稻麥草原料立式連蒸器的創(chuàng)新與應用

稻麥草原料立式連蒸器的創(chuàng)新與應用

1中國紙漿生產行業(yè)和紙漿生產設備存在突出問題1.1木漿進口增加量,進口廢水總量增加,從1995年到2009年，中國的年糖產量從22.59萬噸擴大到79.09萬噸，年增長率為9.43%。2008年,我國進口木漿952萬噸,2009年增至1368萬噸;2008年進口廢紙1936萬噸,2009年增至2750萬噸,進口增幅高達43%;我國木漿的進口依存度在不斷提高。1.2非木材纖維制漿造林的必要性我國是農業(yè)大國,每年產生農作物秸稈約7億噸,適合制漿造紙的小麥、水稻、棉花和玉米等秸稈量約4.9億噸,非木纖維漿的原料資源十分豐富。中國非木材纖維制漿歷史悠久,也是目前世界上非木材纖維造紙規(guī)模最大、生產經驗最豐富的國家。因此,充分利用豐富的秸稈資源,發(fā)展非木纖維制漿造紙,符合我國國情。但傳統(tǒng)的非木材纖維制漿存在漿的質量不高,黑液粘度大、難處理、環(huán)保壓力大,生產能力落后,規(guī)模小等現(xiàn)實問題,導致非木材纖維漿發(fā)展緩慢、占比逐年下降。多年來,我國非木纖維漿的年產量基本上維持在1100～1300萬噸之間,1995～2009年14年間,非木纖維漿在纖維原料中的占比由50.3%降到了15.0%。1.3秸稈蒸煮設備蒸球能耗高、單臺能力小在制漿系統(tǒng)中,蒸煮設備的產能及性能的優(yōu)劣直接影響整個制漿系統(tǒng)的配置。但是,當前的秸稈蒸煮設備(蒸球)普遍能耗偏高、單臺能力小,黑液難處理,這也是秸稈制漿難以規(guī)模化、生產線頻遭淘汰的主要原因。因此,適合于草漿生產技術的各種專用設備亟待開發(fā)。2目前，非木纖維漿機的典型準備2.1優(yōu)缺點:占地面積大、勞動力需求大、能耗高、單臺產能太低優(yōu)點是投資省、工藝靈活、適應性強;缺點是占地面積大、勞動力需求大、能耗高、單臺產能太低。目前,新項目已不再選用,老項目也在逐漸被淘汰。2.2保險模式符合一般項目體現(xiàn)優(yōu)點是占地小、自控程度高、生產連續(xù)性強、穩(wěn)定性好,被大家廣泛認可。缺點是產能適合5萬噸/條的項目;汽耗依然比較高;設備維修量比較大。它是目前比較流行的草漿蒸煮設備之一。2.3改善黑液性質優(yōu)點是占地面積小,單臺產能比蒸球大;成漿質量好;可以改善黑液性質,降低黑液粘度。但是不適合稻草類濾水性能差的原料,且效率偏低,目前主要用于蘆葦、木片、竹片等原料的蒸煮。2.4自動化、運行穩(wěn)定優(yōu)點是占地面積小,單臺產能已達2600噸/日;全自動化;制漿質量好,運行穩(wěn)定可靠。但是,它也不適合稻草類濾水性能差的原料,目前主要用于木材、竹類原料的蒸煮。3b.原料的處理草類纖維中含有大量堿易溶木素,木素更容易脫出。草類原料在蒸煮時纖維不容易解離,蒸煮時K值不宜過低。草漿中殘余木素主要是降解了的分子量較小的木素,易于氧脫。因此,禾草纖維更適合于快速置換蒸煮。4草漿在蒸煮過程中的應用效果在綜合分析了當前非木纖維蒸煮設備的優(yōu)缺點和禾草類原料特點的基礎上,我們開發(fā)出了適應稻麥草蒸煮的立式連蒸器,獲得了高硬度、高得率的草漿,并降低了黑液粘度,提高了漿的產能。我們在立式連蒸器及其蒸煮工藝上實施了4個方面的創(chuàng)新,解決了傳統(tǒng)禾草類蒸煮設備存在的問題。一是改造蒸煮鍋結構。我們改進了鍋內濾板的結構、增大了過濾面積,克服了禾草類原料蒸煮時篦子的堵塞,使藥液易于抽出、易于循環(huán)。蒸煮后的漿料硬度均勻、濾水性提高、易漂白、得率提高。二是獨創(chuàng)了大液比全液相蒸煮工藝。通過提高蒸煮鍋內的液體比例,將傳統(tǒng)的蒸煮過程由“蒸”變?yōu)椤爸蟆?使藥液作用均勻,避免了局部過煮,大幅提高了漿的均勻度和穩(wěn)定性,同時也促進了蒸煮液在蒸煮鍋內的循環(huán)。三是確定了立鍋蒸煮漿的最佳硬度。通過多次試驗,我們把草漿蒸煮的目標硬度由傳統(tǒng)的低硬度轉變?yōu)楦哂捕?將漿的硬度控制在K18～20之間,降低了纖維損傷,提高了纖維強度和漿得率,同時也改善了漿的濾水性能。四是實現(xiàn)了蒸煮黑液在蒸煮過程的循環(huán)使用。蒸煮過程中,除黑液提取工段結束前的最后一臺真空洗漿機上使用置換清水外,全部工序均為黑液循環(huán),清水用量大幅度減少。黑液的置換、循環(huán),促進了糖類大分子物質的裂解,使黑液粘度下降。同時,采用熱黑液裝鍋、冷黑液置換洗滌、冷噴放,也保障了漿的強度。立式連蒸器具有其他禾草類制漿設備不具備的優(yōu)點:第一,單鍋制漿能力可以實現(xiàn)10～15萬噸/年;第二,可以實現(xiàn)全過程自動化控制,減輕環(huán)保壓力;第三,減少設備維修;第四,可以實現(xiàn)冷噴放,保護纖維強度,減少熱能散失,回收熱能,實現(xiàn)熱能的有效循環(huán)利用,達到節(jié)約能源的目的。5垂直蒸餾機的重要性和效率分析5.1經濟效益分析據測算,采用立式連蒸器蒸煮禾草漿,漿的得率比傳統(tǒng)蒸煮提高5個百分點(傳統(tǒng)蒸煮51%,立式連蒸56%),而且制漿的能耗低,設備維護費用低,具有可觀的經濟效益。5.2為全面發(fā)展稻草全球利益創(chuàng)造了技術前提5.2.1色文化紙制品,因果報應立式連蒸器制得的草漿質量好、濾水性好、綜合強度高,綜合質量指標優(yōu)于闊葉木漿,在1000米/分的高速文化紙機上配比可高達70%,在高檔生活用紙生產中的配比可達100%。在此基礎上,我們開發(fā)出了本色生活用紙、本色紙漿模塑制品和本色文化紙等一系列本色漿制品,創(chuàng)造了良好的經濟效益。今年初,我公司的本色生活用紙以天然、環(huán)保、健康的產品特性,取得了上海世博會特許產品資格,在上海世博會中國館和倫敦零碳館展示和銷售。同時,借助世博會這個品牌推廣平臺,公司本色生活用紙也取得了良好的銷售業(yè)績,已經進入全國20多個省、直轄市的大型商場、超市。我們的本色餐盒是塑料包裝制品的替代品,因此,塑料包裝生產量的減少也降低了大量石油原料的消耗,是我國很好的能源解決方案。該產品與塑料產品相比,也具有極強的成本優(yōu)勢,目前,90%以上出口歐美市場。我們的本色文化紙白度在65度左右,有利于保護讀者視力,特別適用于印刷學生教材教輔,在山東、山西、河北、廣東、貴州等地已經得到了普遍推廣。今年山東省的高考試卷就全部采用了我公司的本色膠版紙,受到了廣大考生的好評。5.2.2經濟效益分析秸稈立式連蒸器制漿產生的黑液粘度低、固含量高。我們把氨法制漿過程產生的黑液進行高溫蒸發(fā)濃縮、噴漿造粒制造高效有機肥,現(xiàn)在已形成40萬噸的年生產規(guī)模,產品銷往全國30多個省市自治區(qū),并遠銷韓國、日本、澳大利亞等國外市場,把投入型環(huán)保引向了資源化發(fā)展,創(chuàng)造了可觀的經濟效益。5.2.3推動秸稈甲基連蒸器的研制,進一步完善秸稈生物利用技術秸稈立式連蒸器為實施秸稈清潔制漿提供了穩(wěn)定可靠的設備。換言之,秸稈立式連蒸器為秸稈綜合利用制漿造紙業(yè)突破制漿技術瓶頸和環(huán)保瓶頸奠定了基礎,是秸稈綜合利用循環(huán)經濟產業(yè)鏈構建的先決條件。目前,為充分利用秸稈資源,我公司已經形成了秸稈纖維漿制造本色文化紙、本色生活用紙、食品醫(yī)療包裝盒,秸稈制漿廢液制造有機肥料,制漿造紙廢水綜合處理后回用于生產或農業(yè)灌溉,熱電煙氣銨法脫硫副產物作為制漿化工原料等六條完全封閉的循環(huán)經濟產業(yè)鏈,被國家環(huán)保部、國家發(fā)改委等部委譽為“泉林模式”。立式連蒸器的研發(fā),為實施大規(guī)模秸稈漿的生產提供了設備條件。按全國可適宜制漿的秸稈4.9億噸中的10%用于制漿計算,可生產紙漿約2000萬噸,農民從秸稈中獲益245億元。同時,秸稈原料的資源化有效利用,還可彌補我國木材纖維原料的不足,利于保護森林資源與生態(tài)環(huán)境,減少溫室氣體排放。據測算,生產1噸草漿,可節(jié)省4.5立方米木材,約合0.3公頃的森林植被。這些森林植被可年產氧氣7.33噸,吸收二氧化碳8.23噸,減排溫室氣體效果顯著。研發(fā)適合我國國情和資源條件的制漿造紙裝備是我國制漿造紙業(yè)