热分散设备教材

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1、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

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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，

7、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

8、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

9、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- 5

10、00r/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

11、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

12、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

13、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

14、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

15、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4

16、550kwh/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