高得率制浆设备

1第三章高得率制浆设备Chapter3:High-yieldPulpingEquipment2主要内容3.1概述3.2盘磨机械浆设备基本要求掌握盘磨机械浆制浆设备工艺流程及设备名称；掌握盘磨机的种类、结构、工作原理；盘磨机磨盘的磨纹布置要求及磨齿材料选择；磨盘的标准及磨盘的区域划分对磨浆的影响；3第一节概述常用的高得率制浆设备主要包括磨木机及盘磨机两大类，磨木机又包括间歇式磨木机和连续式磨木机两类。磨木机是高得率制浆设备的起源；盘磨机则是现在被广泛采用的制浆设备。在1960年以前，全部高得率纸浆都是用磨木机生产的，到1990年，50%以上的高得率纸浆是由盘磨机生产出来。盘磨机磨浆的优点:（1）可利用锯材厂废料(木片和锯屑)以替代木段；（2）较高的纸浆强度性能；（3）设备综合效率高。4在盘磨机取得支配地位的同时，磨石磨木机不会全部被取代。磨石磨木机制浆仍有低能耗和高散射系数(即较大的纸页不透明度)的优点。高压、高温磨浆设备的发展也有可能生产出强度和其他性能上更具竞争力的磨石磨木浆。磨浆能耗：RMP：1600－2200kwh/t；TMP：1800－2300kwh/t；SGW：1100－1300kwh/t。高得率浆分类SGW(StoneGroundWood)磨石磨木浆PGW(PressurizedGroundWood)压力磨石磨木浆TGW(highTemperatureGroundWood)高温磨石磨木浆RMP(RefinerMechanicalPulp)盘磨机械浆TMP(Thermo-MechanicalPulp)预热盘磨机械浆CMP(Chemi-MechanicalPulp)化学盘磨机械浆CTMP(Chemi-Thermo-MechanicalPulp)化学预热机械浆APMP(AlkalinePeroxideMechanicalPulp)碱性过氧化氢化学机械浆5SCMP(SulfonatedChemi-MechanicalPulp)磺化化学机械浆BMP(Bio-MechanicalPulp)SEP(SteamExplosionPulp)生物机械浆蒸汽爆破法制浆EMP(ExtruderMechanicalPulp)挤压法机械浆SCP（Semi-ChemicalPulp）半化学法浆NSSC(NeutralSulphiteSemi-Chemicalpulp)中性亚硫酸盐法半化学浆ASSC(AlkalineSulphiteSemi-Chemicalpulp)碱性亚硫酸盐法半化学浆67第二节盘磨机械浆设备Refiner-mechanicalEquipment一、概述20世纪50年代初在用盘磨机处理磨石磨木浆筛渣的基础上，发展出一种将木片在盘磨机中直接磨碎成浆的机械制浆设备，称为盘磨机械浆(RMP)设备，又称木片磨木浆(CRP)设备。60年代初，为了提高盘磨机械浆的强度，减少纤维束和碎片含量，在木片进盘磨机之前先经短时间汽蒸使之软化，发展成为预热机械浆(TMP)。根据原料性质和所要生产的产品特征，对化学预处理过程作了各种各样的变化，而发展出很多新的制浆方法。盘磨机是制备盘磨机械浆的关键设备，也称木片磨浆机。在磨浆系统中，通常于磨浆机之前配置有木片洗涤机washer和木片预热器steaming，在磨浆机之后配置有浆料筛选screen、净化cleaner、浓缩condense和贮存storage设备。89二、APMP制浆工艺流程（一）APMP的产生1950年代在用盘磨机处理磨石磨木浆渣的基础上发展了RMP。CMP是在RMP的基础上发展起来的。它是在木片进行磨浆之前，先用化学药液（Na2SO3或Na2SO3＋NaOH）进行预处理，而后进行磨浆的制浆方法。由于CMP浆光学性能比TMP浆差，而TMP浆的柔软性和强度较CMP差，于是将两者结合发明了CTMP，1982年第一家CTMP浆厂在瑞典开始运行，随后该工艺在全世界得以推广。10为了提高浆的质量，CTMP工艺开发出了“螺旋压榨浸渍器”以改善药液对木片的浸渍，从而提高了纸浆的强度。其工艺中漂白工段的设计较经济的提高了白度，洗涤工段的设计使树脂含量降低。但对于CTMP来说仍存在较多问题。如能耗高、废液提取较难且废水中有硫使排放废水的负荷增加。此外，CTMP适用的树种也仅限于杨木、云杉等硬木，对于浸渍性能较差的、紧度大的硬木不适用。1989年美国Sprout－Bauer公司推出了APMP。它是在BCTMP的基础上发展起来的。该工艺是在磨浆之前，用常规的碱性过氧化氢溶液浸渍木片，而后用常压磨浆制得漂白浆料。由于该工艺将制浆和漂白合而为一，可以省去漂白工段，采用常压盘磨代替压力盘磨磨浆，不需要庞大的蒸汽系统，可以节省投资，降低运行费用，磨浆能耗可以降低30％。同时能得到高得率、高白度、高强度的纸浆，该制浆方法化学药品中不使用Na2SO3，废水中不含硫，容易处理，对环境污染小。11（二）传统APMP制浆工艺传统两段浸渍APMP制浆工艺流程：木片洗涤机——脱水螺旋——常压汽蒸仓——第一段挤碾机——第一浸渍器——常压反应仓——第二段挤碾机——第二浸渍器——常压反应仓——第一段盘磨——中间洗涤——脱水机——第二段盘磨——消潜浆池流程主要包括木片洗涤、预汽蒸、挤碾、浸渍、反应、磨浆、筛选等工序。12洗涤后木片进入汽蒸仓，一般温度为95℃，停留10min左右，通过预汽蒸可增加木片的含水量，排除木片中的空气软化木片以有利于后面的挤碾和浸渍。汽蒸后的木片用螺旋输送机送入挤碾机，该设备是APMP制浆中的关键设备，其压缩比≥4：1，经压榨后木片干度能达到60％。压榨可将木片中的空气和多余的水分及部分树脂挤出，并将木片挤碾成木丝团。经过挤碾机处理后的木片进入浸渍器并停留2－3min，药液包括NaOH、H2O2及稳定剂等组成。疏松的木丝团可尽量多的接触药液并易于吸收化学药品。预浸渍螺旋将木片提升到浸渍器上部以除去多余药液。通过螺旋输送机将木片送入第一段反应仓，温度70－75℃，停留约30min，使木片和化学药液充分反应。13出第一段反应仓的木片经螺旋输送机送入第二段螺旋挤碾机，再次挤碾后送入第二段浸渍器，浸渍后送入第二段反应仓，停留约50min，温度70－75℃。反应后的木丝团经过计量螺旋送入第一盘磨机进行磨浆。APMP制浆过程中，一般是使用常压盘磨。磨浆浓度为15－45％之间，磨后浆料加白水稀释，使浆料浓度降为3.5-4％。浆料在中间池储存一段时间后经浓缩机浓缩后送入第二段盘磨机进行磨浆。磨后浆进消潜池消潜，温度80－90℃，浆浓4.0％，时间约1h。（三）APMP制浆工艺特点与其他化学机械浆（SCMP、BCTMP）相比，其优点在于：1.2.3.4.5.6.制浆和漂白合二为一，不需单独的漂白工段，设备投资减少25％。与BCTMP相比，木片预汽蒸和化学浸渍都是在常压下进行，操作简单且能耗低。磨浆在常压下进行，无需建造热回收系统。采用高压缩比螺旋挤压机将木片挤压成疏松的木丝团，扩大了比表面积，药液渗透作用增强，从而可使用高密度硬木生产APMP浆料，拓展了原料使用范围。但研究表明，杨木是最适宜制APMP浆的树种。浆料的物理性能和光学性能有所改善，可达到较高强度和较高白度。制浆过程中不使用亚硫酸盐，只用碱和过氧化氢等药品，废水中不含硫的化合物，治理相对容易，减轻了废水的污染负荷。对于APMP制浆的研究，Andritz公司比较领先。另一家APMP设备销售商是加拿大的Hymac公司。1415（四）P-RCAPMP制浆工艺P-RC工艺是对传统的APMP制浆工艺进行改进后得到的一种制浆方法。该工艺采用缓和的预处理（P-Preconditioning），即用碱性过氧化氢药液浸渍纤维原料，并用盘磨机进行化学处理（RC-RefinerChemical）来完成部分漂白反应。P-RC工艺的重点是预处理、盘磨机化学处理及化学反应在两者之间的分配。传统APMP工艺是在磨浆之前完成整个漂白反应，而P-RC工艺的漂白反应部分在盘磨机中进行。P-RC工艺在第一段磨浆后不进行段间洗涤，而是设置了一个高浓贮浆塔（漂白塔）。P-RC工艺解决了原APMP工艺加药点固定，调节不灵活，预处理效果差，致使浆料质量如游离度、白度、松厚度、光散射系数不易控制的难题。16在P-RC工艺中，原料或木片首先用化学药品进行浸渍，一般采用2段浸渍。第一段使用少量的化学药品，而大部分化学药品用于第二段浸渍。浸渍前木片先加热10-30min，然后用挤碾机挤压木片，再进行浸渍。最后一段浸渍后，木片需要贮存10-60min（取决于原料和药品用量）。浸渍后木片浓度一般为30％左右。磨浆后浆料喷放到高浓贮浆塔中，浓度30-40％，存贮时间为5-20min。浆料在二段磨浆前不需要洗涤，二段磨浆后浆料送消潜池消潜。P-RC工艺的制浆机理与传统APMP是相同的，但P-RC工艺在用盘磨机进行磨浆的过程中利用盘磨中的热量完成部分或大部分漂白反应。和传统APMP相比，P-RC工艺具有较好的可漂性和良好的光学性能。17P－RCAPMP工艺流程1819浸渍系统MSD－modelscrewdevice20212223基本流程:预蒸仓－#1MSD－#1浸渍器－#1反应仓－#2MSD－#2浸渍器－#2反应仓。MSD－modelscrewdevice，其压缩比可调(2.8~4.0):1充分预浸的木片经计量后输送至一段磨的喂料螺旋。一段磨为压力单盘磨，其后紧接喷放管，其中浆料浓度30%~35%，一段磨的高速磨浆作用产生的较高压力可将浆料吹送至旋风分离器以分离浆中的蒸汽。在冷却螺旋处加入低温清水使浆温降至大约80℃，以降低高温下H2O2的无效分解。冷却后的浆料送至高浓塔进行高浓漂白，漂白时间可通过控制高浓塔的液位进行控制。高浓塔后的浆料经稀释通过#1中浓泵送至#1压榨螺旋(SCP)对浆料进行浓缩，其浓度可达35%左右，浓缩后的浆料计量后输送至二段磨。二段磨也为压力单盘磨，型号及所配电机均与一段磨相同。其磨浆浓度比一段磨稍低。二段磨后的浆料经旋风分离器送入消潜池进行消潜。浆料在消潜池中停留时间为40min，浓度为4.0%~4.5%。出消潜池后，浆料被泵送至后段低浓磨系统，并经中间池送筛选系统。24低浓磨系统为2台双盘磨。根据生产情况,2台盘磨可进行串联与并联操作。浆料经低浓双盘磨打浆后,消除了前面高浓磨浆可能产生的游离度不均匀的现象,且浆料游离度得以进一步降低。筛选系统：筛选系统包括3台压力缝筛,缝宽均为0.15mm,前两道筛(分别用P1与S1表示)为一级二段筛,用于主生产线浆料的逐级筛选,第3台筛(R1)单独用于已磨渣浆筛选。S1的粗渣进入未磨渣浆池,R1的渣浆进入一级三段除渣系统,一段除渣器良浆返回至未磨池,第三段渣浆直接排地沟。3台筛的良浆均进入良浆池,经多盘过滤机浓缩后进入成浆贮浆塔,再送往纸机配抄。渣浆磨系统：从二段筛出来的粗渣经弧形筛预脱水至大约3.5%浓度后送往未磨渣浆池,从未磨渣浆池出来的浆料经压榨螺旋脱水浓缩至30%-35%的浓度,接着粗渣经1台均整螺旋送往粗渣磨,该盘磨为常压单盘磨。洗涤系统：良浆池出口浆料稀释至1.2%左右的浓度后泵送至多盘过滤机,在此浆料浓缩至8%-10%的浓度。浓缩后的浆料经#2中浓泵送至贮浆塔。2526三、盘磨机DiscRefinerofChip木片盘磨机是由一般的盘磨机发展而来的。其形式主要有三种，即单盘磨、双盘磨和三盘磨。单盘磨又分为悬臂式和通轴式两种。27a-双盘磨b-通轴式单盘磨c—悬臂式单盘磨d-三盘磨图3-19木片盘磨机的类型28木片磨浆机理：当木片进入两个相对高速转动的磨盘之间时，在转盘带动下向边缘运动，木片在磨盘机械力的作用下，部分受到磨纹的辗磨，大部分是由于木片或纤维本身的相互摩擦和挤压而制成机械浆。木片磨浆过程，先是木片在磨盘的破碎区crushing被破碎成火柴杆状的小木杆，然后进入粗磨区grinding被磨成木丝，最后在磨盘的精磨区refining被分离成纤维并细纤维化。29（一）单盘磨singlediscrefiner单盘磨是盘磨机械浆生产中的使用最