专利名称：一种间歇蒸煮冷喷放装置及冷喷放方法
技术领域：
本发明涉及化学纸浆厂蒸煮车间蒸煮过程中的喷放装置，尤其涉及间歇蒸煮的冷喷放装置，本发明还涉及化学纸浆厂间歇蒸煮的冷喷放方法。
背景技术：
制浆造纸过程中，植物纤维原料中含有的木素主要在蒸煮过程中被脱除。制浆蒸煮设备有很多种，主要有两类间歇式蒸煮设备和连续式蒸煮设备。间歇式蒸煮设备包括蒸球或立式蒸煮锅；连续式蒸煮设备主要包括卡米尔连续蒸煮设备和潘迪亚连续蒸煮设备， 各种设备均有其优越性与不足之处。国内造纸企业数量较多，规模普遍较小，间歇式蒸煮设备的数量仍然占主导地位，我国大中型制浆造纸厂，多数采用立式蒸煮锅，蒸煮完成后采用带压热喷放工艺。这种工艺在喷放过程中不可避免地造成热能的浪费，导致生产过程中能耗高、效益差，且浆料质量不高。目前，冷喷放低能耗蒸煮工艺在造纸工业发达国家已得到广泛的应用，并以良好的节能效果，较少的污染物排放量，较高的浆料质量，等诸多优势，已成为化学纸浆生产过程中重要的节能技术，但国外冷喷放技术要求企业生产规模大，仅适应于连续蒸煮或较大的间歇蒸煮生产线。CN101906730A公开了一种非木纤维连续蒸煮方法(1)取消常规横管连续蒸煮器的蒸汽补充管，对蒸煮管、中间管配置自清洁和强制清洁相结合的滤板；( 将进入横管连蒸装置的蒸煮液在制浆过程中经滤板过滤后通过抽吸泵抽出，再用外部热交换器加热的方式间接加热抽出液后，重新打入蒸煮装置中；C3)在蒸煮结束的中间管内配置置换滤板，将蒸煮后浆中的热黑液用冷黑液置换，大量回收浆中的热量，使中间管内的浆降至水的沸点以下；(4)利用中间管内的压力将浆喷至喷放锅。该方法可以实现横管连蒸装置的冷喷放， 但对间歇蒸煮器不适应。CN102051834A公开了一种蒸煮过程热量置换冷喷放工艺方法利用现有的间歇式蒸煮，蒸煮基本步骤依次为置换热黑液、置换温黑液、冷喷放、加热白液、木片装锅、注入温黑液、注入热黑液、加入热白液、进汽循环、保温。当蒸煮过程达到预定的H因子而终结时，蒸煮锅内的热浓黑液用洗浆机的滤液进行置换，蒸煮好的纸浆冷却至闪蒸点，然后用压缩空气将其喷放至喷放锅；置换出来的热黑液或温黑液作为下一锅蒸煮过程的蒸煮液。该方法存在投资高，槽体多，要求自动化程度高，生产过程中不易控制，限制了其使用。目前，还有DDS置换蒸煮技术能实现间歇蒸煮设备的冷喷放，但投资大，自动化配置要求高，在经济上对规模较小的制浆厂不适应，国内拥有该技术的生产企业有限。因而，目前仍存在较多的化学纸浆厂蒸煮车间采用全压热喷放或降压热喷放，大量的热能得不到有效利用，浆料的质量也受到影响，黑液提取后的浓度低。
发明内容
为了解决本领域现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种用于化学纸浆厂蒸煮车间间歇蒸煮器实现冷喷放的装置和利用该装置实现冷喷放的方法。提高浆料的质量，提高送蒸发工段的蒸煮残液的浓度，节约能源，提高整个纸浆厂的能源效率。为了解决上述问题，一方面，本发明提供一种间歇蒸煮制浆冷喷放装置，基本构思包括至少一个通过管道与蒸煮器连接的闪蒸罐，蒸煮器内的蒸煮残液和/或二次蒸汽能通过管道进入闪蒸罐内；至少一个通过管道与闪蒸罐连接的换热器，闪蒸罐产生的闪蒸蒸汽进入换热器，换热器用来形成间接热交换加热蒸煮所需的蒸煮液或热水，闪蒸罐闪蒸残液出口连有管道，闪蒸后的闪蒸残液通过管道进入蒸煮残液回收系统；通过管道与蒸煮器连接的压力泵，用于将低于沸点的蒸煮残液送入蒸煮器内，压力泵的进口与低于沸点的蒸煮残液贮存槽连接；与蒸煮器连接的放锅泵，用于将蒸煮好的浆料抽出蒸煮器外。本装置适用于碱法或亚硫酸盐法间歇蒸煮制浆。根据一个实施例，所述蒸煮器为立锅，立锅中部抽液口通过管道与闪蒸罐连接，立锅上部和下部进液口与压力泵出口管道连接。优选地，立锅中部抽液口与闪蒸罐之间的连接管道还设有蒸煮残液输送泵。根据一个实施例，所述蒸煮器为蒸球，蒸球喷放管与放锅泵连接，在放锅泵前的管路上设有旁路管道与闪蒸罐连接，蒸球进汽管通过旁路管道与压力泵出口连接。另一方面，本发明提供一种利用上述间歇蒸煮制浆冷喷放装置进行冷喷放的方法，包括以下步骤a)纤维原料加入蒸煮液在蒸煮器中蒸煮，生成浆料和蒸煮残液，蒸煮器内同时有二次蒸汽存在；b)蒸煮残液和/或二次蒸汽进入闪蒸罐闪蒸，产生闪蒸残液和闪蒸蒸汽，闪蒸蒸汽进入换热器，换热器用来与蒸煮所需的蒸煮液或水形成间接热交换，以加热蒸煮液或水；c)低于沸点的蒸煮残液通过压力泵注入蒸煮器内，置换出蒸煮器内高于沸点的蒸煮残液，热蒸煮残液仍进行步骤b过程；d)待置换出蒸煮器内的蒸煮残液温度低于其沸点温度时，停止置换和闪蒸，启动放锅泵，将蒸煮好的浆料抽出蒸煮器外。根据一个实施例，步骤b所述加热的蒸煮液为装入另一蒸煮器内的蒸煮液，加热后的蒸煮液进入蒸煮器的蒸煮液循环系统。根据一个实施例，所述低于沸点的蒸煮残液来源于浆料洗涤过程中的滤液，其固形物含量低于蒸煮器内的蒸煮残液固形物含量，在置换过程中对锅内浆料进行洗涤。对碱法制浆蒸煮残液为黑液，对亚硫酸盐法制浆蒸煮残液为红液。根据一个实施例，所述换热器包括与闪蒸罐连接的第一换热器和与第一换热器串联的第二换热器，以加热不同温度的蒸煮液，第一换热器用于传热的蒸煮液温度高于第二换热器用于传热的蒸煮液温度。根据一个实施例，所述步骤b闪蒸残液送入蒸煮残液回收系统。对碱法制浆闪蒸残液为黑液，送往碱回收蒸发系统；对亚硫酸盐法制浆闪蒸残液为红液，送往蒸发或综合利用系统。根据一个实施例，所述闪蒸蒸汽进入换热器，当闪蒸蒸汽温度高于蒸煮液温度 10°C以上时，换热器用来与蒸煮所需的蒸煮液形成间接热交换；当不高于10°c时，换热器用来与水形成间接热交换，生成热水用于生产。热水可用于洗浆等。有益效果由于实现了冷喷放，提高浆料的质量；冷喷放之前，在蒸煮残液置换过程中，对纸浆进行了洗涤，可降低纸浆后续洗涤的负荷；蒸煮残液闪蒸后提高了其浓度，送蒸发工段蒸发能降低能耗，有利于节约能源，提高整个纸浆厂的能源效率；蒸煮残液闪蒸过程中的热能得到回收利用，有利于降低蒸煮过程中的蒸汽消耗，降低能耗；闪蒸蒸汽通过间接换热，避免了热喷放过程中因二次蒸汽外溢带来的对环境污染。
图1是本发明实施例1冷喷放装置及流程示意图；图2是本发明实施例2冷喷放装置及流程示意图。
具体实施例方式实施例1 如图1所示，化学纸浆厂蒸煮车间间歇蒸煮器实现冷喷放的装置，该装置包括立式间歇蒸煮器2 (立式蒸煮锅)，通过管道与蒸煮器2连接的闪蒸罐3，因蒸煮器2 在工作状态下存在压力，蒸煮残液可以进入闪蒸罐3内闪蒸，优选实施方式是它们之间还串联蒸煮残液输送泵7，蒸煮器内的蒸煮残液和/或二次蒸汽能通过管道进入闪蒸罐内；通过管道与闪蒸罐3连接的换热器4，闪蒸罐3产生的闪蒸蒸汽进入换热器4，换热器4用来形成间接热交换加热蒸煮所需的蒸煮液或水，闪蒸罐3闪蒸残液出口连有管道，闪蒸后的闪蒸残液通过管道进入蒸煮残液回收系统；通过管道与蒸煮器2连接的压力泵5，用于将低于沸点的冷蒸煮残液送入蒸煮器2内，压力泵5的进口与低于沸点的蒸煮残液贮存槽1连接；与蒸煮器2连接的放锅泵6，用于将蒸煮好的浆料抽出蒸煮器2外。附图中仅显示了揭示本发明基本原理和方法的那些重要部件，现有技术中，与间歇蒸煮制浆过程有关的部件当然可存在于该装置中。现有技术中，立式蒸煮锅蒸煮液循环系统从中部抽液口抽液，通过循环泵和换热器进入立式蒸煮锅上部和下部进液口，达到蒸煮液升温，均勻锅内温度的目的。本发明的优选方式之一将立式蒸煮锅2中部抽液口通过管道与闪蒸罐3连接，立式蒸煮锅2上部和下部进液口与压力泵5出口管道连接。蒸煮完毕，立式蒸煮锅2内存在一定的压力，蒸煮残液可通过管道进入闪蒸罐3内，通过压力泵5将低于沸点的蒸煮残液注入立式蒸煮锅2内，置换出立式蒸煮锅2内的高于沸点的蒸煮残液，该方式在安装运行过程中无需对立锅进行改造，节省投资，冷喷放与热喷放之间便于切换。另一个优选方式立式蒸煮锅2中部抽液口与闪蒸罐3之间的连接管道还设有蒸煮残液输送泵7，通过泵7可控制蒸煮残液进入闪蒸罐3的速度，特别是对置换未期，立式蒸煮锅2内温度降低后，一方面可靠加入低于沸点的蒸煮残液形成的压力，置换出高于沸点的蒸煮残液，另一方面，可利用蒸煮残液输送泵7将蒸煮残液抽入闪蒸罐3内。在间歇蒸煮制浆过程中，木片或其他纤维原料装入蒸煮器2中，加入蒸煮液，直接通往蒸汽或间接换热加热蒸煮液，升温到一定的温度，例如硫酸盐法蒸煮针叶木浆升温到 170°C，蒸煮完成后，纤维原料变成浆料，加入的蒸煮液变成蒸煮残液，在蒸煮器2内还存在一定的二次蒸汽。蒸煮完毕蒸煮残液和/或二次蒸汽进入闪蒸罐3闪蒸，产生闪蒸残液和闪蒸蒸汽，闪蒸蒸汽进入换热器4，换热器4用来与蒸煮所需的蒸煮液或水形成间接热交换， 以加热蒸煮液或水，所加热的蒸煮液可以为装入另一蒸煮器内的蒸煮液，加热后的蒸煮液进入另一蒸煮器的蒸煮液循环系统，所加热的蒸煮液还可以为贮槽内的蒸煮液，加热后以更高的温度进入蒸煮器内，蒸煮器2内的蒸煮残液，在闪蒸过程刚开始时，因温度高，闪蒸蒸汽温度较高，当闪蒸蒸汽温度高于蒸煮液温度10°C以上时，换热器4优先用来与蒸煮所需的蒸煮液形成间接热交换，可得到较高的能源利用效率，也有利于提高浆厂的生产能力；
6当闪蒸蒸汽温度与蒸煮液温度差不高于10°c时，甚至低于某一阶段蒸煮液温度时，换热器 4优先用来与水形成间接热交换，生成热水用于生产，可加快冷喷放过程蒸煮器2内的物料降温，提高设备生产效率，多个换热器可以并联或串联使用，以加快换热过程，当串联时包括与闪蒸罐连接的第一换热器4和与第一换热器4串联的第二换热器，第一换热器4和第二换热器优选加热不同温度的蒸煮液，第一换热器4用于传热的蒸煮液温度高于第二换热器用于传热的蒸煮液温度。换热过程中，一方面，蒸煮器2内高于沸点的蒸煮残液逐步进入闪蒸罐3进行闪蒸，另一方面，低于沸点的蒸煮残液通过压力泵5注入蒸煮器2内，置换出蒸煮器2内的高于沸点的热蒸煮残液，低于沸点的蒸煮残液来源于浆料洗涤过程中的滤液，其固形物含量低于蒸煮器2内的蒸煮残液固形物含量，在置换过程中对蒸煮器2内浆料进行洗涤，闪蒸残液因固形物浓度高，优选送入蒸煮残液回收系统，如碱法制浆的碱回收蒸发工序，有利于制浆厂系统节能，闪蒸蒸汽在换热器4中换热冷凝后得到的污冷凝水，可用来洗浆，并入蒸发过程等综合利用，也可送往污水处理站处理。待置换出蒸煮器2内的蒸煮残液温度低于其沸点温度时，停止置换和闪蒸，启动放锅泵6，将蒸煮好的浆料抽出蒸煮器 2夕卜，放锅时优选加入低于沸点温度的蒸煮残液，该残液一般来源于洗浆滤液。实施例2 如图2所示，所述蒸煮器2为蒸球，蒸球喷放管通过旁路管道与闪蒸罐 3连接，蒸球进汽管通过旁路管道与压力泵5出口连接。闪蒸时，沿蒸球内壁弯曲与喷放管联接的弯管旋转到球内最高位置，球内二次蒸汽进入闪蒸罐3内，当冷喷放时，沿蒸球内壁弯曲与喷放管联接的弯管旋转到球内最低位置，球内浆料可抽出球外。本实施例蒸球是实施例1立式蒸煮锅的替代部件，装置的其它组成及工作过程可参见实施例1，能达到相同的技术效果。当然，本发明不限于以上具体实施方式
，还可在本发明权利要求和说明书限定的精神内，进行多种形式的变换和改进，具有同样的技术效果，故不重述。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接或联想到的所有装置及该装置的使用方法，只要在权利要求限定的精神之内，也属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种间歇蒸煮制浆冷喷放装置，其特征在于，包括至少一个通过管道与蒸煮器连接的闪蒸罐，蒸煮器内的蒸煮残液和/或二次蒸汽能通过管道进入闪蒸罐内；至少一个通过管道与闪蒸罐连接的换热器，闪蒸罐产生的闪蒸蒸汽进入换热器，换热器用来形成间接热交换加热蒸煮所需的蒸煮液或水，闪蒸罐闪蒸残液出口与蒸煮残液回收系统通过管道相连；通过管道与蒸煮器连接的压力泵，用于将低于沸点的蒸煮残液送入蒸煮器内，压力泵的进口与低于沸点的蒸煮残液贮存槽连接；与蒸煮器连接的放锅泵，用于将蒸煮好的浆料抽出蒸煮器外。
2.根据权利要求1所述的间歇蒸煮制浆冷喷放装置，其特征在于所述蒸煮器为立式蒸煮锅，立式蒸煮锅中部抽液口通过管道与闪蒸罐连接，立式蒸煮锅上部和下部进液口与压力泵出口管道连接。
3.根据权利要求2所述的间歇蒸煮制浆冷喷放装置，其特征在于立式蒸煮锅中部抽液口与闪蒸罐之间的连接管道还设有蒸煮残液输送泵。
4.根据权利要求1所述的间歇蒸煮制浆冷喷放装置，其特征在于所述蒸煮器为蒸球， 蒸球喷放管与放锅泵连接，在放锅泵前的管路上设有旁路管道与闪蒸罐连接，蒸球进汽管通过旁路管道与压力泵出口连接。
5.一种利用权利要求1所述的间歇蒸煮制浆冷喷放装置进行冷喷放的方法，其特征在于，包括以下步骤a)纤维原料加入蒸煮液后在蒸煮器中蒸煮，生成浆料和蒸煮残液，蒸煮器内同时有二次蒸汽存在；b)蒸煮残液和/或二次蒸汽进入闪蒸罐闪蒸，产生闪蒸残液和闪蒸蒸汽，闪蒸蒸汽进入换热器，换热器用来与蒸煮所需的蒸煮液或水形成间接热交换，以加热蒸煮液或水；c)低于沸点的蒸煮残液通过压力泵注入蒸煮器内，置换出蒸煮器内高于沸点的蒸煮残液，置换出的蒸煮残液仍进行步骤b过程；d)待置换出来的蒸煮残液温度低于其沸点温度时，停止置换和闪蒸过程，启动放锅泵， 将蒸煮好的浆料抽出蒸煮器外。
6.根据权利要求5所述冷喷放的方法，其特征在于步骤b所述加热的蒸煮液为装入另一蒸煮器内的蒸煮液，加热后的蒸煮液进入蒸煮器的蒸煮液循环系统。
7.根据权利要求5所述冷喷放的方法，其特征在于所述低于沸点的蒸煮残液来源于浆料洗涤过程中的滤液，其固形物含量低于蒸煮器内蒸煮过程形成的蒸煮残液固形物含量，在置换过程中对锅内浆料进行洗涤。
8.根据权利要求5所述冷喷放的方法，其特征在于所述换热器包括与闪蒸罐连接的第一换热器和与第一换热器串联的第二换热器，以加热不同温度的蒸煮液或水，第一换热器用于传热的蒸煮液或水的温度高于第二换热器用于传热的蒸煮液或水的温度。
9.根据权利要求5所述冷喷放的方法，其特征在于所述步骤b闪蒸残液送入蒸煮残液回收系统。
10.根据权利要求5所述冷喷放的方法，其特征在于所述闪蒸蒸汽进入换热器，当闪蒸蒸汽温度高于蒸煮液温度10°c以上时，换热器用来与蒸煮所需的蒸煮液形成间接热交换；当不高于10°c时，换热器用来与水形成间接热交换，生成热水用于生产。
全文摘要
一种间歇蒸煮冷喷放装置及冷喷放方法。包括蒸煮器、闪蒸罐、换热器。蒸煮残液和/或二次蒸汽进入闪蒸罐闪蒸，产生闪蒸残液和闪蒸蒸汽，闪蒸蒸汽进入换热器，换热器用来与蒸煮所需的蒸煮液或水形成间接热交换，以加热蒸煮液或水；低于沸点的蒸煮残液通过压力泵注入蒸煮器内，置换出蒸煮器内高于沸点的蒸煮残液，热蒸煮残液仍进行上步骤；待置换出蒸煮器内的蒸煮残液温度低于其沸点温度时，停止置换和闪蒸，启动放锅泵，将蒸煮好的浆料抽出蒸煮器外。可提高浆料的质量，节约能源。
文档编号D21C7/08GK102226319SQ20111014829
公开日2011年10月26日 申请日期2011年6月3日 优先权日2011年6月3日
发明者马乐凡 申请人:长沙理工大学