秸秆清洁制浆造纸装备的研究与应用

秸秆清洁制浆造纸装备的研究与应用

在分析造纸行业发展现状和未来发展趋势的基础上，分析了未来5-10年内甘蔗清洁纸浆和纸板的发展趋势。作为工艺技术的载体，以秸秆为原料的制浆装备、造纸装备、肥料装备、环保装备等配套装备产业也将会得到更为广阔的发展空间。1纤维原料的加工一是制浆废液处理困难。农作物秸秆杂细胞多、硅含量高。杂细胞和硅主要来源于秸秆的叶、节、鞘和穗，但由于在蒸煮之前未得到有效去除而进入蒸煮系统，进而和部分半纤维素等物质溶入黑液，造成黑液粘度上升、黑液固含量低，提取困难，难以资源化利用，环境污染严重。二是浆的质量差。草类的纤维结构和化学组成与木材有着根本的区别，理论上说草浆的强度应高于阔叶木浆。秸秆纤维解离点高，需脱除92%的木素才能解离成浆，而桉木浆只需脱除84%的木素。但传统的化学制浆,无论是碱法和铵法，采用高温、高药，一次性离解成浆，对纤维的破坏严重，导致纤维长度下降，强度受损，纸浆质量差。秸秆纤维的天然特质并不比阔叶木浆差，问题的核心是如何在制浆过程中最大程度减少纤维损伤、提高纸浆质量，并使制浆黑液得到妥善处理、实现清洁生产。与秸秆制浆造纸配套的关键设备在秸秆制浆造纸系统中扮演着重要角色，其性能优劣直接影响着整个生产系统的配置，设计和制造适应秸秆制浆造纸的配套装备也是使秸秆制浆造纸实现转型升级的关键。2推动秸秆循环利用，实现生产运作化对传统制浆工艺的革新是以全新的理念解决传统秸秆制浆存在的不足，目标是以高效备料和蒸煮实现秸秆纤维质量的提高和生产过程污染物产生的最小化和资源化。经过10多年不断的探索与研究，我们研发出适合于秸秆清洁制浆的工艺技术，并研制出与之配套的自动备料机、连续蒸煮器、新型真空洗浆机和适合于秸秆的氧脱木素塔等装备，将其应用于以麦草、稻草和玉米秸秆为主要原料的生产过程。第一，采用新式备料技术，以粉碎机替代切草机。新式备料实现了秸秆分丝和杂质的有效去除，草片合格率提高到92%，为后续蒸煮效率的提高和减少药量消耗提供基础条件。第二，革新蒸煮观念，借鉴木浆蒸煮工艺，变“蒸”为“煮”。采用全液相秸秆置换蒸煮新工艺，通过黑液在蒸煮过程的置换和循环，其中糖类大分子物质充分裂解，黑液粘度降低、提取率提高，生产过程水耗、能耗减少。置换蒸煮过程把浆得率由传统漂白浆40%～50%的得率提高到55%～60%，将黑液提取率提高5～10个百分点，黑液可浓缩固含量提高10～15个百分点。与此同时，通过制备高硬度浆，有效保护纤维长度，制得了高质量的草浆，生产出高档的生活用纸、食品包装纸、食品包装盒及文化纸。第三，应用连续蒸煮器，实现生产过程自动控制和规模化生产。秸秆浆单条线生产能力可达到10～20万吨/年。第四，以生产过程废弃物资源化为目标，将制浆过程中产生的木质素用于制造有机肥。目前，正在开展将备料过程收集的麦糠等杂质用于生产燃料乙醇，其中产生的废渣用于制造有机肥的技术试验。3有机肥的市场空间和发展前景从造纸行业发展现状和未来发展趋势等方面分析，未来5～10年内，秸秆清洁制浆造纸会成为一个非常有影响力的产业。首先，我们先来看草浆的发展空间。2011年，全国进口木浆和废纸分别高达1330万吨和2728万吨，合计占纸浆消耗总量的39%。按照我国纸业目前的原料结构状况和我国纸业发展速度，预计到2020年，我国需要进口世界废纸总量的50%，全球木浆总量的40%。从全球纤维原料供应发展趋势看，这是一个不现实的数据。那么，发展秸秆清洁制浆是满足未来纤维原料需求的一个有效途径。秸秆浆的原料来源于一年生农作物秸秆，如果实现有效收储，不会发生原料短缺。按照我国造纸工业发展“十二五”规划的纸张产量增幅预测，到2020年我国纸和纸板产量预计将达到1.45亿吨，那么纸浆的消耗量则应在1.16亿吨左右。我认为这其中30%应该是秸秆浆，那就是近3500万吨的量。我们再来看有机肥的市场空间和发展前景。有机肥与国家的食品安全紧密相关。有机肥最突出的特点是改善作物品质，改良培肥地力，净化环境。土壤有机质含量多少与肥力水平和供给能力关系十分密切。自2003年以来，我国粮食生产实现了“九连增”，但与之形成鲜明对比的是土壤有机质缺乏导致的土壤肥力退化问题。据专家测算，全国化肥的平均利用率为30%，山东省化肥利用率仅为24%。为什么这么低？核心是土壤有机质含量太低。据测算，山东省的土壤有机质含量为0.8%，如果山东省的有机质含量低到0.5%的时候，就很难恢复。我国重要的商品粮生产基地北大荒集团土壤有机质含量最高曾到过10%，但现在平均不到3%，有的数据显示仅是2.5%，在东北的气候环境下，如果低于1.5%，土地就很贫瘠。可见，中国的耕地亟需补充有机质。保守估算，我国18亿亩基本农田其中有6亿亩补充有机质的话，这个需求量就很大。另一方面，按照“养分归还”的理论，我们的有机肥将秸秆从土壤中吸收的养分又归还给了土壤，是另一种意义的秸秆还田。因此，这是与土壤天然养分最接近的有机肥，具有很好的应用前景。由以上分析，作为工艺技术的载体，以秸秆为原料的制浆装备、造纸装备、肥料装备、环保装备等配套装备产业也将会得到更为广阔的发展空间。4开发新型秸秆清洁制浆造林的技术和装备新的形势下，特别是在十八大提出的大力推进社会主义生态文明建设的历史背景下，我们要脚踏实地做好每一项工作。在秸秆清洁制浆技术发展方面，我们还有很多工作要做。首先，我们要继续开展覆盖秸秆清洁制浆全系统的技术优化和整合。其次，我们要开发更多以秸秆为原料的资源节约型、环境友好型新技术、新产品。第三，我们要同步研制和优化以秸秆为原料的产业链配套装备系统，实现技术和装备的同生共长、相互促进。以上是泉林纸业在秸秆清洁制浆造纸及其装备方面的工作情况和我对秸秆清洁制浆造纸及其装备未来发展的几点看法，不足之处，请批评指正。期待着政府、社会及各位专家、领导给予我们行业更多的支持和关注，指导