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1、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 第四章废纸制浆及废纸脱墨设备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 kneadingp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
2、、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
3、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
4、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
5、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
6、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
7、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 statorn分散机转盘的转速通常为1500r/min，转盘
8、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 basen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
9、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
10、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 screwn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
11、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天津科技大学材料科学与化学工程学院二、搓揉设备 kneadern 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
12、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
13、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
14、程学院天津科技大学材料科学与化学工程学院（一）啮齿的双辊 Double-rolln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
15、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）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
16、。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（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
17、程学院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 kneadern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
18、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45个进气管口，可以视情况导入蒸汽加热浆料，使浆料中的热熔物等在蒸汽加热下熔化，并被搓揉分散成细微颗粒。
