CN106192510A - 一种芦苇原料纸浆间歇置换蒸煮生产系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种芦苇原料纸浆间歇置换蒸煮生产系统，其热黑液槽、温黑液槽、冷黑液槽及置换液槽的液体出口通过各自液体管路及循环泵连接至蒸煮锅底部的液体进口，蒸煮锅上部的液体出口分别连接热黑液槽、温黑液槽及置换液槽的液体进口；蒸煮锅中部的液体出口通过液体管路连接至药液加热器的液体进口，药液加热器的液体出口通过液体管路连接至蒸煮锅的液体进口；药液加热器、热黑液槽及温黑液槽的蒸汽进口均与蒸汽源连接；温黑液槽的蒸汽进口还与蒸煮锅的蒸汽出口连接。本发明的芦苇原料纸浆间歇置换蒸煮生产系统及方法，可实现热能回收及循环利用，具有流程简化，操作简便，高效快捷，能耗低的突出优点。

Description

一种芦苇原料纸浆间歇置换蒸煮生产系统及方法

技术领域

本发明涉及造纸技术领域，特别是一种芦苇原料纸浆间歇置换蒸煮生产系统及方法。

背景技术

目前，造纸工艺主要包括制浆、洗筛、漂白、抄造等步骤。其中，制浆是造纸工艺的第一步，也是至关重要的一步。在制造化学纸浆的常规间歇蒸煮过程中，在蒸煮锅中加入纤维原料，随后加入蒸煮所需的化学药品，在麦草、芦苇、甘蔗渣等草类纤维原料蒸煮时的化学药品是一种氢氧化钠溶液，在木片竹片蒸煮时的化学药品是一种含有硫化钠的氢氧化钠溶液。蒸煮药液根据加入的原料量按照一定的比例并稀释到一定的浓度。然后关闭蒸煮锅锅盖阀，通入蒸汽或将蒸煮锅内药液抽出锅外用蒸汽进行间接加热并送回蒸煮锅内。蒸煮锅升温到所需要的温度并保温一段时间。蒸煮结束的放锅是利用蒸煮锅内压力将浆料喷放到喷放锅中。现有的常规蒸煮生产纸浆工艺方法存在耗能高、污染严重、纸浆强度低等不足。

置换蒸煮技术是基于深度脱木素机理发展起来的卓有成效的化学制浆技术，主要有塔式连续置换蒸煮和立锅间歇置换蒸煮两大类。目前在木浆和竹浆生产上已经得到大规模应用。其最大特点就是将蒸煮过程中的热能置换出来，回收储存并循环利用，以此达到节能增效的目的。然而，由于草类原料料片细小，在蒸煮过程中又过早软化，造成堆积密度变化，过滤阻力增加，不易做到均匀置换，影响蒸煮质量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种流程简化、操作简便、耗能低、可实现热能回收及循环利用的芦苇原料纸浆间歇置换蒸煮生产系统及方法。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种芦苇原料纸浆间歇置换蒸煮生产系统，其特征在于：主要包括蒸煮锅、热黑液槽、温黑液槽、置换液槽、冷黑液槽、药液加热器、液体管路、气体管路、循环泵、控制阀，所述热黑液槽、温黑液槽、冷黑液槽及置换液槽的液体出口通过各自液体管路及循环泵连接至蒸煮锅底部的液体进口，蒸煮锅上部的液体出口分别连接热黑液槽、温黑液槽及置换液槽的液体进口；蒸煮锅中部的液体出口通过液体管路连接至药液加热器的液体进口，药液加热器的液体出口通过液体管路连接至蒸煮锅的液体进口；药液加热器、热黑液槽及温黑液槽的蒸汽进口均与蒸汽源连接；温黑液槽的蒸汽进口还与蒸煮锅的蒸汽出口连接。

所述的温黑液槽的液体出口依次连接白液预热器、黑液换热器，后连接至冷黑液槽。

所述的热黑液槽和温黑液槽顶部通过气体管路及控制阀连通。

所述的温黑液槽顶部的蒸汽出口连接至气体冷却器。

一种芦苇原料纸浆间歇置换蒸煮生产方法，其特征在于：所述生产方法包括如下步骤：

⑴料片装锅：将备料工段送来的合格苇片通过输送带装入蒸煮锅内，同时添加一部分来自洗选工段的稀黑液进行预浸以提高装锅质量；

⑵冷黑液填充：装锅结束后封好锅盖，将洗选工段送来的稀黑液泵送人蒸煮锅内，利用其残余热量将锅内温度升至65～75°，同时可排除锅内残余空气，确保蒸煮过程处于液相；

⑶温黑液置换：用温黑液槽中储存的约130℃的温黑液将冷黑液置换出蒸煮锅，冷黑液回流至置换液槽，将锅内温度提升至110℃左右，同时添加部分碱液以中和料片表面的有机酸，并预渗透料片；

⑷一级蒸煮阶段：利用循环泵将锅内的蒸煮液透过蒸煮锅中部的过滤筛板抽滤出来送入药液加热器与中压蒸汽混合，然后再送回锅内，不断循环升温至锅内温度达到130℃时为一级蒸煮的终点；

⑸热黑液置换：用热黑液槽中储存的约150℃的热黑液将温黑液置换出蒸煮锅，温黑液回流至温黑液槽，将蒸煮锅内温度提升至140℃以上，同时补充部分碱液补充脱木素；

⑹二级蒸煮阶段：利用循环泵将蒸煮锅内的蒸煮液透过蒸煮锅中部的过滤筛板抽 滤出来送入药液加热器与中压蒸汽混合，然后再送入蒸煮锅内，循环至蒸煮锅内温度达到155～158℃，停止加热，进入保温阶段，保温0.5～1h，二级蒸煮结束；

⑺冷黑液置换：用冷黑液槽内冷黑液将热黑液置换出蒸煮锅，置换出来的高温热黑液进入热黑液槽，温黑液进入温黑液槽，冷黑液进入置换液槽，直至锅内温度降至100℃以下时冷黑液置换结束；

⑻卸料放锅：利用放锅泵将锅内的粗浆抽送至喷放锅，同时在蒸煮锅底部加冷黑液稀释。

本发明的优点和有益效果为：

1、本发明的芦苇原料纸浆间歇置换蒸煮生产系统，利用中压蒸汽作为热能载体对系统进行加热，系统对热能的消耗主要有两个引入点，分别是药液加热器和温、热黑液槽，药液加热器的作用主要是对蒸煮系统进行加热，是主要的蒸汽消耗点，大约占蒸汽总消耗量的90％～95％，为了保证槽罐内的压力维持稳定和补充自然散失的热量，需要在储存过程中从槽顶补充部分中压蒸汽，温黑液槽的压力约为0.35～0.45MPa，热黑液槽的压力约为0.50～0.60MPa。温、热黑液槽引入的蒸汽主要用于保温保压，大约占蒸汽消耗量的5％～10％，如装锅量为20t风干苇片的情况下使用1.0MPa饱和蒸汽进行蒸煮，升温到156℃，所需消耗的新鲜蒸汽为8t，较升温到160℃要少用新鲜蒸汽1.1t，具有节约蒸汽、降低能耗的优点。

2、本发明的芦苇原料纸浆间歇置换蒸煮生产系统，由于回收储存的温黑液量超过蒸煮所需要的温黑液量，所以多余部分的温黑液被送往碱回收蒸发工段，但温黑液中仍携带大量热能，这部分热能通过白液预热器(黑液-白液换热)和黑液换热器(黑液-清水换热)来回收，经过预热的白液和温黑液、热黑液混合后进入蒸煮锅内，可有效提高锅内温度，缩短升温时间，节约汽耗、电耗；黑液换热器位于白液预热器的黑液出口，它主要用于回收温黑液中残余的热能，当系统进行温黑液填充和热黑液填充时，与冷白液换热过后的温黑液通过壳程，清水通过管程进行换热，加热的清水送至洗选工段用于洗浆，而经过换热后的黑液被送至碱回收蒸发工段进行回收。

3、本发明的芦苇原料纸浆间歇置换蒸煮生产系统，在蒸煮过程中，中压饱和蒸汽通过药液加热器与黑液混合后进入蒸煮锅内，由于无法在极短的时间内完成热量交换而变成冷凝水，部分蒸汽逸出聚集在蒸煮锅的顶部空间，使锅内的压力迅速上升，形成假压，当假压足够大的时候，就会造成进汽困难，所以这部分蒸汽必须排出蒸煮 锅外，这个排压操作在整个升温过程中都需要进行，为了回收这部分被排出气体中的热量，置换蒸煮将这部分气体引入压力相对较低的温黑液槽，用于给温黑液槽补压保温。

4、本发明的芦苇原料纸浆间歇置换蒸煮生产系统，热黑液槽和温黑液槽顶部通过气体管路及控制阀连通，为了回收热能，当料片蒸煮结束后，需要用冷黑液将锅内的热黑液置换出来。当热黑液大量流入热黑液槽内的时候，液体和蒸汽会造成热黑液槽内压力迅速上升，为保持压力稳定，将热黑液槽和温黑液槽顶部连通，中间用自动阀控制。当热黑液槽内压力超过阈值时，阀门打开，蒸汽进入温黑液槽，用于补压保温。

5、本发明的芦苇原料纸浆间歇置换蒸煮生产系统，所述的温黑液槽顶部的蒸汽出口连接至气体冷却器，当系统进行热黑液填充时，大量温黑液流入温黑液槽，使温黑液槽内的蒸汽增多，压力快速增加，当压力超过阈值，槽顶部的自动排气阀打开，多余蒸汽排往气体冷却器；气体冷却器是置换蒸煮系统中回收高浓不凝气体中热能的核心设备。它由管程和壳程组成，不凝气体走管程，清水走壳程，气体携带的热能交换给清水并送至洗选工段用于洗浆。经过换热后的不凝气体变成冷凝水，储存至冷凝水罐，当液位达到阈值时，泵送至洗选工段用于洗浆。这样就完成了整个置换蒸煮系统中高浓不凝气体热能的回收。

6、本发明的芦苇原料纸浆间歇置换蒸煮生产系统及方法，可实现热能回收及循环利用，具有流程简化，操作简便，高效快捷，能耗低的突出优点，是一种具有较高创新性的纸浆生产系统及方法。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2为本发明的蒸汽引入点示意图；

图3为本发明的冷置换及换热流程图。

附图标记说明：

1-置换液槽、2-温黑液槽、3-热黑液槽、4-蒸煮锅、5-冷黑液槽、6-药液加热器、7-黑液换热器、8-白液预热器、9-气体冷却器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种芦苇原料纸浆间歇置换蒸煮生产系统，其主要包括蒸煮锅4、热黑液槽3、温黑液槽2、置换液槽1、冷黑液槽5、药液加热器6、液体管路、气体管路、循环泵、控制阀，所述热黑液槽、温黑液槽、冷黑液槽及置换液槽的液体出口通过各自液体管路及循环泵连接至蒸煮锅底部的液体进口，蒸煮锅上部的液体出口分别连接热黑液槽、温黑液槽及置换液槽的液体进口；蒸煮锅中部的液体出口通过液体管路连接至药液加热器的液体进口，药液加热器的液体出口通过液体管路连接至蒸煮锅的液体进口；药液加热器、热黑液槽及温黑液槽的蒸汽进口均与蒸汽源连接；温黑液槽的蒸汽进口还与蒸煮锅的蒸汽出口连接。

热黑液槽和温黑液槽顶部通过气体管路及控制阀连通。温黑液槽顶部的蒸汽出口连接至气体冷却器9。

利用中压蒸汽作为热能载体对系统进行加热，系统对热能的消耗主要有两个引入点，分别是药液加热器和温、热黑液槽，药液加热器的作用主要是对蒸煮系统进行加热，是主要的蒸汽消耗点，大约占蒸汽总消耗量的90％～95％，为了保证槽罐内的压力维持稳定和补充自然散失的热量，需要在储存过程中从槽顶补充部分中压蒸汽，温黑液槽的压力约为0.35～0.45MPa，热黑液槽的压力约为0.50～0.60MPa。温、热黑液槽引入的蒸汽主要用于保温保压，大约占蒸汽消耗量的5％～10％，如装锅量为20t风干苇片的情况下使用1.0MPa饱和蒸汽进行蒸煮，升温到156℃，所需消耗的新鲜蒸汽为8t，较升温到160℃要少用新鲜蒸汽1.1t，具有节约蒸汽、降低能耗的优点。

温黑液槽的液体出口依次连接白液预热器8、黑液换热器7，后连接至冷黑液槽。由于回收储存的温黑液量超过蒸煮所需要的温黑液量，所以多余部分的温黑液被送往碱回收蒸发工段，但温黑液中仍携带大量热能，这部分热能通过白液预热器(黑液-白液换热)和黑液换热器(黑液-清水换热)来回收，经过预热的白液和温黑液、热黑液混合后进入蒸煮锅内，可有效提高锅内温度，缩短升温时间，节约汽耗、电耗；黑液换热器位于白液预热器的黑液出口，它主要用于回收温黑液中残余的热能，当系统进行温黑液填充和热黑液填充时，与冷白液换热过后的温黑液通过壳程，清水通过管 程进行换热，加热的清水送至洗选工段用于洗浆，而经过换热后的黑液被送至碱回收蒸发工段进行回收。

在蒸煮过程中，中压饱和蒸汽通过药液加热器与黑液混合后进入蒸煮锅内，由于无法在极短的时间内完成热量交换而变成冷凝水，部分蒸汽逸出聚集在蒸煮锅的顶部空间，使锅内的压力迅速上升，形成假压，当假压足够大的时候，就会造成进汽困难，所以这部分蒸汽必须排出蒸煮锅外，这个排压操作在整个升温过程中都需要进行，为了回收这部分被排出气体中的热量，置换蒸煮将这部分气体引入压力相对较低的温黑液槽，用于给温黑液槽补压保温。

热黑液槽和温黑液槽顶部通过气体管路及控制阀连通，为了回收热能，当料片蒸煮结束后，需要用冷黑液将锅内的热黑液置换出来。当热黑液大量流入热黑液槽内的时候，液体和蒸汽会造成热黑液槽内压力迅速上升，为保持压力稳定，将热黑液槽和温黑液槽顶部连通，中间用自动阀控制。当热黑液槽内压力超过阈值时，阀门打开，蒸汽进入温黑液槽，用于补压保温。

热黑液槽和温黑液槽顶部通过气体管路及控制阀连通，为了回收热能，当料片蒸煮结束后，需要用冷黑液将锅内的热黑液置换出来。当热黑液大量流入热黑液槽内的时候，液体和蒸汽会造成热黑液槽内压力迅速上升，为保持压力稳定，将热黑液槽和温黑液槽顶部连通，中间用自动阀控制。当热黑液槽内压力超过阈值时，阀门打开，蒸汽进入温黑液槽，用于补压保温。

温黑液槽顶部的蒸汽出口连接至气体冷却器，当系统进行热黑液填充时，大量温黑液流入温黑液槽，使温黑液槽内的蒸汽增多，压力快速增加，当压力超过阈值，槽顶部的自动排气阀打开，多余蒸汽排往气体冷却器；气体冷却器是置换蒸煮系统中回收高浓不凝气体中热能的核心设备。它由管程和壳程组成，不凝气体走管程，清水走壳程，气体携带的热能交换给清水并送至洗选工段用于洗浆。经过换热后的不凝气体变成冷凝水，储存至冷凝水罐，当液位达到阈值时，泵送至洗选工段用于洗浆。这样就完成了整个置换蒸煮系统中高浓不凝气体热能的回收。

一种芦苇原料纸浆间歇置换蒸煮生产方法，包括如下步骤：

⑴料片装锅：将备料工段送来的合格苇片通过输送带装入蒸煮锅内，同时添加一部分来自洗选工段的稀黑液进行预浸以提高装锅质量；

⑵冷黑液填充：装锅结束后封好锅盖，将洗选工段送来的稀黑液泵送人蒸煮锅内，利用其残余热量将锅内温度升至65～75°，同时可排除锅内残余空气，确保蒸煮过程 处于液相；

⑶温黑液置换：用温黑液槽中储存的约130℃的温黑液将冷黑液置换出蒸煮锅，冷黑液回流至置换液槽，将锅内温度提升至110℃左右，同时添加部分碱液以中和料片表面的有机酸，并预渗透料片；

⑷一级蒸煮阶段：利用循环泵将锅内的蒸煮液透过蒸煮锅中部的过滤筛板抽滤出来送入药液加热器与中压蒸汽混合，然后再送回锅内，不断循环升温至锅内温度达到130℃时为一级蒸煮的终点；

⑸热黑液置换：用热黑液槽中储存的约150℃的热黑液将温黑液置换出蒸煮锅，温黑液回流至温黑液槽，将蒸煮锅内温度提升至140℃以上，同时补充部分碱液补充脱木素；

⑹二级蒸煮阶段：利用循环泵将蒸煮锅内的蒸煮液透过蒸煮锅中部的过滤筛板抽滤出来送入药液加热器与中压蒸汽混合，然后再送入蒸煮锅内，循环至蒸煮锅内温度达到155～158℃，停止加热，进入保温阶段，保温0.5～1h，二级蒸煮结束；

⑺冷黑液置换：用冷黑液槽内冷黑液将热黑液置换出蒸煮锅，置换出来的高温热黑液进入热黑液槽，温黑液进入温黑液槽，冷黑液进入置换液槽，直至锅内温度降至100℃以下时冷黑液置换结束；

⑻卸料放锅：利用放锅泵将锅内的粗浆抽送至喷放锅，同时在蒸煮锅底部加冷黑液稀释。

表1本发明置换蒸煮与横管连蒸数据对比

从表1数据可知，采用本发明的置换蒸煮单位产品的能源消耗以及原材物料消耗均比连续蒸煮的低，并且浆料质量更好。这与竹、木浆的DDS蒸煮是一致的，但是由于芦苇作为非木材纤维，在110℃时就已经开始大量脱除木素，因此，蒸煮所需的最高温度更低，蒸汽消耗量也更低。如装锅量为20t风干苇片的情况下使用1.0MPa饱和蒸汽进行蒸煮，升温到156℃，所需消耗的新鲜蒸汽为8t，较升温到160℃要少用新鲜蒸汽1.1t。但是，由于苇片具有较低的软化点、较小的堆积密度，所以在设备的单位产能上低于竹木浆的DDS蒸煮。

尽管为说明目的公开的本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解，在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (5)

1.一种芦苇原料纸浆间歇置换蒸煮生产系统，其特征在于：主要包括蒸煮锅、热黑液槽、温黑液槽、置换液槽、冷黑液槽、药液加热器、液体管路、气体管路、循环泵、控制阀，所述热黑液槽、温黑液槽、冷黑液槽及置换液槽的液体出口通过各自液体管路及循环泵连接至蒸煮锅底部的液体进口，蒸煮锅上部的液体出口分别连接热黑液槽、温黑液槽及置换液槽的液体进口；蒸煮锅中部的液体出口通过液体管路连接至药液加热器的液体进口，药液加热器的液体出口通过液体管路连接至蒸煮锅的液体进口；药液加热器、热黑液槽及温黑液槽的蒸汽进口均与蒸汽源连接；温黑液槽的蒸汽进口还与蒸煮锅的蒸汽出口连接。

2.根据权利要求1所述的芦苇原料纸浆间歇置换蒸煮生产系统，其特征在于：所述的温黑液槽的液体出口依次连接白液预热器、黑液换热器，后连接至冷黑液槽。

3.根据权利要求1所述的芦苇原料纸浆间歇置换蒸煮生产系统，其特征在于：所述的热黑液槽和温黑液槽顶部通过气体管路及控制阀连通。

4.根据权利要求1所述的芦苇原料纸浆间歇置换蒸煮生产系统，其特征在于：所述的温黑液槽顶部的蒸汽出口连接至气体冷却器。

5.一种芦苇原料纸浆间歇置换蒸煮生产方法，其特征在于：所述生产方法包括如下步骤：

⑴料片装锅：将备料工段送来的合格苇片通过输送带装入蒸煮锅内，同时添加一部分来自洗选工段的稀黑液进行预浸以提高装锅质量；

⑵冷黑液填充：装锅结束后封好锅盖，将洗选工段送来的稀黑液泵送人蒸煮锅内，利用其残余热量将锅内温度升至65～75°，同时可排除锅内残余空气，确保蒸煮过程处于液相；

⑶温黑液置换：用温黑液槽中储存的约130℃的温黑液将冷黑液置换出蒸煮锅，冷黑液回流至置换液槽，将锅内温度提升至110℃左右，同时添加部分碱液以中和料片表面的有机酸，并预渗透料片；

⑷一级蒸煮阶段：利用循环泵将锅内的蒸煮液透过蒸煮锅中部的过滤筛板抽滤出来送入药液加热器与中压蒸汽混合，然后再送回锅内，不断循环升温至锅内温度达到130℃时为一级蒸煮的终点；

⑸热黑液置换：用热黑液槽中储存的约150℃的热黑液将温黑液置换出蒸煮锅，温黑液回流至温黑液槽，将蒸煮锅内温度提升至140℃以上，同时补充部分碱液补充脱木素；

⑹二级蒸煮阶段：利用循环泵将蒸煮锅内的蒸煮液透过蒸煮锅中部的过滤筛板抽滤出来送入药液加热器与中压蒸汽混合，然后再送入蒸煮锅内，循环至蒸煮锅内温度达到155～158℃，停止加热，进入保温阶段，保温0.5～1h，二级蒸煮结束；

⑺冷黑液置换：用冷黑液槽内冷黑液将热黑液置换出蒸煮锅，置换出来的高温热黑液进入热黑液槽，温黑液进入温黑液槽，冷黑液进入置换液槽，直至锅内温度降至100℃以下时冷黑液置换结束；

⑻卸料放锅：利用放锅泵将锅内的粗浆抽送至喷放锅，同时在蒸煮锅底部加冷黑液稀释。