高得率制浆设备

1、制浆造纸机械设备第三章 高得率制浆设备.第一节 概述主要包括磨木机及盘磨机两大类，磨木机又包括间歇式磨木机和延续式磨木机两类。磨木机是高得率制浆设备的来源，它的制浆原理不断被沿用至今；盘磨机那么是现代开展的并被广泛采用的制浆设备。高得率制浆设备在过去30年间已获得很大进展。在1960年以前，实践上全部高得率纸浆都是用磨木机消费的，到1990年，50以上的高得率纸浆是由盘磨机消费出来。.快速转向盘磨机的最初动力是由于它有三个明显的优点：可利用锯材厂废料木片和锯屑以替代木段；较高的纸浆强度性能；设备综合效率高。随着盘磨机制浆技术的开展，其优点愈来愈明显，例如，具有更大的消费规模，改良工艺控制，利用

2、硬木材种，以及有能够改动工艺条件以获取各种各样的纸浆性能。.磨石磨木机制浆法仍有低能耗和高散射系数即较大的纸页不透明度的优点。带压、高温磨浆设备的开展也有能够消费出强度和其他性能上更具竞争力的磨石磨木浆。第二节 磨石磨木浆设备一、概述磨石磨木在高得率浆中仍占着重要位置。近20多年来温控磨木机、压力磨木机和超压力磨木机等新设备相继出现，使磨木工艺控制在较佳条件下，既坚持电耗较低的优点，又使磨木浆质量得到进一步提高。. 磨木机主要由磨石、喂料安装、加压安装、浆的移送安装和刻石安装五个部分所组成。磨石磨木浆是将曾经剥皮并锯断成一定长度的木段压在旋转的和被不断喷着水的圆筒型磨石面上磨成浆的。木段放在与

3、磨面旋转方向成直角，与磨石主轴相平行的位置上。磨木过程的根本步骤是从木材分别出纤维，又在复磨中扩展纤维面积和切断纤维。.二、磨木机的型式及特点一磨木机的型式磨木机分为间歇式和延续式两大类。间歇式磨木机由围绕在磨石机架上的料袋所组成，木段用人工装到每个料袋里去。一次加压终了，人工释放压力，待压板退回，再用人工装料然后封锁料袋门，再行加压。多年来，这些根本程序没有变化，只是自动化程度提高、配备才干增大而已。.延续式磨木机是为了消除压板退回和装料时所损失的磨木时间而开展的。当石面上的木段还没有磨完，后续的木段曾经做好预备，使磨木得以不间歇地进展。二各种磨木机的特点磨木机各有特点，链式磨木机电机负荷较

4、稳定，对磨石喷水和刻石方便，由磨碎区除去浆料和木片比较容易；主要缺陷是设备占地空间较大，链条翅片易损坏。.三、间歇式磨木机一人工喂料袋式磨木机人工喂料袋式磨木机由Voelter开发，有3-5袋安装在磨石周围机架上。图3-1为3袋式磨木机。浆的质量可经过调整水压加以控制。这一型式磨木机运用的木段长度为61cm、8lcm或122cm，台日产量620t，磨石转速200250r/min，磨石直径为0mm。.二库式磨木机库式磨木机，不论高库或低库，都是为了降低磨木浆消费本钱而开展的，相对来说它比原始手工装料袋式磨木机消费才干大而所需劳动力少。三改良的袋式磨木机改良的袋式磨木机是水力支配的双袋式磨木操作。

5、操作全部自动化，只需料斗里坚持有足够的木段就可以了。.四压力磨木机压力磨木机可消费高强度浆。实验证明磨木机在超出常压下磨木，可有效地防止水的沸腾，坚持木材的温度，可以用接近100的水喷洗磨石也没有烧木之危险，而由于磨木温度较高可到达140，添加了木素的软化，有利于纤维在不受损伤的情况下得到分别，使浆的长纤维比例添加，耐破度，撕裂度和抗张强度都有显著提高，在纸机上实验也证明压力磨木浆可以用于消费高质量的纸。以后在世界各地安装投产了许多这种磨木机。.四、延续式磨木机一链式磨木机链式磨木机与袋式或库式磨木机的不同在于它只需一个磨木区在磨石的顶部，依托两侧链条的运转，将木段不断压到磨石面上。这种磨木机

6、的特点：没有木段装袋过程的中断，有较多磨木时间；占地面积比袋式少；运用较少机械控制配备。 .二环式磨木机环式磨木机是利用楔形区传送木段对磨石的压力。环的外机架坐落在一铸铁平板上，在磨石磨损时可以挪动环、调整其与磨石的间隙。喂料环是用液压发动机经过一齿轮组驱动的，经过自动增减液动发动机油量，即相应提高或降低环的速度，从而坚持主电动机的负荷稳定。浆由磨石两端环外机壳排出，两处出浆口都有堰板可调理磨石浸浆深度。.这种磨木机磨区面积较传统磨木机大，消费才干也大，而占地面积较小，配备简单，开停机操作容易，费时较少，但装料较难，换磨石拆装复杂需时较长，由于刻石器在喂料环内，拆装刻石刀不方便。而且这种加压方

7、式使磨木区压力不够均匀，磨木浆质量偏低，白度也略低12。三延续袋式磨木机延续袋式磨木机是一种可以延续磨木的水力支配双活塞双袋式磨木机，如图3-6所示。.四温控磨木机是利用高温磨木的机理对链式磨木机进展改造开展的，其特点是在不超越水沸点的条件下尽量提高磨碎区的温度。主要是充分利用木库内蒸汽的能量以提高磨碎区的温度，并配用稳定运转控制器，控制温升，以提高磨木浆质量，部分目的可到达压力磨木浆的下限。回水温度79，磨碎区浆料出口温度达9097，浆坑浆料温度达8594。.五、磨石随着磨木浆消费的开展，天然岩石已不能顺应需求，转而改用水泥磨石。如今正逐渐为陶瓷磨石所替代。陶瓷磨石具有耐磨性能好刻石周期和运

8、用寿命长，浆料质量稳定，纤维形状和脱水性能好，浆白度有所改善，含砂量少以及有利于纸机抄造等显著优点。一水泥磨石水泥磨石多以石英砂为磨料，以水泥为固定磨料的粘结剂制造的。.二陶瓷磨石最早制造的陶瓷磨石是用大的陶瓷磨块固定在一铸铁芯上，由于大磨块烧结难度大，废品率低，很快开展为相对小的磨块准确地衔接在加筋的混凝土芯上。图3-8为陶瓷磨石断面图。1.磨块制造磨块有三种磨料：碳化硅、氧化铝和改性氧化铝。碳化硅磨粒较硬，有锐利的刃口、较多的棱角，另外也比较脆。.氧化铝磨粒多呈块状，较圆钝，不易碎，在受冲击的情况下比较坚韧。磨料结晶从炉中出料后，经粉碎及一系列筛分，使其具有所需求的性能。用于制浆磨石的磨料

9、粒度为12180目。根据需求，可以用单一粒度磨料或混合粒度磨料消费磨块。60目粒度通常针对消费新闻纸用浆，而30目和较粗粒度用于消费纸板用浆，比60目更细的粒度用于消费低定量涂布纸和其他印刷纸用浆。.磨块是磨料加粘结剂制造的，两种资料经准确计量，机械混合，置于压模内加压成坯，然后将磨块坯移入烘箱，经充分枯燥后放入窑炉，在2000以上高温下烧结，保温一段时间后冷却至室温而成。2陶瓷磨石的组装在组装固化好的磨石内，扎上钢筋并固定螺栓衔接铁板，再装上芯模，灌芯后保养两个月即可运用。 .三温度变化对磨石的影响过大的温度变化，急剧地升温或降温，都会使磨石产生应力，呵斥损伤。实验消费都阐明：当停机时磨石过

10、快冷却或开机时过快升温，都产生比正常消费时更大的应力，致使磨石遭到损伤，从而导致磨石的破裂。在运转中，没有运用浆坑温度检测控制，能够发生磨石部分的迅速过热，出现“烧石景象。部分迅速过热，能够是喷水管堵塞或石块之类的杂物混入磨碎区呵斥的。.四刻石1刻石实际不论是陶瓷磨石还是水泥磨石都是由磨粒和粘结磨粒的粘结剂所组成的。刻石不是刻单个磨粒。这些磨粒比刻石刀还硬得多。刻石是刻断包围在磨粒周围的较软的称作粘结网的粘结资料。这样除去用钝了的磨粒，暴显露新的磨粒。.由于以下的缘由，必需定期刻石：暴露新的磨粒。减少磨石磨浆面积。控制紧缩和松弛频率。纤维长度的控制。清理磨石孔隙。冷却磨浆区和磨石。.六、磨木机

11、的性能及参数一磨石线速度加拿大1982年调查：线速度20m/s的占26、2025m/s的占63%、2530m/s的占7%、超越30m/s的占4。磨石的线速度即圆周速度，它决议于磨石每分钟的转数和磨石的直径。二喷水及磨石浸浆深度 1喷水 喷水的功能有：.清洁石面，使其坚持最有效的形状。从磨木区带走产生的热量。将石面上的浆送到浆坑。使磨石温度均匀，有利于坚持稳定的磨木情况。控制系统的稳定性，减少刻石费用和延伸磨石寿命。防止磨石熄灭损坏和降低浆的质量。调理双袋式磨木机头一个袋前的喷水，有助于平衡前后袋产量。. 2磨石浸浆深度浆坑式磨木的最大优点在于磨石得到均匀的冷却，使磨木温度坚持平衡，以运用较低的

12、电耗消费优质的浆，对大多数等级的磨木浆，磨石浸浆深度为3775mm。较低的浸浆深度，其单位电耗较低，同时也有助于坚持前后袋产量更加一致。浆坑磨木主要缺陷是由于浆的回磨和木片的堵塞使喷水难于坚持磨石清洁。无坑磨木就是在磨木过程中磨石不浸在浆中，依托极均匀的喷水清洁和冷却磨石。压力磨木机无磨石浸浆要求，采用无坑磨木。.三负荷和压力在其他条件不变时添加压力，游离度、负荷、产量、粗纤维和碎片随之添加。调整压力可以控制游离度，但磨木机的最大负荷是其限制要素。假设到达了最大负荷，而不能得到较高的游离度，那么就需求采取诸如刻石等其他措施。根据阅历，刻石应掌握在每吨浆输入功率比正常低负荷下超出35，比平均负荷

13、下超出30，和比高负荷下超出25的时候。对锋利的磨石运用低负荷，而对钝的磨石运用高负荷是有利的。.第三节 盘磨机械浆设备一、概述在用盘磨机处置磨石磨木浆筛渣的根底上，开展成一种将木片在盘磨机中直接磨碎成浆的新的机械制浆设备，称为盘磨机械浆RMP设备，又称木片磨木浆CRP设备。为了提高盘磨机械浆的强度，减少纤维束和碎片含量，在木片进盘磨机之前先经短时间汽蒸使之软化，开展成为预热机械浆(TMP)。. 二、盘磨机械浆系统的典型流程.三、盘磨机可分为单盘磨、双盘磨和三盘磨三种。.一单盘磨单盘磨由1个定盘和1个动盘组成，由1台电动机带动转轴上的动盘旋转进展磨浆，浆料由定盘中心孔进磨，动盘转速1500-1

14、800r/min，磨盘间隙经过液压系统或齿轮电动机进展调理，一个磨盘旋转，另一磨盘固定不动。旋转的磨盘可采用悬臂构造，磨盘安在主轴的末端，也有的是将旋转的磨盘装在主轴中部，两端由轴承支撑。木片利用环绕主轴上的螺旋喂入盘磨机。喂料螺旋可以单独传动也可以随主轴转动。.二双盘磨双盘磨由两个转向相反的动盘组成，各由1台电动机带动，转速为2400 3000r/min ,经过双螺杆进料器强迫进料，利用线速传感器，可准确控制磨盘间隙，两个磨盘都装在悬臂上，作反方向旋转。木片经过同轴的喂料螺旋由一个转盘的中心口喂人，也有由一磨盘斜方向喂入的。.三三盘磨三盘磨由2个定盘和中间1个动盘组成，动盘两侧具有两齿面，分

15、别与2个定盘组成2个磨浆室，即使转速很高，也不存在动盘偏斜问题。由两台单盘磨结合而成的，但和单盘磨有很大不同，它的旋转的磨夹在两个固定的磨盘中间，因此在同样直径下，磨浆面积提高了一倍。由于两边固定的盘磨对着中间转盘加压，因此实践上不存在轴推力，磨盘也不会变形，在任何操作条件下都能坚持良好平行度。.盘磨机所做的功，是在磨盘的刀缘上完成的。提高转速与增大磨盘直径，均可提高盘磨机的单机消费才干。不论单盘磨或双盘磨，都有向高速、大直径开展的趋向，提高转速会使盘磨机产生很大离心力，影响磨盘间浆料的正常分布，并使设备产生稳定性问题。三磨盘的开发，从添加磨浆面积入手，在不提高转速及增大盘径情况下，磨浆面积添

16、加二倍，既有利于产量提高，也有利于改良磨浆质量，同时便于热能回收。.四锥形盘磨机为了抑制大直径磨盘所带来的问题，这些年开展了“锥形区的概念，即在磨盘的外圈有一和磨盘成75的磨浆区，一种叫做RGP 70 CD的盘磨机的磨浆面积相当于普通1778mm盘磨机，而其线速度只相当于1473mm的盘磨机。在锥形盘磨机中，中间平面磨浆部分的磨盘充分利用离心力作用使浆料进入磨浆区，而到了锥形区，这种加速的离心力降低，而延伸了浆料在磨区的停留时间。. 五盘磨机的构造设计要求及正常运转的保安措施木片磨浆的机理：在高速转动的磨盘之间，木片部分遭到磨纹的辗磨，大部分是由于木片或纤维本身的相互摩擦和挤磨而制成机械浆。先

17、是木片在磨盘的破碎区被破碎成火柴杆状的小木杆，然后进入磨碎区被磨成木丝，最后在磨盘的精磨区被分别成纤维并细纤维化。由于剧烈的摩擦作用而产生大量的热，木片在高温下加热，木素容易软化，纤维能在比较不受损伤的情况下分别出来，因此迅速地制得所需求的浆料。. 实验和消费实际证明，必需在1535%浓度条件下进展磨浆，才有良好的效果。假设浓度过高，那么会使浆料过热，大量水分蒸发，部分浆料过干，导致浆料在高温下颜色变深，甚至焦化。1盘磨机构造设计的要求：(1)物料必需延续而均匀地喂入磨浆机。普通可采用螺旋进料，强迫送进。(2)在两个磨盘外表间的物料必需布满整个盘面空间，并延续运动。要有良好的磨盘构造来实现这种

18、延续运动，并将木片延续磨制成合格的浆料而分开磨盘。.(3)浆料的质量必需稳定。在其他条件一样的情况下，主要要素之一是磨盘必需耐磨，改换的周期越长越好。如今普遍采用的是合金磨盘。(4)磨浆过程中必需坚持一定的磨料浓度。磨浆机壳体内装有喷水管，使磨碎区内有最适宜的磨浆浓度。普通可掌握在木片与水的混合物中含有2533%的绝干木片的浓度，水分在大量的吸热过程中经过磨盘，并为湿浆和蒸汽带走。.(5) 磨盘施加于磨盘面间的物料上的压力相对稳定，恒定的均匀的间隙。稳定的压力和恒定的间隙关系到磨浆的产量、质量和动力耗费，因此必需有压力和间隙的调理安装。(6)经过磨盘磨成的浆料到了磨盘的壳体磨室空间后必需迅速通

19、畅地排出，才干坚持磨浆过程的延续进展。必需设有适宜的排料口或者专门的排料机构。.(7) 运转时高度平稳，磨盘间隙坚持恒定。主轴和磨室壳体要有足够的刚度；转盘磨盘要有足够的动平衡；磨浆机的机座要紧固，运转时设备的振动力经过机座直接为根底所吸收，磨浆机运转前后机座必需坚持恒定的温度；磨浆机在运转时，轴承和相对转动的部位所产生的热量必需及时引出，充分冷却。.在构造设计上对零件的加工精度和装配精度需提出严厉的要求，在资料选择方面，要留意到热胀系数对设备精度的影响。(8)设备的构造要紧凑，且便于对磨室的检查、磨盘的改换和浆料的抽取。. 2盘磨机正常运转的保安措施(1)磨浆机主传动电机负荷过大、过小的报警

20、。(2)磨浆机主轴承光滑情况的报警。(3)电机和主轴承超温的报警普通电机以105为限，轴承以40为限。(4)电机冷却水中断时的报警。(5)磨浆机产生异常振动时主电机自动停车的报警。(6)双盘磨操作时，发生其中一个磨盘带着另一个磨盘同向转动时的自动报警。.六盘磨机的磨盘1选择磨盘的规范能磨出质量好的浆；电耗低；磨盘的吨浆本钱低。2磨盘的设计凭阅历探求出来的，无规律可循，也没有一种对各种木材和浆料都适用的磨盘，磨盘通常分破碎区、过渡区 和精磨区。.当木片喂入盘磨机时，先经破碎区磨 成火柴杆状，然后经过过渡区和精磨区。磨齿是用以对纤维施加压力的，沟槽那么用以让纤维膨胀并作为保送水和蒸汽的通道。普通磨

21、齿和沟槽的宽度不得超越纤维的长度。有的磨盘设有浆挡，其作用是 抑制浆料的流动，迫使纤维进入齿面遭到磨碎作用。浆挡最好呈螺旋状陈列，其高度由中心到外部逐渐添加。.设计磨盘的另外两个目的是填充形状曲线和比容积曲线。填充形状曲线是指两磨盘接触时沟槽空间与磨盘半径的关系。比容积曲线的含义与填充形状曲线类似，但是是指在磨浆间隙下的空间总容积。从图3-26和图3-27可以看到曲线上最窄的一点的蒸汽速度为0，称转机点。分开这一点磨浆所产生的蒸汽分别向磨盘内外流动，这转机点离磨盘中心越远，越多的蒸汽以和纤维流动方向相反的方向反喷。.实践上，应使大部分蒸汽随纤维排出，以利均匀喂料，但反喷的蒸汽量难以控制。盘磨有

22、一定的锥度，通常精磨区锥度小，过渡区锥度大，而两段或多段磨浆的磨盘锥度逐渐减小，如有的公司一段磨两磨浆区的锥度分别为1:160和1:300，而二段磨两磨浆区的锥度为1:100和1:300。盘磨和平行度对成浆质量影响很大，普通圆周上的平行度偏向不得大于0. 05mm，否那么纤维和蒸汽会从间隙大的地方逸出，使盘磨机产生震动降低成浆质量。. 3磨盘的构造磨盘普通由产生研磨作用的磨片的构成。磨片可以是整个圆形的或由假设干扇形片组成，也由单独一或两者兼有。磨片可直接装在盘体上或经过整圆的盘托与盘体结合。磨盘上直接对纸浆起作用的是磨片上的磨纹。高浓操作的磨盘磨纹在中心区域，中间区域至边缘区域各段是不一样。

23、中心区域称为破碎区；中间区域称为磨浆区域粗磨区；边缘区域称为精磨区。.4磨盘的资料盘磨的资料决议于它的运用寿命，目前最多的是用镍铬冷硬铸铁，它是一种耐磨的镍铬白口铁。它本钱低，耐磨性能好，但容易腐蚀，不锈钢磨盘耐腐蚀，但价钱昂贵。为了在运用寿命和单位本钱之间获得折衷，目前开展了两种高铬白口铁，即Hi-C白口铁和K合金白口铁：Hi-C白口铁含铬25%-26%，K合金白口铁含铬18%。为了尽能够延伸改换磨片的周期，提高劳动消费率，以及稳定磨浆的质量，在设计磨盘时，要留意选择优良的耐磨的磨片资料。.七盘磨机的转子转子是盘磨机的关键部分，它包括主轴、磨盘和轴承。设计转子时必需思索盘磨机的动态特征和振动

24、频率。盘磨机的主轴是承载磨盘的，还必需思索启动时的瞬时扭矩。盘磨机对光滑的要求很高，新型盘磨机有集中光滑系统。光滑油经冷却至4045后进入轴承。冷却过的光滑油不仅能提供维护油膜，而且能将轴承内的热量带走。.第四节 高得率浆的低能耗设备一、节能的意义及途径在瑞典，其造纸用能源占该国工业能源总耗费的42钢铁工业仅占18%。美国造纸工业耗费能源约占其制造工业总耗费的10，而其石油耗费约占整个制造工业耗费量的26。日本造纸工业的能源耗费居该国各种制造工业的第四位。据报道，每消费一吨纸，平均能量总耗折合原油约6桶。.造纸工业被列为一个大耗电工业部门，并留意到了造纸工业中的能源本钱问题。省资源，省能源，无

25、污染是当前造纸工业面临所要处理的三大课题。研讨阐明，得率降低10，能耗可减少2/3，为节约资源，开展高得率制浆，无疑能耗也会增大，这就需求进一步开发节约原料和节约能源两者并存的制浆技术。节能的途径不外是，新技术，新设备，新方法；采取积极的方法在消费中直接降低本身的电耗，消费中的能源进展回收和利用等。.二、挤压机械浆设备一切机械制浆方法的根本原理都是采用紧缩和减压以到达分别纤维的目的。在磨石上当纤维经过每一磨粒时，纤维就遭到一次紧缩。在盘磨机中，反复地紧缩和减压过程使纤维壁疲劳，从而完成分别纤维的过程。紧缩必需在低强度下进展，否那么，将使浆中的短纤维增多。在减压期间，释放出能量并转化成热，计算阐

26、明，盘磨机械制浆时输入的几乎一切的能量最终都转化成热。.机械制浆中的紧缩及剪切应力包括微小的粘弹性变形及大的塑性变形。在发生纤维壁破裂之前，这种变形过程要耗费大量的能量。高得率制浆的主要目的是要在大大降低电耗的条件下制造出的浆的一切物理特性和TMP相当，这个目的必需在不会对光散射系数、不透明度等光学性能呵斥不利于印刷质量的影响下实现。.要大大降低TMP电能耗费，必需改动磨浆的根本原理，即改动磨浆时对纤维产生的紧缩减压循环过程，运用新的根本工艺来替代。木材轴向受压时产生的皱曲作用能使纤维分别，即利用木材轴向受压磨浆时，在电能耗费低的根底上消费出纤维长而结合力好的浆。EMP(Extruder Me

27、chanical Pulping)挤压机机械制浆是在称为Bi-Vis的挤压机上进展一段处置然后在通常的盘磨机进展两段磨浆。.Bi-Vis的挤压机，是由两根以同一方向转动的卧式螺旋。沿螺旋长度逐渐改动螺距，螺距开场较宽以便浆料向前挪动，以后螺距变窄，这样构成的“渐缩区以产生紧缩作用。“揉碎区，螺旋是反转的，浆料以反方向运动，因此产生很高的紧缩力和剪切力。在“揉碎区螺旋的外表开有许多由轴心向外延伸的槽。这些槽的大小及间距可控制浆料在挤压机内的运动和纸浆质量。开槽的大小及数量对浆的松厚度和浆料吸收能量有很大影响。.Bi-Vis挤压机获得的机浆，从外观上看，与TMP系统第一段压力盘磨机上磨出的机浆类似

28、。但纤维分别较好，纤维束含量比TMP少30左右。挤压机是利用紧缩力和剪切力使木材纤维化并纵向轴向分裂细胞壁而无碎片产生，产生足够热量以塑化木素，也为顺利分别纤维发明良好条件。温度大大低于木素玻璃转移点，纤维是在S1-S2层而不是在胞间层分别。特别该当指出的是，挤压法能节约磨浆能耗30，而并不影响浆的质量。也许这正是技术上的突破。.三、节能型盘磨机的制造和运用所谓节能型盘磨机是指能降低非消费性能耗和大幅度回收磨浆时产生的热量。一盘磨机的合理构造和合理尺寸三盘磨是一种能耗低，效率高，转动盘能在两侧定盘间浮动的盘磨机twin disc refiner。为了发扬投资效益和提高消费才干，盘磨机的选择均向大型化方向开展，采用大直径的盘磨机厂家愈来愈多，盘磨机的效率明显地得到提高，由锥形磨的50%60%，单盘磨的60%-70%，到三盘磨的75%90%。.中选择大直径盘磨机时，一定要留意在满负荷下运转，否那么抵消不了空载损失，盘磨机效率反而下降，能耗反而增多。假设运用一台直径稍大的替代2台直径稍小的三盘磨，也同样像运用一台三盘磨替代2台单盘磨那样，可以节约能源。运