CN202081340U - 高得率环保造纸制浆系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的高得率环保造纸制浆系统，按工艺线路依次包括有切料机、锤丝筛选除尘机、清洗除尘机、脱水输送设备、汽蒸螺旋输送机、挤裂挤丝浸渍机、搅拌浸渍仓、泵管连接至高浓蒸煮漂白制浆一体机、高浓蒸煮漂白制浆一体机排料管连接至浆仓，浆仓泵管连接浓缩脱水机，浓缩脱水机输出至高浓磨浆机，高浓磨浆机输出依次连接筛选净化机及浓缩压榨机。它从根本上解决了目前制浆造纸业高污染、高能耗、造纸原料紧缺等问题，利用自然界中丰富的植物纤维，实现了高效漂白、高得率、无黑液、低能耗的技术目的。

Description

高得率环保造纸制浆系统

技术领域

本实用新型涉及的是造纸制浆工艺系统，尤其是适合于一年生非木纤维的草类、农作物秸秆类植物原料的造纸制浆系统组成。 

背景技术

造纸制浆应用的植物原料中包括纤维素、半纤维素、木质素和果胶等。一年生非木本纤维的草类、农作物秸秆类相对于木本植物而言，细小纤维多、硅含量高、灰份大、多戊糖含量高、杂细胞等非纤维组分多而复杂、自身颜色深，其中的木质素结构复杂、含量高，木质素及其衍生物的含量可达到30-60％，在造纸制浆业中被认为是没有利用价值的组分，在制浆工艺处理中对木质素及其衍生物必须做去除处理。 

现有的造纸制浆技术普遍存在得率低、能耗高、污染严重等技术问题。其碱法造纸制浆工艺包括有切料、除尘、蒸煮、洗涤、筛选和漂白、浓缩等几大工序。碱法制浆的核心是蒸煮和漂白，其中的蒸煮工序最为关键。洗涤质量的好坏也会影响制浆得率。现有技术仍普遍采用高碱、高温、高压蒸煮方法将木质素尽可能的溶出，蒸煮浆的挤出液为黑液，难以回收。蒸煮技术极大的影响着筛选、漂白和浓缩等工序的进行和质量。高碱、高温和高压条件蒸煮，其常规的强碱用量为植物原料重量的8-18％，蒸煮温度为155-185℃，压力达到0.6-0.8MPa，蒸煮废液中溶出的木质素以碱木素形式存在，硅含量高，导致蒸煮废液粘度大、颜色黑暗，增加了漂白、蒸发浓缩和碱回收的工艺难度，高温、高压、高碱蒸煮工艺条件在溶出木质素的同时，也使更多的纤维素降解而流失，造成蒸煮、洗涤、筛选工序产生大量污水，且污水中的悬浮物及有机物浓度高、粘性大、高碱、色泽黑暗、可生化性差、纤维流失量大。现有碱法制浆工艺的蒸煮前期工序、蒸煮与漂白之间的工序与核心的蒸煮、漂白工序几乎没有什么关联性，它们只是为核心工序做一些简单的物理切断和清洁处理，技术压力全部集中于蒸煮这一段工序上，因而难以顾及多 方位技术要求。上述制浆工艺方法中的碱回收技术对于木本造纸制浆黑液而言是较为成熟的，但对于草本原料造纸制浆工艺黑液则存在很大技术障碍，其原因在于草浆废液中硅成份含量高、粘度大、过滤性差，采用石灰碱回收方法时，高含量硅会明显降低活性石灰的可用性，再者流动性差、难以输送，还会导致输送管结垢问题。 

发明内容

本实用新型的发明目的在于提供一种高得率环保造纸制浆制浆系统，它是一种得率高、能耗低、无污染和适于木本植物、更适于非木本植物原料的造纸制浆系统。 

本实用新型的高得率环保造纸制浆系统，该系统按工艺线路依次包括有切料机、锤丝筛选除尘机、清洗除尘机、脱水输送设备、汽蒸螺旋输送机、挤裂机、搅拌浸渍仓、泵管连接至高浓蒸煮漂白制浆一体机、再排料管连接至浆仓，浆仓泵管连接浓缩脱水机，浓缩脱水机输出至高浓磨浆机，高浓磨浆机输出依次连接筛选净化机及浓缩压榨机，预浸药液管通入清洗除尘机和汽蒸螺旋机，浸渍药剂管通入挤裂机，熟化药剂、蒸漂药剂和氧漂药剂管分时段通入高浓蒸煮漂白制浆一体机。 

上述的高得率环保造纸制浆系统中，其中的锤丝筛选除尘机可以选用羊角除尘机、双锥除尘机或旋风分离机，还可以选用多功能分丝筛选除尘一体机。本多功能分丝筛选除尘一体机由进料口至出料口的机壳内的隧道通道内平行横置转动支撑有的若干道轴辊，轴辊表面上均匀固定设置有若干数量的销刺，铰接于轴辊的锤刀穿插分布于销刺中间，轴辊上方设置有筛板，下方设有下筛板，下筛板具有与轴辊销刺和锤刀最大边缘圆形轨迹间距设置的弧面，弧面上设置有若干道与销刺和锤刀呈剪切配合的底刀。 

上述的高得率环保造纸制浆系统中，其中的挤裂机可以选用螺旋挤压撕裂机、双螺旋磨浆机、搓磨分丝机、双螺杆辊式磨浆机，还可以采用挤裂浸渍机。本挤裂浸渍机的机壳内转动支撑设置有两平行啮合轴辊，进料口和出料口分别设置在轴辊两端，至少选择工作区段一、工作区段二和工作区段三中之一、且被选择工作区段的数量至少为 一组沿轴向组合排列设置在每一轴辊上；所述的工作区段一由进料螺旋段和碾压段共同构成，碾压段是轴向的多道碾压盘组成，碾压盘为带有碾压弧曲轮廓的凸轮，多道碾压盘径向交错设置构成碾压段，两轴辊的螺旋段间隙啮合配合，碾压段各对应轴位的碾压盘交错配合；所述的工作区段二由进料螺旋段和啮齿盘段共同构成，啮齿盘为多槽式槽轮，啮齿盘的各环齿上均匀开设有若干斜槽，两轴辊螺旋段和啮齿盘段间隙啮合配合；所述的工作区段三由进料螺旋段与反向螺旋段共同构成，反向螺旋段的反向螺纹齿上均匀设置有若干相对于轴向倾斜的斜槽，两轴辊螺旋段和反向螺旋段间隙啮合配合，药剂口或蒸汽入口设置于各工作区段末端。 

上述的高得率环保造纸制浆系统中，所述的高浓蒸煮漂白制浆一体机它是具有封闭夹层的封闭卧式制浆罐，具有以水平中线为轴线的旋转驱动机构，制浆罐上方中部设置进料通道，进料通道的制浆罐内部分设有管口朝向两侧的三通，制浆罐下方设有排液口，铺设在制浆罐下方设有筛板；制浆罐一端设置有管口侧向设置的出料管；制浆罐一端轴线处设有多路旋转阀，多路旋转阀包括有旋转密封配合的阀体和旋转阀芯构成，阀芯固定在制浆罐上，药液腔道贯通阀芯中央，并与贯穿于制浆罐内的药液管连通，药液管上均布有小孔，阀芯内设置有与药液通道平行的热源引入腔道和引出腔道，阀体与阀芯转动配合的阀壁上设有热源引入环槽和引出环槽，各腔道分别与相应的环槽对应连通，阀体上设有与各环槽相通的外接管路，外接管路的热源入管依次经热源引入腔道、输入管、制浆罐夹层、回管、热源引出腔道、外接管路构成蒸煮加热通路。 

本实用新型提供的高得率环保造纸制浆系统，其整套工艺技术方案的各步骤均环环相扣，前期处理工艺都为核心处理段做出了实质性贡献：由预浸药液浸渍洗涤、预浸已被锤打丝化的原料，由药剂润胀原料纤维，提高渗透效率、增强纤维润湿性和均匀度，挤裂机在丝化物料的同时将原料内部不利于制浆的非纤维成分，如木质素、果胶、单宁、杂细胞、灰份、树脂等还包括空气被挤出、去除，最大限度的消除非纤维组分对制浆工艺的不利影响，被挤裂丝化物料如同被压缩的海棉一样具有强有 力的吸收浸渍药剂的能力，浸渍药剂迅速、深入的浸渍到纤维内部、直至细胞壁内，就是在核心制浆工序前，将化学反应的传质过程、比表面积、渗透率、均匀度等都做到最佳化，这些都为浸蒸漂三段一体制浆作出了充分的准备，蒸煮过程也是漂白的开始，在低碱、低温和蒸漂处理工艺大大减少了碳氢化合物的降解损失，在一定程度上改善了浆料的可漂性。浸蒸漂三段一体制浆段既要将木质素从纤维素间充分溶出，以确保纤维素本身质量的同时，还要使溶出的木质素易于在制浆过程中被工艺改性和聚合，聚合成为浆料功能组成部分或者成为抄浆造纸填料，实现高效漂白、高得率、无黑液、低能耗的技术目的。中段废水污染指标低、易于处理、负荷小，其一部分可经简单的过滤后用于初期物料洗涤和稀释浆料用水，剩余中段废水送入废水处理再利用系统，处理成本低，处理后的水可达标排放或者是全部回用于制浆系统中。本技术方案尤其解决了一直困扰人们的非木本植物制浆难度大、废水量多、不易回收净化处理技术问题，特别对于一年生草类纤维原料造纸制浆的技术问题。 

附图说明

图1和图2的组合是本高得率环保造纸制浆系统的组成图 

图3和图4是多功能分丝筛选除尘一体机的主剖视结构图和径向剖视结构图 

图5和图6是挤裂浸渍机的主视图和俯视图 

图7和图8是挤裂浸渍机碾压段的径向剖视图 

图9和图10是挤裂浸渍机啮齿段和反向螺旋段的结构图 

图11是高浓蒸煮漂白制浆一体机的结构图 

图12和图13是高浓蒸煮漂白制浆一体机的多路旋转阀的主剖视图和径向剖视图。 

具体实施方式

本实用新型公开的高得率环保造纸制浆系统，按工艺线路设置依次包括有切料机1、锤丝筛选除尘机2，由输送设备3送入清洗除尘机4，经脱水输送设备5、汽蒸螺旋输送机6、挤裂机7、经输送设备8送物料至搅拌浸渍仓9，泵管连接至高浓蒸煮漂白制浆一体机11、再排料管连 接至浆仓12，浆仓12泵管连接浓缩脱水机14，浓缩脱水机14输出至高浓磨浆机16，高浓磨浆机16输出经消潜浆池10依次送入低浓磨浆机19、筛选净化机22及浓缩压榨机23调整浆料浓度得商品浆。清洗除尘机4中加入预浸药剂，预浸药剂管通入汽蒸螺旋输送机6，浸渍药剂管通入挤裂机7，浸渍药剂加入搅拌浸渍仓9，熟化药剂、蒸漂药剂和氧漂药剂管分时段通入高浓蒸煮漂白制浆一体机。其中清洗除尘机4、脱水输送设备5、汽蒸螺旋输送机6、搅拌浸渍仓9属湿法预浸。 

其中的切料机可以是刀辊式切草机、盘式削片机或切苇机等。 

其中的锤丝筛选除尘机可以在是羊角除尘机、双锥除尘机、旋风分离机的结构基础上增加锤打机构组成的，还可以选用多功能分丝筛选除尘一体机。本多功能分丝筛选除尘一体机的构成如图3和图4所示：由进料口31至出料口32的机壳内的隧道通道中平行横置转动支撑有的若干道轴辊30，在本实施例中设置有八道轴辊，轴辊30上方的筛板与上部机壳之间构成集尘腔33，集尘腔33连通负压机构。轴辊30表面上均匀固定设置有若干数量的销刺34，穿插分布于销刺4中间均匀设置有铰接在轴辊30上的锤刀35，所述的销刺34的顶端可以是尖刺，也可以是圆钝顶端。轴辊30下方设有下筛板36，下筛板36具有与轴辊销刺34和锤刀35最大边缘圆形轨迹间距设置的弧面，弧面上设置有若干道与销刺34和锤刀35呈剪切配合的底刀37。从进料口31向出料口32方向的各轴辊转速依次递进升高高速旋转。原料被一道道轴辊推进，被各道轴辊30的锤刀35、销刺34和底刀37作用被破碎、剪丝、锤打、分离，轻质的泥灰、叶碎沫等由上部的集尘腔33负压吸走，大块的硬节、髓、渣、石块等通过筛板的筛孔落入集渣室38中并排出机外，最终由出料口32输出的是洁净、尺寸均一的长丝状粗纤维束。 

所述的清洗除尘机4可以选用鼓式水洗机、水力洗料机，最好选用多辊式砂石金属收集器。 

所述的挤裂机，可以是螺旋挤压撕裂机、双螺旋磨浆机、搓磨分丝机、双螺杆辊式磨浆机，本实施系统中选用的是挤裂浸渍机，如图5至图10所示，主体结构包括机壳，机壳由上、下两半机壳84、85对 扣固定构成，机壳内转动支撑设置有两平行轴辊80a、80b，进料口86和出料口87分别设置在轴辊两端上、下侧向。轴辊轴向上按不同顺序或数量排列组合有工作区段一或工作区段二或工作区段三。工作区段一由进料螺旋段和碾压段A2构成，碾压段A1是轴向的多道碾压盘81叠置组成，碾压盘81为带有碾压弧曲轮廓的凸轮，多道碾压盘依次在径向上交错设置构成碾压段，且从进料向出料方向，多道碾压盘的径向交错角度是由大逐渐缩小设置；工作区段二由进料螺旋段B1和啮齿盘段B2构成，啮齿盘82为多槽式槽轮，啮齿盘82的各环齿上均匀开设有若干斜槽83，斜槽83的高度与啮齿盘82的齿高相同，其槽口呈矩形，且与轴辊轴线呈15～25°的夹角；工作区段三由进料螺旋段C1和反向螺旋段C2构成，反向螺旋段的反向螺纹齿88上均匀设置有若干斜槽89，斜槽89的高度与反向螺纹齿88的齿高相同，其槽口呈矩形，且与轴线呈30～45°夹角。原料由汽蒸螺旋输送机6送入本挤裂浸渍机，两轴辊啮合实施物理挤压，将原料撕裂成丝状，同时释放的热量使机内温度大幅度升高并产生蒸发气体，原料细胞壁挤压裂开，纤维内部的水份、空气及非纤维成分，如木素、果胶、单宁、杂细胞、灰份、树脂等物质被一定量挤压出来，由机内筛网筛出排掉，原料被极度挤压成丝绒状，浸渍药剂由各工作区段末端的加药剂口或蒸汽入口84a加入机内，物料如同极度压缩的海棉一样将药液迅速浸渍到纤维内部直至细胞壁内，使纤维原料得到了快速渗透作用反应。 

所述的搅拌浸渍仓可以是水力碎浆机、水力洗草机，最好选用水力搅拌浸渍机。 

所述的高浓蒸煮漂白制浆一体机，它是具有封闭夹层A的封闭卧式制浆罐，具有以水平中线为轴线的旋转驱动机构，制浆罐两侧经轴承150转动设置，其中央套装有大齿轮30，经蜗轮蜗杆驱动转动。制浆罐上方中部设置进料管100，进料管100的制浆罐内部分设有管口朝向两侧向的三通170，浆料由三通170向两侧涌入制浆罐，在制浆罐内的分布较为均匀，制浆罐下方设有多个排液口80，铺设在制浆罐下方设有筛板B，被 滤除的液质由排液口80排出制浆罐；制浆罐一侧端下部设置有管口侧向设置的出料管90，在制浆结束后，罐内已蓄积了相当的富氧气压，该气压主动排动成浆料向外喷放，达到了顺畅泄料的技术目的。制浆罐内贯穿轴向由支撑管120支撑设置有药液管101，药液管101上均布有小孔。制浆罐罐壁上固定设置有拨料片110，在制浆罐旋转中加强均匀搅拌混合效果。制浆罐一端轴线位置设有多路旋转阀，如图3和图4所示，多路旋转阀包括有旋转密封配合的阀体41和旋转阀芯42构成，阀芯42固定在制浆罐上，由阀芯中央贯通的药液腔道43与制浆罐内药液管101连通，阀芯42内与药液通道平行还设有热源引入腔道44和引出腔道45以及压缩空气引入腔道和引出腔道、冷源引入腔道和引出腔道，阀体41与阀芯42转动配合的阀壁上设有热源引入环槽144和引出环槽145以及压缩空气引入环槽140和引出环槽141、冷源引入环槽和引出环槽，各腔道分别与相应的环槽对应连通，阀体41上设有与各环槽相通的外接管路，热源或冷源外接管路46依次经热源引入腔道44或冷源引入腔道、输入管50、制浆罐夹层A、回管60、热源引出腔道45或冷源引出腔道、外接管路47构成蒸煮加热或冷却通路。 

高浓蒸煮漂白制浆一体机排料口连通至浆仓12，浆仓泵管连接浓缩脱水机14，所述的浓缩脱水机为单双螺旋挤浆机、带式压滤机、双辊挤浆机、螺旋压榨机等浓缩脱水设备，实施压榨纸浆脱中段废水操作，其出料浓度控制在25-30％，其废水提取率≥90％。由输送设备输送至高中浓磨浆机，稀释、低浓磨浆机、筛选、浆料压榨浓缩机输出浓度为25-30％的商品浆。 

上述高得率环保造纸制浆系统实现的制浆工艺方法，包括有原料预处理段、物理丝化浸渍处理段、浸蒸漂三段一体制浆段和浓缩脱水处理段，以下各药剂组成的百分比为占植物原料重量的百分量； 

①、原料预处理段：植物原料经切断并锤打丝化，在除去泥砂和渣物同时添加软化润胀原料的预浸药液，在温度为60-80℃下浸渍5-10分钟，清洗原料中的残留泥砂、碎屑，其后脱水，汽蒸软化原料5-10分钟；所述的预浸药液包括有十二烷基苯磺酸钠0.02～0.08％、氢氧化钠0.3～ 0.8％、螯合剂0.25～0.6％、渗透剂脂肪醇聚氧乙烯醚JFC 0.025～0.1％；所述的螯合剂为EDTA或DTPA中任意之一； 

②、物理丝化浸渍处理段：将经①段处理原料送入挤裂机，实施物理强力挤碾、撕裂、搓揉为绒丝状，于挤裂机工作区段末端加入浸渍药剂，在浸渍容器中搅拌浸渍，使药剂充分浸渍于纤维内部；所述的浸渍药剂包括有十二烷基苯磺酸钠0.02～0.15％、氢氧化钠2～3.5％、螯合剂0.15～0.35％，所述的螯合剂为EDTA或DTPA中任意之一； 

③、浸蒸漂三段一体制浆段：将②段浸渍原料送入高浓蒸煮漂白制浆一体机，滤网滤除去②段原料的液质成份，在同一制浆容器内依次实施熟化、蒸漂反应和漂白反应；熟化时段：由一体机内中央贯穿药液管加入熟化药剂，在80-100℃温度和0.1-0.3MPa的压力条件下熟化60-90分钟；蒸漂反应时段为氧漂脱木质素反应时段：由药液管加入蒸漂药剂，再由药液管通入氧气，在80-100℃温度和0.3-0.5MPa的压力条件下蒸漂反应30-90分钟；漂白反应时段，需分二-四个时段由药液管陆续加入氧漂药剂，保持0.3-0.5MPa氧气压力、在70-90℃温度条件下漂白反应30-60分钟，最后由一体机空间内积蓄的富氧气压作用排放浆料；所述的熟化药剂包括有氢氧化钠1.5～3％、硫酸镁0.1～0.5％、硅酸钠1～3.5％、亚硫酸钠0.5～1.5％、氧漂剂0.5～1.5％；所述的蒸漂药剂包括螯合剂0.25～0.6％、氢氧化钠1～3％、硫酸镁0.2～1％、硅酸钠1.5～3.5％、氧漂剂2～4％；所述的氧漂药剂包括硫酸镁0.1～0.5％、硅酸钠2～6％、氧漂剂3～5％；其中的氧漂剂为过碳酸钠、过氧化钠、过氧化氢、过氧化尿素、过醋酸中的至少一种； 

④、浓缩脱水处理段：由脱水浓缩设备压榨脱水，再经磨浆、筛选、净化，得商品浆。 

以下将结合具体实施例，对前述技术方案给以展开和详细说明，但本发明专利申请的技术方案并不受下面实施例局限。 

Claims (4)

1.一种高得率环保造纸制浆系统，其特征在于系统按工艺线路依次包括有切料机、锤丝筛选除尘机、清洗除尘机、脱水输送设备、汽蒸螺旋输送机、挤裂机、搅拌浸渍仓、泵管连接至高浓蒸煮漂白制浆一体机、再排料管连接至浆仓，浆仓泵管连接浓缩脱水机，浓缩脱水机输出至高浓磨浆机，高浓磨浆机输出依次连接筛选净化机及浓缩压榨机，预浸药液管通入清洗除尘机和汽蒸螺旋机，浸渍药剂管通入挤裂机，熟化药剂、蒸漂药剂和氧漂药剂管分时段通入高浓蒸煮漂白制浆一体机。

2.根据权利要求1所述的高得率环保造纸制浆系统，其特征在于锤丝筛选除尘机为多功能分丝筛选除尘一体机，其结构是：由进料口至出料口的机壳内的隧道通道内平行横置转动支撑有的若干道轴辊，轴辊表面上均匀固定设置有若干数量的销刺，铰接于轴辊的锤刀穿插分布于销刺中间，轴辊上方设置有筛板，下方设有下筛板，下筛板具有与轴辊销刺和锤刀最大边缘圆形轨迹间距设置的弧面，弧面上设置有若干道与销刺和锤刀呈剪切配合的底刀。

3.根据权利要求1所述的高得率环保造纸制浆系统，其特征在于其中的挤裂挤丝机为双轴辊工作结构的挤裂浸渍机，挤裂浸渍机的机壳内转动支撑设置有两平行啮合轴辊，进料口和出料口分别设置在轴辊两端，至少选择工作区段一、工作区段二和工作区段三中之一、且被选择工作区段的数量至少为一组沿轴向组合排列设置在每一轴辊上；所述的工作区段一由进料螺旋段和碾压段共同构成，碾压段是轴向的多道碾压盘组成，碾压盘为带有碾压弧曲轮廓的凸轮，多道碾压盘径向交错设置构成碾压段，两轴辊的螺旋段间隙啮合配合，碾压段各对应轴位的碾压盘交错配合；所述的工作区段二由进料螺旋段和啮齿盘段共同构成，啮齿盘为多槽式槽轮，啮齿盘的各环齿上均匀开设有若干斜槽，两轴辊螺旋段和啮齿盘段间隙啮合配合；所述的工作区段三由进料螺旋段与反向螺旋段共同构成，反向螺旋段的反向螺纹齿上均匀设置有若干相对于轴向倾斜的斜槽，两轴辊螺旋段和反向螺旋段间隙啮合配合，药剂口或蒸汽入口设置于各工作区段末端。

4.根据权利要求1所述的高得率环保造纸制浆系统，其特征在于其中的高浓蒸煮漂白制浆一体机是具有封闭夹层的封闭卧式制浆罐，具有以水平中线为轴线的旋转驱动机构，制浆罐上方中部设置进料通道，进料通道的制浆罐内部分设有管口朝向两侧的三通，制浆罐下方设有排液口，铺设在制浆罐下方设有筛板；制浆罐一端设置有管口侧向设置的出料管；制浆罐一端轴线处设有多路旋转阀，多路旋转阀包括有旋转密封配合的阀体和旋转阀芯构成，阀芯固定在制浆罐上，药液腔道贯通阀芯中央，并与贯穿于制浆罐内的药液管连通，药液管上均布有小孔，阀芯内设置有与药液通道平行的热源引入腔道和引出腔道，阀体与阀芯转动配合的阀壁上设有热源引入环槽和引出环槽，各腔道分别与相应的环槽对应连通，阀体上设有与各环槽相通的外接管路，外接管路的热源入管依次经热源引入腔道、输入管、制浆罐夹层、回管、热源引出腔道、外接管路构成蒸煮加热通路。

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