DDS蒸煮竹漿的生產經驗

時圣濤 丁仕火

(1.化學品與制漿有限公司，黑龍江齊齊哈爾，161006;2.化學品與制漿有限公司，廣東廣寧，526300)

DDS蒸煮竹漿的生產經驗

時圣濤1丁仕火2

(1.化學品與制漿有限公司，黑龍江齊齊哈爾，161006;2.化學品與制漿有限公司，廣東廣寧，526300)

介紹了竹子DDS間歇置換蒸煮系統的生產工藝技術和相關經驗。

DDS;竹漿生產工藝;生產經驗

化學品與制漿有限公司 (Chemical and Pulping Ltd，簡稱CPL)針對竹子原料特征、調整DDS間歇置換蒸煮工藝設計和運行參數［1］，使DDS間歇置換蒸煮竹子獲得了巨大的成功，下面針對竹子DDS間歇置換蒸煮生產情況進行總結，供同行參考。

1 竹材制漿特點

1.1 竹材纖維特性

竹類原料的纖維細胞一般占細胞總面積的60%～70%，稍低于木材而高于一般草類。竹子的纖維形態不同于木材，木材纖維具有紋孔，竹材纖維的紋孔很少而且很小，竹子的纖維特性與闊葉木相近，好于一般草類，而且竹類原料的纖維形態在各種、屬之間差別不大。通常，叢生竹、混生竹、散生竹的纖維長度依次增大。在顯微鏡下觀察，竹子纖維形態呈圓柱管狀，壁厚腔小，細長，兩頭近似紡錘狀，纖維內外壁均較平滑。竹類纖維綜合形態特征是:纖維細長，壁厚腔小，密度大，纖維較挺硬，透明度高［2-3］。

我國西南地區以慈竹為原料造紙，慈竹種和其他造紙原料的纖維形態及化學成分對比見表1。

表1 造紙原料纖維形態及化學成分對比

1.2 竹子作為造紙原料的不足之處及其DDS蒸煮

(1)竹子原料的合格率低

竹子原料的合格率普遍不到70%，長片、過長片和大片占30%，在蒸煮鍋內非常容易架橋，使蒸煮不均勻。竹子原料也帶有大量的針片 (絲狀片)，當它們遇到高溫的白液時很容易變軟成漿，把片料的間隙堵塞，出現充裝流量低，操作時間長等問題，造成蒸煮產量與品質下降。竹類含有較多糖類、脂肪和蛋白質，是一些昆蟲和微生物的營養物質，如果伐期掌握不當或保管不善，極易引起蟲蛀和病腐導致竹片的蒸煮得率下降。另外，蒸汽裝鍋器對竹子原料基本不起作用。DDS間歇置換蒸煮采用液體裝鍋，針對竹片的特點，重新設計了裝鍋噴嘴的結構。

(2)竹子原料的密度大，裝鍋量高

竹子原料密度大，片料的散堆絕干密度為190～200 kg/m3(針葉木為140～160 kg/m3，闊葉木為130～190 kg/m3)。調整DDS間歇置換蒸煮工藝，使初級蒸煮 (IC)的時間延長10 min，中級蒸煮(IMC)前期延長10 min，IC用堿量相應提高1個百分點。最后蒸煮 (FC)保溫段的用堿量減少1個百分點，保溫時間縮短20 min。經過調整后，竹材的蒸煮得率達到49% ～51%，約提高2～3個百分點。

(3)竹子原料組織結構緊密，藥液滲透困難

竹子原料組織結構緊密，藥液滲透較困難，尤其從竹片橫向滲透更難。從縱向觀察，竹子生長時，導管或汁管充滿液汁，經干燥后，空氣取代液汁留存在導管中。蒸煮過程中，導管內的空氣不易排除，妨礙藥液的浸透。另外，竹節處纖維素含量比莖部少15%，結構致密，藥液更難浸透。竹子外層纖維是莖稈中最好的纖維，然而莖稈外圍表皮上有一層脂肪蠟，妨礙藥液從外層纖維滲透的速率。

竹子蒸煮的另一個特點是藥液在竹稈、竹橫截面的滲透速度與深度要比其在縱向滲透速度快而深，存在各個方向的不均勻性。

DDS間歇置換蒸煮工藝，采用液體裝鍋及延長初級蒸煮的時間，使得低溫階段有足夠的滲透時間，能夠有效地將竹子毛細管中的空氣排出來，使藥液滲透均勻迅速，實現低溫大量脫木質素的效果。

(4)竹子原料半纖維素含量約為20%，抽提物含量高

竹材DDS間歇置換蒸煮工藝，可以在IC和MC過程中將抽提物帶出蒸煮鍋，可以節約堿耗，提高紙漿的強度和白度。

(5)竹材灰分含量比木材高3倍，在黑液回收過程中易發生硅干擾和鈣結垢

傳統竹子蒸煮的洗漿黑液直接送蒸發工段，容易發生硅干擾和鈣結垢。DDS間歇置換蒸煮將洗漿黑液送到蒸煮槽區，經過槽區內的高溫蒸煮過程，發生鈣鈍化作用，在很大程度上降低了硅干擾和鈣結垢的發生。

DDS間歇置換蒸煮針對竹子原料的特點優化工藝條件，使DDS間歇置換蒸煮竹子非常成功。DDS間歇置換蒸煮工藝控制中，帶有專利的防偏流控制技術 (包括專用結構設計)是其應用于竹子制漿成功的重要原因。與其他置換蒸煮系統比較，DDS間歇置換蒸煮其蒸煮液比與槽區容積的設計能夠滿足原料質量差、合格率低的現狀。

2 DDS間歇置換蒸煮系統的特點

2.1 DDS間歇置換蒸煮液比與槽區容積的設計

DDS間歇置換蒸煮的基本原理是，上一鍋回收的蒸煮熱液與殘余的化學品，在下一鍋進行回用，可以達到減少蒸汽和化學品消耗，提高紙漿強度與蒸煮得率的目的。DDS間歇置換蒸煮更多回用槽區的黑液，提高蒸煮的液比，獲得最佳的蒸煮效果。由于傳統蒸煮沒有黑液回用功能，所以在汽耗與漿的品質方面無法與DDS間歇置換蒸煮相比。

DDS間歇置換蒸煮采用滿液蒸煮，蒸煮鍋內液比為 (5.0～5.5)∶1(傳統蒸煮為3∶1)，保證全部片料都浸潤在蒸煮液中，蒸煮更均勻，蒸煮液所帶來的化學品與熱量能充分地在料片之間傳遞。DDS間歇置換蒸煮各階段采用置換液量約8∶1的大液比 (由槽區配置決定的)。蒸煮完成后，熱量能夠更多地回收，對放鍋前的漿料進行充分洗滌，下列情況將會影響置換蒸煮性能的發揮。

(1)如果充裝的黑液量不足，會導致下列問題:

蒸煮鍋內溫差大，上部溫度低，底部溫度高，使漿料卡伯值波動大，品質不穩定。蒸煮鍋上、下溫差比較大，在做熱液充裝時，由于加入量不足，使頂部溫度低，使槽區中的熱能無法盡可能多地回用，只能在蒸煮鍋升溫過程中加入大量的蒸汽進行升溫，從而造成蒸汽用量增加。

如果洗漿工段出現故障，就會出現蒸煮待放，但洗漿恢復正常后，兩鍋料很快放空，這兩鍋就會緊接著進行藥液充裝，如果槽區黑液容量不足兩鍋，那只能讓一個鍋先煮，待該鍋蒸煮將近完成時，可以做熱回收補充槽區液位，此時第二鍋才能進行熱液充裝，當天的產能就大大下降，如果蒸煮鍋數量多，超過3個，就會影響產量。所以槽區必須有足夠大的體積量，才能保證有足夠的液體量進行熱液回用與穩定平衡生產。

(2)當蒸煮完成進行熱能回收時，如果回收的黑液量不足，會導致下列問題:

蒸煮鍋頂部溫度高，熱能回收不徹底，造成蒸汽消耗增加。無法回收殘余化學藥品，置換蒸煮相當于一段洗漿的功能變差，隨放鍋帶到洗漿工段的殘堿過多，造成洗漿困難。

洗漿工段出現故障后，如果槽區容量不夠，當一個鍋做完熱回收等待放鍋時，槽區容積已滿，而下一鍋也需要進行熱回收，回收的液體只能直接通過交換器進行冷卻，轉移到溫黑液槽和熱黑液槽或直接送蒸發工段，這一鍋的熱能就無法回用。所以槽區必須有足夠大的空間，才能接收更多的回收液，然后在下一鍋進行回用。由此可知，槽區容積設計必須有合理的體積量，在保證系統正常運作的同時，也要考慮到下游工段對蒸煮的影響。

2.2 DDS間歇置換蒸煮竹漿工藝條件

DDS間歇置換蒸煮竹漿工藝條件見表2。

表2 DDS間歇置換蒸煮竹漿的工藝條件

3 DDS間歇置換蒸煮竹漿的成漿性能

3.1 DDS間歇置換蒸煮竹漿的產能與消耗

蒸汽消耗:650 kg/t絕干漿;總用堿量:14.5%(以Na2O計);放鍋漿溫度:98.2℃。

3.2 DDS間歇置換蒸煮竹漿的品質

卡伯值:14.8～16.2;撕裂指數:11.8 mN·m2/g;抗張指數:72.7 N·m/g。

3.3 DDS間歇置換蒸煮竹漿成品漂白漿的消耗

DDS間歇置換蒸煮竹漿成品漂白漿的消耗情況見表3。

表3 DDS間歇置換蒸煮竹漿成品漂白漿的消耗

春夏秋季 冬季竹片/t·t－1漂白漿2.02 2.20燒堿和硫化堿/t·t－1漂白漿 0.52 0.56水/t·t－1漂白漿 29.90 31.24電/kWh·t－1漂白漿 303.30 333.07汽/t·t－1漂白漿1.24 1.40

4 DDS間歇置換蒸煮竹漿存在的問題及解決方法

提高裝鍋量后，竹片在蒸煮鍋內的堆積密度提高，放鍋不如桉木漿順暢。這可能由以下原因造成:①竹片質量太差，過長的竹片太多，因此容易搭橋;②相對于竹片的裝鍋密度，原有稀釋泵揚程不足;③原設計的放鍋稀釋噴嘴的錐形角度不適合竹漿。

調整放鍋流量稀釋表，確定最佳配比值。針對竹片質量差的問題，增加一臺竹片復切機，將長竹片回切，解決了放鍋漿片容易搭橋的問題。把質量好的竹片單獨放在一個料倉，開始裝鍋的5 min和結束裝鍋前的5 min裝質量好的竹片，有效地解決了由于片料質量差而引起微偏流現象后蒸煮鍋的升溫，熱回收和鍋內洗滌更均勻。更換稀釋泵的葉輪和電機，提高揚程。蒸煮鍋更換了新設計的放鍋稀釋噴嘴，調整噴淋角度達到最佳值。通過上述調整，放鍋非常順利，平均放鍋時間13～15 min，一次放凈率達99.5%以上。

5 結語

某紙業股份有限公司采用DDS間歇置換蒸煮后，經過不到1個月的試車和工藝摸索，就達到了設計蒸煮產能。4臺DDS間歇置換蒸煮鍋，單班最多放鍋數為9鍋，最高產量達到設計值的125%。蒸煮效率高，運行穩定性好，實現了竹漿間歇蒸煮低成本，高質量的目標。獲得了可觀的經濟效益。

［1］ 唐先陸，覃程榮，丁永奎，等．桉木和竹子混合硫酸鹽法DDS蒸煮工藝的研究［J］．中國造紙，2008，27(7):11．

［2］ 腰希申，馬乃訓，王宇飛，等．中國竹材結構圖譜［M］．北京:科學出版社，2002．

［3］ 王菊華．中國造紙原料纖維特性及顯微圖譜［M］．北京:中國輕工業出版社，1999．

Production Experience of Bamboo Pulp with DDS Cooking System

SHI Sheng-tao1，*DING Shi-huo2
(1．Chemical and Pulping Ltd，Qiqihar，Heilongjiang Province，161006;2．Chemical and Pulping Ltd，Guangning，Guangdong Province，526300)

The paper introduced the bamboo pulp production technology and production experience with the DDS cooking system．

DDS(Displacement Digester System);production process;production experience

TS743+.3;TS721+.2

B

0254-508X(2012)01-0049-03

時圣濤先生，高級工程師;主要從事 DDS間歇置換蒸煮的技術推廣工作。

(*E-mail:tom_shi2006@163．com)

2011-06-23(修改稿)

(責任編輯:趙旸宇)