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DDS置換蒸煮技術改造及生產運行控制

時間: 2021-11-15 來源: 廣東弗艾博纖維技術研究有限公司 作者: 小編

DDS置換蒸煮技術改造及生產運行控制-電熱高壓蒸煮鍋

編輯：弗艾博纖維技術研究中心

摘要：本文淺談漂白化學木漿廠引進和消化吸收目前世界上最先進的間歇式置換蒸煮(DDS)技術，把傳統(tǒng)間歇蒸煮系統(tǒng)改造為DDS置換蒸煮系統(tǒng)的實踐經驗，以及生產運行中出現(xiàn)的黑液平衡問題及所采取的有效措施，實現(xiàn)了在無臭氣污染的環(huán)境下以低汽耗生產高質量紙漿的目標。
關鍵詞：漂白化學木漿；DDS置換蒸煮系統(tǒng)；技術改造；運行控制
中圖分類號：TS733 ．2 文獻標識碼：B 文章編號：1671—4571(2009 J05-0067-05
作者簡介：羅建，女，工程師，主要從事制漿造紙新產品開發(fā)、新技術、新工藝研發(fā)應用等方面的工作。
1 前言
漂白化學木漿的生產是一個需消耗大量纖維原料、化學藥品和能源動力的過程，又是造成環(huán)境污染的重要污染源。改進制漿工藝方法可有效抑制污染、節(jié)約原料和能源消耗，提高和穩(wěn)定產品質量。DDS置換蒸煮技術是在低能耗RDH(快速置換加熱)間歇蒸煮技術基礎上研發(fā)出來的新技術。廣西賀達紙業(yè)有限責任公司通過引進和消化吸收先進的間歇式置換蒸煮(DDS)技術，把原有常規(guī)間歇蒸煮系統(tǒng)改造成DDS置換蒸煮系統(tǒng)，徹底消除蒸煮臭氣污染、降低蒸汽消耗、減少污水排放負荷，改善產品質量，節(jié)能與環(huán)保效果顯著。

2 原有生產系統(tǒng)的工藝裝備
賀達紙業(yè)公司擁有年產7萬t木漿、竹木混合漿的制漿生產線，蒸煮系統(tǒng)為5臺135m3的立式蒸煮鍋，原采用常規(guī)間歇蒸煮工藝，即木片送入蒸煮鍋后，一次性加入蒸煮藥液，然后經循環(huán)泵把蒸煮液不斷從蒸煮鍋中部抽出，經加熱后再從頂部和底部送入蒸煮鍋，對木片進行蒸解成漿，最后以全壓(或減壓)方式釋放漿料到噴放鍋。洗選漂系統(tǒng)是引進瑞典Sunds公司的技術與設備，采用較先進的密閉篩選系統(tǒng)(三段壓力篩選)、逆流洗滌(置換壓榨洗漿)技術以提高黑液提取率，采用氧脫木素技術達到深度脫除木素目的，提取的廢液送到堿回收系統(tǒng)。漂白工藝采用D/C-EOP-D短程三段漂技術，在氯化段以二氧化氯代替50％氯氣，以有效降低廢水中有機氯化物等污染負荷。堿回收系統(tǒng)包括芬蘭奧斯龍公司提供的六效降膜板式蒸發(fā)器一套(有效傳熱面積4445m2，蒸發(fā)水能力80t/h)，武漢鍋爐廠提供的黑液燃燒低臭鍋爐臺(日處理黑液干固形物360t)，以及壓力過濾苛化系統(tǒng)等裝備。

3 DDS置換蒸煮技術的引進與系統(tǒng)改造
3.1 DDS置換蒸煮技術的引進
常規(guī)間歇蒸煮工藝最突出的問題是，蒸煮完成后漿料是帶壓噴放，噴放過程閃蒸大量二次蒸汽(廢氣)，對環(huán)境空氣造成較大污染；同時，這些二次蒸汽需要用大量的清水來進行噴淋冷卻，從而產生的污熱水又加大了廢水排放負荷；漿料釋放過程的熱量沒能得到有效的回收利用，單位蒸汽消耗高達2t/adt。在重視環(huán)保、能源緊缺的今天，改進落后工藝勢在必行。

電熱高壓蒸煮鍋

用途（Application）

電熱蒸煮鍋（蒸煮器）是模擬生產中蒸球的工作原理設計而成，鍋體做圓周運動，讓漿料作充分混合，適用于造紙實驗室酸法或堿法烝煮各種纖維原料，根據不同的工藝要求可以得到預想的植物漿料，從而為生產過程制定蒸煮工藝提供依據。同時也可用于其它材料的蒸煮，特別是在生物醫(yī)療，食品加工等領域應用最為廣泛。此外該蒸煮器還可用于為實驗室其他設備提供熱蒸汽。

DDS置換蒸煮系統(tǒng)的工藝流程(如圖1)包括液浸裝料(LC)、初級蒸煮(IC)、中級蒸煮(MC)、升溫/保溫(FC)、置換回收(RC)、泵放(DC)等工藝步驟?？焖僦脫Q加熱(RDH)蒸煮技術是由美國Beloit公司在80年代發(fā)展的一種先進蒸煮技術，其目的是在低汽耗的條件下生產低硬度的紙漿。DDS置換蒸煮技術是美國CPL公司從低能耗RDH間歇蒸煮技術的基礎上升級而來，故它秉承了RDH 的優(yōu)點，如不需要噴放的熱回收系統(tǒng)；減少了粗渣率；減少了漂白工序的藥耗；蒸煮置換過程就相當于一段洗漿效果；可以得到低卡伯值、高強度的紙漿外，還對它不足的地方進行改進。采用了先進的數碼控制技術，能更好地解決偏流、槽區(qū)液位的預測、放鍋過程堵塞預測等技術問題，創(chuàng)造了更穩(wěn)定溫度和槽區(qū)殘余化學品充分應用，更高的自動控制操作，減少了操作員人為控制，確保了卡伯值的波動更小，漿料更均勻一致。

經過調研論證，DDS蒸煮技術先進可靠，自動化控制水平高，符合節(jié)能節(jié)水、降低物耗和清潔生產要求。我公司決定引進先進的間歇式置換蒸煮(DDS)技術，實施常規(guī)間歇蒸煮系統(tǒng)改為DDS置換蒸煮系統(tǒng)的技術改造。

3.2 DDS置換蒸煮系統(tǒng)的改造

3.2.1 DDS置換蒸煮系統(tǒng)需要新增的設備

DDS置換蒸煮系統(tǒng)主要包括槽區(qū)、蒸煮鍋、泵、現(xiàn)場儀表及控制系統(tǒng)。如表1對比可見，DDS與常規(guī)間歇蒸煮系統(tǒng)相比，需要一個強大的槽區(qū)：用于儲存和向蒸煮鍋提供不同溫度和濃度的蒸煮液，貯存用過的熱黑液并在下一鍋中回用，在傳統(tǒng)蒸煮中所損失的能量，現(xiàn)在貯存在DDS的槽區(qū)，仍保存在系統(tǒng)中。

3.2.2 DDS置換蒸煮系統(tǒng)的設備改造

在傳統(tǒng)間歇蒸煮系統(tǒng)基礎上改造為DDS置換蒸煮系統(tǒng)，原有的廠房、蒸煮鍋、噴放鍋、部分槽罐、泵、管道以及送料系統(tǒng)等硬件設施都可繼續(xù)使用，只需增加槽區(qū)、換熱器、置換泵等一批設備，改造蒸煮鍋內部結構及循環(huán)系統(tǒng)，改造DCS自控系統(tǒng)和MCC電氣控制系統(tǒng)。水、電、汽、氣等公用工程都利用原有設施，不需要另外增加。

(1)木片裝鍋系統(tǒng)：木片皮帶輸送系統(tǒng)保持不變，但需改造裝鍋料斗，蒸煮鍋蓋改成鍋蓋閥。

(2)蒸煮鍋及其循環(huán)系統(tǒng)：為了溫液和熱液進出蒸煮鍋進行置換，需要適當改造原有蒸煮鍋的上循環(huán)蓖子和錐部管口及其他管口(原有5臺蒸煮鍋僅改造其中4臺即可超過原有產能)。原有的循環(huán)加熱系統(tǒng)由間接加熱改為直接加熱。

(3)噴放鍋：原有的噴放管拆除，所有蒸煮鍋公用一條放鍋管線，在原有的噴放鍋另外開一個進漿管口，除此之外，不需對噴放鍋進行任何改造。

項目施工時，先將新增設備及管線制作安裝就位，然后選擇合適的時間進行蒸煮鍋及相應的附屬設備進行改造，逐臺鍋進行新舊系統(tǒng)之間的接駁，每個蒸煮鍋的改造均不影響其它鍋的生產。項目于2006年l2月動工，2007年5月開始進行現(xiàn)場安裝，2008年3月完成第1臺蒸煮鍋的改造，投入試生產，6月份完成所有4臺蒸煮鍋的DDS改造，正式投產。

4 改造后DDS置換蒸煮系統(tǒng)運行狀況
4.1 DDS置換蒸煮系統(tǒng)的生產工藝
表2對比顯示，DDS蒸煮周期比常規(guī)間蒸多了溫黑液充裝、熱黑液充裝、置換(回收熱黑液)三個操作，白液分多次充裝。傳統(tǒng)間蒸的大小放汽在DDS系統(tǒng)中已不需要，高壓噴放也改為常壓泵放，消除了蒸煮廢氣排放?？傆行A用量降低，蒸煮周期縮短，最高溫度降低，DDS蒸煮工藝更溫和有效。DDS整個周期操作均由計算機控制完成，開始蒸煮前，操作員把木片和白液的參數及每個操作的設定目標值輸人到控制系統(tǒng)中，這些目標值決定加堿量、H因子、時間、溫度、流量、壓力等等，由計算機完成計算并控制。試生產經歷了調試階段的波動，完成調試后系統(tǒng)運行逐步穩(wěn)定，產量和質量達到預期。

4.2 DDS置換蒸煮系統(tǒng)運行效果(見表3)
(1)徹底消除蒸煮臭氣污染、減少廢水排放，環(huán)保效益突出。DDS全封閉的余熱和廢汽回收系統(tǒng)，基本沒有廢汽外排；取消了清水噴射冷凝熱回收系統(tǒng)，每天比原系統(tǒng)少耗2000t清水，相當于年節(jié)省用水66萬t和減少66萬t廢水的排放。
(2)單位汽耗由2.0t/adt降低至1.0t/adt以下，節(jié)約蒸煮汽耗50％以上，相當于年節(jié)約標準煤1萬t以上。
(3)蒸煮周期縮短lOOmin左右，裝鍋量提高5％，單鍋日產量提高50％以上，蒸煮工段產能可提高到10萬t/年，全廠年增產1萬t漿。
(4)粗漿質量得到改善，在保持紙漿黏度的前提下，較大幅度降低了紙漿硬度，卡伯值由原來的18-24降至l4-18，質量波動范圍變小，平均降低5左右。
(5)DDS置換蒸煮無需添加蒽醌等蒸煮助劑來提高紙漿的性能，噸漿木材消耗量也有所減少，節(jié)約了生產成本。

5 DDS系統(tǒng)投產后對生產線的影響
5.1 DDS蒸煮系統(tǒng)投產后生產平衡問題及采取的控制措施
DDS蒸煮系統(tǒng)投產后，生產線受到的主要影響來自黑液回收系統(tǒng)。原因主要是DDS蒸煮把原壓力放鍋帶走的閃蒸蒸汽全部回收到系統(tǒng)中，噸漿送蒸發(fā)黑液量比原來增多1m左右，而堿回收蒸發(fā)站設計蒸發(fā)水量只有80t/h，已是滿負荷運行；對于陡增的回收黑液量，蒸發(fā)能力跟不上，白液也一度跟不上蒸煮，造成迫停漿系統(tǒng)。
為解決以上問題，保證生產正常運行，我們實施了以下幾個有效措施(見表4)。

(1)將蒸煮0#鍋換熱器(閑置)改用到黑液系統(tǒng)，用來加熱送蒸發(fā)稀黑液，保證送蒸發(fā)黑液溫度不低于85℃：
(2)將濃黑液濃度標準降低，蒸發(fā)產濃黑液比原來降低1—2波美；
(3)適當降低白液硫化度，減少堿回收爐芒硝加入量，減少吸熱反應，以保證濃黑液濃度降低后堿爐能正常燃燒；
(4)洗選工段在保證洗凈度前提下適當降低稀釋因子，減少洗滌用水量，保證制漿送蒸發(fā)稀黑液濃度不低于12.5。Be ，減輕蒸發(fā)站壓力。
實施以上措施以來，保持了黑液槽位平衡，生產系統(tǒng)沒出現(xiàn)被黑液迫?，F(xiàn)象，蒸發(fā)稀黑液槽位也維持在60％左右的理想狀態(tài)，生產正常運行，產量和質量得到提升。
5.2 洗選漂工段運行狀況(見表5)
(1)DDS置換蒸煮系統(tǒng)置換過程相當于一段洗滌的效果，保持相同的洗漿殘堿時(冼凈度要求為<5kg Na2O/admt)，洗漿的稀釋因子可以降低，減少洗滌用水量。
(2)DDS置換蒸煮系統(tǒng)可以得到較低卡伯值的紙漿，改造后，漂白工段化學藥品用量均有不同程度減少，這也意味著漂白廢水的負荷將降低，污水處理的費用下降。
(3)改造后，漂白漿質量穩(wěn)定性提高，桉木漿白度基本穩(wěn)定在88.0％ISO以上，塵埃度有所降低，漿的黏度也穩(wěn)定達標。

5.3 堿回收系統(tǒng)運行狀況
DDS蒸煮系統(tǒng)改造后，因為冷噴放而增加的部分水量，給蒸發(fā)系統(tǒng)造成較大壓力。通過洗漿機稀釋因子降低，抵減部分增加的液量，再通過提高蒸煮送蒸發(fā)站的稀黑液溫度和濃度等措施，蒸發(fā)站負荷減輕，黑液系統(tǒng)平衡穩(wěn)定。堿回收系統(tǒng)運行良好，堿回收率達94％，堿自給率99.8％。

6 經驗與探討
(1)從DDS置換蒸煮系統(tǒng)運行一年的情況看，DDS漿的黏度(粗漿與漂白漿)指標總體上略低于以前的常規(guī)間蒸漿。常規(guī)間蒸漿的卡伯值平均20左右，黏度值多在900-1000dm/kg，DDS漿卡伯值平均在15-16，黏度多在850-900 dm/kg；漂后漿：改造前的漂白漿黏度多在650-700dm/kg，目前的DDS漿多在650dm/kg左右。
(2)DDS漿黏度略低于常規(guī)間蒸漿，而物理性能仍然較好，紙漿的抗張指數、耐破指數及撕裂指數等指標基本與改造前保持同一水平或更好；而且DDS漿普遍耐打漿，改造前的成品白漿用PFI磨打到45。SR，打漿轉數多在9500—11000，目前DDS漿普遍要打11500-13000r。
(3)DDS置換蒸煮系統(tǒng)產能提高，成漿質量穩(wěn)定。在改造完成后的2008年下半年，我公司漿板產量比計劃超產2000多t；產品合格率99.89％，一等品率93.62％，均比2007年有所提高，尤其一等品率，比2007年提高將近五個百分點，桉木漿一等品率達98％。
(4)以我們公司的漂白工藝，經氧脫木素及D/C-EOP-D三段漂后，紙漿的黏度一般下降200-250dm/kg。要使漂后漿黏度達650dm/kg以上，粗漿黏度需控制在850dm/kg以上。就我們公司目前運行情況看，卡伯值低于15則難以達到較高黏度。參考文獻資料[1]中的報告數據，國內某廠RDH漿卡伯值15.7(漂后漿黏度599dm /kg)，DDS漿卡伯值14.6(漂后漿黏度572dm/kg)。
(5)低溫慢煮工藝有利于紙漿黏度的提高。DDS蒸煮周期一般為180-220min，目前我公司蒸煮產能富余，我們正實施降低蒸煮最高溫度而適當延長升溫時間，DDS蒸煮周期控制在240min，以期得到更低卡伯值、高強度的紙漿。
7 結束語
傳統(tǒng)間歇蒸煮系統(tǒng)改造為DDS置換蒸煮系統(tǒng)，從根本上解決了傳統(tǒng)蒸煮系統(tǒng)能耗高、排污負荷大、紙漿質量波動等突出問題，節(jié)能降耗效果顯著，環(huán)保意義更大。賀達公司是國內最早應用DDS置換蒸煮技術改造傳統(tǒng)間歇蒸煮系統(tǒng)的制漿廠之一，項目技改的成功為其它同類型企業(yè)提供了有益的借鑒。

參考文獻
[1] 丁仕火，張銘鋒，王武雄等．DDSTM置換蒸煮系統(tǒng)RDH間歇蒸煮技術新進展[J]．中國造紙，2005，24(6)：62

Technical Rebuild and Operation Control of Displacement Digester System
Luo Jian Liu Shangui
(Guangxi Heda Paper Co．Ltd．，Hezhou 542800，Guangxi，China)
Abstract：This paper introduces the practice and experience of a chemical wood pulp mill in importing and digesting an advanced batch displacement digester system(DDS)technique，rebuilding its traditional batch cooking system to DDS，describes the problem of black liquor balance existed in production and the related effective measures adopted．After technical rebuilding，the targets of low steam consumption，high pulp quality，at the environment of non odour pollution have been realized．
Key words：bleached chemical wood pulp；displacement digester system(DDS)；technical rebuild；Operation control

圖1 DDS的工藝流程