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秸秆清洁制浆及其废液肥料资源化利用新技术
来源:未知    时间:2018年03月13日    分享:

秸秆清洁制浆及其废液肥料资源化利用新技术

山东泉林纸业有限责任公司

一、企业简介

山东泉林纸业有限责任公司是以农作物秸秆为原料,以本色系列纸品和黄腐酸肥料为主导产品的大型秸秆综合利用企业。公司通过了国际质量、环境、职业健康与安全三合一管理体系认证和国家AAAA级标准化良好行为企业认证,是国家创新型企业、国家第一批循环经济试点单位、全国循环经济工作先进单位、国家级循环经济标准化试点单位、国家级技术创新示范企业、国家第一批工业品牌培育示范企业、全国清洁生产示范企业、全国环保印刷纸张标准化试验与推广基地、中国造纸行业十强企业。泉林纸业正在积极发挥资源、技术、市场等多方面优势,立足于高档秸秆浆制品制造基地、黄腐酸规模化标准化生产基地、秸秆制浆造纸高端装备制造基地和秸秆综合利用示范基地建设,积极发展秸秆综合利用循环经济,着力打造一个技术含量高、发展前景广、综合效益显着的战略性新兴产业。

二、技术研发背景

传统切断筛选式备料只能除去泥沙、谷粒,而不利于制浆的叶节穗却难以去除,影响制浆效率和纸浆质量;传统草浆蒸煮工艺对草类纤维的破坏、易造成局部过煮、黑液粘度高。该技术针对秸秆纤维及其制浆造纸、制肥特点,以实现精细化备料、木素高效脱除、降低黑液粘度及提高黑液提取率为目标,达到节能减排,形成适于秸秆的独特制浆技术体系;通过与发明的制浆技术链接,采用亚铵法蒸煮,黑液蒸发浓缩、喷浆造粒,研发草浆制浆黑液资源化利用为目标研发了秸秆清洁制浆及其废液肥料资源化利用新技术。

三、技术内容

(一)基本原理

针对秸秆纤维特点,通过锤式备料、亚氨法置换蒸煮、机械疏解-氧脱木素工艺,实现木素高效脱除、降低黑液粘度并提高黑液提取率,形成适于秸秆的本色纸浆及纸制品制造技术;同时,制浆产生的黑液经蒸发浓缩、喷浆造粒工艺生产黄腐酸有机肥,实现废液的资源化利用和秸秆科学还田。

(二)工艺技术

1、工艺流程

秸秆清洁制浆及其废液肥料资源化利用工艺流程见图。

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秸秆清洁制浆及其废液肥料资源化利用工艺流程图

2、技术路线

(1)锤式备料技术

使用锤式破碎机替代传统切草机,圆筒筛取代传统除尘机,实现秸秆备料系统杂质的有效去除;

(2)草浆置换蒸煮技术

利用草浆最佳蒸煮终点,使用大液比全液相蒸煮工艺和带有中央施放管的草浆立锅连续蒸煮器,改进锅内滤板的结构、增大过滤面积,实现蒸煮黑液置换和循环使用;

(3)机械疏解-氧脱木素技术

应用疏解机解离纤维新工艺,将疏解机运用于制浆主流程,把机械疏解、氧脱木素技术连用,获得低硬度浆。可根据需求采用单段氧脱或多段连续氧脱木素;

(4)本色浆技术:

浆中的纤维性尘埃通过物理方法(筛选净化)除掉,不采用化学漂白方式加以去除,本色浆匀度好、色相稳定,生产过程无AOX 产生;

(5)制浆黑液制有机肥技术:

以制浆黑液为原料,对其进行蒸发浓缩、喷浆造粒生产黄腐酸有机肥,在废液资源化综合利用的同时实现了秸秆的科学还田。

3、技术主要特点

秸秆清洁制浆及其废液资源化利用技术,通过置换蒸煮、机械疏解-氧脱木素、木素有机肥创制技术和新式备料四项技术发明的有机集成,解决了保持秸秆纤维强度、实现木素高效脱除、降低黑液粘度及提高黑液提取率的难题,形成了适于秸秆的独特制浆技术体系;通过与发明的制浆技术链接,采用亚铵法蒸煮,黑液蒸发浓缩、喷浆造粒,创造了有机肥新品种,首次实现了制浆黑液的肥料化利用。本技术的应用,使秸秆浆的主要技术指标达到甚至超过阔叶木浆水平;从根本上解决草浆制浆黑液处理困难、污染严重的难题,使草浆制浆造纸企业的废水COD、BOD和AOX等排放指标优于国际木浆标准规定;使我国草浆制浆技术整体水平跃居国际领先。同时,木素有机肥的创制,为农业提供了培肥地力、促进作物生长的肥料,构建了农业和制浆造纸业的良性循环,具有巨大的经济价值和重要的战略意义。

(三)技术创新点

1、技术创新点

(1)新式备料技术

针对传统切断筛选式备料只能除去泥沙、谷粒而不利于制浆的叶节穗却难以去除影响制浆效率和纸浆质量的不足,独创新式备料技术,使叶节穗与制浆有效成分充分分离,草片合格率达97%,比传统备料提高7个百分点。草料干净、合格率高是下步工序实现节能的前提条件。

(2)立式连续置换蒸煮

针对传统草浆蒸煮工艺对草类纤维的破坏、易造成局部过煮、黑液粘度高的问题,创造性将置换蒸煮应用于草浆蒸煮过程。同时,确立了最佳的秸秆制浆蒸煮终点与高硬度浆概念,最大限度保留了半纤维素,大幅提高纸浆强度与得率。特别是立式连续蒸煮工程的应用,实现了草浆生产的全过程自动化、规模化。大大缩短了蒸煮时间,降低了水、电、汽、药液的消耗,实现了节能减排效果。

(3)机械疏解+氧脱木素

在化学草浆生产流程中,增加了机械疏解和氧脱木素工序,使高硬度纸浆纤维簇充分分离,进一步降低纸浆残余木素含量,使纸浆色相呈相对稳定的秸秆原色,可直接用于生产高品质本色生活用纸、食品包装纸和生活用纸,从而避免采用传统的CEH漂白工艺,也避免了有氯漂白产生毒性大、处理难的有机卤化物AOX。

(4)秸秆木素制造黄腐酸肥料

独创新型氨法制浆工艺,为制浆黑液农用提供前提;对含磺化木素及含钾硫等元素化合物的黑液经养分调整和蒸发浓缩,生产适应不同土质不同农作物品种的多种高效黄腐酸肥料。

2、技术特色

采用秸秆清洁制浆及其废液资源化利用新技术可使制浆过程中纤维原料消耗降低10%、蒸煮化学药品用量降低5%、蒸煮耗汽量降低20%、清水用量降低70%;制浆蒸煮终点K值18-22,氧脱时木素脱除率60-69%(三段);细浆得率56%;生产本色浆耐折度62次;生产本色草浆时彻底消除二恶英污染;生产的有机肥成分稳定、黄腐酸含量≥30%、有机质≥40%,具有显着的沃土增产、修复土壤等效果,不含病(虫)原菌和有毒有害元素。同时,制浆中段水污染负荷大幅降低,COD、BOD以及AOX排放优于国外木浆生产控制标准。

技术指标对比

传统技术

技术实施后

单位产品能耗(kg标煤/吨)

337.5

232.39

万元产值能耗(kg标煤/万元)

0.12

0.10

万元产值废水排放量

0.02

0.01

削减COD量(kg/吨浆)

20

4.8

削减BOD量(kg/吨浆)

2

0.3

削减AOX量(kg/吨浆)

0.25

0

秸秆清洁制浆及其废液资源化利用新技术已通过中国轻工联合会科学技术成果鉴定,并获得中国轻工业联合会科学技术发明一等奖,技术水平达到国际领先,该技术获得国家技术发明奖二等奖。

四、典型案例

秸秆清洁制浆及其废液资源化利用新技术已成功应用于泉林公司年处理150万吨秸秆制浆造纸综合利用项目的子项目20万吨/年制浆生产线。据聊城市能源监测站对20万吨/年制浆生产线项目节能效果进行了监测分析,并出具了节能效果评价分析报告,经检测:与传统工艺相比较,该项目年实现节能量30593.56tce。

五、行业推广前景及效益分析

1、效益分析

(1)制浆车间蒸煮采用泉林自主创新的高硬度大液比置换蒸煮,回收热能多,提高了能源与化学药品的利用效率,吨浆蒸煮蒸汽耗量比传统的立锅蒸煮蒸汽消耗减少约0.9t/t浆。

(2)制浆蒸煮均匀性提高,且生产本色浆,制浆得率提高约5%,每天多产浆量 29 t。该项目年运行340天,则可多产纸浆约9860t。

(3)制浆生产本色浆,没有常规的漂白工序,因此节约蒸汽0.5 t/t浆,节约电力约100kWh/t浆,节约清水约25m3/t浆。

(4)生产每吨浆可产生的减排量为11.2吨CO2,碳减排成本为150-200元/tCO2,效益可观。

综上所述,该项目经济效益、社会效益和环境效益显着。

2、行业推广前景

我国森林资源匮乏,秸秆资源丰富,造纸原料进口比例高。大力发展秸秆清洁制浆有利于优化我国造纸行业原料结构调整,替代部分阔叶木浆,减少对外依赖,同时推进传统产业升级和技术进步,废液肥料化利用实现了秸秆科学还田,可替代化肥用量,促进工农业循环经济发展。预计未来5年,在全国秸秆资源富产区推广建设秸秆清洁制浆及废液生产黄腐酸有机肥项目,年消耗秸秆可达500万吨,推广比例约占全国纸浆产量的3%,形成的年碳减排能力2240万t CO2。