年产20万吨文化纸白水循环系统工艺设计文献综述

 2022-04-25 22:29:27

【摘要】本文通过参考大量文献,对关于白水循环系统的发展与研究进行综述,基本概括了近年来国内外关于白水循环系统的研究思考。

1.前言综述

1.1我国制浆造纸工业的发展

2019年2月22日,在《中国造纸工业可持续发展白皮书》发布仪式上,中国造纸协会理事长赵伟做了主题报告,对《中国造纸工业可持续发展白皮书》的内容进行了解读。提及到现代的造纸工业已经发展成技术密集型产业,包含多个技术领域。体现在高技术含量,高度自动化、超高制造精度和材料要求,并正在向信息化、数据化、智能化方向发展。近十年来中国针对植物资源高值化利用、造纸过程节能减排、纸张材料的功能化应用等方面展开了多项科技计划重点项目研究,包括国家科技支撑计划项目、“863”计划项目、自然科学基金项目等,研究项目超过80项,据统计,2008年到2017年间,我国造纸行业获得的国内专利累计达到14130项,其中2017年造纸行业开展研究与试验发展项目就达4373项,投入研究与试验发展经费达144.6亿元,开发新产品项目4537项,投入经费145.7亿元。

造纸工业是国民经济的重要基础原材料产业。产业链长,关联度高,对国民经济发展的拉动力大,推动作用强。近20年来,我国纸业发展迅速,2009年我国纸与纸板产量和消费量超过美国,成为世界第一大纸和纸板生产和消费国,2017年我国纸和纸板产量达1110万吨,约占全球纸和纸板总产量的28%。纸和纸板的生产和消费水平是经济社会发展水平的晴雨表,2015年世界纸和纸板总产量排名前五位的国家依次是中国(1.071亿吨)、美国(7267万吨)、日本(2623万吨)、德国、韩国,2017年我国纸和纸板总产量排名前五位的省(市)依次是广东(1885万吨)、山东(1875万吨)、浙江(1711万吨)、江苏(1253万吨)、福建(758万吨)。湖南省(290万吨)在全国排名第10位。

制浆造纸工业水用量大、污水处理负荷重的问题早己引起国家和从事造纸工作人的重视。经过各方面不断的努力,目前造纸工业用水量和污水排放量均因白水循环而大大降低。大部分造纸厂的造纸车间采用了部分或全封闭白水循环系统以降低造纸耗水量,节约动力消耗,提高白水回用率,有益浆料和化学辅料的节约。因此白水循环系统的工艺设计就成为其中非常关键的一环,其必要性显而易见。本课题的目的是在用化学制浆法年产20万吨文化纸的浆纸生产线上设计其白水循环系统,将来自白水贮存池的白水的剩余白水泵送到网下白水罐中,然后被泵送到以下位置:网部喷淋水、纸幅切边喷淋水、筛选工段、净化工段。

纸及纸板人均消费量是衡量一个国家综合经济实力的重要指标。我国经济总量大,人口众多,虽然目前纸张消费总量在世界排名第一,但人均消费量2017年只有78kg/a,比全球人均消费量57kg/a多20kg/a,与发达国家150~300kg/a的人均消费量相比,还有很大差距。因此,造纸工业仍存在巨大的发展空间。

1.1.1原料现状及发展

2017年世界人均纸和纸板消费量约5g每年,中国为78g每年低于发达国家200-300kg/年,我国造纸产业仍有巨大的发展空间。造纸工业以废纸(占国产浆的79.3%)、林业“三剩物”、秸杆等废弃物和木材、竹子、芦苇等可再生植物纤维为原料,“三废”治理技术成熟,具有典型的绿色循环经济特征。我国造纸原料资源短缺。木浆占世界原生浆总产量95%以上,我国木材资源不足,造纸原料资源短缺,进口木浆和木片量逐年增加,目前,我国造纸原料的对外依存度接近50%。随着近两年国家限制废纸进口力度加大,我国造纸原料问题将会更加突出,充分利用国内废纸、林业“三剩物”、非木纤维和国外木材资源是解决我国造纸原料短缺问题的主要手段。

非木材纤维曾经是中国造纸的主要原料。我国具有丰富的非木材纤维资源,竹子、麦(稻)草、芦苇、蔗渣、棉秆、红麻、龙须草、芨芨草、高粱秆等是我国用于造纸的非木材纤维原料。1000多年前,我国就利用稻草、麦草及竹子等作为手工纸的原料,20世纪40年代,非木材纤维已用于生产机制纸,可谓是世界上用非木材纤维制浆造纸历史悠久的国家。新中国成立以来,非木材纤维制浆造纸在我国纸业发展史上发挥了重要的作用,已成为世界上非木材纤维造纸规模最大、生产经验最丰富的国家。中国造纸原料属三足鼎立态势。据中国造纸协会测算,目前木浆使用量比重占原料总量的23%,非木浆比重占15%,废纸浆比重占62%。近年来木浆与废纸浆比重不断增加,非木浆原料所占比重不断下降。仅在2009年,木浆比重比上年提高了1个百分点,废纸浆比重提高了2个百分点,而非木浆原料所占比重下降了3个百分点。废纸已成为中国造纸工业发展的重要依赖资源,中国造纸业可持续发展的循环经济特征越来越显著。

现代造纸工业是具有天然的绿色属性和循环经济特征的产业。造纸原材料主要是由天然的或回收的植物纤维等可再生资源制成的,制浆原料大量使用林业采伐剩余物、板材加工剩余物、废弃农业秸秆,制糖工业废甘蔗渣和回收废纸等废弃物。目前我国造纸工业主要原料中有77%的原料来源于各类固体废弃物,有约20%的能源来源于固体废物,有约90%以上的制浆化学品来源于过程产生的固体废物。目前,造纸使用的原料和生产过程排放的固态、气态、液态废物基本是可回收循环利用的,现已基本形成了完整的资源可循环、低能耗、低排放、可实现自然界碳循环的绿色工业体系。

1.1.2自动化设备发展

造纸工业是典型的传统产业和市场化、国际化程度很高我国传统造纸产业的技术装备水平与国际先进水平的差距很大但是,近20多年来,通过大量引进国外先进的制浆造纸技术装备、自主创新、淘汰落后产能、引导关停小造纸、提高行业准入门槛等举措,我国造纸工业的技术装备水平大幅提升,大类产品的技术装备水平整体上已与国际接轨,甚至世界上最先进的化学木浆生产线(单条100万吨/年)、化机浆生产线(单条30万吨/年)白板纸机(单条70万吨/年)、文化用纸机(2000米/分)、卫生纸机(2100米/分)都是近年在我国建成投产。目前,我国造纸行业的先进产能约占总产能的60%,落后产能约占总产能10%。

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