对于一般草浆黑液蒸发系统，无论是板式还是管式蒸发器，投入运行6—10个月后，蒸发能力逐渐下降，在预热器、分配器、换热管或换热板壁面将会出现结垢现象，每隔5—7周时间需要停机人工清洗或碱煮，有的更短，甚至20多天就要停机清垢。黑液蒸发器结垢是碱回收车间普遍存在的严重问题，它制约着碱回收系统的正常运行，在草类黑液蒸发中这一现象尤为严重。当蒸发器换热管或板加热面结垢后，蒸发器热传递效率大为降低，蒸汽消耗增加30—50%以上，严重时会造成管内或板片之间结垢堵塞，非常难以xx，影响生产，甚至造成停产。
目前工厂除垢的办法主要有机械刷管法、高压水裂垢法和酸碱清洗法等。频繁地停机清垢或碱煮，不但耗时，而且影响正常生产，加快结垢速度、缩短了清垢周期。对于硅垢，碱煮也有一定效果，但需要的时间更长（48—72小时）。
在目前环保要求日益严格、节能降耗日渐迫切、草浆的生存面临危机之时，研究有效的草浆黑液蒸发结垢控制措施尤显重要。
我公司在对制浆造纸结垢问题研究的基础上，结合国内多家相关企业成熟经验认为：保证蒸发站的连续正常运行，除了加强必要的工艺技术管理如定期对蒸发器进行水洗和清理黑液中间槽、控制黑液中泥沙和细小纤维含量、确保进效新蒸汽减温减压、进效黑液泵采用变频调速、分配器上部安装中压水喷嘴等必要措施外，在黑液中添加少量结垢沉淀控制剂来控制蒸发器结垢是一项投入少、收益明显的技术方案。
对于草浆黑液蒸发来说，我们通常考虑的是结垢或除垢周期、除垢的方式和难易，很少顾及在蒸发过程中因污垢而造成的热损失。蒸发器的换热性能取决于传热系数的大小，由于污垢的附着增厚导致总传热系数明显下降，使蒸发器不能发挥设定的性能，而必须抑制污垢的附着或者将其除去。黑液蒸发器污垢（包括碳酸盐、硫酸盐和硅酸盐垢或其混合物等）其传热系数均不到碳钢的十分之一。因此控制结垢不但是为了稳定制浆企业的生产、保护环境，而且对于节约能源意义重大。
1．黑液蒸发器产生结垢的主要原因：
根据结垢控制理论，当系统介质的总硬度和钙镁硬度、PH值、电导率、总碱度、温度
之综合值RSI指数达到一定程度(小于6)时，生产系统的结垢趋势是不可避免的，尤其是对于封闭循环系统以及温度较高的情况下。当然这主要与工艺原料和当地水质有关。其中的一项指标发生严重偏离，系统就有结垢沉积问题的出现。那就是为什么红液即使在酸性条件下（PH<4），其蒸发浓缩设备也会出现严重结垢问题的原因。生产系统的温度升高是造成结垢沉积的主要原因之一。那是因为碳酸钙、硅酸钙、磷酸钙、草酸钙等盐类的饱和溶解度都比较低，且是反溶解度盐，当温度升高，系统中的结晶体物质溶解度降低，超过饱和溶解度时会导致结晶析出，当流体的流速比较小或表面比较粗糙时，结晶物会沉积附着在设备表面。
当新的蒸发装置运行到一段时间，受黑液介质流动的磨擦或氧化点蚀，其换热面就会变得粗糙、凹凸不平。粗糙部分为结晶核的附着和化学表面活性提供了场所，而凹槽部分则为沉积物质提供了免受主流冲刷的位置。表面粗糙度的增大，减少了流体层流底层的厚度，有利于污垢物质向壁面的涡流输送。从换热器壁面与黑液接触起，到形成可观察到污垢的一段时间，我们称之为结垢诱导期。结垢诱导期和结垢速度强烈依赖于换热壁面的温度，壁温升高，诱导期变短。那是因为当加热面上的晶核和沉积物数量的增加到形成一个整体垢层时，污垢热阻将迅速增加，热量传递受阻，传热性能下降，壁温升高。而壁温的升高又使得壁温附近的逆溶解度盐的过饱和度增加，结垢更加严重，传热性能更差，壁温再次升高。
对于麦草浆黑液结垢物来说，硅酸盐垢所占的比例在40%以上。当黑液中溶解的硅酸钙、硅酸镁或硅酸等离子浓度的乘积超过各自的溶度积时，就极易沉积在换热表面上。高硅垢的形成有多种形式，沉淀的硅酸盐极易发生聚合。由于壁温的升高，附着于壁面的硅酸盐在高温下立即转化成短链状。若持续的时间足够长，这可进一步转化成层状或网状结构。坚硬的玻璃体在常温下难以用一般的酸碱法xx。
由上看来，为了控制麦草浆黑液的结垢，一方面需要{zd0}可能地延长蒸发设备的结垢诱导期，另一方面控制结垢离子在换热面的沉积和结晶，同时还需要对原有的老垢进行磨蚀和剥离。
2. 产品性能和应用原理：
草浆黑液结垢控制剂是根据配位化学、晶体化学和胶体化学等理论，采用国际{zx1}相关经验，经过三年的实践应用优化而来的。该产品是一种能够在高温、高碱介质中使用的偏碱性液体有机高分子化合物，不含硫、磷，对环境不会产生二次污染。因其独特的配方，具有控制黑液结垢（特别是硅垢）、分散细小纤维和粘泥、降低黑液粘度、缓慢清洗老垢等多种功效，已经在国内数十个纸厂使用，收效明显、是黑液结垢控制不可或缺的化学品。使用计量泵
连续均匀地加入在进蒸发器前的稀黑液中，只要能够保证混合均匀即可。其用量根据黑液品质和结垢程度来定，一般30—50ppm(对稀黑液体积比)，取用量下限可以控制黑液结垢物在加热面的沉积和固化;反之,高用量可以起到在线xx原有老垢的作用，只不过需要的时间较长一些。
3．使用效果和讨论：
以北方某厂100吨/日碱回收三管两板蒸发站为例，介绍加入结垢沉淀控制剂后的使用效果。该草浆蒸发系统，原来每隔30—35天需要停机清垢，试验之后结垢清洗周期延长2-3倍以上。以下是现场应用报告纪录片段。
3．1 稀黑液处理量和浓黑液产量的变化：（左坐标为稀黑液，右坐标为浓黑液）
图一
在使用结垢控制剂之前，稀黑液的流量是随着运行时间的推移而逐渐降低。从图一来看，稀黑液的处理量和浓黑液产量并没有下降，相对来说碱回收产量提高了12%。
3．2 汽室液室温差的变化：
一般来讲，判断蒸发系统效率的方法有三种：有效温差法，物料平衡法和热量平衡法。为了方便，我们采用国外同行研究时常用的温差法进行跟综。
根据热力学原理：Q=KS△t；
其中Q=传热量；K=传热系数；S=传热面积；△t=汽液相温度差。
可以得出以下结论：
（1）
如果蒸发器不存在结垢，则传热系数和传热面积是固定不变的，在完成同样的热传导下，汽相和液相的温度差是固定不变的。
（2）
如果蒸发器出现结垢，则传热系数会变小（传热面积会变小或不变），要完成同样热量传导，显然必须增大汽相和液相的温度差，否则蒸发效率会下降。
以III效为例，汽室和液室的温度之差没有升高，而且是呈下降的倾向。这是因为，蒸发器换热板面没有明显垢层出现，温差的下降表明原来结的老垢也被xx，见图二。
图二
3.3：蒸发站蒸气消耗变化：
因为蒸发器的加热面的结垢沉积得到了控制，蒸发站的蒸气消耗呈下降倾势，见图三；电耗也没有升高，见图四。对于蒸发系统来说，蒸气和电的消耗占成本的比例较大。
图三
图四 根据统计，试验前后该蒸发站汽耗降低了38.5%。 3.4
加入了独有的在线碱性清洗剂成分，对原有的老垢和顽垢呈粉状分散、磨蚀和剥离。从蒸发器下面的固液分离器排出物得到了证实。但并不会影响燃烧和堵塞蒸发系统。
3.5 对碱炉燃烧的影响；
可以降低黑液黏度，提高黑液雾化效果。在化学配方中有分散剂成分，利用化学分散作用使入炉浓黑液黏度降低15--20%以上。以此改善黑液的燃烧效果和垫层的蓬松度。
3.6 运行末期处理办法：
由于稀黑液的成份复杂而且流量也经常波动，使得结垢控制剂的用量难以精准，经过长时间的运行，在蒸发器内部的死角和换热面的凹陷处会出现少量粘泥状垢层，需要清洗或清理。由于产生的垢层疏松、量少，与换热面的结合并不紧密，使用中压水即可轻易清理下来。不但节省了时间，也节省了大量劳动。
3.7对蒸发设备本身的影响：
任何酸洗都会对蒸发器内部产生或多或少的损伤，同时因为存在老垢层之下的点蚀问题，如果频繁酸洗的话，很有可能对点蚀点或焊缝等处造成伤害，容易引起泄漏问题。
高压射流会引起板的变形和板面光洁度的损坏，产生毛刺，容易造成挂浆和结垢物的沉积，缩短了结垢诱导期，加剧了结垢层的快速形成，影响蒸发设备的使用寿命和运行效率。
更为重要的是，板式蒸发器的分配器结垢现象会长久得到控制，有效地解决了干板、甚至架在板片之间造成板片堵塞的问题。实践认为，采用化学法可以延长结垢诱导期，保护蒸发器的换热面。
该产品PH值大于9以上，对设备没有腐蚀，对现场操作人员没有毒害。进入燃烧炉可以全部被燃烧掉，对苛化和其他工序不会产生不良影响。只要选择好加药点，使用一台计量泵根据相应用量打入到黑液内即可，使用非常方便。
3.8效益评价：
根据使用厂家反映，一般厂家都能从结垢控制后蒸气消耗的节约和产量的提高中得到回报。再不会因为结垢原因而造成频繁停机，给全厂正常生产协调和废水处理带来被动。
结束语
对于草浆碱回收来说，在我们不能改变黑液品质的情况下，采取以上措施，无论管式还是板式蒸发系统，均可提高稀黑液的处理量，延长蒸发系统的运行周期2—3倍，降低蒸气消耗和碱回收成本，提高生产装置的运行效率。在当今节能减排日渐紧迫的形势下，我们希望本产品能对碱回收的正常运行及环境保护有所裨益。
