錐形磨漿機(jī)磨盤(pán)間隙對(duì)磨漿性能的影響

梁錢(qián)華 四川機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系 四川 攀枝花（617000）

錐形磨漿機(jī)磨盤(pán)間隙對(duì)磨漿性能的影響

梁錢(qián)華 四川機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系 四川 攀枝花（617000）

錐形磨漿機(jī)磨盤(pán)間隙對(duì)磨漿溫度、比能耗和紙漿質(zhì)量有十分重要的影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以找到優(yōu)化的磨盤(pán)間隙使磨漿性能處于最優(yōu)值。

錐形磨漿機(jī)；磨盤(pán)間隙；磨漿溫度；磨漿性能

目前世界上約有八成的新聞?dòng)∷⒓埗疾捎脽崮C(jī)械漿TMP（thermomechanicalPulp）。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步處理如施膠壓光、輕量涂布等能收到很好的效果。為了滿足生產(chǎn)需要，磨漿機(jī)的尺寸迅速增大，其中錐形磨漿機(jī)因其打漿連續(xù)、占地面積小、比能耗低等特點(diǎn)而備受關(guān)注。實(shí)驗(yàn)證明，磨盤(pán)間隙對(duì)磨漿區(qū)溫度和紙漿質(zhì)量有直接影響[1,2]，這表現(xiàn)在錐形磨漿機(jī)中，情況更為復(fù)雜。

1 錐形磨漿機(jī)磨盤(pán)間隙與磨漿溫度的關(guān)系

在磨漿過(guò)程中由于纖維與纖維、纖維與磨盤(pán)彼此之間等作用產(chǎn)生摩擦熱，引起漿料溫度的上升，尤其是高粘狀漿，漿溫度可達(dá)60℃以上。若漿料的溫度過(guò)高，會(huì)引起漿料脫水，纖維的潤(rùn)脹作用下降，影響磨漿質(zhì)量，使纖維的結(jié)合力和紙頁(yè)的強(qiáng)度降低。磨漿溫度的提高還會(huì)導(dǎo)致施膠度的下降，要維持一定的打漿度必然會(huì)造成動(dòng)力消耗的增加[3]。

在磨漿過(guò)程中，提高溫度，漿料變軟；增加載荷，漿料變硬[4,5,6]。由于漿料具有這樣一對(duì)相反的特性，那么可以預(yù)見(jiàn)在一定載荷作用下，一定存在一個(gè)最優(yōu)的磨漿溫度使?jié){料處于一個(gè)理想的磨漿狀態(tài)。而對(duì)于給定幾何形狀的磨盤(pán)，載荷大小是由磨盤(pán)間隙決定的。為了研究錐形磨漿機(jī)磨盤(pán)間隙對(duì)磨漿區(qū)溫度的影響，我們采用了RGP76CD(美卓)錐形磨漿機(jī)，其磨盤(pán)與普通錐形磨盤(pán)有較大區(qū)別，分為平磨區(qū)和錐磨區(qū)，即錐體端面和錐面上都有磨齒，并且磨盤(pán)半徑遠(yuǎn)大于其軸向尺寸。

從理論上來(lái)說(shuō)，減小磨盤(pán)間隙，擠在磨齒之間的漿料就會(huì)增多，磨盤(pán)間壓力也會(huì)因此而增加。因?yàn)槟{壓力增加，需要的動(dòng)力必然增加，能耗加大。而內(nèi)部能耗的增加也因此導(dǎo)致了磨漿區(qū)的溫升作用。為了研究不同磨盤(pán)間隙對(duì)磨漿過(guò)程的影響，將平磨區(qū)和錐磨區(qū)設(shè)為獨(dú)立可調(diào)，如圖1所示。磨漿過(guò)程中保持噴放管道濃度55%不變，通過(guò)調(diào)整稀釋水流量來(lái)進(jìn)行濃度調(diào)節(jié)。

圖1 平磨區(qū)和錐磨區(qū)獨(dú)立可調(diào)的錐形磨漿機(jī)

磨漿過(guò)程采用DCS溫度控制系統(tǒng)，可以由內(nèi)至外自動(dòng)檢測(cè)磨漿區(qū)溫度。如圖2所示，兩個(gè)磨漿區(qū)磨漿溫度是互不相干的。圖中的色帶代表了磨盤(pán)上從進(jìn)漿口到出漿口六個(gè)不同半徑處在不同磨盤(pán)間隙時(shí)的溫度值，溫度以平磨區(qū)和錐磨區(qū)磨盤(pán)間隙為函數(shù)，橫軸為平磨區(qū)磨盤(pán)間隙，縱軸為錐磨區(qū)磨盤(pán)間隙。上面一行顯示的是平磨區(qū)的溫度，等溫線垂直；下面一行顯示的是錐磨區(qū)的溫度，等溫線水平。由圖2知，錐形磨漿區(qū)磨盤(pán)間隙的調(diào)整對(duì)平磨區(qū)溫度有較大影響，而平磨區(qū)磨漿間隙的調(diào)整對(duì)錐磨區(qū)的溫度影響很小。

2 錐形磨漿機(jī)磨盤(pán)間隙對(duì)磨漿性能的影響

由實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)顯示了兩個(gè)磨漿區(qū)磨盤(pán)間隙不同時(shí)能耗、紙漿質(zhì)量、磨漿溫度的不同。

圖3 所示為平磨區(qū)和錐磨區(qū)磨漿間隙及能耗矩陣。有趣的是有兩組不同的磨盤(pán)間隙A組（1.4,0.75）和B組（0.6,1.0），磨漿能耗基本相同，而紙漿質(zhì)量迥異，如表1所示。磨漿溫度與磨盤(pán)位置的關(guān)系也可以從圖4中直觀地看出。

3 結(jié)論

圖2 不同磨盤(pán)半徑處在磨盤(pán)間隙不同時(shí)的磨漿溫度

表1 不同磨漿間隙下的紙漿質(zhì)量

研究發(fā)現(xiàn)，錐形磨漿機(jī)磨盤(pán)間隙對(duì)磨漿溫度、比能耗和紙漿質(zhì)量等性能都有影響。

通過(guò)調(diào)整平磨區(qū)和錐磨區(qū)的磨盤(pán)間隙，得到磨漿溫度理論優(yōu)化值，如圖5所示。此時(shí)纖維長(zhǎng)度適中，在兩段磨漿工藝中的首段磨漿過(guò)程中可節(jié)省能耗20%以上而不改變生產(chǎn)率。

同時(shí)，由于紙漿白度的增加，可以減少涂布階段化學(xué)品的消耗而不會(huì)影響紙張白度。

圖3 平磨區(qū)和錐磨區(qū)磨漿間隙及能耗矩陣

圖4 不同磨盤(pán)間隙的磨漿溫度

圖5 磨漿溫度理論優(yōu)化值

[1]Hoglund,H.,Tistad,G.Frequency and temperature in chip refining[J].Paperi ja Puu,1977,59(3):123-130

[2]杜詩(shī)亮，高東強(qiáng).磨盤(pán)結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)速對(duì)磨漿強(qiáng)度及纖維結(jié)構(gòu)的影響[J].中華紙業(yè)，2008,29(18)：38-41

[3]盧謙和.造紙?jiān)砼c工程[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2004：42-54

[4]Sundholm J.,Heikkurinen A.and Mannstrom B.,The role of rate of rotation and frequency in refiner mechanical pulping[J],Paperi ja Puu,1988,70(5):446-451

[5]Jackson M.,Akerlund G.,Preheating and refiner housing pressure affects the quality of TMP and CTMP [J].Tappi 1984,67(1):54-58.

[6]Jackson M.,Danielsson O.,Falk B.,Thermopulp-a new energy efficient mechanical pulping process,Pulp and paper,Canada,1997,98(6):82-89

The effece of disc gap of conical refiner on refining performance

Liang Qianhua
(Department of mechanical engineering，sichuan Electromechanical institute of vocation and technology,Sichuan,Qanzhihua,617000)

Different disc gaps of conical refiner have dramatic influence on refining temperature,spe-cific energy consumption and pulp quality.By trails we learned that there is an optimum disc gap for refining performance.

conical refiner;disc gap;refining temperature;refining performance

梁錢(qián)華（1982～），女，漢族，碩士，四川機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)、制造及自動(dòng)化相關(guān)教學(xué)教改工作，研究方向：冶金設(shè)備、輕工機(jī)械。

2012-4-6