检查锅炉所需要的全部设备。便携式成像仪的核心是一个红外摄像头，设计用来透过烟雾和灰烬，在高温度下观察窑炉内部。在锅炉条件差的情况，特别是在碱回收锅炉内的恶劣条件下，PyrOptix IR 高温红外成像仪可以在更远的距离和更宽的视角（120度的视野）得到良好的图像。该系统可以在关键的锅炉上部和水冷壁位置，从几个不同的视口获得清晰的图像，能够观察到以前未被发现的积渣。

PyrOptix 固定安装式成像仪包括红外摄像机，风冷管，电器外壳，选配的镜头，自动缩回及打焦装置。如有需要，红外摄像机可以从电器外壳中取出，配合便携式套件及短的镜头使用，在预留锅炉孔进行观察。这种可移动的检查能力，允许操作者在需要时检查锅炉的每一个区域。该外壳系统的设计，允许一个固定安装的相机被“借用”做移动的检查，需要不到2分钟的时间拆卸和安装，无需工具。

TempSentinel红外成像和温度监视系统 技术先进，集成了红外（IR）成像和温度测量功能，用于锅炉关键区域。它提供精确的实时温度，提高锅炉效率，观察过热器区域，水冷壁状况，洞察回收锅炉床温。TempSentinel读数是通过高精度的红外探测器光束结合先进的固态图像而获得。