制漿新工藝之DDS蒸煮（低能耗間歇蒸煮工藝）

 

編輯：廣東弗艾博纖維技術研究有限公司

 

一 幾種典型的工藝簡介

在硫酸鹽法蒸煮中，蒸煮全程藥液濃度基本一致，即濃度梯度越小，越有利于提高蒸煮得率，穩定蒸煮質量?；谶@一理論，80年代后，先后發展出基于間歇蒸煮的RDH（Rapid Displacement Heating）、SuperBatch、DDS（Displacement Digester System）等低能耗置換蒸煮工藝。

DDS蒸煮是在RDH蒸煮上演變而來的，增加了槽區系統，將蒸煮過程劃分為若干步驟，每個步驟置換出來的蒸煮液分類別貯存至槽區，分別用于后續蒸煮。節能、環保和自動化程度高是其主要優點。

我國最早使用DDS蒸煮的廠家是廣東省鼎豐紙業有限公司，因其節能環保效果明顯，湘紙公司于2004年引入此系統。系統設計產能為250T/D，三臺175M³蒸煮鍋，采用裝料小車通過過渡料倉實現直接裝料，木片無需洗滌。系統擁有140多個控制點，蒸煮周期3小時分六步進行，全程可實行自動控制。H-因子控制蒸煮終點，無需取樣，蒸煮均勻，漿料質量穩定等優點是傳統蒸煮無法比擬的。熱水系統、白液加熱系統和松節油回收系統都優于傳統蒸煮。湘江紙業于2006年投運后，經過不斷的工藝摸索，目前日產最高已達360多噸漿，在全國同行業中處于領先地位。

二 設備介紹

目前全球傳統蒸煮以蒸煮鍋為主體，DDS蒸煮采用的蒸煮鍋是在傳統蒸煮鍋的基礎上加以優化，安陽機械有限公司在蒸煮鍋制作技術方面已非常成熟。

1、蒸煮鍋（如圖3-18所示）

因工藝不同，與傳統蒸煮鍋相比，增加了自動鍋蓋閥、抽風系統、破真空系統、γ射線、放鍋稀釋嘴、錐部三角架、裝填噴嘴、蒸汽分布器等部件。

抽風系統是在裝鍋時利用風機將蒸煮鍋內空氣向外抽，其目的是抽除木片進入蒸煮鍋所攜帶的空氣，使木片與木片之間的間隙減小，從而達到提高裝鍋量的目的。

破真空系統是在放鍋中使用，因DDS蒸煮采用冷噴放，泵抽吸會造成蒸煮鍋內成負壓而使漿料無法完全抽出，在鍋壓等于零時，與大氣相連通的閥門會自動開啟，消除蒸煮鍋內負壓達到放鍋完全的目的。

γ射線分放射源和接受器，每個蒸煮鍋有上、下兩件。上部γ射線用于檢測裝鍋時是否裝滿，下部γ射線用于檢測放鍋時是否放完。γ射線有很強的輻射性，對人體有害，檢修時使用錫板擋住γ射線才允許進入蒸煮鍋。

錐部三角架安裝在蒸煮鍋內下部，為三塊鋼板垂直向下成三角形分布。因為DDS蒸煮為冷噴放，放鍋時蒸煮鍋內無壓力，漿料不易分散，容易形成二次放料的現象。錐部三角架在放鍋中起到攪拌作用，保證漿料的完全噴放。

放鍋稀釋嘴安裝在蒸煮鍋下部四分之一處，每個稀釋嘴有一個DN50的主嘴和一個DN25的副嘴，每個蒸煮鍋沿圓周方向均布六個稀釋嘴，放鍋時達到均勻稀釋漿料的作用。

裝填噴嘴安裝在蒸煮鍋上部，裝填噴嘴的原理是使液體通過成圓型噴射，達到裝鍋時均勻壓料的作用。

自動鍋蓋閥采用壓力開關觸發機械鎖的原理進行安全保護，一旦蒸煮鍋帶壓超過0.03Mpa，壓力開關觸發機械鎖自動鎖住，鍋蓋閥將無法打開，只有當鍋壓低于0.03Mpa后，觸發壓力開關機械鎖自動打開，鍋蓋才允許打開。

DDS蒸汽分布器安裝在循環管上，利用循環泵將蒸汽直接加入到黑液中，循環過程中將蒸汽均勻加入蒸煮鍋達到升溫目的。

2、換熱器

（1）熱黑液/冷白液換熱器和白液加熱器：

DDS蒸煮白液分三步加入蒸煮鍋。第一步為裝料時，與低溫黑液混合后用于裝料壓料，主要用于中和木片中的木質酸，直接采用堿回收的白液。第二步為初級蒸煮時，與溫黑液混合通過泵進入蒸煮鍋，一方面用于蒸煮升溫，另一方面起到預蒸作用，也是直接采用堿回收的白液。第三步為中級蒸煮時，此過程對DDS蒸煮而言，非常重要，白液加入量占60%以上，與熱黑液混合加入蒸煮鍋，白液的溫度直接影響蒸煮的質量和速度，所以需要將堿回收的白液升溫后方可利用。白液加熱過程中分兩步（如圖3-19所示），第一步是利用熱黑液/冷白液換熱器的傳導換熱功能，吸收熱黑液中的溫度，升溫至120℃左右；第二步是利用白液加熱器的傳導換熱作用，吸收中壓汽中的溫度，升溫至150℃左右貯存至熱白液槽用于中級蒸煮。

熱黑液/冷白液換熱器和白液加熱器均采用管式換熱器。熱黑液/冷白液換熱器為單程換熱，白液走殼程，黑液走管程。白液加熱器采用雙程換熱，白液走管程，蒸汽走殼程。

（2）熱水系統使用的正常冷卻器和異常冷卻器：

傳統蒸煮洗滌熱水來源于蒸煮的熱水，量和溫度達不到要求，采用補加清水或熱水槽升溫的方式彌補。而且松節油冷卻水與蒸煮加熱器冷卻水的換熱采用板式換熱器，容易堵塞和換熱效果不好。DDS蒸煮通過松節油系統的換熱及正常冷卻器和異常冷卻器后的熱水足夠洗滌使用，如圖3-20所示。

異常冷卻器利用洗漿濾液對松節油冷卻水進行初步升溫，除提高熱水溫度外，還可以起到降低回收槽溫度，完全置換熱量而達到冷噴放的目的。

（3）松節油系統使用的螺旋板式換熱器：

DDS蒸煮松節油回收系統采用螺旋板式換熱器對氣化松節油進行冷卻回收，采用四臺螺旋板式換熱器分兩級回收，如圖3-21所示。氣化松節油先經過氣液分離器分離出攜帶的液體，氣體從一級螺旋板式換熱器底部進入，通過清水的冷卻液化成松節油，未完全液化的部分進入二級螺旋板式換熱器再次冷卻。

                                            圖3-21 松節油回收系統流程

 

三 基本原理及工藝流程

1、基本原理

DDS蒸煮分為六個步驟：裝鍋（LC）、初級蒸煮（IC）、中級蒸煮（MC）、升溫保溫（FC）、置換回收（RC）、放鍋（DC）。

（1）裝鍋（LC如圖3-22所示）：

當蒸煮鍋進入新的蒸煮周期時，首先通過裝料小車連續向鍋內裝填木片，計量后，向鍋內加入冷黑液和冷白液，一方面中和木片里的木酸，另一方面利用液體的裝填作用提高裝鍋量。

 

（2）初級蒸煮（IC如圖3-23所示）：

裝鍋完成后，利用130℃左右的溫黑液和80℃左右的冷白液從蒸煮鍋下方進入，將蒸煮鍋內的冷黑液從蒸煮鍋上方置換出來，低溫時進入冷黑液槽，送蒸發和裝鍋用，達到一定溫度時進入溫黑液內槽（Bi）。直至達到目標體積后進行3至5分鐘的上下循環，均衡鍋內堿濃和溫度。

（3）中級蒸煮（MC如圖3-24-a、3-24-b所示）：

初級蒸煮完成后，利用150℃和170℃左右的熱黑液分兩步和140℃左右的熱白液從蒸煮鍋下方進入，將蒸煮鍋內的液體置換出來，低溫液體進入溫黑液外槽（Bo）用于初級蒸煮，高溫液體（150℃左右的黑液）進入熱黑液內槽（Ci）用于中級蒸煮。

 

（4）升溫保溫（Fc如圖3-25所示）：

中級蒸煮完成后，利用中壓汽對蒸煮鍋進行升溫。中壓汽通入蒸汽分布器利用循環泵循環，低溫度的液體穿過蒸煮鍋中部濾板進入蒸汽分布器，吸收蒸汽后從上部和下部進入蒸煮鍋，用于提升溫度和均衡藥液濃度，達到保溫溫度后停止進汽，進入保溫階段，等待目標H－因子。達到目標H－因子后，停止循環泵。

（5）置換回收（Rc如圖3-26-a、3-26-b、3-26-c所示）：

升溫保溫完成后，利用洗滌濾液從蒸煮鍋下方進入，將蒸煮鍋內液體從上方置換出來，高溫170℃左右的熱黑液進入熱黑液外槽（Co）用于中級蒸煮；次高溫150℃左右的熱黑液進入熱黑液內槽（Ci）用于中級蒸煮用；低溫130℃左右的溫黑液進入溫黑液外槽（Bo）用于初級蒸煮，直至達到置換目標體積。

 

（6）放鍋（如圖3-27所示）：

置換回收完成后，利用洗滌濾液將蒸煮鍋內漿料稀釋，用漿泵從鍋底部抽入噴放鍋。

DDS蒸煮的工藝原理是利用不同溫度的液體進行置換，最終以冷噴放的形式完成蒸煮周期，熱能和殘余化學品能得到充分有效的利用。

 

2、工藝流程 （如圖3-28所示）