第一章 打浆与疏解设备

第一章打浆及疏解机械与设备第一节打浆设备概述第二节打浆机第三节圆柱形磨浆机第四节锥形磨浆机第五节盘磨机第六节中、高浓打浆设备第七节疏解设备第一节打浆设备概述一、打浆设备的基本作用通过机械作用使纤维形态发生变形

首先是纤维的初生壁和次生壁产生位移，接着发生初生壁和次生壁的破裂，然后纤维吸水润胀、切断、细纤维化（即分丝、起毛等）结果使纤维具有良好的柔软性和可塑性，提高其结合力二、对打浆设备的基本要求1、磨浆作用状态良好，浆料纤维形态经机械整理后符合纸张结合需要。2、磨齿、齿沟形态随打浆工艺的不同要求而有区别，磨齿间歇能调节。3、磨浆机构、磨浆腔体耐磨。4、磨浆机构、磨浆腔体结构对称，有利于高速运行状态下的受力均匀，确保机构稳定。5、节能低耗6、体积小，结构简单，维修操作简单。三、打浆设备的演变及分类演变工作方式：间歇式到连续式定子磨齿与转子磨齿：接触面积增加磨齿形态：适应微观磨浆机理打浆浓度：低浓到中、高浓单台设备到多台设备联用，人工控制到集中控制和自动调节1、按是否连续分（1）间歇式打浆机（2）连续式打浆机2、按转子结构形式分（1）鼓式（2）圆锥式（3）盘式3、按打浆浓度分类（1）低浓打浆机（2）中浓打浆机（3）高浓打浆机荷兰式打浆机，伏特式打浆机圆柱磨浆机，锥形磨浆机，盘磨机打浆机，圆柱磨浆机锥形磨浆机盘磨机10%以下约10～20%约20%以上分类四、打浆设备的发展趋势连续化大型化高浓化多功能化高效率集中自动控制第二节打浆机打浆机——指纸浆在槽内循环流动，通过飞刀和底刀之间的作用，产生横向切断、纵向分裂、压溃、溶胀等作用，从而制成符合抄纸要求的浆料。一、打浆机的特点及用途缺点——消耗功率高、占地面积大及间歇作业等优点——能处理各种不同性质的纸浆，并通过运行条件的改变，可获得不同要求的纸浆特性，适应范围广而灵活性大应用——在国内外造纸厂中仍会使用。特别对处理棉、麻、硬布及半化学浆等专用工艺的生产线。打浆机结构原理示意图1-浆槽，2-底刀，3-飞刀辊，4-洗鼓，5-隔墙，6-放料口，7-排污口，8-山形部当纸浆经过飞刀辊与底刀之间的间隙时，受到飞刀和底刀的机械作用，逐步处理成合乎抄纸要求的纸浆。飞刀辊不停旋转以及浆槽本身固有一定的坡度，使受处理的纸浆在槽内沿箭头的方向循环运动。荷兰式打浆机伏特式打浆机

主要切断纤维主要使纤维帚化、分丝，增加纤维比表面积常使用的打浆机

半浆机成浆机1、结构浆槽为钢筋混凝土结构的椭圆形槽体，槽壁用水磨石磨光或衬以瓷砖，减少浆的流动阻力，防止停浆挂浆。目前使用中的打浆机，其浆槽的容量规格为3～12m3，浆槽长度一般为飞刀辊直径的3.5～1.5倍，浆槽的长宽比一般为1.5～1.8。槽底适宜的倾斜度一般为7％～8％，对浓度较高的浆料，有时可达13％。二、打浆机的结构与原理（一）浆槽1、辊体飞刀辊也称为打浆辊，其结构形式有鼓式和圆盘式两种。现在，飞刀辊普遍采用圆盘式结构。它由2～4个轮盘、主轴等构成。轮盘的圆盘加工成凹槽后，再嵌入销铁，飞刀片用硬木镶嵌在有销铁的间隙内，并在飞刀片两端用环圈固紧。

一般半浆机的飞刀辊线速为7～

8米/秒，成浆机为10～

12米/秒。（二）飞刀辊2、飞刀

飞刀片安装在刀辊的圆周表面上。飞刀片断面一般为长方形，刀刃平直，两端开有Ｕ形缺口；也有某些飞刀片背部做成斜面的。飞刀片的长度与棍面宽度相同，高度通常为100-120mm。飞刀片的厚度根据打浆的工艺要求来确定，通常为6-12mm。

刀槽的间距，深度等几何尺寸对打浆作用均有一定的影响。当刀槽深度一定时，刀片的间距较大，则进入刀槽的浆量较多，可加大纸浆的流速；但若刀片的间距太大时，纸浆进入槽内的量超过打浆时间，影响纸浆的质量，也耗费动力。1、结构荷兰式：只有一组底刀，其安装位置在飞刀棍的正下方。伏特式：有2-3组底刀，安装位置向山形部一方偏移。2、厚度其厚度约为飞刀的1/3—2/3（一般小于飞刀2-3mm)打游离浆为3-4mm,粘状浆为6-7mm,高粘状浆为8-12mm。3、底刀数目——决定于打浆方式在飞刀棍重量和飞刀数确定的情况下，底刀少，比压大，适宜打游离浆；底刀多，比压小，适宜打粘状浆。（三）底刀（四）调节机构作用——调节飞刀辊与底刀间隙；调节飞刀辊作用在浆料上的比压。1-飞刀辊，2-手轮，3-蜗杆，4-蜗轮，5-螺杆，6-杠杆，7-支点，8-销轴，9-重锤打浆机间隙和比压调节装置第三节圆柱形磨浆机圆柱磨浆机——由一个圆柱形刀辊（也称转子）和沿刀辊圆柱分布的四组扇形底刀（也称定子）所组成。定子转子纸浆在磨盘间隙流动，通过圆柱形刀辊和底刀之间的作用，产生打浆作用，从而制成符合抄纸要求的浆料。1、工作原理：在高速旋转时要处理的纸浆通过进口到达刀辊和定子之间的间隙，然后从出口排除。传动电动机与刀辊直接连接，带动刀辊高速旋转。加压流体通过入口对四把定子刀进行加压，使要处理的纸浆在一定的压力下进行磨浆。一、单向流式圆柱形磨浆机

进口端有导流流道（或称为进口泵壳）及进浆叶轮，把进来的纸浆连续均匀地分布到刀辊四周进行磨浆，出口端有出浆叶轮及排出流道（或称为出口泵壳），把从磨浆区出来的纸浆送到下一台圆柱磨浆机或者直通浆池。

磨浆机机体四周分布有四个长方形孔，定子刀装在长方形孔中，并能向刀辊作径向移动。2、结构特征：刀辊结构

飞刀辊由主轴、刀辊、进出口叶轮、联接盘等组成。主轴两端有滚动轴承分别装在进出口泵壳中的轴承座上。

刀辊分石刀辊和钢刀辊两种。3、飞刀辊

圆柱磨浆机在运行过程中，利用四把定子刀向着刀辊表面施加压力而进行打浆的。要求：定子刀可进可退，可更换，结构可靠又简单4、定子刀装置膜片-活塞式定子刀盒简单薄膜式定子刀盒膜片式定子刀盒二、双向流式圆柱形磨浆机利用纸浆进浆压力从主轴的一侧进浆利用离心力和纸浆进浆压力出浆第四节锥形磨浆机锥形磨浆机——主要由装有刀片的截头圆锥形转子和截头圆锥形的外壳及间隙调节机构所构成。纸浆在磨盘间隙流动，通过圆锥形刀辊和底刀之间的作用，产生打浆作用，从而制成符合抄纸要求的浆料。（一）纸浆在磨腔内移动锥形磨浆机工作时纸浆移动的动力源是靠进出口浆管的外来压差和磨腔内的导向力。

一般纸浆从外壳的小端送入，由大端排出。（二）纸浆在磨腔内受到研磨浆料一旦进入磨腔，受转子表面飞刀和固定锥形磨套内表面底刀之间的复杂的机械作用力，产生打浆作用。齿纹的形态不同，打浆性能也各异。（三）转子和外壳间隙的调节

起刀和落刀是借助于间歇调节机构使转子与外壳做轴向相对移动来实现的。一、锥形磨浆机的工作原理26（一）典型的单磨腔锥形磨浆机结构形式

1、通轴式锥形磨浆机二、锥形磨浆机基本结构组成2、悬臂式锥形磨浆机

锥形磨浆机的转子,又可以称为刀辊。锥体的圆锥角小的为12～

16°,也有20～30°，大的达60～70º。最常见的是铸造结构。锥面上有供装飞刀片用的槽，飞刀片安装成平行于锥体的母线，根据长短分布着2～4段飞刀片。长的飞刀片和锥面一样长，短的飞刀片只有长飞刀片的1/2～

2/3。短的飞刀片只装在锥体的大端，使辊面上刀片的分布密度较均匀。

飞刀片固定在转子上的结构，除了把刀片镶嵌在转子体上并用硬木嵌紧的方法外，还可以采用套在转子的锥形骨架上的整体飞刀环结构。这种转子可以在较高的转速上运转，维修更换皆较方便。（二）转子刀辊

悬臂式锥形磨浆机磨盘（三）定子刀与外壳

锥磨浆面的外壳也是锥形的，与转子圆锥面相配合。它可以是整体结构，也可以由上下两部组成。为了使外壳有足够的强度，在外表面设有加强筋，外壳的内表面刀纹类似于转子刀纹，为了避免定子刀与飞刀片相互咬牙，定子刀片用人字形排列，倾斜角为3～5°。（四）纸浆的进口及出口

纸浆的进口通常在小端的上部，或在轴向进料的。为了使纸浆有一定的压力送入设备内，在入口端纸浆要具有3～6mH2O的压头。（五）调节飞刀与底刀距离的机构（六）轴承（七）传动

锥形磨浆机动的传动一般多采用电动机通过挠性或齿轮联轴器直接驱动。三、双磨腔锥形磨浆机（一）三锥式双磨腔锥形磨浆机

浆料在压力作用下进入两个磨腔磨浆区相当于两台磨浆机并联优点：生产能力提高降低磨浆能耗占地面积减少磨浆效果更好（二）四锥式双磨腔锥形磨浆机

浆料分别进入左、右两个锥形磨腔磨浆区纸浆在转子大端周边外圆环汇合出浆左、右两个进浆口进浆优点：克服锥形磨浆机转子的轴向受力的缺陷提高单位体积设备内有效磨浆区面积四、内循环锥形磨浆机

内循环锥形磨浆机——是一种内部固有循环浆道，可任意调节出浆量，并能单台或多台串联使用的连续打浆设备优点：对纤维切断作用少水化性能好适应的浆种、纸种范围广可用作连续打浆设备

内循环锥形磨浆机内有6条加强筋把空腔分成6格：

纸浆用离心泵以大于170千帕的压力送入进浆室1；而后流入刀辊空腔的锥形通道2；纸浆通过锥形大径端叶轮3时，由于叶轮泵翼的作用，浆压升高，使纸浆从刀辊的大径端向小径端反流，纤维经受刀片的疏解。

另一方面，在刀辊外表面由于离心力的作用，根据打浆度升高或需对纸浆的处理量的情况，控制出浆室处循环浆量调节阀和出口浆量调节阀。第五节盘磨机盘磨机——又称圆盘机或圆盘磨浆机，浆料主要由表面刻有刀纹的圆盘进行磨浆。纸浆在磨盘间隙流动，通过圆盘形刀辊和底刀之间的作用，产生打浆作用，从而制成符合抄纸要求的浆料。一、盘磨机的进展（一）发展现状与前景（二）盘磨机主要特点（三）主要用途二、盘磨机的类型（一）按主轴安装形式分类1、卧式盘磨机2、立式盘磨机（二）按磨盘的数量分类1、双盘单动盘磨浆机2、双盘双动盘磨浆机3、三盘单动盘磨机4、多盘磨浆机一、盘磨机的进展（一）发展现状与前景打浆机圆柱磨浆机锥形磨浆机发展受限制：盘磨机发展迅速：磨盘齿纹的形状、分区布置及结构更加合理，型号系列化、专用化，用途越来越广，能适应各种打浆工艺

飞刀和底刀均分布在曲面上，刀片的形状和布置从加工上很难有很大的突破１、盘磨机是一种连续打浆设备，连续打浆容易做到质量均一性、稳定性，提高劳动生产率，为自动化提供了技术基础，适应于大生产发展的需要；２、盘磨机占地少、效率高和电耗低；３、由于盘磨机的结构和磨纹的不断改进与完善、磨区结构安排上的灵活性，向着专用化发展，使得盘磨机能适应各种浆种和一些特殊的纸浆的打浆；４、盘磨机有一个突出的优点，就是可以用它来实现高浓连续打浆（20～30%以上浓度），能有效地提高磨浆的质量；５、由于半化学浆、化学磨木浆、冷碱法制浆、预热木片磨木浆、压力磨木浆等制浆工艺的迅速发展，大大地促进了盘磨机的发展。盘磨机不但可以用来作打浆设备，还可用来作制浆设备。（二）盘磨机主要特点1、我国生产盘磨机品种

我国设计、研制和使用过的盘磨机已达二十多种，主要盘径规格有φ300、φ330、φ350、φ380、φ400、φ450、φ500、φ550、φ600、φ650、φ700、φ750、φ800、φ915、φ1250等。2、盘磨机在我国的应用盘磨机对纸浆的作用较打浆机复杂。纸浆在高速磨盘的旋转产生的巨大离心力作用下，从磨盘中心向圆周方向运动，在这个过程中，纤维受到摩擦力、扭力、剪力和水力等多种作用，因而纸浆经盘磨机之后，纤维的撕裂、分丝、帚化、弯曲、压溃和搓揉显著，而切断较少。这种特点在高浓磨浆时更为明显。因此盘磨机对短纤维原料（包括阔叶木和草类原料等）的打浆更有利。现在国内使用盘磨机处理的纸浆已扩展到除了破布浆、麻浆以外的所有各种植物纤维纸浆，生产出各种工业用纸、文化用纸、生活用纸、包装用纸、特种用纸等。3、盘磨机的应用趋向盘磨机可分三类（见盘磨机分类），即单（动）盘磨、双（动）盘磨、多盘磨。从现代化生产使用来看，单盘磨机几乎只用于高浓打浆情况。因为单盘磨机用于低浓打浆不符合当今效率的需要；多盘磨机具有精良的磨盘形态，对于低浓打浆效率高，亦适合现代的机械浆的后处理。（三）主要用途1、卧式盘磨机

主轴成水平布置的称卧式盘磨机，在现今的造纸厂中，这一类型的盘磨机用得最广泛。2、立式盘磨机

主轴直立地布置的称立式盘磨机，它的特点是纸浆沿重力方向由磨盘中心进入两盘面间撞隙，容易均匀分布于高速回转的盘面上二、盘磨机的类型

（一）按主轴安装形式分类1、双盘单动盘磨浆机2、双盘双动磨浆机3、三盘单动盘磨机4、多盘磨浆机（二）按磨盘的数量分类

1、双盘单动盘磨浆机

它有一对磨盘，其中一个磨盘由主轴带动回转，是一种单盘回转的双盘磨浆机，简称为单盘磨机。

种类也比较多。卧式单盘磨机的外形似一浆泵，浆料由盘磨中心进入，被转子上的叶片抛向两盘面间的间隙中，经磨纹处理后沿外壳切线方向进入排料口排出。2、双盘双动磨浆机

它的磨室里有一对磨盘，两个磨盘各由一台电动机通过主轴带动，使盘面相对而反向回转，简称双盘磨机。可用手轮调节盘间间隙，用油压保持定压、螺旋进料。

优点是：由于两盘以相反方向回转，相对速度是两盘的线速度之和，施加于纸浆纤维上的扭转力也相应加大，而消耗于纸浆旋转的动力减少因而有利于对纸浆的磨碎作用，提高对纤维撕裂和帚化方面的能力。

缺点是：纸浆靠设在转盘中心圆周上若干个孔口进入两盘面间的间隙，容易搭桥堵塞，对于草类浆和小型设备将产生加料困难。433、三盘单动盘磨机

这类盘磨机的磨室内一般装有三个圆盘。中间圆盘由主轴带动回转，它的两个表面均装有磨片，与两个固定圆盘上的磨片形成两对磨浆面，好象两个单动盘磨机装在一个磨室里一样，因此有时也称它为“双盘磨机”。为了避免与双动盘磨机的盘磨机相混，故把它称为三盘磨机（两对磨片安装在三个圆盘上）。纸浆从两个入口进入，由一个出口排出。相当于纸浆通过两台并联着的单盘磨机，因而设备的生产能力相应提高，是单盘磨机的两倍。

单流式

双流式纸浆从左边一个入口进入，由右边一个出口排出。相当于纸浆通过两台串联着的单盘磨机的作用盘磨机的运行特性1、打浆过程产生的轴向力2、进浆、磨浆与出浆浆流方向打浆过程中，转子高速旋转带动了动盘，动盘、盘间纸浆以及定盘间产生摩擦力，摩擦力对动盘轴产生较大的轴向力盘面磨损轴承磨损进浆产生两次垂直转向流：盘磨机的进浆管结构使进浆由上侧进浆口下流，再转水平向流进入定盘中心孔，最后垂直转向盘面的周边方向增加动力浪费1、齿形（１）基本齿形类型：磨片的基本齿形分疏解型和帚化型两种。三、磨盘与磨浆特性

（一）磨纹结构与磨浆特征

正锯齿形和斜锯齿形

用来疏解纸浆

平齿形或圆齿形

用来帚化纸浆纤维

17种典型磨纹图（２）磨纹选择

盘磨机上磨盘的磨纹选择关系到盘磨机能否正常操作和达到预期打浆的效果。

例如对于打浆浓度较高的纸浆，磨纹宜采用窄的刀纹和浅的沟槽，以便减少纸浆在沟槽中沉积与堵塞的现象，有助于纸浆的运动。沟槽窄增加磨碎面积，沟槽浅有利于沟槽内的纸浆进入磨纹表面，磨纹表面保持有足够的纸浆，可获得充分的磨浆机会。（３）齿形结构

一般齿形凸出的高度（即沟槽的深度）h在2～8毫米之间；凸出部分的间隔（即沟槽的宽度）t与齿的形态、大小有关，可取4～10毫米。考虑到铸造时应有一定的拔模斜度，齿形为梯形。磨盘需要正反转时，可采用等腰梯形；只需要一个方向旋转时，可采用不等腰梯形。2、挡坝（封闭圈）

为使纸浆不致在齿纹之间直通出去，在磨片上设有挡浆坝，称为挡坝或封闭圈。图1-22畅通磨纹对纸浆导向作用（a－‘拉入’作用，b－‘泵出’作用）‘拉入’作用“泵出”作用当磨纹的转动方向与磨纹的倾斜方向相同时

导致浆料在盘面间停留的时间增加

当着磨纹的转向与倾斜方向相反

导致浆料在盘面上停留时间较短

有利于浆料质量的提高，产量较低

有利于产量的增加，质量降低

由于磨盘圆周运动所产生的离心力（1）档坝作用

延长浆料在盘磨内的停留时间，防止浆料顺齿沟直通外排。消除生浆片或纤维束，提高打浆的均匀度。（2）档坝形式对纸浆纤维的影响对磨盘的影响转盘和定盘的磨纹互相平行（0°）磨纹刀缘齿合时的剪切作用最大，对纸浆纤维的切断效果较大可能造成卡齿，延长磨片寿命，提高磨浆工艺的稳定性转盘和定盘的磨纹互相垂直（90°）主要是纸浆纤维相互摩擦而起精整作用，对纤维的撕裂和帚化能力大不易卡齿3、磨纹倾向（倾角）

磨盘梯度示意图4、磨盘梯度

两磨盘间还有锥形梯度1、磨盘直径

当磨盘转速一定时，磨盘直径增大，则磨碎面积增加，周边线速度增大，因而生产能力提高，纸浆得到比较充分的处理。2、磨盘转速

（三）磨盘的直径和转速

（二）磨盘的材料和加工合金钢烧结陶瓷白口铸铁、冷激铸铁工程塑料1、机械调节

机械调节是用手轮摇动蜗杆蜗轮并通过梯形螺旋传动来使转盘移动达到调节盘间间隙的。调节量的大小可通过手轮处的指针和刻度盘表示出来。这种调节机构，虽然不够精确，但易于掌握，并且结构比较简单，容易操作，适用于小型盘磨机。（四）盘面间隙与调节机构2、电动—机械调节

电动—机械调节是借助于小型电动机带动蜗杆蜗轮实现的。3、液压调节

现今国内外新设计的盘磨机大多采用液压控制的调节机构。

盘磨机操作时消耗的功率包括：磨浆区磨浆时消耗的功率P1；纸浆离开磨浆区时的泵送功率N2；磨室内纸浆与转盘非工作表面摩擦的功率N3；主轴传动时轴承、密封等摩擦消耗功率N4。所以，盘磨机磨浆时的功率消耗N为：N=N1+N2+N3+N4四、盘磨机的动力消耗

（一）盘磨机功率消耗的组成

盘磨机动力消耗的计算有不同的方法。设纸浆在转盘上与定盘所产生的摩擦，是高流速下水力摩擦。根据流体动力学原理，可以认为，在两盘间空隙中，纸浆旋转角速度约为磨盘旋转角速度的一半。随着磨盘转速的提高和浆层厚度的减少，纸浆在盘间运动所绕的圈数也随之增加，速度加大。

在湍流情况下，磨盘间各层纸浆的平均圆周速度变化曲线如图1-28所示。曲线1表示单旋转盘（单盘磨）中纸浆的圆周速度；曲线2表示在回转方向相反的双旋转盘（双盘双动盘磨机）中纸浆的圆周速度。（二）盘磨机功率消耗与磨浆关联分析

由于转盘对定盘作高速的相对运动，两个磨面的齿纹和齿槽频繁交错，纸浆质点也就频繁地起落于齿纹与齿槽之间，因而纸浆质点随高速转动的磨盘的旋转而在两个磨盘面之间作近似于螺旋线的运动。按照工程上习惯：

低浓打浆——浓度10%以下

中浓打浆——10～20%浓度

高浓打浆——浓度20%以上

但在因为实际生产中，由于大部分生产一直延用低浓打浆，故常把打浆浓度在5-8%时称为中浓打浆或高浓打浆。第六节中、高浓打浆设备一、概

述

优势：提高打浆质量——高浓打浆时纤维在齿缘和齿上形成垫层，减少切断作用，增加细纤维化降低打浆能耗——高浓打浆时纤维之间摩擦作用增加，减少磨盘相互间接触的可能性，使打浆的比能耗降低。应用：蒸煮之后的本色浆或者经漂白后的漂白浆的高浓打浆；磨制化学机械浆、热磨机械浆等

中高浓度盘磨机是由一般的盘磨机发展而来的，主要有：卧式单盘磨机卧式双盘磨机立式单盘磨机二、中高浓盘磨机使用得广泛的是卧式中浓度盘磨机，其中卧式单盘磨机用得尤为普遍。（一）中、高浓盘磨机的结构与特点

结构特点整体结构强固，刚性大几何形状对称，热影响小盘径盘径大。一般盘径在φ600以上梯度比低浓打浆的磨盘有较大的梯度齿纹的结构及材质可设计内区、中区和外区的磨片，大多采用Ni-Cr合金钢磨金锁紧螺母一方面是用来把转盘与主轴紧固，另一方面是把纸浆沿磨盘的径向送进磨区。因此这个锁紧螺母上的旋翼与浆泵的泵翼相似，才能起到有效的甩浆作用。加料器和喂料螺旋从浓缩设备来的中高浓度纸浆在高浓度定量加料器里缓冲和贮存，同时又在此连续、均匀、定量地送入盘磨机喂料螺旋排料口热磨时可靠蒸汽压力排放；非压力排放的则在磨室下方设足够大的排料口（二）中、高浓度盘磨机的调节机构中、高浓盘磨机磨盘间隙和压力调节机构有三类：手动的蜗杆蜗轮机械调节机构电动的蜗杆蜗轮电动机械调节机构油压系统调节机构使用较多——能产生巨大的轴向力且大小可随意调节，调节方便、可靠64三、圆柱高浓磨浆机特点——圆柱形高浓磨浆机的磨浆全过程是低浓度进浆、高浓度磨浆（一般可达到20%以上的浓度）、低浓度出浆的过程。

疏解的目标——将纤维团离解成单根的、润湿的纤维。

第七节疏解设备一、概

述

66

高频疏解机是一种疏解设备。它是由一个高速回转的转盘和一个固定的定盘组成。通常使用的高频疏解机分为：中间咬合型（圆盘式咬合型和锥盘咬合型）孔盘式圆锥形二、疏解机的类型与结构特征