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天津科技大学材料科学与化学工程学院 第四章废纸制浆及废纸脱墨设备 The equipment for pulping and de-inking of wastepaper 天津科技大学材料科学与化学工程学院 第六节 热分散于搓揉设备 Equipment for hot dispersing and kneading p 废纸中除含有各类轻、重杂质外,还含有沥青、石蜡、油 脂和各种热熔性或压敏性的胶黏剂等物质。这些热熔性的 杂质若留在浆料中不除去,则在抄纸时易黏在网子、毛布 、棍子或烘缸表面上,造成纸页断头或出现孔洞、掉毛等 纸病。因此必须对这些热熔性杂质进行处理。 p 处理热熔性杂质的方法主要是“热分散法”。热分散就是采用 机械与热作用相结合的方法,将经过离解和净化的废纸浆 送入热分散系统,在100的温度下使热熔物杂质溶解分散 成肉眼看不见的微粒,并均匀的混于纤维之间,而在最后 的成品中不容易察觉出来。 天津科技大学材料科学与化学工程学院 n 除了热熔物和塑料类杂质外,热分散过程还可以有效分 散残余油墨粒子。 n 热分散过程同时可以使浆料获得轻度精磨的处理效果从 而改善浆料的匀整程度和物理强度。 n 热分散通常是在高浓(3035%),高温(80120 )的条件下,用热分散机对浆料进行强烈的搓揉。 n 高浓是为了消除水载体的润滑作用,保证浆料以及油墨 粒子类固体可以获得强烈的摩擦剪切,高温是为了使热 熔胶、塑料片、油墨粒子等残存杂质软化,更容易经受 分散作用。 天津科技大学材料科学与化学工程学院 n 热分散过程同时是一个能量传输的过程。通常热分散的 功率输入量为60-80 kwh/t。 n 有漂白工序跟随在后的热分散机会在热分散机的进浆口 加入漂白用的化学药品,利用热分散机充分的搅拌功能 同时起混合器的作用。 天津科技大学材料科学与化学工程学院 n 热分散机可有三种运行控制模式:定功率输入,比功率 输入和人工手动控制。 定功率输入模式:将设备的功率消耗作为一个固定的给定值。不 管运行中送进热分散机浆料的浓度、流量的变化,系统根据电动机 的瞬时电流讯号对磨片的进刀量或者搓揉机出口界面大小进行调整 ,保持过程的功率消耗为恒定值。 比功率输入模式:将单位物料(吨)的功率消耗作为给定值,系 统根据检测进入热分散机浆料所得到的流量、浓度和电流讯号来控 制磨片的进刀量或者搓揉机出口截面大小。此时,系统的总功率输 入是随浆料的绝干通过量变化而变化的,而单位物料的功率消耗维 持恒定。 人工手动的模式是放弃自动控制,人为的改变和设定进刀量或者 出口截面。 天津科技大学材料科学与化学工程学院 热分散机分成盘式和辊式两种类型: u盘式热分散机的结构域盘磨机相似。但是工作浓度高得 多,传输的功率很大,主要的工作部件定盘和转盘以及 磨盘的齿要比普通磨浆机的磨盘强度要大得多。 u辊式热分散机又分双棍和单棍两种。辊式热分散机又叫 做搓揉机。 u盘式热分散机操作温度在90-130 间,搓揉机操作温度 低于100 。盘式热分散机的功率输入较高,为50-80 (最高120)kwh/t,而搓揉机为30-60(最高80kwh/t) 。定盘和转盘之间的速差,盘式热分散机是搓揉机的4 倍,两者的工作浓度都是25-35%。 天津科技大学材料科学与化学工程学院 天津科技大学材料科学与化学工程学院 天津科技大学材料科学与化学工程学院 天津科技大学材料科学与化学工程学院 天津科技大学材料科学与化学工程学院 n 盘式热分散机的结构与盘磨机相似。 n 工作原理:经净化与精选后的浆料浓缩至25-30%的浓 度,再经加热螺旋,温度达到85-100 ,由喂料螺旋 送入机内,浆料从定盘的中心孔进入分散区,通过分 散齿的强烈剪切和搓揉而完成热分散作用。使软化的 热熔物如蜡、树脂、胶黏剂或者油墨从纤维分离和碎 解,分散成肉眼看不见的微小颗粒,而纤维本身进一 步被均匀纤维化,并提高了结构强度和叩解度。分散 后的浆料在环形磨浆室中被稀释到5-6%的浓度沿切线 方向排出。 天津科技大学材料科学与化学工程学院 天津科技大学材料科学与化学工程学院 n 为了调节热分散的功率输入,大中型热分散机的转盘和主 轴可在电机驱动下前后移动。调节系统根据主电机的功率 输出(或工作电流)的信号,通过DCS系统与给定值对比 后,控制调节电机的正转和反转,驱动转盘向定盘靠近或 退出。 n 有些浆料的热分散温度达110 ,这时热 分散机的壳体就 要按照压力容器的要求进行设计。 天津科技大学材料科学与化学工程学院 (一)转盘和定盘 Rotor and stator n 分散机转盘的转速通常为1500r/min,转盘和定盘的直 径为500-1000mm,用球墨铸铁、镍铬合金钢等耐磨材 料制成。 n 定盘和喂料螺旋装在有铰链的端盖上,转盘装在底盘上 ,为了使转盘能承受大的冲击和振动,底盘造得比较厚 。 n 传动轴实际直径比按功率计算所需要的直径大得多,使 整个转盘具有足够大的惯量。 天津科技大学材料科学与化学工程学院 天津科技大学材料科学与化学工程学院 天津科技大学材料科学与化学工程学院 (二)机壳和机座 Shell and base n 传统的热分散机机壳使用铸钢材料。使用铸钢的好处是 部件质量大,吸收振动能力强,内表面更耐磨。 n 现在有的热分散机机壳采用合金钢板焊接而成,这种机 壳质量轻,机加工量较少,但是隔音减振作用不如铸钢 。 n 功率大的热分散机可在机壳上安装振动测量装置作为设 备正常运转的保护装置,有些热分散机的机座上还安装 间隙指示装置,帮助判断设备运行情况。 天津科技大学材料科学与化学工程学院 (三)转盘进退系统 n 转盘和定盘间隙越小,浆料在齿盘之间的空间越小,浆 料受到齿盘的机械磨浆作用以及浆料内部的摩擦搓揉作 用迅速上升,主电机的功率消耗也随之上升。 n 根据热分散工艺的需要,可以通过定功率输入,比功率 输入和人工手动控制三种模式来控制电机功率与转盘的 位置。 n 在主轴做水平移动时,主轴联轴器要做出相应的补偿, 一般热分散机采用齿式联轴器进行补偿。 天津科技大学材料科学与化学工程学院 (三)喂料和稀释系统 1.喂料螺旋 Feeding screw n 有些喂料螺旋 采用普通的输送螺旋。 n 有些喂料螺旋采用带式喂料螺旋,带式喂料螺旋的叶片 无论是强度、刚度和耐磨性方面,制作要求更高,但是 输送浆料的效率更高。 n 喂料螺旋的工作直径一般为250-400mm,螺旋转速350- 500r/min。 天津科技大学材料科学与化学工程学院 天津科技大学材料科学与化学工程学院 2. 稀释系统 n 热分散机的工作浓度一般在30-35%之间。热分散机的稀 释有在分散区前和分散区后两种情况。 n 在分散区前的稀释水管接在定盘中空的进料口前面,这种 稀释是工艺和运行的控制手段之一。 n 在分散区后的稀释为了适应下工段浆料浓度的需要,稀释 水管接在机壳的顶部或者背部。但是,如果热分散后要求 稀释水量大时,在热分散机上也只能做初步的稀释。否则 ,大量的稀释水加入会造成机壳温差的波动,水力冲击也 会造成额外的机壳振动。 n 如果热分散机的后工序仍然要求高浓度的,就不配置稀释 系统。 天津科技大学材料科学与化学工程学院 二、搓揉设备 kneader n 辊式热分散机又叫搓揉机,其工作原理与盘式热分散机 相同,但是其工作部件转速比盘式热分散机的转盘要慢 的多。 n 为了保证油墨和其他杂质的去除,使油墨、杂质与纤维 有效分离,并在随后的筛选、除渣、浮选、洗涤等工序 中被除去,而不是单纯将油墨和其他杂质破碎、分散到 纸浆中去,以搓揉替代分散是一个较好的选择。 天津科技大学材料科学与化学工程学院 高浓搓揉系统的特点: 1.通常不需要蒸汽加热管,节省蒸汽需要; 2.能耗低,节约费用; 3.不切断纤维,游离度变化很少,减少纤维受损; 4.细小纤维形成少,可提高得率; 5.对H2O2漂白来说是良好的混合器,可节约一台混合器; 6.能有效分离纤维束从而改善纤维的结合和润张能力,改 善纸机上的纸页形成, 7.能最大限度的去除油墨,容许使用一般混合办公废纸。 天津科技大学材料科学与化学工程学院 天津科技大学材料科学与化学工程学院 天津科技大学材料科学与化学工程学院 天津科技大学材料科学与化学工程学院 天津科技大学材料科学与化学工程学院 n 主要工作部件是一对互相啮合的反向螺旋,当这 两条螺旋由减速箱带动以相同的速度,相反的方 向旋转时,高温高浓的浆料受到强烈的搓揉而完 成对残余油墨和杂质的分散作用。两条螺旋在把 动力传输给浆料的同时,还使浆料从进料口向出 口方向推进。 天津科技大学材料科学与化学工程学院 (一)啮齿的双辊 Double-roll n 两条螺旋辊子传递的功率很大,单根螺旋的轴功率为 2001000kw,转速为750900r/min,因此主轴本身很粗 ,大直径大质量的主轴惯性大,可以吸收振动和冲击。 n 双辊的前段对着浆料入口是喂料螺旋,分散区,相啮合的 螺旋沿径向切割成等分的缺口,这些缺口提供了浆料翻动 搓揉、摩擦和剪切以及向出料口移动的空间。 n 螺旋齿在传递功率的过程中要经受巨大的摩擦,因此,螺 旋齿造成轴套型式,用键或者压入的办法装在主轴上,在 大幅度磨损的情况下可以更换,齿面进行渗碳处理,以延 长工作寿命。 天津科技大学材料科学与化学工程学院 天津科技大学材料科学与化学工程学院 (二)调压系统 n 搓揉机的外壳装在两侧的滑动杆上,可以沿着两条螺旋齿 的轴向滑动,在出料端安装了加压气囊和退压气囊。 n 根据DCS控制系统的设定,当搓揉过程需要加压(或加 大功率输入)时,加压气囊充气,推动机壳向进料口移动 ,使出料口的截面变小,浆料排出受阻,机体内的浆料密 度加大,搓揉过程强化,当搓揉过程需要卸压时。加压气 囊逐渐卸压,气囊对机壳的压力下降,机壳便自动向反方 向移动,出料口截面变大,出料速度上升,浆料在机体内 的约束包括密度下降,功率消耗降低。 n 退压气囊是用于将机壳推向出料口截面最大的位置,这也 是设备的空车位置。 天津科技大学材料科学与化学工程学院 (三)机身 1.底座 n 由于搓揉机的功率很大,处理高浓浆料的过程中,振 动的频率和振幅都很大,设备的底座要做的很牢固,并 且用地胶螺栓固定在质量相当于设备质量数倍的混凝土 基础板上,在基础板与基础之间还要放进橡胶隔震块。 2.机壳 n 搓揉机的机壳早的很厚实,在保证足够强度的同时,还 具有耐磨损、吸收振动的功能。 n 在浆料出口处,机壳镶衬着可拆换的耐磨块,浆料的入 口套管和出口套管分别用耐温橡胶管与物料管连接,一 方面是阻隔设备的振动,又容许机身沿轴向轻微移动。 3.轴承 n 轴承应选用重级系列,而且在机外配套强制润滑系统。 天津科技大学材料科学与化学工程学院 n 搓揉机的能耗为4550kwh/t,纸浆间的强力摩擦作用可 使纸浆温度提高约16 ,从而在H2O2漂白时往往不再用 蒸汽来加热纸浆 。 n 通过搓揉机的处理,废纸浆 的撕裂、耐破、抗张强度、 耐折力以及层间结 合强度均有所提高。 天津科技大学材料科学与化学工程学院 (四)单辊式搓揉机 Single-roll kneader n 主要部件结构与双辊搓揉机很相似,但是主轴转速更慢,仅 为300-400r/min。 n 高浓浆料由主轴前段的喂料螺旋送往分散段,经过巨型齿形 对浆料进行强烈的搓揉而达到热分散的效果。 n 工作过程的功率输入也是由改变出料口大小进行调节。 天津科技大学材料科学与化学工程学院 天津科技大学材料科学与化学工程学院 天津科技大学材料科学与化学工程学院 结构 n 它有一根转动轴(即转子),转动轴上装有喂料螺旋和 特殊设计的转动刀环,而在圆筒形外壳内装有固定刀环 ,两刀环有螺旋形刀翼,并呈错开状排列。 n 转动轴以较低转速转动,浆料在转动刀环和固定刀环之 间运动,形成有力的搓揉作用,纤维相互摩擦,但不会 切断和损伤纤维,游离度下降很少。 n 设备壳体下方装有
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