DDS蒸煮竹漿的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)

時(shí)圣濤 丁仕火

(1.化學(xué)品與制漿有限公司，黑龍江齊齊哈爾，161006;2.化學(xué)品與制漿有限公司，廣東廣寧，526300)

DDS蒸煮竹漿的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)

時(shí)圣濤1丁仕火2

(1.化學(xué)品與制漿有限公司，黑龍江齊齊哈爾，161006;2.化學(xué)品與制漿有限公司，廣東廣寧，526300)

介紹了竹子DDS間歇置換蒸煮系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝技術(shù)和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。

DDS;竹漿生產(chǎn)工藝;生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)

化學(xué)品與制漿有限公司 (Chemical and Pulping Ltd，簡(jiǎn)稱CPL)針對(duì)竹子原料特征、調(diào)整DDS間歇置換蒸煮工藝設(shè)計(jì)和運(yùn)行參數(shù)［1］，使DDS間歇置換蒸煮竹子獲得了巨大的成功，下面針對(duì)竹子DDS間歇置換蒸煮生產(chǎn)情況進(jìn)行總結(jié)，供同行參考。

1 竹材制漿特點(diǎn)

1.1 竹材纖維特性

竹類原料的纖維細(xì)胞一般占細(xì)胞總面積的60%～70%，稍低于木材而高于一般草類。竹子的纖維形態(tài)不同于木材，木材纖維具有紋孔，竹材纖維的紋孔很少而且很小，竹子的纖維特性與闊葉木相近，好于一般草類，而且竹類原料的纖維形態(tài)在各種、屬之間差別不大。通常，叢生竹、混生竹、散生竹的纖維長(zhǎng)度依次增大。在顯微鏡下觀察，竹子纖維形態(tài)呈圓柱管狀，壁厚腔小，細(xì)長(zhǎng)，兩頭近似紡錘狀，纖維內(nèi)外壁均較平滑。竹類纖維綜合形態(tài)特征是:纖維細(xì)長(zhǎng)，壁厚腔小，密度大，纖維較挺硬，透明度高［2-3］。

我國(guó)西南地區(qū)以慈竹為原料造紙，慈竹種和其他造紙?jiān)系睦w維形態(tài)及化學(xué)成分對(duì)比見表1。

表1 造紙?jiān)侠w維形態(tài)及化學(xué)成分對(duì)比

1.2 竹子作為造紙?jiān)系牟蛔阒幖捌銬DS蒸煮

(1)竹子原料的合格率低

竹子原料的合格率普遍不到70%，長(zhǎng)片、過長(zhǎng)片和大片占30%，在蒸煮鍋內(nèi)非常容易架橋，使蒸煮不均勻。竹子原料也帶有大量的針片 (絲狀片)，當(dāng)它們遇到高溫的白液時(shí)很容易變軟成漿，把片料的間隙堵塞，出現(xiàn)充裝流量低，操作時(shí)間長(zhǎng)等問題，造成蒸煮產(chǎn)量與品質(zhì)下降。竹類含有較多糖類、脂肪和蛋白質(zhì)，是一些昆蟲和微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如果伐期掌握不當(dāng)或保管不善，極易引起蟲蛀和病腐導(dǎo)致竹片的蒸煮得率下降。另外，蒸汽裝鍋器對(duì)竹子原料基本不起作用。DDS間歇置換蒸煮采用液體裝鍋，針對(duì)竹片的特點(diǎn)，重新設(shè)計(jì)了裝鍋噴嘴的結(jié)構(gòu)。

(2)竹子原料的密度大，裝鍋量高

竹子原料密度大，片料的散堆絕干密度為190～200 kg/m3(針葉木為140～160 kg/m3，闊葉木為130～190 kg/m3)。調(diào)整DDS間歇置換蒸煮工藝，使初級(jí)蒸煮 (IC)的時(shí)間延長(zhǎng)10 min，中級(jí)蒸煮(IMC)前期延長(zhǎng)10 min，IC用堿量相應(yīng)提高1個(gè)百分點(diǎn)。最后蒸煮 (FC)保溫段的用堿量減少1個(gè)百分點(diǎn)，保溫時(shí)間縮短20 min。經(jīng)過調(diào)整后，竹材的蒸煮得率達(dá)到49% ～51%，約提高2～3個(gè)百分點(diǎn)。

(3)竹子原料組織結(jié)構(gòu)緊密，藥液滲透困難

竹子原料組織結(jié)構(gòu)緊密，藥液滲透較困難，尤其從竹片橫向滲透更難。從縱向觀察，竹子生長(zhǎng)時(shí)，導(dǎo)管或汁管充滿液汁，經(jīng)干燥后，空氣取代液汁留存在導(dǎo)管中。蒸煮過程中，導(dǎo)管內(nèi)的空氣不易排除，妨礙藥液的浸透。另外，竹節(jié)處纖維素含量比莖部少15%，結(jié)構(gòu)致密，藥液更難浸透。竹子外層纖維是莖稈中最好的纖維，然而莖稈外圍表皮上有一層脂肪蠟，妨礙藥液從外層纖維滲透的速率。

竹子蒸煮的另一個(gè)特點(diǎn)是藥液在竹稈、竹橫截面的滲透速度與深度要比其在縱向滲透速度快而深，存在各個(gè)方向的不均勻性。

DDS間歇置換蒸煮工藝，采用液體裝鍋及延長(zhǎng)初級(jí)蒸煮的時(shí)間，使得低溫階段有足夠的滲透時(shí)間，能夠有效地將竹子毛細(xì)管中的空氣排出來，使藥液滲透均勻迅速，實(shí)現(xiàn)低溫大量脫木質(zhì)素的效果。

(4)竹子原料半纖維素含量約為20%，抽提物含量高

竹材DDS間歇置換蒸煮工藝，可以在IC和MC過程中將抽提物帶出蒸煮鍋，可以節(jié)約堿耗，提高紙漿的強(qiáng)度和白度。

(5)竹材灰分含量比木材高3倍，在黑液回收過程中易發(fā)生硅干擾和鈣結(jié)垢

傳統(tǒng)竹子蒸煮的洗漿黑液直接送蒸發(fā)工段，容易發(fā)生硅干擾和鈣結(jié)垢。DDS間歇置換蒸煮將洗漿黑液送到蒸煮槽區(qū)，經(jīng)過槽區(qū)內(nèi)的高溫蒸煮過程，發(fā)生鈣鈍化作用，在很大程度上降低了硅干擾和鈣結(jié)垢的發(fā)生。

DDS間歇置換蒸煮針對(duì)竹子原料的特點(diǎn)優(yōu)化工藝條件，使DDS間歇置換蒸煮竹子非常成功。DDS間歇置換蒸煮工藝控制中，帶有專利的防偏流控制技術(shù) (包括專用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì))是其應(yīng)用于竹子制漿成功的重要原因。與其他置換蒸煮系統(tǒng)比較，DDS間歇置換蒸煮其蒸煮液比與槽區(qū)容積的設(shè)計(jì)能夠滿足原料質(zhì)量差、合格率低的現(xiàn)狀。

2 DDS間歇置換蒸煮系統(tǒng)的特點(diǎn)

2.1 DDS間歇置換蒸煮液比與槽區(qū)容積的設(shè)計(jì)

DDS間歇置換蒸煮的基本原理是，上一鍋回收的蒸煮熱液與殘余的化學(xué)品，在下一鍋進(jìn)行回用，可以達(dá)到減少蒸汽和化學(xué)品消耗，提高紙漿強(qiáng)度與蒸煮得率的目的。DDS間歇置換蒸煮更多回用槽區(qū)的黑液，提高蒸煮的液比，獲得最佳的蒸煮效果。由于傳統(tǒng)蒸煮沒有黑液回用功能，所以在汽耗與漿的品質(zhì)方面無法與DDS間歇置換蒸煮相比。

DDS間歇置換蒸煮采用滿液蒸煮，蒸煮鍋內(nèi)液比為 (5.0～5.5)∶1(傳統(tǒng)蒸煮為3∶1)，保證全部片料都浸潤(rùn)在蒸煮液中，蒸煮更均勻，蒸煮液所帶來的化學(xué)品與熱量能充分地在料片之間傳遞。DDS間歇置換蒸煮各階段采用置換液量約8∶1的大液比 (由槽區(qū)配置決定的)。蒸煮完成后，熱量能夠更多地回收，對(duì)放鍋前的漿料進(jìn)行充分洗滌，下列情況將會(huì)影響置換蒸煮性能的發(fā)揮。

(1)如果充裝的黑液量不足，會(huì)導(dǎo)致下列問題:

蒸煮鍋內(nèi)溫差大，上部溫度低，底部溫度高，使?jié){料卡伯值波動(dòng)大，品質(zhì)不穩(wěn)定。蒸煮鍋上、下溫差比較大，在做熱液充裝時(shí)，由于加入量不足，使頂部溫度低，使槽區(qū)中的熱能無法盡可能多地回用，只能在蒸煮鍋升溫過程中加入大量的蒸汽進(jìn)行升溫，從而造成蒸汽用量增加。

如果洗漿工段出現(xiàn)故障，就會(huì)出現(xiàn)蒸煮待放，但洗漿恢復(fù)正常后，兩鍋料很快放空，這兩鍋就會(huì)緊接著進(jìn)行藥液充裝，如果槽區(qū)黑液容量不足兩鍋，那只能讓一個(gè)鍋先煮，待該鍋蒸煮將近完成時(shí)，可以做熱回收補(bǔ)充槽區(qū)液位，此時(shí)第二鍋才能進(jìn)行熱液充裝，當(dāng)天的產(chǎn)能就大大下降，如果蒸煮鍋數(shù)量多，超過3個(gè)，就會(huì)影響產(chǎn)量。所以槽區(qū)必須有足夠大的體積量，才能保證有足夠的液體量進(jìn)行熱液回用與穩(wěn)定平衡生產(chǎn)。

(2)當(dāng)蒸煮完成進(jìn)行熱能回收時(shí)，如果回收的黑液量不足，會(huì)導(dǎo)致下列問題:

蒸煮鍋頂部溫度高，熱能回收不徹底，造成蒸汽消耗增加。無法回收殘余化學(xué)藥品，置換蒸煮相當(dāng)于一段洗漿的功能變差，隨放鍋帶到洗漿工段的殘堿過多，造成洗漿困難。

洗漿工段出現(xiàn)故障后，如果槽區(qū)容量不夠，當(dāng)一個(gè)鍋?zhàn)鐾隉峄厥盏却佩仌r(shí)，槽區(qū)容積已滿，而下一鍋也需要進(jìn)行熱回收，回收的液體只能直接通過交換器進(jìn)行冷卻，轉(zhuǎn)移到溫黑液槽和熱黑液槽或直接送蒸發(fā)工段，這一鍋的熱能就無法回用。所以槽區(qū)必須有足夠大的空間，才能接收更多的回收液，然后在下一鍋進(jìn)行回用。由此可知，槽區(qū)容積設(shè)計(jì)必須有合理的體積量，在保證系統(tǒng)正常運(yùn)作的同時(shí)，也要考慮到下游工段對(duì)蒸煮的影響。

2.2 DDS間歇置換蒸煮竹漿工藝條件

DDS間歇置換蒸煮竹漿工藝條件見表2。

表2 DDS間歇置換蒸煮竹漿的工藝條件

3 DDS間歇置換蒸煮竹漿的成漿性能

3.1 DDS間歇置換蒸煮竹漿的產(chǎn)能與消耗

蒸汽消耗:650 kg/t絕干漿;總用堿量:14.5%(以Na2O計(jì));放鍋漿溫度:98.2℃。

3.2 DDS間歇置換蒸煮竹漿的品質(zhì)

卡伯值:14.8～16.2;撕裂指數(shù):11.8 mN·m2/g;抗張指數(shù):72.7 N·m/g。

3.3 DDS間歇置換蒸煮竹漿成品漂白漿的消耗

DDS間歇置換蒸煮竹漿成品漂白漿的消耗情況見表3。

表3 DDS間歇置換蒸煮竹漿成品漂白漿的消耗

春夏秋季 冬季竹片/t·t－1漂白漿2.02 2.20燒堿和硫化堿/t·t－1漂白漿 0.52 0.56水/t·t－1漂白漿 29.90 31.24電/kWh·t－1漂白漿 303.30 333.07汽/t·t－1漂白漿1.24 1.40

4 DDS間歇置換蒸煮竹漿存在的問題及解決方法

提高裝鍋量后，竹片在蒸煮鍋內(nèi)的堆積密度提高，放鍋不如桉木漿順暢。這可能由以下原因造成:①竹片質(zhì)量太差，過長(zhǎng)的竹片太多，因此容易搭橋;②相對(duì)于竹片的裝鍋密度，原有稀釋泵揚(yáng)程不足;③原設(shè)計(jì)的放鍋稀釋噴嘴的錐形角度不適合竹漿。

調(diào)整放鍋流量稀釋表，確定最佳配比值。針對(duì)竹片質(zhì)量差的問題，增加一臺(tái)竹片復(fù)切機(jī)，將長(zhǎng)竹片回切，解決了放鍋漿片容易搭橋的問題。把質(zhì)量好的竹片單獨(dú)放在一個(gè)料倉，開始裝鍋的5 min和結(jié)束裝鍋前的5 min裝質(zhì)量好的竹片，有效地解決了由于片料質(zhì)量差而引起微偏流現(xiàn)象后蒸煮鍋的升溫，熱回收和鍋內(nèi)洗滌更均勻。更換稀釋泵的葉輪和電機(jī)，提高揚(yáng)程。蒸煮鍋更換了新設(shè)計(jì)的放鍋稀釋噴嘴，調(diào)整噴淋角度達(dá)到最佳值。通過上述調(diào)整，放鍋非常順利，平均放鍋時(shí)間13～15 min，一次放凈率達(dá)99.5%以上。

5 結(jié)語

某紙業(yè)股份有限公司采用DDS間歇置換蒸煮后，經(jīng)過不到1個(gè)月的試車和工藝摸索，就達(dá)到了設(shè)計(jì)蒸煮產(chǎn)能。4臺(tái)DDS間歇置換蒸煮鍋，單班最多放鍋數(shù)為9鍋，最高產(chǎn)量達(dá)到設(shè)計(jì)值的125%。蒸煮效率高，運(yùn)行穩(wěn)定性好，實(shí)現(xiàn)了竹漿間歇蒸煮低成本，高質(zhì)量的目標(biāo)。獲得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］ 唐先陸，覃程榮，丁永奎，等．桉木和竹子混合硫酸鹽法DDS蒸煮工藝的研究［J］．中國(guó)造紙，2008，27(7):11．

［2］ 腰希申，馬乃訓(xùn)，王宇飛，等．中國(guó)竹材結(jié)構(gòu)圖譜［M］．北京:科學(xué)出版社，2002．

［3］ 王菊華．中國(guó)造紙?jiān)侠w維特性及顯微圖譜［M］．北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社，1999．

Production Experience of Bamboo Pulp with DDS Cooking System

SHI Sheng-tao1，*DING Shi-huo2
(1．Chemical and Pulping Ltd，Qiqihar，Heilongjiang Province，161006;2．Chemical and Pulping Ltd，Guangning，Guangdong Province，526300)

The paper introduced the bamboo pulp production technology and production experience with the DDS cooking system．

DDS(Displacement Digester System);production process;production experience

TS743+.3;TS721+.2

B

0254-508X(2012)01-0049-03

時(shí)圣濤先生，高級(jí)工程師;主要從事 DDS間歇置換蒸煮的技術(shù)推廣工作。

(*E-mail:tom_shi2006@163．com)

2011-06-23(修改稿)

(責(zé)任編輯:趙旸宇)