第三章--纸浆流送设备与流浆箱.ppt

第三章纸浆流送设备与流浆箱,第一节纸浆流送系统第二节纸浆流送系统的相关操作单元及设备第三节流浆箱概述第四节流浆箱的布浆器第五节堰池和匀整装置第六节上浆装置（堰板）第七节流浆箱结构举例第八节稀释型水力式流浆箱第九节流浆箱的主要技术参数和设计计算第十节流浆箱的调节和控制,第一节纸机流送系统,一、概述,将浆流转变为薄而均一的布满造纸机全宽的浆流要求这些纤维悬浮液不产生絮聚和浆道。,流浆箱造纸机的心脏,关键,流送系统,流浆箱的设计,流送系统：,冲浆泵是整个流送系统循环圈内纸浆流送动力的唯一来源,范围从纸机贮浆槽到流浆箱堰板,作用稳定的、均匀的、干净的、并以一定的速度将浆料泵送到网部,流送系统的基本流程：,流送系统因造纸机的规格、车速、产量等不同和成品纸种的要求而有多种流程，但其基本流程（或基本环节）都是相同的，其基本流程为:,流送系统分类,开启式（只用于低速造纸机）半封式（只用于低速造纸机）封闭式（多用于中、高速造纸机）自成浆池的输浆泵起直到把纸浆送上造纸机成形网，全系统都是不与空气接触的密闭流程。采用密闭型式的设备进行配浆、精选和除气在中、高速造纸机上，大都采用密闭式流浆箱，为了避免带入空气，在纸浆中引起泡沫,已不提倡使用,流送系统应该满足的要求：,在一定的造纸机车速下，送上造纸机的纤维量（按重量计）应保持稳定，其偏差应不超过造纸机产品的定量的允许偏差值；保证纸浆中各种组成的配比稳定；保证送上造纸机的纸浆的浓度、温度、酸碱度等工艺条件稳定；供浆纤维量可按造纸机车速的变动或产品纸种定量要求进行调节；保证纸浆的精选质量。,二、向流浆箱供浆的方式,1、由高位箱向流浆箱供送纸浆半封闭式供浆,当造纸机前的筛选设备为圆筛浆机时：将筛后的浆料流送到集浆箱中，用泵送到高位箱，再由高位箱向流浆箱供送浆料,当造纸机前的筛选设备为旋翼筛时：对于中低速纸机，利用纸浆由旋翼筛出来具有的余压，把纸浆送到高位箱，再由高位箱向流浆箱供送浆料,优点：静压头稳定，供浆量稳定,应用：中低速纸机,圆筛,旋翼筛,2、用冲浆泵向流浆箱供送纸浆封闭式供浆,适用于：大范围工作车速的供浆需要，可用于高车速纸机,优点：消除浆团料块和防止空气混入，供浆调节和封闭方便,第二节纸浆流送系统的相关操作单元及设备,配浆设备纸浆的稀释纸浆的净化和筛选纸浆的除气装置脉冲抑制设备流送系统中的其它设备,一、配浆设备,把浓度已经过控制的原料浆纸机干、湿损纸经疏解稀释后的回浆填料、颜料、胶料等各种辅助物料,配浆：,按工艺要求的比例配置混合,连续配浆系统：若干组并联的带有仪表控制的管路系统,特点：全系统可用计算机控制，具有很高的自动化程度，在中、高速纸机上采用,流量检测元件,流量调节器,流量控制执行元件,控制仪表,二、纸浆的稀释,冲浆在纸浆输送到流浆箱前，利用纸机网部释放出来的白水稀释纸浆,成浆池的浓度通常为3%左右,流浆箱纸浆浓度一般小于1%,稀释纸浆,(1)混合箱,应用：多用于圆网纸机和低速窄幅的长网纸机,设置：放在造纸机前较高位置，高出上网浆液位25m,原理：纸浆和白水分别被泵送到混合箱的相应格内，通过调节各自闸门的开口面积，从而控制来料量和白水量，以调节稀释后纸浆的浓度,1、纸浆稀释装置,（2）冲池浆1机外冲浆池,应用：单层布置的中小型长网纸机和圆网纸机,设置：在纸机车间的地板上,原理：调浆箱送来的浆料进入冲浆池第一格，与纸机来的白水混合，混合后的稀释浆料用泵送去净化筛选。,机外冲浆池稀释法,冲浆池2机内冲浆池（网下白水坑）,应用：产量高、白水量大的双层布置的中、大型纸机,设置：在纸机底部,原理：调浆箱的纸浆定量流入混合泵，同时与网下白水池来的白水混合，并由混合泵送往净化筛选,机内冲浆池稀释法,（1）应设法避免空气混入浆料中，影响或干扰短循环溢流管回浆控制A所产生的气泡去到泵的入口B很少有空气混入浆料C空气无法进入冲浆池,从高位箱回流到浆槽中的几种方案（气泡问题从ABC而依次减少）,3、设计纸浆稀释装置的一些具体要求,（2）定量阀的布置A定量阀安装在冲浆池液面以上。阀门下的静压头很低，容易积聚气泡，而且气泡不能通过浆阀逆流上升，所以易造成空气液混入浆料中，改变了流往流浆箱浆流状况B定量阀安装在冲浆池液面以下。但在其倾斜管以上，积聚在阀门下面的空气比方案A要少得多，但仍然有可能积聚。C定量阀装在倾斜管上。气泡只是经过浆阀而不能在阀上积聚。倾斜管应有4/100的向上倾的坡度，并在顶部设置排气孔，使聚积的空气从这里排出。,定量阀的布置方案（A-不合理；B-尚可；C-最佳）,（3）调节箱（或其他高位箱）内的纸浆深度值应大于排出管的纸浆流速值,调节箱内纸浆深度、排出速度对产生涡流的影响,（4）供浆管道浆速浆管的实际流速多在2.13m/s4.27m/s之间维持纤维与水的混合均一和避免纸浆挟带的空气释出（5）集水槽设置如集水槽位于传动侧，将长网纸机的集水盘延伸到集水槽。这样从集水盘到集水槽就不会有急流。,（6）设计好从定量控制阀来的浓浆与白水的混合部位传统的观点一般认为进口管应该进入到冲浆泵入口联接管。如果这样，存在着开机时冲浆泵发生“气阻”的危险。因为在开机前浓浆和补充水管都是空的，突然向下的流体冲力，将迫使空气跟着一起进到泵入口而造成“气阻”这两根管应与联管应有一定距离，以便空气在进入冲浆泵联管前可向上逸出。,集水槽设计一例,三、纸浆的净化和筛选,净化目的除掉纸浆中相对密度大的杂质原理利用重度差来分选杂质设备锥形除渣机,筛选目的除掉纸浆中相对密度小而体积大的杂质原理利用几何尺寸及形状的差异来分选杂质设备外流型振鼓圆筛压力筛(亦称旋翼筛)无脉冲旋翼筛,造纸机前纸浆精选,造纸机前的净化和筛选系统,净化设备锥形除渣器,在流送系统中的注意问题：除渣器串联使用往往不单个使用，采取串联循环锥形除渣器型号的选择606型：生产一般纸种，不要求纸料有很高净化程度600型：生产对尘埃度要求特别严格的高级纸622型：生产纸板和较低级纸，对产品尘埃度要求不严格制定合理的工艺技术条件进料浓度：0.3%-1.0%进口压力：0.18-0.35MPa出口压力：0.01-0.03MPa排渣口：3-25mm,筛选设备外流型振鼓圆筛,外流型振鼓圆筛,应用：中小型纸厂优质薄页纸机前的筛选；制浆过程很少应用,低频振鼓式外流圆筛的振动机构,压力筛中的旋翼筛是现在用得最广泛和最为成功的纸机前纸浆的筛选设备。优点：设备结构紧凑，占地面积小，生产能力大，但动力消耗低，筛选出来的纸浆质量良好，而且清洗方便。缺点：会产生周期性的压力波动，致使流浆箱产生脉动现象，引起流浆箱喷嘴纸浆流动速度变化，因而造成纸的纵向定量波动。,旋翼的形式对于脉动的大小有非常明显的影响：直立旋翼倾斜旋翼螺旋旋翼,筛选设备压力筛,贝洛伊特无脉冲旋翼筛,筛选设备无脉冲旋翼筛,鼓内两个旋翼所引起的压力脉冲相联系，可借相位角的错列而对脉冲进行整流，抑平出浆总管中压力脉冲曲线的峰谷值在筛顶部有充满压缩空气的腔，借橡胶膜片对筛中充满的浆料施加压力并起缓冲和抑制压力脉冲的作用,四、纸浆的除气装置,（1）纸浆中的空气,作用原理与涡旋除渣器相同不同之处在脱气管的底部装有一根直通管子中央气柱的抽气管，将气柱中的空气抽出应用生产能力不大的纸厂,涡旋除渣脱气管,（2）纸浆的脱气设备,应用中高速造纸机,纸浆除气器系统,净化后良浆进入有一定真空度的贮气罐，由于压差作用，纸浆中的游离状空气被释出,良浆喷入真空室，由于压差作用，纸浆中空气被释出,尾浆收集联管具有一定真空度，尾浆也能释出空气，保持净化器稳定,五、脉冲抑制设备,浆流中脉冲的原因：泵和旋翼筛产生的脉冲最大设计不良的管道中的积气振动水击及管体振动,要完全消除脉冲是困难的,非接触式：浆流和气垫间有膜片相隔，利用膜片及气垫的弹性来抑制脉冲,接触式：浆流表面直接与气垫接触，利用气垫的弹性抑制脉冲,六、冲浆泵和流量调节阀,减小脉动性的设计：叶轮设计冲浆泵的叶轮都设计成双吸封闭式，中间有隔板其两边的叶片相互错开半个叶距，且叶片的出口边与叶轮中心线形成一斜角叶轮叶片数比较多，根据叶轮大小每侧有612片精密铸造成形，并经过精细的动平衡。泵体设计在泵体蜗室同出浆管相接处形成的隔舌，同叶轮外径的距离相对取大些浆隔舌设计成V形,1、冲浆泵,冲浆泵是专用于向造纸机流浆箱输送浓度很低（一般浓度1%）的纸浆的离心式浆泵。具有一定的脉动性，具有搅拌纸浆均匀的作用。,2、浆量调节阀,是装设在造纸机流浆箱进浆总管前的主要阀门,作用控制和调节送上造纸机的浆量，而这供浆量决定了造纸机抄造成的纸的定量。,第三节流浆箱概述,流浆箱,是造纸机上纸浆上网的装置,一、纸浆上网对流浆箱的要求,沿着纸机的横幅全宽均匀地分布纸浆有效的分散纤维，防止絮聚按照工艺要求，保证浆速与网速相适应的协调关系，并且要便于控制和调节各流道要平滑，避免在流送过程中，纸浆可能发生的挂浆现象，并且便于清洗在结构上，应有足够的刚度，并在充分满足工艺要求的情况下，尽量做到结构简单、制作容易、操作、维修方便,二、流浆箱的结构组成及其分类,布浆器（纸浆的分布装置）堰池（纸浆的整流装置）堰板（上网装置）,1、流浆箱的基本组成,布浆装置：包括布浆总管、布浆元件和稀释水调节系统；整流装置：包括堰池、匀浆辊、阶梯扩散器、孔板和管束；上网装置：包括堰板、漂片和叶片。,分类按流浆箱箱体结构型式:敞开式、封闭式、满流式、满流气垫结合式、可控水力式,2、流浆箱的分类与命名,第四节流浆箱的布浆器,一、布浆器的作用与要求,上网纸浆沿网全宽均匀地分布至流浆箱的堰池中展开浆流匀布浆流,作用：,要求：,进浆总管应是等压管，保证纸浆沿纸机全幅宽能形成稳定的等压分布纸浆由总管转向经布浆元件各孔眼流至流浆箱堰池的过程中，各流股必须具有相同的压力损失，以确保纸浆均匀分布，且各流股对总管浆流的不稳定性不敏感不变形、不锈蚀、尺寸精确、内壁光滑不挂浆，易清洗；防止纤维束、尘埃、泡沫、空气聚集应设有压力调节与控制的装置,二、布浆器的组成和型式,总管分布元件（包括相应的整流消能装置）,布浆器的组成,布浆器的形式,矩形锥管布浆器已成为现今的定型装置。,1、扩展流道布浆器,2、多重对分布浆器,3、中间进浆的支管布浆器,4、错流布浆器,5、锥管布浆器,三、布浆器,按布浆元件的种类分为：支管式孔板式管束式,（一）锥管布浆器的主要类型,进浆,布浆,回流至冲浆泵前,支管式锥形布浆器,布浆元件：一列直径较小而紧密排列的支管,孔板式锥形布浆器,布浆元件：有一个精确制造的有很多小孔的有机玻璃孔板,管束式锥形布浆器,管束式锥形布浆器1-布浆锥管，2-管束，3-孔辊，4-流浆箱的箱体,布浆元件：是一种多列的支管或很厚的孔板,由大量小直径管子组成；有很高的布浆效能，多用在满流式流浆箱上,阶梯扩散管束,变截面扩散管束,管束式布浆元件的发展：,（二）锥管布浆器的组成,1.过渡管2.锥管（母管）3.布浆元件4.回流装置,图3-50带小支管的锥形布浆器,多管、孔板、管束、阶梯扩散器等,过渡管,为了使浆流进入锥形母管之前处于稳定的流动：,装设闸门和缓和弯头,设计较长的和变化缓和的由圆变方的过渡管,锥管（母管）,最常用的锥管是一个等宽单斜面的锥形管道,回流作用：防止在锥管末端有死区或涡流控制锥管中的静压头和动能平衡进行,布浆元件,使纸浆沿着纸机的横向均匀地分布,多管孔板管束阶梯扩散器,须配备整流消能装置,不需配备整流消能装置,能产生高强微湍动,不能克服多股浆流的不稳定性,多管,图3-52多管布浆元件配置的各种消能装置图,孔板,图3-52孔板,孔有锥形入口,上游侧齿形斜面,图3-54孔板布浆元件使用的几种整流消能装置示意图,使用匀浆辊,使用导流片和消能棒,孔板的整流消能装置：,使浆流减速,管束,管束,2、浆流通过较小的管径和较大的管壁摩擦面积、较长的的摩擦时间,工作原理：,1、浆流被分为细小而平行的小股流,产生小尺度的湍动和较大的摩阻，从而起匀整浆流的作用,消除错流、偏流、横流和大涡流,可视作多列的支管或很厚的孔板,管束式锥形布浆器1-布浆锥管，2-管束，3-孔辊，4-流浆箱的箱体,整流管束的应用1-布浆器，2-孔辊，3-整流管束，4-上浆装置,管束的应用：,设置在布浆器之后,设置在上浆装置之前,阶梯扩散器,工作原理：,1.流体通过突扩管形成小涡流,2.小涡流与主浆流激烈混合,产生湍动强度高和湍动度小的湍动,3.沿全幅流速均匀分布的状态,过突,“高强微湍动”,在阶梯扩散器的设计中应注意问题,高浆流速度只有高的浆流速度才能为产生高强微湍动提供足够的能量，才能为多级阶梯扩散能量的转换创造必要的条件,严格的几何尺寸阶梯扩散器中浆料的流态和湍动的情况是由阶梯扩散器的几何尺寸所决定,材料的性能和加工精度为了确保设计数据的实现，阶梯扩散器材料的选择和工精度要求十分严格。,第五节堰池和匀整装置,堰池的作用：,溢流量约5%,消除泡沫和清洗箱壁,根据造纸机车速的要求，提供与网速相适应的静压头（靠浆位高度或浆位与气垫压力形成）。并借助安置在其中的匀整元件（如隔板、匀浆辊、孔板、阶梯扩散器、管束、导流片等）对纸浆进行匀整并产生适当的湍动,堰池指流浆箱箱体及其在其中形成的由布浆器到上浆装置之间的浆流通道,一、概述,二、箱体,使布浆、匀整、上浆三部分组件形成前后协调联接成一个体系的联接主体，也是流浆箱的主流道。由两侧壁、前后墙及底与盖的六面构成。,三、匀整装置,作用：把来自布浆器的浆流中的缺陷尽可能地消除掉使不均匀的流速分布得到匀布使动能过大，流速过高的流股得到抑制消除或抑制尺度过大的湍动和涡流，产生高强微湍动流型消除送往上浆装置去的浆流中的横流,是配置在流浆箱本体中的主要部件,各种匀整装置：,排栅、导流片孔板孔辊（匀浆辊）管束阶梯扩散器,排栅、导流片,排栅：沿造纸机横向排成一排、竖立在浆流中的立柱,作用原理：浆流通过狭窄浆道时，受大面积摩擦，产生很强的剪切力，使纤维均匀分散,导流片：许多平行薄片组成的一种格架,导流片组,导流片组的应用：,单独使用的导流片组,配合孔辊使用的导流片组,敛流式挠性导流片组,孔板,图3-52孔板,孔有锥形入口,上游侧齿形斜面,使浆流减速,孔板的浆流匀整机理：当不均匀浆流流经孔板时，受到阻力，流速减低，动压头转为静压头，出现横向的压力坡度：流速越大，压力越大，浆流增大而流速降低；流速小，压力相应较小，浆流被压缩而流速增加。,孔辊（匀浆辊）,是中空的的薄壁辊筒，辊面上钻有大量规律排列的小孔,作用原理：浆流通过孔辊，在两孔之间形成强烈小漩涡，使浆流处于微湍流状态，使纤维分散,“波迹效应”：孔辊的转动会产生波动的浆流，这种流型要持续一段距离才会消失。,孔辊距离浆流喷出闸口的距离要合适,孔辊的设置：,匀浆辊一般用l2根，也可使用多根。可以装在堰地的进浆口（称喉辊），堰池中部或堰板前（称闸辊）。匀浆辊的开孔率、孔径、辊的转速对匀浆效果有密切的关系安装的位置愈靠近喷浆口，匀浆辊的开孔率应越大；纸机的车速越高，流浆箱中浆流的速度越快，匀浆辊的开孔率应越大。匀浆辊的转速与转向：线速度一般控制在9-12mmin。匀浆辊转动的方向并不很重要。有人认为：对浆流方向作逆向运动比顺浆流方向转动为好。当上下配用两个匀浆辊时，上下辊的转向相反为宜。匀浆辊的辊间距：匀浆辊对装流所产生的波动要经过一段距离才会消失。如辊间距离安排不当，距离太近没有足够的消能时间，这种波动会随浆流带上网，影响纸页的成形。若辊间距太远，湍动过早消失，纤维产生絮聚，又失去整流的意义。,第六节上浆装置（堰板）,是流浆箱的上网装置,作用把在流送部分经过匀整的浆流，按照造纸机的纸幅成形所需的流速和方向，并在正确的位置上，均匀而稳定地喷布到成形网面上，以期获得良好组织的纸幅要求可以控制浆料的稳定性和浆流湍动的规模及分布，有利于分散纤维絮聚物，并能精确灵活的控制喷射角、着网点，保证纸料上网时有良好的脱水与成形。作业方式压力成形、速度成形,一、概述,射流喷浆的两种极端型式：实际的生产是介于两种成形方式之间,输出浆流的动能立即在成型网上转化成泄水压力,输出浆流的动能到达网上或与成形网形成一定的速差,二、唇板的型式、结构和性能,（一）倾斜式（收敛式）唇板,特点：浆流在平滑的浆道中逐渐收缩，稳定地加速到所需流速；喷出浆流比较稳定，较易控制其轨迹。缺点：但是在上唇板和流浆箱前墙的连接处有流道的陡变，造成浆流的陡折和不连续性，易于形成涡旋和絮聚。,固定下唇板,调节上唇板的前后位置,最常见的一种上浆装置,二、垂直式唇板,特点：结构比较简单，刚度好，易于制造，适用于各种抄速的造纸机。缺点：垂直式上唇板的局部调节是在唇板的刚度最大的方向上，容易引起永久变形，需要较经常的更换。,固定下唇板,调节上唇板的位置,三、结合式唇板,在倾斜式唇板的上唇板末端加上一条小的直立小唇板而形成的上浆装置,调节下唇板的前后位置,调节上唇板的上下位置,特点：有可能适度控制上网浆流的方向和位置，得到所谓压力成形或速度成形的上浆情况。,四、喷嘴式唇板,特点：由上唇板和下唇板构成的收敛流道，是整个流浆箱的较狭箱体的自然延伸，浆流没有陡然的变化，浆流上网稳定。,多使用在满流式流送装置上,调节上唇板的位置,第七节浆箱结构举例,开启式流浆箱气垫式流浆箱水力式流浆箱水力气垫结合式流浆箱多层型流浆箱,开启式流浆箱,如图所示是一台抄宽4020毫米、抄速为200450米/分的新闻纸机上的开启式流浆箱的结构简图。,敞开式流浆箱只能用于中低速造纸机。结构特点是：用调节箱内浆位的高低来控制上网的浆速。纸机的车速不断提高而浆位的高度将随车速的平方关系增加，使流装箱设备的高度和重量大大增加，从而使流浆箱的结构变得十分复杂。另外浆层过厚、浆流的稳定性和纤维的分散性均下降。为了解决这些问题出现了封闭式流浆箱。,气垫式流浆箱,适用于中速或较高速的造纸机。结构特点是流浆箱的堰池是封闭的。在恒定的较薄的浆位上充满空气（气垫），并形成一定压力，可按纸机车速的要求，变更气垫的气压，能精确地、灵活地、大范围地调节上网浆速，以满足车速变动的需要。这类流浆箱适应性强、体积小、结构紧凑、调节方便、使用广泛。,水力式流浆箱,在流送过程中流浆箱充满纸浆按照造纸机车速要求，流浆箱的压头由可调节速度的冲浆泵提供这类流浆箱均配有能够产生规模和强度均合适的微湍流的布浆元件和整流元件（如阶