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第一章 备料(木材的去皮,筛选。非木材净化,切断,筛选)
树皮纤维含量低,灰分、杂质多。树皮的存在对制浆过程有不利影响。 木料去皮可采用人工去皮、机械去皮和化学去皮等不同的方法。 机械剥皮的机械设备类型很多,按其工作原理可分为:摩擦剥皮、刀式剥皮及挤压剥皮。 刀式剥皮机剥皮木材损耗率比较高,劳动生产率低,但能有效地剥去大直径原木的结合得比较牢固的树皮。 一、圆筒剥皮机
圆筒剥皮机是摩擦式剥皮机的一种,它是靠原木在圆筒内相互碰撞摩擦进行去皮的,圆筒剥皮机是当前各国广泛用于木段或原木剥皮的主要设备。 圆筒剥皮机的工作原理
圆筒剥皮机的传动机构通过齿轮驱动圆筒绕水平轴旋转,筒内木段随着圆筒转动并被提升到一定高度之后跌落下来,使筒内木段之间和木段与提升器、筒壁、刀轴或剥具之间反复产生强烈的碰撞、摩擦等作用,进而原木表面的树皮受到冲击、挤压、剪切而被剥离。
连续操作的圆筒剥皮机可分为长原木剥皮机和短原木剥皮机,前者又称为平行式圆筒剥皮机,后者又称为翻滚式剥皮机。连续式短原木剥皮机圆筒的直径应大于原木的长度。 原木在圆筒内作无规则的滚动,从圆筒的一端逐步移向另一端,在相互的碰撞和摩擦中使树皮剥离。
优点:去皮效果较好,剥净度可达95%一98%,损失率约1.0%一1.5%,且设备结构简单,管理维修方便,所需操作人员少。其缺点是设备笨重噪声大,占地面积大,原木两端因碰撞而会造成损伤,易夹带泥沙等杂物而影响纸浆质量。
连续式长原木剥皮机所用原木的直径较大,长度较长(接近或超过圆筒的直径),原木在圆筒内沿着筒体轴线方向移动,同时绕自身轴线滚动。
在相同圆筒容积和转速下,长原木剥皮机较短原木剥皮机的生产能力高出30%,且原木两端损伤少,原木的损耗有所降低。
圆筒剥皮机的结构: 连续式剥皮机由圆筒体、滚圈及支承、传动装置、水槽和进出料闸板等部分组成。剥皮机的生产能力和原木剥皮的干净程度可以通过改变投料量和出料闸板的高度来调节。
圆筒体是剥皮机的主要部件,它的直径根据剥皮的方式(平行式或翻滚式)、原木的长度以及生产能力来决定。对翻滚式圆筒剥皮机,筒体的直径一般不小于 2m。筒体的总长度根据生产能力决定,一般为直径的3~3.5倍。
在圆筒内壁沿纵向设置数目不等的断面呈尖角或圆弧等形状的钢梁,称为提升器,使原木段随圆筒旋转而提升。提升器可以增加圆筒的强度和刚度,保护筒壁免受原木过大的冲击,还起到剥皮的作用。
刀式剥皮机:刀式剥皮机是利用刀辊或刀盘削去原木树皮的一种剥皮机。
滚刀式剥皮机的特点是:结构简单,维修方便,操作容易,但劳动生产率比较低,剥皮损失率比较高(一般为3%~4%或更高),劳动强度大。 滚刀式剥皮机由翻转机构、刀辊小车和刀辊等组成。
盘式木片筛: 具有不会堵塞、单位面积处理物料量大、动力消耗小、分离效果好、结构简单、维修方便、使用寿命较长等优点。
盘式木片筛有多根装有圆形或梅花形盘的转轴。轴的中心线在同一倾斜平面内的称为平型盘式筛,轴的中心线所构成的平面成为V型交叉面时称为V型盘式筛。
稻草、麦草等原料切断采用刀辊式切草机,芦苇、芒秆等原料切断采用刀盘式苇机。 一)辊式除尘机,又称羊角筛,它往往多台串联使用。
? 其转鼓上固定有锥形短棒,转动时把弧形筛板上的草片打散翻动,并使重物如沙尘、谷
料等通过筛板落下。这种设备筛分除尘效率低,筛孔易堵塞。 ? 二)双锥草片除尘机
? 双锥草片除尘机是在转鼓转动筛、锥形筛的基础上发展起来的新型草片筛。两锥形筛鼓
可并联,亦可串联使用
? 筛筒中心有轴,轴上装有叶片,草片从筛筒小头处加入,在筒内被翻动推进,重杂质等
通过筛筒落下,干净的草片从筛筒大头排出。
? 双锥草片除尘机具有:结构简单,制造容易,安装、操作方便,适应性广,除尘效果好,
草片损失少等优点。
? 苇片旋风分离器主要用于分离苇片、重于苇片的物料和苇膜等轻杂质,使后者从内筒中
心管排出到集尘室或水膜除尘器作净化处理。用以除去苇穗、苇叶和苇末,是用风力吹扬物料来分离杂质的除尘设备。
? 百叶式苇片风选除尘机是在负压操作条件下工作的一种除尘设备。其原理是利用苇片各
组分相对密度、形状和受风面积的不同,因而其临界速度不同和风力输送速度各异的原理,达到风选净化的目的
第二章 蒸煮(间歇,立锅。 连续,卡米尔,潘地亚) 立式蒸煮锅
1.优点是:锅的容积大,产浆量大;劳动生产率高;与同容积的蒸球相比,占地面积小。 2.缺点是:附属设备较多;构造复杂,制造要求高,设备投资费用大。
它主要由锅体、锅盖、装锅器、喷放阀、药液循环加热装置及支座等组成。
锅的高度、直径及上、下锥角的大小是蒸煮锅外形尺寸的重要指标。硫酸盐蒸煮锅高度与直径之比在3.3~4之间。
为将蒸煮药液从锅中抽出进行循环加热,在锅圆筒部或圆筒与下锥体之间过渡部分的直径两端设有对称的两个抽出药液接管,并在对应的内壁上装设环形滤网,用以抽液时阻止料片或浆料抽出。
? 锅壳内壁上焊有滤网架,滤网上下两端用两个短圆锥形圆孔罩板焊在锅壳上。 ? 滤网用螺钉或焊接方法固定在滤网架和罩板上。
? 一般锅壳与滤网之间的距离取120~150mm。滤网用4~6mm钢板制造,开孔为Φ3~
8mm,最好为锥形孔,防止碎木屑或杂物堵塞网孔。
? 为保证药液有充分的循环量,滤网的有效过滤面积应为循环管入口截面的10倍以上。 ? 锅壳上锥部内壁面装有两组锥形滤网,上面一组用于排汽(气)时防止锅内纤维物料被
带出。下面一组滤网用于把循环加热系统送来的药液分布到蒸煮锅整个截面上。两组滤网也是用螺钉固定在焊接于壳壁上的滤网架上
? 下锅颈也是整体铸钢件,其内表面有固定于滤网架上的滤网。下锅颈侧面有两根接管,
其中一根较粗的接管用于送入循环加热系统加热后的药液,另一根用于送入蒸汽,升温时作为辅助加热之用。
? 下锅颈下口连接放料弯管、放料阀及放料管路。下锅颈下口直径随放料弯管结构不同而
异,但放料阀及放料管直径应根据浆料在10~20min排空来决定。通常放料管直径在200~350mm之间,视锅容而定。 连续蒸煮的优点在于:
①对大型蒸煮设备来说,连续蒸煮器的基建投资及运行费用较低; ②单位锅容产浆量高,相对占地面积小;
③能耗较低,且汽、电消耗均衡,避免了高峰负荷;
④耗人力较少。但对于高度自动化的间歇蒸煮设备,两者相差不大;
⑤蒸煮均匀性较好,甚至在煮大木片时,筛渣也较少。但两种蒸煮方法纸浆的得率和强度,无显著的差别。 连续蒸煮的缺点是:
①生产的灵活性和可靠性不如间歇蒸煮;
②在使用细碎的木片时,对生产的影响,连续蒸煮大于间歇蒸煮; ③松节油回收率较低。
? 卡米尔连续蒸煮器自投产以来,经历了两次重大的技术发展阶段。第一次是1958年发
展了冷喷放技术,即向蒸煮器底部注入70~80℃稀黑液,使纸浆喷放时的温度降低到85℃左右,从而改善了纸浆的强度特性。第二次是1962年研究成功的锅内高温逆流洗涤,大大提高了洗涤效率,简化了洗浆设备 卡米尔(Kamyr)液相型蒸煮器
? 卡米尔液相型连续蒸煮器是工业生产使用最早最为普遍的一种形式,它的特点是蒸煮锅
内充满药液,液比较大,锅内压力保持在较蒸煮温度对应的饱和蒸汽压高300~400kPa。 ? 这种型式用于硫酸盐木浆蒸煮,其蒸煮过程及其升温基本上仿照间歇式进行。
在蒸煮锅底部,借缓慢转动的叶片(该叶片固定于出口装置轴套的旋臂上)将冷却了的软化木片连续打成浆状。然后浆料借助蒸煮锅内的压力(约1.4MPa)排出,送到两段扩散洗涤器进行进一步洗涤。
卡米尔(Kamyr)汽-液相型蒸煮器
? 汽-液相蒸煮器结构上与液相型基本相似,所不同的是以反向式顶部分离器取代了液相型
蒸煮器的顶部分离器。
? 由高压进料器经上循环管送来的木片在未进入蒸煮锅之前就同药液分离。
? 在蒸煮锅顶部保持了一个汽相空间,使经过渗透的木片能用直接通汽迅速加热到蒸煮温
度,这意味着在蒸煮锅内不再有专门的浸渍区。
? 汽-液相蒸煮中木片预浸只限于顶部循环液,以及在反向式顶部分离器中停留的3-4min
时间,汽相部分通常调整为在蒸煮器外壳顶以下2m。药液液位保持低于木片料位1-2m. ? 由于在蒸煮锅顶部有汽相空间,惰性气体积聚的问题也随之解决,这对制造硫酸盐法溶
解浆是很重要的。因为在预水解时要生成CO2。
? 这种蒸煮器可用于酸性亚硫酸氢盐法、亚硫酸氢盐法、中性亚硫酸盐半化学法以及预水
解硫酸盐法蒸煮。
改良型卡米尔连续蒸煮器(MCC)
? 通过对蒸煮工艺的几项改良,可以改进硫酸盐法制浆。①降低初始碱浓度; ②提高
大量脱木素期开始时的硫化度; ③降低蒸煮后期的溶解木素和钠盐的浓度。
? 传统的卡米尔连续蒸煮器,蒸煮液中的碱浓愈来愈低,溶在蒸煮液中的木素浓度愈来愈
大,这就限制了木片中的木素进行深度的脱除,纸浆的卡伯值(针叶木硫酸盐浆)在30左右。若进行强煮,则势必影响纸浆的强度。
? MCC技术,是将蒸煮区分成顺流蒸煮区和逆流蒸煮区两部分,在顺流蒸煮区采用169℃
的温度,逆流蒸煮区采用171℃ ,然后照旧进行逆流扩散洗涤并进行冷喷放,逆流洗涤区的温度为140℃ ,针叶木硫酸盐浆的卡伯值为25。
? EMCC技术将逆流蒸煮部分扩大到了逆流扩散洗涤区,而且整个系统都以同样的温度
160℃蒸煮,针叶木硫酸盐浆卡伯值为17。
第三章 高得率制浆
? 盘磨机特点:
1.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生产能力。
2.不论单盘磨或双盘磨,都有向高速、大直径发展的趋向,
3.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。
4.三磨盘的开发,从增加磨浆面积入手,在不提高转速及增大盘径情况下,磨浆面积增加二倍,既有利于产量提高,也有利于改进磨浆质量,同时便于热能回收。
木片磨浆的机理:
? 在高速转动的磨盘之间,木片部分受到磨纹的辗磨,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离成纤维并细纤维化。由于强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离出来,因而迅速地制得所需要的浆料。
? 必须在15~35%浓度条件下进行磨浆,才有良好的效果。
? 如果浓度过高,则会使浆料过热,大量水分蒸发,局部浆料过干,导致浆料在高温下颜
色变深,甚至焦化。
? 1.盘磨机结构设计的要求:
? (1)物料必须连续而均匀地喂入磨浆机。 ? 一般可采用螺旋进料,强制送进。
? (2)在两个磨盘表面间的物料必须布满整个盘面空间,并连续运动。
? 要有良好的磨盘结构来实现这种连续运动,并将木片连续磨制成合格的浆料而离开磨盘 ? (3)浆料的质量必须稳定。
? 在其他条件相同的情况下,主要因素之一是磨盘必须耐磨,更换的周期越长越好。现在
普遍采用的是合金磨盘。
? (4)磨浆过程中必须保持一定的磨料浓度。
? 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。
? 一般可掌握在木片与水的混合物中含有25~33%的绝干木片的浓度,水分在大量的吸热
过程中通过磨盘,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、质量和动力消耗,因此必须有压力和间隙
的调节装置。
? (6)通过磨盘磨成的浆料到了磨盘的壳体(磨室)空间后必须迅速通畅地排出,才能保持
磨浆过程的连续进行。
? 必须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,磨盘间隙保持恒定。 ? 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通过机座直接为基础所吸收,磨浆机运转前
后机座必须保持恒定的温度;
? 磨浆机在运转时,轴承和相对转动的部位所产生的热量必须及时引出,充分冷却。 ? 在结构设计上对零件的加工精度和装配精度需提出严格的要求, ? 在材料选择方面,要注意到热胀系数对设备精度的影响。
? (8)设备的结构要紧凑,且便于对磨室的检查、磨盘的更换和浆料的抽取。
第四章 废纸制浆
? 一、立式高浓碎浆机:通过水体强烈的搅动,剪切,以及纸片之间相互摩擦,揉搓,从
而快速完成碎浆功能。高浓碎浆机的工作浓度为10%~15%。高浓碎浆特别适用于需要添加化学品的脱墨浆生产线。
? 碎浆浓度高就等于化学品浓度高,碎浆的化学过程包括油墨的皂化、纤维的润胀、木素
的漂白等其效率可有成倍的提高。
? 高浓碎浆机的结构:转子,槽体和底刀,筛板。
1.转子的功能:①将动能传送给槽体内的物料,②直接对成捆、成片的纸片进行撕碎,③将浆料往轴向方向推,以强化槽内物料的搅拌。
转子的转速在250~400r/min之间。为了平衡和吸收碎浆槽内物料的巨大翻动,转子和转轴的实际尺寸比单从功率计算所需的尺寸要大得多,以便让它们有更大的质量和惯量。 2. 槽体和底刀通常槽体是圆柱形的,尺寸以计算的生产能力而定。底刀装在与转子叶片(飞刀)相对位置底盘上,也可以位于筛板的面上,底刀与飞刀配合使用形成一种剪刀关系,可以增强机械疏解作用。
3. 筛板的筛孔直径和总开孔面积要视处理废纸的种类和生产能力而定,筛孔直径一般为12~18 mm,而开孔面积要比良浆出口截面大1.8~2倍。
转鼓碎浆机:一种大型高效碎浆设备,基本结构是平卧的长圆筒。
前段为碎浆段,工作浓度15%~17%,后段为筛选段,工作浓度3.5%~4.5%。 转鼓碎浆机的机械作用不如立式水力碎浆机强烈,塑料薄膜类杂质倾向于保持原状而很少被撕碎,这样在筛选段的去除率更高。前段分离杂物的数量越多,后段除渣设备的负担就越小,相应的效率以至最终总的除渣效果也会越高。 转鼓碎浆机的另一个优点是能耗低。转鼓碎浆机与水力碎浆机相比,吨浆装机容量低30% ~40%。
第五章 洗涤与浓缩 一、真空洗浆机
进浆浓度:木浆0.8~1.5%,草浆1.0~3.5%,出浆浓度10~15%,真空洗浆机主要依靠水腿产生真空,有时辅以真空泵。
工作原理:真空洗浆机的鼓体分成若干互不相通个小室,当小室顺时针下旋进入纸料中,恰与大气相同的自然过滤区相通,这时靠浆液的静压使部分滤液进入小室,并在网面形成浆层,小室继续转动,深入液面下方,同时与真空过滤区相通,在高压差下强制吸滤,增加浆层厚度,并在转出液面后继续将网面上的浆层吸干,完成稀释脱水过程,小室继续转动,与真空吸滤区相通将浆层表面的洗涤液吸入鼓内,完成置换洗涤操作,小室继续转动,与剥浆区相通,使小室内真空度消失,便于剥下浆料。
? 滤液的流速和阻力对生产能力和效率影响很大,为获得必要的真空度,水腿管需要满足
以下几点:
? ①洗浆机需高位安装,一般应安装标高为12m左右,使水腿管的有效长度在9m以上; ? ②滤液在管内要具有足够的流速,管中的流动达到一定速度后能把气体吸进去,以气液
混合体迅速流动的形式抽走气体。推荐滤液在水腿管内的流速为1~3m/s,草浆可低一些,木浆和漂后浆可高一些;
? ③水腿管应尽量垂直安装,避免采用水平段,减少弯头数量,以减少阻力。 ? 水平带式真空洗浆机
? 简称带式洗浆机,可以用于各种纸浆的废液提取和漂后洗涤。 ? 操作工艺条件为:进浆浓度2.0~4.0%(一般木浆取高值,草浆取低值),出浆浓度12%~