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制浆造纸设备教案（下册） 第三章 流浆箱 共17页第三章纸浆流送设备与流浆箱第一节 纸浆流送系统概述1. 流送系统: 也叫浆料准备系统,国外叫短循环系统。是纸机的浆料供给系统。2. 对流送系统的要求：纤维量稳定；配比稳定；浓度、温度、酸碱度等稳定；浆量可调；保证精选质量。3. 流送系统的基本流程：浆料、辅料配浆浆池浆泵稳浆箱冲浆稀释净化 精选稳定设备流浆箱网部4. 流送系统的类型： 开启式流送系统：净化、筛选设备等均为敞开式。接触空气，易产生气泡和浆团，影响纸张匀度，已淘汰。半开启式流送系统：净化、筛选设备等为封闭式，只有高位箱为敞开式。接触空气较少，浆量稳定。较广用于中低速纸机。如图3-2、3-3、3-4等。封闭式式流送系统：整个系统全封闭不与空气接触，可避免带入空气。系统控制要求高，用于中高速纸机。如图3-1。还配有脱气器和脉冲衰减器。 第二节 纸浆流送系统主要设备1. 配浆设备：间歇式配浆设备：配浆箱、转鼓式配浆器（图3-5）；连续配浆系统：用比例调节器。使用现代中高速纸机。2. 冲浆稀释设备：由约3%的储存浓度稀释到上网浓度（1%以下）。 2.1混合箱：浆料和白水量分别靠闸门开度调节。如图3-7。用于小园网纸机。 2.2 冲浆池：浆料与白水在池内混合后，用冲浆泵搅拌均匀。机内池：白水池设在网下，简单且节约用地。图3-9。机外池：白水池设在网部旁边，可充分利用位差，白水流动平稳，带入空气少。一次使用越来越多。图3-8。3. 净化和筛选设备：对浆料质量的最后一次把关。3.1 净化设备：一般用各种锥形除沙器，结构与纸浆系统的相同。3.2 筛选设备： 普通压力筛：有流量脉冲，尽可用于半开式供浆系统。 无脉冲旋翼筛：通过多处出浆错开相位角、顶部充气橡胶膜抑制脉冲、导流片匀流等方法减小脉冲。4. 除气装置：用于高速纸机前除去浆料中的空气。 涡旋除渣脱气管：类似涡旋除渣器，在底部中央加一根抽真空的管子，除气效率较低，用于小厂。 飞翼式除气器：如图3-32。筒体两侧有两排收集筒(翼),接受除渣起来的浆料,筒内保持一定液位,整体高位安装,用真空泵从顶部抽气,筒内浆料处于沸腾状态。5. 脉冲抑制设备：用于高速纸机的密闭流浆箱。如图3-33。 接触式：空气直接与浆料接触，利用气垫的弹性抑制脉冲。 非接触式：气垫与浆料之间由弹性膜片隔开，利用气垫与膜片的弹性抑制脉冲。如图3-34。6. 冲浆泵：为了减少流量的脉动，一般低速纸机用双吸式离心水泵；对于中高速纸机要求使用专用的上浆泵，叶轮中间有隔板，两边的叶片相互错开，叶片出口边与叶轮轴线形成一定斜角，叶片式较多（6-12片），叶轮精密铸造并精密动平衡。可变速。第三节 流浆箱概述1. 流浆箱的作用与要求 1.1 流浆箱：纸机的起始部分。也叫网前箱、头箱、浆料流送设备。1.2 作用：把浆料稳定而均匀的流送和喷布到成型网上。1.3重要性：很大程度影响产量和质量。是高速纸机影响纸张质 量的关键性设备。若流浆箱设计或操作不当，会造成： 纸张匀度差絮聚； 纸张横幅定量差大分布不均，一般应在2%以内； 纸幅有孔洞或斑点-挂浆。1.4 流浆箱要解决的主要问题与途径： 理想纸幅：浓度0.01%一下，无絮聚状态成型，手工抄纸。 实际生产：考虑循环量和网部脱水能力，上网浓度为0.1-1.0%，纤维絮聚成团。 主要问题：解决浆流稳定与纤维的絮聚之间的矛盾。 解决途径：高强微湍动。1.5 对流浆箱的要求： 总的要求：浆流均匀稳定、纤维分散均匀。 具体要求： 沿纸机横幅均匀分布纸浆。各处流速、浓度一致，无横流、挠动、大的涡流等不规则流动。 有效分散纤维，防止絮聚。利用搅动、加速、转折、摩擦等产生的剪力场。 按要求的流速、方向和流量把浆料喷布到成型网适当的位置。 流道平滑，防止挂浆，便于清洗。 有足够的刚度，结构尽量简单，容易操作。2. 流浆箱的组成与分类2.1 组成: 如图3-38 69页。 布浆器：浆料分布装置； 堰池：浆流匀整装置； 上网装置：堰板。2.2 分类: 流浆箱种类很多，结构差异很大，很难分出标准类型。 按箱体结构形式分：开启式、封闭式、满流式、满流气垫结合式四种。特点及用途见70页表3-6。 按主要匀整装置的形式分：有翻浆箱、孔辊式、管束式等。 第四节 流浆箱的布浆器1. 布浆器的作用和要求：1.1作用: 把送至纸机的浆料沿纸机的幅宽均匀的分布流浆箱的堰池中。1.2 具体要求: 总管应为等压管：保证全副宽等压分布； 各布浆支流的压力损失相同，且对总管流速变化不敏感； 尺寸精确稳定，不锈蚀，内比光滑； 应设压力调节装置。2. 布浆器的组成和形式：随车速和幅宽的提高逐步发展和完善。2.1 扩展布浆器：P71页 图3-39 结构简单，容易制造； 横幅浆速不均：中间快； 浆流不够稳定：多程转弯处有涡旋；用于窄幅低速纸机：老1760、2100园网纸板机以下有用的。2.2 多重对分布浆器：P71页 图3-40 结构复杂,浆流不均,不易清洗,已经淘汰。2.3 多支管布浆器：P71页 图3-41 由总管中央进浆，多支管布浆； 很难得到均匀的浆流； 及少使用。2.4 错流有布浆器：P71页 图3-42基本满足布浆要求，未推广开； 对浆流的变化较敏感，回流量不能调节； 三通管无法实现等分浆流，影响均匀性；结构较复杂，加工要求高。2.5 锥管布浆器：P71页 图3-43 现在的纸机上使用最广泛的是锥形布浆器。有时也称为单侧进浆的分布器。下面重点介绍。3. 锥形布浆器：3.1特点：浆流是由锥管的一侧进入；然后通过一系列的小管或小孔被均匀的分布到纸机的幅宽上；在锥管的尾端设有可以调节的回流管；有圆锥和方锥两种，方锥管更容易加工成等压截面，广泛；结构简单紧凑。3.2 类型：按配用的布浆元件不同分为以下几种。支管式锥形布浆器：P73页 图3-44。布浆元件为一列直径较小而紧密排列的支管。 孔板式锥形布浆器：P73页 图3-45、3-46。布浆元件为精确制造的有机玻璃孔板。加工容易，结构紧凑。 管束式锥形布浆器：P73页 图3-47。它可以说是上述两种布浆器的结合（增加支管的数量或加厚孔板的厚度），布浆效很能高。 改进型：阶梯扩散管束（图3-47）和变截面扩散管束（图3-47）还兼有整流功能。3.3 主要组件：锥形布浆器通常是由过渡管、锥管、布浆元件（支管、孔板、束管）和回流装置等组成。（P74页 图3-50） 3.3.1过渡管：由圆形缓和的变成方形;前面应有较长的直管段。锥形布浆器是侧向进浆的，锥管进口附近需要使用弯头，有时候还需装设闸门。为了使浆料在流入锥管之前处于稳定的流动状态，除了较远的装设闸门和采用缓和的弯头。另外可以使用一定长度的过渡管或采用专门设计的较长的和变化和缓的由圆变方的过渡管段。3.3.2锥管(母管)：结构：方锥管是一个等宽单斜薄壁的锥形管道。管体是用2-5mm厚度的不锈钢板制成，外焊加强框架。主要参数： 大端高宽比：1.5-2锥管内流速:2.6-3.1m/s小端回流量；8-10% （可减轻局部涡流和平衡压力）计算：要实现等压，受到流量变化、总管内壁摩擦损失、支管进口效应损失、截面收缩的损失等因素的影响。太复杂，一般只考虑流量变化和总管内壁摩擦损失两项因素，生产中用回流量调节压力平衡。P77页 图3-56。=Ke其中： = K=+(1-)式中：A锥管在x处的截面积，m2 A0-锥管大端的截面积，m2 K流量比，x处与大端的流量比值 Lx-x处距大端的距离,m L锥管有效布浆长度，m 回流率， e自然对数的底 f磨擦因素，取0.015Rs水力半径，m，x处截面积与周长之比。该式两边都含有未知数，要试算。计算结果应为抛物线性。为便于制造，对窄幅纸机只计算小端尺寸，用直向代替；对宽幅纸机可用多段折线代体抛物线。3.3.3布浆元件：常用的有多管、孔板、阶梯扩散器和和管束。后两种在后面整流元件中介绍。多管：P75页 图3-52。 大直径圆形直管：直径大（150），根数少，无加速比； 小直径圆形直管：直径小（25-65），根数多，有加速比，要配消能元件； 异形管：园进方出，加工难，不须消能，用于高速纸机。孔板：P75页 图3-53材料：有机玻璃制成，要有很好的加工制造精度和光洁度；进口：为防止挂浆，有锥形和锯齿形进口；小孔直径：10-18mm,越小效果越好，但易挂浆；孔内流速：一般3.5-5m/s流速越高分散效果越好，但流阻大，出浆不稳定;加速比：不小与1.5；厚度：多用50 mm，越厚效果越好，但加工难。有的已达180mm。第五节 流浆箱的堰池和匀整装置1. 箱体1.1作用：提供要求的静压头(液位和气压)，安置匀整元件。 1.2要求：浆流稳定； 要有消泡清洗用的喷水管；封闭箱体要设视孔和照明装置；刚度大，变形小，考虑温度引起的变形。要有排除泡沫和稳定浆位的溢流装置；最好可上下前后调节；内壁光滑。1.3结构：材料：现在多用不锈钢或不锈钢衬里；箱体由两、前后墙、底板和顶盖组成，用螺栓连接成整体；侧墙板设视孔、液位标记、匀浆辊轴承等；后墙板与布浆器铰接，以便打开清洗。前墙板内设溢流装置，前墙板外装上唇板调节装置；顶盖装照明和喷水装置、进气口；周围装有操做走台。1. 4高度计算：开启式流浆箱：按浆速要求的液位计算，留一定余量。H=(KcKTV)2/2g2H静压头（米）V车速（米/秒）Kc网滞后系数，一般0.95KT浆速滞后系数，一般0.83-0.92g重力加速度，9.81m/s2出唇系数，喷浆式0.9，结合式0.78，垂直式0.8封闭式流浆箱：按流速0.15-0.45m/s计算。2.匀整装置：来自布浆器的浆流只是初步的沿造纸机幅宽展开的浆流，或多或少还存在一些缺陷。这些浆流必须经过匀整装置才能上成形网。2.1作用：匀流：使浆流中的流速均匀一致，消除大的涡流和横流；整流：在浆流中造成一定的湍动，用以分散浆流中絮聚的纤维团，使浆流具有抗絮聚的流动状态。2.2类型：改变流道的形状和尺寸，在减速、加速和转折过程中匀整浆流（翻板、管束）；增加流阻元件（排栅、孔板）；引入附加流动（匀浆辊）。低速纸机依靠较大的堰池和挡板匀整浆流，中高速纸机多采用孔辊、管束等高效整流元件。2.3排栅： 79页图3-59。一排小立柱，截面有圆形和水滴形，用于开启式流浆箱。比较少用。2.4 刚性导流片组：79页图3-60。结构原理：一组平行薄板（1-3毫米），可抑制横流和涡流；应用：单独使用或配合匀浆辊使用，可装在匀浆辊内，见图3-61；适用：低速纸机，不多见。2.5 挠性导流片组：79页图3-62。结构原理：俗称“飘片”，由一组1-2毫米柔性膜片组成，流体受到大面积摩擦作用，产生很强的剪力，达到分散的目的；应用：与多孔板配合使用，防止前缘挂浆；适用：高速纸机，车速越高效果越好，膜片有自杰作用。2.6 孔板： 结构原理：浆流通过孔板时，受到阻力，流速减低，动压头转为静压头，同时出现横向压力坡度。原来流速较高的股流经过孔板后，静压坡度大，断面扩大，流速降低；相反，原来流速较低的股流流速变大，从而得到匀流。应用：与导流片组或排栅配合使用；适用：高速纸机，车速越高效果越好，低速时易挂浆。2.7匀浆辊（孔辊）：2.7.1结构：是由不锈钢管制成辊体，辊面上钻有大量的小孔，为了避免挂浆，小孔的内外缘及管体内外面均应光洁无毛刺。辊体两端通过端板与轴连接，以便支承。轴的一端联接传动。2.7.2 原理：与孔板原理类似，相当于两个孔板，由于进出孔辊浆流的变向，具有更强的解絮作用；转动起自洁作用，同时产生波迹，该波迹要持续一定距离才能消失。2.7.3 适用：中低速速纸机，效果可靠，非常广泛。2.7.4 主要参数：辊径：要考虑挠度（幅宽）、位置、流道尺寸、管材规格等。辊径越大，挠度越小，波迹越短。如窄幅纸机用133。孔径：开孔率一定时，孔径越大（孔数少），扰动越大，分散好，不易挂浆，但波迹较长。目前多用25mm。开孔率：一般为30-55%。孔径一定时, 开孔率越低（孔数少）,解絮作用越强,挂浆越少,波迹越长,适宜长纤维粘状浆。 壁厚：一般为3-5mm。厚-刚性好，薄-解絮作用稍好。 辊壁与箱壁的间隙：约 3-6mm，过大会使部分浆流得不到匀整，过小则容易卡死。 孔辊的位置：出浆口与最近一只匀浆辊辊面的距离，通常为小孔直径的20-25倍，以待波迹消除。 转向和转速：转速一般为0.15-0.2m/s，过高解絮作用强，但浆流稳定性差，应可调节，使其在使用中达到最佳效果。转向一般为下辊的下面逆流转动，相邻辊转向相反，以减少纤维团的通过。2.8管束：85页图3-74结构原理：普通管束由许多小直径园管排列而成。是浆流通过较小的直径、较大的摩擦面积和较长的摩擦时间，产生高强微湍动和较大的磨阻来匀整浆流，同时消除错流、横流、偏流和大涡。 异形管束效果更好，加工困难，进口为圆形，出口有蜂窝性和矩形。85页图3-76。应用：可用作布浆，也可用于整流。可单独使用，也可配合孔辊使用以减轻进口挂浆。适用：高速纸机，速度越高效果越好，适用越来越普遍。2.9阶梯扩散器：86页图3-77结构原理：阶梯式孔板，浆流通过突扩处可产生微湍动。用有机玻璃纸造。 应用：可同时用于布浆和整流。可单独使用，也可与孔辊配合使用。适用：广泛用于高中低速纸机，效果很好。 主要参数： 段数：国内多用三段，芬兰多用两段；孔的长径比：取4.5最佳； 一段孔流速：国内3.5-4.5m/s,国外有7-9m/s的; 一段孔直径：12-15mm; 二、三段孔径：为前一段的1.6-1.7倍。第六节 流浆箱的上浆装置1.上浆装置的主要作用：是把经过匀整的浆流，按照纸机的纸幅成形所需的流速、方向和着网点，均匀而稳定的喷布到成形网上，以期获得良好的纸幅。2.对上浆装置的要求低速纸机浆料在网上脱水时间较长，在案辊冲击和摇振作用下，还可弥补部分上网浆流的缺陷。而随着纸机车速的提高，对上网浆流的缺陷越来越敏感。具体要求如下： 为了保证上网浆流流速稳定，应设压头调节和控制系统； 唇口开度应可全副调节和局部调节； 可以调节喷射角和着网点； 唇板结构应有利于形成适当的流体剪力场，以分散纤维和减少定向排列； 唇口应光滑平直。3.上浆装置的类型及结构：3.1倾斜式唇板：P88页 图3-80，也叫收敛或鸭嘴式，最常用。3.1.1结构：倾斜式唇口由上下唇板组成。上唇板向下倾斜，与下唇板合成逐渐收缩的喷浆通道。上唇板装有调节机构，以调上、下唇板之间的缝隙。其微调机构通常采用一排间隙100125毫米的调节螺杆，通过调节，可使螺杆末端联接的上唇板按照要求局部改变与下唇的缝隙，以达到整幅定量一致。还可以调节整个上、下唇板的相对位置以及下唇板与胸辊间的距离，以控制上网浆料的喷射角和着网点。3.1.2特点： 浆料加速稳定；喷出浆流稳定，轨迹易控制。3.2垂直式唇板：P89页 图3-82，多用在高速纸机上。3.2.1结构：垂直式唇口的上唇板和堰池的垂直前墙连在一起。通过调节机构可使它作整幅或局部调节。3.2.2特点： 可产生强烈微湍动，分散纤维效果好；刚性好；结构简单、容易制造；局部调节困难，易永久变形；浆流轨迹不易控制；容易挂浆。3.3结合式唇板：P89页 图3-83。多用在宽幅纸机上。3.3.1结构：一般采用加装唇缘的结构，高度5-7毫米。也可加装较高的垂直唇板，上部每个微调之间都开由小口以便微调。3.3.2特点： 可产生适当的扰动，可解絮和改变纤维方向；结构复杂，制造要求高。3.4喷嘴式唇板：P89页 图3-84。多用在宽幅纸机上。3.4.1结构：上唇板为弧形，并可前后上下调节。 3.4.2特点： 浆流无突然变化，上网浆流稳定；适合高速纸机的满流式流浆箱。第七节 流浆箱结构举例1.开启式流浆箱：它的特点是有一个敞开的承接浆料的箱体，箱内设置有一定的浆流匀整元件。浆料通过箱体的前墙下的喷口流送上网。上网的浆速决定于箱内浆位的高度，并常用溢流的方法来调节和控制。高度与速度的平方成正比,当速度为250m/min时,高度约为1米,已难实现稳定的浆流。目前国内用于250m/min以下。P89页 图3-84所示结构，为了适合较高车速使用，采用了驼峰式箱底和隔板。2.气垫式流浆箱：浆坑上方是密闭的，箱内的浆位高度通过控制保持一定；用高压鼓风机或压缩机维持液面上方空气垫的压力，通过控制气压的稳定，通过调节气压便可改变上网的浆速。P89页 图3-84所示结构，为五、六十年代比较流行的一种五孔辊式流浆箱。现在多用带阶梯扩散器的双辊流浆箱。如P91页 图3-87所示。过去在车速400m/min以上使用气垫式，现在200m/min以上就使用气垫式。3.满流式流浆箱：也称水力式流浆箱。92页 图3-88为满流式阶梯扩散器流浆箱，图3-89为满流式管束导流片组流浆箱。他们的共同特点是：流浆箱充满了制浆；压头由冲浆泵提供；不用匀浆辊，采用新型高效的静止整流元件；结构紧凑，效率高；不用溢流和消泡装置；可适用于夹网纸机；有些元件在低速时效果并不好。如整流片在600m/min