本發(fā)明涉及造紙技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種蘆葦原料紙漿間歇置換蒸煮生產(chǎn)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

目前，造紙工藝主要包括制漿、洗篩、漂白、抄造等步驟。其中，制漿是造紙工藝的第一步，也是至關(guān)重要的一步。在制造化學(xué)紙漿的常規(guī)間歇蒸煮過程中，在蒸煮鍋中加入纖維原料，隨后加入蒸煮所需的化學(xué)藥品，在麥草、蘆葦、甘蔗渣等草類纖維原料蒸煮時(shí)的化學(xué)藥品是一種氫氧化鈉溶液，在木片竹片蒸煮時(shí)的化學(xué)藥品是一種含有硫化鈉的氫氧化鈉溶液。蒸煮藥液根據(jù)加入的原料量按照一定的比例并稀釋到一定的濃度。然后關(guān)閉蒸煮鍋鍋蓋閥，通入蒸汽或?qū)⒄糁箦亙?nèi)藥液抽出鍋外用蒸汽進(jìn)行間接加熱并送回蒸煮鍋內(nèi)。蒸煮鍋升溫到所需要的溫度并保溫一段時(shí)間。蒸煮結(jié)束的放鍋是利用蒸煮鍋內(nèi)壓力將漿料噴放到噴放鍋中。現(xiàn)有的常規(guī)蒸煮生產(chǎn)紙漿工藝方法存在耗能高、污染嚴(yán)重、紙漿強(qiáng)度低等不足。

置換蒸煮技術(shù)是基于深度脫木素機(jī)理發(fā)展起來的卓有成效的化學(xué)制漿技術(shù)，主要有塔式連續(xù)置換蒸煮和立鍋間歇置換蒸煮兩大類。目前在木漿和竹漿生產(chǎn)上已經(jīng)得到大規(guī)模應(yīng)用。其最大特點(diǎn)就是將蒸煮過程中的熱能置換出來，回收儲(chǔ)存并循環(huán)利用，以此達(dá)到節(jié)能增效的目的。然而，由于草類原料料片細(xì)小，在蒸煮過程中又過早軟化，造成堆積密度變化，過濾阻力增加，不易做到均勻置換，影響蒸煮質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種流程簡化、操作簡便、耗能低、可實(shí)現(xiàn)熱能回收及循環(huán)利用的蘆葦原料紙漿間歇置換蒸煮生產(chǎn)系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種蘆葦原料紙漿間歇置換蒸煮生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于：主要包括蒸煮鍋、熱黑液槽、溫黑液槽、置換液槽、冷黑液槽、藥液加熱器、液體管路、氣體管路、循環(huán)泵、控制閥，所述熱黑液槽、溫黑液槽、冷黑液槽及置換液槽的液體出口通過各自液體管路及循環(huán)泵連接至蒸煮鍋底部的液體進(jìn)口，蒸煮鍋上部的液體出口分別連接熱黑液槽、溫黑液槽及置換液槽的液體進(jìn)口；蒸煮鍋中部的液體出口通過液體管路連接至藥液加熱器的液體進(jìn)口，藥液加熱器的液體出口通過液體管路連接至蒸煮鍋的液體進(jìn)口；藥液加熱器、熱黑液槽及溫黑液槽的蒸汽進(jìn)口均與蒸汽源連接；溫黑液槽的蒸汽進(jìn)口還與蒸煮鍋的蒸汽出口連接。

所述的溫黑液槽的液體出口依次連接白液預(yù)熱器、黑液換熱器，后連接至冷黑液槽。

所述的熱黑液槽和溫黑液槽頂部通過氣體管路及控制閥連通。

所述的溫黑液槽頂部的蒸汽出口連接至氣體冷卻器。

一種蘆葦原料紙漿間歇置換蒸煮生產(chǎn)方法，其特征在于：所述生產(chǎn)方法包括如下步驟：

⑴料片裝鍋：將備料工段送來的合格葦片通過輸送帶裝入蒸煮鍋內(nèi)，同時(shí)添加一部分來自洗選工段的稀黑液進(jìn)行預(yù)浸以提高裝鍋質(zhì)量；

⑵冷黑液填充：裝鍋結(jié)束后封好鍋蓋，將洗選工段送來的稀黑液泵送人蒸煮鍋內(nèi)，利用其殘余熱量將鍋內(nèi)溫度升至65～75°，同時(shí)可排除鍋內(nèi)殘余空氣，確保蒸煮過程處于液相；

⑶溫黑液置換：用溫黑液槽中儲(chǔ)存的約130℃的溫黑液將冷黑液置換出蒸煮鍋，冷黑液回流至置換液槽，將鍋內(nèi)溫度提升至110℃左右，同時(shí)添加部分堿液以中和料片表面的有機(jī)酸，并預(yù)滲透料片；

⑷一級(jí)蒸煮階段：利用循環(huán)泵將鍋內(nèi)的蒸煮液透過蒸煮鍋中部的過濾篩板抽濾出來送入藥液加熱器與中壓蒸汽混合，然后再送回鍋內(nèi)，不斷循環(huán)升溫至鍋內(nèi)溫度達(dá)到130℃時(shí)為一級(jí)蒸煮的終點(diǎn)；

⑸熱黑液置換：用熱黑液槽中儲(chǔ)存的約150℃的熱黑液將溫黑液置換出蒸煮鍋，溫黑液回流至溫黑液槽，將蒸煮鍋內(nèi)溫度提升至140℃以上，同時(shí)補(bǔ)充部分堿液補(bǔ)充脫木素；

⑹二級(jí)蒸煮階段：利用循環(huán)泵將蒸煮鍋內(nèi)的蒸煮液透過蒸煮鍋中部的過濾篩板抽 濾出來送入藥液加熱器與中壓蒸汽混合，然后再送入蒸煮鍋內(nèi)，循環(huán)至蒸煮鍋內(nèi)溫度達(dá)到155～158℃，停止加熱，進(jìn)入保溫階段，保溫0.5～1h，二級(jí)蒸煮結(jié)束；

⑺冷黑液置換：用冷黑液槽內(nèi)冷黑液將熱黑液置換出蒸煮鍋，置換出來的高溫?zé)岷谝哼M(jìn)入熱黑液槽，溫黑液進(jìn)入溫黑液槽，冷黑液進(jìn)入置換液槽，直至鍋內(nèi)溫度降至100℃以下時(shí)冷黑液置換結(jié)束；

⑻卸料放鍋：利用放鍋泵將鍋內(nèi)的粗漿抽送至噴放鍋，同時(shí)在蒸煮鍋底部加冷黑液稀釋。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果為：

1、本發(fā)明的蘆葦原料紙漿間歇置換蒸煮生產(chǎn)系統(tǒng)，利用中壓蒸汽作為熱能載體對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行加熱，系統(tǒng)對(duì)熱能的消耗主要有兩個(gè)引入點(diǎn)，分別是藥液加熱器和溫、熱黑液槽，藥液加熱器的作用主要是對(duì)蒸煮系統(tǒng)進(jìn)行加熱，是主要的蒸汽消耗點(diǎn)，大約占蒸汽總消耗量的90％～95％，為了保證槽罐內(nèi)的壓力維持穩(wěn)定和補(bǔ)充自然散失的熱量，需要在儲(chǔ)存過程中從槽頂補(bǔ)充部分中壓蒸汽，溫黑液槽的壓力約為0.35～0.45MPa，熱黑液槽的壓力約為0.50～0.60MPa。溫、熱黑液槽引入的蒸汽主要用于保溫保壓，大約占蒸汽消耗量的5％～10％，如裝鍋量為20t風(fēng)干葦片的情況下使用1.0MPa飽和蒸汽進(jìn)行蒸煮，升溫到156℃，所需消耗的新鮮蒸汽為8t，較升溫到160℃要少用新鮮蒸汽1.1t，具有節(jié)約蒸汽、降低能耗的優(yōu)點(diǎn)。

2、本發(fā)明的蘆葦原料紙漿間歇置換蒸煮生產(chǎn)系統(tǒng)，由于回收儲(chǔ)存的溫黑液量超過蒸煮所需要的溫黑液量，所以多余部分的溫黑液被送往堿回收蒸發(fā)工段，但溫黑液中仍攜帶大量熱能，這部分熱能通過白液預(yù)熱器(黑液-白液換熱)和黑液換熱器(黑液-清水換熱)來回收，經(jīng)過預(yù)熱的白液和溫黑液、熱黑液混合后進(jìn)入蒸煮鍋內(nèi)，可有效提高鍋內(nèi)溫度，縮短升溫時(shí)間，節(jié)約汽耗、電耗；黑液換熱器位于白液預(yù)熱器的黑液出口，它主要用于回收溫黑液中殘余的熱能，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行溫黑液填充和熱黑液填充時(shí)，與冷白液換熱過后的溫黑液通過殼程，清水通過管程進(jìn)行換熱，加熱的清水送至洗選工段用于洗漿，而經(jīng)過換熱后的黑液被送至堿回收蒸發(fā)工段進(jìn)行回收。

3、本發(fā)明的蘆葦原料紙漿間歇置換蒸煮生產(chǎn)系統(tǒng)，在蒸煮過程中，中壓飽和蒸汽通過藥液加熱器與黑液混合后進(jìn)入蒸煮鍋內(nèi)，由于無法在極短的時(shí)間內(nèi)完成熱量交換而變成冷凝水，部分蒸汽逸出聚集在蒸煮鍋的頂部空間，使鍋內(nèi)的壓力迅速上升，形成假壓，當(dāng)假壓足夠大的時(shí)候，就會(huì)造成進(jìn)汽困難，所以這部分蒸汽必須排出蒸煮 鍋外，這個(gè)排壓操作在整個(gè)升溫過程中都需要進(jìn)行，為了回收這部分被排出氣體中的熱量，置換蒸煮將這部分氣體引入壓力相對(duì)較低的溫黑液槽，用于給溫黑液槽補(bǔ)壓保溫。

4、本發(fā)明的蘆葦原料紙漿間歇置換蒸煮生產(chǎn)系統(tǒng)，熱黑液槽和溫黑液槽頂部通過氣體管路及控制閥連通，為了回收熱能，當(dāng)料片蒸煮結(jié)束后，需要用冷黑液將鍋內(nèi)的熱黑液置換出來。當(dāng)熱黑液大量流入熱黑液槽內(nèi)的時(shí)候，液體和蒸汽會(huì)造成熱黑液槽內(nèi)壓力迅速上升，為保持壓力穩(wěn)定，將熱黑液槽和溫黑液槽頂部連通，中間用自動(dòng)閥控制。當(dāng)熱黑液槽內(nèi)壓力超過閾值時(shí)，閥門打開，蒸汽進(jìn)入溫黑液槽，用于補(bǔ)壓保溫。

5、本發(fā)明的蘆葦原料紙漿間歇置換蒸煮生產(chǎn)系統(tǒng)，所述的溫黑液槽頂部的蒸汽出口連接至氣體冷卻器，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行熱黑液填充時(shí)，大量溫黑液流入溫黑液槽，使溫黑液槽內(nèi)的蒸汽增多，壓力快速增加，當(dāng)壓力超過閾值，槽頂部的自動(dòng)排氣閥打開，多余蒸汽排往氣體冷卻器；氣體冷卻器是置換蒸煮系統(tǒng)中回收高濃不凝氣體中熱能的核心設(shè)備。它由管程和殼程組成，不凝氣體走管程，清水走殼程，氣體攜帶的熱能交換給清水并送至洗選工段用于洗漿。經(jīng)過換熱后的不凝氣體變成冷凝水，儲(chǔ)存至冷凝水罐，當(dāng)液位達(dá)到閾值時(shí)，泵送至洗選工段用于洗漿。這樣就完成了整個(gè)置換蒸煮系統(tǒng)中高濃不凝氣體熱能的回收。

6、本發(fā)明的蘆葦原料紙漿間歇置換蒸煮生產(chǎn)系統(tǒng)及方法，可實(shí)現(xiàn)熱能回收及循環(huán)利用，具有流程簡化，操作簡便，高效快捷，能耗低的突出優(yōu)點(diǎn)，是一種具有較高創(chuàng)新性的紙漿生產(chǎn)系統(tǒng)及方法。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明的蒸汽引入點(diǎn)示意圖；

圖3為本發(fā)明的冷置換及換熱流程圖。

附圖標(biāo)記說明：

1-置換液槽、2-溫黑液槽、3-熱黑液槽、4-蒸煮鍋、5-冷黑液槽、6-藥液加熱器、7-黑液換熱器、8-白液預(yù)熱器、9-氣體冷卻器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。

一種蘆葦原料紙漿間歇置換蒸煮生產(chǎn)系統(tǒng)，其主要包括蒸煮鍋4、熱黑液槽3、溫黑液槽2、置換液槽1、冷黑液槽5、藥液加熱器6、液體管路、氣體管路、循環(huán)泵、控制閥，所述熱黑液槽、溫黑液槽、冷黑液槽及置換液槽的液體出口通過各自液體管路及循環(huán)泵連接至蒸煮鍋底部的液體進(jìn)口，蒸煮鍋上部的液體出口分別連接熱黑液槽、溫黑液槽及置換液槽的液體進(jìn)口；蒸煮鍋中部的液體出口通過液體管路連接至藥液加熱器的液體進(jìn)口，藥液加熱器的液體出口通過液體管路連接至蒸煮鍋的液體進(jìn)口；藥液加熱器、熱黑液槽及溫黑液槽的蒸汽進(jìn)口均與蒸汽源連接；溫黑液槽的蒸汽進(jìn)口還與蒸煮鍋的蒸汽出口連接。

熱黑液槽和溫黑液槽頂部通過氣體管路及控制閥連通。溫黑液槽頂部的蒸汽出口連接至氣體冷卻器9。

利用中壓蒸汽作為熱能載體對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行加熱，系統(tǒng)對(duì)熱能的消耗主要有兩個(gè)引入點(diǎn)，分別是藥液加熱器和溫、熱黑液槽，藥液加熱器的作用主要是對(duì)蒸煮系統(tǒng)進(jìn)行加熱，是主要的蒸汽消耗點(diǎn)，大約占蒸汽總消耗量的90％～95％，為了保證槽罐內(nèi)的壓力維持穩(wěn)定和補(bǔ)充自然散失的熱量，需要在儲(chǔ)存過程中從槽頂補(bǔ)充部分中壓蒸汽，溫黑液槽的壓力約為0.35～0.45MPa，熱黑液槽的壓力約為0.50～0.60MPa。溫、熱黑液槽引入的蒸汽主要用于保溫保壓，大約占蒸汽消耗量的5％～10％，如裝鍋量為20t風(fēng)干葦片的情況下使用1.0MPa飽和蒸汽進(jìn)行蒸煮，升溫到156℃，所需消耗的新鮮蒸汽為8t，較升溫到160℃要少用新鮮蒸汽1.1t，具有節(jié)約蒸汽、降低能耗的優(yōu)點(diǎn)。

溫黑液槽的液體出口依次連接白液預(yù)熱器8、黑液換熱器7，后連接至冷黑液槽。由于回收儲(chǔ)存的溫黑液量超過蒸煮所需要的溫黑液量，所以多余部分的溫黑液被送往堿回收蒸發(fā)工段，但溫黑液中仍攜帶大量熱能，這部分熱能通過白液預(yù)熱器(黑液-白液換熱)和黑液換熱器(黑液-清水換熱)來回收，經(jīng)過預(yù)熱的白液和溫黑液、熱黑液混合后進(jìn)入蒸煮鍋內(nèi)，可有效提高鍋內(nèi)溫度，縮短升溫時(shí)間，節(jié)約汽耗、電耗；黑液換熱器位于白液預(yù)熱器的黑液出口，它主要用于回收溫黑液中殘余的熱能，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行溫黑液填充和熱黑液填充時(shí)，與冷白液換熱過后的溫黑液通過殼程，清水通過管 程進(jìn)行換熱，加熱的清水送至洗選工段用于洗漿，而經(jīng)過換熱后的黑液被送至堿回收蒸發(fā)工段進(jìn)行回收。

在蒸煮過程中，中壓飽和蒸汽通過藥液加熱器與黑液混合后進(jìn)入蒸煮鍋內(nèi)，由于無法在極短的時(shí)間內(nèi)完成熱量交換而變成冷凝水，部分蒸汽逸出聚集在蒸煮鍋的頂部空間，使鍋內(nèi)的壓力迅速上升，形成假壓，當(dāng)假壓足夠大的時(shí)候，就會(huì)造成進(jìn)汽困難，所以這部分蒸汽必須排出蒸煮鍋外，這個(gè)排壓操作在整個(gè)升溫過程中都需要進(jìn)行，為了回收這部分被排出氣體中的熱量，置換蒸煮將這部分氣體引入壓力相對(duì)較低的溫黑液槽，用于給溫黑液槽補(bǔ)壓保溫。

熱黑液槽和溫黑液槽頂部通過氣體管路及控制閥連通，為了回收熱能，當(dāng)料片蒸煮結(jié)束后，需要用冷黑液將鍋內(nèi)的熱黑液置換出來。當(dāng)熱黑液大量流入熱黑液槽內(nèi)的時(shí)候，液體和蒸汽會(huì)造成熱黑液槽內(nèi)壓力迅速上升，為保持壓力穩(wěn)定，將熱黑液槽和溫黑液槽頂部連通，中間用自動(dòng)閥控制。當(dāng)熱黑液槽內(nèi)壓力超過閾值時(shí)，閥門打開，蒸汽進(jìn)入溫黑液槽，用于補(bǔ)壓保溫。

熱黑液槽和溫黑液槽頂部通過氣體管路及控制閥連通，為了回收熱能，當(dāng)料片蒸煮結(jié)束后，需要用冷黑液將鍋內(nèi)的熱黑液置換出來。當(dāng)熱黑液大量流入熱黑液槽內(nèi)的時(shí)候，液體和蒸汽會(huì)造成熱黑液槽內(nèi)壓力迅速上升，為保持壓力穩(wěn)定，將熱黑液槽和溫黑液槽頂部連通，中間用自動(dòng)閥控制。當(dāng)熱黑液槽內(nèi)壓力超過閾值時(shí)，閥門打開，蒸汽進(jìn)入溫黑液槽，用于補(bǔ)壓保溫。

溫黑液槽頂部的蒸汽出口連接至氣體冷卻器，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行熱黑液填充時(shí)，大量溫黑液流入溫黑液槽，使溫黑液槽內(nèi)的蒸汽增多，壓力快速增加，當(dāng)壓力超過閾值，槽頂部的自動(dòng)排氣閥打開，多余蒸汽排往氣體冷卻器；氣體冷卻器是置換蒸煮系統(tǒng)中回收高濃不凝氣體中熱能的核心設(shè)備。它由管程和殼程組成，不凝氣體走管程，清水走殼程，氣體攜帶的熱能交換給清水并送至洗選工段用于洗漿。經(jīng)過換熱后的不凝氣體變成冷凝水，儲(chǔ)存至冷凝水罐，當(dāng)液位達(dá)到閾值時(shí)，泵送至洗選工段用于洗漿。這樣就完成了整個(gè)置換蒸煮系統(tǒng)中高濃不凝氣體熱能的回收。

一種蘆葦原料紙漿間歇置換蒸煮生產(chǎn)方法，包括如下步驟：

⑴料片裝鍋：將備料工段送來的合格葦片通過輸送帶裝入蒸煮鍋內(nèi)，同時(shí)添加一部分來自洗選工段的稀黑液進(jìn)行預(yù)浸以提高裝鍋質(zhì)量；

⑵冷黑液填充：裝鍋結(jié)束后封好鍋蓋，將洗選工段送來的稀黑液泵送人蒸煮鍋內(nèi)，利用其殘余熱量將鍋內(nèi)溫度升至65～75°，同時(shí)可排除鍋內(nèi)殘余空氣，確保蒸煮過程 處于液相；

⑶溫黑液置換：用溫黑液槽中儲(chǔ)存的約130℃的溫黑液將冷黑液置換出蒸煮鍋，冷黑液回流至置換液槽，將鍋內(nèi)溫度提升至110℃左右，同時(shí)添加部分堿液以中和料片表面的有機(jī)酸，并預(yù)滲透料片；

⑷一級(jí)蒸煮階段：利用循環(huán)泵將鍋內(nèi)的蒸煮液透過蒸煮鍋中部的過濾篩板抽濾出來送入藥液加熱器與中壓蒸汽混合，然后再送回鍋內(nèi)，不斷循環(huán)升溫至鍋內(nèi)溫度達(dá)到130℃時(shí)為一級(jí)蒸煮的終點(diǎn)；

⑸熱黑液置換：用熱黑液槽中儲(chǔ)存的約150℃的熱黑液將溫黑液置換出蒸煮鍋，溫黑液回流至溫黑液槽，將蒸煮鍋內(nèi)溫度提升至140℃以上，同時(shí)補(bǔ)充部分堿液補(bǔ)充脫木素；

⑹二級(jí)蒸煮階段：利用循環(huán)泵將蒸煮鍋內(nèi)的蒸煮液透過蒸煮鍋中部的過濾篩板抽濾出來送入藥液加熱器與中壓蒸汽混合，然后再送入蒸煮鍋內(nèi)，循環(huán)至蒸煮鍋內(nèi)溫度達(dá)到155～158℃，停止加熱，進(jìn)入保溫階段，保溫0.5～1h，二級(jí)蒸煮結(jié)束；

⑺冷黑液置換：用冷黑液槽內(nèi)冷黑液將熱黑液置換出蒸煮鍋，置換出來的高溫?zé)岷谝哼M(jìn)入熱黑液槽，溫黑液進(jìn)入溫黑液槽，冷黑液進(jìn)入置換液槽，直至鍋內(nèi)溫度降至100℃以下時(shí)冷黑液置換結(jié)束；

⑻卸料放鍋：利用放鍋泵將鍋內(nèi)的粗漿抽送至噴放鍋，同時(shí)在蒸煮鍋底部加冷黑液稀釋。

表1本發(fā)明置換蒸煮與橫管連蒸數(shù)據(jù)對(duì)比

從表1數(shù)據(jù)可知，采用本發(fā)明的置換蒸煮單位產(chǎn)品的能源消耗以及原材物料消耗均比連續(xù)蒸煮的低，并且漿料質(zhì)量更好。這與竹、木漿的DDS蒸煮是一致的，但是由于蘆葦作為非木材纖維，在110℃時(shí)就已經(jīng)開始大量脫除木素，因此，蒸煮所需的最高溫度更低，蒸汽消耗量也更低。如裝鍋量為20t風(fēng)干葦片的情況下使用1.0MPa飽和蒸汽進(jìn)行蒸煮，升溫到156℃，所需消耗的新鮮蒸汽為8t，較升溫到160℃要少用新鮮蒸汽1.1t。但是，由于葦片具有較低的軟化點(diǎn)、較小的堆積密度，所以在設(shè)備的單位產(chǎn)能上低于竹木漿的DDS蒸煮。

盡管為說明目的公開的本發(fā)明的實(shí)施例和附圖，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，在不脫離本發(fā)明及所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換、變化和修改都是可能的，因此本發(fā)明的范圍不局限于實(shí)施例和附圖所公開的內(nèi)容。