CN1392309A - 麦(稻)草全封闭fgsb组合备料系统 - Google Patents

Abstract

麦(稻)草全封闭FGSB组合备料系统(属环境科学制浆造纸清洁生产领域)，是由密封式切草机、水力碎解机、圆盘疏解机、网带洗草机、螺旋压榨机和CLB－X型超滤器组合而成的新型干－湿法组合备料系统。与目前国内外开发应用的干湿法和湿法备料系统相比，具有除杂效率高、动力消耗低、易操作、易实施、无大气和废水污染等优点。作为一项清洁生产技术，为麦(稻)草制浆造纸业、特别是中小型企业实现备料过程中的高效、低耗、清洁生产。本发明专利技术的备料工艺流程见摘要附图。

Description

麦(稻)草全封闭FGSB组合备料系统

一、技术领域：

本发明专利技术属环境科学制浆造纸清洁生产领域。

二、背景技术：

麦(稻)草制浆，主要利用含纤维素较多的杆部，其它如叶、节、穗和鞘中含有的大量对制浆造纸没有什么使用价值的薄壁杂细胞，在制浆生产过程中造成化学药品消耗高、废物量大、浆料洗涤困难、漂白度低和容易返黄等问题。此外，草料中夹杂的泥沙、尘土等杂质也会给制浆造纸造成困难并对浆张质量带来诸多不良影响。因此加强草料高度净化是实现制浆造纸清洁生产的首要环节。

加强原料高度净化、实施湿法备料，长期以来就是改造我国中小型纸厂的发展方向。由于国内这方面设备质量还不过关，没有投入生产，需要从国外(如瑞典产75T/d麦草NACO湿法备料系统)引进；加之多数企业存在生产规模小、设备投资大的矛盾，致使大多数企业至今仍然停留在干法备料上。近年来随着清洁生产的开展，以麦(稻)草为原料的制浆造纸企业已经开始推广使用干—湿法结合备料工艺技术。其中主要有以辊式切草机、辊式除尘器、草片洗涤机和螺旋脱水机组成的干—湿法结合备料系统[草浆造纸废水污染防治技术政策(环发)1999·273号文件]。该系统的主要设备—草片洗涤机对原料只有漂浮、翻腾作用，没有剧烈的水力作用和物料间的摩擦作用，因此只能有效地除去尘土、泥砂、石块、铁器等杂物及少量叶、节、鞘等。采用水力碎解机代替草片洗涤机组成的干湿法结合备料系统[乔长军、赵冬梅·中华纸业、2000.21(3)：35]，虽然可以显著提高除杂效果，但其能耗，水耗均较高。以上二种干—湿法结合备料系统中，在切草机与洗涤机或水力碎解机之间保留了辊式除尘机和旋风分离器之类的干选设备，不但车间备料生产环境没有得到改善，反而因干选设备毁坏频繁、维修量大而影响到整个备料系统的长期连续稳定运行。

本发明专利技术是对麦草制浆造纸清洁生产进行系统研究中，开发出的一项适用于麦(稻)草备料过程的清洁生产技术。它是在总结目前国内外干湿法和湿法备料系统实用效果基础上，结合我们在制浆蒸煮废液资源化综合利用和膜分离技术应用方面的研究成果[碱性(或中性)亚硫酸钠法草浆蒸煮废液资源化综合利用技术”，发明专利，申请号01135893.9；和“实用于清洁生产的GLB-X型超滤器和FSB-X型反渗透装置”(与本发明专利技术同时申请的发明专利技术)]，自行研制开发适于实用的麦(稻)草全封闭干—湿法组合备料系统。

三、发明内容

本发明专利技术是由密封式切草机、水力碎解机、园盘疏解机、网带洗草机、螺旋压榨机和CLB-X型超滤器组合而成的麦(稻)草全封闭FGSB组合备料系统，用以实现麦(稻)草备料过程中的高效、低耗、清洁生产。

本发明专利技术备料系统的工艺流程见附图-1。

本发明专利技术与目前国内外开发应用的干—湿法和湿法备料系统相比，具有以下明显效果：

1、除杂率高。除了能有效去除原料中的泥沙、尘土及叶、节、穗、鞘和霉烂草等杂质，同时使草片中的热水抽出物、1％NaOH抽出物、灰分和SiO₂等含量均有明显下降，其总除杂率可达15～20％以上；

2、动力消耗低。备料系统中以简单的水喷洗装置取代了辊式除尘机和旋风分离器之类的干选设备，又以具有疏解和泵送双重功能的园盘疏解机取代单一功能的草料泵，并采用简便的网带洗草机取代笨重的螺旋脱水机。不仅显著提高了原料的除尘净化效果，而且使备料系统的动力消耗减少1/3-1/2；

3、由于对切草机加装了密封罩并与水喷洗装置构成一个“水封型”的切草室，从而较彻底地解决了干法备料中产生的大量尘土和碎屑飞扬造成的大气污染问题；

4、在备料系统中采用了网带洗涤→草料喷洗→水力碎解三段逆流洗涤用水系统，在使水得到充分合理利用基础上，应用超滤技术实现了备料用水全封闭；

5、由于利用了现有干法备料的辊式切草机、而水力碎解机、园盘疏解机、网带洗草机和GLB-X型超滤器都具有结构简单、造价低、操作维护方便等优点，因此更适合中小型纸厂的技术改造。

四、附图说明和具体实施方式：

附图-1所示为麦(稻)草全封闭FGSB组合备料系统工艺流程。麦草经密封式切草机切短、喷洗后送水力碎解机。与此同时由热水槽中抽出的浓度1％、温度55-60℃的NaOH水溶液，以使草料浓度保持3-5％的流量进入水力碎解机。得到充分洗涤并初步碎解的草片随即进入园盘疏解机，经进一步撕裂和疏解后由其自身的“泵送”功能，将碎解的草片送到网带洗草机的流料箱中。经坡筛脱水的草片落到网带洗草机的网带上，使草片得到进一步清洗和净化。净化后的草片进入螺旋压榨机，被压榨至干度35-40％后送往制浆蒸煮系统。

由网带洗草机和螺旋压榨机排出的废水，经振框筛和锥形除砂器二级处理后，约有2-3m³/T(干草)留作自身回用，6-8m³/T(干草)用于麦草喷洗，其余流入斜管(板)沉清池。由坡筛脱水排出的废水和麦草喷洗装置排出的废水，也经振框筛和除砂器二级处理后流入斜管沉清池。沉清后的白水，经热水槽加热和调正碱浓度后被用作水力碎解机用水。

从坡筛脱水中排出的是系统中含水溶性有机物(主要为低聚糖类物质)浓度最高的废水，经振框筛和除砂器二级处理后，被定量[约3-4m³/T(干草)]取出送入由沉淀池、压滤器、CLB-X型超滤器组成的废水处理再生系统。从超滤器中流出的约2.5-3m³/T(干草)的透过液(含有Na₂CO₃、Na₂SiO₃的净化稀碱液)，送往制浆蒸煮废液资源化综合利用系统的苛化工序，被用作压力过滤器的反冲水，这时透过液中的碳酸钠和硅酸钠即与滤渣中的过量Ga(OH)₂发生化学反应被转化成氢氧化钠，最后与用作滤渣洗涤的筛(洗)浆白水约3-4m³/T(干草)一起返回，并和螺旋压榨机排出的经二级处理的白水(2-3m³/T干草)，组成网带洗草机的喷洗用水。经超滤分离流出的水溶性有机物浓缩液[0.5-1m³/T(干草)]，被送至蒸煮废液资源化综合利用系统的浓缩酸化工序，随抽提废液一起得到充分合理的利用。

由于备料用水系统中的水溶性有机物连续不断被取出，使水溶性物质含量最后稳定在某一值上；加之系统中的耗水量与由制浆蒸煮系统补充进来的稀碱水量相当，由此将构成一个能够长期稳定运行的全封闭循环回用的用水系统。

对于上述备料系统中主要单机组(部)件的构造和特征，将结合具体实施方式说明如下：

1、密封式切草机

国产辊式切草机有ZCQ₁和ZCQ₂两种型号，备料系统中的密封式切草机就是由这二种型号切草机，经加装密封罩和水喷洗装置组成的。如附图-2所示，密封罩是从切草机上半部并向前延伸1.5-2m部位，在机头前上方装有喷雾头，用以沉降切草中扬起的尘土碎屑，并与喷水管构成一个“水封型”切草室。机头两侧和顶部罩板为拆装式，以便于设备维修调正。喷水装置由8-12根喷水管、出水槽和高压水泵组成，喷洗水流量为6-8m³/T(干草)。出料改由橡胶滤带输送，滤带下面设有出水槽，洗料废水经由出水槽直接流入振框筛。这样，麦草由输送带送入密封式切草机被切成20-30mm长的草片后，在由橡胶滤带输送时，洗涤水从滤带上部喷淋到草片上进行水喷洗，稍作淋干的草片由刮板输送带送入水力碎解机。

2、水力碎解机

与以上两种型号切草机相匹配的是ZDS₁₆和ZDS₁₇节能型卧式水力碎浆机。该型号水力碎浆机原来主要用于废纸碎浆，在本备料系统中它的主要功能是利用其剧烈的水力作用使草片得到进一步充分洗涤，它的碎解功能将在一定程度上受到保留，对草片仅起撕裂作用，草片的进一步疏解是由后面的园盘疏解机完成的。因此，原水力碎浆机的筛板孔眼可采用φ18-φ28mm，从而使原机生产能力提高一倍以上。

3、园盘疏解机

本备料系统中的园盘疏解机，实际上是一种装有特定规格磨盘的φ350或φ360三盘磨浆机。把它安装在水力碎解机后面用以补充水力碎解之不足；同时利用其自身“泵送”功能将碎解的草片泵入处于2-3米高位的流料箱中，从而达到提高碎解效率、降低动力消耗之目的。实用的园盘疏解机的主要技术特征是：

(1)同时具有疏解和泵送双重功能，磨盘的旋转方向与磨齿倾斜方向相反；

(2)磨齿选用4-5mm窄齿、齿槽宽5-6mm、齿深8-10mm，齿槽内只设一圈浆档，用以阻滞草片短路流出；

(3)磨盘间隙可在2-4mm范围内调正，以防止草片过度碎解；

(4)为提高设备疏解能力，可在磨壳内壁加装一圈齿板，齿板上的齿条宽60-80mm，齿宽、齿槽宽、齿深均为3mm；

(5)为有效控制碎解草片的出料量，应配备调速电动机，使园盘疏解机的转速可在1400-2000转/分范围内进行调整。

采用水力碎解机与园盘疏解机相配合的麦(稻)草碎解工艺流程见附图-3。切短并经喷洗、淋干的草片由刮板输送带送入水力碎解机、(处理条件：草料浓度3-5％、NaOH用量1％、液温40-45℃)，在水力碎解机高速旋转叶轮作用下，草片、水溶液沿轴线中心吸入，从轮周高速抛出，形成激烈的湍流循环，在使草料得到充分洗涤的同时又在叶轮和筛板间隙间(2-4mm)互相摩擦而被撕裂碎解。草料中夹带的泥沙、石块等重杂物沉集于槽体底部的锥形槽中间歇排出。被撕裂碎解的草片穿过φ18-28筛孔并经过料位槽进入园盘疏解机，在高速旋转磨盘的揉搓摩擦下，草片得到进一步撕裂和疏解，并被泵送到2-3米高位的网带洗草机的流料箱中。

4、网带洗草机

如附图-4所示，网带洗草机由流料箱、坡筛、网带输送和水喷洗装置组成。流料箱为一长度与坡筛幅宽相同、底部呈锥形的窄条状箱体，流料间隙可根据园盘疏解机泵料流量进行调整，以保证草片悬浮液均匀流布在坡筛网面上。坡筛是由不锈钢丝网制成的长约2-2.5米的悬振筛框、呈45-50°斜置于始端输送辊的网面上。滤网为尼龙或涤纶丝网，下置多孔胶质履带和上下相间的托辊，借助履带的承托和拖动，作平行起伏传动。喷洗装置由均布于网面上部的10-14根喷水管，和出水槽、高压水泵组成，喷洗水量为6-8m³/T(干草)。

草片悬浮液从流料箱中均匀地流布在坡筛上端、在坡筛按一定振幅抖动下，草片沿网面自由下落，水籍重力穿过筛孔排出。草片中的泥沙、尘土以及被碎解的草叶、节、穗、霉烂草的碎屑，也将随着废水穿过筛孔排出。经坡筛脱水的草片落到网带洗草机的网带上，随着网带平行起伏前进通过喷洗区，从而使草片得到进一步的清洗和净化。

净化后的草片稍作淋干(干度7-8％)，即从末端滤网输送辊上落到刮板输送带上，被送往螺旋压榨机。从坡筛和网带下流出的废水，分别流入振框筛作一级处理。

5、螺旋压榨机：

螺旋压榨机又称螺旋挤浆机，原主要用于洗浆和抽提蒸煮废液。本条料系统中的螺旋压榨机可选用ZNJ型系列或小孔挤浆机系列，其生产能力应与网带洗草机相匹配。由网带洗草机送来的干度为7-8％的净化草片，经螺旋压榨机压榨至干度35-40％后，再由输送带送至制浆蒸煮系统。

6、CLB-X型超滤器和废水处理与再生：

CLB-X型超滤器是由玻璃纤维增强树脂热压成型的多孔透水板、合成纤维织物、超滤膜和粘有鱼鳞网流水通道隔板多层交替重叠起来组成的一种新型平板式超滤装置。由于它兼有常规板式和管式的优点，又同时避免其缺点；且价格低廉、容易操作维护，因此能实用于清洁生产的多种用途中。

根据本备料系统对坡筛脱水流出的废水处理要求，即既要使提出的定量废水大部分(约占废水总量2/3)得到净化与再生；又要使废水中水溶性有机物得到分离和浓缩，因此采用了如附图-5所示的一级三段部分循环连续式超滤分离工艺流程。用压力水泵将经过沉淀和压力过滤的坡筛废水在压力0.4-0.5MPa、液温50-60℃下泵入超滤装置进水口，经过三个串联的超滤单元组件，浓缩液通过调节循环和出液阀门控制在10-15％浓度范围内排出，并被送往蒸煮废液资源化综合利用系统的浓缩酸化工序。透过液由单元组件中每块多孔透水板引出，汇集后也被送往综合利用系统，苛化后同苛化工序中的滤渣洗涤水一起返回，以组成网带洗草机的洗涤用水。

这里的CLB-X型超滤器可选用切割相对分子质量1000-2000的聚砜膜(PS)，其COD去除率为80-85％、脱色率约90％、处理效率为1.2-1.5m³/(cm²d)。

本发明专利技术的备料系统，每净化一吨草料将产生50-60公斤的水溶性有机物(主要是低聚糖类物质)，只有连续不断地从系统中取出这一数量的水溶性有机物，才能保证全封闭循环用水系统中的有机物含量稳定在某一值上。对50-60kg/T(干草)的水溶性有机物进行综合利用，即可取得100元以上/T纸(按可生产40-50kg高纯度单细胞蛋白计)的净增效益。因此本发明专利技术的麦(稻)草备料系统，不仅能从根本上消除湿法备料的废水污染，同时也将取得显著的经济效益。

Claims (2)

1、麦(稻)草全封闭FGSB组合备料系统的主要技术特征是：

(1)由密封式切草机、水力碎解机、园盘疏解机、网带洗草机、螺旋压榨机和CLB-X型超滤器组合而成的高效、低耗、无大气和废水污染的全封闭干——湿法组合备料系统；

(2)采用加装密封罩和水喷洗装置的密封式切草机，革除辊式除尘机和旋风除尘器之类的干选设备，从而消除干法备料造成的大气污染，同时取得降低能耗、提高草料初净化效果；

(3)以水力碎解机与园盘疏解机的配合型碎解方式，取代由水力碎解机和草浆泵的组合方式，以提高设备生产能力并降低动力消耗；

(4)采用结构简单、低能耗的网带洗草机，取代笨重的螺旋脱水机，提高了除杂净化效果并降低动力消耗；

(5)采用网带洗涤→草料喷洗→水力碎解三段逆流洗涤用水系统，在使水得到充分合理利用的基础上，应用超滤技术实现备料用水的全封闭。

2、根据以上技术特征，要求对本发明专利技术以下各项权利给予专利保护：

(1)对具有以上技术特征的“麦(稻)草全封闭FGSB组合备料系统”；

(2)本备料系统工艺流程的专用设备。

Images