用于自橫管式連續(xù)蒸煮器提取黑液的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于自橫管式連續(xù)蒸煮器（8、9）提取黑液的方法。所述方法包括使得紙漿和黑液的混合物自橫管式連續(xù)蒸煮器（8、9）通過螺桿壓榨機(jī)（11），所述螺桿壓榨機(jī)的壓力與橫管式連續(xù)蒸煮器（8、9）的壓力基本相同。所述螺桿壓榨機(jī)（11）設(shè)置為將紙漿與黑液，包括滯于間隙的黑液分離。所述方法還包括將自螺桿壓榨機(jī)（11）獲得的黑液存儲(chǔ)于儲(chǔ)液箱（14），所述儲(chǔ)液箱維持在與橫管式連續(xù)蒸煮器（8、9）和螺桿壓榨機(jī)（11）的壓力基本相同的壓力。
【專利說明】用于自橫管式連續(xù)蒸煮器提取黑液的方法和系統(tǒng)
[0001]本發(fā)明提供了一種用于自蒸煮器機(jī)械提取黑液的方法，具體地，為ー種用于在利于有效熱回收的高溫高壓條件下自橫管式連續(xù)蒸煮器(horizontal tube continuousdigester)提取黑液的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]化學(xué)制漿廠設(shè)計(jì)為使用各類化學(xué)試劑，例如氫氧化鈉、氫氧化鈉和硫化鈉、或亞硫酸鈉等將如木、竹、農(nóng)業(yè)剩余物(如麥桿或甘蔗渣)、棉桿等原料轉(zhuǎn)化為紙漿。許多化學(xué)制漿廠基于硫酸鹽制漿法或亞硫酸鹽法的原理將原料轉(zhuǎn)化為紙漿。今年來，全世界范圍的制漿產(chǎn)業(yè)大量使用非木原料。最近二十年來，此類紙漿的產(chǎn)量較木紙漿的產(chǎn)量增長(zhǎng)得更快，尤其是在中國、印度、墨西哥和拉丁美洲等地。
[0003]一般來說，化學(xué)制漿廠包含各類部件，包括:將原料送入蒸煮器的螺旋輸送機(jī)；分批或連續(xù)蒸煮器(橫向或豎向)以便借助含有化學(xué)試劑的稱作“白液”或“蒸煮液(cookingliquid)”的蒸解液(digesting liquid)蒸煮原料；導(dǎo)出裝置,在此處自蒸煮器獲得的紙楽；和黑液與稀釋液相混合。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中已報(bào)道過各種熱量和蒸汽的回收方法。其中ー種方法包括，通過將蒸煮器的閃蒸蒸氣(flash vapour)自7巴釋放至I巴來降低蒸煮器中的溫度和壓力。如此獲得的閃蒸蒸氣處于大氣壓下，呈低熱勢(shì)(heat potential)。因此，此方法所回收的總熱量及蒸汽較其消耗的熱量及蒸汽而言非常之低。人們?yōu)榇俗隽酥T多嘗試，通過最大程度提高熱量及蒸汽回收并減小該エ藝的總需熱，試圖解決此問題。蒸煮木材和竹材期間，化學(xué)試劑溶液的一部分滲入木片或竹片，但其一大部分為片與片之間的游離液體。在蒸解末階段的游離熱液體稱作廢液(spent liquor),其為冷液所置換,并自置換的熱液回收熱量。然而，這些方法均無法用于蒸煮農(nóng)業(yè)剩余物(例如麥桿或甘蔗渣)，因?yàn)檫@些物質(zhì)形成具有間隙的結(jié)構(gòu)，而幾乎所有液體會(huì)因毛細(xì)管力作用而滯留在其中。滯留在間隙的液體無法自蒸煮器中排出或被另ー液體置換。因此，在如麥桿或甘蔗渣等農(nóng)業(yè)剩余物的蒸煮過程中，這些方法無法有效地解決以下兩個(gè)問題:1)降低蒸汽總消耗量，以及2)増加自系統(tǒng)回收的熱量。由此，仍需要開發(fā)ー種有效的系統(tǒng)和方法以便自制漿廠提取炙熱的黑(廢)液，尤其是在橫管式連續(xù)蒸煮器內(nèi)蒸煮農(nóng)業(yè)剩余物之吋，以及自熱的黑液中回收熱量同時(shí)保持高性價(jià)比。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]圖1和圖2顯示了根據(jù)某實(shí)施例，在橫管式連續(xù)蒸煮器內(nèi)蒸煮纖維性原料的制漿廠的各個(gè)部件。
[0006]圖3a顯示了根據(jù)某實(shí)施例，從提取的炙熱黑液中回收熱的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個(gè)快速旋流分離器(flash cyclone)的組合。
[0007]圖3b顯示了根據(jù)某實(shí)施例，從提取的炙熱黑液中回收熱的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括熱交換器和快速旋流分離器的組合。
[0008]圖3c顯示了根據(jù)某實(shí)施例，從提取的炙熱黑液中回收熱的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個(gè)熱交換器的組合。
[0009]發(fā)明簡(jiǎn)介
[0010]本發(fā)明公開了自橫管式連續(xù)蒸煮器提取黑液的方法。所述方法包括使得來自橫管式連續(xù)蒸煮器的紙漿和黑液的混合物通過螺桿壓榨機(jī)，所述螺桿壓榨機(jī)的壓カ與橫管式連續(xù)蒸煮器的壓カ基本相同。所述螺桿壓榨機(jī)設(shè)置為將紙漿與黑液，包括滯于間隙的黑液分離。該方法還包括將取自螺桿壓榨機(jī)的黑液儲(chǔ)存在儲(chǔ)液箱內(nèi)，所述儲(chǔ)液箱維持在與橫管式連續(xù)蒸煮器和螺桿壓榨機(jī)的壓カ基本相同的壓力。
[0011]本發(fā)明還公開了自橫管式連續(xù)蒸煮器提取黑液的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括能與橫管式連續(xù)蒸煮器的出口整合的螺桿壓榨機(jī)，以便自橫管式連續(xù)蒸煮器接收紙漿和黑液的混合物。所述螺桿壓榨機(jī)設(shè)置為將紙漿與黑液，包括滯于間隙的黑液分離。該系統(tǒng)還包括與螺桿壓榨機(jī)的出口流體連通的儲(chǔ)液箱，并設(shè)置為自螺桿壓榨機(jī)接收黑液，其中，所述螺桿壓榨機(jī)和儲(chǔ)液箱的壓カ與橫管式連續(xù)蒸煮器的壓カ基本相同。
[0012]詳述
[0013]為了提高對(duì)本發(fā)明技術(shù)原理的認(rèn)識(shí)，將參考實(shí)施例并利用具體語言對(duì)其進(jìn)行描述。然而，須知此舉并不g限制本發(fā)明的范圍，所公開的エ藝?yán)锏母膭?dòng)和進(jìn)ー步改進(jìn)以及本發(fā)明原理的進(jìn)ー步應(yīng)用均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員一般可以想得到的。
[0014]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，以上概述和以下詳述對(duì)本發(fā)明是示范性和解釋性的，并非對(duì)其限制性的。
[0015]本說明書通篇引用的“ー實(shí)施例”、“實(shí)施例”或類似的語言是指，聯(lián)系該實(shí)施例一起描述的某具體特征、結(jié)構(gòu)或特點(diǎn)包括在本發(fā)明的至少ー個(gè)實(shí)施例中。因此，本說明書通篇出現(xiàn)的短語“在一實(shí)施例中”、“在某實(shí)施例中”以及類似的語言可以(但不一定)均指代同
ー實(shí)施例。
[0016]本發(fā)明提供了自蒸煮器中提取黑液的方法。尤其是掲示了為有效的熱回收從橫管式連續(xù)蒸煮器提取黑液的方法。所述方法包括使得來自橫管式連續(xù)蒸煮器的紙漿和黑液的混合物通過螺桿壓榨機(jī)，所述螺桿壓榨機(jī)的壓カ與橫管式連續(xù)蒸煮器的壓カ基本相同，并將自螺桿壓榨機(jī)獲得的黑液儲(chǔ)存在儲(chǔ)液箱內(nèi)，所述儲(chǔ)液箱維持在與橫管式連續(xù)蒸煮器和螺桿壓榨機(jī)的壓カ基本相同的壓力。
[0017]圖1顯示了根據(jù)某實(shí)施例的制漿廠，包括一對(duì)串聯(lián)的橫管式連續(xù)蒸煮器(8，9)。一臺(tái)螺桿壓榨機(jī)(11)連接至橫管式連續(xù)蒸煮器(9)的末端。本發(fā)明的教導(dǎo)可同樣適用于單根的橫管式連續(xù)蒸煮器或一組串聯(lián)的橫管式連續(xù)蒸煮器。原料自料箱(I)中排出并計(jì)量加入螺旋進(jìn)料機(jī)(2)。所述螺旋進(jìn)料機(jī)(2)將原料送入橫管式連續(xù)蒸煮器(8)的進(jìn)液腔(4)。所述原料被壓縮至一個(gè)管塞以承受橫管式連續(xù)蒸煮器內(nèi)的壓力，從而在管塞過松的情況下由反吹閥門(5，blow back valve)關(guān)閉螺旋進(jìn)料機(jī)(2)。蒸汽和蒸煮液分別經(jīng)管道(6)和
(7)注入。來自橫管式連續(xù)蒸煮器(8)的加工原料被傳入橫管式連續(xù)蒸煮器(9)作進(jìn)ー步加工。在橫管式連續(xù)蒸煮器(9)的末端，所述原料轉(zhuǎn)換為纖維(紙漿)并經(jīng)斜槽(10)落入由馬達(dá)(12)驅(qū)動(dòng)的螺桿壓榨機(jī)(11)中。所述螺桿壓榨機(jī)(11)維持于與橫管式連續(xù)蒸煮器(8，9)基本相同的壓力。儲(chǔ)液箱(14)與螺桿壓榨機(jī)(11)相連用于接收黑液。該儲(chǔ)液箱(14)基本保持與橫管式連續(xù)蒸煮器(8，9)相同的壓カ值。螺桿壓榨機(jī)(11)將壓カ與橫管式連續(xù)蒸煮器(8，9)中液體的壓カ基本相同的炙熱黑液壓出。離開螺桿壓榨機(jī)(11)的紙漿由流經(jīng)管道(13)的冷液體冷卻并落入設(shè)有攪拌器(20)的排液裝置(17)中，以這樣的方式，紙漿被自排液裝置(17)的進(jìn)液ロ(19)進(jìn)入的洗液稀釋并由泵(22)經(jīng)管道(23)泵入紙漿匣。所述排液裝置(17)包括安全閥門(18)和廢料出口法蘭(21)。
[0018]根據(jù)ー實(shí)施例，橫管式連續(xù)蒸煮器包括至少ー個(gè)有孔的浙液板，所述浙液板的位置接近所述橫管式連續(xù)蒸煮器的底部用于提取游離黑液。作為具體的實(shí)施例，如圖2所示，所述橫管式連續(xù)蒸煮器(9)包括具有流量控制閥(25)的浙液板(24)以便將來自橫管式連續(xù)蒸煮器(9)的游離黑液浙入加壓存儲(chǔ)容器(27)。所述加壓存儲(chǔ)容器的壓カ與橫管式連續(xù)蒸煮器(8，9)的壓カ基本相同。或者，來自浙液板(24)的游離黑液直接轉(zhuǎn)移至儲(chǔ)液箱(14)進(jìn)行存儲(chǔ)。
[0019]根據(jù)ー實(shí)施例，如圖2所示，獲自浙液板(24)和儲(chǔ)液箱(14)的炙熱黑液由泵(15)泵入加壓存儲(chǔ)容器(27)進(jìn)行存儲(chǔ)，由此，容器維持在與橫管式連續(xù)蒸煮器(8，9)和螺桿壓榨機(jī)(11)基本相同的壓力。
[0020]根據(jù)ー實(shí)施例，所述方法還包括，通過將黑液自加壓存儲(chǔ)容器(27)經(jīng)管道(16)傳入熱回收系統(tǒng)(圖3a、3b和3c),從而自黑液回收熱量?；蛘?如圖1所示，存儲(chǔ)于儲(chǔ)液箱
(14)的黑液由泵(15)經(jīng)管道(16)傳送入熱回收系統(tǒng)(圖3a、3b和3c)以回收熱量。
[0021]根據(jù)ー實(shí)施例，如圖2所示，自加壓存儲(chǔ)容器(27)提取的炙熱黑液由泵(28)泵至熱回收系統(tǒng)(圖3a、3b和3c)。作為具體的實(shí)施例，如圖3a所示，所述熱回收系統(tǒng)包括ー個(gè)快速旋流分離器(29，30)的組合。所述炙熱黑液經(jīng)管道(31)注入快速旋流分離器(29)，經(jīng)管道(32)釋放低壓蒸汽。自快速旋流分離器(29)離開的所述黑液流經(jīng)另ー快速旋流分離器(30)，經(jīng)管道(33)釋放常壓蒸汽。所述黑液繼而由泵(34)經(jīng)管道(35)泵出，進(jìn)行過濾和蒸發(fā)。
[0022]作為另ー具體的實(shí)施例，如圖3b所示，所述熱回收系統(tǒng)包括熱交換器(36)和快速旋流分離器(37)的組合。經(jīng)管道(31)進(jìn)入熱交換器(36)的炙熱黑液用于加熱經(jīng)管道
(38)進(jìn)入的白(蒸煮)液，由此，加熱的白液經(jīng)管道(39)離開熱交換器(36)。離開熱交換器(36)的所述黑液流經(jīng)快速旋流分離器(37)。然后，常壓下的閃蒸蒸汽經(jīng)管道(40)釋放，而黑液由泵(41)經(jīng)管道(42)泵出，進(jìn)行過濾和蒸發(fā)。
[0023]作為另ー具體的實(shí)施例，如圖3c所示，所述熱回收系統(tǒng)包括熱交換器(43和44)的組合。經(jīng)管道(31)流入熱交換器(43)的炙熱黑液用于加熱經(jīng)管道(45)流入的白(蒸煮)液，由此，加熱的白液經(jīng)管道(46)離開熱交換器(43)。離開熱交換器(43)的黑液流過另ー熱交換器(44)。所述熱交換器(44)包括進(jìn)液ロ(47)，用于冷洗液，以及排液ロ(48)，用于加熱的冷洗液。所述黑液然后由泵(49)經(jīng)管道(50)泵出，進(jìn)行過濾和蒸發(fā)。
[0024]一方面看來，本發(fā)明中原料在橫管式連續(xù)蒸煮器(8，9)中制漿時(shí)的蒸汽消耗量較傳統(tǒng)制漿有所減少。作為ー具體的實(shí)施例，比較了傳統(tǒng)制漿和依照本發(fā)明的制漿方式中熱量和蒸汽消耗量，其描述如下:
[0025]傳統(tǒng)方式:
[0026]根據(jù)在橫管式連續(xù)蒸煮器中制漿的傳統(tǒng)方法(采用麥桿為原料)，熱量和液體平衡如下:
[0027]參數(shù):
[0028]-蒸煮溫度:175°C[0029]-進(jìn)入螺旋進(jìn)料機(jī)的經(jīng)漂洗的麥桿含水量:63%
[0030]-進(jìn)入螺旋進(jìn)料機(jī)的麥桿含水體積:1，702升/噸干草
[0031]-于螺旋進(jìn)料機(jī)浙干的麥桿含水體積:87.5升/噸干草
[0032]-進(jìn)入蒸煮器的麥桿含水體積:1614.5升/噸干草
[0033]-進(jìn)入蒸煮器的麥桿含水體積:3228/噸未漂白制漿
[0034]-經(jīng)漂洗的麥桿溫度:350C
[0035]-白液溫度:79°C
[0036]-白液濃度:100g/l
[0037]-麥桿用堿:13%Na0H
[0038]-白液體積:2600升/噸未漂白紙漿
[0039]-蒸煮初期的總液量:5828升/噸紙漿
[0040]-蒸煮初期原料(麥桿)與液體比例:1:2.91[0041 ]-未漂白的紙漿產(chǎn)出率:50%
[0042]-蒸汽消耗量1710kg/噸未漂白紙漿
[0043]每噸未漂白紙漿的蒸汽消耗量的計(jì)算:
[0044](對(duì)螺旋進(jìn)料機(jī)內(nèi)輕微浙水的經(jīng)漂洗麥桿計(jì)入，含熱損失)
[0045]麥桿需熱量:
[0046]-蒸煮溫度和已洗麥桿溫度的溫度差:140°C
[0047]-2 噸(干)麥桿需熱量:20001.53x140=428.4MJ
[0048]-麥桿中3229 升水的需熱量:3229x4.19x140=1894.1MJ
[0049]因此，濕麥桿的總需熱量為:2322.5MJ
[0050]白液的需熱量:(溫度差:96°C )
[0051]-2600x1.1x3.77x96=1035.1MJ
[0052]總的需熱量:3357.6MJ/噸未漂白紙漿
[0053]因此，所需蒸汽量:1689kg/噸
[0054]假設(shè)的蒸汽熱損耗:41kg/噸
[0055]因此,所需蒸汽總量:1740kg/噸
[0056]蒸煮末期每噸未漂白紙漿的廢液量(黑液):
[0057]-麥桿含水量:3229升
[0058]-白液:2600升
[0059]-蒸汽冷凝物:1740升
[0060]蒸煮器內(nèi)的廢液總體積:7569升/噸未漂洗紙漿(7.569m3/噸)
[0061]新方法:
[0062]作為ー具體的實(shí)施例，本發(fā)明中熱量和液體比例說明如下(用麥桿作為原料):
[0063]熱液平衡:
[0064]炙熱廢液(黑液)用于在ー熱交換器中預(yù)熱白液至160°C，而后注入橫管式連續(xù)蒸煮器。預(yù)熱白液后，閃蒸炙熱黑液得來的熱水用于漂洗麥桿并將其溫度升高至90°C。漂洗的溫?zé)岷湕U由閃蒸廢液得來的膨脹蒸汽預(yù)熱至95°C，而后送入橫管式連續(xù)蒸煮器。
[0065]白液和麥桿的預(yù)熱:[0066]1.在熱交換器中，以炙熱提取廢液將白液從79°C加熱至160°C (溫度差:81°C )
[0067]-耗熱量:2600x1.1x3.77x81=873MJ
[0068]2.以膨脹蒸汽將漂洗后的麥桿自35°C加熱至95°C (溫度差:60°C )
[0069]-(干)麥桿2 噸:2000x1.53x60=184MJ
[0070]-經(jīng)漂洗麥桿中的含水量3229升:3229x4.19x60=812MJ
[0071]因此，用于預(yù)熱的總回收熱量為:1869MJ
[0072]加熱蒸煮器所需的熱量和中壓蒸汽量:
[0073]-將白液自160°C加熱至175°C(溫度差:15°C )
[0074]于是，熱消耗量:2600x1.1x3.77xl5=161MJ
[0075]1.經(jīng)漂洗的麥桿自95°C加熱至175°C (溫度差:80°C )
[0076]-(干)麥桿2 噸:2000x1.53x80=245MJ
[0077]-經(jīng)漂洗麥桿中的含水量3229升:3229x4.19x80=1082MJ
[0078]2.熱損耗:81MJ
[0079]于是，總的需熱量:1569MJ`[0080]3.所需中壓蒸汽量:每噸未漂洗紙漿789kg
[0081 ] 本發(fā)明中，相對(duì)傳統(tǒng)制衆(zhòng)方法,于橫管式連續(xù)蒸煮器內(nèi)進(jìn)行麥桿制衆(zhòng)的蒸汽消耗量為45%.[0082]每噸未漂洗紙漿的廢液量:
[0083]-麥桿含水量:3229
[0084]-白液:2600
[0085]-蒸汽冷凝物:789
[0086]廢液總體積:6618升/噸未漂洗紙漿(6.62m3/t)
[0087]作為具體的實(shí)施例，本發(fā)明通過于蒸煮溫度和壓カ下將紙漿經(jīng)螺桿壓榨機(jī)壓出得到的炙熱廢液的提取量如表1所列。
[0088]表1.壓出提取前后的廢液分布
【權(quán)利要求】
1.一種用于自橫管式連續(xù)蒸煮器提取黑液的方法，包括: 一使得紙漿和黑液的混合物自橫管式連續(xù)蒸煮器通過螺桿壓榨機(jī)，所述螺桿壓榨機(jī)的壓カ與橫管式連續(xù)蒸煮器的壓カ基本相同；所述螺桿壓榨機(jī)設(shè)置為將所述紙漿與黑液，包括滯于間隙的黑液分離；和 一將自螺桿壓榨機(jī)獲得的黑液存儲(chǔ)于儲(chǔ)液箱，其中所述儲(chǔ)液箱維持在與橫管式連續(xù)蒸煮器和螺桿壓榨機(jī)的壓カ基本相同的壓力。
2.如權(quán)利要求1所述的自橫管式連續(xù)蒸煮器提取黑液的方法，還包括，在同基本相同的壓カ下，自橫管式連續(xù)蒸煮器將游離黑液排入增壓存儲(chǔ)容器。
3.如權(quán)利要求1所述的自橫管式連續(xù)蒸煮器提取黑液的方法，還包括，自橫管式連續(xù)蒸煮器將游離黑液排入儲(chǔ)液箱。
4.如權(quán)利要求2所述的自橫管式連續(xù)蒸煮器提取黑液的方法，還包括將存儲(chǔ)于儲(chǔ)液箱的黑液傳入加壓存儲(chǔ)容器，以便與加壓存儲(chǔ)容器內(nèi)所含的游離黑液相混合。
5.如前述任ー權(quán)利要求所述的自橫管式連續(xù)蒸煮器提取黑液的方法，還包括通過使來自儲(chǔ)液箱的黑液通過熱回收系統(tǒng)傳遞，從而自黑液回收熱量。
6.如權(quán)利要求5所述的自橫管式連續(xù)蒸煮器提取黑液的方法，其中，送至熱回收系統(tǒng)的所述黑液處于高溫和高壓下。
7.如權(quán)利要求5所述的自橫管式連續(xù)蒸煮器提取黑液的方法，其中所述熱回收系統(tǒng)選自下組:快速旋流分離器、熱交換器或它們的組合。
8.如權(quán)利要求5所述的自橫管式連續(xù)蒸煮器提取黑液的方法，其中所述熱回收系統(tǒng)用于對(duì)冷蒸煮液進(jìn)行加熱。
9.一種自橫管式連續(xù)蒸煮器提取黑液的系統(tǒng)，包括: 能與橫管式連續(xù)蒸煮器的出口整合的螺桿壓榨機(jī)，以便自橫管式連續(xù)蒸煮器接收紙漿和黑液的混合物；所述螺桿壓榨機(jī)設(shè)置為將紙漿與黑液，包括滯于間隙的黑液分離；以及與螺桿壓榨機(jī)的出口流體連通的儲(chǔ)液箱，并設(shè)置為自螺桿壓榨機(jī)接收黑液，其中，所述螺桿壓榨機(jī)和儲(chǔ)液箱的壓カ與橫管式連續(xù)蒸煮器的壓カ基本相同。
10.如權(quán)利要求9所述的自橫管式連續(xù)蒸煮器提取黑液的系統(tǒng)，其中所述橫管式連續(xù)蒸煮器包括至少ー個(gè)打孔的浙液板，所述浙液板的位置接近所述橫管式連續(xù)蒸煮器的底部，用于提取游離黑液。
11.如權(quán)利要求9所述的自橫管式連續(xù)蒸煮器提取黑液的系統(tǒng)，還包括用于自儲(chǔ)液箱內(nèi)的黑液回收熱量的熱回收系統(tǒng)。
12.如權(quán)利要求9所述的自橫管式連續(xù)蒸煮器提取黑液的系統(tǒng)，其中所述熱回收系統(tǒng)選自下組:快速旋流分離器、熱交換器或它們的組合。
【文檔編號(hào)】D21C11/04GK103597139SQ201280015164
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2012年3月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月25日
【發(fā)明者】S·L·凱斯瓦尼, A·潘達(dá), J·費(fèi)勒吉 申請(qǐng)人:S·L·凱斯瓦尼, A·潘達(dá), J·費(fèi)勒吉