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【设计】年产30万吨灰纸板项目废纸制浆车间的设计(图文)
- 2020-05-06-

       充分利用废纸资源是保障造纸原料供给的重要措施。目前国内的废纸浆一般经过脱墨后用于抄造白纸板中的衬层或者配加木浆抄造新闻纸。

本项目属于扩建技改项目,产品为灰纸板,废纸制浆线不需要脱墨,纸张定量为1500g/m2,由面、芯、底三层组成,造纸车间有四台伟兴机械制造有限公司产圆网纸机,纸机幅宽3500mm,设计车速18~50m/min,产能为180t/d。本项目的废纸碎解线已经由甲方建好,主体设备除白水回收多盘外全部为国产,制浆车间由两条650t/d的OCC制浆线、一条120t/d的ONP制浆线、一条尾浆处理线、一条损纸浓缩线、一条白水回收线、两条造纸配浆线组成,本期技改除了需要处理本期的尾浆和损纸外,还需要处理前两期的尾浆和损纸。可见,本期技改需要设计的浆线很多,而留给制浆车间的面积仅为4.98亩,这就给设备布置和接管造成了不小的困难。另外,外购的纤维原料OCC和ONP质量较差,含有较多的砂粒,这也给工艺流程的选择提出了不同的要求。本文从工艺流程、设备布置和管道设计三个方面对整个车间的设计进行阐述。

1  工艺流程

本项目的流程设计主要从外购原料的品质和节能降耗两个角度来考虑。同时为节约成本,取得良好的经济效益,还应该尽量减少工艺过程中纸浆的浪费。由于本项目涉及的流程较多,仅以650t/d的OCC制浆线为例介绍本项目流程的特点。

1.1 粗筛系统

经过水力碎解机碎解后的浆料以3%的浓度进入粗筛系统,由于原料较差,其中含有较多的砂粒,因此在粗筛阶段设置了高浓和中浓两段除砂系统,以尽量多地除去浆料中的砂、石子、碎玻璃、金属钉等,这样一方面可以提高浆的品质,另一方面也可以保护后续筛选和净化系统。一段粗筛开孔率为17.9%,开孔直径为2.0mm;二段粗筛开孔率19.1%,开孔直径2.2m。高浓和中浓除渣器均带有集渣室,间歇式自动排渣。粗筛系统工艺流程见图1。

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在粗筛系统中,二段粗筛出来的浆料以2.3%的浓度进入中浓除砂器,经过处理后良浆进入分级筛,尾渣进入纤维分离机和排渣分离机。排渣分离机上半部是半圆形的筛选区,内部装有高速旋转的转子,转子上焊接有轴向的扫浆片和螺旋状交替排列的分选刀片。浆料从进浆口进入后,高速转子把尾渣抛向涡旋室,再撒落到筛选区,完成纤维与杂质的分离过程。经过排渣分离机处理后的良浆进入卸料浆池再进行循环处理。

在浆料进入分级筛前,设置了两段中浓除渣器,进一步除去浆料中的砂粒,已达到保护分级筛和提高浆料品质的目的。为保证系统良浆浓度的稳定,在浆料进中浓除渣器前设置调浓,整个系统在浆塔前为一级调浓。

1.2 分级、低浓除砂和精筛系统

精筛选系统是废纸制浆线重要的环节,筛选效率的好坏,直接影响到成浆质量的高低,因为85%的胶黏物和轻杂质是通过精筛选除去的。在废纸制浆中设置分级筛,对长纤和短纤进行分开处理,设备选型时可以选择较小负荷的设备,减少投资费用和运行负荷。

从中浓除渣器出来的浆料进入分级筛,分级筛分级率为50%,纤维分级后短纤浓度2%,一部分短纤进入浓缩机浓缩,另一部分短纤进入浆塔;长纤浓度为2.8%,进入低浓除砂和精筛系统处理。

高浓和中浓除砂器除去了浆料中大块的重杂质,但是浆料中还残留一些细小砂粒,需要在低浓除砂系统除去,以提高浆料品质,同时保护后续压力筛。在低浓除砂系统中,为达到节约能耗的目的,在每段除砂器下设置低浓白水池,以降低各段间低浓进浆泵的扬程。低浓除砂系统出来的良浆和经过两段精筛处理后的尾浆进入浓缩机浓缩。

分级筛开孔率7.69%,开孔直径0.25mm;三段低浓除渣器中一段22支,二段8支,三段3支;一段精筛开孔率7.69%,开孔直径0.25mm;二段精筛开孔率7.69%,开孔直径0.25mm;系统中所有的压力筛为立式。

分级,低浓除砂和精筛系统工艺流程如图2。

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1.3 白水系统及废渣处理

浆料浓缩后浓度提高,一方面可以提高浆塔可用容积率,另一方面也可以满足后续造纸配浆的需要。浆料进浆塔前设有一台浓缩多盘过滤机(中国联合装备集团安阳机械有限公司提供),用来浓缩和洗涤浆料。浓缩后清白水与浊白水之比为7∶3,分别进入清白水池和浊白水池。为了尽可能减小泵的扬程,节约能耗,经过和甲方多次沟通,在二楼设置过渡白水池收集尾渣系统和损纸系统的白水,用作浓缩机补充水和系统内压力筛冲洗水。白水系统白水溢流顺序为:清白水池,浊白水池,混合白水池,最后混合白水池中的白水用泵送去碎解车间。

30万t/a灰纸板制浆线,一天算下来产生大约60吨的渣量(按绝干计算),因此废渣的处理应仔细考虑。为此,生产线专门设置了两台螺旋提渣机,能将废渣浓缩至40%的干度,然后由汽车外运填埋或烧掉。

2  工艺设备布置

本项目制浆车间生产线规模大,占地面积小,所有布置相当紧凑,我们在进行工艺设备布置时,除了基本的设备分区外,需同时考虑行车的高度、管道布置的需要、桥架的空间、设备的高度,进行了仔细的核算。

2.1 整体布置方案

受到用地面积的限制,制浆车间采用三层布置,三层平台布置精筛系统及浓缩机,二楼布置中浓除砂器、高浓除砂器、排渣分离机、纤维分离机、浆池及低浓除砂系统,一楼布置水池。由于大部分浆渣来自中浓和高浓除砂器,因此把中浓和高浓除砂器下靠近马路的区域设置为排渣区。下面就浓缩多盘的布置和低浓除砂系统的布置作一下说明。

2.2 浓缩多盘的布置

浓缩多盘由中国联合装备集团安阳机械有限公司提供,设备水腿安装高度需大于7m。本项目浆塔的高度为12m,所以决定了浓缩多盘只能布置在三层平台,而白水池布置在一楼,浓缩多盘中心到池顶高度为12.5m,这样水腿高度就过高。考虑到二楼楼面距浓缩机中心高度为9m,是比较合适的水腿高度,所以在二楼设置一个水封池,浓缩多盘下来的白水经过水封池后溢流去一楼白水池。溢流速度考虑1m/s,水封池尺寸按照以往项目Anderiz提供的要求设计。

浓缩多盘及水封池布置如图3。

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2.3 低浓除砂器的布置

传统的低浓除砂系统,低浓除砂进浆泵布置在一楼,后段低浓除砂器来的良浆插入本段低浓除砂进浆泵进浆管,与白水混合后进入本段低浓除砂器处理。这样一方面增加了泵的扬程,从而增大了投资费用和运行费用,另一方面也增加了管道的磨损,增加维护费用和检修难度。

为了节能降耗,与建设方多次沟通后,考虑在一段和二段除砂器下设置低浓白水池,低浓白水池的补水管加自动阀与低浓白水池液位联锁,低浓除砂进浆泵布置在二楼低浓白水池旁,这样就使得一段除砂进浆泵、二段除砂进浆泵和三段除砂进浆泵的扬程降低一个楼层的高度,单根管道减少一个楼层的长度。初步估算,一段除砂进浆泵电机功率250kW,二段除砂进浆泵电机功率90kW,三段除砂进浆泵电机功率45kW,而传统的从一楼取水的低浓除砂系统电机功率分别为350kW、125kW、60kW,改变布置后节省装机容量约150kW,年节约用电733333kWh。

低浓除砂器布置如图4。

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3  管道布置

3.1 由于本项目所有管道材质为碳钢,容易磨损,因此系统的管路设计除了满足工艺要求和要符合一般的管道设计原则外,要尽量少拐弯。所有浓缩机和多盘的浆管竖直或者以大于45°的角度插入浆池。

3.2 低浓白水池布置在低浓除砂器下,低浓白水池的高度为1.5m,为了能够尽量抽空白水池内的白水,低浓除砂进浆泵进口管端部加90°弯头,弯向池底,弯头底部距离池底约300mm。

3.3 由于全部浆池都布置在二楼,为了集中排污,设计时用一根DN300的排污总管,收集二楼浆池排污和地漏排污去地沟。管道设计时为防止渣浆堵塞管道,除了正常坡度外,就近从白水管上引一根DN50的白水管冲洗排污管,并加开关阀控制。

4  结束语

随着造纸工业的发展,以废纸为原料的制浆生产线得到了越来越广泛的应用。这就需要我们总结设计和生产过程的经验,不断学习新的技术,提高自身设计水平。针对不同的废纸制浆线,充分了解其特点和要求,正确进行流程设计和设备管路布置,保证产品质量和正常生产开机。

文章来源:曹建武.年产30万吨灰纸板项目废纸制浆车间的设计[J].中华纸业,2019,40(18):12-15.