CN101906730B

CN101906730B - 非木纤维连续蒸煮方法及其装置

Info

Publication number: CN101906730B
Application number: CN 201010227189
Authority: CN
Inventors: 冯阿团; 黄丽珍; 刘建蒙; 陈华
Original assignee: Hangzhou Project & Research Institute Of Electro-Mechanic In Light Industry
Current assignee: HMEI MACHINERY & ENGINEERING Co.
Priority date: 2010-07-15
Filing date: 2010-07-15
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2030-07-15
Also published as: CN101906730A

Abstract

本发明为非木纤维连续蒸煮方法及其装置，在传统的横管连续蒸煮装置的蒸煮管上设置抽吸滤板，使蒸煮液可通过滤板抽出后经外部换热器加热后重新打入蒸煮装置中，实现间接加热的目的，在蒸煮后的中间管内设置置换滤板，将浆中的热黑液用冷黑液置换，在实现冷喷放的同时，通过置换洗涤浆料使喷放出的浆达到一段真空洗浆机洗后浆的程度。抽吸滤板和置换滤板可更换、拆卸，抽吸滤板靠螺旋轴的螺叶刮浆自清洁，同时设置反冲装置强制周期清洗，置换滤板靠立式卸料器的旋翼上的不锈钢刷清洗，同时配置反冲液强制周期清洗，滤板的自清洗和强制周期性的反冲洗可确保滤板孔的畅通，实现连续制浆目的。

Description

非木纤维连续蒸煮方法及其装置

技术领域

本发明属制浆造纸领域。特别涉及采用非木纤维原料，通过对传统连续蒸煮设备的改变和加热方式及控制系统的更改来生产高质量、低能耗、低化学品用量的各种非木纤维浆的方法和设备。

技术背景

连续制浆生产效率高，对非木纤维来说，制浆方式首推横管连续蒸煮系统。该制浆方法技术成熟、控制方便、设备结构紧凑、蒸煮时间短，是目前国内外普遍采用的非木原料制浆的技术。但该技术也存在不足：与超级置换间隙蒸煮装置、等温塔式蒸煮装置相比，虽然其单位体积的产浆量高，投资省，原料的适应性广，然而汽耗和能耗相对偏高、化学药品的利用率偏低。另一方面，由于非木纤维原料本身的特点：平均纤维长度小、杂细胞含量高，则使得超级置换间隙蒸煮装置及等温塔式蒸煮装置的滤板在蒸煮装置中极易堵塞，无法正常生产。故超级置换间隙蒸煮装置及等温塔式蒸煮装置只能用于木片(包括竹片)等原料，无法用于非木纤维，如麦草、芦苇、蔗渣、红麻、龙须草、棉杆等原料，具有很大的局限性。

发明内容

为了克服上述两种制浆方式的缺陷，本发明提出一种在保留横管连续蒸煮系统优点的同时，充分吸收超级置换间隙蒸煮装置、等温塔式蒸煮装置的制浆特点的制浆方法及设备。即：在横管连续蒸煮管上及中间管上设置可自清洁和强制清洁的滤板，改变连续蒸煮中蒸汽直接加热的方式，并更改自动控制系统，从而达到在高效率生产的同时大大降低蒸汽消耗，改善浆的质量及降低化学品的用量。同时由于本蒸煮装置是连续式，与间隙式相比，同规模情况下，单位时间的产浆量少，故所需的泵类及槽罐将大大节省。

(一)本发明的非木纤维连续蒸煮方法是通过以下的技术方案实现的：

对常规横管连蒸装置中蒸煮管、中阀管的结构全新设计，即配置自清洁和强制清洁相结合的滤板。利用非木纤维在前三根管内尚未完全成浆，滤液的滤出相对容易的特点，结合木片(含竹片)超级置换间隙蒸煮装置、等温塔式蒸煮装置的制浆优点，将进入横管连蒸装置的蒸煮液在制浆过程中抽出，再用外部热交换器加热的方式间接加热抽出液后，重新打入蒸煮装置中。在蒸煮结束的中间管内配置置换滤板，将蒸煮后浆中的热黑液用冷黑液置换，大量回收浆中的热量，使中间管内的浆降至水的沸点(100℃)以下。利用中间管内的压力将浆喷至喷放锅，在实现冷喷放的同时，对浆进行初级洗涤，可大大提高浆料的后续处理过程的效率。

蒸煮管上的滤板特殊设计，孔型为阶梯式，斜向布置，具有导向性，靠管内螺旋叶片自清洁，必要时靠反冲口的黑液进行反冲强制清洁。中间管上的滤板可拆卸，靠旋转的转子自清洁，必要时靠布置的多个反冲管来的黑液进行反冲强制清洁。各滤板强制清洁的周期与时间可在自动控制系统中设定，滤板面积根据浆种和蒸煮液比计算确定。

(二)本发明的非木纤维连续蒸煮装置是通过以下的技术方案实现的：

对常规横管连蒸装置中蒸煮管、中间管的结构全新设计，即在蒸煮管和中间管上分别配置自清洁和强制清洁相结合的滤板。每个蒸煮管上滤液抽出口连有抽出管，抽出管合并后接抽吸泵，抽吸泵的出口连温黑液槽。温黑液槽下部经黑液泵连接黑液加热器，黑液加热器另有管路连接T型管的蒸煮液口。在蒸煮结束的中间管内配置置换滤板。黑液泵的出口还连接有反冲管，反冲管分支后分别连接蒸煮管和中间管的反冲液进口。

蒸煮管上的滤板特殊设计，孔型为阶梯式，斜向布置，具有导向性，管内有螺旋叶片。中间管内的置换滤板为可拆卸滤板，有可旋转的转子。

本发明是传统横管连续蒸煮装置的全新设计，完全克服了非木纤维平均长度短，杂细胞多的缺点，重点保证滤板通畅，改蒸汽直接加热为间接加热蒸煮液，充分利用连续蒸煮单位时间产量均匀，量小的特点，在体积较小的中间管内实现热黑液与冷黑液的置换，完成浆料的洗涤、热回收、冷喷放等多个功能。当然该非木纤维连续蒸煮装置同样可应用于木材纤维(包括竹片)的制浆。

本发明的节能型非本纤维连续蒸煮方法及其装置，其干湿法备料及计量等系统的主辅设备完全与传统的横管连续蒸煮装置相同，故本装置仅对其不同的设备结构进行描述，其自动控制系统是在横管连续蒸煮装置的DCS控制系统上扩展而成，其蒸煮的液比可达1∶5～6(传统横管连续蒸煮装置为1∶3～3.2)，新蒸煮装置已与超级置换间隙蒸煮装置、等温塔式蒸煮装置的制浆方式相当。因此，用户能方便理解本蒸煮装置的原理，本发明的节能降耗、改善非木纤维浆的性能等特点符合我国的基本政策，也是非木纤维制浆的技术发展趋势，有可能在非木纤维制浆的技术运用上大力推广。

该节能型非木纤维连续蒸煮装置可使吨浆的汽耗、能耗、化学药品消耗大大降低。具体见下表如列(以5万吨/年生产规模化学浆为列)：

序号	名称	本装置	传统横管连蒸	备注
					1	蒸汽消耗(t蒸汽/t浆)	1.0	1.8
2	能耗(kW.h/t浆)	80	105
					3	化学品用量(％)	16	18	以NaOH计
4	蒸后浆料卡伯值	10～12	12-14
					5	蒸后浆中生片率(％)	≤1	1

附图说明

图1为节能型非木纤维连续蒸煮装置的原理图；

图2为蒸煮管上的滤板的安装与清洁原理图；

图3为中间管内滤板的安装与清洁原理图。

图中：1.螺旋喂料器，2.T型管，3.蒸煮管，4.中间管，5.蒸煮液计量槽，6.黑液加热器，7.抽吸泵，8.立式卸料器，9.温黑液槽，10.黑液泵，11.喷放锅，12.粗浆泵；

21.蒸煮管筒壁，22.反冲液进口，23.滤筒，24.滤液抽出口，25.螺旋轴；

31.反冲液进口，32.可拆卸滤板，33.卸料器转子，34.抽吸口。

具体实施方式

(一)本发明的非木纤维连续蒸煮方法，具体实施方式如下：

如图1。经干、湿法备料后的原料片从螺旋喂料器1的进料口进入(见图中进料箭头)。经喂料螺旋锥形带压缩比(视具体的原料而定)的螺旋压缩后，在其端部挤压成密实的料塞。该料塞的紧度约为550kg/m³，原料干度由具体的原料决定，一般在40％～50％之间，该料塞足以封住蒸煮装置内的蒸汽压力(一般≤8kgf/cm²)。但在螺旋喂料器1的压缩螺旋严重磨损，或来料中断供应时，该料塞的紧度和抗压能力大大下降，从而会引起蒸汽透过该料塞反喷。为避免这种情况发生，螺旋喂料器1一般与T型管2一并使用。当料塞不紧密时，T型管2上的气缸将带有阀盖的堵头推至螺旋喂料器1的一侧盖住进料口，其密封足够严密，从而防止了蒸汽的反喷。

螺旋喂料器1与T型管2与传统的横管连续蒸煮器区别不大，仅将T型管2上原加蒸煮液口加大以便加入回流的黑液。T型管2内吸收蒸煮液与黑液的原料进入下部的蒸煮管3。本装置中的蒸煮管3取消了传统的横管连续蒸煮器的蒸汽补充管，采用加入高温的回收黑液方式加热。大量高温黑液是通过外部的黑液加热器6加热的，管内将会有部分液体闪蒸成水蒸汽以充满蒸煮管3内部。由于蒸煮管3本身体积小，充满系统较高(≥50％)，闪蒸而成的汽量很小。每个蒸煮管3上设有带滤板的滤液抽出口24，所有滤板抽出管合并后接抽吸泵7，通过该泵将黑液抽出送温黑液槽9，温黑液槽9内的黑液，部分经黑液泵10送黑液加热器6，加热后直接经T型管2打入蒸煮装置中；部分通过自动控制系统定时对抽吸管内的滤板进行反冲洗，使滤板得到强制清洗，保证其连续使用。抽吸与反冲是周期进行的，除管路本身装有单向阀外，周期的长短完全通过阀门的自动切换来实现的，即反冲洗时，与抽吸泵相接的出液阀关闭；反之，抽吸时，反冲液进口阀关闭。

消耗的蒸煮液通过蒸煮液计量槽5进行补充，蒸煮液计量槽5内的蒸煮液的配置与传统的连续蒸煮装置相同。本装置的蒸煮液比控制在1∶5～6，大大高于传统的连续蒸煮装置，液相蒸煮时间长。由于管内螺旋的搅拌功能，使制得的浆均匀性更好。

蒸后的浆贮存于中间管4中，中间管下部装有立式卸料器8，立式卸料器8上有冷黑液加入口，该冷黑液(温度45℃-50℃)来自冷黑液槽，该槽中的冷黑液是洗浆车间提取的黑液通过热交换器得到的，与传统的连续蒸煮装置完全相同。

中间管4内装有可拆卸滤板32，通过该滤板将从底部打入的冷黑液置换出的热黑液用抽吸泵7抽走。立式卸料器8中装有搅拌器，该搅拌器与传统的连续蒸煮装置有区别，除使冷黑液与蒸后浆料混合均匀外，上部搅拌叶外缘带有钢丝刷，转动过程中清洗滤板32，防止滤孔堵塞。滤板32周围还布有数个强制反冲液进口31，可利用反冲方法强制冲洗滤板32，从而保证蒸煮装置的连续运行。通过置换冷却后的浆料(95℃)将通过喷放阀，利用蒸煮系统的内压喷入喷放锅11。喷放锅内的浆经粗浆泵12送后续工段处理。

图2为蒸煮管上的滤板的安装与清洁原理图。滤筒23装于蒸煮管筒壁21的内部，滤筒23为夹套式，便于检修更换。滤板结构特殊，阶梯式逆纤维前进方向的引流孔可有效防止滤孔的堵塞。该滤板处的螺旋轴25上的叶片制造精度，达到装配后与滤板之间的间隙小(例如可调整为1mm)，以便叶片直接将滤板表面的纤维刮走。为防止滤板使用过程中堵塞，还设置了反冲液进口22。当滤板不通畅时通过反冲液进行反冲洗，以保证滤板的正常使用。蒸煮管3内的滤液则通过滤液抽出口24，抽出送温黑液槽9，热黑液槽中的黑液可通过外部黑液加热器6加热后从蒸煮装置的T型管或蒸煮管本体的加液口加入蒸煮装置。

图3为中间管4内滤板32的安装与清洁原理图。可拆卸滤板32装于中间管4内部(图1中间管4的剖视部分)。滤板上开有阶梯孔，卸料器转子33的旋翼外侧装有不锈钢丝刷，在转子转动过程中自动清洁滤板，防止滤板的堵塞。为保证滤板长期连续运行，还配置了反冲液进口31(分圆周方向布置2至3个)，定时反冲滤板，置换出的热黑液通过抽吸口34用泵抽出，收集于温黑液槽9，温黑液槽9内黑液经热交换器重新打入蒸煮装置中。该滤板起黑液置换作用，在实现蒸煮装置冷喷放的同时，实施对浆的置换洗涤，使喷出的浆达到一段真空洗浆机洗后的效果。

(二)本发明的非木纤维连续蒸煮装置的具体实施方式如下：

如图1。螺旋喂料器1与T型管2连接。T型管2上的气缸可将带有阀盖的堵头推至螺旋喂料器1的一侧盖住进料口。螺旋喂料器1与T型管2与传统的横管连续蒸煮器区别不大，仅将T型管2上原加蒸煮液口加大。T型管2下部有上下串连的若干蒸煮管3，最后一段蒸煮管末端连接中间管4。本装置中的蒸煮管3取消了传统的横管连续蒸煮器的蒸汽补充管。每个蒸煮管3上设有带滤板的滤液抽出口24，所有滤板抽出管合并后接抽吸泵7，该泵出口管接温黑液槽9。温黑液槽9出口管分两支，一支经黑液泵10接黑液加热器6，黑液加热器6的出口接T型管2的加蒸煮液口；另一支通至各蒸煮管3和中间管4的反冲液进口(22、31)。

中间管4下部装有立式卸料器8，立式卸料器8上有冷黑液加入口。

中间管4内装有可拆卸滤板32，其抽吸口34连接抽吸泵7。立式卸料器8中装有搅拌器，该搅拌器与传统的连续蒸煮装置有区别，上部搅拌叶外缘带有用于清洗滤板32钢丝刷。滤板周围还布有数个强制冲洗用反冲液进口31。

中间管4还通过喷放阀，连接喷放锅。

如图2所示。滤筒23装于蒸煮管筒壁21的内部，滤筒23为夹套式。滤板结构特殊，具有阶梯式逆纤维前进方向的引流孔。该滤板处的螺旋轴25上的叶片制造精度，达到装配后与滤板之间的间隙小(例如可调整为1mm)，以便叶片直接将滤板表面的纤维刮走。一端有反冲液进口22，另一端有滤液抽出口24。

如图3所示。可拆卸滤板32装于中间管4内部(图1中间管4的剖视部分)。可拆卸滤板32上开有阶梯孔，卸料器转子33的旋翼外侧装有不锈钢丝刷。滤板一端配置了反冲液进口31(沿圆周方向布置2至3个)，另一端有抽吸口34。

Claims

1.一种非木纤维连续蒸煮方法，其特征在于：

(1)取消常规横管连续蒸煮器的蒸汽补充管，对蒸煮管、中间管配置自清洁和强制清洁相结合的滤板；

(2)将进入横管连蒸装置的蒸煮液在制浆过程中经滤板过滤后通过抽吸泵抽出，再用外部热交换器加热的方式间接加热抽出液后，重新打入蒸煮装置中；

(3)在蒸煮结束的中间管内配置置换滤板，将蒸煮后浆中的热黑液用冷黑液置换，大量回收浆中的热量，使中间管内的浆降至水的沸点以下；

(4)利用中间管内的压力将浆喷至喷放锅；

(5)设定蒸煮管、中间管中的滤板强制清洁的周期与时间，滤板面积根据浆种和蒸煮液比计算确定。

2.根据权利要求1所说的一种非木纤维连续蒸煮方法，其特征在于：原料片从螺旋喂料器的进料口进入，经喂料螺旋锥形带压缩比的螺旋压缩后，在其端部挤压成密实的料塞；螺旋喂料器与T型管一并使用，当料塞不紧密时，T型管上的气缸将带有阀盖的堵头推至螺旋喂料器的一侧盖住进料口，其密封足够严密。

3.根据权利要求1或2所说的一种非木纤维连续蒸煮方法，其特征在于：每个蒸煮管上设有带滤板的滤液抽出口，所有滤板抽出管合并后接抽吸泵，通过该泵将黑液抽出送温黑液槽，温黑液槽内的黑液，部分经黑液泵送黑液加热器，加热后直接经T型管打入蒸煮装置中；部分通过自动控制系统定时对抽吸管内的滤板进行反冲洗。

4.根据权利要求1或2所说的一种非木纤维连续蒸煮方法，其特征在于：蒸煮管上的滤板孔型为阶梯式，斜向布置，具有导向性，靠管内螺旋叶片自清洁，还具有靠反冲口的黑液进行反冲强制清洁的方法。

5.根据权利要求1或2所说的一种非木纤维连续蒸煮方法，其特征在于：中间管上的滤板可拆卸，靠旋转的转子自清洁，还具有靠布置的多个反冲管的黑液进行反冲强制清洁的方法。

6.一种非木纤维连续蒸煮装置，其特征在于：蒸煮管和中间管上分别配置自清洁和强制清洁相结合的滤板，每个蒸煮管上滤液抽出口连有抽出管，抽出管合并后接抽吸泵，抽吸泵的出口连温黑液槽；温黑液槽下部经黑液泵连接黑液加热器，黑液加热器另有管路连接T型管的蒸煮液口；在蒸煮结束的中间管内配置置换滤板；黑液泵的出口还连接有反冲管，反冲管分支后分别连接蒸煮管和中间管的反冲液进口。

7.如权利要求6所说的一种非木纤维连续蒸煮装置，其特征在于：所说的蒸煮管上的滤板，孔型为阶梯式，斜向布置，具有导向性，管内有螺旋叶片；中间管上的滤板可拆卸，有可旋转的转子。

8.如权利要求6所说的一种非木纤维连续蒸煮装置，其特征在于：其进料部件为螺旋喂料器与T型管连接，T型管上的气缸可将带有阀盖的堵头推至螺旋喂料器的一侧盖住进料口；T型管(2)下部有上下串连的若干蒸煮管，最后一段蒸煮管末端连接中间管；每个蒸煮管(3)上设有带滤板的滤液抽出口，所有滤板抽出管合并后接抽吸泵，该泵出口管接温黑液槽；温黑液槽出口管分两支，一支经黑液泵接黑液加热器，黑液加热器的出口接T型管的加蒸煮液口，另一支通至各蒸煮管(3)和中间管(4)的反冲液进口。

9.如权利要求6所说的一种非木纤维连续蒸煮装置，其特征在于：蒸煮管的滤筒装于蒸煮管筒壁的内部，滤筒为夹套式；滤板具有阶梯式逆纤维前进方向的引流孔；该滤板处的螺旋轴上的叶片，达到装配后与筛板之间的间隙调整为1mm，滤筒一端有反冲液进口，另一端有滤液抽出口。

10.如权利要求6所说的一种非木纤维连续蒸煮装置，其特征在于：所说的中间管内的置换滤板为可拆卸滤板，装于中间管内部；可拆卸滤板上开有阶梯孔，中间管下部装有立式卸料器，卸料器转子的旋翼外侧装有不锈钢丝刷，滤板一端配置了沿圆周方向布置2至3个反冲液进口，另一端有抽吸口。