[发明专利]一种稻麦草烧碱法制浆黑液固形物的气化碱回收方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及制浆黑液固形物气化法碱回收技术领域，具体地说，是稻麦草烧碱法制浆黑液固形物基于气化原理的碱回收与能量回收方法和装置。

背景技术

由于林木资源有限，非木纤维一直是我国的主要制浆原料。根据中国造纸协会各年度的《中国造纸工业年度报告》及《中国造纸年鉴》，截至2012年末，中国非木浆在原生纸浆中的占比从未低于50%，稻麦草浆则占每年非木浆产量中的一半以上。草类原料具有纤维短、硅含量高等缺点，所谓“硅干扰”问题成为草类制浆的主要技术障碍，具体表现在：硅酸盐的存在导致浆料滤水性差，因而洗浆耗水量大，稀黑液浓度低；为避免蒸发器表面硅酸盐沉积导致结垢，黑液出蒸发站浓度一般不能超过50%（刘秉钺等，中国造纸，2012年；林文耀，纸和造纸，2010年）。

关于制浆黑液的处理当前最常用的设备是Tomlinson型碱回收锅炉，这是迄今为止国内外用于木浆黑液碱回收最为成熟的炉型。然而非木纤维黑液特别是稻麦草浆黑液由于前述“硅干扰”问题的影响，入炉燃烧往往需要辅助燃料；苛化白泥中混入硅酸钙后滤水性差不易洗涤，碱回收率很难超过90%，白泥也不宜煅烧回用，吨碱回收成本甚至达到木浆黑液碱回收的两倍之多。

我国造纸产业界关于稻麦草浆黑液的碱回收进行了许多研究，专利201210192441和98242211分别针对芦苇浆和麦草浆黑液的碱回收给出了相关的改进方法和装置。然而碱回收锅炉始终具有建设费用较高、规模效应显著的特点，应用于大型制浆厂具有较好的经济效益，应用于稻麦草浆厂由于规模较小则经济效益较差。

国际上关于新型碱回收工艺的研究主要集中在硫酸盐黑液的气化技术上，目的是改善安全性、提高热力学效率、减少污染物排以及提高黑液利用的附加值。可资借鉴的方案例如：⑴美国专利US7842110暨黑液低温水蒸气气化工艺。该工艺的核心是一台间接加热的鼓泡流化床，以过热蒸汽作为流化介质和气化剂。黑液被喷涂于床料上发生快速干燥和热解，残余的半焦被蒸汽流化并发生气化反应，固体物料在炉内的停留时间一般约需20小时。该技术的优点之一是制浆化学品以固体形式回收确保了安全性。为了保证流化床顺利运行，气化炉温度维持约610℃以使黑液无机物不致熔融。⑵美国专利US6790246暨高温气流床气化。黑液被空气或氧气从炉顶吹入反应器，产生的热量足以维持900℃以上的高温，在此温度下黑液无机物成为熔融物并采用水淬法收集。相比低温气化技术，此种高温气化工艺在有机碳气化速率上具有极大提高。高温熔融物对反应器衬里的腐蚀是该技术面临的一大挑战，对耐火材料的要求较高。

中国专利201010168377、201010168359、201010168347、201110257064主要针对硫酸盐木浆黑液给出了基于二氧化钛直接苛化技术的黑液气化碱回收方案。

以上气化方案对于稻麦草浆黑液而言，技术上仍过于复杂，操作困难，建设费用和运行成本较高，这对于近年来盈利能力整体欠佳的造纸行业来说，应用前景受限，因此行业内需要更为简单易行低成本的黑液回收方式。

过往的黑液气化方案的提出基本上全部基于流化床和气流床技术，这主要是考虑到黑液的原料特性：液体、无机物含量高且熔点低、粘性大、受热膨胀，由此引起的物料移动、卸料、气固接触就是必须解决的问题。然而从两种技术在国际上的发展程度来看并不成功。固定床在块煤或块状、颗粒状生物质气化领域具有诸多应用，具有造价低、操作简单等特点，但用于黑液的气化则几乎从未见到报导。本发明是为基于固定床技术的稻麦草烧碱法黑液固形物气化碱回收方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种以稻麦草浆黑液固形物为原料的下吸式固定床气化炉，此外，还将提供一种利用该下吸式固定床气化炉对稻麦草浆黑液固形物实施气化碱回收的方法。使用黑液固形物而不是浓黑液使得气化效率和燃气品质大幅提高，避免在炉中蒸发水分并且将蒸汽提高到炉子运行温度耗费大量的能量，使用废热干燥黑液将使能量利用效率得到提高，并且黑液干燥制粉是比较成熟的技术。