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2020 2 29 制浆造纸机械与设备课程教案 一 教学基本要求讲授制浆和造纸主要装备原理 结构 生产过程发生问题及其决解办法 要求学生能够运用所学的基础理论知识分析制浆造纸过程主要设备的原理 结构 进而综合分析制浆造纸设备在生产中发生问题 并提出解决办法 二 授课教材及主要参考文献1 课程授课教材 制浆造纸机械与设备 上 下册轻工业出版社出版2 主要参考文献 造纸机 原理结构与设计 上 下册轻工业出版社出版马伯龙编 造纸机湿部浆料流体动力学 轻工业出版社出版陈克复编 纸浆洗涤与浓缩设备 轻工业出版社出版陈启新编 现代制浆设备 轻工业出版社出版汤邦权编 制浆造纸工艺技术与操作 上 下册大连工学院出版社出版 造纸装置及防护 轻工业出版社出版西北轻工业学院编 中国造纸 中国造纸学报 中华纸业 TPPI 等期刊 2020 2 29 三 学时分配共50学时 绪论2学时 压力容器设计2学时 削片机2学时 蒸煮设备3学时 纸浆洗涤浓缩设备3学时 筛选设备3学时 纸浆漂白设备4学时 碱回收设备2学时 纸浆输送机械与贮存设备2学时 高得率制浆设备3学时 废纸制浆设备3学时 打浆设备3学时 纸机浆料流送系统4学时 纸页成形器3学时 造纸机辊筒及压榨3学时 造纸机干燥3学时 压光机 卷纸机 切纸机和复卷机3学时 典型造纸机简介2学时 四 课程成绩 2020 2 29 绪论 制浆造纸技术简况 第一节 制浆造纸技术发展的动力 1 保护环境2 节约能源3 高效利用纤维资源4 产品质量5 技术经济 2020 2 29 2020 2 29 2020 2 29 2020 2 29 2020 2 29 2020 2 29 2020 2 29 2020 2 29 2020 2 29 第二节 世界造纸工业面临新形势 由于受到资源 环境 效益等方面的约束 造纸工业加快技术进步 朝着高效率 高质量 高效益 低消耗 低污染 低排放的现代化大工业方向持续发展 呈现出企业规模化 技术集成化 产品功能化 生产清洁化 资源节约化 环保低碳化 林纸一体化 管理信息化和产业全球化 以及绿色发展的突出特点 世界造纸工业面临新形势 2020 2 29 1 世界造纸工业发展重心继续向新兴经济体转移造纸工业发达国家和地区已进入平稳发展时期 发展中国家和地区在经济快速发展的拉动下 造纸工业增长迅速 中国 印度 巴西 俄罗斯 Brick 等新兴经济体正成为世界造纸工业增长的主要力量 我国纸及纸板产量已居世界首位 2020 2 29 2 造纸原料将是各国争夺的焦点国际造纸跨国公司确立了林纸一体化的发展模式 随着造纸资源供应的日益紧张 其愈来愈重视造纸原料的保障 在巴西 智利 印尼等林木资源丰富的国家和地区采取多种形式控制林地资源 培育原料林基地和建设木浆厂 世界各国也越来越重视本国废纸资源的回收利用 世界废纸回收量由2005年的1 826亿吨提高到2010年的2 234亿吨 回收率由2005年的49 8 提高到2010年的56 6 发达国家普遍超过60 韩国 德国超过80 中国为43 8 低于世界平均水平 2020 2 29 3 绿色低碳之路引领世界造纸工业持续发展世界造纸工业通过加大废纸利用 林纸一体化 采用节能减排技术 实现了原料 制浆造纸 原料再生的良性循环 走上绿色低碳发展之路 4 世界大型制浆造纸装备供应仍处于垄断局面世界上少数几家主要制浆造纸装备供应商 依靠品牌优势 研发能力 精密制造以及强大的资金实力和市场拓展能力 基本垄断了大型制浆造纸装备供应 这一局面短期内难以改观 2020 2 29 第三节 国外制浆造纸技术简介1 在制浆漂白技术方面2 在造纸技术方面3 在环境保护方面 2020 2 29 1 在制浆漂白技术方面 1 化学制浆技术 a 制浆方法 硫酸盐法制浆还是占主导地位优势 原料适应性强 纸浆质量好 能源经济性好不足 大气污染 臭气 SO2 漂白污染严重 浆色深 小厂无竟争性 b 制浆原料 原料主要是采用木材 针叶材和阔叶材 c 改良蒸煮技术低卡伯值蒸煮技术 一般卡伯值30 改良蒸煮技术达20以下方法 快速置换加热间歇蒸煮技术 RDH RapiddisplaceHeating DDS DisplaceDigesterSystem 改良延伸连续蒸煮 MCC EMCC ModifiedContinousCookingExtendedModifiedContinousCooking添加助剂降低卡伯值 2020 2 29 2 机械制浆技术 a 机械浆的优势 得率高 污染少 投资省 印刷适性好 b 机械制浆方法GW 原木磨木浆PGW 压力磨木浆RMP 木片磨木浆CMP 化学机械浆TMP 木片热磨机械浆CTMP 化学热磨机械浆APMP 碱性过氧化氢机械浆SEP 爆破浆 2020 2 29 3 二次纤维利用 美国主宰世界废纸市场 2003年美国废纸回收率47 7 本国消耗量3000万吨 出口1200万吨 世界各国也越来越重视本国废纸资源的回收利用 世界废纸回收量由2005年的1 826亿吨提高到2010年的2 234亿吨 回收率由2005年的49 8 提高到2010年的56 6 发达国家普遍超过60 韩国 德国超过80 中国为43 8 低于世界平均水平 2020 2 29 废纸品种 OCC 旧瓦楞纸 oldcorrugatedcontainerONP 旧新闻纸 oldnewspaperMP 混合废纸 mixedpaper 2020 2 29 2020 2 29 4 生物制浆 利用木素生物酶 如木素过氧化物酶 锰过氧化物酶 漆酶 白腐菌酶等 来修饰或降解木质素 进行制浆预处理 再进行化学 机械制浆 常用的方法有 生物化学制浆 生物机械制浆 生物APMP制浆 2020 2 29 5 漂白 国外现在主要使用ECF TCF漂白技术 ECF 无元素氯漂白技术elementalchlorinefree 20世纪80年代出现 如 O D Eo P DTCF 完全无氯漂白技术totallychlorinefree 20世纪90年代出现 如 O Z Eo P O Z Eo P P其中 O 氧脱木素D 二氧化氯漂白Eo 氧碱抽提P 过氧化氢漂白Z 臭氧漂白 2020 2 29 2 在造纸技术方面 1 纸机状况纸机有圆网纸机 长网纸机 夹网纸机 纸机先进参数如下 a 文化纸机或新闻纸机幅宽10米 车速2200米 分 b 卫生纸机车速达2500米 分 c 瓦楞原纸造纸机车速达1500米 分 d 高级挂面纸板机车速达1300米 分 e 产量可达1000吨 日以上 2020 2 29 2 纸机采用先进技术白水稀释控制流浆箱 高效高质的夹网脱水成形系统 宽压区压榨 压区宽达300毫米 如靴式压榨 DCS QCS自控系统 对卫生纸机还采用了SBR成形器 SuctionBreastRollFormer 2020 2 29 3 在环境保护方面 1 黑液处理及利用碱回收处理黑液 回收蒸煮用碱 日处理黑液干固形物量达5000 5500吨 其蒸汽温度达480 压力8 4MPa 产能大 回收黑液浓度高 自动化控制程度高 已采用新型喷射式碱回收炉 板式或管式降膜蒸发器 白液或白泥过滤器及臭气收集燃烧的技术 2 漂白废水处理采用ECF或TCF漂白技术 减少漂白废水有机氯化物的污染 AOX 漂白废水 洗筛及打浆排出的废水统称中段废水 一般送废水处理厂处理 其中氧脱木素废水作为洗涤水送碱回收 2020 2 29 3 造纸白水的处理及利用直接回用造纸白水 纸机浓 稀白水 白水处理后回用 多余稀白水经白水回收机或气浮法处理回收纤维 多余白水排废水处理厂 一般不采用封闭循环使用 2020 2 29 4 制浆造纸废水处理现有造纸废水处理的方法有物理处理法 化学处理法 生化处理法 物理处理法 重力沉降 气浮法 混凝法 加絮凝剂 化学处理法 加化学药剂 氯 二氧化氯 过氧化氢 臭氧 进行化学氧化 进行除色 加化学药剂与废水中物质反应 生成不溶性盐 生化处理法 用细菌繁殖吸取废水中的有机物为养料 从而降低BOD COD 常用的有活性污泥法 厌氧处理法 2020 2 29 按照处理的程度 废水处理方式分为一级处理 二级处理 三级处理和消毒处理 国内现在有做到三级处理的 物理处理去重杂质 辅以化学处理降pH 生化处理降BOD COD 物理化学方法降COD 去色 2020 2 29 第三节 中国造纸工业现状与发展 一 2013年中国造纸工业现状二 中国造纸工业存在主要问题三 中国造纸工业面临新形势四 中国造纸工业 十二五 规划 2020 2 29 一 2012年中国造纸工业的现状 1 全国纸及纸板生产及消费情况 1 企业约有3400家 2 生产量10110万吨 较上年增长 1 37 3 消费量9782万吨 较上年增长 2 65 人均年72千克 比上年减少2千克 2020 2 29 2020 2 29 2020 2 29 2 纸浆生产和消耗情况 2020 2 29 2020 2 29 2020 2 29 3 纸及纸板 纸浆 废纸及纸制品进出口 2020 2 29 2020 2 29 4 生产布局与集中度 2020 2 29 5 造纸企业经济类型结构与规模 2020 2 29 2020 2 29 2020 2 29 2020 2 29 6 环境保护 1 2012年制浆造纸工业用水总量为121 30亿吨 其中新鲜水量为40 78亿吨 占工业总耗新鲜水量的8 64 重复用水量为80 51亿吨 水重复利用率为66 37 2 2012年制浆造纸工业废水排放量为34 27亿吨 占全国工业废水的16 9 排放废水中化学需氧量 COD 为62 3万吨 占全国工业COD总排放量的20 5 3 万元工业产值化学需氧量 COD 排放强度为9千克 造纸工业废水处理设施年运行费用为60 4亿元 比上年减少0 6亿元 2020 2 29 2020 2 29 2009 5 1 2011 6 30 旧企业废水排放极限值 2020 2 29 2011 7 1起 旧企业废水排放极限值2008 8 1 新建企业废水排放极限值 2020 2 29 二 中国造纸工业存在主要问题 1 规模不合理 规模效益水平低 世界制浆企业的规模平均20万吨 造纸企业规模平均8万吨中国制浆企业的规模平均10万吨 造纸企业规模平均1 9万吨 2020 2 29 2 优质原料缺口大 对外依存度大 优质原料对外依存度42 2020 2 29 3 资源消耗较大 污染防治任务艰巨 2012年制浆造纸工业用水总量为121 30亿吨 其中新鲜水量为40 78亿吨 占工业总耗新鲜水量的8 64 2012年制浆造纸工业废水排放量为34 27亿吨 占全国工业废水的16 9 排放废水中化学需氧量 COD 为62 3万吨 占全国工业COD总排放量的20 5 国际先进吨浆纸综合能耗0 9 1 2吨标煤 少数厂达到国际先进水平 大部分吨浆纸综合能耗1 38吨标煤 2020 2 29 4 装备研发能力差 先进装备依赖进口 我国制浆造纸设备制造业的长期方针是 引进技术 消化 吸收 国产化 虽然取得了不少成果 但技术和产品与世界先进水平的差距并没有缩小 进口设备越来越占主导地位 大型蒸煮 筛选 漂白设备 高得率制浆设备 高速纸机流浆箱 靴式压榨 压光机 复卷机等关键设备基本依赖进口 2020 2 29 国内设备制造业的产品仍只能销往中小制浆造纸厂 仅能提供10万 15万吨木 竹 浆制浆漂白成套装备 10万吨以下文化纸机和20 30万吨箱板纸机 2020 2 29 5 制浆造纸企业受国际市场影响大 2000 2008年年均增长12 78 2008年仅增长了8 85 2009年增长了8 27 2010年增长了7 29 2011年增长了7 12 2012年增长3 04 2013年 1 37 2020 2 29 三 中国造纸工业面临新形势1 造纸工业必须转变发展方式 十二五 期间 我国仍将处于工业化和城镇化加速阶段 我国造纸工业具有发展空间 落后产能的淘汰 也为采用新技术 开发新产品 开拓新市场创造了条件 目前 我国造纸工业已由 数量主导型 步入调结构 上质量 上水平的 质量效益主导型 发展的新阶段 2020 2 29 2 资源能源环境约束日益加剧当前 我国造纸工业高速扩张的发展模式面临资源和环境的双重制约 实施可持续发展战略 建设资源节约型 环境友好型造纸工业势在必行 积极推广节能 节水 降耗技术与装备 加强资源节约和管理 强化污染物减排和治理 加强环境保护 按照 减量化 再利用 资源化 的原则 大力发展循环经济 2020 2 29 3 迫切需要加快产业结构调整通过优化原料结构 提高原料保障水平 优化产品结构 使产品向低碳 多功能 环保 质优的方向调整 提高有效供给水平 优化企业结构 提高集中度和竞争力 优化技术结构 增强自主创新能力 提升技术装备总体水平 优化产业布局 合理配置资源 全面推进造纸工业协调发展 2020 2 29 四 中国造纸工业 十二五 规划 1 生产消费平稳增长淘汰落后取得实效 十二五 期间 全国淘汰落后造纸产能1000万吨以上 2015年 预计全国纸及纸板消费量11470万吨 比2010年年均增长4 6 纸及纸板总产能为13000万吨左右 总产量达到11600万吨 年均增长4 6 2020 2 29 2 原料结构持续改善加快形成符合我国国情的以废纸纤维 木纤维为主 合理利用非木纤维的造纸原料结构 2015年木浆 非木浆 废纸浆比重由2010年22 0 15 3 62 7 调整为24 3 11 7 64 0 国内废纸浆比重由38 0 提高到41 0 国产木浆比重由8 4 提高到10 3 2020 2 29 加快重点项目建设 提高国产木浆比重 推动林纸一体化发展 林纸一体化主要问题 林地归属问题 林地经营管理问题 2020 2 29 3 产品结构不断优化向低定量 功能化 高品质 多品种方向调整 全面推进产品向差异化 系列化 轻量化和环保化方向发展 逐步形成功能齐全 适应不同层次 多元化市场需求的纸产品结构 4 产业集中度不断提升到2015年 年产100万吨以上大型集团达到20余家 其中若干企业进入全球纸业排名100强 通过加大企业重组力度 完善产业组织形式 逐步形成大型企业为龙头 中小企业协调发展的产业组织结构 2020 2 29 5 装备水平逐步提高加强自主创新能力建设 建设国家级企业技术中心10家以上 提升造纸工业生产工艺技术和装备总体研发水平 制浆造纸装备自主化比重由30 提高至50 重点骨干造纸企业主体制浆造纸技术与装备达到国际先进水平 部分自主研发的制浆造纸装备接近国际先进水平 2020 2 29 1 制浆方面 支持造纸行业应用深度脱木素 低卡伯值蒸煮技术 一般卡伯值30 改良蒸煮技术达20以下方法 快速置换加热间歇蒸煮技术 RDH RapiddisplaceHeating 改良延伸连续蒸煮 MCC ModifiedContinousCooking EMCC ExtendedModifiedContinousCooking 添加助剂降低卡伯值 2020 2 29 2 漂白方面 支持造纸行业应用无元素氯漂白 2020 2 29 2020 2 29 表不同漂白流程漂白效果的比较 2020 2 29 3 改低浓为中 高浓技术 降低水耗 采用中高浓制浆 漂白 筛选 打浆 上浆等技术 国外20世纪70年代 欧美 日本等国开始研究高浓流浆箱 进浆浓度达到3 与低浓流浆箱类似 主要由布浆箱器 匀整元件 湍动元件及唇口区等组成 2020 2 29 2020 2 29 4 提高纸机装备技术水平 开发流浆箱 靴压 压光机 涂布机 高速复卷机等关键设备 开发车速1200m min及以上 幅宽6m左右的文化纸机 车速1000米 分钟以上高速卫生纸机 2020 2 29 6 资源消耗不断降低到2015年末 吨纸浆 纸及纸板的平均取水量由2010年的85m3降至70m3 减少18 吨纸浆平均综合能耗 标准煤 由2010年的0 45吨降至0 37吨 比2010年降低18 吨纸及纸板平均综合能耗 标准煤 由2010年的0 68吨降至0 53吨 比2010年降低22 7 污染排放明显下降通过管理减排 工程减排 结构减排三项措施 2015年 主要污染物化学需氧量 COD 排放总量比2010年降低10 12 氨氮排放总量比2010年降低10 实现增产减排 2020 2 29 推动企业节能减排技改方案 现有企业废水排放极限值 A 废水处理技术 2020 2 29 制浆造纸废水处理技术现有造纸废水处理的方法有物理处理法 化学处理法 生化处理法 物理处理法 重力沉降 气浮法 混凝法 加絮凝剂 化学处理法 加化学药剂 氯 二氧化氯 过氧化氢 臭氧 进行化学氧化 进行除色 加化学药剂与废水中物质反应 生成不溶性盐 生化处理法 用细菌繁殖吸取废水中的机物为养料 从而降低BOD COD 常用的有活性污泥法 厌氧处理法 按照处理的程度 废水处理方式分为一级处理 二级处理 三级处理和消毒处理 国外有做到三级处理的 物理处理去重杂质 辅以化学处理降pH 生化处理降BOD COD 物理化学方法降COD 去色 2020 2 29 2020 2 29 南纸废水DIP TMP废水负荷 SS5000 6000mg LCOD5000 6000mg LBOD800 900mg L水量15000m3 天 经过一级预沉处 降COD50 以上 2000mg L左右 经过二级IC塔厌氧处理 降COD50 以上 1000mg L左右 经过二级好氧曝气处理法 降COD70 以上 250mg L左右 经过三级气浮处理 降COD40 以上 90mg L以下 成本 1 8元 吨水 2020 2 29 厌氧处理高浓废水和沼气发电 根据 中国节能技术政策大纲 造纸产业发展政策 的要求 支持和鼓励有厌氧发酵水处理设施的企业建设沼气发电项目 可以明显减低外供电能 并发挥环保设施的经济效益 减少二氧化硫 二氧化碳排放 提高企业环保设施运行的积极性和自觉性 技改专项拟安排占总浆量70 以上的废纸制浆 化学机械浆和半化学浆等浆种的高浓废水 采用厌氧处理和沼气发电技术治理及综合利用项目 2020 2 29 B 锅炉改造实施热电联产 制浆造纸企业通常需要的能量不仅有热能也有电能 热电联产可以使能源利用率大幅度提高 因此应充分发挥这个适宜热电联产的优势 有条件的企业在建设企业自备电厂时 要求采用热电联产 将实现高的能源利用效率 目前新建大中型制浆造纸企业已基本采用热电联产方式供热 而大中型老制浆造纸企业需改造配建相应的热电站 规划 技改专项拟安排30MW 50MW的热电联产项目 2020 2 29 C 白泥资源化利用 白泥来源于碱回收苛化工段 现代化大型木浆厂白泥通过煅烧回收石灰 非木浆白泥不能通过煅烧回收 造成二次污染 用白泥精制碳酸钙用作造纸填料及其它高附加值的综合利用是可行的 目前已有几个企业成功运行 对于大部分外运白泥填坑的企业可采用成熟技术使白泥资源化得到应用 2020 2 29 8 加强自主品牌建设 1 支持优势品牌造纸企业跨地区兼并重组 技术改造和创新能力建设 推动产业整合 提高产业集中度 增强品牌企业的市场控制力 提高品牌市场占有率 2 支持国内有实力的造纸企业 走出去 收购境外具有优质资源和资产的企业 实施本地化生产 拓展国际市场 3 完善认证和检测制度 增强造纸企业保护自主知名品牌的意识和责任感 2020 2 29 第一章压力容器设计 1 目的要求了解容器组成 分类 容器零部件的标准化 重点掌握薄壁壳体的无力矩理论 能够利用无力矩理论设计薄壁压力容器 2 讲授内容容器组成 分类 容器零部件的标准化 薄壁壳体的无力矩理论介绍 无力矩理论在球形壳体 圆筒形壳体 锥形壳体上的应用 无力矩理论在半球形封头 碟形封头 椭圆形封头 锥形封头上的应用 2020 2 29 第一节概述 化工过程中常使用各种容器用于贮存物料 进行物理过程 化学反应 虽然过程不一样 所使用的容器设备结构形式不完全一样 但它们都具有一个共同的特点 就是它们都具有一个外壳 这个外壳被称之为容器 制浆造纸过程中 容器主要用于贮存物料 如各种贮槽 黑液槽 液氯贮罐 喷放锅 高位槽 计量罐 NaOH计量罐 Na2S计量罐 用于物理过程 如换热器 蒸发器 吸收塔 用于化学反应 如蒸煮锅 2020 2 29 容器的组成 筒体 壳体 封头 端盖 法兰 支座 接口管 人孔 手孔和视镜等部件组成 2020 2 29 容器分类 1 按压力进行分类常压容器P 0 07MPa 表压 内压容器A 低压容器P 0 07MPa 1 6MPaB 中压容器P 1 6MPa 10MPaC 高压容器P 10MPa外压容器外压 内压如真空蒸发器 2020 2 29 2 按壁厚进行分类薄壁容器K D0 Di 1 2制浆造纸过程大部分属于此类型厚壁容器K D0 Di 1 2高压 高温下使用D0为外径 Di为内径3 按形状进行分类方形 矩形容器制造简单 但承压能力差球形容器制造材料省 承压能力好 但制造困难圆筒形容器制造容易 承压能力较好4 按所使用的材料进行分类金属低碳钢 普通低合金钢 不锈钢 复合钢板 铝合金非金属各种塑料 塑料复合材料 陶瓷等 2020 2 29 第二节内压薄壁容器设计理论基础 一 薄壁壳体的无力矩理论 应力分析理论分为无力矩理论和有力矩理论二种 无力矩理论 工程上假设容器壁很薄 器壁只承受拉 压应力 承受弯曲应力很小 不计弯曲应力方案可以大大简化工程设计工作量 并且可以达到设计的要求 有力矩理论 对厚壁容器 不能忽略弯曲应力的影响 必需采用有力矩理论进行设计计算 2020 2 29 1 回转壳体的几何概念 任何直线或曲线绕其同平面内的轴线旋转一周而形成的表面称为回转曲面 由回转曲面构成壳体 母线 形成中间面的平面曲线 经线 通过回转轴平面与中间面相交的曲线 对于回转体 经线与母线一致 纬线 垂直于回转轴的平面并与中间面相交而形成的圆被称为平行圆 即称纬线 第一主曲率半径 经线的曲率半径 第二主曲率半径 过轴上一点作与中间面相垂直的锥面 锥面的母线长度 2020 2 29 2 微体平衡方程 式中 1为径向应力 kg cm2 2为周向应力 kg cm2S为壁厚 cmR1为第一主曲率半径 cmR2为第二主曲率半径 cm 2020 2 29 3 区域平衡方程 回转壳体截面处的内应力在轴向的分力应等于容器壳体内压力在轴向上的分力Q dQ P 2 rdlcos cos dr dl 回转壳体截面处的内应力在轴向的分力 区域平衡方程为 2020 2 29 二 无力矩理论在几种典型壳体上的应用 1 球形壳体R1 R2 R R为球的半径 D为球的直径 由微体平衡方程可得 a 可根据第一强度 脆性材料 和第四强度理论 塑性材料 进行校核和设计 b 受力情况最好 用材料最少 但制造困难 在造纸行业中 蒸球蒸煮过程需要回转 用这种结构的容器 2020 2 29 2 圆筒形壳体R1 R2 R R为圆筒体的半径 由微体平衡方程可得 由代入微体平衡方程可得 a 经向应力小于周向应力 经向焊缝强度必须高于环向焊缝 b 在筒体上开大孔 需开椭圆形人孔 短轴必须放在圆筒的轴线方向 2020 2 29 3 锥形壳体 R1 由微体平衡方程 得 由区域平衡方程 得 2020 2 29 三 无力矩理论在几种典型封头上的应用 在半球形封头 碟形封头 椭圆形封头 锥形封头上的应用 2020 2 29 作业 比较分析球形壳体 圆筒形壳体 锥形壳体受力情况 2020 2 29 第二章削片机 1 目的要求了解削片机的类型 刀盘式削片机的结构 重点掌握刀盘式削片机的原理 能够按照木片质量要求合理选择刀盘式削片机的结构参数 2 讲授内容刀盘式削片机的结构 刀盘式削片机的原理 刀盘式削片机的结构参数的选择 影响刀盘式削片机削片质量的因素分析 2020 2 29 第一节概述 木片的规格 长L 15 20mm 厚T 3 5mm 35 520 宽度虽不限 但也不希望超过20mm 原木木片合格率要求大于85 板皮木片合格率要求大于75 削片机类型 切削刀装在圆盘上的盘式削片机和切削刀装在圆柱形鼓上的鼓式削片机 普通 4 6刀 多刀 6刀以上 鼓式 2020 2 29 喂料方式 有斜喂料和水平喂料两种 长原木的削片 一般采用水平喂料 短原木和板皮的削片可采用斜喂料 亦可采用水平喂料 2020 2 29 第二节盘式削片机的结构 2020 2 29 第三节 盘式削片机的工作原理 一 喂料槽与刀盘间的几何关系 投木角 即喂料槽轴线OA在Y O Z平面的投影与刀盘的夹角 1 虎口角 即投木角的余角2 投木偏角 喂料槽轴线与Y O Z平面的夹角 喂料角 喂料槽轴线与刀盘的夹角 Sin SinCos2 Cos1Cos2 2 2020 2 29 二 盘式削片机削片的基本原理 1 削片刀切入原木时的情况和木片的形成 2020 2 29 2 原木移动 削片刀切入原木牵引原木沿削片刀的后面向刀盘移动 这一作用主要是由于安刀角 刀的后面与刀盘平行面间的夹角 的存在而产生的 假设安刀角为零时 依靠原木自身的重力在切削时间内移向刀盘的距离至多只有2mm 切削过程中存在着牵引力 能水平喂料 2020 2 29 3 木片长度的决定 木片长度 mm刀距 mm 一般为11 14mm 2020 2 29 4 木片厚度的决定 T KH式中T 木片厚度 mmH 刀高 一般为18 20mmK 经验系数 实际上即为固定的投木角 安刀角和刀刃角等影响的联合系数 生产上一般为0 2 0 3左右 5 木片斜角的决定 2020 2 29 三 影响木片质量的因素 1 原木的质量和水分a 原木直径大小及质量优劣要搭配均匀 b 原木水分高 有利于提高木片合格率 c 在北方冬季 水分以25 35 为宜 夏季水分以35 45 为宜 2 操作因素小原木 短原木在喂料槽中易跳动 产生大量短片和碎末 影响木片的合格率 因此 要连续喂料 防止木材跳动 2020 2 29 3 削片机的有关参数a 刀距影响木片长度 刀高影响木片厚度 喂料角影响木片的斜角 b 削片刀距离底刀 旁刀的间隙0 3 0 5 间隙越小越好 c 刀刃角一般为34 42 2020 2 29 第三章蒸煮设备 1 目的要求正确理解蒸煮锅容积及台数计算 连续蒸煮锅容积计算 重点掌握间歇蒸煮设备的结构 间歇蒸煮设备与连续蒸煮的优劣 了解间歇蒸煮设备自动控制 了解连续蒸煮设备流程及设备结构原理 2 讲授内容蒸球和蒸煮锅容积及台数计算 连续蒸煮锅容积计算 蒸球结构 蒸煮锅结构 连续蒸煮设备流程 主要设备结构 原理 间歇蒸煮设备自动控制系统 2020 2 29 Va Ve 90qt 其中Va 实际容积m3Ve 有效容积m3q 每小时粗浆产量q 风干浆 kg ht 间歇蒸煮锅蒸煮循环周期 h 单位容积装锅量 kg绝干原料 m3 原料蒸煮后粗浆得率 按绝干计 充满系数 对间歇蒸煮锅通常取0 8 0 9 第一节概述 一 间歇式蒸煮设备的选择 2020 2 29 蒸煮锅个数的选择 除要考虑保证生产均衡和生产调度方便外 还应尽量降低供汽 供水 供电高峰负荷 选用每台蒸煮器的生产能力最好不超过全厂纸浆总产量的1 2 1 3 一般以选用2 3台为宜 表2 1立式蒸煮锅单位容积装锅量 2020 2 29 二 连续蒸煮设备的选择Va Ve 90qt t 原料通过连续蒸煮器的时间 h 包括浸渍 升温 保温等工序时间 连续蒸煮器充满系数 其值随蒸煮锅空间位置 结构形式而异 直立连续蒸煮锅 取0 9 0 95 横管式连续蒸煮器 取0 5 0 75连续蒸煮器的台数 对于单一浆种的企业 一般情况下根据生产规模选用一台连续蒸煮器 2020 2 29 第二节间歇式蒸煮设备 一 蒸球 2020 2 29 1 蒸球型号 14m3 25m3 40m3 2 蒸球结构 球壳 轴头 轴承 传动装置 连接管道 伐门等组成 3 蒸球的优点 投资费用少 安装 维护 管理较简单 混合较均匀 灵活性较大 4 蒸球的缺点 生产时球体转动 体积不能太大 产量低 占地面积大 直接加热 药液浓度变化大 国内已较少使用蒸球 2020 2 29 一 结构 二 立式蒸煮锅 1 我国常用的蒸煮锅的容积有50 70 110 125 160m3 2 蒸煮锅的优点 锅容大 产浆量高 劳动生产率较高 占地面积少 3 蒸煮锅的缺点 投资费用大 附件多 维护费用高 只适用于木 竹 荻苇等 2020 2 29 二 药液循环及加热系统 2020 2 29 三 锅盖 2020 2 29 四 间歇式蒸煮器的附属设备 2020 2 29 喷放锅总容积为蒸煮器总容积1 5 1 8倍 每台喷放锅容积为每台蒸煮器容积2 5 3倍 锥底喷放锅高浓贮浆器 贮浆浓度为11 14 锥形部环形管注入稀黑液 浆料冲稀到2 5 3 的浓度 再用泵送往洗浆机洗浆 锥底喷放锅有150 225 330m3三种现格 2020 2 29 为使浆料稀释均匀 平底喷放锅稀释区的容积应可容3 5min的浆料排放通过量 贮浆浓度为12 14 环形管注入稀黑液 浆料冲稀到2 5 3 的浓度 再用泵送往洗浆机洗浆 国产平底喷放锅有80 150 225 400 500m3五种规格 2020 2 29 五 间歇蒸煮质量控制 a 根据木片水份 白液浓度 黑液残碱 采用H因子进行控制浆料的卡伯值K f h1 h2 h3 h4 H 其中 H f t T h1 h2 h3 h4系数与木片水份 白液浓度 黑液残碱等有关 b 通过测定蒸煮期间蒸煮液的残碱 进行预报浆料的卡伯值 然后修正原先设定的H因子K预报 f k1 k2 k3 k4 EA H 其中 EA代表蒸煮过程某个时刻的蒸煮液的残碱浓度k1 k2 k3 k4随着材种 生产条件不同而变化的常数H测定残碱时的H因子 2020 2 29 六 改良间歇蒸煮技术 改良蒸煮技术 常规蒸煮卡伯值30 改良蒸煮技术达20以下 与常规蒸煮相比 蒸汽可节约70 冷喷放 纸浆强度高 污染降低 快速置换加热间歇蒸煮技术主要有以下两种 RDH RapiddisplaceHeating DDS DisplaceDigesterSystem 2020 2 29 常规间歇蒸技术 2020 2 29 提高蒸煮脱木素选择性的四个原则 蒸煮过程中的碱液浓度尽量保持均匀 即在蒸煮初期碱液浓度适当低一些 接近蒸煮终了时碱液浓度适当高一些 蒸煮液中HS 浓度应尽可能高 特别是蒸煮初期和大量脱木素阶段开始时 蒸煮液中的溶解木素和钠离子浓度应尽量低 特别是在残余木素脱除阶段 保持较低的蒸煮温度 尤其是在蒸煮初期和后期 2020 2 29 RDH间歇蒸技术 快速置换加热的过程是从每次蒸煮末期开始 至下次蒸煮末期结束 完成了一次蒸煮快速置换加热 其过程按 个步骤顺序进行 2020 2 29 置换热黑液快速置换加热间歇蒸煮与传统的间歇蒸煮不同 在整个蒸煮过程中蒸锅内充满碱液 蒸煮结束时 将 的洗浆机滤液泵入蒸锅底部 把 的热黑液置换出来 从蒸煮锅顶部压出 进入专设的热黑液贮存器中 置换温黑液继续用 滤液置换锅内高温黑液 当出锅黑液温度降到 时 送入温黑液贮存槽 加入的滤液总量相当于下一步洗浆的稀释因子 蒸锅中完成的洗浆作用与一段洗浆机相当 洗后纸浆通常冷却至 冷喷放蒸煮结束后通常待纸浆温度降至 时进行冷喷放 在新建厂中 一般用泵抽送至喷放锅 可以顺利投产和正常运行 在老厂改造中往往因现有蒸锅底部与地面距离太近 缺少设置泵与管道的空间 只好用压缩空气进行冷喷放 2020 2 29 预热白液用平均约 的热黑液连续加热存于贮存器中的白液 特制的热交换器系由 L型不锈钢制成密封的焊接管 排列成双层挡板式 热白液 约 贮存于带压贮槽中 被冷却的黑液则送去温黑液槽 木片装锅木片装锅须准确 密度均匀 使置换液循环通畅 并达到最大的产浆量 由于循环置换液有时含有空气或皂类污染物 装锅时以采用蒸汽装锅器为宜 不仅可增加装锅量 使大部分热量为木片所吸收 阔叶木片因其材质密度大 通常不必采用装锅器 注入温黑液将温黑液泵入蒸锅底部 进行以下工作 预热木片 以提高节能效率 用温黑液浸渍木片 从而改善纸浆的强度减少有效碱的净消耗量 驱除蒸锅内的空气 2020 2 29 注入热黑液和热白液将热白液和热黑液泵入蒸锅 把温黑液置换出来 木片很快达到 置换出的温黑液先贮存而后送至蒸发站 温黑液贮存槽设有持制的撇皂器 使所有的皂化物被撇除 然后再泵至蒸发站 送到蒸发站的黑液温度约 升温将蒸汽直接加入蒸锅的热循环管路 使蒸锅内碱液升温 逐步达到所要求的最高温度 一般约 随蒸煮规程而定 也可采用较纸的温度而延长蒸煮时间 可更多减少能耗 本系统的温升只有 左右 通常不必用蒸汽在蒸锅间接加热 因此 不必为此而增设加热器 保温在蒸煮全过程中 不断地进行碱液循环 蒸锅内达到所规定的最高蒸煮温度后进行保温 直至达到H因子要求的目标 便完成了此次蒸煮 然后再进行热黑液置换 重复下一蒸煮周期 2020 2 29 DDS快速置换加热间歇蒸煮技术 2020 2 29 DDS是在美国Beloit公司的RDH基础上 CabTec公司研发出来 displacementdigestersystem DDS与RDH主要区别 DDS加强了温充的作用 液比达到1 8 而RDH液比1 5 自动控制技术先进 DDS与RDH浆料主要区别 用汽量和卡伯值下降 传统蒸煮用汽量2 0 2 5t t浆 DDS蒸煮用汽量0 8t t浆 投入3000万元 套系统 2年回收成本 2020 2 29 2020 2 29 第三节连续蒸煮设备 一 连续蒸煮优缺点连续蒸煮的优点 1 对大型蒸煮设备来说 连续蒸煮器的基建投资及运行费用较低 2 单位锅容产浆量高 相对占地面积小 3 能耗较低 且汽 电消耗均衡 避免了高峰负荷 4 耗人力较少 但对于高度自动化的间歇蒸煮设备 两者相差不大 5 蒸煮均匀性较好 甚至在煮大木片时 筛渣也较少 但两种蒸煮方法纸浆的得率和强度 无显著的差别 连续蒸煮的缺点 1 生产的灵活性和可靠性不如间歇蒸煮 2 在使用细碎的木片时 对生产的影响 连续蒸煮大于间歇蒸煮 3 松节油回收率较低 2020 2 29 二 连续蒸煮器的类型 类型 塔式 立式 横管式 斜管式三种 单塔式 双塔式汽相 液相 一 二 三管式 单斜管及双斜管式 2020 2 29 一 塔式连续蒸煮器 塔式连续蒸煮器自1950年第一套Kamyr生产线投产以来 其全世界碱法制浆产量超过45 塔式连续蒸煮器类型 单塔液相型 单塔汽液相型 双塔液相型 双塔汽液相型 2020 2 29 1 汽蒸罐停留2 3min保持蒸汽压力103 124kPa 2 高压浸渍区I 在115 C温度下浸渍约40min 3 上加热区II 115 C上升到155 C 下加热区II 再升到170 C 4 蒸煮区III 1 5 2h左右 5 热扩散区IV 进行逆流扩散洗涤 时1 5 4h 1 单塔液相型连续蒸煮器 2020 2 29 2020 2 29 2 单塔汽液相型连续蒸煮器 木片进入蒸煮器之前同药液分离 在蒸煮锅顶部保持一个汽相空间 用蒸汽直接加热 锅内不再设置浸渍区 直接加热为主 间接加热为辅 这种蒸煮器可用于酸性亚硫酸氢盐法 亚硫酸氢盐法 中性亚硫酸盐半化学法以及预水解硫酸盐法蒸煮 2020 2 29 外置式反向顶部分离器 2020 2 29 3 双塔汽液相型连续蒸煮器 在单塔汽 液相蒸煮器的基础上发展起来 预浸渍器内温度110C 压力1 4MPa 低温高压下长时间浸渍 提高浆的质量 蒸煮锅顶部直接加热为主 间接加热为辅 2020 2 29 4 双塔液相型连续蒸煮器 不使用蒸汽直接加热 间接加热 顶部筛网替代了螺旋式分离器 适合于高密度针叶木 下落速度快 较好分离 青纸150t 日生产线采用该系统 2020 2 29 2020 2 29 5 改良连续蒸煮器 1 MCC ModifiedContinousCooking MCC技术降低了预浸渍初期的碱浓度 增加蒸煮后期的碱浓度 纸浆硬度会降低10个卡伯值 2020 2 29 2 EMCC ExtendedModifiedContinousCooking EMCC技术是将MCC蒸煮延伸到逆流扩散洗涤区 白液10 15 加入 蒸煮时间加长 蒸煮温度可以降低 纸浆硬度会再降低2 3个卡伯值 2020 2 29 3 等温连续蒸煮 ITC IsoThermalCooking 在EMCC基础上 通过增大高温洗涤循环加热器 循环泵从筛网中抽出药液的能力 而在整个蒸煮器中形成较低温度 155度 条件下的等温蒸煮过程 2020 2 29 4 低固形物连续蒸煮Lo