CN1021980C - 连续蒸煮中的热量转移 - Google Patents

Abstract

一种在蒸煮过程中处理纤维素木屑制造纸浆的设备和方法。该方法是将预处理的木屑输送到第一容器，并用低温黑液通过第一容器进行循环以预热碎木屑，同时连续地将碎木屑通过第一容器供入高温高压的第二容器，在第二容器中用高温黑液对碎木屑进行循环，使其达到蒸煮温度，将白液和碎木屑送入一蒸煮器，蒸煮一预定的时间周期后，将蒸煮过的纸浆排出，用黑液送到洗涤器，以利用洗液并通过热交换过程，用高温黑液加热白液。

Description

本发明涉及用煮液和随后的分离纤维材料的洗液对连续供入的细碎纤维素纤维材料进行分离纤维蒸煮的设备和方法方面的改进。更详细地说，本发明涉及一种改进的，利用废黑液来加热碎木屑以节省热能的设备和方法，并实现高硫化性的蒸煮，不会改变系统的整个硫化平衡，以获得具有改进机械性能的纸浆，提高纸浆的产量，并获得持续的分离木质素作用。

在生产化学木浆的过程中，习惯的作法是使用延续各种蒸煮化学制品的煮液，以分离纸浆纤维。所谓的牛皮纸浆或硫酸盐纸浆是在一种煮液中蒸煮未加工的碎木屑生产出来的，煮液中的材料，例如氢氧化钠和硫化钠作为基本的分离化学制品。所谓的苏达纸浆，它的名字是由含苛性钠的煮液派生而来的，这种煮液，即主要含苛性钠的液体作为活性制浆化学制品，但是，所有的这些方法就用适量的煮液进行蒸煮而论，都是以相似的方法完成的，即，在整个时间周期内要求增加热量，以维持该过程在一适当的蒸煮温度，约170℃。

已有两种基本的方法用于完成碎木屑的蒸煮。第一种方法是分批蒸煮法，即，将碎木屑放在蒸煮器内，加入煮液，将温度和压力提高，该“分批蒸煮”保持在提高的温度和压力下进行，以达到要求的分离木质素状态。然后，将蒸煮器排空，接着开始装料进行下一批量生产。第二种基本方法是连续蒸煮法，利用在蒸煮器内循环的热煮液使木屑柱通过蒸煮器连续的移动。这种过程的状态被控制，以便当碎木屑流出蒸煮器时，已发生要求的分离木质素作用。

在利用废液或黑液对碎木屑传递热量的分批式蒸煮方法中已有各种进展，但对连续蒸煮的有效热传递过程还没有达到实现最大的热能保存的先进阶段。

在常用的连续蒸煮中，允许废液闪蒸并产生蒸汽。这些蒸汽一般用作预蒸碎木屑和产生热水。如果废液被用于预热处理碎木屑，并预热蒸煮化学制品，例如，在牛皮纸加工中进入流程的白液，热能和蒸煮化学制品将被更有效地利用。

因此，本发明的目的之一是提供一种连续的蒸煮方法及蒸煮设备，这种方法和设备能有效地节约热能。

本发明的目的之二是提供一种连续的蒸煮方法及蒸煮设备，这种方法和设备在蒸煮过程中用一种独特的方式利用了使用过的黑液和白液，以节约热能，并使生产出的纸浆的综合质量获得改进。

本发明的目的之三是提供一种方法和设备，以获得高的硫化性蒸煮，该方法对蒸煮系统的整个硫化平衡没有明显的变化，并在连续的蒸煮系统中获得延续的分离木质素作用，同时改进后的纸浆产量超过现有的连续蒸煮的产量。

本发明的蒸煮设备包括：

第一容器;

将纤维素木屑输送到所述第一容器的供料装置;

与第一容器连接的低温液槽，用于通过所述的第一容器内的碎木屑进行低温黑液的循环，交换热能，增加碎木屑的温度，并将剩余的化学制品输送到碎木屑上;

与第一容器连接，从第一容器接收由所述低温液预热的碎木屑的第二容器;

连接在所述两容器之间，用于将碎木屑输送到第二容器的供料装置;

与所述第二容器连接的高温液槽，用于通过碎木屑进行高温黑液的循环，交换热能，将碎木屑的温度提高至接近蒸煮温度，并将剩余的化学制品输送到木屑中;

由第二容器导出的出口装置，用于将已预热的碎木屑连续地输送至一蒸发器;和

对所述低温液槽和所述高温液槽分别提供由所述蒸煮器排出的纸浆中所置换出的低温液和高温液的装置。

本发明的蒸煮方法包括下列步骤：

将木屑输送到第一容器中;

使所述碎木屑连续地通过所述容器流动;

使黑液以适度的温度通过所述第一容器循环，以加热碎木屑并使剩余的化学制品进行再循环;

在较高的温度和压力下向着第二容器连续地供入经预热的和经化学预处理的碎木屑;

用热黑液置换适度温度的黑液;

在第二容器内使热黑液通过碎木屑进行循环，以进一步提高碎木屑的温度和进一步使剩余化学制品进行再循环;

以连续流动方式将所述碎木屑输送到一蒸煮器内;

将白液输送到热碎木屑中，以置换热黑液;

在一定速度、温度和压力下，推动所述碎木屑通过所述蒸煮器，以便在所述碎木屑位于所述蒸煮器期间完成要求的分离木质素作用;和

经过白液作用一段预定的时间后，从蒸煮器中排出蒸煮过的纸浆。

本发明的一个特点是提供一种连续的蒸煮方法，在该方法中，按顺序使用了若干个容器，第一容器用于接收已预处理的碎木屑，这些碎木屑被预浸渍，并在第一容器内用低温黑液进行加热。这些碎木屑 在第二个和随后的容器中用较高温度的液体进一步加热。并且，当这些碎木屑的温度被提高到要求值后，将一种白液在蒸煮温度和压力下通过碎木屑进行循环。这些碎木屑从最后一个预浸渍容器中连续地供入蒸煮器内进行蒸煮，蒸煮过的分离木质素的碎木屑作为纸浆从蒸煮器的底部排出，并循环到最后的洗涤工位。来自洗涤器的洗液以二级或多级形式被利用，从蒸煮器中置换分离液和碎屑中的液体。

根据本发明的原理，热废液用于加热连续蒸煮的输入材料。由蒸煮器抽取的废液收集在大致处于蒸煮温度的压力容器内。来自最后置换阶段的低温液也被收集。输入的碎木屑首先受到低温液的作用，然后再受到较高温度液体的作用。利用一部分热废液在一个热交换器内预热白液。这些白液可以贮存在一个热白液收集器内，而已对白液放出热量的热废液通向低温收集器。

实际上完成这种流程的作法是利用一个第一初始腔室或容器，由一个螺旋输送器将碎木屑向下压送。该容器可以在其顶部使用一个抽取筛板，在容器的较下部位使用一个再循环筛板，用再循环液通过一个终止筛板平面上的中心管流动。来自低温槽的低温液送入一个循环泵，并且这些液体被均匀地遍布在该容器内。通过从顶部筛板抽取液体，一部分添加的液体以相对碎屑流动方向相反的流道流动，由此，将液体中的热量和剩余的化学制品传递到碎木屑上。碎木屑在这个区域内持续的时间和液体的流动速率取决于热交换效率。由顶部筛板抽取的液体量是一大致对应于白液的注入，木屑的水份和稀释因素的量。抽取的液体送至蒸发器中，其余的液体部分与碎木屑一起向下进入一容器内。

用热废液的处理在大致处于蒸煮压力下的容器内进行。这种高压容器最好设置在第一容器下面，并且材料的传送用一个高压送料器完成。热交换的安排在原则上大致与第一低温容器相同。将热废液导入 一个再循环管路中，并使从顶部筛板处抽出的部分液体与碎木屑流动方向相反的方向流动。因此，低温液体被置换并由热废液替换。离开顶部筛板的低温液体被送回至低温槽。

一部分热废液用来预热引入高压容器底部的白液。在这种情况下，用一台机械装置将碎屑送出高压容器，在该机械装置动作完成之后添加白液，以防止纸浆降低品质。这个过程可利用一个容器来完成，该容器形成连续蒸煮器的一部分，并且其本身归并入蒸煮设备。

通过下面结合公开的最佳实施例和附图对本发明原理的说明，对本发明的其它一些目的，优点及特征将会更清楚的了解，其中：

图1是根据本发明的工作原理工作的流程示意图。

图2是图1所示方法的变更型示意图，其中高压预浸渍容器形成连续蒸煮的一部分。

如图1所示，木屑通过一螺旋送料器11送入一个第一腔室或容器10内。这些碎木屑可以先经预处理，例如，在一供给容器12内用蒸汽加热。

在一个作为热液预浸渍器的第一容器中，预热过程是从低温黑液槽13通过一根供管14提供低温黑液进行的。该黑液通过一个再循环机构穿过碎木屑进行循环，该再循环机构包括一个再循环管路15和一个再循环泵16。

已消耗其热能和残余的化学制品的剩余黑液在容器10的顶部附近通过一个由阀18控制的管路17排出流到一个蒸发器19内，在该蒸发器内黑液被重新处理并回收，其方法对通晓本技术的人士来说是易于认识和理解的。筛板10a和10b分别供液体流至蒸发器19和再循环管路15之用。

在图1所示的方法中，经预热的木屑被强制地向下输送到一个第二容器21中，该容器是一个热液预浸渍器，在该预浸渍器中木屑在高 于第一容器的温度和高压下受液体作用一段预定的时间。为了将木屑传送到第二容器21中，使用了一种如回转式输送阀20类的机构。这种阀对熟悉本技术的人士来说是公知的，因此在这里就不进一步说明。

为了使热液预浸渍器中的碎木屑预热到接近蒸煮温度，热黑液由管路23输送到第二容器，该管路23从由压力泵22a输送的热黑液槽22中接受热黑液。该热黑液通过再循环管路24穿过流动的碎木屑进行再循环，液体的循环是通过泵24a进行的。一部分液体通过由阀24c控制的管路24b的排出，送回到低温黑液槽，最好是送到输送泵13a的上游端，该泵将低温黑液泵入第一容器10内。

在第二容器21中布置了筛板21a、21b和21c，这些筛板供液体排出之用，筛板21a便于剩余的黑液由管路24b排出，筛板21b和21c便于高温黑液在两条再循环通道中再循环。

对于这种蒸煮方法，白液由管路25输送到第二容器21中。另一方面，当碎木屑离开第二容器时，白液可以通过管路25a提供，如图1中虚线所示。

白液从一高温白液槽27中通过泵27a获得。在输送到第二容器21之前，白液在热交换器28内预热，白液由一未表示的供给源和一供液管29供入热交换器。该热交换器由通过管路30从高温黑液槽22导入的热黑液加热，并且，该黑液通过热交换器之后，由管路31流向低温黑液槽13。

经预浸渍的碎木屑和煮液从第二容器的底部排出，通过一根与第二容器21的底部连接的排放管32到达蒸煮器33的上端。煮液在该蒸煮器的顶部通过带有一再循环泵34a和蒸煮器内的抽取筛板34b进行再循环。煮液的温度调节可以用一个由蒸汽源34d来的蒸汽加热的配平热交换器34c来完成。一部分煮液由管路38用泵38a从蒸煮器排出，并由管路39输送到碎屑排出第二容器的位置。这些再循环煮液进一步稀释 碎木屑和排出第二容器的液体，以便于将这些碎木屑输送到蒸煮器中。

在蒸煮器33中，碎木屑连续地向下移动，并被蒸煮到要求的分离木质素水平。通过抽取管路35，抽取筛板35a、再循环管路36和泵36a进行再循环。一部分再循环液用阀36b控制引入高温热液槽22。

在蒸煮器的底部，来自管路50的洗涤滤液通过环路52由泵54进行再循环，以消除温度和废液浓度的梯度。滤液在抽取筛板56和泵54之间加入，以便抽取液体的体积小于由环路52流入蒸煮器的体积，使蒸煮器底部的滤液向上流动，设置了一个包括泵62的第二再循环环路60，以便在抽取筛板64上抽取与剩余的热废黑液在一起的一部分向上流动的滤液。抽出的滤液和液体的一部分通过由阀68控制的管路66引入低温槽13中。

设置了排放管80，用以从蒸煮器将纸浆排至一洗涤器。纸浆从蒸煮器中移出的方法，包括一些附加的稀释，在连续蒸煮技术中是公知的，这里不再进行说明。

在工作过程中，预处理过的纸浆经过螺旋送料器11送入碎木屑预热第一容器10，在该容器内，碎木屑由从低温黑液槽13获得的低温黑液加热。已预热的碎木屑由一回转式输送阀20向下压送到第二容器21内，在该容器内碎木屑由来自高温黑液槽22的高温黑液进一步预热。

高温和低温黑液从纸浆洗涤器中获得，该高温液也用于加热通过热交换器28的白液。从白液供给管25来的通过筛板21c送入的白液在碎木屑进入蒸煮器33之前加入碎木屑中。

在蒸煮器中，随着碎木屑柱和液体向下移动发生分离木质素作用。由供给管50加入的滤液体积足以取代通过筛板35a抽出的分离热黑液和通过筛板64抽取的温热黑液。在筛板35a与筛板64之间和筛板64与筛板56之间区域里液体的反向流动产生这样一种状态，即由碎木屑保存的液体被置换和排除，使通过排放管80排出的碎木屑基本上不含煮 液。

筛板64和筛板35a之间的逆流区域将是足够的长，使滤液通过碎木屑加热基本上达到蒸煮温度，并且通过管路35抽出的液体和滤液处于或接近于蒸煮温度。

众所周知，蒸煮之前煮液中碎屑吸收的硫化离子在后面的蒸煮过程中从木屑中释放出来，使近90%的硫化物留在废液中。在大批量的分离木质素作用之前，对用硫化物预处理碎木屑来说，蒸煮的选择性是关键。在本发明中，离开第一容器顶部的液体含硫量大致与通常的进入蒸发器的废液含硫量相同。在低温槽中硫化物的浓度比从第一容器来的更高，并且，在热黑液槽中的硫化物浓度甚至更高。这些浓度与提高的温度相结合，在蒸煮之前，对木屑进行有效地硫化预处理。

应当理解到，本发明方法的各个组成部分可以重新安排，以便用合适的再循环方式获得要求的预浸渍和预热。也可以利用附加的预浸渍容器，如图1所示的连接，或以其它合适的方法连接。两个容器流程也可以替换安排。例如，图2中的示意形式，将第二容器21与蒸煮器连在一起。图2中表示的流程的对应部分用与图1中相同的标号表示。因此，用于高压预浸渍过程和最后的蒸煮过程中的各个抽取筛板、再循环环路、泵和类似部件包含在预浸渍和蒸煮容器的组合系统中。

综上所述，本发明提供了一种改进的连续的蒸煮过程的方法和设备，该方法和设备实现了上述目的并具有上述优点。显而易见，在本发明的精神和范围之内，对该方法和设备可以提出各种变更型，这些变更型未脱离本发明的原理。

Claims (15)

1、一种在连续蒸煮方法中利用高温高压蒸煮液生产造纸纸浆，以分离纤维素材料的蒸煮设备，该设备包括：

第一容器；

将纤维素木屑输送到所述第一容器的供料装置；

与第一容器连接的低温液槽，用于通过所述的第一容器内的碎木屑进行低温黑液的循环，交换热能，增加碎木屑的温度，并将剩余的化学制品输送到碎木屑上；

与第一容器连接，从第一容器接收由所述低温液预热的碎木屑的第二容器；

连接在所述两容器之间，用于将碎木屑输送到第二容器的供料装置；

与所述第二容器连接的高温液槽，用于通过碎木屑进行高温黑液的循环，交换热能，将碎木屑的温度提高至接近蒸煮温度，并将剩余的化学制品输送到木屑中；

由第二容器导出的出口装置，用于将已预热的碎木屑连续地输送至一蒸煮器；和

对所述低温液槽和所述高温液槽分别提供由所述蒸煮器排出的纸浆中所置换出的低温液和高温液的装置。

2、如权利要求1所述的蒸煮设备，其特征在于：它包括一个第一容器用的再循环装置，用于从所述的低温槽接收低温液，并用于通过第一容器中的碎屑以与碎屑通过所述第一容器的连续移动方向相反的液体的再循环。

3、如权利要求1所述的蒸煮设备，其特征在于：它还包括一个与第二容器连续，接收来自高温槽的液体的再循环装置，用于通过第二容器以与其内碎木屑的连续流动方向相反的方向流动的高温液的再循环，以提高其内碎木屑的温度。

4、如权利要求1所述的蒸煮设备，其特征在于：它包括一个与蒸煮器连接的白液再循环装置，用于使白液在蒸煮过程中以与碎屑流动方向相反的方向进行再循环。

5、如权利要求1所述的蒸煮设备，其特征在于：它包括一个与高温液槽连接和与白液容器连接的热交换器，用于利用所述高温液槽中液体的热能来提高白液的温度。

6、如权利要求1所述的蒸煮设备，其特征在于：它包括一个与蒸煮器出口连接的纸浆洗涤器，用于从蒸煮器接受分离木质素的纸浆，并连接至低温槽用以输送洗涤液，以便向低温槽供给作为所述低温液的洗涤液。

7、如权利要求1所述的蒸煮设备，其特征在于：它包括一根与第一容器相连接用于排出低温液的液体排出管路。

8、如权利要求1所述的蒸煮设备，其特征在于：它包括将所述白液供给所述白液容器的装置。

9、在一连续、高压、高温蒸煮过程中处理纤维素木屑制造纸浆的方法，它包括下列步骤：

将木屑输送到第一容器中;

使所述碎木屑连续地通过所述容器流动;

使黑液以适度的温度通过所述第一容器循环，以加热碎木屑并使剩余的化学制品进行再循环;

在较高的温度和压力下向着第二容器连续地供入经预热的和经化学预处理的碎木屑;

用热黑液置换适度温度的黑液;

在第二容器内使热黑液通过碎木屑进行循环，以进一步提高碎木屑的温度和进一步使剩余化学制品进行再循环;

以连续流动方式将所述碎木屑输送到一蒸煮器内;

将白液输送到热碎木屑中，以置换热黑液;

在一定速度、温度和压力下，推动所述碎木屑通过所述蒸煮器，以便在所述碎木屑位于所述蒸煮器期间完成要求的分离木质素作用;和

经过白液作用一段预定的时间后，从蒸煮器中排出蒸煮过的纸浆。

10、如权利要求9所述的方法，其特征在于：它包括将蒸煮过的纸浆输送到洗涤器中，并在第一容器中利用该洗涤液预热碎木屑的步骤。

11、如权利要求9所述的方法，其特征在于：它包括在所述第一容器内整个预定时间内再循环该黑液，以便预热和化学处理碎木屑的步骤。

12、如权利要求9所述的方法，其特征在于：它包括利用热黑液预热白液的步骤。

13、如权利要求9所述的方法，其特征在于：它包括从第一容器排出黑液再处理该黑液的步骤。

14、如权利要求9所述的方法，其特征在于：它包括在第二容器内再循环热黑液的步骤。

15、如权利要求9所述的方法，其特征在于：它包括从所述蒸煮器排出黑液，并将该黑液输送至第一容器的步骤。

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