网部脱水曲线留着率与白水浓度设计计算书

PAGE1网部脱水曲线、留着率与白水浓度设计计算书——4800mm长网文化纸机湿部系统工艺设计文件编号：SJ-WS-2026-017设计阶段：施工图设计阶段文件类型：专业计算书编制人：________________审核人：________________批准人：________________编制日期：2026年10月

目录TOC\o"1-2"\h\z\u1概述 11.1设计依据 11.2设计范围 11.3设计原则 12设计原始数据与技术参数 22.1纸机主要技术参数 22.2浆料与成品参数 23产量与上网浆量计算 23.1成品纸产量计算 23.2上网浆量计算 34网部脱水曲线计算 34.1网部脱水分段与机理 34.2各段脱水量分配 44.3各段脱水量计算 44.4脱水曲线汇总 55留着率计算 55.1单程留着率（首程留着率） 55.2总留着率 65.3填料留着率 66白水浓度计算 76.1浓白水浓度 76.2稀白水浓度 76.3白水系统浓度平衡 87安全核验 87.1脱水能力核验 87.2留着率安全裕度核验 97.3白水系统水平衡核验 97.4真空系统能力核验 98结果分析与工程指导意义 108.1脱水曲线特征分析 108.2留着率影响因素分析 108.3白水浓度优化建议 108.4对工程设计的指导意义 119结论 1110免责声明 111概述1.1设计依据本计算书依据下列现行标准、规范及设计基础资料编制：（1）《制浆造纸厂设计规范》GB51092—2015；（2）《造纸用单层成形网》GB/T26454—2011；（3）《造纸用多层成形网》GB/T26455—2011；（4）《污染源源强核算技术指南制浆造纸》HJ887—2018；（5）《纸和纸板定量的测定》GB/T451.2—2002；（6）《纸和纸板水（的）测定》GB/T462—2003；（7）建设单位提供的《4800mm长网文化纸机工艺设计委托书》及相关基础数据。1.2设计范围本计算书涵盖长网造纸机网部成形段的工艺计算，主要包括：上网浆量与浆水平衡计算、网部沿程脱水曲线计算（成形板、案辊/案板、真空箱、真空伏辊各段脱水量分配）、纸页留着率（单程留着率、总留着率、填料留着率）计算，以及浓白水与稀白水浓度及白水系统浓度平衡计算。计算结果用于指导网部脱水元件配置、真空系统选型和白水回收系统设计。1.3设计原则（1）脱水曲线应与纸料悬浮液的滤水特性及成形网结构相匹配，避免初期脱水过剧导致纤维絮聚或网部流失过大；（2）单程留着率应控制在合理区间（一般文化纸为75%～90%），在保证纸页匀度的前提下提高填料与细小纤维留着；（3）白水系统应实现分级循环、梯级利用，最大限度降低新鲜水补充量与外排废水负荷；（4）各计算环节均应留有适当安全裕度，并对关键结果进行交叉核验。2设计原始数据与技术参数2.1纸机主要技术参数表2-1纸机主要技术参数表序号参数名称符号单位数值备注1净纸幅宽Bₙmm4400成品裁切宽2工作车速vm/min450设计车速3最大工作车速vₘₐₓm/min500预留能力4定量gg/m²70胶版印刷纸5抄造率η₁%97含湿损6成品率η₂%96合格率7年工作日Td/a35024h连续8流浆箱上网浓度Cₕᵦ%0.65浓度9出伏辊纸页干度Cₒᵤₜ%20.0网部出口2.2浆料与成品参数表2-2浆料配比与成品参数表序号项目单位数值说明1针叶木浆配比%30硫酸盐针叶木浆2阔叶木浆配比%70硫酸盐阔叶木浆3填料种类—滑石粉粒径2～10μm4填料加入量%20对成品绝干浆5成纸水分%6.0成品纸6横向收缩率%4.5网部横幅收缩7冲边宽度mm2×20两侧水针切边8湿纸宽度mm约4620含冲边与收缩3产量与上网浆量计算3.1成品纸产量计算成品纸每小时理论产量按下式计算：Qp式中：Q_p——每小时成品纸产量（绝干），kg/h；g——纸页定量，g/m²；B_n——净纸幅宽，m；v——工作车速，m/min。代入数据：Q考虑抄造率与成品率后，网部实际需成形的绝干纤维量为：Q0其中，填料绝干量为成品绝干量的20%：Q纤维绝干量为：Q3.2上网浆量计算流浆箱上网浓度C_hb=0.65%，则上网浆料体积流量为：Vhb取水的密度ρ=1000kg/m³，则上网浆料体积流量约为13.73m³/min（824m³/h）。4网部脱水曲线计算4.1网部脱水分段与机理长网纸机网部沿纸机运行方向，脱水元件依次为：成形板（湿端）→案辊/案板组→真空箱组（低真空段、中真空段、高真空段）→真空伏辊。根据脱水机理，可将网部脱水划分为四个阶段：（1）重力脱水段（成形板至第一组案板）：依赖浆层静压力与网孔重力滤水，脱水速度快但留着率较低；（2）案板/案辊脱水段：借助脱水元件楔形区产生的脉动真空抽吸，脱水均匀且有利于纸页成形；（3）真空箱脱水段：通过真空箱抽真空强制脱水，纸页干度显著提高；（4）真空伏辊脱水段：高真空抽吸，纸页出网部时达到最高干度。4.2各段脱水量分配根据本纸机浆料配比、上网浓度及成形网型式（多层成形网），参照同类纸机运行经验及脱水曲线设计原则，各段脱水量分配比例见表4-1。表4-1网部各段脱水量分配比例表段号脱水元件段脱水方式脱水量占比/%累计脱水率/%出段纸页干度/%Ⅰ成形板组（3块）重力脱水18.018.0约1.2Ⅱ案板组（共12块）脉动真空32.050.0约2.5Ⅲ真空箱组（5个箱）强制真空30.080.0约8.0Ⅳ真空伏辊（双真空室）高真空20.0100.0约20.04.3各段脱水量计算上网总水量为上网浆料中除绝干固形物外的水量：W各段脱出水量按比例分配如下：4.3.1第Ⅰ段——成形板组W成形板段脱出的浓白水中含有较多细小纤维与填料，该段白水直接进入浓白水池循环使用。4.3.2第Ⅱ段——案板组W案板段为主要成形区，脱水速度应均匀可控，案板角度沿程递减（前端4°～5°，后端2°～3°），以避免纸页过度脱水引起纤维重新排列紊乱。4.3.3第Ⅲ段——真空箱组W真空箱共5个，沿程真空度逐步升高：第1～2箱为低真空（10～15kPa），第3～4箱为中真空（20～30kPa），第5箱为高真空（40～50kPa）。各箱脱水量按近似等比例分配。4.3.4第Ⅳ段——真空伏辊W真空伏辊采用双真空室设计：低真空室（20～30kPa）负责纸页预脱水，高真空室（60～80kPa）负责将纸页干度提升至20%左右并使纸页顺利剥离成形网。4.4脱水曲线汇总表4-2网部脱水曲线计算结果汇总表段号位置脱水量/(kg·min⁻¹)累计脱水量/(kg·min⁻¹)累计脱水率/%出段干度/%上网流浆箱出口0000.65Ⅰ成形板后2455.52455.518.01.20Ⅱ案板组后4365.36820.850.02.50Ⅲ真空箱后4092.510913.380.08.00Ⅳ真空伏辊后2728.313641.6100.020.00校验：四段脱水量之和2455.5+4365.3+4092.5+2728.3=13641.6kg/min，与上网总水量13641.5kg/min基本一致（舍入误差），脱水曲线闭合。5留着率计算5.1单程留着率（首程留着率）单程留着率（FirstPassRetention,FPR）定义为上网绝干固形物中保留在纸页上的比例，是评价网部留着性能最核心的指标。其计算公式为：RFPR式中：R_FPR——单程留着率，%；C_hb——上网浆料浓度，%；C_wb——网下浓白水浓度，%。根据本纸机浆料特性（含20%滑石粉填料），选取单程留着率设计目标为R_FPR=80%。反算网下浓白水浓度：C即网下浓白水浓度约为0.13%（1.3g/L）。浓白水含有的绝干固形物量为：Q网部脱出总水量约13641.6kg/min，则随浓白水流失的绝干物量为：Q核验：上网绝干物量Q₀=89.25kg/min，纸页上留存绝干物量=89.25-17.73=71.52kg/min，与成品所需绝干量89.25×80%=71.40kg/min基本吻合。5.2总留着率总留着率（OverallRetention）是指经过白水回收与系统循环后，最终留存于纸页中的绝干物量占上网绝干物量的比例。对于封闭白水循环系统，总留着率显著高于单程留着率。总留着率按下式计算：Roverall式中：Q_sheet——纸页上绝干物量，kg/min；Q_makeup——系统补充的新鲜绝干浆量（不含回用白水携带物），kg/min。本设计中系统补充新鲜浆量为Q_c+Q_f=71.40+17.85=89.25kg/min，纸页成形绝干量亦为89.25kg/min（稳态下），故总留着率：R考虑白水回收系统（多圆盘过滤机）排出的污泥绝干量约1.5kg/min，则：R5.3填料留着率填料留着率是评价填料利用效率的重要指标，定义为纸页中填料量与加入系统填料量之比：Rfiller式中：F_sheet——纸页中填料绝干量，kg/min；F_added——加入系统的填料绝干量，kg/min。本设计采用双元助留系统（阳离子聚丙烯酰胺+膨润土），设计填料单程留着率约为75%，总填料留着率约为95%。表5-1留着率计算结果汇总表序号留着率指标符号单位设计值参考范围1单程留着率（首程留着率）R_FPR%80.075～902总留着率R_overall%98.3595～993填料单程留着率R_filler,FP%75.065～854填料总留着率R_filler%95.090～985纤维单程留着率R_fiber,FP%85.080～956白水浓度计算6.1浓白水浓度浓白水（网下白水）取自网部案辊/案板及真空箱部，浓度较高，主要用于流浆箱稀释水。根据第5章计算，浓白水浓度为：C浓白水量约为网部前段（成形板+案板）脱出水量：V6.2稀白水浓度稀白水主要来自真空箱后部、真空伏辊水封水及纸机冲边水针系统，浓度较低。稀白水浓度一般取浓白水浓度的1/3～1/5，本设计取：C稀白水量为真空箱后部及伏辊段脱出水量，加上水封水与冲边水：V其中真空箱水封水W_seal=50L/min=3.0m³/h，冲边水W_trim=2×15L/min=1.8m³/h。则：V6.3白水系统浓度平衡白水系统采用分级循环方案：浓白水优先回用于流浆箱稀释，多余浓白水与稀白水一并送入多圆盘过滤机进行纤维回收；过滤后清水作为稀白水补充分散部、毛毯喷淋等用水。系统浓度平衡方程为：Csys式中：C_sys——系统平衡白水浓度，%；V_sys——系统白水总循环量，m³/min；Q_fiber,loss——系统排放污泥中绝干纤维量，kg/min；Q_filler,loss——系统排放污泥中绝干填料量，kg/min。经多圆盘过滤机回收后，系统排放污泥绝干量约1.5kg/min（其中纤维0.9kg/min，填料0.6kg/min），新鲜水补充量约为15m³/h。系统稳态平衡白水浓度为：C表6-1白水系统浓度与水量平衡表白水类别浓度/%水量/(m³·h⁻¹)绝干物量/(kg·min⁻¹)主要用途浓白水0.130409.214.78流浆箱稀释水稀白水0.0325414.02.24毛毯喷淋、高压针洗系统平衡白水0.109约823.2约15.02循环系统均值外排废水0.015约15.00.0375经处理后排放新鲜补充水0约15.00调节系统水量平衡7安全核验7.1脱水能力核验核验出伏辊纸页干度是否满足后续压榨部进料要求。一般长网纸机出网部干度应达到18%～22%，本设计取20%，处于合理区间。验证：即出伏辊时纸页中含水量为357.0kg/min，纸页总湿重为89.25+357.0=446.25kg/min。该值与上网总浆量13730.8kg/min之比即为网部脱水效率：η脱水效率96.75%，符合长网纸机网部脱水效率95%～98%的正常范围，核验通过。7.2留着率安全裕度核验单程留着率设计值80%，处于同类纸机（75%～90%）的中等偏上水平。考虑到浆料配比、填料特性及助留系统效果波动，实际运行中单程留着率可能在±5%范围内波动，即75%～85%。即使在最低工况75%下，网下白水浓度升至：C该浓度仍在白水回收系统设计处理能力范围内（多圆盘过滤机进水浓度可承受0.2%～0.3%），系统具备足够安全裕度。7.3白水系统水平衡核验系统进水总量：上网浆料水13641.5kg/min+水封水50kg/min+冲边水30kg/min+新鲜补充水250kg/min（15m³/h）=13971.5kg/min。系统出水总量：纸页带走水357.0kg/min+外排废水250kg/min+蒸发及飞溅损失约50kg/min+污泥带水约50kg/min=707.0kg/min。差额部分（13971.5-707.0=13264.5kg/min）为系统内部循环水量，与浓白水+稀白水总量13721.6kg/min接近（差异源于循环系数与回用率），水平衡基本闭合。7.4真空系统能力核验真空箱及伏辊总真空抽吸空气量按纸页定量80g/m²以下机型估算，单位面积空气消耗量约为2.5～3.5m³/(min·m)。本纸机湿纸宽4.62m，真空箱+伏辊总真空宽约6.0m，则真空系统总抽气量约为：Q选型时真空泵组应按不低于1300m³/h配置（留20%裕度），并分低真空、高真空两个真空母管，分别对应真空箱组和伏辊。8结果分析与工程指导意义8.1脱水曲线特征分析本设计脱水曲线呈现“两端低、中间高”的典型分布特征：成形板段脱水占比18%，案板段占比32%为脱水高峰，真空箱段占比30%，伏辊段占比20%。该分布符合长网纸机网部脱水规律——在成形初期（案板段）完成大部分重力脱水，进入真空段后逐步提高真空度以避免纸页压花。运行中应重点关注水线位置，水线应落在第3～4真空箱之间，若水线过短（脱水过快）应降低前段案板角度或真空度；若水线过长则应提高真空度或增加案板数量。8.2留着率影响因素分析单程留着率80%的设计值依赖于双元助留系统的稳定运行。影响留着率的主要因素包括：（1）浆料打浆度——打浆度越高，比表面积越大，细小纤维越多，留着率越低；（2）填料粒径——填料越细，比表面积越大，留着越困难；（3）白水浓度——系统白水浓度升高会导致细小组分循环富集，反而提高留着率但恶化纸页匀度；（4）网速与浆速差——浆网速比控制在0.98～1.02范围内有利于成形与留着。生产中应通过在线白水泵浓度监测与助留剂添加量联动控制，将单程留着率稳定在78%～82%区间。8.3白水浓度优化建议（1）浓白水应优先用于流浆箱稀释，避免优质浓白水直接进入稀白水管网；（2）多圆盘过滤机应设置分层出水，滤液按浊度分级回用——超清滤液用于高压喷淋，清滤液用于网部喷淋，浊滤液回用于碎浆；（3）系统补充新鲜水应控制在12～18m³/h范围，避免过量补充导致纤维与填料流失增加；（4）建议在浓白水池、稀白水池及外排口分别安装在线浓度变送器，实现白水浓度实时监控与报警。8.4对工程设计的指导意义本计算结果可直接指导以下工程设计环节：（1）网部脱水元件选型与布置——成形板数量、案板角度梯度、真空箱数量与真空度分配；（2）真空系统设备选型——真空泵抽气量、真空罐容积、真空母管管径；（3）白水系统管网设计——浓/稀白水管径、白水池容积、多圆盘过滤机处理能力；（4）助留系统设计——助留剂种类、添加点位置、添加量范围。建议设备订货前结合纸机供应商提供的详细脱水曲线模拟软件进行复核。9