魔道祖师 追凌 肉:浅谈置换蒸煮技术和横管连蒸技术

浅谈置换蒸煮技术和横管连蒸技术  

2010-11-03 12:09:04|  分类： 美国DDS节能环保 |字号 订阅

宋建新 徐林 李洪菊 赵永建

(新疆博湖苇业股份有限公司，新疆库尔勒841001)

2010年6月第41卷第3期·华东纸业· P4-8

摘要:该文从技术起源、工作原理、工艺流程、制浆技术优点、生产实践5个方面对置换蒸煮技术和横管连蒸技术进行了介绍，以达到对两种技术简要比对的目的。

关键词:置换蒸煮 横管连蒸

新疆博湖苇业股份有限公司(以下简称“博湖苇业”)是一个芦苇为主要原料年产量近13万t的中型制浆造纸企业。近年来随着企业所处区域库尔勒经济技术开发区的快速发展，地处开发区入口的博湖苇业已被周围商业区、居民区、学校所包围，虽然企业自上世纪80年代建厂以来每年在环境保护方面均有较大投入，但是由于部分工艺设备落后生产过程仍然存在工业三废污染周围环境问题，影响了企业的可持续发展，而且伴随着城市发展进程的加快，这种矛盾日益突出，博湖苇业为了谋求更大的发展空间，企业决定在2010年迁建异地再造。针对博湖苇业主要以芦苇为原料生产纸浆造纸的现状，为了在不改变原料的基础上，准备选取更为先进的置换蒸煮工艺代替现有的国内第一例草浆横管连续蒸煮工艺来提高纸浆品质。置换蒸煮技术在木浆方面应用已经非常成熟，而置换蒸煮技术在苇浆乃至整个草类浆方面的应用，在国内外尚属空白，目前所见的报道仅仅停留在实验阶段。为此，本人参阅了大量资料对置换蒸煮技术和连续蒸煮技术进行了比对，现将资料整理后和同行分享。

1 两种技术起源及国内用户

1.1置换蒸煮[1-2]

在20世纪80年代，瑞典的Radar公司开始尝试在浆料喷放之前从蒸煮锅中收集黑液，并希望在下一个蒸煮周期中回用黑液里含有的残余热能，以实现降低能耗的目的，最后形成了一种新的技术Radar Displacement Heating(简称RDH); 瑞典的Radar公司当时隶属于芬兰的Rauma Repola公司，Rauma Repola公司后来把Radar卖给美国的Beloit公司，最初的置换技术专利由Beloit公司所拥有，其技术专利的服务范围不包括亚太地区的国家;1998年Beloit解体，被加拿大的GL&V公司收购，原Beloit公司所拥有的相关专利也同时由GL&V公司购买。CabTec International lnc公司的专业人员综合多年的置换蒸煮经验，以Beloit的RDH蒸煮系统为基础，对RDH系统多处进行了改进; CPL公司(Chemical and Pulping Ltd.)又结合CabTec International lnc所做的改进，推出了更灵活的置换间歇式蒸煮系统—DDS(Displacement Digester Systems)，不久又推出以节省蒸汽为主要目的的节能置换蒸煮系统DSS(Digester steam Saver);目前正在申请DSS的专利。国内天津轻工业机械厂、江苏华机集团、天津横脉均是生产研发置换蒸煮的代表厂家。

国内目前仅有广东鼎丰纸业、四川永丰纸业、广西贺达纸业、泰格林纸集团湘江纸业等为数不多的几套置换蒸煮设备在运行，但从其具有的优势来分析，有后来居上之势。

1.2横管连蒸

非木材纤维横管连续蒸煮器(国际上称为Pandia连续蒸煮器)。最早在1940年由美国Pandia公司投放市场，主要用木材生产油毡纸，1954年Black-Lawson公司与Pandia公司合并，开始了用该连续蒸煮农业纤维原料的试验并取得了成功。几乎都是由Black-Coawson(现为奥地利林茨的Voest-AIpine公司拥有. 近来又并入美国Beloit公司)和SundDefibratou公司提供，规模为30-400t/d浆。我国于1958年由上海轻工设计院与有关合作在上海宏文造纸厂搞了一套国产5-7横式连续蒸煮器(以下简称横管连蒸)。1973年上海轻工设计院设计。天津轻机厂制造10t/d麦草连蒸在四川嘉乐造纸厂投产。后又为其他厂制造过30-50t/d连蒸4-5套。由于多种因素我们落后于国际水平。

1987年天津轻机厂在轻工业部领导的支持下，通过货比三家的办法，以巨资引进了瑞典Sunds公司的非木材纤维横管连蒸技术，并结合我国丰富的非木材纤维制浆经验，不断探索，展开了我国非木材纤维连蒸技术新的一页。国内天津轻工业机械厂、江苏华机集团、中国轻工业杭州机电研究院均是生产连续蒸煮设备的代表厂家。

目前国内新疆博湖苇业、泰格林纸集团玩江纸业、河南漯河银鸽、山东临清银河纸业、宁夏美利纸业、江苏泰州纸业等均有横管连续蒸煮设备在运行。

2工作原理比对

2.1置换蒸煮[5]

置换蒸煮是在间歇式蒸煮器内利用置换循环黑液和扩散洗涤的原理，用蒸煮液或洗涤水置换蒸煮废液，把蒸煮废液连同热量置换出来，并实现冷喷放。置换蒸煮是将上一次蒸煮排除的黑液回用，可在大量脱木素阶段的末期将部分已经溶出的木素、半纤维素及抽出物移除蒸煮系统，并可在补充脱木素阶段补加蒸煮液，这样操作使黑液中的热能及化学品得到回用，使整个蒸煮过程的蒸煮条件趋于均衡，有利于提高纸浆质量及生产效率。

2.2横管连蒸[6]

原料经药液预处理后，经喂料装置，强制送入排列最高的那根横管容器内，其药液、蒸汽几乎同时送入，经横管内的螺旋输送器推动，把原料由横管的一端输送到另一端，原料凭重力掉入第二根横管，再由第二根横管的螺旋输入器送到另一端，直到第三根等。原料通过螺旋的输送和搅拌，在高温高压下，充分与药液混合，20-50min内达到良好的蒸煮效果。

3工艺流程比对

3.1置换蒸煮

一个蒸煮周期包括6步工艺操作l8]:

①装料:把料片、冷黑液和一些冷白液装入蒸煮锅，保证pH值)12。冷液体用于装填料片及中和料片表面的酸。

②温黑液充装(温充):蒸煮锅用温黑液和冷白液来充装，并把锅内装料过程中加入的冷黑液置换出来，开始预热同时开始脱木素。

③热黑液充装(热充):用热黑液和热白液来充装蒸煮锅，把前一步温充操作中加进的温黑液置换出来。

④蒸煮:用蒸汽加热蒸煮锅到需要的最高蒸煮温度，并在一定的蒸煮温度下保持适当时间。在此期间，根据锅内上中下三部位的温度情况来决定是否需要继续循环蒸煮锅蒸煮液。总的蒸煮时间可用H因子来决定。

⑤置换:利用洗浆的滤液把热蒸煮液置换出来，同时锅内料液被冷却。被置换出的热黑液贮存在槽区内，并在下一个蒸煮操作中回用。置换后使得蒸煮锅内容物被冷却至低于常压的闪蒸温度(100℃)。

⑥放锅:用泵把被冷却至低于常压闪蒸温度的锅内容物抽出锅外，进行冷喷放，除此之外，其余的过程与常规间歇蒸煮一样。

3.2横管连蒸[9]

经湿法备料脱水后的草料进入回料螺旋，草料经回料螺旋第一个出料口并通过销鼓计量器定量地进入预蒸螺旋，草料受到低压蒸汽的预热至85℃左右，草料中的空气得以排除，浸渍后的草料连续均衡地进入螺旋喂料器中(螺旋喂料器作用是将草料连续均匀地送入压力约1.0MPa的蒸煮管内，并作为压力密封装置)。原料通过喂料螺旋后被压成“料塞”后进入T形管，从T形管上方加入蒸煮药液和蒸汽，料塞落入蒸煮管后由于吸液和吸热，面积回复原有体积，并进入170℃左右的蒸煮阶段，蒸煮管中的螺旋输送器翻动并推动草料前进，经过20-50min蒸煮成浆后，在中间管、卸料器中用洗浆送来的稀黑液冷却稀释到100℃以下，喷放到喷放锅中再送至洗选工段。

1-螺旋输送机  2-销鼓计量器 3-预蒸螺旋输送机 4-螺旋喂料器 5-T形管

6-蒸煮管 7-中间管 8-卸料器 9-旋风分离器10-润滑器11-储气罐

4两种制浆技术的优点

4.1置换蒸煮

①范黎，李忠正等研究表明:

当黑液固含量达到30%以上时，各个工艺条件下，循环置换蒸煮后的一段黑液粘度均低于传统碱法蒸煮后的黑液粘度，随着黑液循环达到平衡，抽提的黑液粘度降低。范兴刚等!川研究也表明:置换蒸煮与常规法相比，蒸煮后的黑液残碱较高，有利于下一次的置换蒸煮，置换蒸煮的黑液二氧化硅含量少，粘度低，有利于废液的碱回收。

②技术的先进性

由于DDS是从RDH的基础上升级而来，它秉承了RDH的优点，如不需要喷放的热回收系统;减少了粗渣率;减少了漂白工序的药耗;蒸煮过程就相当于一段的洗浆;可以得到低卡伯价、高强度的纸浆。DDS实现了生产过程全自动化。采用了先进的数码技术(如槽区液位的预测、放锅采用模糊逻辑预测)，实现超前预测，对故障的发生注重于预防，有利于产量、质量的稳定。

③环保、节能，

 DDS蒸煮具有全封闭的余热和废汽回收系统。产生低卡伯价的粗浆，后续漂白化学药品用量大幅度降低，中段废水负荷亦大幅度降低。由于其置换效果更明显，回收的热能更多，提高了能源与化学药品的利用效率，每t浆的蒸汽耗用量自然可以下降。

④成浆卡伯值低、强度高[13]

扩展了温充的作用，在温充过程中已实现了大量脱木素，故在热充时用碱量减少，意味着对纤维素的破坏减少，同时，在温充时能大量脱木素，说明预浸渍效果更显著，原料的细胞腔能充分打开，利于深层脱木素，故卡伯值能进一步降低。因此，不需要氧脱木素段，三段漂白度也可以达到88%ISO。若配套有氧脱木素，蒸煮硬度可以提高，保温时间可以缩短，得率与产量都可以进一步提高。

⑤提高纸浆的得率

DDS在温充过程已实现了大量脱木素和热充高温阶段用碱量的减少，故蒸煮反应更完全，大大降低了粗渣率，使蒸煮得率提局。

⑥蒸锅内进行高温洗涤，洗涤效率高，洗后浆中残碱减少，可降低稀释因子。

4.2连续蒸煮优点

①连续蒸煮原料经过预浸、挤压处理，可以提高单位容积装锅量，并大量缩短整个蒸煮时间。

②没有传统间歇蒸煮那种突然放汽，大气污染较小，也易控制。

③电和蒸汽的供应均衡，无高峰负荷。

④劳动生产率高，便于自动化控制，生产人员少，劳动强度较低。

⑤纸浆得率较高，质量均匀、稳定。

5生产实践

表1是我公司芦苇连续蒸煮生产和置换蒸煮实验数据:

表1置换蒸煮和连续蒸煮数据

项目

用碱量

%

蒸汽量

t/t浆

成浆硬浆

K值

粗浆得率

%

成浆白度

%

裂断长

m

标准波美

Be`

置换蒸煮

15

0.8

10

54

41

6300

9.6

连续蒸煮

22

2.5

13

48

30

5100

8.9

注:

(l)分析项目均按国家标准进行;

(2)干湿法备料原料;

(3)连续蒸煮工艺:用碱22%，蒸煮温度160℃，时间30min，液比l:3.5;

(4)置换蒸煮工艺:一段黑液有效碱为6g/l，最高温度110℃，保温10min，液比1:11;

二段黑液有效碱约为36g/l，用碱量15%，最高温度150℃，保温60min，液比1:45;

(5)裂断长指打浆度40SR时抄片分析。

从表1数据可以看出:置换蒸煮由于进行了黑液循环利用，因此用碱量比连续蒸煮降低了7%，t浆蒸汽消耗量也比连续蒸煮降低1.7t，且浓黑液标准波美液比连续蒸煮浓黑液标准波美偏高0.8Be。

虽然置换蒸煮所得纸浆硬度比连续蒸煮纸浆硬度低3K值，但是成浆得率、白度、裂断长分别比连续蒸煮成浆得率、白度、裂断长高出6%、11%、1200m。这说明进行置换蒸煮，由于充分利用碱法制浆的特性，在大量脱木素阶段完成后，将溶出的木素及碳水化合物置换出蒸煮锅，减少了这些物质在后阶段蒸煮中大量耗碱，使后阶段补充的蒸煮液能够更充分地进行脱木素反应，这样能在碳水化合物碱性水解温度150℃以下完成脱木素反应，从而得到低硬度的纸浆，且成浆得率、白度、强度均较好。

6结语

本文对置换蒸煮和横管连蒸作了简要比对，使大家能够了解置换蒸煮和横管连蒸的一些基本情况，并对即将新建扩建纸厂时决策时考虑使用那种技术提供一些帮助。另外根据前期我公司外出考察同设计院所和机械厂家沟通后，两种技术的投资额度接近。

参考文献

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[14] 文琼菊等.从麦草制浆特性谈草浆置换蒸煮.纸和造纸.1999(5):13-14

On Horizontal Pipe Replacement Technology and Cooking with Steam Technology

Song Jianxin Xu Lin Li Hongju Zhao Yongjiian

(Xinjiang Bohu reed Industry limited Liability Company. Xinjiang Korla 84l001)

Abstract: From the technical origin，principle，process，pulp and technical merit，the five aspects of production practice cooking techniques and cross pipe replacement with steam technology was introduced in order to achieve the two technical brief than objective.

Keywords: Replacement cooking; Horizontal pipe with steam