CN1197870A - 造纸浆液分离工艺及扩洗单网真空压滤设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及纸浆洗涤与黑液提取工艺设备,浆液经调浆扩散洗涤除沙槽扩散洗涤然后在单网真空压滤设备上进行浆液与黑液分离,经四段逆流洗涤分离工艺后纸浆进入贮浆塔,黑液进行蒸发碱回收,本发明工艺处理的纸浆液温度高,粘度低,提高了洗浆能力,废液提取率达到90%以上,并且省时,节省热能和水,对环境保护有利。

Description

造纸浆液分离工艺及扩洗单网真空压滤设备

本发明涉及纸浆洗涤与黑液提取工艺和设备领域。

在制浆造纸生产过程中，植物纤维原料经化学蒸煮后会排出大量的废液，在碱法制浆时排出含有高浓度碱的废液称为黑液，排入地表或江河、湖、海会造成严重的环境污染和化工原料的浪费，因此制浆造纸行业不但要把黑液彻底分离，使纸浆洗净，并对黑液进行碱回收，既实现综合利用又保护了环境，经过多年的研究改进，纸浆浆液分离工艺及其设备有了很大的进展，研制成了许多专用设备，如双辊挤浆机、水平带式真空洗浆机、鼓式真空洗浆机、双网压滤机等，但在实际使用中，这些设备都存在一定的缺点。如双辊挤浆机孔板漏浆严重，无扩散洗涤功能；水平带式真空洗浆机必须安装在12.5米高的楼上，基建和生产费用高，工作时产生泡沫多，提取效率低：双网压滤机缺少扩散洗涤功能，上浆浓度低，不利于逆流工艺的运作，为了加强环保工作和资源的综合利用，必须进一步研制浆液分离效率高，节能，投资少，操作方便，维修简单的工艺及设备。

本发明的目的是提供一种浆液分离效率高，黑液碱回收效益好，污染治理彻底的浆液分离工艺及其设备，生产成本低，操作方便，维修简单，投资少，能耗低，适于大、中、小型多类制浆造纸厂的应用。

本发明的技术方案如下：采用逆流四段分离工艺，制浆的植物纤维原料，经备料予浸后，将其送入蒸球蒸煮、蒸煮好的浆液靠蒸球余压的作用，经无缝钢管管路输送至喷放仓。再由喷放仓底部的螺旋输送机输入调浆扩散洗涤除沙槽中，此时的浆液浓度高、温度高，由后道工序单网真空压滤机过滤出的稀黑液加入到上述调浆扩散洗涤除沙槽中，浆液在扩散洗涤除沙槽中进行扩散洗涤，对于含在细胞腔和细胞壁内的废液靠简单的挤压是不可能将废液压出来的，只有用扩散的方法，在高温水稀释下形成浆液浓度差，在槽中旋转叶片的外加力作用下，产生置换效应，废液从细胞腔和细胞壁内分离出来。纸浆逐渐悬浮起来，再由筛板除去草节、杂质等，然后均匀分布在单网真空过滤机的网面上进行浆液真空过滤，经缓压、强压过程使浆、液逐渐分离，干浆进入后道扩散洗涤除沙槽，含有剩余纸浆的黑液，经泵输入前一个扩散洗涤除沙槽，在整个工艺过程中纸浆经过多次调浆扩散洗涤除沙槽和单网真空压滤机的作用逐次将黑液分离出去，浆料最后进入贮浆塔。各段分离出的黑液以逆流方式返回到前段的调浆扩散洗涤除沙槽中对上段来的浆液进行扩散洗涤，因此后段的浆液分离出的黑液，温度和浓度最低，前段黑液的温度和浓度最高，所以首段分离出的黑液经净化除硅、粗浆回收后进入蒸发段，使有机物分解进行碱回收。

在本发明提供的浆液分离工艺中涉及到二个设备，即调浆扩散洗涤除沙槽和单网真空压滤机，这二种设备也是本发明的组成部份。

调浆扩散洗涤除沙槽外壁是一个圆柱形或长方形的壳体，材料采用钢板，塑料、木材、玻璃钢等制作，壳体上方开口，在开口的一端连接布浆箱，布浆箱中有一块倾斜的筛板，另一端连接洗网热水收集槽，洗网后的热水收集在该设备内，作稀释浆料用，壳体的纵向外侧两端有支架，架住通过槽体的扩散洗涤轴及与其联接的旋转叶片，洗涤轴的一端装有传动链轮及链条，该链条与单网真空压滤设备的侧压胶辊主传动轴相连。在扩散洗涤除沙槽的底部连接除沙器，除去碎石、沙砾、煤尘、金属屑等非纤维性杂质。从喷放仓进入扩散洗涤除沙槽中的浆液(高温、高浓度)和从后道工序单网真空压滤机过滤出的稀黑液(低温低浓度)也进入到该槽中，把含在细胞腔和细胞壁内的废液扩散出来，靠旋转叶片的加速搅拌进行扩散洗涤，浆液扩散洗涤后悬浮到液体上层，经过筛板清除草节，粗纤维束等，浆液经筛孔后进入布浆箱，可进一步除去浆液中的杂质。该箱中设有沉沙沟，在洗涤过程中纤维内、外废液的扩散速度可依据下述公式计算：

其中：G—扩散速度(公斤/小时)

      F—扩散面积(米²)

      D—扩散系数(米²/小时)

      Ci—纤维内废液的浓度(公斤/米³)

      Cu—纤维外废液的浓度(公斤/米³)

      X—扩散所经路程(米)

扩散速度与扩散面积成正比，与扩散距离成反比，加强搅拌不仅可使浆料充分分散，增大扩散面积，可使浆料与稀释液在剧烈的混合运动时，产生对流扩散，缩短扩散距离，浆料在扩散器内强行对流扩散冲击，停留时间—般在15-20秒，洗涤效率可达95％以上。纤维内外废液的浓度差是扩散的推动力，对扩散速度影响较大，扩散系数取决于纤维内废液溶解的固形物向外扩散时的渗透力，此渗透力与洗涤时的温度、粘度和作用力有关。非木材纤维的浆液粘度大，该设备能提高洗涤的作用力和扩散速度，可使洗浆速度快，热量损失小。

浆液经扩散洗涤除沙槽完成洗涤工艺后，靠螺旋叶片的推动力，使浆液在圆周运动下沿切线方向穿过筛板，经布浆箱均匀分布在单网真空压滤设备的传动过滤网面上，在真空的作用下，废液与纸浆纤维分离，分离后的纤维浆，随着传动网面进入缓压区，在该区继续进行浆液分离，在缓压区依靠侧压网笼的重力和传动网的张力接触加压，纤维浆在侧压网笼聚酯网与传动网之间被挤压，然后浆液进入强压区，在侧压网笼表面网与传动网之间夹着，靠侧压胶辊与侧压网笼杠杆重锤机械外加压力挤压分离浆液，废液由收集槽集中，去碱回收工段回收碱，网上的纤维浆由刮板刮入后道扩散洗涤除沙槽中。

单网真空压滤机是由机架、网案、缓压装置，侧压装置、传动机构、张紧机构，校正装置等组成。网案包括传动滤网、挡浆压网墙板、真空过滤箱、传动胶辊等组成。缓压装置由聚酯网、侧压网笼、传动网及传动链轮等组成。其中侧压网笼的侧压网面与传动网表面的接触间隙可以调节，间隙大，产生的压力小，间隙小，产生的压力就大，这可以十分方便地控制出浆浓度，张紧机构由领网辊和调节手轮组成，它可将传动网张紧，使缓压区侧压网笼表面与传动网表面成紧密接触，使浆液挤压而分离，另外由于传动网的张紧起到动力传递和领网的作用。校正装置由网案下面机架上的S型胶辊和调节轮组成，主要作用是使传动网不跑边，起校正领网的作用，网案中的传动胶辊主要起网带传动作用，压网辊将传动滤网紧密接触设在下面的真空箱表面，不使真空泄漏，顶网辊起传动网的支点作用，真空过滤箱主要用来吸滤废液，在其表面有许多孔眼，废液通过孔眼进入箱内。在过滤网下面共设5-6个真空过滤箱，传动滤网是一张无端网，循环转动，用来输送浆液，分离浆液。挡浆压网墙板起压网作用，不使真空泄漏，形成槽式网案，防止侧面跑浆跑液。单网真空压滤机还有一些下列附件：黑液洗网阀、黑液收集槽，刮板等，黑液洗网阀主要用来冲刷传动网表面以利提高过滤性能。刮刀将网面上的浆块刮入扩散洗涤除沙槽中，然后用热水及时冲刷网面，冲刷后的热水自动流入槽内，稀释纤维浆，有利节约用水。

网案设置分斜坡型的和水平型的两种，如制浆洗涤车间建在平原地区，可选用斜坡型的，如建在丘陵山区可选用水平型的，每套案网斜坡型长度为3-4米，平型网案长度为1.5米。网案上的过滤速度可根据下述公式计算：

其中：

Q——过滤速度(米³/米²·秒)

4p——过滤层的压力差(公斤/厘米²)

L——滤层厚度(米)

R——过滤的阻抗系数，即

μ——滤液粘度(公斤·秒/米²)

η——过滤面积的有效系数

d——滤层中孔道的平均直径(米)

a——滤层中孔道的弯曲程度(≥1)

从上式看出，对过滤速度能直接控制的因素是过滤层的厚度和过滤层的压力差，但是纸浆的品种与均匀性对过滤速度也有影响，一般木浆过滤性能好，传动过滤网可选小一些；非木材纤维浆，如草浆，过滤性能差，设计时过滤网面应选宽一些。

本发明公开的浆液分离工艺和扩散洗涤除沙槽及单网真空压滤机采用了逆流式扩散洗涤工艺，能调节过滤挤压作用力，调节洗涤温度，因此提取的废液浓度大，温度高，浆液粘度降低，提高了洗浆能力和过滤能力，脱水面积大，脱液速度快，生产能力大，纸浆洗涤效率高，碱回收率也高，同时减轻了蒸发负荷，蒸汽的消耗量下降，节约了水、电能源，降低了工艺成本，另外设备结构紧凑，占地面积小，造价低，易于维修，操作简便，适合大、中、小型各类制浆厂使用。

本发明公开如下附图：

图1造纸浆液分离工艺流程图；

图2单网真空压滤设备示意图；

图3调浆扩洗除沙槽示意图；

图4造纸浆液分离系统设备布置图。

结合上列附图对本发明的实施例进行详细说明：图1提供的实施例是四段逆流扩散洗涤过滤工艺，1号调浆扩散洗涤除沙槽至2号调浆扩散洗涤除沙槽为第一段，第一段上网浆液浓度为12-14％，出浆浓度为30-45％，温度为60-70℃，废液提取率50％，第2号调浆扩散洗涤除沙槽至第3号调浆扩散洗涤除沙槽为第2段，第二段上网浆液浓度为8-10％，出浆浓度为30-40％，温度为60-70℃，废液提取率(加上第一段)达到75％，第3号调浆扩散洗涤除沙槽至第4号调浆扩散洗涤除沙槽为第三段，上网浆液浓度为8-10％，出浆浓度为30-40％，温度保持在60-65℃，废液提取率(加上第一段和第二段)达到85％，第4号调浆扩散洗涤除沙槽至贮浆塔为第四段，上网浆液浓度为8-10％，出浆浓度为30-40％，温度保持在40-60℃，废液提取率(加以上三段)达到90％，从第四段洗涤，挤压过滤出来的浆块刮入贮浆塔内，从碱回收蒸发工段二次蒸汽冷凝热水经泵输入4号调浆扩散洗涤除沙槽中，作为洗浆热水。由4号单网真空压滤机分离出的热的稀黑液，因浓度太低，以2/3的量按逆流洗涤涤工艺逐级稀释前段浆液，1/3的量分流到蒸球内稀释原料，配合化学药品进行蒸煮，1号单网真空压滤机分离出的废液浓度最大，温度最高，经净化除硅工序进入蒸发工段，进行碱回收。每一段的真空平衡箱都与黑液桶相连，并与水环式或喷射式的真空泵并联，真空度保持在-0.016-0.02MPa，减少了泡沫的产生，每台的真空平衡箱(汽水分离器)与真空泵可以单段安装使用，电机总功率基本相同。

单网真空压滤设备由机架、网案、缓压装置、侧压装置，传动系统、张紧装置，校正装置和辅助装置组成，网案装置包括传动胶辊2(起传动网带的作用)，压网辊3(将传动滤网紧密接触真空箱表面，不泄漏真空)，真空过滤箱4(吸滤废液)，传动滤网5，挡浆网墙板6，顶网辊10(作为传动网的支点)组成。缓压装置有聚酯网11，侧压网笼12，传动滤网5，及带动侧压网笼转动的传动链轮组成。侧压网笼12与侧压胶辊13接触区是挤压浆液的强压区，侧压网笼的两轴支承点悬空，在框杆支点的作用下，可调节侧压网面与侧压胶辊面的接触间隙，间隙大，压力小；间隙小，压力大，这对出浆浓度的控制十分方便，传动装置有减速齿轮传动电机17，链条齿轮传动装置18，减速齿轮电机传动轴端的齿轮与侧压胶辊传动轴端的齿轮啮合，侧压胶辊轴的另一端配有两只链齿轮18，一个齿轮带动侧压网笼12轴链条，传递转动，另一个齿轮带动扩散洗涤除沙槽14主轴转动，减速齿轮电机17功率为7.5kw，转速为9-15米/分，电机的功率大小可根据网面宽度计算出的洗涤产量来决定。张紧装置8由领网辊和调节手轮组成，可将传动网张紧，使缓压区侧压网笼12表面与传动网5紧密接触，使浆液挤压而分离，同时，张紧的传动网能起到传递动力的作用，也可起到领网的作用，校正装置由机架下的S型胶辊和调节轮20组成，使传动滤网5按平行线走向，不跑边，也起领网作用，传动网5是一张无端网起输送浆液，分离浆液的作用，传动滤网5宽度为1-4米，根据浆产量而定，挡浆压网墙板6起压网作用，与过滤真空箱4表面紧密接触，不漏真空，并形成槽式网案，不会从侧面跑浆，跑液，附件装置有黑液洗网阀7，黑液收集槽1，刮刀15等，黑液洗网阀7用于冲刷传动网表面，有利于提高过滤性能，它可安装在机架9的任一部位，但最好安装在刮刀15后面，刮刀15将强压后的浓度较高的浆块刮入扩散洗涤除沙槽14后，用热水及时冲刷网面5，冲刷后的热水自动流入黑液收集槽1，用于稀释纸浆，刮刀15主要将未及时脱网的干浆块刮入槽内，黑液收集槽1主要是将网案上自然脱液部分收集后输入中间黑液贮槽。网案长度为3-4米，网案分斜坡型和水平型两种，斜坡型适合于平原地区的纸浆厂，水平型适合于丘陵山区的纸浆厂。

调浆扩洗除沙槽14是浆液受转动叶轮22的作用黑液从纤维中扩散出来，并将沙粒等杂质沉淀分离的设备，实施例是一个长方形槽体，其中设有旋转叶轮22，该叶轮22装在传动轴23上，传动轴23支承在槽体14两侧的轴承座24上，在传动轴23的一端装配着传动链轮25的链条，链条现单网真空压滤设备的侧压胶辊13上的主传动轴链轮18相连，传动速度为9-15米/分(调浆扩洗除沙槽也可单独使用，另外独立配一台电动机带动)，该槽底部为一圆弧形，承接沙粒，杂质，底部开口31连接除沙器，槽的上部是敞开的，26处可安装黑液洗网阀和27处安装刮刀15，在槽的前端为洗网热水收集区，收集由黑液洗网阀喷出的热水，用于稀释浆料，另一端装有布浆箱16，布浆箱和槽体14用筛板19隔开，在布浆箱16中有一调浆挡板28，在布浆箱16的前段有一个布浆口29，整个槽体14有脚架30支撑，在槽体14的下方还有一个停机浆液出口23，用于停机后排干全部浆液，在使用时从传动滤网5上刮下的干浆进入槽14内，从后道工序来的黑液也进了槽14内，干浆和黑液在旋转叶片22的作用下进行扩散洗涤，含在干浆中的黑液进一步扩散出来，浆液悬浮在液面上，经筛板19进入布浆箱16至布浆口29均匀分布在单网真空压滤设备的传动过滤网5上，进行浆液分离，浆液在槽中一般停留15-20秒。

浆液分离的各种设备布置示于图4中，整套设备布置在楼上、楼下二层室内，楼上安装四段扩散单网真空压滤设备，楼下安装黑液贮筒42、真空泵40、真空平衡箱41、贮浆塔38、贮浆循环泵39等，这样的布置有利于厂房的充分利用和便于操作运行。

Claims (3)

1.造纸浆液分离工艺，用真空(或压力)洗涤机和双辊挤浆机，经3-5段逆流洗涤分离过程组成，其特征在于从蒸球，喷放仓出来的造纸浆液和从第二段来的黑液进入1号调浆扩散洗涤除沙槽进行扩散洗涤，然后进入1号单网真空压滤设备进行浆液分离，分离出的黑液进入1号真空平衡箱，再入1号黑液桶，浆块则进入第二段分离工艺，即第一段来的浆块与第三段来的黑液进入2号调浆扩散洗涤除沙槽进行第二次扩散洗涤，然后进入2号单网真空压滤设备进行第二次浆液分离，分离出的黑液进入2号真空平衡箱，再入2号黑液桶，浆块进入第三段分离工艺，如此重复进行，至第四段分离结束，浆液与黑液逆向进行，第四段分离出的干浆块进入贮浆塔，第一段分离出的黑液经净化除硅后到蒸发工段进行碱回收，蒸发工段蒸汽冷凝热水输入4号调浆扩散洗涤除沙槽，作为洗涤热水。

2.根据权利要求1所述的造纸浆液分离工艺中的专用单网真空压滤设备具有滤网和真空出浆口，其特征在于：单网真空压滤设备具有传动滤网(5)，在传动滤网(5)上有压网辊(3)，挡浆压网墙板(6)，在传动滤网下面有真空过滤箱(4)5-6个，和黑液收集槽(1)，黑液洗网阀(7)，传动滤网的一端绕过传动胶辊(2)，另一端架在领网辊(10)上，然后与侧压网笼(12)上的聚酯网(11)一起传动到侧压胶辊(13)上，再与刮刀(15)接触，绕过侧压胶辊(13)经领网辊及张紧装置(8)，校正辊(20)，回到传动胶辊(2)；

3.根据权利要求1所述的造纸浆液分离工艺中专用的调浆扩散洗涤除沙槽，具有洗涤槽和搅拌器，其特征在于有一个扩洗除沙槽体(14)，在槽体(14)中间设有旋转叶轮(22)，该叶轮(22)装在传动轴(23)上，传动轴支承在槽体(14)两侧的轴承座(24)上，传动轴(23)的一端装配着传动链轮(25)和链条，槽体(14)底部为圆弧形，并有开口(31)连接除沙器，在槽的一端有布浆箱(16)，布浆箱和槽体用筛板(19)隔开，在布浆箱(16)前端有一布浆口(29)。

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