P-RC_APMP制浆培训教材

P-RC APMP 制浆技术简介 1、概 述 由于木材资源短缺、环境保护的压力和能源消耗等因素，发展得率高、污染少、能耗低的制浆方法已成 为制浆造纸工业迫切需要解决的问题。化学热磨机械浆(CTMP 或 BCTMP) 技术自 20 世纪 70 年代首条生产 线建成以来发展迅速, 继而在 80 年代后期、90 年代又相继开发了 APP/ APMP、PRC。20 世纪 80 年代后期, 斯科特纸业首次发明这种工艺,并将利用该工艺制得的浆料称为碱性过氧化氢浆(APP)。后来安德里兹开发了 自己的,并以碱性过氧化氢机械浆(APMP--Alkaline Peroxide MechanicalPulping))为名申请了专利。两者在 本质上是相同的。现在有的 APP/APMP 厂在盘磨机后面增加了过氧化氢漂白塔,形成了一种综合了 APP/APMP 和 BCTMP 的混合型工艺即 P-RC APMP。 碱性过氧化氢化机浆(APP/ APMP)，是指木片在 NaOH 和 H2O2 溶液中预浸使木片软化后再经过磨浆机 磨浆的制浆方法，它以超高得率、纸浆强度好、污染少、能耗低等突出优点，打破了传统制浆的概念，将蒸 煮和漂白在单一的化学预处理过程中同时完成，大大简化了制浆工艺流程，使投资费用降低 25％ 或更多。 APP/APMP 流程简单、投资较少,适用于低白度浆。若想利用该工艺生产高白度浆料有一定难度,且成本过高。 目前, 常用这 3 种制浆方法（BCTMP、APP/APMP、P-RC APMP）生产化学机械浆, 且由于浆得率高(80 %～90 %) , 这 3 种浆又被统称为高得率浆(HYP) 。 高得率浆最早出现在欧洲和加拿大，在中国起步较晚, 然而, 中国是世界上高得率商品浆最大的消费国, 所需高得率浆主要从加拿大和北欧进口。自 1995 年首条 APMP 生产线在湖南岳阳建成以来, 高得率制浆发 展迅速，近年来已建成多条生产线, 可单条生产线产量均不大且都采用 APMP 工艺。 DTPA H2O2 H2O2 合格木片 木片仓 一段挤压预浸 二段挤压预 浸 三段挤 压预浸 反应仓 一段磨 二段磨 消潜 筛选净化 浓缩 成品送纸机 上图为典型的 APP/APMP 工艺。木片经过筛选和洗涤之后,首先加入 DTPA 或 EDTA 进入一段预浸,随后 是一段或二段碱性过氧化氢预浸,接下来木片在反应仓内以 70~80℃的温度停留 60min 左右直至漂白完成。漂 白在磨浆之前完成,主要是漂白木片。从一段磨出来的浆料经过稀释之后在压榨机内脱水,再进入二段磨。在温 度提高的情况下,过氧化氢有分解的趋势,因此磨浆通常在常压下进行。 金桂采用的是改良后的 APMP 制浆工艺即 P-RC-APMP,这是目前最新最先进的制浆方法之一。 PRC 工艺 由安德里兹开发并申请专利。P-RC 为 preconditioning refiner chemical 的英文缩写,P 代表磨浆前的预处理, RC 1 代表盘磨促进浆料的化学反应及木片经预浸后漂白反应在两者之间的合理分配。为达到最佳的漂白效率，这 一新工艺（P-RC）需要一个比较缓和的预处理，在磨浆化学预处理条件下完成大部分的漂白反应。因为浆料 在盘磨机中的停留时间较短，磨浆后需要有高浓停留反应过程，这对盘磨化学法处理非常必要。利用 P-RC 系 统的最大优点是利用盘磨喷放管中高温、高浓、高压的条件实现了浆料与药液的充分混合与均匀分布, 并且 在高浓塔中完成漂白作用；一般情况下，约 2/ 3 的化学品(占化学品总量) 是从一段磨的稀释管线或喷放管线 加入的，只有约 1/3 左右的化学品在前面的浸渍中加入。浆料从一段磨直接喷放至反应塔,继续进行高浓漂白 反应,因此克服了 APP/ APMP 反应时间较短的问题。大部分漂白反应是在高浓、高温条件下完成的,而不是漂 白木片。 典型 PRC 工艺流程如图。 DTPA H2O2 合格木片 1号木片仓 一段挤压预浸 2号木 片仓 二段挤 压预浸 反应仓 一段磨 高浓停留 塔 压榨机 二段磨 消潜 筛选净 化 浓缩 成品槽 P-RC 法灵活性很大，它利用化学法和机械法改善纸浆性质，可使生产出来的浆类似于 SGW 的性质，但 强度较高，光散射系数较低，这又类似于化学浆，但又比化学浆具有更高的松厚度,因而 APMP 浆有能力部分 取代化学浆，有利于降低成本。 P-RC 法更适用于阔叶木制浆，特别是应用于许多高密度和低密度的亚洲热带阔叶木，可以使制得的纸浆 具有抄造优良的书写/印刷、薄纸和高级纸板的可能性。 传统的 APMP 在第一段磨浆后没有高浓停留阶段，而是进行段间稀释、洗涤，洗浆工序能够终止许多潜在 的漂白反应，从而导致漂白效率的下降。 PRC工艺有两个重要特征使其区别于APMP工艺：（1）木片在预浸时只经过温和的化学处理，温度较低（40-50 ℃），降低了前期木片漂白反应；（2）主要的漂白反应在一段磨和反应塔中进行，浆漂白代替了木片漂白， 高浓停留塔可以为漂白提供足够的停留时间,有效利用了残余化学品，同时又能延缓白度降低，因此 PRC 工艺 可以克服 APMP 工艺漂白效率低的缺点。 目前国内 APMP 浆主要是用在生产新闻纸、书写印刷纸、低定量涂布纸（LWC）、超级压光纸（SC）、纸 板、生活用纸等纸种上,可部分替代漂白化学浆和二次纤维。 2 1-1 APMP 制浆工艺的优点 A、磨浆得率高，可达到 90%以上，可节省木材用量； B、制浆和漂白同时进行，流程和设备相对简化 C、磨浆产生的蒸汽可以回收利用 D、 生产用水可循环使用，废水中不含硫化物和氯化物，污染负荷比较低 E、 浆的强度高，松厚度好 F、 适用的原料较为广泛 与 APMP 工艺比 P-RC APMP 还有以下优点： 光散射系数较好，可漂性较好，易洗涤，能耗低，得率较高，污染负荷较低。P-RC 工艺解决了 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。操作方便、工艺控制稳定、磨浆能耗和化学品用量进一步降低, 能满足生产多种纸产品的要求。 1-2 APMP 及 APMP 制浆工艺的缺点 浆料比化学浆容易返黄（为保留木素式漂白，木素含量高），废水 COD 比较高，用生物法处理到达标有 一定的难度；同时又由于固形物含量比较低，用零排放方式处理成本很高，投资及运行费用也很大。 3 2、 金桂 P-RC APMP 流程说明 2-1 金桂 P-RC APMP 制浆工艺的组成及特点 2-1-1 P-RC APMP 系统由下列组成 1）木片洗涤系统 2）预浸渍系统 3）主生产线的磨浆系统 4）热回收系统 5）筛选净化系统 6）浆渣处理系统 7）浓缩系统 8）后高浓漂白系统 9）洗涤系统和浆储存系统 这 9 大系统将在下文中分成 4 个部分描述： 一、木片洗涤和预浸 二、磨浆和漂白 三、筛选、净化、浓缩 四、后漂白、洗涤 2-1-2 金桂 P-RC APMP 制浆工艺的特点 （1）采用一段木片挤压及预浸系统, 即可有效地促进了桉木片与药液反应的均匀性, 木片得到充分软化; （2）一段带压磨浆、压力喷放, 可减少纤维束含量; （3）通过在一段磨喷放管中加入漂白化学药液, 充分利用其高温、高浓、高压等有利条件, 促进了药液与浆 料的混合均匀, 有利于浆料在后续的漂白反应, 从而使系统药品需要量及漂白设备投资大大减少; （4） 在一段磨浆后设置高浓漂白反应塔, 保证了反应时间, 充分利用化学品，提高了漂白效率； （5）漂液的多点加入有利于对漂白工艺及成浆白度进行控制, 浆料的漂白潜能得到提高; （6）成浆质量控制更灵活, 在一段磨后增加了低浓磨浆系统, 使成浆质量更均匀, 浆料游离度控制更方便， 它可以更有效地减少成浆中的纤维束含量，降低能耗； （7）在后段另外设置一道后高浓漂白工序，如果需要更高的白度可使浆料进入这个漂白塔中漂到85%左右的 白度（备注：第二条线才有此项）; （8）采用两级两段筛选，再磨段还有浆渣磨后的筛选，保证筛选质量; （9）优化了渣浆再磨系统, 在渣浆磨前有浓缩系统, 稳定渣浆磨浆浓度, 改善了已磨渣浆质量; （10）热回收系统和白水系统能确保热能充分利用,减少能量损失和纤维流失; （11）采用DCS 控制系统, 操作简捷、可靠、稳定性高; 配有单独的密封水和冷却水处理系统, 安全性能高； （12）在最后一段的挤浆机出口的螺旋可正反转，正转时可生产约12%的浆送去储浆塔，反转时可生产30%的 湿浆装包后外卖。 4 2-1-3 PRC-APMP 流程简图： 一、洗涤预浸 二、 磨浆和漂白 5 三、筛选、净化、浓缩 四、后漂白、洗涤 6 2-2 流程与设备描述 一、木片洗涤和预浸 1、木片洗涤系统 木片洗涤系统包含一个木片汽蒸仓;一台木片洗涤机；一台木片泵；一台双螺旋脱水机；一套用于分离固 体杂质并净化木片洗涤循环水的污水处理系统，包括斜筛，除砂器和砂子分离器。 由备木送来的合格木片经皮带运输机输送到木片预汽蒸仓内。 木片洗涤系统开始于木片预汽蒸仓，预汽蒸仓有足够的容量保证生产正常进行；用蒸汽预热木片能够提 高紧接下来的木片洗涤机（Chip Washer）的洗涤效果。 预汽蒸仓(总容积 95m3)用于辅助预热，它是一个底部直立、顶部有锥形盖子的壳体，中下部连接着蒸汽 管，仓底带有一个振动式卸料单元，底部完全是向下流的斜槽，木片通过这里喂料入其底下的计量螺旋，由 于螺旋每一转的容积是一定的，通过计量螺旋的转数即可知道木片的体积流量，知道了木片的松密度我们就 可以计算产量。 产量计算： 产量（adt/d） = 计量螺旋转数（RPM）×螺旋容积（M3/R）×木片堆密度（BD Kg/M3）×得率（%）× 60×24 ÷（0.9 ×1000bdt/Adt） 木片预汽蒸仓的作用： A、通过蒸汽汽蒸，加热木片，脱除木片中的空气，使木片软化有利于后段挤压预渍过程中减少碎片和浸 渍均匀。 B、匀衡水份和木片的温度。 C、提供木片充足的滞留时间。当木片短暂中断时，作为一个缓冲容器，确保给系统提供得到可控的和均 匀的木片，维持生产的稳定。 D、利用磨浆过程产生的热能（主要是热回收产生的新鲜蒸汽），减少新鲜蒸汽消耗。 7 木片从木片仓的计量螺旋出来后直接掉进洗涤机。 木片的洗涤是在高效的木片洗涤机中完成的。当木片落入洗涤机时，开始接触到洗涤水,木片在洗涤器进 口, 首先受到高速喷淋水的喷淋, 进入洗涤器后, 木片悬浮在水中随着桨叶形转子把木片浸入水下然后传送 到出口。桨叶形转子的转动在洗涤机内产生高强度的湍流，借助于从底下加入并上升的循环水流进行浮选, 这 样可以有效的洗去木片表面的砂子、细石块、小金属块等杂质。杂质由于比重大沉入沉降室, 其上装有两台 气动阀门，用来定期排掉收集到的重杂质。 在操作过程中必须保持洗涤机的进料稳定和液位恒定，这样才有利于洗涤效果和生产的稳定。 木片洗涤的作用： A、 洗掉木片中的砂子、石头、金属等杂物，以利于磨浆机正常运行、延长磨盘寿命； B、 提高木片含水量和均匀木片水份； C、 因为主线中没有除砂器，良好的洗涤也能减少浆料中的尘埃，提高成浆质量。 8 木片洗涤机桨叶形转子 正在安装的木片洗涤系统 洗涤后的木片流入泵间槽，泵间槽是木片和水混合所必须的设备，它有助于木片泵对木片的输送。泵间 槽可以装下一定容积的木片—水混合物以防止木片泵停止工作。 接着用木片泵泵进一台倾斜的双螺旋脱水机中，脱水螺旋上带有孔状的筛板，可将木片和水分开，木片 在向上螺旋输送的过程中，水受重力作用流出套在螺旋外的筛板并收集在底部排走；木片则向上传送完成脱 水过程。 泵间槽 双螺旋脱水机示意图 木片-水悬浮物在双螺旋脱水机中分离后，木片排出进入溢流螺旋，木片计量螺旋量取一定容积的木片送 入预浸渍系统，多余的木片溢流送回到预汽蒸仓。 从脱水螺旋出来的废水经过斜筛处理除掉木屑和其它杂质粒子后进入沉淀池，在沉淀池净化后又回用于 木片洗涤，只有在开机时才补充清水，开机正常以后洗涤水全部来自浓缩段多园盘过滤机的清白水；从斜筛 和沉淀池排出来的含渣（包括木屑）废水经过进一步的浓缩、净化，分离出渣后，渣作固废处理，废水一部 分又回到沉淀池，用不完的废水送到污水厂处理。整个系统的水耗仅局限于木片的吸水, 而纤维的损失则限 于木片洗涤器的不定期清洗和木片洗涤器沉降室和高浓除砂器的不定期排渣。该系统不仅可以最大限度地除 去木片中的杂物, 减小了下流程设备的磨损, 同时提高了磨盘的效率； 而且能稳定木片的水分, 减少纤维流 失和清水用量, 从而减少了污水排放量。 9 沉淀池和洗涤水缓冲池 斜筛（Bowscreen HydraScreen 3000 BW） 渣螺旋（junk screw） 洗涤机沉降室之排渣进入渣螺旋（junk screw）分离出重杂质，水则溢流到废液池。 来自斜筛的排渣如木屑等送到Fine Press分离出固体物质后，废水也进入上述废液池。 10 Fine Press 2、预浸渍系统 从溢流螺旋螺旋计量过来的木片被送到预浸系统。 浸渍系统包括一台可以提供高压缩比，确保浸渍化学品能有效被吸收到木片中的高压缩装置，它不仅对 木片而且对纤维都产生很大的影响。 木片的浸渍是通过传送到带有一个螺旋的垂直浸渍器中进行的。经过预 处理的木片贮存在反应仓，然后进入磨浆系统。 木片进行预处理的原因是基于纤维形态及碱是如何在水解和漂白反应之间的合理分配。众所周知，纤维 细胞壁中的木素被半纤维素包围着，而在木素中含有大量的发色基团。因此漂白化学药品渗透到木素分布区， 就必须通过半纤维素。如果木片不进行预处理，而直接将药液加入到温度较高的盘磨机中，将会导致大部分 的碱在未到达木素结构之前就与木素周围的半纤维素反应，没有达到漂白的目的，从而使化学药品的利用效 能下降。 在 APMP/P-RC 工艺中，浸渍段加入碱性过氧化氢有两个作用：漂白和润胀木片。由于木片和纤维的碱性 润胀，就比较容易磨浆，使达到给定游离度所需要的单位能耗大大降低。 P-RC APMP 关键设备是螺旋挤压疏解机 MSD（也有称螺旋挤压撕裂机）。MSD(model screw device) 为一 种模块式木片挤压螺旋, 它直接影响浆料的白度和强度性能及纤维束含量。挤碾效果的优劣主要取决于螺旋 撕裂机的压缩比。其压缩比可调 1∶(2.8～4.0) ,一般来说，压缩比的大小直接影响到对木片的处理效果， 进而影响到成浆质量（如白度、强度等物性指标）。压缩比过大，则木片受力过大，纤维易被压溃而受到破坏， 从而影响浆的强度；压缩比过小，则木片得不到很好的疏解，会影响整条线的成浆效果;因此生产上压缩比一 般都调在 1∶(2.8～4.0)，才能使木片挤碾均匀，浸渍充分。APMP 制浆工艺之所以能获得高品质的纸浆, 除 NaOH 和 H2O2 有利于纤维润胀外,主要就是靠这个高压缩比( 4 ∶1 或更高)的螺旋挤压疏解机 MSD, 其压榨 区可产生 41364～68940 kPa 的压力, 木片在压缩区中受到压缩( 轴向、径向) 、剪切( 轴向、径向) 和扭 曲( 轴向、径向) 等应力, 从而被分层撕裂成小块, 木片的比表面积增大，因而导致反应面积增大和润胀作 用增强, 因而木片单根纤维的吸药能力和润胀作用非常均匀。 11 MSD 螺旋 良好汽蒸的木片经螺旋挤压疏解机 MSD 后, 不仅被挤出水分、空气、水溶性的有色物质和树脂物质, 干 度达到 60%, 而且被软化和部分分离成纤维。当压缩后的木片进入浸渍器时 , 在常压下立刻膨胀, 这一突然 的膨胀是在木片完全浸没在浸渍液中发生的, 由于压力骤然释放和木片干度很高, 促使木片能像在水中挤压 后突然放松的海棉一样迅速膨胀和吸收水分，因而能对浸渍液充分、均匀地吸收，因此木片将被彻底浸渍， 为生产良好的浆料打下基础。 预浸渍后，木片需要在反应仓中存贮 10-60min,给木片和化学品充足的反应时间，这取决于材质及化学药 品的用量。在预处理过程中不需通入蒸汽，浸渍后木片的浓度一般为 30%左右，温度约为 50℃。 螺旋挤压疏解机和浸渍器 12 反应仓 木片挤压前后纤维结构的对比 生产 APMP，用化学药液浸渍木片是关键，为了保证浸渍均匀，必需做到以下两点： ①要排除木片中的空气（用蒸汽汽蒸来解决） ②木片汽蒸后在螺旋挤压机中进行挤压，挤出木片中的空气、多余的水分、树脂等影响后面化学反应的 热水溶出物，同时木片结构变得疏松，表面积也增大了，因而在进入浸渍器后能使药液浸透得更均匀更彻底。 压缩比必须在 4:1 以上才能有这么好的浸渍效果。 总起来说，木片在预浸系统可分三步完成： 第一步，用高压缩装置 High Compression Device（压缩比 4：1）把木片压到很高的压缩比。经过挤压把 木片内的空腔压实，同时挤出空气、树脂和水份，而纤维没有受到损害，但是木材结构已发生变化：初生壁 S1-S2 层分离，次生壁外层大部分暴露出来，在磨浆时有利于获得好的纤维和更高的强度性能。 第二步，受挤压过的木片立即送入到浸渍器的化学药品溶液中（主要由DTPA( 二乙撑三胺五乙酸)、NaOH、 稳定剂（Na2SiO3）和H2O2组成）。挤压后突然释放导致木片膨胀，迅速吸收药液。此第二步确保化学品在漂 白和磨浆前有效吸收和浸透到木片中。 第三步，浸渍后木片送入反应仓，反应仓可提供足够的停留时间使反应充分进行，蒸汽管连接到反应仓 保证反应温度的恒定。每个反应仓底部有一台振动式排料器，确保有持续稳定的停留时间，木片形成塞流和 下降流，进入到每个排出螺旋。 处理过的木片在 40～50 ℃的温度下在反应仓中停留 60min 左右。 二、磨浆和漂白 1、基本理论： 现代磨木浆的磨浆理论是压力脉冲理论，根据这个理论，磨浆过程中纤维的离解分为三个阶段：1.由于磨 盘对木片周期性的压力脉冲作用，使木片加热，木素软化。2.在剪切力的作用下离解纤维。3.分离下来的纤维 与纤维束进行复磨和精磨。 磨浆过程也就是旋转的盘磨与存在于盘磨间的纤维和水的能量传递过程，在磨浆的第一阶段，由磨擦和 压力脉冲产生的能量被木片吸收后转化为热能，使木片温度升高，引起胞间层木素的软化。经软化的纤维在 摩擦力及剪切力的的作用下可由木片中剥离下来，剥离下来的纤维在精磨区继续磨浆。SEC 为磨浆单位能量 13 消耗（SEC--每吨绝干原料的能量消耗，以 KWh/BDT 表示） ，第一道盘磨的单位能耗约为 400-1200 KWh/BDT, 这取决于盘磨机的尺寸和材料，其中一部分能量用于纤维的分离和细纤维化，但大多数能量被转化成热。在 工厂生产中，磨浆时盘磨机内的温度一般能达到 100℃或更高，磨盘间的浆浓较高，一般为 20-45%。 磨浆原理图 (1)、磨浆区段 一般认为磨浆过程可分为三个区段：破碎区、磨浆区、精磨区 A、 破碎区 磨浆时木片首先放入磨盘中心部分的破碎区（又称磨腔）。此区齿盘间隙最大，刀片厚， 刀数少。木片在高温下首先被破碎成小木条。 B、 粗磨区 此区域齿盘间隙由内向外逐渐变窄，原料停留时间长，逐渐被磨成针状木丝，在相互 摩檫及受到齿盘作用下，进而被离解成纤维束及部分单根纤维。 C、 精磨区 此区域位于齿盘外围，齿数增多，齿沟变深，由粗磨区流过来的纤维束及单根纤维在 此进一步被离解和细纤维化，到一定程度后离开磨浆机。 （2）磨浆的主要影响因素： A、 原料材种与木片规格 B、 磨浆浓度： 我们公司的 APMP 工艺流程采用 2 段磨浆（高浓磨浆和低浓磨浆组合）。第一段为高浓 磨浆（35%），其目的在于分离纤维，减少纤维的切断；第二段为低浓磨浆（4%），主要在于发展浆料的强度 和控制游离度。 C、 木片预处理的影响，如预热温度、预热时间和磨浆温度、压力； D、 磨浆时能耗与能量的分配 木片破碎和离解只消耗较少，大部分能量消耗在纤维的精磨上。 E、 磨盘间隙与负荷之波动（通过量） 14 F、 磨盘特性 如齿型，磨盘锥度，齿盘材料等 G、 磨浆段数 浓度对磨浆的影响： A、低浓磨浆由于纤维之间的摩擦作用小，切断作用较强，浆料质量差 B、高浓磨浆由于纤维与纤维、纤维与盘磨之间的摩擦产生热量和蒸汽，提高了浆料的温度，并使木片软 化，从而使纤维易于分离帚化，因此可获得柔软、长纤维含量多、碎片含量少、强度高的浆料。 为使纤维分离并保持纤维长度，应采用高浓和加大间隙，加强纤维之间的摩擦以减少切断，保持强度。 但浓度过高易堵塞、炼焦、进料不畅等问题，故一般控制在２５－４０％之间。 如只用一段磨浆，浓度一般控制在２０－３０％，过高或过低浆强度有所下降，且﹥３５％或﹤１５％ 时电机负荷不稳，动力消耗也大。 因此影响盘磨机动力消耗的因素主要是：木片种类和性质；浓度；预处理条件；磨盘齿型；转速；磨盘 间隙。 在众多的影响因素中，有三个可控制的重要因素：浓度、能耗 、磨盘间隙 对任何一种化机浆工艺而言,针对给定木材品种,浆料质量主要由 2 个因素决定:化学处理(木片预处理和漂 白)程度和耗用的磨浆能量,另外加上浓度，通过调节这 3 个因素可以大幅度地改变浆料质量。当某个参数（如 能耗）不变时，提高浓度则间隙要开大；如浓度一定，电流和间隙相互影响和制约，降低间隙则能耗上升， 不同的间隙不仅能耗不同，浆质量也有差别。 磨浆过程是盘磨与盘磨间的纤维和水的能量传递过程，其中一部分能量用于纤维的分离和细纤维化，但 大多数能量被转化成热能，在生产中磨浆机内的温度可以达到 100℃或者更高，对碳水化合物的水解有着负 面的影响，特别对于阔叶木和非木材原料，它们的半纤维素对碱性水解更敏感，不可避免导致一定的得率损 失，PH 值越高得率损失越大，从而导致成品浆的松厚度、不透明度及光散射系数等性能指标均有所降低。 单位磨浆能耗的计算： 单位磨浆能耗（Kwh/adt）= （电机载荷 – 空转功率）÷产量 为了使木片在磨盘表面进行良好的磨解，磨浆过程基本上分为两步： A、将木片离解成单根纤维，尽量不降低纤维长度或生成碎片，因此磨浆浓度要高，磨盘间隙要大些，使 木片在互相摩擦作用下离解，减少切断。 B、纤维进一步细纤维化，纤维要较多的机械作用，磨盘间隙要小些，浓度稍低。 磨浆过程要同时获得上述两种过程是比较困难的，因此生产上有时要用两段或三段磨浆工序。根据浆料 游离度,有多种不同磨浆流程组合,高游离度浆料可以只采用一段磨浆,而极低游离度浆料可能采用三段磨浆。 15 2、主生产线的磨浆系统 （1）基本组成 我司主线的磨浆系统分两段进行，前一段为高浓，后一段为低浓；高浓段还有一个热回收系统。另外还 有一段副线的浆渣再磨系统。 主线的两段磨浆系统由一台一段高浓盘磨机 Andritz Twin66 Refiner 和三台低浓 Twinflo Refiners TF52/58”盘磨机组成。 副线为一台低浓 Twinflo Refiners TF52/58”盘磨机及浓缩机 HydroDrain HYD2616/14 组成。 （2）系统描述 A、 第一段磨浆系统 主要设备有高浓磨浆机、料塞螺旋、背压蒸汽分离器、旋风分离器、高浓停留塔、热回收等。 从反应仓出来的木片用输送螺旋直接喂入料塞喂料螺旋（Andritz Plug Screw Feeder）。 喂料螺旋 Plug Screw Feeder 把木片压成紧密的塞流，对磨浆压力起到密封作用。用法兰连接料塞螺旋 和 T 形槽的入口部分，而止回阀安装在与 T 形槽入口相对的位置上，以防止喂料螺旋 Plug Screw Feeder 密 封作用失败（时发挥作用）。 木片通过 T形槽掉进经过加压且可变速的蒸汽分离器，以使喂入 Twin66 refiner 双盘磨两个磨区的物料 恒定，浆料平稳地排出，而木片则通过料载感应输送机（load sense conveyors）进入盘磨机的喂料螺旋。 高浓压力磨浆可以获得最好的磨浆质量，最高的设备运行时间和最高产量，还能够回收有利用价值的废 热蒸汽。一段磨浆为压力、高浓、高转速的磨浆系统，它包括一台 ANDRITZ 料塞喂料螺旋（Andritz Plug Screw Discharger），它能使木片形成紧密的塞流，阻止由于磨浆压力而产生的浆料返喷、一台配 32MW 主电机的 Andritz Twin66 Refiner 盘磨机，这种盘磨机已成功安装在许多制浆造纸厂，它有很大的磨浆面积（是市场 上磨浆面积最大的），因此产量高，磨浆质量好。另外还有一个高转速的变速箱，它可使第一段磨浆机的转速 可从的 1500rpm 提升到 1800rpm。 Twin66 refiner 是三盘双磨区结构的磨浆机，中间盘为连接到转轴上的动盘，两侧的为定盘，浆料/木片 从两边入口分别从轴向进入到磨区的中心，从磨盘间隙向外排出到喷放管线。该机可自动调节浆的浓度，微 调磨盘间隙，磨盘光电显示，配有磨盘间隙快速进退机构，保证磨浆的质量与灵活控制。 16 Andritz Twin66 Refiner 在一段磨浆过程中大部分碱性过氧化氢可以向盘磨的稀释孔加入或在喷放管线上加入。 向盘磨的稀释孔加入化学品的目的是利用盘磨机的混合和加热作用来促进化学反应的进行及化学品利用 率的提高,但应注意从稀释孔添加碱性过氧化氢有以下缺点应注意：①高温容易使双氧水分解；②硅酸盐容易 和Ca2+、Mg2+ 结合产生沉淀，造成磨片垢结。因此，从喷放管添加是唯一最佳的选择。喷放管添加法可以避 免硅酸盐与磨片接触。如果碱性过氧化氢必须从盘磨机的稀释管加入，应考虑使用不含硅酸盐的有机稳定剂 （如Fennobrite）,但有机稳定剂通常较为昂贵,且效果不如硅酸盐。尤其要特别重视的是，有零排放的APMP 浆厂 佳选择。 螺 旋 p ug screw discharger 把浆排进冷却螺旋，同时干净冷水加入到冷却螺旋中把浆料调节到最适宜温度（大 约 9 30%）后送入到设计停留时间约为 150 分钟(372 m³)的高浓停留塔 HC-tower 中漂白。高 浓漂 低碱性， 防止 不能使用硅酸盐，因为硅酸盐容易在RB/VE系统中结垢，因此用机稳定剂在目前来说是最 B、高浓停留塔 由于浆料在盘磨机中停留的时间很短，仅几秒钟的时间，当浆料通过盘磨机时，所要完成的化学反应还 未进行完全。为了进一步加强浆中残留化学药品对浆料的作用，需对浆料进行一定时间的存贮，因此一段磨 出来的浆料被收集到高浓反应塔中贮存以进行进一步漂白反应，以使化学品充分发挥效用。 浆料从盘磨机出来喷放进压力旋风分离器以分离纤维和蒸汽，蒸汽从顶部排出送去热回收系统，排料 l 0℃）和浓度（约 白塔的设计为磨浆后的浆料有一定的反应时间，浆料从塔上部进入，以塞流形式向下流动，这样可以达 到最佳的漂白反应（化学品反应效率和白度增值）。 浆料在位于塔底的立管中用来自浓缩段的清白水稀释到约 4%的浓度；同时加硫酸调节 PH 值以降 浆料返黄，接着用低浓泵 SF-PUMP 抽出，送到消潜池消潜。 17 高浓停留塔底部结构图 18 C、热回收系统 从第一段高浓磨浆出来的废热蒸汽送入热回收系统。 TWIN 66 REFINER 旋风分离器 eboiler 回收系统由以下几个部分组成： 1)再生锅炉(Reboiler) 回收系统其实是一套用来回收磨浆过程产生、受污染的废热蒸汽并将锅炉给水转成新鲜蒸汽的再生锅 炉( 新鲜蒸汽可用于木片仓的汽蒸，也进一步压缩（可选项）然后送到闪干/抄浆车间、蒸发 站或作其它用途。废热蒸汽则变为污冷凝水送到木片洗涤系统。 其中含有约 0.1%的不凝气体（NCG）。NCG 的多少 将影响到热回收单元的传热系数和排空率，因此新鲜蒸汽的产量将取决于这个值。 热回收单元设计为管状降膜式，废热蒸汽在管内通过。在热回收单元顶部的新鲜蒸汽出口管处装有一台 分滴器。产生的饱和新鲜蒸汽的干度为 99.5%. 再生锅炉装有一个内在的文丘里洗涤器，这样可以减少泵的数量和省去一台外在的高压洗气塔。 降膜管共有六条，给水从降膜管之间通过这样有助于热传递，而给水则消耗于管壳上。管侧流过的 APMP 蒸汽分成两组：第一组为上流式由五根管组成；第二组为下流式由一根管组成。冷凝水从第二组管内流到下 部腔室中。 加热表面和所有其它与受污染的蒸汽接触的部分全由 316L 不锈钢组成；与再生锅炉循环补给水接触的部 分全为钢结构，除了外壳和内部管是 304L 不锈钢之外。因为碳钢和不锈钢之间会产生局部不均匀膨胀。 热回收单元的支撑腿由买主提供。支撑和补强圈为碳钢。由于热回收锅炉外壳的厚度问题需要有无毒的 衬垫。 由 304 不锈钢组成的分离器。 生锅炉的建造将遵照美国机械工程师协会（ASME）的“无燃烧压力容器”，即最大压力 5bar(g),165 ℃高 （cyclone） R 热 ( 热 换热器)。产生的 再生锅炉的给水温度约为 100℃，蒸汽排空率为 1.3%， 圆柱形的去雾器直接装在热回收单元顶部；去雾器为碳钢结构，且有一个 再 真空. 19 (2)、排气冷凝器 器是一个直立的管状冷凝器，它紧密地连接到热回收锅炉上。受污染的废热蒸汽从管内通过， 补给水从管外通过。 所有与受污染的蒸汽接触的部分全由 316L 不锈钢组成，而外壳为碳钢材料制作。 (3) 、锅炉给水加热器 用一台壳管式换热器来加热 100℃的锅炉给水，然后才送入锅炉系统。 锅炉给水加热器为水平壳管式换热器，受污染的 APMP 蒸汽冷凝水在管内流过，而锅炉给水在管壳外流 过。 所有与 APMP 污冷凝水接触的部分均为 316L 不锈钢，外壳为碳钢。 (4) 、常压洗气塔 洗气塔用来在常压下净化蒸汽。洗气塔塔身底部封闭成 60 度的锥度，全部为 316L 不锈钢制造（包括所 有与工艺流体接触的部分）。 (5)、 蒸汽压缩机 为了提高来自热回收系统的新鲜蒸汽的压力以满足闪干车间、蒸发站或其它的用途，需要使用一台压缩 机把再生锅炉产生的新鲜蒸汽压缩到所要求的压力，这取决于业主的需求。 排气冷凝器用于预热进入再生锅炉的补给水，确保热回收单元有足够的排空。 排气冷凝 20 D、消潜 经过高浓磨浆后的纸浆以一种被称为潜伏态的形状存在，它是磨浆过程中由于纤维受到热应力和机械应 力而产生的弯曲扭结，如果很快冷切,纤维的弯曲扭结就会固定下来而失去弹性和一些强度特性。因此高浓磨 浆后 潜工艺： • 搅拌浓度:3.5-4% • 温度:70℃ • 时间:30MIN 潜后用三台并联的 Twinflo refiners TF52/58 双盘磨进行第二段低浓磨浆。 必须进行消潜，以去除这种潜态,保持纤维应有的强度性质。 消 E、第二段磨浆 消 inflo refiners TF52/58 只有一个磨区，为一个动盘和一个定盘,配置的电机功率为 3000KW. 二段磨浆可选用高浓或低浓，但是用低浓会更好。因为 APMP 的最新研究表明，第二段磨浆采用低浓可 以更 少成浆中的纤维束含量，降低能耗，光散射系数较高，抗张强度、松厚度和浆料内在性能与高 浓磨浆相似，便撕裂度较低。因此在第二段中我们的工艺采用约 4%的低浓磨浆工艺。 Twinflo refiners TF52/58 Tw 第 有效地减 第二段磨浆流程 第二段低浓磨浆后浆料直接进入中间槽。从中间槽出来浆料被泵送到筛选和浆渣再磨系统。 21 三、筛选、净化、浓缩 筛选和净化系统是以最高效率设计的，它由两段主线筛选和单段浆渣筛选再加上浆渣净化系统组成。从 筛选段出来的良浆直接进入主线上的浓缩段，而浆渣则进入浆渣处理系统。浆渣在 HydroDrain 浓缩，然后直 接喂入一台低浓浆渣盘磨机 TF52/58（Reject Twinflo Refiner TF52/58），经过再磨后的浆渣送入磨后浆槽， 然后泵送到浆渣段的筛选净化系统。筛后的良浆与主线的良浆一起进入多园盘过滤机（disc filter）预浓缩。 该生产线污水主要是从 disc filter 出来的大部分清白水，这样可以确保污水中最少量的悬浮物含量和最少量的 纤维和细小纤维的流失。从 disc filter 出来的浆料用中浓泵送到下一段工序。 1、基本理论 （1）筛选与净化： 筛浆与净化的目的就是将一些杂质除去，以满足产品质量和正常生产的需要。 非纤维性杂质：泥砂、铁屑、碎石、煤渣等 基本要求：筛选，净化效率高，浆料损失少，设备流程简单，操作维修方便，动力消耗低。 （2）排渣率(Reject Rate) 筛 1）筛选动力 ：利用静压差——通过式筛 利用动压差——离心筛 不少筛是两者兼有之 3）纤维层形成和破坏（振动或脉冲） 4）细浆和粗渣只能相对分离 {杂质有 纤维性杂质： 木片、生片、草节、粗纤维束、非纤维细胞等 选（净化）后排出的浆渣占进浆量的百分比。习惯上，排渣率较大时（如 10%以上）排出的浆渣称为 尾浆，排渣率较小（如低于 5%）或浆渣中好纤维量较少时排出的浆渣称为粗渣。 （3）筛选净化原理 A、筛选 是利用几何形状的不同进行分离，要求： %100×=排渣率 进入筛浆机纤维总量 被筛出粗渣量 2）浆料要充分稀释，使其处于游离状态 22 B、净化 利用相对密度的不同进行分离,主要有重力沉降和离心分离 筛 e Screen）， 司采用的是 ANDRITZ的ModuScreens F压力筛。 刷筛板的目的。 选设备有：振框式平筛 （Johnson Screen）、离心筛 （Centrifugal Screen）、压力筛（Pressur 我 压力筛的工作原理：浆料以一定的压力沿切线进入，筛板内外压差使合格纤维通过筛孔/缝。压力筛的特 点是密封管道压力进浆（封闭筛选净化系统），它靠旋翼的转动来达到均匀浆料和冲 浆的筛选是根据浆中杂质与纤维尺寸大小和形状的不同，细浆(又称良浆，Accept)通过筛板，而浆渣 (Re 压差。 被阻挡的筛渣就会逐渐浓缩而形成一絮状纤维层， 浆机都设计有使筛板两面产生压力脉冲或机械振动 2 倍，孔间距 缝筛——更有效地去除圆形和立体状杂质 (4) 筛选的影响因素 纸 ject)被截留而分离的生产过程。 细浆通过筛板时需要一定的推动力。推动力主要来自于筛板两侧浆流的静压差和机械运动产生的动 由于筛选是一个连续的过程，当细浆不断通过筛板时， 结果会防碍细浆的通过，甚至造成“糊板”现象。因此筛 的机构，并通过稀释水稀释和破坏形成的纤维层，以保持筛板的畅通。影响筛选的主要因素有下列几点： A、筛孔（缝）的大小和形状 筛板形状有圆孔和长缝两种，分别叫作孔筛和缝筛。 孔筛——更有效地去除纤维束和细薄碎片，圆孔的直径一般要求是浆料的平均纤维长度的 离不应小于这种浆料纤维的最大长度。 23 筛板的孔径（或缝宽），孔间距及开孔率: （筛缝）的大小影响到截留在筛板上的杂质的尺寸和数 量。一般纤维平均长度愈长，浆料愈粗硬，孔径（缝宽）愈大。筛选的有效面积取决于孔径和开孔率。开孔 率与孔间距成反比。孔径一定，孔间距愈大，则开孔率愈小，即筛选的有效面积小，因而产量低，排渣量大。 30%以 上时，筛选效率不再有明显提高，因此第一段排渣率一般在 20-25%。 则离心力不足，分离作用小，产量低，筛孔易堵塞，纤维流失大。由于生产上的转数已由厂商设计好并固定 的运行状况。 D、进浆浓度 在保证筛选质量的前提下，应尽量提高浓度。每种筛处理不同的浆种均有一适宜浓度， 浓度过 泵送、浓缩负荷上升，水电耗上升。对一定的筛选设备来说，都有其最适宜的筛选浓度和进浆量。 为了连续有效地筛选需加入稀释 水。稀释水太少，好纤维损失增加；稀释水太多，筛选效率下降。 F、筛选效率 温度上升，浆可塑柔软，粗渣易通过，筛选效率降低 G、压力差 压力差是指进浆与出浆（良浆）间的压力差或筛板两边的压力差。一般来说，其它条件 不变时，压力差增大，则推动浆料通过筛孔的作用力增大，筛选能力提高，但筛选效率会降低。 筛孔 B、排渣率 排渣率大小影响筛选效率,排渣率上升，筛选效率上升，无粗渣就无筛选效果，在相同排 渣率下，筛孔孔径减小筛选效率提高。对于固定的筛板，排渣率愈高筛选效率愈高，但排渣率增加至 C、转速 转速上升，离心力增加，从而增加动力消耗和降低筛选效率，但生产能力增加；转速过低， 了，我们不需过多关心转数，在操作上最重要的是关心电流的变化，电流的变化可反应产量的变化和压力筛 大，良浆与粗渣不能有效分离，尾渣量增大；浓度过低，产量下降，粗渣也易通过，筛选效率下降， E、稀释水量和水压 筛选时，浆料从进口端到排渣端浓度越来越大， 24 （5）筛选、净化流程的级和段： 级——指原浆和良浆通过筛选（净化）设备的次数。级数增加，筛选（净化）效率上升，良浆质量上升 但投资增加，电耗增加，细浆得率下降。 段——指原浆和尾浆通过筛选（净化）设备的次数。段数增加，排渣量下降，细浆得率增加，但筛选（净 化）效率下降。 常用的筛选/净化流程如下： 良浆回流的二段二级 F A R F A R F A R Pseudo-cascade connection F AR F FA R Series connection Cascade connection R A F FA F R A variant of cascade connection A A = ACCEPT 化原理及影响因素 切线方 向进 然后在重力作用下沿器壁向下运动至排 渣口 成“低压区”，浆料在向下旋转 运动 R R 串联式（一段二级） F = FEED R = REJECT （6）净 良浆回流的二段一级 良浆合流的二段一级 纸浆的净化是根据纸浆中杂质与纤维之间相对密度的不同，利用重力沉降或离心分离的方法，使相对密 度大的杂质在重力或离心力的作用下与纤维分离的生产过程。 离心分离是目前应用非常普遍的净化方法，常用设备为锥形除渣器。稀释的浆料以一定的压力从 入锥形除渣器内，沿着器壁作强力旋转运动而产生离心力。 由于杂质的相对密度较大，受的离心力也大，所以被抛向器壁， 排出(称为排渣 Reject)。在锥形除渣器的轴向中心处，由于离心力作用形 过程中逐渐移向低压区，并沿中心旋转向上运动，从顶部出浆口排出形成良浆(Accept)。 25 26 Ahlcleaner RB 300 HD 净化设备及影响因素 影响锥形除渣器净化效果的因素很多，主要有： 1）.除渣器结构 不同型号的除渣器其结构特征不同，因而净化效果也不一样，如锥体长度，顶部直径 和浆料进出口直径等均会影响净化效果。 2）.进浆浓度 压差一定时，进浆浓度上升，净化效率下降，排渣浓度上升，纤维损失增加，进浆浓度太低，生产能力 下降，动力消耗增加。 ，它是产生旋转运动的推动力，因而是影响 除渣器净化效率的主要原因之一。其他条件不变，增加压差，离心力增加，净化效率提高，但动力消耗上升； 压差太小，净化效率下降。 渣器的能力确定的。 通过量小，表明设备个数多，动力消耗大；通过量大， 5）.排渣口 过大，排渣量大，纤维损失大；过小，排渣效率降低，易堵塞 3）.压力差 压力差是指进浆压力和出浆（良浆）压力之差 4）.通过量 每种型号的除渣器都有起额定的生产能力。净化系统中每段除渣器的个数就是根据每个除 一般要求除渣器能在满载下运行。 则会降低除渣效率，增加纤维流失。 Accept Out Stock In p Counter Dilution In Reject Out Junktrap Filling Gas Out 2、筛选流程描述 （1）ModuScreens F 型压力筛简介 ModuScreens F 型压力筛适用于化机浆良浆的筛选，压力筛上装有 VF 型转子（LRs 型转子适用于浆渣的 筛选）和楔形丝筛鼓（wedge wire screen baskets），典型的筛缝宽度为 0.15mm，这取决于浆的性质。 AW 型筛鼓和 VF 型转子（LRs 型转子）保证了筛选能达到最佳效率。浆料在筛网表面产生微小的湍流，转 子的转动冲刷则阻止了浆层在网面的形成。有了 AW 型筛鼓我们就有可能用非常狭小的筛缝，因为网的剖面为 异形钢丝状（The profiled of the wires）,在较高的浓度下都没有堵塞的倾向。AW 型筛鼓有不同的剖面结 构，目的是为了在每个场合都能用到最合适的筛鼓。 MODUScreen F 压力筛外壳及低排渣率 LR 型转子 Moduscreen F 压力筛的结构包括 ; AW 型筛鼓（框）、VF/LRs 型转子（旋翼）、外壳、密封水单元、中心 润滑单元、传动单元等。 27 Moduscreen F 压力筛工作原理 （2）筛选流程 金桂的筛选系统采用一级二段筛选，第一段（P1）有两台 Moduscreens F60,第二段（S1）有一台 Moduscreens F50，另一台 Moduscreens F50 为浆渣压力筛（R1）。净化系统为一级五段除渣器。 从第二段磨浆来的浆料从中间槽泵送到筛选系统。第一段筛（P1）良浆送进浓缩段浓缩，筛渣送进第二 段筛(S1)，第二段筛的良浆汇集到第一段筛良浆流中，浆渣进入未磨浆渣槽。 筛渣从未磨浆渣槽泵送入一级五段除渣系统（cleaner plant）；从第一段除渣器出来良浆返回未磨浆渣槽， ACCEPT REJECT LIGHT REJECT DILUTIO N JUN K TRAP DILUTION DEAERATION PULP IN LIGHT REJECT OUT DILUTION JUNK TRAP ACCEPT OUT REJECT OUT 28 浆渣送往下段除渣器，第五段出来的浆渣送进 fines press 压榨机浓缩。 第二段筛的筛渣与第一段除砂器良浆收集在排渣槽，然后通过 HydroDrain 浓缩机(进行预浓缩)，进入未 磨渣浆槽，接着泵进一台盘磨机 Twinflo Refiner 再磨。 浓缩机 HydroDrain 为一种多园盘过滤机，其工作原理和结构与浓缩段的多园盘过滤相似，只不过在此段 浓缩的是比较粗的浆（渣），其滤水性能应比较好，因此园盘网目比较大，滤液只有一种，称为浊滤液（Cloudy filtrate），浆渣浓缩到约 4%后送去再磨。 HydroDrain 从再磨机 Twinflo Refiner 出来浆料进入磨后渣浆贮槽（Refined Reject chest），再送到一台压力筛作进一步 的筛选处理，其良浆与主线之良浆一起送 Disc Filter 浓缩，筛渣又重新回到未磨浆渣槽。 29 （3）Moduscreen F 压力筛的优点： B.重型加固的结构设计使其具有最大的实用性和低的 A.由于有最佳设计的转子、楔形丝筛鼓和低浓运行能力(进浆浓度 1 - 4%)，因此具有最高的筛选效率。 维护费用。 此外还有高产量、高筛选面积、可除掉轻杂质、能耗低、转子型号可根据应用场合调整等优点。 4）压力筛控制 压力筛可设计为简单控制及完全逻辑控制。压力筛控制的目的很明确：在保证生产过程中不堵塞的同时 尽可能的减少渣浆的排放，或一旦堵塞用最快速的方式处理。压力筛良浆出口采用压差控制，尾浆遥控控制。 根据生产情况人工摸索出最佳的尾浆阀开度。压力筛压差报警，启动压力筛排渣联锁及自清洗联锁。 完整的压力筛控制可以有效的解决压力筛堵塞的出现，同时也尽可能的减少尾浆的排放。根据，完 整的压力筛控制程序与人工操作方式相比，堵塞的情况下降了 70％。 压力筛进口压力回流控制，稳定进筛压力；良浆和尾浆均为流量控制，不同的是尾浆流量采用比例控制， 即尾浆在总流量中的比例方式控制。压力筛排渣联锁或自清洗联锁信号来自于压力报警。 C.操作容易, 维护简单，可连续生产，浆质量优良 （ 30 3、浓缩系统 （1）过盘式过滤器（Disc Filter） 机H （由于来浆只有约80%的白度，如果我们要求浆料 的白度达到 备注：此流程将在第二条 线才有）。如果只生产80%白度浆，则从SCP1出来后直接到SCP3、SCP4。 Disc Filter）是白水回收、纸浆浓缩的优选设备，它最大的特点是可以把很稀的浆料浓缩 到约 ,每个盘又分成多片大小相同的 、传 从筛选净化系统来的良浆先经过盘式过滤器（Disc Filter）浓缩（其工作原理、结构与再磨工段的浓缩 ydroDrain相似），浓缩后浆料进