秸稈清潔制漿造紙裝備的研究與應(yīng)用

秸稈清潔制漿造紙裝備的研究與應(yīng)用

在分析造紙行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，分析了未來(lái)5-10年內(nèi)甘蔗清潔紙漿和紙板的發(fā)展趨勢(shì)。作為工藝技術(shù)的載體，以秸稈為原料的制漿裝備、造紙裝備、肥料裝備、環(huán)保裝備等配套裝備產(chǎn)業(yè)也將會(huì)得到更為廣闊的發(fā)展空間。1纖維原料的加工一是制漿廢液處理困難。農(nóng)作物秸稈雜細(xì)胞多、硅含量高。雜細(xì)胞和硅主要來(lái)源于秸稈的葉、節(jié)、鞘和穗，但由于在蒸煮之前未得到有效去除而進(jìn)入蒸煮系統(tǒng)，進(jìn)而和部分半纖維素等物質(zhì)溶入黑液，造成黑液粘度上升、黑液固含量低，提取困難，難以資源化利用，環(huán)境污染嚴(yán)重。二是漿的質(zhì)量差。草類的纖維結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成與木材有著根本的區(qū)別，理論上說(shuō)草漿的強(qiáng)度應(yīng)高于闊葉木漿。秸稈纖維解離點(diǎn)高，需脫除92%的木素才能解離成漿，而桉木漿只需脫除84%的木素。但傳統(tǒng)的化學(xué)制漿,無(wú)論是堿法和銨法，采用高溫、高藥，一次性離解成漿，對(duì)纖維的破壞嚴(yán)重，導(dǎo)致纖維長(zhǎng)度下降，強(qiáng)度受損，紙漿質(zhì)量差。秸稈纖維的天然特質(zhì)并不比闊葉木漿差，問(wèn)題的核心是如何在制漿過(guò)程中最大程度減少纖維損傷、提高紙漿質(zhì)量，并使制漿黑液得到妥善處理、實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。與秸稈制漿造紙配套的關(guān)鍵設(shè)備在秸稈制漿造紙系統(tǒng)中扮演著重要角色，其性能優(yōu)劣直接影響著整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的配置，設(shè)計(jì)和制造適應(yīng)秸稈制漿造紙的配套裝備也是使秸稈制漿造紙實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵。2推動(dòng)秸稈循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)作化對(duì)傳統(tǒng)制漿工藝的革新是以全新的理念解決傳統(tǒng)秸稈制漿存在的不足，目標(biāo)是以高效備料和蒸煮實(shí)現(xiàn)秸稈纖維質(zhì)量的提高和生產(chǎn)過(guò)程污染物產(chǎn)生的最小化和資源化。經(jīng)過(guò)10多年不斷的探索與研究，我們研發(fā)出適合于秸稈清潔制漿的工藝技術(shù)，并研制出與之配套的自動(dòng)備料機(jī)、連續(xù)蒸煮器、新型真空洗漿機(jī)和適合于秸稈的氧脫木素塔等裝備，將其應(yīng)用于以麥草、稻草和玉米秸稈為主要原料的生產(chǎn)過(guò)程。第一，采用新式備料技術(shù)，以粉碎機(jī)替代切草機(jī)。新式備料實(shí)現(xiàn)了秸稈分絲和雜質(zhì)的有效去除，草片合格率提高到92%，為后續(xù)蒸煮效率的提高和減少藥量消耗提供基礎(chǔ)條件。第二，革新蒸煮觀念，借鑒木漿蒸煮工藝，變“蒸”為“煮”。采用全液相秸稈置換蒸煮新工藝，通過(guò)黑液在蒸煮過(guò)程的置換和循環(huán)，其中糖類大分子物質(zhì)充分裂解，黑液粘度降低、提取率提高，生產(chǎn)過(guò)程水耗、能耗減少。置換蒸煮過(guò)程把漿得率由傳統(tǒng)漂白漿40%～50%的得率提高到55%～60%，將黑液提取率提高5～10個(gè)百分點(diǎn)，黑液可濃縮固含量提高10～15個(gè)百分點(diǎn)。與此同時(shí)，通過(guò)制備高硬度漿，有效保護(hù)纖維長(zhǎng)度，制得了高質(zhì)量的草漿，生產(chǎn)出高檔的生活用紙、食品包裝紙、食品包裝盒及文化紙。第三，應(yīng)用連續(xù)蒸煮器，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制和規(guī)?；a(chǎn)。秸稈漿單條線生產(chǎn)能力可達(dá)到10～20萬(wàn)噸/年。第四，以生產(chǎn)過(guò)程廢棄物資源化為目標(biāo)，將制漿過(guò)程中產(chǎn)生的木質(zhì)素用于制造有機(jī)肥。目前，正在開(kāi)展將備料過(guò)程收集的麥糠等雜質(zhì)用于生產(chǎn)燃料乙醇，其中產(chǎn)生的廢渣用于制造有機(jī)肥的技術(shù)試驗(yàn)。3有機(jī)肥的市場(chǎng)空間和發(fā)展前景從造紙行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)等方面分析，未來(lái)5～10年內(nèi)，秸稈清潔制漿造紙會(huì)成為一個(gè)非常有影響力的產(chǎn)業(yè)。首先，我們先來(lái)看草漿的發(fā)展空間。2011年，全國(guó)進(jìn)口木漿和廢紙分別高達(dá)1330萬(wàn)噸和2728萬(wàn)噸，合計(jì)占紙漿消耗總量的39%。按照我國(guó)紙業(yè)目前的原料結(jié)構(gòu)狀況和我國(guó)紙業(yè)發(fā)展速度，預(yù)計(jì)到2020年，我國(guó)需要進(jìn)口世界廢紙總量的50%，全球木漿總量的40%。從全球纖維原料供應(yīng)發(fā)展趨勢(shì)看，這是一個(gè)不現(xiàn)實(shí)的數(shù)據(jù)。那么，發(fā)展秸稈清潔制漿是滿足未來(lái)纖維原料需求的一個(gè)有效途徑。秸稈漿的原料來(lái)源于一年生農(nóng)作物秸稈，如果實(shí)現(xiàn)有效收儲(chǔ)，不會(huì)發(fā)生原料短缺。按照我國(guó)造紙工業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃的紙張產(chǎn)量增幅預(yù)測(cè)，到2020年我國(guó)紙和紙板產(chǎn)量預(yù)計(jì)將達(dá)到1.45億噸，那么紙漿的消耗量則應(yīng)在1.16億噸左右。我認(rèn)為這其中30%應(yīng)該是秸稈漿，那就是近3500萬(wàn)噸的量。我們?cè)賮?lái)看有機(jī)肥的市場(chǎng)空間和發(fā)展前景。有機(jī)肥與國(guó)家的食品安全緊密相關(guān)。有機(jī)肥最突出的特點(diǎn)是改善作物品質(zhì)，改良培肥地力，凈化環(huán)境。土壤有機(jī)質(zhì)含量多少與肥力水平和供給能力關(guān)系十分密切。自2003年以來(lái)，我國(guó)糧食生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了“九連增”，但與之形成鮮明對(duì)比的是土壤有機(jī)質(zhì)缺乏導(dǎo)致的土壤肥力退化問(wèn)題。據(jù)專家測(cè)算，全國(guó)化肥的平均利用率為30%，山東省化肥利用率僅為24%。為什么這么低？核心是土壤有機(jī)質(zhì)含量太低。據(jù)測(cè)算，山東省的土壤有機(jī)質(zhì)含量為0.8%，如果山東省的有機(jī)質(zhì)含量低到0.5%的時(shí)候，就很難恢復(fù)。我國(guó)重要的商品糧生產(chǎn)基地北大荒集團(tuán)土壤有機(jī)質(zhì)含量最高曾到過(guò)10%，但現(xiàn)在平均不到3%，有的數(shù)據(jù)顯示僅是2.5%，在東北的氣候環(huán)境下，如果低于1.5%，土地就很貧瘠。可見(jiàn)，中國(guó)的耕地亟需補(bǔ)充有機(jī)質(zhì)。保守估算，我國(guó)18億畝基本農(nóng)田其中有6億畝補(bǔ)充有機(jī)質(zhì)的話，這個(gè)需求量就很大。另一方面，按照“養(yǎng)分歸還”的理論，我們的有機(jī)肥將秸稈從土壤中吸收的養(yǎng)分又歸還給了土壤，是另一種意義的秸稈還田。因此，這是與土壤天然養(yǎng)分最接近的有機(jī)肥，具有很好的應(yīng)用前景。由以上分析，作為工藝技術(shù)的載體，以秸稈為原料的制漿裝備、造紙裝備、肥料裝備、環(huán)保裝備等配套裝備產(chǎn)業(yè)也將會(huì)得到更為廣闊的發(fā)展空間。4開(kāi)發(fā)新型秸稈清潔制漿造林的技術(shù)和裝備新的形勢(shì)下，特別是在十八大提出的大力推進(jìn)社會(huì)主義生態(tài)文明建設(shè)的歷史背景下，我們要腳踏實(shí)地做好每一項(xiàng)工作。在秸稈清潔制漿技術(shù)發(fā)展方面，我們還有很多工作要做。首先，我們要繼續(xù)開(kāi)展覆蓋秸稈清潔制漿全系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)化和整合。其次，我們要開(kāi)發(fā)更多以秸稈為原料的資源節(jié)約型、環(huán)境友好型新技術(shù)、新產(chǎn)品。第三，我們要同步研制和優(yōu)化以秸稈為原料的產(chǎn)業(yè)鏈配套裝備系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)和裝備的同生共長(zhǎng)、相互促進(jìn)。以上是泉林紙業(yè)在秸稈清潔制漿造紙及其裝備方面的工作情況和我對(duì)秸稈清潔制漿造紙及其裝備未來(lái)發(fā)展的幾點(diǎn)看法，不足之處，請(qǐng)批評(píng)指正。期待著政府、社會(huì)及各位專家、領(lǐng)導(dǎo)給予我們行業(yè)更多的支持和關(guān)注，指導(dǎo)