立式连续蒸煮工艺

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1、立式连续蒸煮工艺0一蒸煮主体设备立式连续蒸煮系统中的设备可分为：木片喂料系统、蒸煮器系统、蒸煮器 热回收系统、黑液过滤系统、蒸煮器冷凝水系统和木片仓排出气体冷凝器系统。 (如图3-33所示)低用白液栗 网流黑液冷却器浣毓机段聚图3-33立式连蒸流程示意图1、木片喂料系统木片喂料系统，是指将木片送入蒸煮器的系统，虽然整个系统的功能看似简 单，但在整个蒸煮过程中，喂料系统运行的好坏将直接影响到蒸煮系统的运行情 况。在蒸煮系统中，木片喂料系统包含了大部分蒸煮设备以及工艺流程，是整个 蒸煮过程中的重要系统。(1)气锁螺旋喂料器：木片堆场来的木片通过皮带输送机输送到木片仓顶部的气锁螺旋喂料器， 经过气锁

2、螺旋喂料器送至木片仓中。气锁螺旋喂料器取消了出料端螺旋的叶片，取而代之的是活动挡板，这样在正常生产时螺旋出料端就形成了一个料塞。 料塞在木片仓顶部和大气之间形成 密封， 密封减少了木片仓中蒸汽和其它气体排放到大气中的量， 同样也限制了在低真空度下空气从大气进入到木片仓顶部。为防止从木片仓中泄露的蒸汽和非冷凝气体（ NCG ）进入到大气中，木片仓顶部与气锁螺旋喂料器之间的真空度须控制在2550mmH2O。（ 2）菱形木片仓：木片仓的主要作用有两个：其一，在进入木片仓内的木片量有小幅度波动时， 提供连蒸器稳定运行的缓冲体积量； 其二， 为木片的常压预汽蒸提供了足够的停留时间。为生产出合格的浆料，蒸

3、煮液应均匀扩散并完全进入到木片中心，蒸煮液将通过毛细管作用扩散到纤维中充满气体的细胞腔内， 由于木片的两端都渗透之后，两端形成了毛细管压力，把残余空气进行压缩，会产生抑制渗透的现象，因此在将木片与蒸煮液进行混合前要尽可能多的把空气从木片中除去。 除去空气最常见的办法就是汽蒸（或预汽蒸） 。汽蒸的主要功能是除去木片中的空气，提升木片温度， 使之达到均一的含水量， 汽蒸导致木片中的空气受热膨胀， 木片中的水蒸气压力也因为汽蒸作用而增加， 使得空气容易被除去。 木片的充分汽蒸可以改善木片在蒸煮器内的流动性和浆料卡伯值的控制， 减少渣浆量， 提高蒸煮液的使用率。 因此， 为保证木片的充分汽蒸， 木片仓

4、的料位必须尽可能保持稳定并且控制在一个合理的高度，以保证木片在木片仓内有足够的停留时间来进行汽蒸。木片仓的下部是一个菱锥形结构，这样的结构可以有效保证木片均匀的进入木片计量螺旋， 并且菱形部分的几何结构， 形成了使木片定向稳定的从各个方向中心汇聚的速率侧面， 消除了水平方向的架桥作用， 有效的防止木片在木片仓内架桥。（ 3）木片计量螺旋：木片计量螺旋是一个双螺旋喂料器， 可以计量每转的木片体积量。 这个体积测量装置用来决定蒸煮锅的产量， 通过调节计量螺旋的转速来维持蒸煮锅内的木片料位， 从计量螺旋出来的木片依靠自身重力作用掉入到木片溜槽， 在这里木片初次接触到蒸煮药液。木片计量螺旋的输送体积为

5、0.41m3/r。（ 4）木片溜槽和缓冲槽：直立的木片溜槽把木片计量螺旋连接到1#木片泵上, 木片溜槽的液位通过维持与白液缓冲槽相等的液位来控制。白液缓冲槽的直径比木片溜槽大得多 , 对 短暂的液位波动敏感度低。药液从两个位置添加到木片溜槽, 主要的药液在木片溜槽的液位恒定点加入，帮助木片向下流到1#木片泵，该药液流量由蒸煮锅的再循环液， 筛选工段的节子和黑液过滤机的渣浆组成。 第二个液体加入点是在木片溜槽底部，液体把木片冲进1#木片泵的抽吸侧。白液缓冲槽（木片溜槽）的液位受喂料循环液回木片溜槽流量的影响。正常的液位设定值约为82%，在木片溜槽的上部测量仪，料位或者液位达到测量仪高位报警，则关

6、掉木片计量螺旋，起到保护木片计量螺旋叶片的作用。（ 5）木片泵：三台串联的木片泵， 将木片从常压的木片溜槽， 输送到蒸煮压力下的顶部分离器。 每台泵都有设计成螺纹型的螺旋， 允许泵送木片悬浮液。 螺旋设计成螺纹 型，能够使一般的离心泵会发生堵塞的问题减到最少。喂到木片泵的木片必须在菱形木片仓中适当地汽蒸。 如果喂到木片泵的木片没有适当去除空气， 木片泵会产生气蚀， 而蒸煮锅里的木片柱也不能较好地移动。木片泵抽空会导致和泵相连的管道产生振动， 木片泵能够泵送近乎沸腾的木片和黑液，而不会有流量和压力损失。三台木片泵都是变频驱动的，为了控制泵的出料稳定， 2#和 3#木片泵的速度是可调的。喂料循环回

7、路里的液体温度保持在大约9899c o这个温度可以通过喂料循环冷却器来控制，喂料循环液应该尽量冷却，使木片喂料温度保持在9899c 左右，木片溜槽和木片泵中潜在闪蒸的可能性减少到最小。（ 6）顶部分离器：通过喂料线，3#木片泵泵出的木片和药液被输送到蒸煮锅反向顶部分离器，顶部分离器由一个圆柱的缝型筛框和一个螺旋输送机组成。 木片在上升液流及筛框内的螺旋输送机向上输送的作用下， 通过反向顶部分离器进入蒸煮锅， 同时螺旋输送机擦试筛框以防止筛缝堵塞； 多余的药液则通过顶部分离器筛板回流到木片溜槽。7）除砂器：除砂器的作用是把喂料循环回流液中的沙子除掉， 液体从切线方向进入除砂器，产生的离心力把沙子

8、带到除砂器的内壁，使沙子能够沿着管壁沉到底部。口袋阀用来排走除砂器中的沙子， 并保证除砂器系统安全， 提供了更有效的操作。 口袋阀由一个时序器控制， 以一定的频率旋转阀门倒掉沙子。 旋转阀门最初在装料位置停留 10 分钟， 然后转到排渣位置停留 20 秒， 如此循环动作。 在排沙的时候， 球体的外面和腔内通过冷喷放液冲洗。 口袋阀的回转频率应调到排沙时球体腔内不会装满，以便保护口袋阀。2、蒸煮器系统蒸煮器系统所包含的设备很少， 只有蒸煮器和卸料器两个设备， 其中蒸煮器是整个蒸煮系统的核心，是将木片转变成粗浆的主体设备。蒸煮器分为气相加热区、浸渍区、上抽提区、上蒸煮区、下蒸煮区和洗涤区6 个区域

9、。另一种分区方式是将蒸煮器分为顶部预浸区、上抽提区，中循环区和洗涤区 4 个区域。下面对蒸煮器的 6 个区域和蒸煮器稀料分别进行相关介绍。（ 1）蒸汽气相加热和浸渍区：从顶部分离器出来的木片经气相加热区后，掉落到蒸煮锅内木片料柱的上部，同时被浸渍到药液中。蒸煮锅顶部温度（约130）由中压蒸汽直接控制。蒸煮锅顶部压力保持在6-6.5bar左右。当压力超过设定值时，蒸煮锅通过泄压阀门排汽到喷放锅。当压 力低于设定值时，从蒸煮锅顶部通入压缩空气调节压力。木片在蒸煮锅的浸渍区内被蒸煮液预浸渍， 达到均衡的蒸煮条件， 减少蒸煮过程中产生的渣浆量， 获得质量较高的浆料。 在预浸渍之前， 蒸煮锅的温度接近约

10、 130。木片在蒸煮锅顶部停留时间约为30 分钟，以确保木片在温度增加到最高蒸煮温度之前，在蒸煮液中有足够的预浸。为了确保充分和恒定的预浸渍时间， 三个机械式料位测量仪布置在蒸煮锅顶部锅壁的不同位置来测量锅内的料位。 三个传感器独立工作， 提供给操作者三个不同的料位显示。当木片经过传感器时，撞击到延伸至蒸煮锅内部的叶片上时，传感器输出为“动作” 。最佳的蒸煮锅木片料位，通过保持底部和中间两个料位测量仪输出“动作”和最上方的料位测量仪输出“停止”来实现。蒸煮锅木片料位显示值由三个料位测量仪计算得到， 如前面所述， 它可以控制木片计量螺旋的速度。 料位传感器安装在蒸煮锅一侧的管道里， 驱动臂伸到锅

11、内以使移动的木片料柱能够对叶片施加压力。传感器的张力桥检测到压力后输出为“动作” 。如木片施加了过大的压力在叶片上，剪切针将释放叶片并允许它向下回转避免损坏。叶片能够复位，剪切针能在蒸煮锅的压力和叶片个下面料位的作用下复位。蒸煮锅顶部蒸煮液液位是通过控制上抽提流量来控制。对一定锅容的低固形物连续蒸煮锅， 浸渍区从蒸汽区的顶部延伸到上抽提篦子中间位置。上蒸煮区从上抽提篦子中间位置延伸到蒸煮循环篦子的中间位置，大量脱木素在这个区域完成。 下蒸煮区从蒸煮循环篦子的中间， 延伸到洗涤区篦子的顶部，残余脱木素在这个区域完成。为了确保木片在蒸煮循环区域停留一定时间， 木片料位控制是很重要的。 料位传感器显

12、示的是蒸煮锅顶部木片的堆积情况。 维持木片的堆积高度并且底部两个传感器仍然 “动作” ， 蒸煮区域的长度和压缩的木片柱保持一定， 蒸煮区域的停留时间就能稳定。 蒸煮锅的喷放流量一定， 保持蒸煮区的高度一定， 木片通过的时间则会相同。 短时间的木片料位波动可以通过微调木片计量螺旋的转速来控制。 为了提高产量而增加木片喂料率时， 喷放流量也必须增大以保持蒸煮锅内料位一定。 这将导致木片更快地通过蒸煮区， 所以停留时间会缩短。 为了达到相同的蒸煮效果，应该提高蒸煮温度来补偿减少的停留时间。（ 2）上抽提和上蒸煮区：木片通过浸渍区后进入上部蒸煮区， 预浸液从蒸煮锅上部的篦子抽出， 温度为144C,上抽

13、提流量为3.53.9T/ADMT在上部抽提有两组篦子，药液流经篦子到各自的内置联箱， 每组联箱有两个抽提口和两个开关阀， 且相隔 180 度。 定时开关控制器使它们中的两个关闭、 两个打开， 以致于篦子内的药液流动方向每80 秒发生改变。上抽提阀门的开关顺序连续不断重复进行， 封闭内置联箱一侧的管线80 秒，冲洗干净沉淀在联箱底部的木屑和木针，沉淀发生在开关阀反面180 度的地方，因为在这个点上流量很小或没有流量， 通过改变抽提液的流向， 可以冲洗干净篦子内部的木屑和浆料。篦子的堵塞可以通过篦子内外的压差进行监控， 在高压差的情况下， 上部抽提流量控制器的输出将维持不变，当上抽提流量控制阀门打

14、开超过10%的开度时， 时序控制器就开始自动控制开关阀， 上部抽提液与从蒸汽节省器来的洗涤抽提液混合后送再沸器。上部抽提液的残碱量由专门的残检测量仪测量， 这个信息可以用来调节蒸煮循环中白液用量。如果液相中残碱浓度降得太低，木素将发生絮凝。木片与来自蒸煮循环 （蒸煮器的第二套篦子） 向上流动的蒸煮液接触， 该液体把木片加热到所需的蒸煮温度 （阔叶木为160，针叶木为164）， 木片在这里达到了最高的蒸煮温度。蒸煮液中的活性成分是NaOFf口 NaS,这些化学品与木片中木素反应， 使木素降解为可溶于碱的成分。 木素是把单根纤维粘合到一起的物质，在蒸煮过程中木素的溶解使得浆团从蒸煮器喷放出来的纤维

15、分离开来。蒸煮液中的化学品同样会与纤维素反应， 并使之降解， 纤维素的溶解会降低纤维的得率和强度。 因此， 选择蒸煮条件应该最适宜脱除木素而对纤维素的影响程度最小。H 因子是一个常用术语，它表示木片的蒸煮程度，是基于时间和蒸煮温度的相对值。为了维持从蒸煮器出来浆的产量（蒸煮到预期的卡伯值） ，在一定产量下H因子都应为常数。因为在连续蒸煮器中改变产量会改变停留时间，因此应调节蒸煮温度来稳定H 因子。（ 3）下蒸煮区：下蒸煮区是从蒸煮区篦子中部向下延伸到洗涤区篦子的上部。 大部分溶解固形物，已经在大量脱木素的蒸煮区尾部，通过从上抽提篦子抽提蒸煮液而除去，新鲜的白液和滤液被加到蒸煮循环中， 以置换上

16、抽提篦子处除去的固形物含量较高的液体。蒸煮区篦子的液体温度，维持在蒸煮区加热器温度设定值的15c范围之内。 保证了适当的径向热分布和液体流动， 也将为向下移动到洗涤区抽提篦子的木片提供最好的蒸煮条件。蒸煮循环流量应尽可能保持与物料柱移动高度相平衡，保持热量和碱的最佳分布。蒸煮循环的目的： 使蒸煮液达到最终希望的蒸煮温度； 通过添加新鲜白液到循环中来维持蒸煮器中碱的浓度， 并为残留脱木素 段的木片提供新鲜药品； 为蒸煮建立起能提供有效平衡的液体循环流量； 通过中心分配管把白液和热量循环分配到木片柱中心蒸煮。蒸煮液温度越高， 需要越多的残碱来保持木素呈溶解状态。 如果残碱量太低，木素将沉淀在木片上

17、，这些沉淀的木素很难漂白，并且增加化学品消耗量。（ 4）洗涤区：最后的抽提是在洗涤筛板， 蒸煮废液和剩余的溶解固形物抽出后， 在蒸煮器蒸汽节省器预热白液和黑液， 抽提量由洗涤抽提流量调节阀门控制， 洗涤抽提量大约 5.35.7T/ADMT。洗涤抽提残碱量由专门的在线残碱测量仪检测， 用于调整加入到蒸煮循环的白液量。在液相中，残碱浓度太低也会引起木素沉淀。在洗涤筛板以下， 用于成浆的洗涤和冷却的区域叫做蒸煮器洗涤区。 在蒸煮器的洗涤区， 稀释因子表示的是通过洗涤区向上流动的洗涤液和向下流动的浆料中蒸煮液之间的差值。向上流动的洗涤液由洗涤筛板的抽提量和加入蒸煮器底部的冷喷放液量来调节。 在恒定的产

18、量下， 增加底部冷喷放液量和洗涤抽提量将增加升流液量， 因 此稀释因子增大。通常稀释因子为每吨风干浆1.02.0吨洗涤液。稀释因子太低会导致洗涤不完全， 太低的稀释因子不能把所有从下部蒸煮区来的热蒸煮液置换到蒸气节省器而造成喷放温度升高。低的稀释因子也会造成固形物含量升高，因为一部分抽提液要加入到蒸煮循环。但是太高的稀释因子会使蒸煮器中的木片柱移动困难。 除了在锅底加入冷喷放液外， 还将冷喷放液加入到洗涤中心管， 这样 可以加入更多的洗涤液，增加洗涤区的稀释因子和洗涤效率。（ 5）蒸煮器卸料：未漂浆滤液槽洗涤滤液通过滤液泵送到冷喷放液泵的抽吸端， 冷喷放泵将滤液进一步增压， 然后将它送到蒸煮器

19、稀释集管， 并通过水平洗涤喷嘴和逆流洗涤喷嘴加入到蒸煮器内， 滤液还通过卸料器臂上的喷嘴加入， 同时还通过洗涤中心管加入蒸煮器内进行洗涤，进入蒸煮锅的滤液功能通过这几点来实现。冷喷放滤液通过12 个水平的稀释喷嘴进入蒸煮器。首先，冷喷放液用来洗涤和稀释蒸煮器底部的浆料， 泵送至蒸煮器的冷喷放滤液是置换蒸煮液升流液体的主要来源， 并且能确定洗涤区域的稀释因子。 如每吨风干浆需要更多的冷喷放滤液（更大的稀释因子） ，那么洗涤抽提流量就会增加，加入蒸煮器底部的滤液也会相应增加。当蒸煮器中木片柱通过洗涤抽提筛板时， 浓度太高就很难喷放出去 （一般在3035%）。由于这个原因，洗涤区另一个功能是稀释浆料

20、至所要求的浓度。从蒸煮器出来的浆料浓度约 10%。 卸料器的电机负荷和内外压差， 能够很好地显示喷放浓度。 这两个数据中任何一个增加都能表示喷放浓度升高。 卸料器洗涤和逆流洗涤增加蒸煮器底部稀释水流量， 将会降低木片柱向下移动速率和降低喷放浓度。 因此， 喷放浓度是通过改变卸料器洗涤或逆流洗涤的流量来控制的。 最好的操作控制是将水平、 逆流和卸料器洗涤结合起来控制。 依据常规， 将总洗涤流量的 1/2 至 2/3 从逆流洗涤加入蒸煮器底部。所有冷喷放滤液稀释手动阀和逆流洗涤稀释手动阀都始终保持开度4045%，这是为了保证液体均匀地分配到各下喷嘴。因此，为了疏通喷嘴每天都要按时检查，如果发现有喷

21、嘴堵塞（通过手提式测量器测量温度） ，把阀门全开，然后以手动模式脉冲打开控制阀至100%以疏通。喷嘴疏通之后，将这个手动阀门关回至与其他阀门相同的位置，然后又以手动模式脉冲打开其它控制阀至100%，直到所有的喷嘴被疏通。尽早发现是成功疏通喷嘴的关键。进入蒸煮器之前， 冷喷放液在冷喷放冷却器中被冷却。 随着冷的滤液与蒸煮器里的木片和蒸煮液混合， 使得蒸煮器底部混合物温度下降。 冷喷放冷却器的滤液温度的设定是为了保持喷放温度，并为下一段设备运行提供良好的条件。蒸煮后的木片被卸料器的刮板刮下来。随着蒸煮后柔软的木片被喷放出来，通过卸料器和喷放阀两端的压力差把木片分散成纤维， 最后形成浆进入蒸煮喷放

22、锅。3、蒸煮器热回收系统从洗涤篦子抽出的蒸煮液比上抽提液的温度高。 所以， 洗涤抽提液首先要通过蒸煮器蒸汽节省器， 用于冷白液加热， 加热后的白液再进入蒸煮循环。 这两条线是通过工艺控制的，所以在DCS 上没有温度控制。从蒸汽节省器来的洗涤抽提液和上抽提液混合后一起送到再沸器的管程。 再沸器中黑液固形物的浓度不会增大。 再沸器是卧式的， 有专门的液位控制器来保持再沸器壳程的液位恒定。 冷凝水由清洁冷凝水泵送到再沸器壳程， 若没有足够的冷凝水， 补充热水到壳程。 污液体从再沸器底部排出， 由专门的流量控制器来控制流量。正常情况下，流量为进再沸器流量的5，如果是到再沸器壳程则流量为 35。 再沸器

23、壳程的压力由压力控制器控制， 再沸器压力通常为0.2bar。 再沸器中产生的蒸汽用于木片仓加热木片，再沸器出来的黑液温度为 120。4、黑液过滤系统再沸器来的抽提液进入黑液过滤机，经过滤后的液体送至蒸发。再沸器管程的进口压力由专门的压力控制器来控制。 通过黑液过滤机的黑液温度约120，因此压力控制阀装在蒸发区的管道上，以防止闪蒸。通常再沸器管程的进口压力控制器的设定值接近6bar。 黑液过滤机回收的纤维送到喂料线或喷放锅， 通过专门的流量控制阀来控制回收纤维的流量。 过滤机筛框两侧的压差大说明筛网堵塞。 当卡伯值很低时， 观察压差很重要， 因为更多的纤维混合在抽 提黑液里，容易形成堵塞。若压差

24、达到400mbar,则增大回收纤维的流量，以增加过滤机排渣率。若压 差高过500mbar,连锁会将黑液过滤机进液阀门关闭，打开黑液过滤机旁通阀， 以降低压差。5、木片仓排出气体冷凝器系统木片仓排出气体冷凝器系统的目的， 是将木片仓中排出的非冷凝气和蒸汽冷凝。 污冷凝水被污冷凝水泵送到污冷凝水槽。 低浓的非冷凝性气体由抽风机送到非冷凝气系统。 蒸汽和其它气体从木片仓排气口排出， 然后经木屑分离器分离夹带的木屑。 木屑分离器有一个切向的进口， 用于将木屑和杂质导向外壁， 而蒸汽和空气移动到顶部中心出口。 通过冲洗阀控制间歇喷水将木片从木屑分离器里冲回木片仓，若排渣线被堵，可使用手动蒸汽阀冲洗疏通管道。通过木屑分离器后，废气进入一个管壳式的换热器，即木片仓排气冷凝器。通过加入清水冷凝蒸汽，并且冷却非冷凝气体至35左右，由管程出口的温度计测量。 通过木片仓排气冷凝器， 低浓的非冷凝气体（ DCNG ） 由风机送到 NCG系统。 来自冷凝器的污冷凝水由污冷凝水泵通过管式双联过滤器送到回收工段的污冷凝水槽。