供浆白水流送课件

第三章供浆系统和白水系统

一、纸料的组成一般纸料悬浮液是由固、液、气三相组成的复杂分散体系。固相：纤维、胶料、填料、颜料、非纤维添加物质等液相：主要是水，及各种添加剂如助留剂、助滤剂、消泡剂、防腐剂、干强剂、湿强剂等气相：主要是空气空气存在的两个原因：一是输送和贮存过程中混入二是由于各种原因，空气进入纤维细胞中二、组成纸料各组分的性质（一）水1、水具有较高的表面张力2、纸料中水的作用（P133：5点）P132第一节纸料的组成和性质第三章供浆系统和白水系统一、纸料的组成P132第一1P133

1、纤维与细小纤维的不同特性（1）细小纤维具有大的比表面积（为纤维的5～8倍）导致强烈吸附，影响纸料对添加剂的吸附能力（2）细小纤维的吸水能力为纤维的2～3倍，对纸料滤水性能、保水值及纸张强度等有显著影响2、细小纤维和纤维表面带有负电荷原因：①表面基团的电离作用②吸附阴离子3、纤维和细小纤维的离子交换行为（三）功能性添加剂——改变纸页性能（四）控制性添加剂——改变湿部纸料性能、提高操作性能（二）纤维与细小纤维P133（二）纤维与细小纤维2P134一、纸料悬浮液的流体力学特性

（一）纸料悬浮液的流动状态“上下临界流速”概念（主要取决于浓度）（二）纸料悬浮液的流动特性曲线

第二节纸料悬浮液的流体力学特性三种流动状态：塞流混流湍流P134一、纸料悬浮液的流体力学特性“上下临界3P136（一）悬浮液流动速度的影响——决定性因素

（二）悬浮液浓度的影响

（三）纤维的物理结构和化学性质的影响

流速↑→剪切力↑→网络塞体分散→混流→湍流

浓度越低，越易形成湍流状态即较低浓度的纸浆形成湍流时的流速要求较低

物理结构：长纤维、表面粗糙纤维及柔软纤维易缠结、絮聚，延缓了湍流状态的出现杂细胞含量高的浆料易分散化学性质：半纤维素含量高的浆料易分散如草浆易出现湍流状态的原因：①纤维较短②杂细胞含量高③半纤维素含量高——不易缠结——非纤维状结构——易润胀，流动性好二、影响纸料悬浮液流动状态和流动曲线的主要因素P136（一）悬浮液流动速度的影响——决定性4P136

（一）纸料悬浮液流动过程的湍动1、湍动的概念每一个流体质点作不规则的、在速度大小和方向上都发生变化的脉动。（脉动是湍动的象征）2、湍动的表示方法①湍动尺度（规模）②湍动强度

ū

··ū1ū2ū

——平均流速ū1

ū2——X轴方向上相邻两点的流速脉动速度：ū′=︱

ū2－ū1

︱湍动强度

=ū′/ū三、纸料悬浮液的流动特性P136（一）纸料悬浮液流动过程的湍动ū··5

3、湍动的类型——三种流态①低强微湍流②高强大湍流③高强微湍流

——一种湍动强度很高而湍动尺度又很小时，强大的剪切力就可以施于每根纤维上，从而破坏纤维絮聚物的内在强度，达到分散的目的，这是纸料流送过程中所希望的一种湍动状态。

4、湍动的特点①具两重性（分散纤维和为纤维絮聚创造机会）一旦湍动衰减下来，纤维又将絮聚②生成期很短（以毫秒或几分之一毫秒计）规模越小，生成期就越短

∴

应在流送中，保持连续不断的湍动。√P1373、湍动的类型——三种流态6

（二）纸料悬浮液的纤维絮聚1、纤维絮聚原因纤维与纤维之间相互发生碰撞产生机械交缠。（临界浓度：0.05％）一根纤维只要有三个交替地与其他纤维接触的点，就能形成纤维絮聚物的基本结构。若絮聚进一步发育－→纤维网络状结构－→絮聚团

2、湍动与纤维絮聚的关系絮聚←→分散主要控制湍动，以分散纤维√一是控制湍动的规模√二是控制湍动的强度湍动的尺度≤纤维尺度，使湍动作用于每根纤维湍动的强度能克服纤维缠结强度P137（二）纸料悬浮液的纤维絮聚1、纤7第三节供浆系统

P138

一、概述（一）供浆系统的作用和组成在纸料制备系统后至抄纸前，对纸料进行的一系列处理过程被称为供浆系统。作用：①为纸机流浆箱提供稳定的纤维量；②除去纸料中的杂质和气体，使纸料各组成配比稳定；③使纸料浓度、温度等工艺条件稳定；④根据实际需要，调节供应纸机的纸料量。组成：调量、稀释、净化、筛选、除气、消除压力脉冲和纸浆输送等。第三节供浆系统P138一、概述8回流1、由高位箱向流浆箱供浆的流程（普通纸机，半封闭状态）P138（二）供浆系统工艺流程（介绍两种）回1、由高位箱向流浆箱供浆的流程（普通纸机，半封闭状态）P192、由泵向流浆箱供浆的流程（高速纸机，封闭状态）P1392、由泵向流浆箱供浆的流程（高速纸机，封闭状态）P13910

二、纸料的调量和稀释P140

（一）纸料调量和稀释的目的和作用纸料调量：提供连续不断的稳定的供浆。纸料稀释：满足上网要求。

（二）纸料调量和稀释方法1、使用定量控制阀的冲浆泵内冲浆法

2、使用可控制速度的成浆泵冲浆泵内冲浆法（使用可控制速度的成浆泵取代稳压高位箱和定量控制阀）二、纸料的调量和稀释P140（一）纸料调量和稀11

三、纸料的筛选和净化P141

（一）筛选和净化的目的和作用1、除去纸料中残余的杂质；2、制成均匀分散的纤维悬浮液。

（二）净化和筛选工艺和设备“先净化，后筛选”工艺特点：

①除杂质和排气效果好；

②有稳定和分散上网纸料的作用；

③保护压力筛板不受杂质砂粒损坏，延长筛板寿命。1、净化工艺和设备采用锥形除渣器三、纸料的筛选和净化P141（一）筛选和净化的12

2、筛选工艺和设备P143常用：压力筛（旋翼筛）

主要特点：

封闭性好可自清洗结构紧凑动力消耗低筛选质量好2、筛选工艺和设备P143常用：压力筛13旋翼筛内部结构与运行过程旋翼筛内部结构与运行过程14

四、纸料的脱气P145（一）纸料中空气存在的状态（三种）①游离状态②结合状态③溶解状态——对抄纸过程影响最大存在于纸料里的空气——气泡存在于纸料表面的空气——泡沫

（二）纸料中脱气的作用

①避免产生泡沫，消除纸页中的泡沫点、针眼等纸病；②由于无气泡与纤维结合，使纸料纤维易于分散；③导致管道系统脉动的幅度较低，控制定量更稳定；④加快成形部脱水，增加成形部的脱水能力。四、纸料的脱气P145（一）纸料中空15

（三）脱气方法P146化学脱气法——加入消泡剂机械脱气法——特克雷特法机械脱气的研究进展：将离心脱气的原则运用到专门的泵中，利用该泵提供源源不断的不含空气的稀释水。（三）脱气方法P146化学脱气法——加入消泡剂16

五、纸页的纵向定量波动及其控制P147

纸页纵向定量波动：

原因：（P148）

复杂。包括设备、工艺、操作等诸方面。最主要的因素是供浆系统的压力脉动。

导致压力脉动的重要原因是：泵和旋翼筛产生的脉动过大，设计不良的管道中的积气振动，水击及管体振动等。五、纸页的纵向定量波动及其控制P14717P150压力脉冲的衰减和消除方法，如：

原理：吸收脉动P150压力脉冲的衰减和消除方法，如：原理18第四节白水系统和造纸用水封闭循环P150

一、概述湿部脱的水及真空箱和压榨进一步脱的水，统称为白水；应尽量通过循环，将白水应用于前一段工序以回收白水中的纤维、填料和化学品；

每抄造1吨纸，约需要150～500吨水在系统中循环；短循环：从网部脱出的部分白水，又回用于稀释进入流浆箱的浆料；长循环：另一部分白水送去更前面生产工序。二、造纸过程中物料和水的循环包括：白水循环与使用、造纸过程水的平衡第四节白水系统和造纸用水封闭循环P150一、19mF

——每吨风干产品的绝干固体量，t；mW——每吨风干产品的水量，t；8.55mF——每吨风干产品的绝干固体量，t；8.5520P173典型网下白水池P173典型网下白水池21三、造纸用水封闭循环P157（一）造纸用水封闭循环和“零排放”的概念封闭循环——将白水直接或经处理回收其中的固体物料后再返回纸机系统加以利用的方法。原则：在不影响纸机操作和纸质量前提下，尽量加以处理和利用，尤其优先利用浓白水。“零排放”——全封闭循环，过程用水完全不排出。但干燥蒸发水、筛浆废渣含有水分等，所以肯定要补加新鲜清水。低于2.85t水则视为封闭系统。目前，先进的新闻纸造纸系统耗新鲜水10～15t/t纸；先进的纸板、牛皮纸造纸系统甚至可降至2.8～8.0t/t纸。

（二）造纸白水物理化学特性主要成分：表3－3一般用TOC、TDS、TSS和TS表示。三、造纸用水封闭循环P157（一）造纸用水封闭循环和22P158

（四）提高造纸白水封闭循环使用的途径1、降低白水中溶解和胶体物质的含量；2、采用高效的湿部化学品；3、使用化学药剂消除沉积物；4、造纸用水封闭循环系统腐浆控制。（五）造纸用水封闭循环对造纸生产的影响离子积累而带来不利影响

（三）造纸白水使用的原则在保证纸机正常操作和各部位用水的质和量的前提下，合理优先分配使用白水。四、白水回收的方法和设备过滤法（多圆盘真空过滤机）气浮法（气浮白水回收装置）沉淀法（沉淀塔）P158（五）造纸用水封闭循环对造纸生产的影响23

第四章纸浆流送与纸页成形

P168第一节概述

一、纸页成形方法的历史沿革第四章纸浆流送与纸页成24P169

二、纸页成形方法和成形过程

（一）纸页成形方法

分湿法和干法两大类

（二）纸页成形过程P169二、纸页成形方法和成形过程25

三、纸机的分类和型式P169一般分为：长网造纸机、圆网造纸机、夹网造纸机和多层纸机。

（一）长网纸机

三、纸机的分类和型式P16926

（二）圆网造纸机P170（二）圆网造纸机P17027

（三）夹网造纸机P171（三）夹网造纸机P17128

（四）多层纸机P171（四）多层纸机P17129

四、纸机基本术语和概念P172（一）纸机的有关速度（m/min）（1）车速（2）工作车速（3）结构车速（4）爬行车速（二）纸机的宽度（mm）（1）毛纸宽度（抄宽、纸幅毛宽）（2）公称净纸宽度（净纸宽、成品宽、机幅宽）（3）湿纸宽度（4）定幅宽度（5）网宽（6）轨距四、纸机基本术语和概念P17230P173（三）传动侧和操作侧（四）左手机和右手机P173（三）传动侧和操作侧（四）左31P174

（1）抄造率（2）成品率（3）合格率

（六）纸机的生产能力（五）纸机的“三率”P174（1）抄造率（六32P175一、纸料悬浮液流送上网（一）纸料流送的作用用流送设备将纸料流均匀、稳定地沿着纸机横幅全宽流送上网。（二）纸料流送设备(流浆箱)的任务

①沿纸机横幅全宽，均匀、稳定分布纸料。并将纸料以最适当的角度喷射到成形部最合适的位置；②有效地分散纤维，防止絮聚；③提供和保持稳定的上网纸料流压头等。第二节纸料流送原理P175一、纸料悬浮液流送上网第二节纸料流送原理33P175

二、纸机流浆箱的组成由布浆装置、整流装置和上网装置三部分组成。布浆装置：沿纸机全宽提供均匀一致的上网纸料流整流装置：有效地分散纤维，使上网的纸料均匀分散上网装置：使纸料流以最合适的角度喷射到成形部最合适的位置，并控制纸料流上网速度各部分的功能：P175二、纸机流浆箱的组成由布34P176

三、流浆箱发展发展的主要历程和代表类型

最早：敞开式流浆箱20世纪40年代：封闭(气垫)式流浆箱20世纪60年代：水力式流浆箱20世纪70年代：多层水力式流浆箱20世纪90年代：流浆箱稀释水浓度控制调节技术

P176三、流浆箱发展发展的主要历程和代表类型35P176（一）敞开式流浆箱（车速100～140m/min）P176（一）敞开式流浆箱（车速100～140m/m36P177

（二）封闭式流浆箱（车速300～700m/min）P177（二）封闭式流浆箱（车速300～700m/37P177

（三）水力式流浆箱（车速>500m/min）

分为：满流式、满流气垫结合式。1、满流式——OptiFlo高速水力流浆箱（Metso公司）P177（三）水力式流浆箱（车速>500m/min）38P1782、满流气垫结合式——OptiFlo满流气垫结合式水力流浆箱（Metso公司）P1782、满流气垫结合式——OptiFl39P179

（四）多层成形流浆箱

——OptiFlo多层水力流浆箱（Metso公司）P179（四）多层成形流浆箱40ValmetHeadboxFamily流浆箱家族Fourdriniers,HybridsForLaterGapFormerRebuildsHorizontalGapFormingVerticalGapFormingValmetHeadboxFamily流浆箱家族Fou41P179

四、流浆箱的关键装置和主要元（部）件流浆箱由布浆、整流及上网装置组成，而各装置则由若干个功能元（部）件模块组成。

目前通用的元（部）件：布浆总管水力布浆整流元件模块（包括管束、孔板、阶梯扩散器、匀浆辊、隔板、飘片等）流浆箱体（堰池）和堰板现代流浆箱还配置了稀释水浓度控制系统不同型式的流浆箱往往有不同的元（部）件组合。P179四、流浆箱的关键装置和主要元（部）件42P180

（一）布浆总管

常用矩形锥管P180（一）布浆总管常用矩形锥管43一般回流量为：5%～15%一般回流量为：5%～15%44P180

（二）布浆整流元（部）件——分为机械式和水力式机械式的代表为匀浆辊；水力式有孔板、管束等等。1、匀浆辊——是一个薄壁的，壁上钻有大量小孔的中空管辊P180（二）布浆整流元（部）件——分为机械式和45P1812、孔板——一块有很多小孔（14～18mm，飘片区25mm）的有机玻璃固定板，起布浆整流作用。

原理：孔板前浆流中流速较大的区域经孔板后压入了流速较小的区域，使得整个流动截面内的流速分布比较均匀了；另一方面，湍流的作用使各流束间的动量交换加剧，产生了总能量的匀整效果。这就是孔板对浆流速度、压力等的匀整作用。由于从孔板出来的纸料流是高速射流，因而必须配备消能整流元件（如消能棒、匀浆辊等），因其效果较差，已被阶梯扩散器、管束等取代。P1812、孔板——一块有很多小孔（14～46P1823、阶梯扩散器——高效的布浆整流水力元件，使用最广、效果最好。

原理：由于横截面积突然扩大，浆流在交点处出现了分离点，并出现自生自由混合失速区，这个区域压力很低，甚至出现真空状态。纸料在自生自由混合失速区立即出现一个封闭的涡流，这个封闭涡流与主纸料流间就发生强烈的质量和能量交换，从而产生强烈的湍流。P1823、阶梯扩散器——高效的布浆整流47P1834、管束——由大量小直径（如内径14mm）管子组成管束，起布浆整流作用。也是一种高效的布浆整流水力元件。不过，管束各阶之间没有突变的阶梯，而采用变径管过渡连接。可消除纸料流经布浆器转向和加速后产生的交错流、大涡旋和偏流等。P1834、管束——由大量小直径（如内径14mm48P1845、导流片（主要有飘片和叶片）

原理：由湍流发生器进入收敛流道的湍流强度和规模较大，进入由飘片（叶片）分隔的收敛流道后，由于壁面的夹持作用，限制了横流和偏流。这些壁面产生的粘滞力可控制纸料流的湍流强度与规模。同时由于飘片（叶片）的分隔，纸料流被分成多股小流层，减少了同一截面的速度差；纸料在小角度的收敛流道中的流动，可减少大波浪式的冲击。P1845、导流片（主要有飘片和叶片）49P184（三）堰池P184（三）堰池50P185

（四）堰板——上网装置，有三种形式。作用：使纸料流以最适当的角度喷射到成形部最合适的位置，并控制纸料上网速度。（多用于低速纸机）（已很少使用）（广泛使用）P185（四）堰板——上网装置，有三种形式。（多51

原理：当纸页横幅某一处的定量偏离标准时，向对应该处的阶梯扩散器（管束）的上游增加或减少稀释水的注入，调节该处的纸料量和稀释水（白水）量的比率，从而实现调节控制纸页全幅横向定量的均匀一致。P186（五）稀释水浓度调节系统

原理：当纸页横幅某一处的定量偏离标准52P188

四、流浆箱的设计概念和工作原理从设计的角度，在理论上进行了一定的探讨。主要介绍“流送功能元”：作用是产生湍流，分散纤维絮聚和消能整流。组成一般包括两个部分：湍流发生器和消能整流元件。这两部分功能通常由两个水力元件分别完成，有时也有一个元件兼容另一种功能的情况。一般实际应用的流浆箱多为两次功能元的组合，也有一次功能元的流浆箱。第一次功能元大都采用细长流道的湍流发生器（布浆整流元件），用于完成转向加速和布浆任务；而堰板唇口前的末次功能元，大都采用渐缩式匀浆区，以便于纸料稳定上网。举例如下：P188四、流浆箱的设计概念和工作原理53P204两次功能元组合的流浆箱第一次功能元：管束＋均衡室主要起布浆作用第二次功能元：阶梯扩散器＋叶片主要形成高强湍流、有限制的湍流规模的上网浆流P204两次功能元组合的流浆箱54P204一次功能元组合的流浆箱（Beloit集流式飘片流浆箱）管束飘片以上两种组合的比较：对一次功能元流浆箱，该功能元要兼顾首次和末次功能元的双重任务，故在结构上应作妥善安排；对二次功能元流浆