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2011-09-29 15:45:30|  分类：美国DDS节能环保 |字号
DDS replacement cooking vs Energy conservation
And discharge reduction
DDS置换蒸煮与节能减排
Shi Shengtao1 Jiang Qingsheng2 Jiang Yanli2
时圣涛1 江庆生2 姜艳丽2
(1化学品与制浆有限公司，黑龙江省齐齐哈尔，161006  2黑龙江造纸厂，黑龙江省富裕县，161202)
(1Chemical and Pulping Ltd, Qiqihar, 161006  Heilongjiang，China 2Heilongjiang Pulp mill, Fuyu, 161202，Heilongjiang，China)
《中华纸业》第32卷第18期2011年9月，页码06-09
摘  要: 介绍了DDS间歇置换蒸煮系统的主要特点和为节能减排所作的供献及推广应用。
Abstract: There introduced DDS cooking system technology characteristic and DDS has been contributing to Energy conservation and discharge reduction and promotion and application.
关键词: DDS置换蒸煮；特点；节能减排；推广应用
Key words: DDS batch replacement cooking; characteristics; Energy conservation and discharge reduction; promotion and application
中图分类号：TS743；TS733+.2 文献标志码：B；文章编号：1007-9211（2011）8-006-04
目前我国造纸行业已经进入低消耗、低污染、低排放的快车道，但是“十二五”期间面临的形势更严峻，真正实现低消耗、低污染、低排放的目标，还需要推广大量先进的技术和装备。DDS置换蒸煮系统就是其中值得行业推广的一种。
随着今后企业规模的不断扩大和产业链的不断延伸，能源消耗和污染物排放总量将会有所增加；传统的制浆造纸企业缺乏节能减排的关键技术和核心竞争力，今后推进节能减排将会越来越受到技术瓶颈的限制。要想在严格的环保法规和激烈的市场竞争中占有一席之地，制浆造纸技术就必须完成国家的节能减排的目标。
近年来推出的DDS置换间歇蒸煮技术，得到了市场的广泛认可。DDS蒸煮技术对国家提出的节能减排要求，提交了一份很好的答卷！
1           DDS置换间歇蒸煮技术
美国的CabTec公司的专业人员综合前人的置换蒸煮经验，以Beloit的RDH蒸煮系统为基础，把工程设计、现场安装服务结合到RDH系统中并给予改进，把这套系统命名为DDS(Displacement Digester Systems)。2004年CPL（Chemical and Pulping Ltd）公司成立，获得CabTec公司的授权，拥有了该系统的全部技术及专利，开始在全球范围内销售。
DDS蒸煮技术是一种节能的立锅间歇蒸煮制浆方法，它具有很多优点，其中通过蒸煮过程中药液的置换作用，回用上锅的热能与化学品，节约蒸汽是DDS蒸煮的最大优点。生产实践证明，DDS蒸煮能耗为600~800kg蒸汽/吨浆，相当于传统蒸煮方式能耗的1/3。这为传统产业提供了一个节能减排的范例。
1.1  DDS蒸煮与传统蒸煮特点的比较：
与传统蒸煮比较，DDS蒸煮的特点见表1。
表1：DDS蒸煮与传统蒸煮特点的比较
项目
DDS置换间歇蒸煮
传统间歇蒸煮
说明
蒸煮周期
180~240min
300~360min
缩短总蒸煮时间，生产能力提高30~50%；
蒸汽消耗
600~800 kg蒸汽/admt 浆
1800~2400 kg蒸汽/admt 浆
DDS蒸煮汽耗只相当于传统蒸煮的1/3；
液比
蒸煮锅内液比：5.5：1                          置换液比：8.0：1
蒸煮锅内液比：3.0：1
A：DDS整个蒸煮过程都是满液相，升流置换蒸煮，蒸煮更均匀，粗渣率更低。                                                                  B：DDS蒸煮保温段的用碱量只有传统间歇蒸煮的1/3，使碳水化合物降解更缓和，提高纸浆强度。
用碱量
13~14% EA (Na2O计)
15~16% EA (Na2O计)
A：DDS蒸煮由于黑液的大量回用,降低总碱耗量1~2%；
B：DDS蒸煮的碱是分四段按比例加入。
硫化度
25~28%
l8~20%
A：硫化度减少了蒸煮和蒸发过程中所排放的含硫恶臭物对环境的污染；                                         B：硫化度低一些,对于设备的腐蚀会更低。
低温蒸煮
在125~130℃扩展初级蒸煮；
保温温度降到160℃以下，正在实验150℃以下的DDS蒸煮；
在125~130℃只有短暂的小放汽；                                                保温温度165℃以上；
A：在125~130℃的初级蒸煮，能够松动木素间的大分子链接，为高温段大量脱木素奠定了良好的基础。即提高蒸煮效率又能低温脱木素,有效地保护了纤维素和半纤维素，浆强度和得率提高2~3%。
B：蒸煮温度越低，能耗越低。
蒸煮硬度
卡伯值可以达到：10~12
卡伯值很难低于：15
由于在低温下已经大量脱除木质素， DDS蒸煮卡价可下降到10~12左右，特别适合于TCF漂白；
对于ECF漂白，为了更好地配合得率与强度的要求，卡价为18~20左右。
蒸发能力
约提高10~15%
无
黑液在DDS槽区的高温高压下贮存一段时间，在残碱作用下，黑液的大分子木素继续降解，大量亲核硫化物的存在防止了溶解木素间发生“缩合”反应，从而使得黑液粘度降低，蒸发能力约提高10~15%。
一段洗浆机
DDS蒸煮的回收阶段相当于在蒸煮锅内完成一段洗浆
无
喷放锅
在完成回收操作后，DDS蒸煮锅相当于喷放锅；
无
喷放锅高液位不能喷放或设备故障， DDS蒸煮由于回收黑液后，锅内温度低于100℃ 已停止了反应，此时蒸煮锅也是喷放锅。不会出现因过煮而造成纤维严重降解、得率降低的问题，也避免了高温喷放过程对强度的影响。
臭气排放
DDS蒸煮是在全封闭的状态下进行，有专业的臭气排放收集系统。
小放汽和放锅过程中大量的臭气排放出来，污染环境。
传统蒸煮的热能基本不回收，直接排放到空气中，严重污染环境。
注：上表是基于桉木或竹子的漂白浆的生产工艺条件。
1.2  DDS置换间歇蒸煮与其他置换间歇蒸煮技术的比较有如下特点：
（1）：DDS蒸煮槽区，采用垂直立式压力容器设计，经过生产实践证明，比水平卧式压力容器更节约泵的电耗，同时更节省槽区占地面积。
（2）：DDS蒸煮采用液体装锅比蒸汽装锅，节约蒸汽。
（3）：DDS蒸煮采用细化温度梯度，在80~170℃之间，每20℃为一个温度梯度，从低温到高温，逐级升温，可以满足国内木片原料合格率低的生产状况。
（4）：DDS采用大液比蒸煮，使每一个升温阶段置换热能更充分，更均匀。
（5）：冷黑液槽与回收槽是盛装不同性质的黑液的常压槽，使用性能完全不同，DDS蒸煮根据不同的工况使用不同的黑液。充分体现了DDS蒸煮的优越性。
2           DDS硫酸盐置换间歇蒸煮工艺条件
DDS蒸煮工艺共6个步骤，DDS蒸煮与传统蒸煮条件的比较如表2。DDS-II完整的蒸煮工艺流程。
表2：DDS蒸煮与传统蒸煮条件的比较
DDS置换间歇蒸煮
传统间歇蒸煮
步骤
时间min
温度℃
有效碱%
步骤
时间min
温度℃
有效碱%
LC：液浸装锅
25
80
0.5
装锅
45
30
0
IC：温黑液和
冷白液充装
35
→135
4.5~6.5
白液、黑液充
20
80
15~16
MC：热黑液和
热白液充装
35
→145
2.5
一段升温
60-90
→125
→155
6.5
FC：升温
10~20
155→Tmax
小放汽
10
125
FC：保温
30~60
155~160
二段升温
60~90
125→Tmax
RC：置换
35
→100
保温
30~90
165~168
DC：泵放
15
＜100
喷放
10~15
165~168
总计
180~220
13.5~14.5
总计
300~360
15~16
注：上表是基于桉木或竹子的漂白浆的生产工艺条件。

图1：DDS-II完整的蒸煮工艺流程
3          DDS蒸煮项目介绍
DDS蒸煮技术在2004-2011年的7年时间里，共销售的14个项目，其中有12个在中国，其中有8个正在运行。DDS项目列表如表3：
表3：DDS蒸煮项目的列表
序号
投产时间
工厂名称
地址
蒸煮锅
产能admt/d
原料
备注
数量
体积m3
1
2004年
广东鼎丰纸业
中国广宁县
4
120
300
硬木与竹子混合
RDH升级
为DDS
2
2006年
泰格林纸集团秀山纸业
中国永州市
3
175
300
马尾松
新建
3
2008年
广西贺达纸业
中国贺州市
4
135
280
桉木
传统蒸煮升级
4
2008年
理文工业
中国重庆市
4
225
467
竹子
新建
5
2008年
四川永丰纸业
中国乐山市
4
250
560
竹子
新建
6
2008年
山东博汇纸业
中国淄博市
4
175
440
桉木
新建
7
2009年
广东韶能集团珠玑纸业
中国韶关市
3
135
220
硬木与竹子混合
新建
8
2009年
日照华泰纸业
中国日照市
4
175
330
桉木,杨木,松木
新建
9
2011年
赣州华劲纸业
中国赣州市
4
225
540
竹子
新建
10
2011年
PT Kertas Nusantara
印度尼西亚
10
315
1850
混合热带硬木
RDH升级
为DDS
11
2011年
永州湘江纸业
中国永州市
2
175
100
马尾松
新增2台
蒸煮锅
12
2012年
广西防城港宏源浆纸
中国防城港
5
135
425
桉木
新建
13
2012年
四川省犍为凤生纸业
中国乐山市
4
135
340
竹子
新建
14
2012年
越南理文工业
越南
4
225
550
热带硬木
新建
3.1 湖南永州湘江纸业—节能减排的新措施
湖南永州湘江纸业公司的制浆新生产线采用DDS置换蒸煮，配置3台175m3蒸煮锅，生产本色/微漂硫酸盐马尾松木浆。设计汽耗为0.85吨蒸汽/吨浆，产能为250admt/d。从2006年8月开机至今，实际平均产量为300admt/d，汽耗为0.85～1.1吨蒸汽/吨浆。与常规间歇蒸煮相比浆料裂断长提高15％，能耗节约60％，蒸煮浆卡伯值稳定地控制在50～55之间，得率提高2-3%。
与设计相比汽耗偏高的原因除设备加工问题外，另一个原因是湘江纸业的工业用纸由于强度高，质量稳定，在市场上供不应求。为了提高产量，蒸煮周期由设计的240分钟，缩短到180分钟，采取高碱耗和高温度的强蒸煮的运行模式，造成汽耗高于设计值约10%。
2011年湘江纸业公司响应国家节能减排的要求，采取新增加两台蒸煮锅的节能减排措施。主要的目的不是为了提高产能，而是使蒸煮各项参数达到CPL的设计要求。这样产品的强度和得率会进一步的提高，各项消耗会下降到CPL的保证值之下。同时CPL公司将最新的DDS-II蒸煮技术提供给客户，并帮助客户将现场的设备问题一起解决掉。相信通过这次技改，湘江纸业公司节能减排将会开创新局面。
这个案例很好地证明了节能减排能够提高企业的市场竞争能力。
3.2  四川永丰纸业—全竹浆DDS蒸煮节能减排的典范
这是世界上成功运行的产能最大的全竹浆DDS置换蒸煮生产线。
四川永丰纸业股份有限公司DDS蒸煮开机后，克服了竹子原料合格率普遍不到50%，长片、过长片和大片占40%，非常容易在蒸煮锅内架桥，使蒸煮不均匀等诸多问题。经过不到1个月的试车和工艺摸索，就达到了设计蒸煮产能。4台250m3DDS蒸煮锅，单班放锅数为7-9锅，最高产量达到设计值的125%。
四川永丰纸业股份有限公司依靠DDS蒸煮对竹子原料的高度适应性，蒸煮的高效率，高运行稳定性，创造了竹浆间歇蒸煮低成本，高质量的传奇。迅速占领了竹子漂白浆市场，在金融危机期间浆价极低的时候，仍然保持满负荷生产，并获得了可观的经济效益。成为全竹浆DDS蒸煮节能减排的典范。竹子硫酸盐DDS蒸煮生产线节能减排及部分技术经济数据见表4所示。
表4　节能减排及部分技术经济数据
项目名称
标准
实际指标
标准名称
废水
pH值
6~9
6.5~7.5
《制浆造纸工业水污染物排放标准》(GB 3544—2008)：
第二阶段自2011年7月1日起执行。
色度（稀释倍数）
50
≤40
悬浮物（SS）/mg/l
50
20
BOD5/ mg/l
20
32
CODCr / mg/l
100
≤100
氨氮/ mg/l
12
0.21
总氮/ mg/l
15
1.81
总磷/ mg/l
0.8
0.1
AOX / mg/l
12
~2·8
锅炉废气
粉尘/mg/m3
200
11
《大气污染物综合排放标准》(GB 16297—1996)表2二级标准
二氧化硫/mg/m3
1200
419
氮氧化物/mg/m3
650
46
碱炉废气
颗粒物/mg/m3
120
3
《火电厂大气污染物
排放标准》(GB 13223—2003)
二氧化硫/mg/m3
550
348
碱回收率%
95.5
蒸煮用碱自给率%
100
煤耗kg/t浆
650
≤350
蒸煮工序蒸汽消耗t/t浆
≤0.70
抄浆工序蒸汽消耗t/t浆
≤1.25
生物质能源占浆厂耗能比例%
≥65
水耗t/t浆
50
≤35
4         DDS蒸煮的节能减排效益
DDS蒸煮技术运行的8个项目，还有6个项目即将运行。表5 DDS蒸煮节能减排二氧化碳计算表，说明DDS蒸煮减排二氧化碳带来了巨大的环境效益和社会效益。
表5　DDS蒸煮节能减排二氧化碳计算表
项目
DDS蒸煮
已投产
DDS蒸煮
全部投产后
蒸煮产量 admt/d
2,897
6,702
与传统蒸煮相比较节约蒸汽 kg蒸汽/ admt浆
1,200
1,200
1kg  1.0MPa级蒸汽折合标煤 kg标煤
0.108571
0.108571
节约1kg标准煤折合减排二氧化碳 kg二氧化碳
2.493
2.493
减排“二氧化碳” t二氧化碳/d
941
2,177
年工作天数 d/a
340
340
减排“二氧化碳” t二氧化碳/a
319,922
740,118
5         DDS蒸煮的节能减排的示范效应
DDS蒸煮技术在市场了取得了巨大的成功，除了技术上的先进性外，更主要的是我们国家环保观念的更新和可持续发展的必然趋势。在中国的制浆造纸行业中已经形成了一种“DDS”节能示范效应。许多国外的企业也参与其中，世界上最先进的技术和设备在中国市场上竞相比较，同时中国本土企业的也跃跃欲试。
DDS蒸煮的节能减排的效应已经深入人心，传统产业的节能减排必将继续发扬光大。
参考文献
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[10]  郭长裕,刘善桂, 木浆厂节约资源和降低污染的途径[J], 中华纸业, 2010, 31(17):24- 26.
[11]  国务院《节能减排综合性工作方案》，2007-06-03;
[收稿日期:2010-7-25(修改稿)]