DDS蒸煮竹浆的生产经验

时圣涛 丁仕火

(1.化学品与制浆有限公司，黑龙江齐齐哈尔，161006;2.化学品与制浆有限公司，广东广宁，526300)

DDS蒸煮竹浆的生产经验

时圣涛1丁仕火2

(1.化学品与制浆有限公司，黑龙江齐齐哈尔，161006;2.化学品与制浆有限公司，广东广宁，526300)

介绍了竹子DDS间歇置换蒸煮系统的生产工艺技术和相关经验。

DDS;竹浆生产工艺;生产经验

化学品与制浆有限公司 (Chemical and Pulping Ltd，简称CPL)针对竹子原料特征、调整DDS间歇置换蒸煮工艺设计和运行参数［1］，使DDS间歇置换蒸煮竹子获得了巨大的成功，下面针对竹子DDS间歇置换蒸煮生产情况进行总结，供同行参考。

1 竹材制浆特点

1.1 竹材纤维特性

竹类原料的纤维细胞一般占细胞总面积的60%～70%，稍低于木材而高于一般草类。竹子的纤维形态不同于木材，木材纤维具有纹孔，竹材纤维的纹孔很少而且很小，竹子的纤维特性与阔叶木相近，好于一般草类，而且竹类原料的纤维形态在各种、属之间差别不大。通常，丛生竹、混生竹、散生竹的纤维长度依次增大。在显微镜下观察，竹子纤维形态呈圆柱管状，壁厚腔小，细长，两头近似纺锤状，纤维内外壁均较平滑。竹类纤维综合形态特征是:纤维细长，壁厚腔小，密度大，纤维较挺硬，透明度高［2-3］。

我国西南地区以慈竹为原料造纸，慈竹种和其他造纸原料的纤维形态及化学成分对比见表1。

表1 造纸原料纤维形态及化学成分对比

1.2 竹子作为造纸原料的不足之处及其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%，长片、过长片和大片占30%，在蒸煮锅内非常容易架桥，使蒸煮不均匀。竹子原料也带有大量的针片 (丝状片)，当它们遇到高温的白液时很容易变软成浆，把片料的间隙堵塞，出现充装流量低，操作时间长等问题，造成蒸煮产量与品质下降。竹类含有较多糖类、脂肪和蛋白质，是一些昆虫和微生物的营养物质，如果伐期掌握不当或保管不善，极易引起虫蛀和病腐导致竹片的蒸煮得率下降。另外，蒸汽装锅器对竹子原料基本不起作用。DDS间歇置换蒸煮采用液体装锅，针对竹片的特点，重新设计了装锅喷嘴的结构。

(2)竹子原料的密度大，装锅量高

竹子原料密度大，片料的散堆绝干密度为190～200 kg/m3(针叶木为140～160 kg/m3，阔叶木为130～190 kg/m3)。调整DDS间歇置换蒸煮工艺，使初级蒸煮 (IC)的时间延长10 min，中级蒸煮(IMC)前期延长10 min，IC用碱量相应提高1个百分点。最后蒸煮 (FC)保温段的用碱量减少1个百分点，保温时间缩短20 min。经过调整后，竹材的蒸煮得率达到49% ～51%，约提高2～3个百分点。

(3)竹子原料组织结构紧密，药液渗透困难

竹子原料组织结构紧密，药液渗透较困难，尤其从竹片横向渗透更难。从纵向观察，竹子生长时，导管或汁管充满液汁，经干燥后，空气取代液汁留存在导管中。蒸煮过程中，导管内的空气不易排除，妨碍药液的浸透。另外，竹节处纤维素含量比茎部少15%，结构致密，药液更难浸透。竹子外层纤维是茎秆中最好的纤维，然而茎秆外围表皮上有一层脂肪蜡，妨碍药液从外层纤维渗透的速率。

竹子蒸煮的另一个特点是药液在竹秆、竹横截面的渗透速度与深度要比其在纵向渗透速度快而深，存在各个方向的不均匀性。

DDS间歇置换蒸煮工艺，采用液体装锅及延长初级蒸煮的时间，使得低温阶段有足够的渗透时间，能够有效地将竹子毛细管中的空气排出来，使药液渗透均匀迅速，实现低温大量脱木质素的效果。

(4)竹子原料半纤维素含量约为20%，抽提物含量高

竹材DDS间歇置换蒸煮工艺，可以在IC和MC过程中将抽提物带出蒸煮锅，可以节约碱耗，提高纸浆的强度和白度。

(5)竹材灰分含量比木材高3倍，在黑液回收过程中易发生硅干扰和钙结垢

传统竹子蒸煮的洗浆黑液直接送蒸发工段，容易发生硅干扰和钙结垢。DDS间歇置换蒸煮将洗浆黑液送到蒸煮槽区，经过槽区内的高温蒸煮过程，发生钙钝化作用，在很大程度上降低了硅干扰和钙结垢的发生。

DDS间歇置换蒸煮针对竹子原料的特点优化工艺条件，使DDS间歇置换蒸煮竹子非常成功。DDS间歇置换蒸煮工艺控制中，带有专利的防偏流控制技术 (包括专用结构设计)是其应用于竹子制浆成功的重要原因。与其他置换蒸煮系统比较，DDS间歇置换蒸煮其蒸煮液比与槽区容积的设计能够满足原料质量差、合格率低的现状。

2 DDS间歇置换蒸煮系统的特点

2.1 DDS间歇置换蒸煮液比与槽区容积的设计

DDS间歇置换蒸煮的基本原理是，上一锅回收的蒸煮热液与残余的化学品，在下一锅进行回用，可以达到减少蒸汽和化学品消耗，提高纸浆强度与蒸煮得率的目的。DDS间歇置换蒸煮更多回用槽区的黑液，提高蒸煮的液比，获得最佳的蒸煮效果。由于传统蒸煮没有黑液回用功能，所以在汽耗与浆的品质方面无法与DDS间歇置换蒸煮相比。

DDS间歇置换蒸煮采用满液蒸煮，蒸煮锅内液比为 (5.0～5.5)∶1(传统蒸煮为3∶1)，保证全部片料都浸润在蒸煮液中，蒸煮更均匀，蒸煮液所带来的化学品与热量能充分地在料片之间传递。DDS间歇置换蒸煮各阶段采用置换液量约8∶1的大液比 (由槽区配置决定的)。蒸煮完成后，热量能够更多地回收，对放锅前的浆料进行充分洗涤，下列情况将会影响置换蒸煮性能的发挥。

(1)如果充装的黑液量不足，会导致下列问题:

蒸煮锅内温差大，上部温度低，底部温度高，使浆料卡伯值波动大，品质不稳定。蒸煮锅上、下温差比较大，在做热液充装时，由于加入量不足，使顶部温度低，使槽区中的热能无法尽可能多地回用，只能在蒸煮锅升温过程中加入大量的蒸汽进行升温，从而造成蒸汽用量增加。

如果洗浆工段出现故障，就会出现蒸煮待放，但洗浆恢复正常后，两锅料很快放空，这两锅就会紧接着进行药液充装，如果槽区黑液容量不足两锅，那只能让一个锅先煮，待该锅蒸煮将近完成时，可以做热回收补充槽区液位，此时第二锅才能进行热液充装，当天的产能就大大下降，如果蒸煮锅数量多，超过3个，就会影响产量。所以槽区必须有足够大的体积量，才能保证有足够的液体量进行热液回用与稳定平衡生产。

(2)当蒸煮完成进行热能回收时，如果回收的黑液量不足，会导致下列问题:

蒸煮锅顶部温度高，热能回收不彻底，造成蒸汽消耗增加。无法回收残余化学药品，置换蒸煮相当于一段洗浆的功能变差，随放锅带到洗浆工段的残碱过多，造成洗浆困难。

洗浆工段出现故障后，如果槽区容量不够，当一个锅做完热回收等待放锅时，槽区容积已满，而下一锅也需要进行热回收，回收的液体只能直接通过交换器进行冷却，转移到温黑液槽和热黑液槽或直接送蒸发工段，这一锅的热能就无法回用。所以槽区必须有足够大的空间，才能接收更多的回收液，然后在下一锅进行回用。由此可知，槽区容积设计必须有合理的体积量，在保证系统正常运作的同时，也要考虑到下游工段对蒸煮的影响。

2.2 DDS间歇置换蒸煮竹浆工艺条件

DDS间歇置换蒸煮竹浆工艺条件见表2。

表2 DDS间歇置换蒸煮竹浆的工艺条件

3 DDS间歇置换蒸煮竹浆的成浆性能

3.1 DDS间歇置换蒸煮竹浆的产能与消耗

蒸汽消耗:650 kg/t绝干浆;总用碱量:14.5%(以Na2O计);放锅浆温度:98.2℃。

3.2 DDS间歇置换蒸煮竹浆的品质

卡伯值:14.8～16.2;撕裂指数:11.8 mN·m2/g;抗张指数:72.7 N·m/g。

3.3 DDS间歇置换蒸煮竹浆成品漂白浆的消耗

DDS间歇置换蒸煮竹浆成品漂白浆的消耗情况见表3。

表3 DDS间歇置换蒸煮竹浆成品漂白浆的消耗

春夏秋季 冬季竹片/t·t－1漂白浆2.02 2.20烧碱和硫化碱/t·t－1漂白浆 0.52 0.56水/t·t－1漂白浆 29.90 31.24电/kWh·t－1漂白浆 303.30 333.07汽/t·t－1漂白浆1.24 1.40

4 DDS间歇置换蒸煮竹浆存在的问题及解决方法

提高装锅量后，竹片在蒸煮锅内的堆积密度提高，放锅不如桉木浆顺畅。这可能由以下原因造成:①竹片质量太差，过长的竹片太多，因此容易搭桥;②相对于竹片的装锅密度，原有稀释泵扬程不足;③原设计的放锅稀释喷嘴的锥形角度不适合竹浆。

调整放锅流量稀释表，确定最佳配比值。针对竹片质量差的问题，增加一台竹片复切机，将长竹片回切，解决了放锅浆片容易搭桥的问题。把质量好的竹片单独放在一个料仓，开始装锅的5 min和结束装锅前的5 min装质量好的竹片，有效地解决了由于片料质量差而引起微偏流现象后蒸煮锅的升温，热回收和锅内洗涤更均匀。更换稀释泵的叶轮和电机，提高扬程。蒸煮锅更换了新设计的放锅稀释喷嘴，调整喷淋角度达到最佳值。通过上述调整，放锅非常顺利，平均放锅时间13～15 min，一次放净率达99.5%以上。

5 结语

某纸业股份有限公司采用DDS间歇置换蒸煮后，经过不到1个月的试车和工艺摸索，就达到了设计蒸煮产能。4台DDS间歇置换蒸煮锅，单班最多放锅数为9锅，最高产量达到设计值的125%。蒸煮效率高，运行稳定性好，实现了竹浆间歇蒸煮低成本，高质量的目标。获得了可观的经济效益。

［1］ 唐先陆，覃程荣，丁永奎，等．桉木和竹子混合硫酸盐法DDS蒸煮工艺的研究［J］．中国造纸，2008，27(7):11．

［2］ 腰希申，马乃训，王宇飞，等．中国竹材结构图谱［M］．北京:科学出版社，2002．

［3］ 王菊华．中国造纸原料纤维特性及显微图谱［M］．北京:中国轻工业出版社，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

时圣涛先生，高级工程师;主要从事 DDS间歇置换蒸煮的技术推广工作。

(*E-mail:tom_shi2006@163．com)

2011-06-23(修改稿)

(责任编辑:赵旸宇)