非木浆低碳造纸热电联供系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种非木浆低碳造纸热电联供系统，其特征在于所述低碳造纸热电联供系统包括秸秆备料站、制浆子系统、造纸子系统以及碱回收发电子系统，所述制浆子系统包括与所述秸秆备料站相连的制浆车间系统；所述造纸子系统包括造纸车间系统；所述碱回收发电子系统包括依次连接的一级除硅系统、二级除硅系统、蒸发系统、黑液喷射炉以及汽轮发电机组，其中所述一级除硅系统的黑液进料口与所述制浆车间系统的黑液出口相连。本实用新型专利技术的优点是，低碳造纸热电联供系统以农作物秸秆为原料制浆、制气，发电和造纸；去除原料中带到黑液的硅，实现经济运行零排放；保护森林树木，保护生态气候环境。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于农业领域，具体涉及一种非木浆低碳造纸热电联供系统。
技术介绍
非木浆造纸是我国原创的传统产业。公元105年东汉时期，蔡伦以破布、麻类、渔网、树皮水叩成浆专利技术造纸术，产生了非木浆造纸。到宋朝时期普遍使用稻、麦草和竹子造纸。清朝光绪十年，上海机器造纸局研制出破布浆机制纸。民国17年，上海江南制纸公司研制成功芦苇浆代替木浆造纸，节省成本40%。1951年上海宏文、新华、江南、利华造纸厂研制成功以稻、麦草等大宗农作物秸杆化学漂白浆，从此开始了非木浆与其它浆种配抄中高档纸张代替木浆造纸。到1956年，我国基本建成了门类齐全的造纸工业。到了 1990年，全国的非木浆产能占到原生纸浆的84%，仅上海造纸公司就有50个品种进入国际市场，有24个产品获得国家和部级优质产品。非木浆造纸原料丰富，抄造的纸张挺度好、透明度低、性价比高、降解性好。以农作物秸杆为主的非木浆代替木浆造纸，可以保护森林树木，防止水土流失，保护生态气候环境。适合我国地少人多，缺乏土地木材资源的基本国情。建国初期，我国走过了一条“以草类纤维为主要原料”的造纸发展道路。到了上世纪80年代后期，我国的非木浆小纸厂发展到成万家，人民群众的文化物质用纸得到基本解决。但是，大量的制浆造纸废水直接排入了江河，严重污染了水域环境。“文化大革命”结束后百废待兴，全党工作中心向经济建设转移。造纸行业也把治理污染列入议事日程，形成了出国考察热潮，带回了欧美国家木浆造纸规模化生产和成套治理污染的“传统碱回收+废水生化处理—达标排放”模式。这对于我国木浆造纸步入世界先进行列，少走了不少弯路。但是非木浆造纸在没有去除黑液的硅之下就跟风照搬，照搬人家木浆传统碱回收+废水生化处理成熟技术却长期解决不了污染问题，致使我国非木浆造纸深陷于被反复淘汰的灾难之中。我国的非木浆产能几经淘汰，到2010年已经萎缩到产能仅占原生纸浆的10%。到了现在，我国非木浆领域除了极个别像泉林纸业那样以亚铵法制浆的黑液生产复合肥，以不漂白的粗制浆生产包装纸和卫生纸而无需照搬外，代表非木浆领域的广大碱法制浆含氯漂白造纸企业，在照搬下全部被淘汰，导致我国非木浆领域的消亡。照搬的历史教训非常惨痛，挽救我国的非木浆造纸势在必行。非木材造纸原料含硅多、含杂细胞多，如稻草原料中的二氧化硅与杂细胞含量特别高，分别占原料成分的11%?15%与54%，而用于制浆造纸的纤维素成分仅占35%?39%，木素占9.5%?14%。麦草原料中二氧化硅与杂细胞含量也很高，分别占原料成分的6%?8%与38%，纤维素占40%?44%，木素占20%?23%。为了在蒸煮漂白脱木素的同时，既能脱除二氧化硅、杂细胞，又能保护纤维素免受损伤，故选择了碱法制浆含氯漂白工艺。于是产生了非木浆黑液含硅多，粘度高、热值低等特性，引发传统碱回收蒸发易结垢、燃烧产生死垫层等黑液硅干扰;非木浆含氯漂白产生微生物吞噬不了的杂细胞与废水生化处理去除不了的AOX、二噁英等含氯漂白污染。木材原料以针叶木为例，二氧化硅与杂细胞含量极低，仅占原料成分的0.25%?0.5%与1.5%?1.8%，纤维素占到57%?62%，木素占27%?35%。故木材原料一般采取硫酸盐制浆无氯元素漂白，既不产生黑液硅干扰，也不产生含氯漂白污染。长期的生产实践证明，照搬的传统碱回收和废水生化处理技术不适合非木浆含硅多、含杂细胞多特性，解决不了黑液硅干扰问题和含氯漂白污染问题。当照搬的传统碱回收不能把非木浆黑液像木浆黑液那样经真空蒸发系统浓缩到60%?65%喷射入炉燃烧，产生不了中压过热蒸汽发不了电，就已造成了非木浆黑液生物质产业化困局。但是照搬者熟视无睹地生搬硬套木浆碱回收净值燃烧理论，硬把麦草黑液从真空蒸发系统浓缩到尽可能高的43%出效，再经烟气直接接触蒸发浓缩到尽可能高的50%极限浓度喷射入炉。入炉黑液发热量5740千焦/千克，比黑液正常燃烧发热量低1000千焦/千克，所以必须用蒸汽加热进风，甚至需用燃油加热炉膛。更由于非木浆黑液含硅多，当麦草浆黑液蒸发浓缩到35%时就引专利技术显的黑液硅干扰。高浓效黑液虽然可以勉强蒸发浓缩到43%极限浓度，但是如同在120°C左右的温度条件下继续“蒸煮”，有机物继续吸收Na20(碱)，导致黑液Na2Si03(硅酸钠)失去部分Na2O形成粘度更高的Na20.nSi02(水玻璃胶体)，引发易结垢。蒸发器传热系数陡然降低，极大地减少了二次蒸汽的生成。致使后续各低浓效蒸发器因短缺二次蒸汽热能而导致蒸发能力下降:IV效蒸发系统的蒸发效率则由2.8千克水/千克汽下降到0.6千克水/千克汽，蒸发强度则由18千克/米2时下降到3千克/米2时。然后再以烟气直接接触蒸发浓缩到50%的极限浓度，烟气中的⑶2(二氧化碳)与黑液水玻璃胶体中的Na20(碱)反应形成Na2C03(碳酸钠)，置换出了 Si02( 二氧化硅，泥巴)，但是由于黑液浓度、粘度很高而无法去除其中的泥巴。黑液喷射入炉，有机物被高温分解燃烧，无机物(碳酸钠)被熔融后从炉体溜槽口流出。但是从黑液中被置换出来的泥巴却不能被熔融流出，便引发燃烧死垫层。由于照搬的技术无法改变非木浆黑液特性消除不了黑液硅干扰，所以照搬的传统碱回收能耗高、效率低。不仅生产不了中压蒸汽发不了电，产生不了经济效益，而且回收I吨碱，除了正常消耗I吨石灰原料和1000元以上的人工与设备费用外，还要增加消耗1000度电带动设备运行，增加消耗1.5煤生产低压蒸汽补充黑液蒸发和燃烧的热量，增加消耗0.3吨油烧化死垫层，增加消耗0.3吨碱补充碱损失。加上制浆部门的原料、人工、设备和能源动力的成本消耗，致使自制I吨麦草浆成本上升到4000元以上，超过进口木浆市场价格。更为糟糕的是照搬的废水生化处理，微生物吞噬不了 “庞然大物”杂细胞，消除不了AOX和二噁英等含氯漂白污染物，实现不了达标排放。致使我国一批又一批的非木浆造纸企业不得不转向购买木浆加工造纸以求生路，导致我国非木浆造纸领域的消亡。
技术实现思路
本技术的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种非木浆低碳造纸热电联供系统，该造纸热电联供系统通过综合利用农作物秸杆实现制浆、制气、发电以及造纸，并利用燃气、烟气实现对制浆过程中所产生的黑液进行二级除硅。本技术目的实现由以下技术方案完成:—种非木浆低碳造纸热电联供系统，其特征在于所述低碳造纸热电联供系统包括秸杆备料站、制浆子系统、造纸子系统以及碱回收发电子系统，所述制浆子系统包括与所述秸杆备料站相连的制浆车间系统;所述造纸子系统包括造纸车间系统;所述碱回收发电子系统包括依次连接的一级除硅系统、二级除硅系统、蒸发系统、黑液喷射炉以及汽轮发电机组，其中所述一级除硅系统的黑液进料口与所述制浆车间系统的黑液出口相连。所述造纸热电联供系统还包括燃气发生子系统，所述燃气发生子系统由燃气发生炉构成，其进料口与所述秸杆备料站相连，其燃气出口与所述一级除硅系统相连。所述造纸热电联供系统还包括草浆碱回收锅炉发电子系统，所述草浆碱回收锅炉发电子系统由依次连接的稻杆发电锅炉和汽轮发电机组构成，所述稻杆发电锅炉的进料口与秸杆备料站相连，所述秸杆发电锅炉的烟气出口与所述一级除硅系统相连。所述制浆车间系统包括依次连接的蒸煮工段装置、洗浆工段、筛选工段装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非木浆低碳造纸热电联供系统，其特征在于所述低碳造纸热电联供系统包括秸秆备料站、制浆子系统、造纸子系统以及碱回收发电子系统，所述制浆子系统包括与所述秸秆备料站相连的制浆车间系统；所述造纸子系统包括造纸车间系统；所述碱回收发电子系统包括依次连接的一级除硅系统、二级除硅系统、蒸发系统、黑液喷射炉以及汽轮发电机组，其中所述一级除硅系统的黑液进料口与所述制浆车间系统的黑液出口相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王性仁，
申请(专利权)人：王性仁，
类型：新型
国别省市：上海;31