专利名称：甘蔗渣连续蒸煮前的湿法备料的方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及制浆造纸技术领域，是一种以甘蔗渣为原料制浆的湿法备料方法及设备，具体包括甘蔗渣洗涤系统和循环水处理系统的方法和设备。
背景技术：
随着我国经济的快速稳定发展，纸和纸板的需求量也逐年增加。我国木材资源匮乏，木浆供应严重不足，非木纤维原料的利用在相当一段时期内仍是我国纸浆供应不可或缺的一个重要途径。甘蔗渣属于最好的非木材纤维原料之一，利用甘蔗渣浆可以生产优质的纸张，同时也利于合理平衡造纸原料结构。利用甘蔗渣制浆造纸是糖厂进行综合利用、发展循环经济、延伸产业链的重要途径之一。利用甘蔗渣进行制浆造纸，我国已有很成熟的经验，在全国蔗糖基地的广西壮族自治区，大多数糖业集团均有自己的纸业公司，造纸已成蔗糖产业的新的经济增长点。国外利用甘蔗渣制浆较好的国家如泰国、印度等，大都是采用横管连蒸系统，而国内蔗渣制浆基本上是采用蒸球间歇蒸煮。随着制浆造纸厂规模不断提高，蒸球蒸煮技术已经越来越不适应新形势下的要求。为此，国家出台的《造纸产业发展政策》中已明确提出淘汰蒸球等制浆技术与装备。而连续蒸煮器特别是横管式连续蒸煮器由于有占地面积小、蒸煮时间短、生产出来的浆质量均匀，蒸汽和动力消耗均衡，无高峰负荷，系统生产连续、生产自控程度高，容易实现生产自动化控制等的优点，已经逐步成为一种新的甘蔗渣制浆方法。连续蒸煮系统要求甘蔗渣来料要连续、均匀、定量，这就给蔗渣备料带来了新的课题。现国内甘蔗渣堆存均采用湿法散堆方式，湿法散堆采用清水喷淋垛堆，使蔗渣水份含量在70 80%，保持透湿，从而控制蔗渣过度发酵，防止变质，保持白度；持续的喷淋还可将蔗渣中残糖发酵产生的酸性物质置换出来，减少了制浆化学品的消耗，但堆场由于酸的腐蚀，也带来了堆场砂石混入原料的不利因素。如何将目前普遍采用间歇蒸煮设备的蔗渣备料系统进行改造，满足连续蒸煮的要求，在除去蔗渣原料中的溶出物、砂石、重杂质的基础上，达到做到连续、均匀、定量，这是以前系统中未考虑到的。
发明内容
本发明的目的是针对以甘蔗渣为原料的制浆厂提供一种甘蔗渣连续蒸煮工艺中湿法备料的方法及设备，以达到所要求的合格甘蔗渣原料。本发明的另一目的还在于提供甘蔗渣湿法备料过程中甘蔗渣洗涤水处理的方法和设备，避免造纸厂污水排放造成对环境的危害。本发明的甘蔗渣连续蒸煮工艺中湿法备料方法(以下简称“备料方法”)是这样实现的原料场来的甘蔗渣除杂(除铁)后经传送带送至马蹄形蔗渣水洗机进行第一次水洗，水洗时间为8-20分钟，蔗渣在水洗机中翻滚、搅动，洗出部分溶出物后送到鼓式水洗机第二次水洗，水洗时间为1-2分钟，蔗渣在鼓式水洗机中，杂质被刮入分离器分离，然后进入水力洗渣机第三次洗涤，水洗时间为8-20分钟，经洗涤净化后的蔗渣用蔗渣泵输送到脱水机，蔗渣出料干度为(重量％ ) 12% _18%，送到连续蒸煮系统，从脱水机排出的废水进入筛网机，除去粗的蔗髓和部分杂质，再进入沉淀池，重力大的杂物颗粒沉淀下来，水经澄清池加入适量澄清剂，然后送回湿法备料工序清洗蔗渣。以上所述的蔗渣第三次洗涤后用40-70°C的温水注入水力洗渣机进行清洗。以上所述的备料方法所需的设备包括除铁器、马蹄形蔗渣水洗机、鼓式水洗机、杂质分离器、水力洗渣机、蔗渣泵和螺旋脱水机等，所述的马蹄形蔗渣水洗机的中间为马蹄形薬结构，增加蔗渣在水洗机的停留时间；所述的鼓式水洗机与杂质分离器做成一体，脱水机采用斜螺旋结构，上料传送带出口端接到马蹄形蔗渣水洗机，马蹄形蔗渣水洗机出口依次接鼓式水洗机和水力洗渣机，再与蔗渣泵和斜螺旋脱水机连接，水洗机、鼓式水洗机和水力洗渣机底部都配置有杂物收集器并被定期排放。以上所述的甘蔗渣湿法备料过程中甘蔗渣洗涤和循环水处理的方法是从脱水机排出的废水进入筛网机，除去粗的蔗髓和部分杂质，再进入沉淀池，重力大的杂物颗粒沉淀下来，水经澄清池加入适量澄清剂，然后送回湿法备料工序清洗蔗渣。所采用的筛网机是斜筛网机，使得蔗髓不容易堵塞孔洞；所采用的沉淀池是斜板沉淀池，斜板沉淀池的沉淀速度也比普通的沉淀池效果好，所加入的澄清剂可以采用聚合硫酸铝或聚合硫酸铁，也可以加入絮凝剂，例如聚丙烯酰胺或者聚甲基丙烯酸酯，加入量为每立方污水加5-10克澄清剂或絮凝剂。本发明的设备特点1、马蹄形蔗渣水洗机蔗渣在水洗机中搅动、翻滚中往前移动，蔗渣间产生搓揉作用，可以使较大的纤维束打开，洗出部分蔗髓和溶出物，能分离出大部分重杂物(如石块、铁块)、砂石等。2、鼓式洗涤器，也是杂质分离器蔗渣原料被转鼓不停地拨入水中再翻出，使得蔗渣和洗涤水更加充分分散混合，有利于砂石的沉降分离。3、水力洗渣机水力洗渣机底部有叶轮式转子及刀片，在动力驱动下，转动的叶轮产生强烈涡流对蔗渣进行激烈搅拌，在蔗渣间的相互磨擦下，蔗渣被充分松散，并溶出残糖、溶出物，同时分离夹杂在蔗渣中的石子、金属、泥砂等重杂物，重杂物在离心力作用下掉入水力洗渣机底部经沉淀后进入杂物收集器。4、斜螺旋脱水机设有进料重物沉降槽和收集槽，进一步收集来料中的砂石等重杂质并进行分离，设筛鼓以除去水份和细小杂质(蔗髓等)，随着螺旋的提升，水份不断被脱除，达到设定的干度。5、斜板沉淀池，产品特点(I)沉淀能力比普通沉淀池强a)沉淀面积增大。b)斜板可以对沉淀物起到再凝聚作用，使絮状物增大，易于沉淀。c)斜板沉淀创造了层流条件，沉淀效果好。(2)下沉污泥浓度增大。(3)排出的清水量整年保持稳定，而且不存在污泥覆
至Jhl o本发明采用甘蔗渣湿法备料，在连续蒸煮工艺中，能够使原料在进入蒸煮之前洗涤干净，有利于蒸煮药液浸透，提高成浆均匀性。可以将蔗渣中的部分蔗髓洗出，降低制浆蒸煮用碱量、提高浆料洗涤性能、减少漂白药耗；同时可除去硅含量高的蔗髓，减少了碱回收的硅干扰，减轻蒸发器结垢现象，蒸发效率高，能耗降低。除去砂石，减少原料对设备的磨损，延长寿命。相对于其他草类原料泥沙、尘埃含量大，采用沉淀法沉砂排泥方法不同，湿法散堆蔗渣经过糖分发酵、挥发等，并清水喷淋保持水分，所以原料中没有太多泥沙和尘埃，但由于蔗渣喷淋水置换出残糖发酵产生的酸性物质，堆场地面容易腐蚀，水、泥和砂容易混入原料内，所以蔗渣原料通常含砂量比较大，在备料系统蔗渣洗涤的同时必须考虑除掉原料中的砂石等重杂质，甘蔗渣洗涤除砂系统采用马蹄形蔗渣水洗机+杂质分离器+水力洗渣机+斜螺旋脱水机等组合流程和设备，在洗净甘蔗渣的同时能有效地除去其中的砂石等重杂质。本发明的有益效果和系统优点是1、在整个洗涤过程，蔗渣均能不停地搅动、翻滚，蔗渣间相互磨擦，被充分松散、打开，溶出残糖、溶出物。使得洗涤完成后，甘蔗渣原料已经彻底洗涤干净，有利于蒸煮药液浸透，提高成浆均匀性。2、蔗渣洗涤可以将蔗渣中的部分蔗髓洗出，随废水排走，对降低制浆蒸煮用碱量、提高浆料洗涤性能、减少漂白药耗起到重要的作用；由于去除了硅含量高的蔗髓，碱回收生产过程减少了硅干扰，可大大减轻蒸发器结垢现象，蒸发效率高，能耗降低。3、整个洗涤过程中的每台设备马蹄形蔗渣水洗机、杂质分离器、水力洗渣机、斜螺旋脱水机均设有重渣收集分离器，收集石块、金属、泥砂等重杂质，基本消除了由于堆场腐蚀而带进原料的砂石，有效地提高了浆料的质量和保护后序设备。蔗渣在水洗机中翻滚、搅动，蔗渣间产生搓揉作用，可以使较大的纤维束打开，洗出部分蔗髓和溶出物；重杂物(如石块、铁块)、砂石沉降分离。然后蔗渣被刮进杂质分离器并被定期排放。二)、循环水处理系统循环水处理系统主要是考虑对甘蔗渣脱水系统出来废水进行处理后回用。洗涤废水能否充分循环回用关系到湿法备料系统成败的关键，是湿法备料系统的重要组成部分。因为蔗渣洗涤需要在较低的浓度下进行(3% 5% )，如洗涤废水不能充分回用，势必补充大量的外来清水，造成系统用水量大，排放量高，进而影响全厂的用水量和排放量。但因废水中含有一些砂石、蔗髓等，并含有一定的酸性，腐蚀性较强，废水的处理回用必须考虑到各种因素才能做到方案合理。本发明在循环水处理方面进行了周密考虑，精心设计。系统考虑采用特殊的斜网滤网先进行过滤、然后经过一个特殊结构的沉淀池进行自然沉淀，最后得出较清洁的废水回用到系统，使得外来补充水量不超过3m3/t绝干原料，并且还可对其他工段(如碱回收车间蒸发工段)碱性废水进行补充，不需要清水，以减少全厂的清水用量。
图1为甘蔗渣湿法备料工艺流程简图。图2为甘蔗渣洗涤系统管线图。图3为循环水处理系统管线图。图4为马蹄形蔗渣水洗机结构示意图。
具体实施例方式实施例1 :本发明应用于某甘蔗渣制浆造纸厂连续蒸煮的湿法备料系统。安装有本发明说明书附图1-3所述的设备马蹄形蔗渣水洗机、鼓式水洗机(作为杂质分离器)、水力洗渣机、斜螺旋脱水机等设备。原料场来蔗渣经上料皮带送至马蹄形蔗渣水洗机进行第一次水洗，水洗时间为10分钟，蔗渣在水洗机中翻滚、搅动，送到鼓式水洗机第二次水洗，水洗时间为1-2分钟，洗出部分蔗髓和溶出物后进入杂质分离器，在杂质分离器，重物进一步分离然后进入水力洗渣机第三次洗涤，水洗时间为8-20分钟，水力洗渣机内注入40-70°C的温水(采用碱回收蒸发工段的碱性废水)，经洗涤净化后的蔗渣用蔗渣泵输送到斜螺旋脱水机，夹杂在蔗渣中的较小杂质和水分经脱水机筛鼓被除去，蔗渣出料干度为12% -18% (重量％ )，能满足蒸煮系统螺旋喂料器的要求。马蹄形蔗渣水洗机、杂质分离器、水力洗渣机、螺旋脱水机等底部都配置有杂物收集器并被定期排放。如图4所示，马蹄形蔗渣水洗机中间为马蹄形结构2，旁边是鼓形或椭圆形外壳1，水和蔗渣进入马蹄形结构2后，蔗渣在水洗机中翻滚、搅动，洗出部分蔗髓和溶出物。本发明的备料系统配置了本发明所述的循环水处理系统，安装了斜筛和建造斜板结构沉淀池。斜螺旋脱出的废水引进斜网过滤、并经沉淀池沉淀后得到澄清水回用至马蹄形蔗渣水洗机进入系统循环。采用本发明的湿法备料系统投产后，运行情况良好，为企业赢得良好的经济效益；各项经济指标如下1、系统投产后，由于甘蔗渣原料里的残糖残酸被洗涤干净，同时除去部分蔗髓，使得蒸煮用碱量大幅减少，用碱量由300kg/t浆降为270kg/t浆，减少成本60元(烧碱价格按2000元/吨计)。2、由于洁净的甘蔗渣使得煮后的浆料过滤性能(洗涤性能)提高，提高了浆料洗净度，使得漂白工段化学药品消耗氯耗由70kg/t浆降至60kg/t浆，减少了药品成本25元(液氯价格按2500元/吨计)。3、由于去除了硅含量高的蔗髓，碱回收生产过程减少了硅干扰，可大大减轻蒸发器结垢现象，蒸发效率高，能耗降低。同时由于浆料的洗涤性能提高，提高了黑液提取率，从而提高了碱回收率，也降低了洗涤废水排放负荷，估计间接产生的效益约30元/吨浆。综上所述，采用本发明后，吨浆可产生效益60+25+30 = 115元。该厂年产5万吨漂白蔗渣浆，年可产生效益5xll5 = 575万元。该系统共投资约1200万元，粗算两年多即可收回投资。
权利要求
1.甘蔗渣连续蒸煮工艺中湿法备料方法，其特征在于具体工艺步骤是 原料场来的甘蔗渣除杂后经传送带送至马蹄形蔗渣水洗机进行第一次水洗，水洗时间为8-20分钟，蔗渣在水洗机中翻滚、搅动，洗出部分溶出物后送到鼓式水洗机第二次水洗，水洗时间为1-2分钟，蔗渣在鼓式水洗机中，杂质被刮入分离器分离，然后进入水力洗渣机第三次洗涤，水洗时间为8-20分钟，经洗涤净化后的蔗渣用蔗渣泵输送到脱水机，蔗渣出料干度为12% _18%，送到连续蒸煮系统，从脱水机排出的废水进入筛网机，除去粗的蔗髓和部分杂质，再进入沉淀池，重力大的杂物颗粒沉淀下来，水经澄清池加入适量澄清剂，然后送回湿法备料工序清洗蔗渣。
2.根据权利要求1所述的甘蔗渣连续蒸煮工艺中湿法备料方法，其特征在于蔗渣第三次洗涤后用40-70°C的温水注入水力洗渣机进行清洗。
3.根据权利要求1所述的甘蔗渣连续蒸煮工艺中湿法备料方法，其特征在于所采用的筛网机是斜筛网机；所采用的沉淀池是斜板沉淀池。
4.根据权利要求1所述的甘蔗渣连续蒸煮工艺中湿法备料方法，其特征在于所加入的澄清剂采用聚合硫酸铝或聚合硫酸铁，或者加入絮凝剂聚丙烯酰胺或者聚甲基丙烯酸酯，加入量为每立方污水加5-10克澄清剂或絮凝剂。
5.根据权利要求1所述的甘蔗渣连续蒸煮工艺中湿法备料方法所采用的设备，其特征在于它包括除铁器、蔗渣水洗机、鼓式水洗机、水力洗渣机、蔗渣泵和螺旋脱水机，所述的蔗渣水洗机为马蹄形蔗渣水洗机和鼓式水洗机，马蹄形蔗渣水洗机的中间为马蹄形结构，所述的鼓式水洗机与杂质分离器做成一体；所述的脱水机采用斜螺旋结构，上料传送带出口端接到马蹄形蔗渣水洗机，马蹄形蔗渣水洗机出口依次接鼓式水洗机和水力洗渣机，再与蔗渣泵和斜螺旋脱水机连接，水洗机、鼓式水洗机和水力洗渣机底部都配置有定期排放杂物的杂物收集器。
6.根据权利要求5所述的甘蔗渣连续蒸煮工艺中湿法备料方法所采用的设备，其特征在于水力洗渣机底部有叶轮式转子及刀片。
7.根据权利要求5所述的甘蔗渣连续蒸煮工艺中湿法备料方法所采用的设备，其特征在于马蹄形蔗渣水洗机中间为马蹄形结构，旁边是鼓形或椭圆形外壳。
全文摘要
本发明公开了一种用于甘蔗渣连续蒸煮的湿法备料方法及设备。具体步骤是原料场来蔗渣经上料皮带送至马蹄形蔗渣水洗机进行第一次水洗，蔗渣在水洗机中翻滚、搅动，送到鼓式水洗机第二次水洗，洗出部分蔗髓和溶出物后进入水力洗渣机第三次洗涤，经洗涤净化后的蔗渣经脱水后进入连续蒸煮系统，脱出的废水进入循环水处理系统经处理后循环回用。本发明甘蔗渣原料洗涤干净彻底，有利于蒸煮药液浸透，提高成浆均匀性，洗涤废水经过处理回用到系统，不需要补充清水，减少了全厂的清水用量和环境污染。
文档编号D21C1/02GK103061177SQ20111031553
公开日2013年4月24日 申请日期2011年10月18日 优先权日2011年10月18日
发明者许东飘, 周国正, 葛友 申请人:中国轻工业南宁设计工程有限公司