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      【設計】年產30萬噸灰紙板項目廢紙制漿車間的設計(圖文)
      - 2020-05-06-

             充分利用廢紙資源是保障造紙原料供給的重要措施。目前國內的廢紙漿一般經過脫墨后用于抄造白紙板中的襯層或者配加木漿抄造新聞紙。

      本項目屬于擴建技改項目,產品為灰紙板,廢紙制漿線不需要脫墨,紙張定量為1500g/m2,由面、芯、底三層組成,造紙車間有四臺偉興機械制造有限公司產圓網紙機,紙機幅寬3500mm,設計車速18~50m/min,產能為180t/d。本項目的廢紙碎解線已經由甲方建好,主體設備除白水回收多盤外全部為國產,制漿車間由兩條650t/d的OCC制漿線、一條120t/d的ONP制漿線、一條尾漿處理線、一條損紙濃縮線、一條白水回收線、兩條造紙配漿線組成,本期技改除了需要處理本期的尾漿和損紙外,還需要處理前兩期的尾漿和損紙。可見,本期技改需要設計的漿線很多,而留給制漿車間的面積僅為4.98畝,這就給設備布置和接管造成了不小的困難。另外,外購的纖維原料OCC和ONP質量較差,含有較多的砂粒,這也給工藝流程的選擇提出了不同的要求。本文從工藝流程、設備布置和管道設計三個方面對整個車間的設計進行闡述。

      1  工藝流程

      本項目的流程設計主要從外購原料的品質和節能降耗兩個角度來考慮。同時為節約成本,取得良好的經濟效益,還應該盡量減少工藝過程中紙漿的浪費。由于本項目涉及的流程較多,僅以650t/d的OCC制漿線為例介紹本項目流程的特點。

      1.1 粗篩系統

      經過水力碎解機碎解后的漿料以3%的濃度進入粗篩系統,由于原料較差,其中含有較多的砂粒,因此在粗篩階段設置了高濃和中濃兩段除砂系統,以盡量多地除去漿料中的砂、石子、碎玻璃、金屬釘等,這樣一方面可以提高漿的品質,另一方面也可以保護后續篩選和凈化系統。一段粗篩開孔率為17.9%,開孔直徑為2.0mm;二段粗篩開孔率19.1%,開孔直徑2.2m。高濃和中濃除渣器均帶有集渣室,間歇式自動排渣。粗篩系統工藝流程見圖1。

      gx20191031b-1.jpg 

      在粗篩系統中,二段粗篩出來的漿料以2.3%的濃度進入中濃除砂器,經過處理后良漿進入分級篩,尾渣進入纖維分離機和排渣分離機。排渣分離機上半部是半圓形的篩選區,內部裝有高速旋轉的轉子,轉子上焊接有軸向的掃漿片和螺旋狀交替排列的分選刀片。漿料從進漿口進入后,高速轉子把尾渣拋向渦旋室,再撒落到篩選區,完成纖維與雜質的分離過程。經過排渣分離機處理后的良漿進入卸料漿池再進行循環處理。

      在漿料進入分級篩前,設置了兩段中濃除渣器,進一步除去漿料中的砂粒,已達到保護分級篩和提高漿料品質的目的。為保證系統良漿濃度的穩定,在漿料進中濃除渣器前設置調濃,整個系統在漿塔前為一級調濃。

      1.2 分級、低濃除砂和精篩系統

      精篩選系統是廢紙制漿線重要的環節,篩選效率的好壞,直接影響到成漿質量的高低,因為85%的膠黏物和輕雜質是通過精篩選除去的。在廢紙制漿中設置分級篩,對長纖和短纖進行分開處理,設備選型時可以選擇較小負荷的設備,減少投資費用和運行負荷。

      從中濃除渣器出來的漿料進入分級篩,分級篩分級率為50%,纖維分級后短纖濃度2%,一部分短纖進入濃縮機濃縮,另一部分短纖進入漿塔;長纖濃度為2.8%,進入低濃除砂和精篩系統處理。

      高濃和中濃除砂器除去了漿料中大塊的重雜質,但是漿料中還殘留一些細小砂粒,需要在低濃除砂系統除去,以提高漿料品質,同時保護后續壓力篩。在低濃除砂系統中,為達到節約能耗的目的,在每段除砂器下設置低濃白水池,以降低各段間低濃進漿泵的揚程。低濃除砂系統出來的良漿和經過兩段精篩處理后的尾漿進入濃縮機濃縮。

      分級篩開孔率7.69%,開孔直徑0.25mm;三段低濃除渣器中一段22支,二段8支,三段3支;一段精篩開孔率7.69%,開孔直徑0.25mm;二段精篩開孔率7.69%,開孔直徑0.25mm;系統中所有的壓力篩為立式。

      分級,低濃除砂和精篩系統工藝流程如圖2。

      gx20191031b-2.jpg 

      1.3 白水系統及廢渣處理

      漿料濃縮后濃度提高,一方面可以提高漿塔可用容積率,另一方面也可以滿足后續造紙配漿的需要。漿料進漿塔前設有一臺濃縮多盤過濾機(中國聯合裝備集團安陽機械有限公司提供),用來濃縮和洗滌漿料。濃縮后清白水與濁白水之比為7∶3,分別進入清白水池和濁白水池。為了盡可能減小泵的揚程,節約能耗,經過和甲方多次溝通,在二樓設置過渡白水池收集尾渣系統和損紙系統的白水,用作濃縮機補充水和系統內壓力篩沖洗水。白水系統白水溢流順序為:清白水池,濁白水池,混合白水池,最后混合白水池中的白水用泵送去碎解車間。

      30萬t/a灰紙板制漿線,一天算下來產生大約60噸的渣量(按絕干計算),因此廢渣的處理應仔細考慮。為此,生產線專門設置了兩臺螺旋提渣機,能將廢渣濃縮至40%的干度,然后由汽車外運填埋或燒掉。

      2  工藝設備布置

      本項目制漿車間生產線規模大,占地面積小,所有布置相當緊湊,我們在進行工藝設備布置時,除了基本的設備分區外,需同時考慮行車的高度、管道布置的需要、橋架的空間、設備的高度,進行了仔細的核算。

      2.1 整體布置方案

      受到用地面積的限制,制漿車間采用三層布置,三層平臺布置精篩系統及濃縮機,二樓布置中濃除砂器、高濃除砂器、排渣分離機、纖維分離機、漿池及低濃除砂系統,一樓布置水池。由于大部分漿渣來自中濃和高濃除砂器,因此把中濃和高濃除砂器下靠近馬路的區域設置為排渣區。下面就濃縮多盤的布置和低濃除砂系統的布置作一下說明。

      2.2 濃縮多盤的布置

      濃縮多盤由中國聯合裝備集團安陽機械有限公司提供,設備水腿安裝高度需大于7m。本項目漿塔的高度為12m,所以決定了濃縮多盤只能布置在三層平臺,而白水池布置在一樓,濃縮多盤中心到池頂高度為12.5m,這樣水腿高度就過高。考慮到二樓樓面距濃縮機中心高度為9m,是比較合適的水腿高度,所以在二樓設置一個水封池,濃縮多盤下來的白水經過水封池后溢流去一樓白水池。溢流速度考慮1m/s,水封池尺寸按照以往項目Anderiz提供的要求設計。

      濃縮多盤及水封池布置如圖3。

      gx20191031b-3.jpg 

      2.3 低濃除砂器的布置

      傳統的低濃除砂系統,低濃除砂進漿泵布置在一樓,后段低濃除砂器來的良漿插入本段低濃除砂進漿泵進漿管,與白水混合后進入本段低濃除砂器處理。這樣一方面增加了泵的揚程,從而增大了投資費用和運行費用,另一方面也增加了管道的磨損,增加維護費用和檢修難度。

      為了節能降耗,與建設方多次溝通后,考慮在一段和二段除砂器下設置低濃白水池,低濃白水池的補水管加自動閥與低濃白水池液位聯鎖,低濃除砂進漿泵布置在二樓低濃白水池旁,這樣就使得一段除砂進漿泵、二段除砂進漿泵和三段除砂進漿泵的揚程降低一個樓層的高度,單根管道減少一個樓層的長度。初步估算,一段除砂進漿泵電機功率250kW,二段除砂進漿泵電機功率90kW,三段除砂進漿泵電機功率45kW,而傳統的從一樓取水的低濃除砂系統電機功率分別為350kW、125kW、60kW,改變布置后節省裝機容量約150kW,年節約用電733333kWh。

      低濃除砂器布置如圖4。

       gx20191031b-4.jpg

      3  管道布置

      3.1 由于本項目所有管道材質為碳鋼,容易磨損,因此系統的管路設計除了滿足工藝要求和要符合一般的管道設計原則外,要盡量少拐彎。所有濃縮機和多盤的漿管豎直或者以大于45°的角度插入漿池。

      3.2 低濃白水池布置在低濃除砂器下,低濃白水池的高度為1.5m,為了能夠盡量抽空白水池內的白水,低濃除砂進漿泵進口管端部加90°彎頭,彎向池底,彎頭底部距離池底約300mm。

      3.3 由于全部漿池都布置在二樓,為了集中排污,設計時用一根DN300的排污總管,收集二樓漿池排污和地漏排污去地溝。管道設計時為防止渣漿堵塞管道,除了正常坡度外,就近從白水管上引一根DN50的白水管沖洗排污管,并加開關閥控制。

      4  結束語

      隨著造紙工業的發展,以廢紙為原料的制漿生產線得到了越來越廣泛的應用。這就需要我們總結設計和生產過程的經驗,不斷學習新的技術,提高自身設計水平。針對不同的廢紙制漿線,充分了解其特點和要求,正確進行流程設計和設備管路布置,保證產品質量和正常生產開機。

      文章來源:曹建武.年產30萬噸灰紙板項目廢紙制漿車間的設計[J].中華紙業,2019,40(18):12-15.

       



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