1、1第四章 废纸制浆及废纸脱墨设备The equipment for pulping and de-inking of wastepaper2净化和筛选直接影响到成纸的质量，是处理好废纸的关键。净化筛选的目的就是要尽可能地除去杂质，并尽量减少处理过程中纤维的流失。废纸浆的净化筛选包括除渣、筛选两个工序。通常孔筛位于废纸制浆流程的前端，又称为粗筛（coarsescreen），而缝筛位于流程的中段或末段，又称为精筛（fine screen）。第四节 筛选净化设备3筛选方面最大的技术进步是有着楔形棒筛筐的细缝筛的开发。缝筛的进步还表现在增加了筛缝开口面积，镀铬以延长使用寿命。即使缝宽只有0.10.15
2、，也能在34的浆浓下正常运行。在不锈钢筛板进浆面加工的波形开口，使纸浆紧靠筛缝进口处实现流体化，从而提高了通过量和进浆浓度，并大大减少了分级现象。细缝筛的重要作用还在于它能在废纸处理过程中有效地去除胶粘物。45一、孔类压力筛（一）外流式压力筛压力筛的进浆与浆泵连接，浆流的压头是浆料穿过筛孔的主要动力。转子的旋翼也提供了一定的筛选动力。在筛选过程中，特别是在浆料打浆度很低，浆料疏水性很强的情况下，留在筛框内侧的浆料和粗渣浓度会很快提高。为了维持筛选过程的正常进行，帮助粗渣顺利排出，需要从稀释水入口补充足够的水。筛框是压力筛最重要的部件。筛孔和筛缝的几何尺寸既要保证良浆顺利通过，又要能有效地截留住
3、粗大杂质。用于废纸浆生产的筛框筛孔一般为1.22.0mm，筛缝的缝宽为0.10.3mm。6选择筛孔几何尺寸的最重要因素是筛子所处理的物料的性质，包括纤维的种类，纤维平均长度和宽度，滤水性能，需要筛分的代表性杂质的情况。为了有效地截留最大量的杂质，往往要让一部分好纤维留在粗渣中。即筛子的排渣率。通常压力筛的排渣率为1525。其次是筛框的开孔面积，这是筛框上所有开孔的面积的总和。一般浆料通过筛孔的速度选0.10.5m/s，开孔面积便决定该筛的生产能力。开孔率，即开孔面积占整个筛框表面积的比例。开孔率大，也就是孔或缝更密集。在保持足够的机械强度和耐磨蚀量的前提下，开孔率直接关系到该筛的工作效率。7（
4、二）内流式压力筛内流式压力筛的工作原理和基本结构都与外流式压力筛相似，在废纸制浆过程中应用较少。图430所示奥斯龙公司产品，其结构与原理与通用的内流式压力筛一样。8（三）卧式压力筛水平放置的筛框和转子有拆装方便的优点，而且配套的电动机是基本型的电机，设备投资明显节约。9卧式高浓压力筛10（四）CR系列压力筛型 号电机（kW/rpm）通过能力（l/s）产量（t/d）C2R3015002060C4R45100050150C6R901000100300C9R132100017050011CR压力筛属内流式压力筛。没有转子，转轴带动筛框转动。在筛框内侧排列若干等距离布置的脉冲板。利用转动筛框对脉冲板相
5、对运动，浆料在脉冲板的前缘对筛孔产生反冲洗脉冲，连续清洗筛孔。优点是粗渣留在筛框外，容易收集并排出筛体外面。脉冲板位于良浆区，不存在被粗渣磨损的问题。CR筛可在35%的浓度范围内工作，筛框的孔径一般为2.0mm。表44CR筛规格（Ahlstrom公司）12二、缝类压力筛（一）普通缝筛生产商都倾向于将产品系列化、标准化。把缝筛与孔筛合并成同一系列的设计，而两者之间的差异仅仅是孔型筛框换成缝型筛框。因此，缝筛的结构和分类实际上与孔筛是相同的。但是，缝筛少有内流式。对于缝筛要考虑纤维分级（fractionation）问题，特别是在处理游离度较高的浆料尤其要注意。由于筛缝的几何尺寸越来越小，在缝筛的筛
6、选过程中部分长纤维往往来不及穿过筛缝而滞留在筛框内，与粗渣混在一起。结果一方面会影响筛选效率，增加粗渣比例。另方面会令粗渣区的浓度迅速上升，由于堵塞而影响生产正常运转。处理这类浆料的时候，一个办法是加大稀释水加入量，另一个办法是选择有较大脉冲压力的转子。13Kadant公司Screen系列压力筛的核心技术是由ID2和ID3转子和筛筐配套起来的细缝筛。包括有ScreenTek、ScreenONE、SereenTWO、FiberNET等。圆筒形的ID2转子中部有一个突出的圆环，将筛选区分为一、二筛选区，转子表面，按照一、二筛选区的筛选长度安装有断面呈弓形的叶片。当纸浆从压力筛底部进入并经过第一筛选
7、区后，在突出圆环处弯曲进入一防絮凝装置，使纸浆悬浮液中的纤维分散更均匀从而提高了在第二筛选区的筛选效率。这种新型转子可以使整个筛板都起到筛选作用，可在更小的筛缝情况下，提高生产能力，提高浆浓和长纤维的通过量。采用锥形的机体也改善了筛选时的浆流模型。ID3在ID2的基础上增加了防絮凝装置处的稀释水设施，使第二筛选区的筛选状况得到进一步的改善。ID2转子和筛筐的示意图ID3转子和筛筐的示意图ID2转子和筛框ScreenTek压力筛ScreenTek压力筛是一台单段压力筛，其结构上的主要特点是：(1)配置有ID2筛框和转子；(2)效率高，生产能力高，得率高；(3)运行状态良好；(4)升流式设计；(5
8、)锥形良浆室；(6)设置有重杂质捕集装置；(7)运行费用、维修费用和动力消耗较低。升流式设计，重杂质不会进入筛浆区而是在底部除去，轻杂质和空气随浆流上升并由顶部中央的排渣口排出。良浆室锥形设计提供了一个平稳的浆流转变，使整个筛板长度上浆流平稳。1415为了简化筛选流程，节省占地面积、动力、设备数量以及制造费用，Kadant公司开发了ScreenONE压力筛，是内部装设有三个筛选段的紧凑型细缝筛。ScreenONE是中浓筛，在4.5%至5%的浓度下运行，前面两段筛缝为0.15mm，第三段为0.10mm，筛后粗渣量很少，只是总进浆量的0.5%。生产能力为275一375t/d，能耗很低，只有6.5k
9、wh/t。SereenONE压力筛16（二）多级筛把23级筛的转子和筛框都装在一个筛体里，粗浆进入筛体里的第一段筛选段后，良浆从良浆口引出，而粗渣则在筛体内直接导向第二段筛选段。把几段筛造成一体，对部件的材质，装拆设计，轴的支承，段间流量控制等都有更高的要求。但是节约了大量的能耗。17（三）复合筛图434所示是Voith公司的Combisorter复合筛，粗浆导入筛体后，首先在底部转动的筛板上进行筛选。良浆穿过筛板从良浆出口排出，留下来的粗渣拐弯向上进行第二次筛选。降低能耗和减少设备空间。18三、高浓除渣器高浓除渣器通常位于废纸碎浆后的第一工序，重点除去夹带在废纸原料中4mm左右粒径以下的重质
10、杂质。典型种类有碎石、砂石、砂子、碎玻璃、书钉、小铁片等。由于这些杂质的比重为1.58.0，在浆料浓度甚高（至3.54）的环境中仍能由于离心力很大的缘故穿越浆层而得以有效分离。比重越大的杂质，分离的效率越高。图435表示TBC公司的高浓除渣器。这种高浓除渣器把分离锥体做成两段，杂质分离效果更好。由铸铁制成锥体外壳，下锥体由于要与密集的杂质连续磨擦，因此衬有硬度很高耐磨性能很强的陶瓷套管。为了平衡浆料的冲击、减少设备的振动，这种高浓除渣器还在锥体的外壳灌注混凝土。19供应商型号能力（l/min进口管径出浆口管径设备高度（mmTBCNo.20757010700DN250DN2004362ANDRI
11、TZDR400/1531004100DN150DN250334720图436是安德里茨公司的高浓除渣器。主要的工作部分与TBC公司的高浓除渣器很相似，下锥体也衬陶瓷套管。而上锥体和进浆头则在不锈钢的壳体内衬耐磨的镍铬合金钢。）几种高浓除渣器举例211-双锥体；2-视镜；3-集渣器；4-照明灯双锥型除渣器图22带叶轮的高浓除渣器 High consistency cleaner withrotor管状旋转高浓除渣器，下部为叶轮，上部为低压头泵叶，浆料从顶部切线方向进入，粗渣落入下部集渣器间歇排出，可以手动或自动排渣。在集渣器上部通入一定量压力略高于进浆压力(4998kPa)的清水，使好纤维被淘洗
12、回收而不致过多地落人集渣器中，而良浆则从顶部良浆出口排走。这种高浓除渣器的除渣效率较高，其处理浆料的浓度范围在2 6。231-泵叶2-叶片带叶轮的高浓除渣器示意图国产ZSC21型高浓除渣器24表 ZSC21型高浓除渣器主要技术特征第六节热分散与搓揉设备Equipment for hot dispersing and kneading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粘剂等杂质。这些热熔性的杂质若留在浆料中不除去，则在抄纸时易粘在网子、毛布、辊子或烘缸表面上，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。处理热熔性杂质的方法主要是
13、“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融解分散成肉眼看不见的微粒，并均匀地混于纤维之间，而在最后的成品中不容易察觉出来。2526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。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均整程度和物理强度。27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。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
14、作用。28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6080 kwh/t。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截面大小进行调整，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。
15、人工手动的模式则是放弃自动控制，人为地改变和设定进刀量或者出口截面。29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，利用热分散机的充分搅拌功能同时起混合器的作用。热分散机分成盘式和辊式两种类型。盘式热分散机的结构与盘磨机相似。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。辊式热分散机又分双辊和单辊两种。辊式热分散机又叫做搓揉机。盘式热分散机操作温度在90130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5080（最高120）kWh/t，而搓揉机为3060（最高80）kWh/t。定盘和转盘之间的
16、速差，盘式热分散机是搓揉机的4倍。两者的工作浓度都是2535。30313233Cellwood公司Krima热分散漂白系统Krima紧凑热分散系统紧凑热分散系统加热管分布Krima高度集成热分散系统3435热分散系统图448盘式热分散机1进浆口 2喂料螺旋 3壳体 4定盘 5转盘6稀释水 7出浆口 8转盘进退机构 9主轴和轴承副36一、盘式热分散机Disc hot-disperser37盘式热分散机的结构与盘磨机相似。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85100，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
17、用。使软化的热熔物如蜡、树脂、胶粘剂或者油墨从纤维上分离和碎解，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，并提高了结合强度和叩解度。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。3839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调节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或反转，驱动转盘向定盘靠近或退出。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。40（一）转盘和定盘Rotor and stator分散机转盘的转速通常为1500r/mi
18、n，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。齿盘的齿型与疏解机的齿型相似，靠近中心的齿尺寸、间距大一些，而靠近外缘的齿尺寸、间距小一些。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。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。414243（二）机壳和机座Shell and base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。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。功率大的热
19、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。44（三）转盘进退系统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。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。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。45转盘手动进退系统1、6-轴承 2-调节手轮 3-蜗杆 4-蜗轮 5-螺旋推力筒7-导向平键 8-机盖 9-底座 10-主轴46（四
20、）喂料和稀释系统1喂料螺旋 Feeding screw有些喂料螺旋采用普通的输送螺旋。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、刚度和耐磨性能方面，制作要求更高，但是输送浆料的效率更高。喂料螺旋的工作直径一般为250-400mm，螺旋转速350-500rmin。47图4-50 中空喂料螺旋482稀释系统热分散机的工作浓度一般在3035之间。热分散机的稀释有在分散区前和分散区后两种情况。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。在分散区后的稀释是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较
21、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。如果热分散机的后工序仍然需要高浓度的，就不配置稀释系统。49Voith公司热分散机部分规格50二、搓揉设备 Kneader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得多。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。51高浓搓揉系统的特点：1.通常不需蒸汽加热管，节省蒸汽需要；2.能耗低，节
22、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H202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胀能力，改善纸机上的纸页形成；7.能最大限度地去除油墨，允许使用一般混合办公废纸。5253图4-51 双辊式搓揉机Double-roll kneader1-进料口2-主轴3-啮合的螺旋齿4-机壳5-挡浆耐磨环6-销轴7-加压和泄压气囊545556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
23、传输给浆料的同时，还使浆料从进料口向出料口方向推进。57（一）啮齿的双辊 Double-roll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750900rmin，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。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。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。5859（二）调压系统搓揉机的外壳装在两侧的
24、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。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，加压气囊逐渐泄压，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。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。60（三）机身1.底座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，设备的底座要做得很牢固，并且用地脚
25、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.机壳搓揉机的机壳造得很厚实。在保证足够强度的同时，还具有耐磨损、吸收震动的功能。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震动，又允许机身沿轴向轻微移动。3.轴承轴承应选用重级系列，而且在机外配套强制润滑系统。61Ultra twin-flyte 双辊搓揉机的规格尺寸和动力配置62搓揉机的能耗为4550kWht，纸浆间的强力摩擦作用可使纸浆温度提高约160C，从而在H202漂白时往往不再用蒸汽来加热纸浆。通过搓揉机的处理，废纸浆的撕裂
26、、耐破、抗张强度、耐折力以及层间结合强度均有所提高。63（四）单辊式搓揉机single-roll kneader主要部件结构与双辊搓揉机很相似，但主轴转速更慢，仅为300400r/min。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。工作过程的功率传输也是由改变出料口大小进行调节。641-喂料螺旋 2-壳体 3-固定刀环 4-转动刀环低速单辊式搓揉机6566结构它有一根转动轴(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。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。设备壳体下方装有4-5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。67国产单辊式搓揉机（热分散机）的主要技术参数
