二氧化氯漂白段有效氯用量与白度预测设计计算书

PAGE1二氧化氯漂白段有效氯用量与白度预测设计计算书——硫酸盐桉木浆ECF漂白系统（D₀–Eop–D₁–D₂）文件编号SJ-BLE-2026-017文件阶段施工图设计阶段文件类型工艺设计计算书项目名称××纸业500t/d硫酸盐浆ECF漂白技改工程设计专业制浆造纸工艺编制人×××审核人×××批准人×××编制日期2026年10月

目录TOC\o"1-2"\h\z\u第1章设计依据与标准引用 11.1设计依据 11.2设计范围 1第2章设计基础条件与原始参数 12.1浆种与产能 12.2漂前与目标指标 22.3漂序选择 2第3章漂白工艺流程与段序说明 2第4章有效氯用量设计计算 34.1计算原理与基本定义 34.2D₀段二氧化氯用量 34.3Eop段化学品用量 44.4D₁段二氧化氯用量 44.5D₂段二氧化氯用量 44.6全厂有效氯用量汇总 4第5章白度预测模型与逐段推算 55.1预测模型 55.2逐段白度推算 5第6章安全核验与环保校核 66.1二氧化氯车间安全通风量 66.2AOX负荷估算 66.3化学品贮存与安全间距 6第7章结果分析与工程指导意义 77.1计算结果汇总 77.2卡伯因子敏感性分析 77.3工程指导意义 7免责声明 8PAGE1第1章设计依据与标准引用本计算书针对制浆造纸车间硫酸盐浆无元素氯（ECF）漂白工段中二氧化氯（ClO₂）漂白段的有效氯用量及成品白度进行设计计算，作为漂白车间工艺设备选型、化学品制备能力配置及运行参数整定的技术依据。1.1设计依据本计算书依据下列现行国家标准、行业标准及技术规范编制。当下列标准被修订时，应以最新有效版本为准。表1-1本计算书引用的主要标准与规范序号标准编号标准名称1GB/T1546—2018纸浆卡伯值的测定2GB/T7974—2013纸、纸板和纸浆蓝光漫反射因数D65亮度的测定（漫射/垂直法）3GB/T27709—2011带二氧化氯的四段漂白系统能量平衡及能量效率计算方法4GB51092—2015制浆造纸厂设计规范5HJ2302—2018制浆造纸工业污染防治可行技术指南6GB16297—1996大气污染物综合排放标准7GB/T2678.3—2026纸浆氯耗量（脱木素程度）的测定8GB/T22904—2023纸、纸板和纸浆总氯和有机氯的测定1.2设计范围本计算书覆盖漂序D₀–Eop–D₁–D₂四段漂白中各段二氧化氯及配套碱、氧气、过氧化氢的有效氯当量用量计算、逐段白度预测、化学品年用量估算、AOX负荷校核及安全通风量核验，不包含二氧化氯发生器选型、漂白塔容积热力计算及废水处理站工艺设计。第2章设计基础条件与原始参数2.1浆种与产能本工程处理对象为桉木硫酸盐法化学浆（KP浆），经氧脱木素后送入漂白车间。设计绝干浆产量Q_p为500t/d，年操作时间T_y为330d，年绝干浆产量为16.5万t。2.2漂前与目标指标表2-1设计原始参数表序号参数名称符号数值单位备注1氧脱木素后卡伯值K₀18.0—GB/T1546—20182漂前白度（D65）B₀42.0%ISOGB/T7974—20133漂前黏度η₀950mL/g毛细管黏度法4目标成品白度B_t88.0%ISO商品漂白硫酸盐浆5D₀段终点pHpH₀2.5～3.0—酸性脱木素6D₁段终点pHpH₁3.5～4.0—弱酸漂白7D₂段终点pHpH₂4.0～4.5—补充漂白2.3漂序选择依据GB51092—2015《制浆造纸厂设计规范》关于漂白工艺宜采用多段漂白的规定，结合HJ2302—2018推荐的ECF漂白技术路线，本工程采用D₀–Eop–D₁–D₂四段漂序。其中D₀段以二氧化氯替代元素氯完成深度脱木素，Eop段以加氧、加过氧化氢强化碱抽提去除残余木素，D₁、D₂两段以二氧化氯完成白度提升与稳定。第3章漂白工艺流程与段序说明浆料自氧脱木素洗涤后以中浓（10%～12%）进入D₀段混合器，与经稀释的ClO₂溶液混合后进入D₀漂白塔；塔后经中浓洗涤机洗涤，进入Eop段，在0.4～0.6MPa氧气压力及NaOH、H₂O₂作用下完成碱抽提；洗涤后浆料进入D₁段完成主漂白，再经洗涤进入D₂段完成补充漂白，最后经浓缩贮存送至浆板机或纸机。表3-1D₀–Eop–D₁–D₂各段工艺条件段序段名浆浓/%温度/℃时间/min终点pH主要作用D₀ClO₂脱木素1065452.5～3.0深度脱木素，降低卡伯值EopO₂/H₂O₂强化碱抽提10759010.5～11.0溶出残余木素D₁ClO₂主漂白10751203.5～4.0白度提升至目标D₂ClO₂补充漂白10701204.0～4.5白度稳定与返黄抑制第4章有效氯用量设计计算4.1计算原理与基本定义二氧化氯（ClO₂）作为漂白剂时，其氧化能力通常以有效氯（activechlorine）当量表示。根据氧化还原当量关系，1molClO₂接受5mol电子被还原为Cl⁻，而1molCl₂接受2mol电子被还原为Cl⁻，二者摩尔质量分别为67.45g/mol和70.90g/mol，故质量换算系数为：k=MClO₂×5/工程上为保守计，常取换算系数2.63（含现场有效率折减），即每投加1kg商品ClO₂相当于2.63kg有效氯。本计算书统一采用k=2.63。4.2D₀段二氧化氯用量D₀段采用卡伯因子（KappaFactor,KF）控制法。卡伯因子定义为有效氯用量（%，对绝干浆）与漂前卡伯值之比，是ECF漂白D₀段设计的核心参数：KF=Xactive,D₀（%式中：X_active,D₀为D₀段有效氯用量（%，对绝干浆）；K₀为氧脱木素后浆料卡伯值。根据硫酸盐桉木浆ECF漂白的工程经验，KF取0.20，对应较优的脱木素选择性与AOX负荷水平。则D₀段有效氯用量为：Xactive,D₀=KF×K0换算为商品ClO₂用量（%，对绝干浆）：XClO₂,D₀=Xactive,D₀D₀段每日ClO₂消耗量为：MClO₂,D₀=XClO₂,D₀4.3Eop段化学品用量Eop段以NaOH为碱源、O₂为氧源、H₂O₂为保护剂，其化学品用量按经验比例并参考GB/T27709—2011推荐区间选取。NaOH用量为D₀段卡伯值下降量的函数，取1.8%；O₂用量取0.6%；H₂O₂用量取0.3%（均对绝干浆）。Eop段不直接消耗有效氯，但承担残余木素脱除，为后续D₁段降低化学品负荷。4.4D₁段二氧化氯用量D₁段为白度提升主段，其ClO₂用量根据目标白度与漂前白度之差确定。按经验模型，D₁段每提升1%ISO白度约需0.10%～0.12%ClO₂（对绝干浆）。D₁段入口白度（Eop后）预计为68.0%ISO，目标D₁出口白度为86.5%ISO，白度增量ΔB₁=18.5%。取单位白度增量ClO₂消耗系数a₁=0.11：XClO₂,D₁=a1对应有效氯当量为：Xactive,D₁=XClO₂,D₁4.5D₂段二氧化氯用量D₂段为补充漂白段，主要作用为进一步提升白度至88.0%ISO并抑制后续返黄。D₁出口白度86.5%，D₂段白度增量ΔB₂=1.5%，取a₂=0.10：XClO₂,D₂=a2Xactive,D₂=0.15%×2.63=0.39%（4.6全厂有效氯用量汇总将D₀、D₁、D₂三段ClO₂用量及有效氯当量汇总如下表。Eop段不消耗含氯漂剂，故不计入有效氯总量。表4-1各段二氧化氯及有效氯用量汇总表段序ClO₂用量/%（绝干浆）有效氯当量/%（绝干浆）日消耗量/(t·d⁻¹)年消耗量/(t·a⁻¹)D₀1.373.606.852260.5Eop————D₁2.045.3710.203366.0D₂0.150.390.75247.5合计3.569.3617.805874.0折合每吨风干浆ClO₂消耗量为：3.56%×1000=35.6kg/t风干浆，略高于HJ2302—2018推荐的15～30kg/t风干浆区间上限，主要原因是本工程目标白度（88%ISO）高于一般ECF浆水平。若降低目标白度至86%ISO，D₂段可取消，总ClO₂用量可降至约17.0kg/t风干浆，进入推荐区间。第5章白度预测模型与逐段推算5.1预测模型采用基于经验系数的逐段加和模型。设漂前白度为B₀，各段白度增量与该段有效氯用量成正比，与残余木素（卡伯值）成反比：Bn=Bn-1式中：B_n为第n段出口白度（%ISO）；c_n为第n段白度增益系数（%ISO/%有效氯）；X_active,n为第n段有效氯用量（%）；d_n为卡伯值损失对白度的衰减系数；ΔK_n为该段卡伯值下降量。5.2逐段白度推算表5-1逐段白度预测结果段序入口白度/%ISO出口卡伯值出口白度/%ISO白度增量/%ISO漂前42.018.0——D₀42.05.555.0+13.0Eop55.03.068.0+13.0D₁68.02.286.5+18.5D₂86.52.088.0+1.5预测成品白度为88.0%ISO，满足设计目标。D₀段脱木素率为：ηD₀=K0D₀段脱木素率达到69.4%，处于ECF漂白D₀段合理区间（65%～75%），表明卡伯因子KF=0.20选取恰当，既避免了过漂导致的纤维素降解，又为后续Eop、D₁段减轻了木素负荷。第6章安全核验与环保校核6.1二氧化氯车间安全通风量依据GB51092—2015《制浆造纸厂设计规范》第12.3节，二氧化氯制备车间应设置与事故通风相结合的厂房上下部全面排风装置，事故通风换气次数不应小于12次/h。本工程漂白车间ClO₂加注间按长18m、宽12m、高8m设计，容积V=1728m³，事故通风量计算如下：Qvent=n×V=12×1728=20736m³/h（设计选取事故排风机两台（一用一备），单台风量11000m³/h，全压2500Pa，满足不小于12次/h的规范要求。正常生产时排风量按6次/h设计，事故工况下自动切换至12次/h以上。6.2AOX负荷估算ECF漂白虽以ClO₂替代元素氯，但仍会产生少量可吸附有机卤化物（AOX）。根据HJ887—2018《污染源源强核算技术指南制浆造纸》及HJ2302—2018，ECF漂白AOX产生系数约为0.3～0.6kg/t风干浆。本工程按0.5kg/t估算：MAOX=0.5kg/t×165000t/a=82.5t/a（AOX废水送车间废水处理站，经厌氧—好氧—深度处理后排放，满足GB3544—2008《制浆造纸工业水污染物排放标准》中AOX≤10mg/L的限值要求。6.3化学品贮存与安全间距ClO₂水溶液以现场制备、直接使用为原则，不设大容量贮存。NaOH溶液（浓度10%）贮罐容积按7d用量设计；H₂O₂（浓度35%）贮罐按15d用量设计。ClO₂发生器间与车间值班室、控制室间距不小于15m，符合GB51092—2015及GB16297—1996的相关规定。表6-1安全与环保核验汇总表序号核验项目规范要求本设计取值结论1事故通风换气次数≥12次/h12.0次/h满足2正常通风换气次数≥6次/h6.0次/h满足3ClO₂车间与值班室间距≥15m18m满足4AOX产生系数0.3～0.6kg/t0.5kg/t满足5NaOH贮存量≥7d7d满足6H₂O₂贮存量≥15d15d满足第7章结果分析与工程指导意义7.1计算结果汇总本设计计算书在500t/d绝干浆、氧脱木素后卡伯值18.0、目标白度88.0%ISO的条件下，采用D₀–Eop–D₁–D₂四段ECF漂序，计算得到：D₀段ClO₂用量1.37%（有效氯3.60%）、D₁段ClO₂用量2.04%（有效氯5.37%）、D₂段ClO₂用量0.15%（有效氯0.39%）；三段合计有效氯用量9.36%（对绝干浆），折合ClO₂总用量17.8t/d、5874t/a。预测成品白度88.0%ISO，D₀段脱木素率69.4%。7.2卡伯因子敏感性分析卡伯因子KF是影响D₀段化学品消耗与浆黏度的最敏感参数。当KF在0.15～0.25区间变化时，D₀段有效氯用量在2.70%～4.50%之间，脱木素率在60%～75%之间。本设计取KF=0.20，对应脱木素率69.4%，兼顾了脱木素深度与浆黏度保留率（预计黏度保留≥85%）。实际生产中应根据在线卡伯值分析仪反馈，将KF波动控制在±0.02以内。7.3工程指导意义（1）二氧化氯发生器能力配置：按ClO₂总用量17.8t/d、24h连续运行，单小时最大用量约0.74t/h，考虑1.25倍余量，建议配置1套1.0t/hClO₂发生器（生产能力≥1.0t/h，纯度≥95%），并预留第二套发生器接口。（2）化学品输送计量：D₀段ClO₂溶液浓度控制在8～10g/L，经中浓混合器注入；D₁、D₂段浓度控制在10～12g/L。各段均配置质量流量计与自动调节阀，卡伯因子闭环控制。（3）运行优化方向：若市场对商品浆白度要求降至86