（轻工技术与工程专业论文）红液提取工程项目的改造及工艺优化.pdf

摘要 摘要 本文详细论述了金城造纸股份有限公司红液提取工程项目的改造及项目工艺优化 情况。该项目是利用世行贷款为治理大凌河水质污染而建设的环保项目。该项目的红液 提取部分是引进爽地利安德里兹公司成熟技术及设备，但该系统是为木浆生产成熟技 术，应用于酸法苇浆生产还是第一次。本课题组为此针对这一情况进行了立项，确定了 酸法苇浆红叶提取工程的改造及工艺参数的优化这一课题。 本文详细论述了该项目在试生产期间对该项目的改造，对金纸公司新老洗选系统的 工艺流程改造情况，对新系统的洗浆设备一水平带式真空夹网洗浆机，就其工作原理、 系统的操作特点、系统的先进、设备的改造情况进行了详细论述，着重介绍了洗浆机高 压反冲洗的改造及设计依据。本文对系统的仪表用气、浆料的浓度控制问题、系统的连 续性生产问题、浆料的杂质的清除、生产过程中的尘埃控制等进行了详细论述。 另外，本文对该项目系统工艺参数的优化过程也进行了详细论述。抽放子系统的最 佳浓度值的选取，洗浆子系统稀释因子的确定，洗浆机压榨区域线压力的确定都是建立 在大量试验性生产中总结出来的可靠性数据，最终确定了苇浆洗选的最佳工艺方案，摸 索出一套适合苇浆生产的红液提取工艺参数标准，为国内同行业提供了可靠的技术参 考；本文对系统工艺参数d e s 控制系统，洗浆机压榨原理也进行了详细论述。 最后，本文详细论述了该项目改造和工艺参数优化后成功应用于生产所产生的经济 效益和社会效益。 关键词：红液提取，优化，压榨，洗选，苇浆，浓度，稀释因子 a b s t r a c t a b s t r a c t t h i sp a p e rp u t t e de m p h a s e so nr e dl i q u i d d i s t i l l i n gp r o j e c tr e b u i l d i n g a n dt e c h n i c a l o p t i m i z i n go fj i nc h e n gp a p e rg r o u p t h i si sae n v i r o n m e n t a lp r o t e c td al i n gr i v e rp r o i e c t b yw o r l d b a n kl o a n r e dl i q u i dd i s t i l l i n gs y s t e mi n t r o d u c ei n t oa n d r i t z e q u i p m e n t s ，w h i c h u s e ds u c c e s s f u l l yi nw o o dp u l pp r o d u c t i o nf o ry e a r s ，b u tw i l lb et h ef i r s tt i m et ou s ei nr e e d p u l pp r o d u c t i o n i nv i e wo ft h i ss i t u a t i o n , w ep u tf o r w a r dt h es u b j e c tf o rr e dl i q u i dd i s t i l l i n g r e b u i l d i n ga n dt e c h n i c a lp a r a m e t e r so p t i m i z i n g f i r s to fa l l ，g r o b i n gan e wf l o w - c h a r ts u i t a b l ef o rt w i nw i r ew a s hp r e s s ，a n dg i v i n ga i n t r o d u c t i o nt o w o r k i n gp r i n c i p l e , o p e r a t i o nc h a r a c t e r i s t i c , s y s t e ma d v a n c e m e n ta n d e q u i p m e n ti m p r o v e m e n t t os t r e s si n t r o d u c t i o no ni m p r o v e m e n ta n dd e s i g nb a s i so fh i 【g h p r e s s u r ec o u n t e r - w a s h i n g f u r t h e rm o r e , d i s c u s s i n gi nd e t a i la i rp r e s s u r e ，c o n s i s t e n c yo fp u l p ， p r o d u c t i o nc o n t i n u i t y , i m p u r i t yc l e a n u pa n d d u s tc o n t r o l ，e t c i na d d i t i o n ，t e c h n i c a lp a r a m e t e r so p t i m i z i n gp r o c e s sw a sd i s c u s s e da tl e n g t h , i n c l u d i n g c o n f i r m i n gt h eo p t i m u mc o n s i s t e n c yo ff e e da n dd u m ps y s t e m ，t h ed i l u t i o nf a c t o ro f w a s h i n gp u l ps y s t e ma n dl i n e a rp r e s s u r eo fp r e s sz o n e | ，a l lo fw h i c hw e r ec o n c l u d e df r o m s u b s t a n t i a lp r o d u c i n gt r i a i sa n dw e r ep r o v e dr e l i a b l e f i n a l l yg e tt h eo p t i m a lt e e l m o l o g ya n d g r o p ear a n g eo fr e dl i q u i dd i s t i l l i n gt e c h n i c a lp a r a m e t e r ss t a n d a r ds u i t a b l ef o rr e e dp u l p p r o d u c t i o n , w h i c hp r o v i d e st e c h n i c a lr e f e r e n c ef o rm a i n l a n dc r a f tb r o t h e r s a tt h es a n l et i m e ， d i s c u s s i n gd s c c o n t r o ls y s t e ma n d p r e s sp r i n c i p l eo f t w i nw i r ew a s hp r e s s i nt h ee n d ，t h i sp a p e rd i s c u s s e di nd e t a i l st h ea n a l y s i so ft h ee c o n o m i ca n ds o c i a lb e n e f i t b r o u g h tf r o mp r o j e c tr e b u i l d i n ga n dt e c h n i c a lp a r a m e t e r so p t i m i z i n g k e y w o r d s ：r e dii q u i dd i s t ii ii n g ，o p t i m i z a t i o n p r e s s ，w a s h i n ga n ds c r e e n i n g ， r e e dp u l p c o n s is t e n c y ，d ii u t i o nf a c t o r 关于硕士学位论文使用授权的说明一。 论文题目：红沤握亟三猩亟目笪夔造丞王苎值丝 本学位论文作者完全了解大连轻工业学院有关保留、使用学位论文的 规定，大连轻工业学院有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印 件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇 编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 是否保密( 否) ，保密期至年月日为止。 学生导师签名： 2 0 0 6 年3 月 前言 刖吾 金城造纸股份有限公司( 以下简称金纸) 是国内为数不多的利用亚硫酸盐苇浆( 酸 法苇浆) 生产文化用纸的大型造纸企业。本公司近6 0 年的酸法造纸经验，已经形成了 一套成熟、稳定、先进的造纸工艺和与之配套的科学的管理体系，使酸法苇浆的得率高、 成本低、易漂白、纸张柔软、印刷清晰、书籍长期不返黄等优点体现得淋漓尽致，其酸 法苇浆造纸技术在国内首屈一指。但遗憾的是，由酸法制浆产生的废液一红液，一直未 得到有效彻底地处理与回收。一方面，红液排放导致临近大凌河水资源受到严重污染， 废水无回收排放造成水资源的严重浪费；另一方面，红液回收生产副产品粘合剂未得到 充分利用。 为保护环境，实现绿色生产，提高经济效益，维持企业的长期可持续发展。2 0 0 1 年公司研究决定从奥地利安德里兹公司引进红液提取与红液蒸发两套系统。其中红液蒸 发系统浓缩提取红液，回收副产品粘合剂，降低废液污染指标，实现绿色生产。红液提 取系统是要对我公司传统的洗浆工艺( 稀释脱水洗浆一筛选一脱水) 进行改进，改 进后工艺( g e 调一筛选一真空挤压洗浆) 。但该进口设备是针对制备木浆而量身定 做的，现要把该木浆设备应用于苇浆的尝试富有挑战性：需要通过实践调整生产工艺、 根据苇浆的特性参数调节工艺参数。为此，我课题组全体同仁共同努力，通过艰苦的实 践，不到半年的时间内摸索出国内第一套自动化亚硫酸盐苇浆红液提取系统工艺，并在 后续时间优化了工艺参数，为国内同行提供了技术参考，填补了国内该领域的空白，并 取得了显著的经济效益和社会效益。 本文将对红液提取系统的改造工艺及工艺参数优化的理论与实践予以详细阐述。 第一章选题背景 1 1 工程改造的必要性 第一章选题背景 1 1 ，1 造纸工业节水减污势在必行 1 水资源情况 中国水资源匮乏，年人均水资源占有量仅为世界的1 4 ，居世界第8 8 位，且4 5 的水资源分布在长江流域及其以南地区，长江以北只有1 5 的水资源，但却担负着全国 2 3 的耕地和近一半的人口，其水资源就更加短缺。 经测算，中国全年降雨量约为6 1 9 万亿m 3 ，由于地面的植被生态破坏，降水不能 含留在地表，而渗入地下，其中5 5 消耗于陆地蒸发，只有4 5 转化为径流和地下水， 实际利用率不到1 0 ( 约5 0 0 0 亿m 3 ) m 。 为了生存和发展，人们在黄河上建了大大小小水库3 1 4 7 座，总库容量达5 7 4 亿m 3 ， 黄河年径流量5 8 0 亿m 3 ，造成滔滔黄河经常断流。 2 水体污染严重 根据1 9 9 8 年中国环境公报，全国废水排放量为3 9 5 亿吨，化学需氧量( c o d ) 排放 量为1 4 9 9 万吨嘲。目前，中国污水处理能力仅为排放量的2 0 。已建成的污水处理厂 常年正常运转的不过i 3 ，8 0 以上的没经过任何处理则直接排放到江河湖泊中，造成 下游水体严重污染，甚至整个河流体系污染嘲。 3 中国造纸工业的耗水与污染 ( 1 ) 单位产品耗水量和总排水量都太大，污染严重 以非木材为主的中国制浆造纸工业的单位产品耗水量、总耗水量( 以排水量计) 以 及造纸工业对水体污染状况都相当惊人，如表1 - 1 、1 - 2 、i - 3 示 ”。 2 第一章选题背景 表1 - 1中国非木材纤维制浆造纸的废水排放量 t a b l e1 - 1w a s t e w a t e rq u a n t i t y o f n o - w o o d f i b e r p u l p i n ga n d p a p e r i n g i n c h i n a ， 一t t 表1 - 21 9 8 0 1 9 9 1 年全国造纸工业废水排放量 t a b l e1 - 2w a s t ew a t e rq u a n t i t yo fc o u n t r y w i d ep a p e ri n d u s t r yi n1 9 8 0 - 1 9 9 1 表1 - 3 全国工业及造纸工业废水排放量及污染状况 t a b l e1 - 3w a s t ew a t e rq u a n t i t ya n dp o l l u t i o ns t a t u so fc o u n t r y w i d ei n d u s t i ya n dp a p e ri n d u s t r y 注：汇总全国企业数5 4 9 0 9 个，造纸企业个数3 8 1 5 个 3 第一章选题背景 中国造纸工业已经成为中国各类工业中用水和排水污染大户，1 9 9 1 年全国3 0 0 家企 ，业主要污染源的调查评价分析结论是；造纸工业列1 2 个水污染行业之首”。世界银行张， 清峰先生根据中国产业结构上的污染较严重的前端制造业，绘出的1 9 9 8 年主要工业污 染负荷和国民生产总值份额表显示，中国造纸工业排放的c o d 约占全国总排放量的4 5 ，而其产值只占国民生产总值的3 左右嘲。 ( 2 ) 中国造纸工业节水减污潜力巨大 国际上，造纸工业发达的国家2 0 世纪5 0 至6 0 年代用水量，也和我国现在一样。 进入8 0 至9 0 年代，在重视环保与节约自然资源的社会压力和政府法规制约下，制浆造 纸工业用水量在一些发达国家中才有大幅度的下降，如：美国，1 9 5 9 年其硫酸盐纸浆厂， 吨纸浆用水量也高达2 4 0m 3 ，1 9 9 8 年下降到7 2 3 。1 9 9 2 年对新建及改建厂的吨纸浆用 水量设计指标已下降至3 6m 3 嘲。目前美国造纸工业用水量为4 5 m 3 t 6 5m t 纸，其中 造纸用水量为1 5 m 3 t 3 0 3 t 纸。利用废纸为原料的新闻纸厂，包括制浆和造纸，每 吨产品用水量已下降至2 0m 3 以内“。新墨西哥的m c k i n l e y 箱纸板厂，吨纸板耗新鲜水 仅为2m 3 “。又如：德国，早在2 0 世纪8 0 年代中期，即制定并实施了对造纸工业排放 废水的“限额”。即控制排污负荷，也控制最高用水量。“限额”内的排放量收“排污费”， 而超过“限额”的要罚款“”。造纸企业纷纷采取措施，如g i s s l e r p a s s 纸板厂，采取 了全封闭措施，使吨纸板耗水从2 7m 3 降至7 5 m 3 ，进一步改进使排水量降至0 ，即实现 “零排放”删。 近2 0 年来发达国家造纸工业清水用量大幅度下降，如表1 _ 4 、表卜5 所示： 表1 41 9 7 1 及1 9 9 1 年纸厂清水用量的变化情况( d t 纸) t a b l e l 4 d i f f e l e n c e o f p a l i e r f r e s h w a t e r c o n s u m p t i o n b e t w e e n l 9 7 1a n d l 9 9 i 4 第一章选题背景 因此，我国造纸工业用水与西方发达国家还有很大的差距，所以只要我们企业和政 府一起努力，节水减污潜力是巨大的。 综上所述：我国面临水资源匮乏、水污染严重、造纸用水量浪费等现状，因此造纸 工业节水减污势在必行。国家已经开始采取强制有效的措施，如关闭小型造纸企业、变 末端治理为过程治理或源头治理、经济惩罚、环境治理专项基金等，来实现节水减污目 标，逐步实现绿色生产。 1 1 2 金纸公司工程改造前废水排放情况 金纸公司( 金城造纸集团) 是用芦苇为原料用亚硫酸盐法制浆及造纸的大型综合企 业，每年纸及纸板产量1 4 万吨，本厂制浆造纸废水经暗渠道集中排入大凌河( 排污量 如表1 - 6 所示) ，造成对大凌河及大凌河入海口的严重污染。另外废水的回收利用率不 足1 0 。 表卜6 金城造纸集团红液提取工程改造前废水排放情况 t a b l e1 - 6w a s t ew a t e rd r a i n a g eb e f o r er e dl i q u i dd i s t i l l i n gp r o j e c tr e b u i l ti nj i nc h e n gp a p e rg r o u p 该纸厂排污口以下大凌河西域地带为辽河油田水源和锦州市水源地( 包括炼油厂水 源地、博字水源地、绥丰水源地以及拟建的朱坨水源地) ，大凌河是上述水源的主要补 给水域，因此为了改善和保证大凌河及入海口的水质及上述地域饮用水质量，必须对金 城造纸集团制浆、造纸产生的污染源进行逐步治理。 5 第一章选题背景 1 2 红液提取工艺优化的可行性 该进口红液提取洗浆设备系统最初的设计是针对木浆而言的，而金纸公司全部使用 芦苇制浆，基于苇浆的特殊性，必须对原有的工艺参数进行调整和优化，通过调查研究 证明进行工艺优化有其可行性： ( 1 ) 公司拟采用水平带式真空夹网压榨洗浆机取代原来洗涤池洗浆方式，此设备 及工艺在国际上洗涤木浆已为成熟技术。通过比较木浆与苇浆的共性和特性来优化工艺 参数是可行的。 ( 2 ) 苇浆红液提取工艺的核心部分是浓度控制( q i c ) 、流量控制( f i c ) 、液位控 制( l i e ) 及压差指示( p d i ) ，这四大参数的相互协调与稳定至关重要。一方面，金纸 公司多年的造纸经验已经积累了丰富的工艺理论基础。另一方面，新系统操作实现d o s 全程控制，自动化和智能化程度高，能够实现过程监控并显示各个环节的运行参数，这 样就可以跟踪记录参数的变化过程，然后根据工艺参数的变化趋势来分析判断对工艺 结果的变化规律，实现对工艺参数的优化 ( 3 ) 本课题组拥有实践经验丰富的技术人员，我们能够在金纸集团的统一领导下， 与生产一线的工人、技术人员共同合作、克服困难，最终实现预期目标。 1 3 红液提取工程改造的目的及意义 通过本课题的研究实施，改变原有落后的洗浆工艺，机械化洗浆可提高生产效率、 出浆量及苇浆质量，同时节约用水、节约能源、降低消耗，增加企业经济效益。 机械洗浆系统可使红液浓度由原来的2 9 提高到1 0 8 4 ，为红液蒸发浓缩创造了 先决条件，回收红液副产物粘合剂可增加经济效益，同时可以解决大凌河水源污染问题， 保证大凌河水系免受造纸制浆污染，可提高社会效益。 1 4 课题研究内容及创新点 本课题研究内容是将国外先进的红液提取新技术、新工艺、新设备进行优化、筛选、 改进以至于达到合理应用。 创新点： ( 1 ) 洗浆工艺是把原来的先洗涤后筛选改为先筛选后洗涤，提高浆料质量，细浆 6 第一章选题背景 得率由4 2 上升为4 4 5 ，平均尘埃度由1 2 0 + m 2 下降为8 0 个m 2 。 ( 2 ) 由人工操作洗涤池洗浆改为利用2 台水平带式真空夹网压榨洗浆机的机械洗 浆，采用逆流置换和高浓挤压原理，通过浆料稀释、混合、扩散、过滤和机械压榨等作 用，以很小的稀释因子实现废液中的溶质( 固形物) 和固相纤维的分离。固形物回收由 过去的2 5 一次性提高到9 6 以上，基本上解决了制浆废液对环境的污染问题。 ( 3 ) 洗涤池洗浆改为机械洗浆，稀释因子选择最低区，水耗可由原来的5 0 吨水 吨浆一次性降到8 吨水吨浆，节水效果显著，企业的经济效益和社会效益显著。 ( 4 ) 摸索出一套适合苇浆的红液提取工艺及参数，为国内同行提供技术参考。 7 第一二章国内外洗浆工艺现状 第二章国内外洗浆工艺现状 2 1 国内洗浆工艺的进展 2 0 世纪8 0 年代以前，亚硫酸盐法制浆工厂大多采用洗涤池洗涤蒸煮后的粗浆“”。 蒸煮后的粗浆在蒸煮锅内保持0 1 兆帕以上压力。纸浆喷放入洗涤池的同时开启放锅泵 向蒸煮锅内补充红液，稀释纸浆顺利放入洗涤池，从洗涤池假底抽出的红液返回稀红液 槽2 3 液位直至放锅结束。抽红液泵切换阀门把洗涤槽假底内红液泵送至浓红液槽。放 锅结束启动温水泵，温水池内的温水送入洗涤池，送满后停泵，温水与纸浆混合并沉淀 过滤约4 0 分钟。滤液经假底由抽红液泵送至浓红液槽。第一次温水抽净后加第二次温 水、第三次温水、第四次温水。第二、三、四次温水不再回收，放入排水沟汹1 这种古 老的洗涤方法使用了大约5 0 年。这期间虽然发明了真空洗浆机、鼓式旋转洗浆机、扩 散洗浆机等先进的洗涤设备，但是由于种种原因没有在国内亚硫酸盐法制浆企业广泛采 用n 刀。 采用洗涤池洗浆存在很多弊病n 目： ( 1 ) 红液固形物提取率低，一般仅有7 0 左右。若把其余约3 0 固形物回收利用， 那么回收的红液浓度很低，极大的提高了红液蒸发的耗蒸汽量； ( 2 ) 洗涤耗水量太大，洗涤一吨浆耗水量约8 0 t l o o h ( 3 ) 3 0 的红液固形物排放相当于吨浆排放污染物2 8 0 k g 3 2 0 k g ，造成严重的环 境污染； ( 4 ) 洗浆过程大量使用温水造成大量的能源浪费； ( 5 ) 洗浆时间长，洗一锅纸浆大约用时4 5 h 5 h ，且洗涤过程不能连续化作业。 2 0 世纪9 0 年代初，广州造纸厂率先成功地使用英国b c 公司制造的带式洗浆机采用 逆流洗涤工艺“”。带式洗浆机的结构与长网纸扳机的网部相似，一条无端合成滤网包绕 传动辊和导网辊。网水平下面安有7 个真空吸水箱( 吸水箱个数可以变化) ，每个吸水 箱都与单独的真空泵相连，抽出滤液。浓度1 4 的浆料均匀的从流浆箱流送上网。浆 料到达第一吸水箱上部时，脱水到浓度i 0 i i ，吸出的红液返回用于上浆前的稀释。 其余6 个吸水箱按逆流洗涤原理洗涤浆料。安装在最后一个吸水箱上方的喷水管中喷入 热水，浆中置换出来的稀红液，用泵送入前一个吸水箱上面的喷水管，依次类推，直到 第二个吸水箱，这里置换出来的滤液即为送往蒸发的浓红液。 8 第一二章国内外洗浆工艺现状 采用逆流洗涤工艺吨浆耗水约2 0 m 3 ，洗涤效果很好，红液固形物提取率高达9 8 。5 ， 提取红液浓度为7 l o ，达到节水? 节能、提取率高、进蒸发站红液浓度高，减少污 染等效果。水平带式洗涤机很快在亚硫酸盐法制浆企业广泛使用。目前，亚硫酸盐法 制浆企业采用的洗浆及红液提取设备状况如表1 - 6 乜1 。 表1 - - 0 洗浆、红液提取状况表 t a b l e1 6 t h et a b l eo f w a s t i n g 、r e dl i q u i dd i s t i l l i n gs t a t e 除个别亚硫酸盐法制浆企业仍然使用洗涤池洗浆以外，多数企业已改造成水平带式 洗浆机逆流洗涤工艺，达到洗涤效果好、红液固形物提取率高、节水、节能、进蒸发站 红液浓度高等良好效果，取得良好的经济效益。特别是对以木材为原料的亚硫酸盐法制 浆企业，纸浆的树脂含量比过去的沈涤池洗浆降低了5 0 9 6 6 0 9 6 ，未发生过树脂障碍等阀 9 第二章国内外洗浆工艺现状 题嘲。现仍采用洗涤池洗浆的企业正在由计划的淘汰洗涤池，改用水平带式洗浆机逆流 。# j 洗浆工艺。 2 2 现阶段洗浆工艺 目前，废液提取过程逆流洗涤是制浆厂常采用的洗涤方法。废液提取中采用的洗浆 设备种类繁多，按其洗浆浓度和工作原理可分为高浓、中浓、低浓，不同的洗浆浓度所 采用的洗浆设备就不同，螺旋挤浆机、双辊挤浆机、双鼓挤浆机、双锥盘挤浆机、双网 挤浆机、长网夹网浓缩机等组成的洗浆系统属高浓系统；鼓式真空洗浆机、鼓式压力洗 浆机、水平带式洗浆机、连续置换洗浆塔、d d 型置换洗浆机等组成的洗浆系统属于中浓 洗浆系统伽。 在现代化生产中，低浓洗涤己不用了。所有的粗浆洗涤中有一个目的，就是将废液 浓缩到最高浓度，且用最少量的稀释水，同时在纸浆离开洗浆系统时保持最低的可溶性 固形物流失，而逆流洗涤就是实现这一目的的关键技术 用逆流洗涤的真空洗浆机洗浆流程，一般清水只用于最后一段洗浆机洗涤，每一段 洗浆机所用的洗涤水均来自后一段的滤液。纸浆从第一段到最后一段其所含的可溶性固 形物量逐步减少，而从最后一段到第一段其所滤出的废液浓度逐步升高。 中浓洗浆系统采用逆流洗涤，不但洗浆效果好，而且可节水5 0 以上。现代化纸浆 洗涤系统，每吨浆耗水量才几立方米。 除了逆流洗涤技术，更为先进的洗涤方法是置换洗涤技术。置换洗涤是在不改变多 孔体浆层及其纤维结构的条件下，通过液体的流动，用洗涤水强迫取代原存在于浆层纤 维间空隙内废液的过程。 在置换洗涤过程中，被取代废液的体积，就等于注入洗涤水的体积。在理想置换时， 洗涤水与浆层里的废液不会发生混合，也不产生局部穿透现象，在洗涤水与废液之间存 在清晰的分界面，这一分界面在置换洗涤过程中自洗涤水的进入面平行地向废液排出面 推进嘲。在这一状态下，理论上的废液提取率应为1 0 0 ，排出的废液浓度较高。但在 实际置换洗涤过程中，由于洗涤水的不均匀穿透以及外界条件的干扰，使废液提取率和 排出废液的浓度降低，偏离理想值。但尽管如此，置换洗涤对于高效节水及减少纤维流 失具有重大意义。置换洗涤技术已应用于鼓式置换洗涤机( 简称d d 洗浆机) 、常压置换 洗涤塔、压力置换洗涤塔等洗浆设备，成为目前制浆工艺过程中的高效、节水、先进洗 浆系统。 第二章国内外洗浆工艺现状 近年来，国外造纸机械企业凭借技术优势，开发制造了实用、高效、先进的洗浆设 备，打入中国市场，特别是浆料置换洗涤设备，一不断推陈出新，这些新型的浆料洗涤设 备的应用，降低了能耗和基建投资，节约了水资源，推动了我国制浆造纸企业的发展。 但进口国外设备，价格昂贵，一次性投资较大，中小型企业难以承受。因此，国内造纸 机械企业抓住机遇，大胆创新，加速造纸机械国产化的进程，替代进口，广泛应用于生 产实践，促进造纸行业的技术进步，减少污染，保护环境，保证造纸行业的可持续发展。 第三章酸法苇浆红液提取工程的改造 一第三章 酸法苇浆红液提取工程的改造 此章节论述的金纸酸法苇浆红液提取工程的改造包括两个方面的内容。一方面，是 采用自动化的洗浆机代替传统的洗浆池，实现设备的技术革新；另一方面，针对新设备 的特点采用新的工艺路线( 浓调一筛选一真空挤压洗浆) 对传统工艺路线( 稀释脱 水洗浆一筛选一脱水) 进行改进。其实单单用理论上是否有创新来衡量“先筛后洗” 与“先洗后筛”两工艺的优劣是不恰当的，因为工艺的合理不仅仅是要理论先进，而更 重要的是能否更好的实现最终的洗选效果也就是说成浆尘埃度的大小是衡量一个 完整的洗选工艺优劣的唯一标准。当然还要权衡考虑各个方面的因素，实现企业的终极 目标经济效益。而恰恰此新工艺达到了企业的终极目标，所以说新工艺是先进的、 经济的，此工艺改进是有着重要的环境意义的。 下面将通过新、老工艺的对比方式阐述酸法苇浆红液提取工程改造的生产实践。 3 1红液提取工艺改造前、后对比 3 1 1 改造前工艺流程 工程改造前红液提取工艺流程如图3 - i 所示嘲改造前工艺过程简单概括为：稀释 脱水洗浆一筛选一脱水( 先洗后筛) 。 3 1 2 改造后工艺流程 工程改造后红液提取工艺流程如图3 - 2 所示。改造后工艺过程简单概括为：浓调一 筛选一真空挤压洗浆( 先筛后洗) 。 第：三章酸法苇浆红赦提取工程的改造 i：一 清 4 ( 叫7 个洗涤泡l 自承 自摩 臼水弛 图3 - 1 工程改造前红液提取工艺流程图 生纸车闯 f i g u r e3 - 1 f l o w - c h a r to fr e dl i q u i dd i s t i l l i n gb e f o r er e b u i l d i n g 第三章酸法苇浆红液提取工程的改造 l 瑶 4 吲粉 图3 - 2工程改造后红液提取工艺流程图 f i g u r e3 - 2 h o w - c h a r to f r e dl i q u i dd i s t i l l i n ga f t e rr e b u i l d i n g 1 4 第三章酸法苇浆红液提取工程的改造 3 1 3 改造前后两工艺的对比 通过对比两工艺过程，发现新工艺有如下特点： 1 流程短、效率高。与传统的先洗后筛相比，先筛后洗省去了很多中间环节，如沉 渣沟、贮浆池及各种泵，经过几段筛之后浆直接进入洗浆机，整个流程紧凑，封闭，热 损失小，污染环境减轻，动力消耗少，洗筛效率高。当然这里有一个先决条件嘲：由于 工业化程度高，不锈钢产品生产及制造更容易，压力筛的制造及使用更广泛，洗浆机设 计制造更加合理，随着计算机控制用于生产更加深入d c s 控制更成熟等等，这一切都 使先筛后洗工艺更完善。 2 投资少，流失小。省去了几个中间贮浆池，其占地面积缩小；整个过程呈封闭状 态，间歇排渣，流失更小，既环保，又经济。并且过程时间大大减少，实现了连续生产。 从煮出浆到漂白工序，仅用一段、二段加带式洗浆机就把整个筛洗全部完成，由于工程 造价低，致使投资大大的降低( 与传统先洗后筛工艺相比较) 。 3 2 改造后红液提取工艺系统的特点及先进性 3 2 1 双网带式真空挤压洗浆机简介 由纸浆浓缩机理可知，纸浆的工业化生产中使用过滤和挤压脱水方式是纸浆浓缩过 程中较经济的脱水方法。低浓度纸浆采用真空抽吸过滤的方法浓缩，而高浓度的纸浆采 用挤压脱水的方法浓缩。这两种浓缩方法都是在压力差的作用下，纸浆基本上是以逐层 沉积脱水的方式进行浓缩的l 勰】。双网洗浆机就是应用纸浆浓缩理论，同时具有从过滤到 压榨功能的连续性生产脱水设备。 第三章酸法苇浆红液提取工程的改造 图3 _ 3 水平带式真空压榨洗浆机工作示意图 f i g u r e3 - 3d e w a t e r i n gz o n e so ft h et w i nw i r ew a s hp r e s s 双网带式真空挤压洗浆机大体上分上浆区、洗浆区和压榨区三部分。 上浆区工作宽度3 6 0 0 m m ；进口高度范围1 0 - 7 0 r a m 洗浆区分为五区四段，洗涤区中5 个区的气体经汽水分离器后，气体由鼓风机抽到 洗浆机的顶部，液体进入红液槽，这样在浆层上部形成正压力，浆层底部形成负压力， 在压力作用下利于洗涤脱水，第一区下来的红液经红液槽去蒸发工段生产粘合剂；第二 区下来的红液进入矿立管，送去稀释浆料，调节喷放锅及中间槽出口浓度；第三区下来 的红液由泵送洗涤第一段，用作第一段洗涤的洗涤水；第四区、第五区下来的红液由泵 送洗涤第二段，用作第二段洗涤的洗涤水；第三段的洗涤水来目于后续三道压榨挤出的 红液，第四段的洗涤水来自于上、下网的洗网水，洗网水为6 0 的清水。 压榨区有三道压榨，锲形区压榨，水平辊压榨和对辊压榨。这三个不同的压榨区间 反映出纸浆浓缩过程中，脱水压力从低压逐渐到高压，脱水方式从过滤到挤压脱水，纸 浆浓度从低浓到中浓的逐渐变化的特点。一压区线压力 5 0 n r a m ，二压区线压力 1 0 0 n r a m ，三压区线压力 1 5 0 n m m ，双网洗浆机的洗涤效率为9 5 ，稀释因子1 0 1 5 ， 生产能力 的污染。一一 另外，对水质污染的降低，保证了下游居民饮用水质量，这是关系着国计民生的大 事。 5 2 经济效益 5 2 1 产生经济效益的几个方面 1 提高出浆质量 老系统粗选筛的筛孔0 6 姗，对应新系统的一段除节机筛孔为e ) 5 m ，老系统细选筛 的筛孔为1 4 i 6 m a ，对应新系统一段段筛筛缝为0 2 m m ，老系统没有除渣器，新系统 有高浓除渣器，以上这些筛选设备保证了生产质量的提高，老系统的洗浆质量较差，平 均尘埃度为1 2 0 个酽，新系统平均尘埃度为8 0 个m 2 ，相应的纸的尘埃度这一物理指标 也大大降低，这一指标的提高为金纸在纸张市场的激烈竞争提供了有力的物质保障。 2 降低浆料的流失 老系统用洗涤池来进行洗涤，洗涤池使用的网子为6 0 日，相当于抄纸的成形网( 6 5 目) ，抄纸的白水浓度能达原浓度的1 4 1 3 ，这足以说明洗涤池的流失是非常大的， 且时有网子拉坏的情况，如果发现和处理不及时，会导致流失的急剧加大。 粗选筛和细选筛的排渣为5 8 9 6 ，虽这一部分浆料用于小纸机生产卫生纸，但就产 品的价格差来看，实质是用许多好的纤维去造低档的纸，故这也是一种隐性的流失。 另外，老系统侧压脱水机的再次洗浆也是带来浆料的流失的一个重要原因。 新系统基本上是封闭的系统，只有一段除节机间歇往外排渣，排渣率在1 左右，三 段筛出来的渣浆基本全是大的苇节，带走的浆料很少，高浓、低浓除渣器由于采用的是 高效的节浆式的除渣器，外加自动控制，排出的渣浆中有用纤维极少，基本上可以忽略 不计，流出的红液经过纤维过滤机过滤后，纤维含有量很少，纤维浓度为0 0 1 左右， 故流失相当小。 据统计旧系统的平均细浆得率为4 2 ，新系统的平均细浆得率为4 4 5 ，增加了2 5 个百分点，按3 0 万吨原苇计，全年多产了0 7 5 万吨浆，按2 0 0 0 元吨浆计，产生经济 效益为1 5 0 0 万元年。 3 节约水资源，由于采用逆流置换洗涤方式，大大降低了用水量 第五章经济效益及社会效益分析 由原来的吨浆水耗4 0 吨降为l o 吨左右。改造前后工业总用水量与循环水量的变化 见表铲2 所示蚴。一 表5 - 2 工程改造前后用水量变化情况表 t a b l e5 - 2 c h a n g e o f w a t e r c o n s u m p t i o n f o r e - a n d a f t p r o j e c tr e b u i l d i n g 4 有利于组织生产 老系统是间歇式的洗涤方式，一池一池地进行，每罐浆料需洗3 个小时。一旦未漂 浆出现紧张时，浆料就不能及时处理出来。而新系统的机械洗涤1 个小时就能洗筛完毕， 马上能进入漂池，效率高，不会因某个环节出现问题而导致未漂浆洗筛供应不上造成纸 机待料停机。 5 增加了粘合剂产量 工程改造后粘合剂产量提高到以前的4 倍多，具体数值如表5 3 所示m ： 表5 _ 3 粘台剂产量统计表 ij 1 a b l e5 3y i e l do f b o n df r o m1 9 9 8t o2 0 0 3 年份9 8 年9 9 年0 2 年 0 3 年 产量万吨年 3 2 5 43 4 7 31 3 1 0 3 1 4 0 1 7 6 人员成本降低。由于设备实现自动化控制，车间人员仅为原来的4 0 0 5 ，节约了人 员成本。 5 2 2 经济效益分析 一 5 2 2 1 主要技术经济指标，见表5 - 4 5 2 2 2 盈亏平衡图如图5 - 1 所示，敏感性分析图如图5 _ 2 所示 第五章经济效益及社会效益分析 表5 - 4 主要技术经济指标表 t a b l e5 - - 4 _ m a i nt e c h n i c a la n de c o n o m i ci n d e x 4 0 第五章经济效益及社会效益分析 4 1 第五章经济效益发桂会效益分析 1 r r 、 一( 锄 磐 生产能力 图5 - 1 盈亏平衡图 f i g u r e5 - 1b a l a n c eo f p r o f i ta n dl o s s 哺戚丰 l b 删t 菱巡 。、 基准财务内* 啦j 6 2 图5 - 2 敏感性分析图洲 f i g u r e5 - 2s e n s i t i v i t ya n a l y s i s 第五章经济效益及社会效益分析 5 2 2 3 财务分析 1 由主要经济技术指标表( 表5 - 4 ) 可以看出，企业将会在8 3 2 年收回全部投资， 在生产经营期内将获得1 4 6 8 6 8 万元的净现值，投资利润率为9 1 8 。该项目的财务内 部收益率为1 3 8 2 ，即当折现率取为1 3 8 2 时，净现值为零。丽根据对该项目的市场 及前景的风险预测，该项目的折现率可取为1 0 ，小于该项目的财务内部收益率。各项 指标均表明，该项目经济效益可观。 2 从盈亏平衡图( 图5 - 1 ) 可以看出，企业的盈亏平衡点为( 5 6 5 8 ，2 5 3 2 5 2 ) ， 说明当企业的生产能力达到5 6 5 8 ，即销售收入达到2 5 3 2 5 2 万元时，企业的利润为零。 而从主要经济技术指标表中可知，企业的年销售收入为4 4 7 6 万元，即生产能力可达到 1 0 0 ( 4 4 7 6 x 5 6 5 8 2 5 3 2 5 2 ) ，可见盈利能力和盈利空间是相当大的。 3 从敏感性分析图中可以看出，相对于内部收益率而言，销售价格的敏感性最大， 经营成本次之，投资为最小。即销售价格有较小的变化，内部收益率将有较大的变化。 第六章结论 第六章结论 金城造纸股份有限公司2 0 0 1 年拟建并投产运行的酸法苇浆红液提取工程改造项目， 通过生产实践摸索最终取得成功。通过对国外木浆洗涤设备、工艺及工艺参数进行科学 有效的调整后，成功的应用于苇浆，成为国内第一套自动化亚硫酸盐苇浆红液提取系统， 为国内同行提供了技术参考，填补了国内该领域的空白，并取得了显著的经济效益和社 会效益。 1 国外先进的水平带式真空压榨洗选设备经过生产实践的改造是可以成功应用于 酸法苇浆生产中的。 2 亚硫酸盐苇浆洗涤筛选工艺由“先洗后筛”变为“先筛后洗”，经实践证明是可 行的，而且工艺先进。 3 亚硫酸盐苇浆洗涤筛选可以采用逆流置换和高浓挤压原理，通过浆料稀释、混合、 扩散、过滤和机械压榨等作用，以很小的稀释因子实现废液中的溶质( 固形物) 和固相 纤维的合理分离。固形物回收由过去的2 5 一次性提高到9 6 以上，细浆得率由过去 的4 2 上升为4 4 5 ，平均尘埃度由1 2 0 个m 2 下降为8 0 个m 2 ，洗浆机出口浆浓度可 达3 5 。 3 工艺参数优化符合苇浆生产实际。 对筛缝尺寸、稀释因子、压区线压力、工艺参数控制等参数进行改进和优化，见表 6 - 1 4 经济效益显著 企业将会在8 3 2 年收回全部投资，在生产经营期内将获得1 4 6 8 6 8 万元的净现值， 投资利润率为9 1 8 。企业的盈亏平衡点为( 5 6 5 8 ，2 5 3 2 5 2 ) ，而从主要经济技术指 标表中可知，企业的年销售收入为4 4 7 6 万元，可见盈利能力和盈利空间是相当大的。 该项目投产后，仅粘合剂一项每年可多为金纸公司创收4 0 0 0 多万元。 5 社会效益明显 减少环境污染，实现清洁生产。c o d 由6 5 6 2 4 吨年下降为1 5 7 8 0 嘶年，s s 由4 2 3 8 6 吨，年下降为7 9 6 3 吨，年，保证了金纸公司持续发展的生命线。 第六章结论 洗浆机压榨区线压力 表6 - 1 酸法苇浆红液提取工艺参数优化前后数据对比 稀释因子 浓度指示控制 液位指示控制 压差指示控制 流量指示控制 一段除节机阀门开启时间 一段除节机阀门关闭时间 高浓除渣器排渣时间 一段筛 二段筛 三段筛 楔形压榨区 水平压榨区 对辊压榨区 q i c l 0 4s p ( 喷放锅) q i c 2 0 3 s p ( 中间槽) l i c 2 0 1s p ( 中间槽) p d l 2 n ( 一段除节机) f i c 3 0 3s p f i c 3 0 4s p o p e n t c l o s e t f i t r a t et d t 0 3 5 m m 0 4 5 m m 5 0 n 咖 l o o n m m 1 5 0 n 衄 2 2 涨 5 4 1 0 0 4 5 k p a 4 5 0 1 m i n 7 0 0 i r a i n 0 0 ：0 3 ：0 0 1 0 ：0 0 ：0 0 0 0 ：3 0 ：0 0 0 2 0 m 0 2 5 m m 由2 8 2 2 m m 3 5 n m 4 0 n m m 5 0 n m 1 o 一1 5 5 “ 8 0 3 5 k p a 4 0 0 1 m i n 6 0 0 l i n 0 0 ：0 6 ：0 0 0 6 ：0 0 ：0 0 o l ：0 0 ：0 0 壹鎏噔垄墨堡鎏堕塑! ：翌! ! ：! ：翌 ! ! ：! ! ：! ! ! ：竺! ! ! 参考文献 参考文献 1 中华人民共和国水利部、英国政府国际发展署( d f i d ) 中国水行业发展项目( 国际) 研讨会会 议资料，2 0 0 l 2 上海城市环境与可持续发展国际研讨会论文集，2 0 0 1 3 中国纸业大全，1 9 9 9 2 0 0 0 4 中国造纸年鉴，1 9 9 9 5 中华纸业。2 0 0 0 ( 1 2 ) ：1 3 6 中国造纸，1 9 9 9 ( 6 ) ：2 3 7 纸和造纸，2 0 0 1 ( 2 ) ：5