稻麦草原料立式连蒸器的创新与应用

稻麦草原料立式连蒸器的创新与应用

1中国纸浆生产行业和纸浆生产设备存在突出问题1.1木浆进口增加量,进口废水总量增加,从1995年到2009年，中国的年糖产量从22.59万吨扩大到79.09万吨，年增长率为9.43%。2008年,我国进口木浆952万吨,2009年增至1368万吨;2008年进口废纸1936万吨,2009年增至2750万吨,进口增幅高达43%;我国木浆的进口依存度在不断提高。1.2非木材纤维制浆造林的必要性我国是农业大国,每年产生农作物秸秆约7亿吨,适合制浆造纸的小麦、水稻、棉花和玉米等秸秆量约4.9亿吨,非木纤维浆的原料资源十分丰富。中国非木材纤维制浆历史悠久,也是目前世界上非木材纤维造纸规模最大、生产经验最丰富的国家。因此,充分利用丰富的秸秆资源,发展非木纤维制浆造纸,符合我国国情。但传统的非木材纤维制浆存在浆的质量不高,黑液粘度大、难处理、环保压力大,生产能力落后,规模小等现实问题,导致非木材纤维浆发展缓慢、占比逐年下降。多年来,我国非木纤维浆的年产量基本上维持在1100～1300万吨之间,1995～2009年14年间,非木纤维浆在纤维原料中的占比由50.3%降到了15.0%。1.3秸秆蒸煮设备蒸球能耗高、单台能力小在制浆系统中,蒸煮设备的产能及性能的优劣直接影响整个制浆系统的配置。但是,当前的秸秆蒸煮设备(蒸球)普遍能耗偏高、单台能力小,黑液难处理,这也是秸秆制浆难以规模化、生产线频遭淘汰的主要原因。因此,适合于草浆生产技术的各种专用设备亟待开发。2目前，非木纤维浆机的典型准备2.1优缺点:占地面积大、劳动力需求大、能耗高、单台产能太低优点是投资省、工艺灵活、适应性强;缺点是占地面积大、劳动力需求大、能耗高、单台产能太低。目前,新项目已不再选用,老项目也在逐渐被淘汰。2.2保险模式符合一般项目体现优点是占地小、自控程度高、生产连续性强、稳定性好,被大家广泛认可。缺点是产能适合5万吨/条的项目;汽耗依然比较高;设备维修量比较大。它是目前比较流行的草浆蒸煮设备之一。2.3改善黑液性质优点是占地面积小,单台产能比蒸球大;成浆质量好;可以改善黑液性质,降低黑液粘度。但是不适合稻草类滤水性能差的原料,且效率偏低,目前主要用于芦苇、木片、竹片等原料的蒸煮。2.4自动化、运行稳定优点是占地面积小,单台产能已达2600吨/日;全自动化;制浆质量好,运行稳定可靠。但是,它也不适合稻草类滤水性能差的原料,目前主要用于木材、竹类原料的蒸煮。3b.原料的处理草类纤维中含有大量碱易溶木素,木素更容易脱出。草类原料在蒸煮时纤维不容易解离,蒸煮时K值不宜过低。草浆中残余木素主要是降解了的分子量较小的木素,易于氧脱。因此,禾草纤维更适合于快速置换蒸煮。4草浆在蒸煮过程中的应用效果在综合分析了当前非木纤维蒸煮设备的优缺点和禾草类原料特点的基础上,我们开发出了适应稻麦草蒸煮的立式连蒸器,获得了高硬度、高得率的草浆,并降低了黑液粘度,提高了浆的产能。我们在立式连蒸器及其蒸煮工艺上实施了4个方面的创新,解决了传统禾草类蒸煮设备存在的问题。一是改造蒸煮锅结构。我们改进了锅内滤板的结构、增大了过滤面积,克服了禾草类原料蒸煮时篦子的堵塞,使药液易于抽出、易于循环。蒸煮后的浆料硬度均匀、滤水性提高、易漂白、得率提高。二是独创了大液比全液相蒸煮工艺。通过提高蒸煮锅内的液体比例,将传统的蒸煮过程由“蒸”变为“煮”,使药液作用均匀,避免了局部过煮,大幅提高了浆的均匀度和稳定性,同时也促进了蒸煮液在蒸煮锅内的循环。三是确定了立锅蒸煮浆的最佳硬度。通过多次试验,我们把草浆蒸煮的目标硬度由传统的低硬度转变为高硬度,将浆的硬度控制在K18～20之间,降低了纤维损伤,提高了纤维强度和浆得率,同时也改善了浆的滤水性能。四是实现了蒸煮黑液在蒸煮过程的循环使用。蒸煮过程中,除黑液提取工段结束前的最后一台真空洗浆机上使用置换清水外,全部工序均为黑液循环,清水用量大幅度减少。黑液的置换、循环,促进了糖类大分子物质的裂解,使黑液粘度下降。同时,采用热黑液装锅、冷黑液置换洗涤、冷喷放,也保障了浆的强度。立式连蒸器具有其他禾草类制浆设备不具备的优点:第一,单锅制浆能力可以实现10～15万吨/年;第二,可以实现全过程自动化控制,减轻环保压力;第三,减少设备维修;第四,可以实现冷喷放,保护纤维强度,减少热能散失,回收热能,实现热能的有效循环利用,达到节约能源的目的。5垂直蒸馏机的重要性和效率分析5.1经济效益分析据测算,采用立式连蒸器蒸煮禾草浆,浆的得率比传统蒸煮提高5个百分点(传统蒸煮51%,立式连蒸56%),而且制浆的能耗低,设备维护费用低,具有可观的经济效益。5.2为全面发展稻草全球利益创造了技术前提5.2.1色文化纸制品,因果报应立式连蒸器制得的草浆质量好、滤水性好、综合强度高,综合质量指标优于阔叶木浆,在1000米/分的高速文化纸机上配比可高达70%,在高档生活用纸生产中的配比可达100%。在此基础上,我们开发出了本色生活用纸、本色纸浆模塑制品和本色文化纸等一系列本色浆制品,创造了良好的经济效益。今年初,我公司的本色生活用纸以天然、环保、健康的产品特性,取得了上海世博会特许产品资格,在上海世博会中国馆和伦敦零碳馆展示和销售。同时,借助世博会这个品牌推广平台,公司本色生活用纸也取得了良好的销售业绩,已经进入全国20多个省、直辖市的大型商场、超市。我们的本色餐盒是塑料包装制品的替代品,因此,塑料包装生产量的减少也降低了大量石油原料的消耗,是我国很好的能源解决方案。该产品与塑料产品相比,也具有极强的成本优势,目前,90%以上出口欧美市场。我们的本色文化纸白度在65度左右,有利于保护读者视力,特别适用于印刷学生教材教辅,在山东、山西、河北、广东、贵州等地已经得到了普遍推广。今年山东省的高考试卷就全部采用了我公司的本色胶版纸,受到了广大考生的好评。5.2.2经济效益分析秸秆立式连蒸器制浆产生的黑液粘度低、固含量高。我们把氨法制浆过程产生的黑液进行高温蒸发浓缩、喷浆造粒制造高效有机肥,现在已形成40万吨的年生产规模,产品销往全国30多个省市自治区,并远销韩国、日本、澳大利亚等国外市场,把投入型环保引向了资源化发展,创造了可观的经济效益。5.2.3推动秸秆甲基连蒸器的研制,进一步完善秸秆生物利用技术秸秆立式连蒸器为实施秸秆清洁制浆提供了稳定可靠的设备。换言之,秸秆立式连蒸器为秸秆综合利用制浆造纸业突破制浆技术瓶颈和环保瓶颈奠定了基础,是秸秆综合利用循环经济产业链构建的先决条件。目前,为充分利用秸秆资源,我公司已经形成了秸秆纤维浆制造本色文化纸、本色生活用纸、食品医疗包装盒,秸秆制浆废液制造有机肥料,制浆造纸废水综合处理后回用于生产或农业灌溉,热电烟气铵法脱硫副产物作为制浆化工原料等六条完全封闭的循环经济产业链,被国家环保部、国家发改委等部委誉为“泉林模式”。立式连蒸器的研发,为实施大规模秸秆浆的生产提供了设备条件。按全国可适宜制浆的秸秆4.9亿吨中的10%用于制浆计算,可生产纸浆约2000万吨,农民从秸秆中获益245亿元。同时,秸秆原料的资源化有效利用,还可弥补我国木材纤维原料的不足,利于保护森林资源与生态环境,减少温室气体排放。据测算,生产1吨草浆,可节省4.5立方米木材,约合0.3公顷的森林植被。这些森林植被可年产氧气7.33吨,吸收二氧化碳8.23吨,减排温室气体效果显著。研发适合我国国情和资源条件的制浆造纸装备是我国制浆造纸业