再造煙葉生產(chǎn)過程中白水的綜合回收利用

再造煙葉生產(chǎn)過程中白水的綜合回收利用

趙春雷1，寇霄騰1，蘇瑤2，丁嘉2，梁峰嶺2

（1.安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司蚌埠卷煙廠，安徽蚌埠233000；2.安徽中煙再造煙葉科技有限責(zé)任公司技術(shù)中心，安徽蚌埠233000）

造紙法再造煙葉生產(chǎn)過程類似于造紙工藝過程，在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量白水，由于不同位點(diǎn)產(chǎn)生白水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有較大波動，生產(chǎn)上將白水進(jìn)行綜合回收利用。白水的多級分類利用將有效降低白水系統(tǒng)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)波動，生產(chǎn)1 t再造煙葉產(chǎn)品的水耗由64.86 m3降低至35.45 m3，同時(shí)保證了產(chǎn)品品質(zhì)。

再造煙葉；白水；多級回收；綜合利用

0 引言

煙草行業(yè)從1998年開始研究與應(yīng)用造紙法再造煙葉，至今已有10多年，目前已逐步成為中式卷煙重要而不可或缺的原料。但是，對比國外行業(yè)發(fā)展情況，當(dāng)前國產(chǎn)工藝技術(shù)水平尚有明顯不足，為了提高造紙法再造煙葉的工藝技術(shù)水平，國內(nèi)外進(jìn)行了大量的工藝技術(shù)研究[1-4]。隨著煙草行業(yè)對再造煙葉領(lǐng)域的不斷重視，全國新建數(shù)條再造煙葉生產(chǎn)線，但大多并未對白水系統(tǒng)進(jìn)行多級分類處理，而是采用混合后用于沖漿過程的方法。此法由于各位點(diǎn)白水質(zhì)量分?jǐn)?shù)有較大差異，在混合過程中勢必造成質(zhì)量分?jǐn)?shù)波動，從而引起沖漿后上網(wǎng)漿料質(zhì)量分?jǐn)?shù)的不穩(wěn)定，且由于白水使用位點(diǎn)的單一，使大量白水無法充分利用而外排。

在造紙行業(yè)將白水封閉循環(huán)分為等級，以白水回用率或1 t紙耗用清水量表示系統(tǒng)的封閉程度。1 t紙耗用清水量超過2.85 m3的視為開放系統(tǒng)，低于2.85 m3的視為全封閉系統(tǒng)[5]，盡管方式不同但均以耗用清水量去定義白水系統(tǒng)的作用效果。在造紙企業(yè)中工藝設(shè)備對水質(zhì)的要求各不相同，白水回用可以按照供水要求分類，因此人們摸索總結(jié)出一種“按質(zhì)用水、清濁分流、分片循環(huán)、一水多用”的方法，即“分質(zhì)-串級-循環(huán)”用水法[6-8]。因造紙行業(yè)的白水回用研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于再造煙葉行業(yè)，因此在白水回用方面造紙行業(yè)有較多可以借鑒使用的成熟方式，但其中大部分均需要結(jié)合再造煙葉行業(yè)的特殊性質(zhì)進(jìn)行一系列改進(jìn)。

在再造煙葉領(lǐng)域的白水應(yīng)用研究主要集中在將白水視為一種生產(chǎn)產(chǎn)生的廢水并進(jìn)行廢水處理方面，而在白水的實(shí)際運(yùn)用方面較少涉及，再造煙葉生產(chǎn)過程中液相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)穩(wěn)定性作為一個備受關(guān)注的變量因素，往往對生產(chǎn)線乃至成品品質(zhì)波動起到重要的作用。但在現(xiàn)有國內(nèi)造紙法再造煙葉生產(chǎn)線中，鮮有對其重點(diǎn)關(guān)注的研究出現(xiàn)。因此，有必要對再造煙葉生產(chǎn)過程中白水的綜合利用加以分析研究。

1 再造煙葉生產(chǎn)工藝及白水系統(tǒng)簡介

再造煙葉原料經(jīng)萃取、精制濃縮、制漿等工藝進(jìn)入紙機(jī)段完成抄造成紙，最終經(jīng)過涂布、切片、打包完成生產(chǎn)全過程。在生產(chǎn)中原料按照液相、固相2條不同的工藝路線分別完成加工，液相加工工藝主要為對萃取液進(jìn)行多級凈化處理、濃縮等，固相工藝主要是將原料漿料切斷、分絲帚化為抄造成紙做準(zhǔn)備。固相原料進(jìn)入紙機(jī)段質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為1%，經(jīng)紙機(jī)各類脫水、干燥設(shè)備后質(zhì)量分?jǐn)?shù)變?yōu)?5%左右，在此過程中將產(chǎn)生大量水資源，故將此類水稱為白水，圍繞白水的生產(chǎn)系統(tǒng)稱為白水系統(tǒng)。白水的用處為固相原料在加工過程中進(jìn)行質(zhì)量分?jǐn)?shù)調(diào)節(jié)，萃取段、制漿段、紙機(jī)段質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次約為5%，3%，1%，此質(zhì)量分?jǐn)?shù)梯度均使用白水調(diào)節(jié)加以實(shí)現(xiàn)。

2 再造煙葉生產(chǎn)線白水多級回收系統(tǒng)運(yùn)行情況

整個白水系統(tǒng)并非簡單的并聯(lián)使用，各白水種類之間還有互相轉(zhuǎn)化補(bǔ)充的工序過程。根據(jù)各白水不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)，由于濃白水與調(diào)濃白水質(zhì)量分?jǐn)?shù)接近，在調(diào)濃白水量較大存在溢流直排時(shí)可回流至沖漿白水桶，避免纖維及水源浪費(fèi)。

白水系統(tǒng)工藝見圖1。

圖1 白水系統(tǒng)工藝

介于白水其產(chǎn)生位點(diǎn)的不同，研究人員對其賦予不同定義，多種白水各自具有不同的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍、處理方式、使用方法。通過有針對性的分類處理并加以回收綜合利用，達(dá)到最大程度上減少白水排放、降低水耗。針對紙機(jī)段產(chǎn)生的白水位點(diǎn)大體進(jìn)行分類命名為網(wǎng)下白水、濃白水、稀白水、調(diào)濃白水、壓榨白水、澄清水、超清濾液等。

2.1 濃白水

濃白水來源產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 濃白水來源產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)

2.2 稀白水

稀白水來源產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)見表2，壓榨白水篩進(jìn)出口液相質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化見圖2。

表2 稀白水來源產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)

圖2 壓榨白水篩進(jìn)出口液相質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化

壓榨白水篩過濾后液相作為稀白水來源之一，影響后續(xù)生產(chǎn)。由圖2可知，壓榨白水篩在運(yùn)行中不僅產(chǎn)生少量的、不可利用的細(xì)小纖維外，還可以起到穩(wěn)定出口液相質(zhì)量分?jǐn)?shù)的作用。

2.3 澄清水

澄清水來源產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)見表3，白水過濾器進(jìn)出口液體質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化見圖3。

表3 澄清水來源產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)

圖3 白水過濾器進(jìn)出口液相質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化

白水過濾器作為此處第2級過濾，對質(zhì)量分?jǐn)?shù)穩(wěn)定、水質(zhì)的保證有較大意義。由圖3可知，相同的物料在經(jīng)過壓榨白水篩后，液相再經(jīng)過白水過濾器進(jìn)行處理，此刻液相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差由0.013 253%降低至0.004 822%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)得到進(jìn)一步穩(wěn)定。2.4調(diào)濃白水儲存池經(jīng)損紙濃縮篩后液相部分

將白水儲存池設(shè)置為約90 m3立方型無攪拌器容器，并為避免澄清水產(chǎn)生量大于實(shí)用量，將其設(shè)置于白水儲存池旁，且安裝單向溢流裝置，在保證澄清水不溢流產(chǎn)生浪費(fèi)的基礎(chǔ)上防止白水儲存槽內(nèi)高濃度液體回流至澄清水池。白水儲存槽出料泵進(jìn)口管道接于白水儲存槽中部區(qū)域，借助槽體上部來料對槽內(nèi)液體的沖擊維持上部液體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)穩(wěn)定，且為槽內(nèi)細(xì)小纖維提供充足空間進(jìn)行沉淀。

3 系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)點(diǎn)

3.1 質(zhì)量分?jǐn)?shù)穩(wěn)定

將造紙法再造煙葉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的白水進(jìn)行串并聯(lián)，在很大程度上穩(wěn)定了白水質(zhì)量分?jǐn)?shù)，避免單一白水使用位點(diǎn)帶來的白水質(zhì)量分?jǐn)?shù)波動問題，減少了白水質(zhì)量分?jǐn)?shù)波動對生產(chǎn)穩(wěn)定性的影響及對成品品質(zhì)帶來的波動。

網(wǎng)下白水調(diào)整前后質(zhì)量分?jǐn)?shù)見圖4。

圖4 網(wǎng)下白水調(diào)整前后質(zhì)量分?jǐn)?shù)

由圖4可知，在相同樣本量情況下，調(diào)整前標(biāo)準(zhǔn)差為0.184%，調(diào)整后為0.068%，相比有較大改善。3.2合理的回用位點(diǎn)選擇及節(jié)水手段

結(jié)合各白水產(chǎn)生位點(diǎn)白水質(zhì)量分?jǐn)?shù)、產(chǎn)生量差異賦予其不同使用方式，各使用方式如下。

（1）濃白水質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%，主要用于在沖漿白水桶處將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.7%左右已混合好的漿料稀釋至1%左右，方便紙機(jī)流漿箱使用。

（2）稀白水中含纖維較少，質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為0.3%，主要是經(jīng)過多級分步處理后產(chǎn)生澄清水作為沖洗使用。

稀白水及噴淋位點(diǎn)需水量統(tǒng)計(jì)見表4。

表4 稀白水及噴淋位點(diǎn)需水量統(tǒng)計(jì)

由表4可知，稀白水經(jīng)兩級處理后質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)0.04%左右，已滿足部分生產(chǎn)設(shè)備對噴淋水質(zhì)的要求，可以加以使用，此處可降低水耗約15.56 m3/h。

（3）調(diào)濃白水質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.8%，主要是用于萃取段、制漿段泵前調(diào)節(jié)和穩(wěn)定泵出口質(zhì)量分?jǐn)?shù)使用。

在生產(chǎn)正常運(yùn)行中，白水儲存槽底部排污閥以適當(dāng)閥位開啟，穩(wěn)定槽內(nèi)液位，將無法利用的細(xì)小纖維以較大質(zhì)量分?jǐn)?shù)排出系統(tǒng)。外排白水質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值由0.463 4%上升至0.881 2%。

白水儲存槽調(diào)整前后排污質(zhì)量分?jǐn)?shù)見圖5。

圖5 白水儲存槽調(diào)整前后排污質(zhì)量分?jǐn)?shù)

3.3 降低水耗

再造煙葉白水系統(tǒng)由于白水中大量的細(xì)小纖維無法排出系統(tǒng)，因而必須采取白水直排的手段穩(wěn)定白水系統(tǒng)中細(xì)小纖維比例，以避免對紙機(jī)生產(chǎn)造成影響；而伴隨白水的大量外排，在生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)部仍需加入大量清水以滿足生產(chǎn)需要，此系統(tǒng)將直排的白水纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在較大數(shù)值，使無法利用在系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)的細(xì)小纖維排出，減少白水外排總量，降低系統(tǒng)各位點(diǎn)清水的使用量。

質(zhì)量分?jǐn)?shù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見表5。

表5 質(zhì)量分?jǐn)?shù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

在相同生產(chǎn)條件下對使用前后進(jìn)行分析得到，使用后纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為原有的1.901 5倍，在外排細(xì)小纖維總量相同時(shí)，外排水量將減小為原有的52.59%。以該系統(tǒng)使用前白水外排的流量40 m3/h為例，該系統(tǒng)將節(jié)約清水18.96 m3/h，會在很大程度上減少全線系統(tǒng)的清水用量，在根本上降低生產(chǎn)水耗，從而降低生產(chǎn)成本。

清水用量統(tǒng)計(jì)見表6。

表6 清水用量統(tǒng)計(jì)

表6對生產(chǎn)線穩(wěn)定生產(chǎn)時(shí)全線總清水加入點(diǎn)流量進(jìn)行了2 h統(tǒng)計(jì)，結(jié)合生產(chǎn)線水耗統(tǒng)計(jì)分析，在系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后，1 t產(chǎn)品水耗由原來的64.86 m3下降至35.45 m3左右。

4 結(jié)論

經(jīng)過上述針對再造煙葉生產(chǎn)線白水多級回收系統(tǒng)的詳細(xì)描述及數(shù)據(jù)對比可以得出，該系統(tǒng)在穩(wěn)定生產(chǎn)線白水質(zhì)量分?jǐn)?shù)、降低水耗、有效去除細(xì)小纖維、維持產(chǎn)品穩(wěn)定性等方面具有較好的實(shí)踐意義。在白水外排單一位點(diǎn)，1 t產(chǎn)品水耗下降12.64 m3，稀白水回收利用上節(jié)水15.56 m3/h，網(wǎng)下白水質(zhì)量分?jǐn)?shù)波動值的標(biāo)準(zhǔn)偏差由0.184%降低至0.068%，最終整體將1 t產(chǎn)品水耗降低至35 m3左右，大大節(jié)省了清水使用量。

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[3]鄭松明，鄭松輝.一種以煙梗和煙末為原料生產(chǎn)造紙法再造煙葉的工藝：中國，CN 1565286[P].2005-01-19.

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The Comprehensive Recovery Utilization of White Water in the Process of Reconstituted Tobacco Manufacture

ZHAO Chunlei1，KOU Xiaoteng1，SU Yao2，DING Jiasheng2，LIANG Fengling2
（1.Bengbu Cigarette Factory，China Tobacco Anhui Industrial Co.，Ltd.，Bengbu，Anhui 233000，China；2.Technical Center，China Tobacco Anhui Reconstituted Tobacco Technology Co.，Ltd.，Bengbu，Anhui 233000，China）

Paper-making reconstituted tobacco manufacture process is similar to paper technology.Therefore，a large quantity of white water produced in the manufacture process of reconstituted tobacco.In order to save the water consumption，the manufacture process adopted the comprehensive recycling utilization for different white water.The white water consumption of per ton reconstituted tobacco decreased from 64.86 m3to 35.45 m3.Meanwhile，the recycled white water quality is stable after treatment by different process.

reconstituted tobacco；white water；multilevel recycling；complex utilization

X703.1

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.03.029

1671-9646（2017）03b-0006-03

2017-03-29

趙春雷（1976—），男，本科，工程師，研究方向?yàn)榫頍熂庸すに嚒?/p>