稻麥草原料立式連蒸器的創(chuàng)新與應(yīng)用

稻麥草原料立式連蒸器的創(chuàng)新與應(yīng)用

1中國(guó)紙漿生產(chǎn)行業(yè)和紙漿生產(chǎn)設(shè)備存在突出問題1.1木漿進(jìn)口增加量,進(jìn)口廢水總量增加,從1995年到2009年，中國(guó)的年糖產(chǎn)量從22.59萬噸擴(kuò)大到79.09萬噸，年增長(zhǎng)率為9.43%。2008年,我國(guó)進(jìn)口木漿952萬噸,2009年增至1368萬噸;2008年進(jìn)口廢紙1936萬噸,2009年增至2750萬噸,進(jìn)口增幅高達(dá)43%;我國(guó)木漿的進(jìn)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(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó),每年產(chǎn)生農(nóng)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(guó)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(chǎn)經(jīng)驗(yàn)最豐富的國(guó)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(guó)國(guó)情。但傳統(tǒng)的非木材纖維制漿存在漿的質(zhì)量不高,黑液粘度大、難處理、環(huán)保壓力大,生產(chǎn)能力落后,規(guī)模小等現(xiàn)實(shí)問題,導(dǎo)致非木材纖維漿發(fā)展緩慢、占比逐年下降。多年來,我國(guó)非木纖維漿的年產(chǎn)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(shè)備蒸球能耗高、單臺(tái)能力小在制漿系統(tǒng)中,蒸煮設(shè)備的產(chǎn)能及性能的優(yōu)劣直接影響整個(gè)制漿系統(tǒng)的配置。但是,當(dāng)前的秸稈蒸煮設(shè)備(蒸球)普遍能耗偏高、單臺(tái)能力小,黑液難處理,這也是秸稈制漿難以規(guī)模化、生產(chǎn)線頻遭淘汰的主要原因。因此,適合于草漿生產(chǎn)技術(shù)的各種專用設(shè)備亟待開發(fā)。2目前，非木纖維漿機(jī)的典型準(zhǔn)備2.1優(yōu)缺點(diǎn):占地面積大、勞動(dòng)力需求大、能耗高、單臺(tái)產(chǎn)能太低優(yōu)點(diǎn)是投資省、工藝靈活、適應(yīng)性強(qiáng);缺點(diǎn)是占地面積大、勞動(dòng)力需求大、能耗高、單臺(tái)產(chǎn)能太低。目前,新項(xiàng)目已不再選用,老項(xiàng)目也在逐漸被淘汰。2.2保險(xiǎn)模式符合一般項(xiàng)目體現(xiàn)優(yōu)點(diǎn)是占地小、自控程度高、生產(chǎn)連續(xù)性強(qiáng)、穩(wěn)定性好,被大家廣泛認(rèn)可。缺點(diǎn)是產(chǎn)能適合5萬噸/條的項(xiàng)目;汽耗依然比較高;設(shè)備維修量比較大。它是目前比較流行的草漿蒸煮設(shè)備之一。2.3改善黑液性質(zhì)優(yōu)點(diǎn)是占地面積小,單臺(tái)產(chǎn)能比蒸球大;成漿質(zhì)量好;可以改善黑液性質(zhì),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(dòng)化、運(yùn)行穩(wěn)定優(yōu)點(diǎn)是占地面積小,單臺(tái)產(chǎn)能已達(dá)2600噸/日;全自動(dòng)化;制漿質(zhì)量好,運(yùn)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(shí)纖維不容易解離,蒸煮時(shí)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(yīng)用效果在綜合分析了當(dāng)前非木纖維蒸煮設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)和禾草類原料特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,我們開發(fā)出了適應(yīng)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(chǎn)能。我們?cè)诹⑹竭B蒸器及其蒸煮工藝上實(shí)施了4個(gè)方面的創(chuàng)新,解決了傳統(tǒng)禾草類蒸煮設(shè)備存在的問題。一是改造蒸煮鍋結(jié)構(gòu)。我們改進(jìn)了鍋內(nèi)濾板的結(jié)構(gòu)、增大了過濾面積,克服了禾草類原料蒸煮時(shí)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(dú)創(chuàng)了大液比全液相蒸煮工藝。通過提高蒸煮鍋內(nèi)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(shí)也促進(jìn)了蒸煮液在蒸煮鍋內(nèi)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(yàn),我們把草漿蒸煮的目標(biāo)硬度由傳統(tǒng)的低硬度轉(zhuǎn)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(qiáng)度和漿得率,同時(shí)也改善了漿的濾水性能。四是實(shí)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(jié)束前的最后一臺(tái)真空洗漿機(jī)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(jìn)了糖類大分子物質(zhì)的裂解,使黑液粘度下降。同時(shí),采用熱黑液裝鍋、冷黑液置換洗滌、冷噴放,也保障了漿的強(qiáng)度。立式連蒸器具有其他禾草類制漿設(shè)備不具備的優(yōu)點(diǎn):第一,單鍋制漿能力可以實(shí)現(xiàn)10～15萬噸/年;第二,可以實(shí)現(xiàn)全過程自動(dòng)化控制,減輕環(huán)保壓力;第三,減少設(shè)備維修;第四,可以實(shí)現(xiàn)冷噴放,保護(hù)纖維強(qiáng)度,減少熱能散失,回收熱能,實(shí)現(xiàn)熱能的有效循環(huán)利用,達(dá)到節(jié)約能源的目的。5垂直蒸餾機(jī)的重要性和效率分析5.1經(jīng)濟(jì)效益分析據(jù)測(cè)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(gè)百分點(diǎn)(傳統(tǒng)蒸煮51%,立式連蒸56%),而且制漿的能耗低,設(shè)備維護(hù)費(fèi)用低,具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。5.2為全面發(fā)展稻草全球利益創(chuàng)造了技術(shù)前提5.2.1色文化紙制品,因果報(bào)應(yīng)立式連蒸器制得的草漿質(zhì)量好、濾水性好、綜合強(qiáng)度高,綜合質(zhì)量指標(biāo)優(yōu)于闊葉木漿,在1000米/分的高速文化紙機(jī)上配比可高達(dá)70%,在高檔生活用紙生產(chǎn)中的配比可達(dá)100%。在此基礎(chǔ)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(jīng)濟(jì)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(chǎn)品特性,取得了上海世博會(huì)特許產(chǎn)品資格,在上海世博會(huì)中國(guó)館和倫敦零碳館展示和銷售。同時(shí),借助世博會(huì)這個(gè)品牌推廣平臺(tái),公司本色生活用紙也取得了良好的銷售業(yè)績(jī),已經(jīng)進(jìn)入全國(guó)20多個(gè)省、直轄市的大型商場(chǎng)、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(chǎn)量的減少也降低了大量石油原料的消耗,是我國(guó)很好的能源解決方案。該產(chǎn)品與塑料產(chǎn)品相比,也具有極強(qiáng)的成本優(yōu)勢(shì),目前,90%以上出口歐美市場(chǎng)。我們的本色文化紙白度在65度左右,有利于保護(hù)讀者視力,特別適用于印刷學(xué)生教材教輔,在山東、山西、河北、廣東、貴州等地已經(jīng)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(píng)。5.2.2經(jīng)濟(jì)效益分析秸稈立式連蒸器制漿產(chǎn)生的黑液粘度低、固含量高。我們把氨法制漿過程產(chǎn)生的黑液進(jìn)行高溫蒸發(fā)濃縮、噴漿造粒制造高效有機(jī)肥,現(xiàn)在已形成40萬噸的年生產(chǎn)規(guī)模,產(chǎn)品銷往全國(guó)30多個(gè)省市自治區(qū),并遠(yuǎn)銷韓國(guó)、日本、澳大利亞等國(guó)外市場(chǎng),把投入型環(huán)保引向了資源化發(fā)展,創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。5.2.3推動(dòng)秸稈甲基連蒸器的研制,進(jìn)一步完善秸稈生物利用技術(shù)秸稈立式連蒸器為實(shí)施秸稈清潔制漿提供了穩(wěn)定可靠的設(shè)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(shù)瓶頸和環(huán)保瓶頸奠定了基礎(chǔ),是秸稈綜合利用循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建的先決條件。目前,為充分利用秸稈資源,我公司已經(jīng)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(jī)肥料,制漿造紙廢水綜合處理后回用于生產(chǎn)或農(nóng)業(yè)灌溉,熱電煙氣銨法脫硫副產(chǎn)物作為制漿化工原料等六條完全封閉的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈,被國(guó)家環(huán)保部、國(guó)家發(fā)改委等部委譽(yù)為“泉林模式”。立式連蒸器的研發(fā),為實(shí)施大規(guī)模秸稈漿的生產(chǎn)提供了設(shè)備條件。按全國(guó)可適宜制漿的秸稈4.9億噸中的10%用于制漿計(jì)算,可生產(chǎn)紙漿約2000萬噸,農(nóng)民從秸稈中獲益245億元。同時(shí),秸稈原料的資源化有效利用,還可彌補(bǔ)我國(guó)木材纖維原料的不足,利于保護(hù)森林資源與生態(tài)環(huán)境,減少溫室氣體排放。據(jù)測(cè)算,生產(chǎn)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(chǎn)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(guó)國(guó)情和資源條件的制漿造紙裝備是我國(guó)制漿造紙業(yè)