國產(chǎn)大規(guī)格平面閥鼓式真空洗漿機在葦漿洗滌上的應(yīng)用

李紅菊 韓 穎 苗 林 羅先毅

(1.大連工業(yè)大學(xué),遼寧大連,116034；2.新疆博湖葦業(yè)股份有限公司,新疆庫爾勒,841001)

目前,國內(nèi)制漿造紙行業(yè)普遍采用的洗漿設(shè)備為鼓式真空洗漿機,尤其在非木纖維的洗漿上,更是以鼓式真空洗漿機為主。經(jīng)過近20年的發(fā)展,國產(chǎn)鼓式真空洗漿機在性能、結(jié)構(gòu)及規(guī)格上均有了較大的變化,開發(fā)了90～120 m2的大規(guī)格鼓式真空洗漿機。目前國產(chǎn)最大規(guī)格120 m2平面閥鼓式真空洗漿機已經(jīng)有多臺在國內(nèi)制漿生產(chǎn)線上成功運行。

本文介紹了新疆博湖葦業(yè)股份有限公司300 t/d(風(fēng)干)葦漿生產(chǎn)線應(yīng)用國產(chǎn)120 m2平面閥鼓式真空洗漿機的結(jié)構(gòu)特點、在生產(chǎn)實踐中遇到的問題及解決措施。以供同行參考。

1 洗漿機簡述

新疆博湖葦業(yè)股份有限公司于2012年在其300 t/d(風(fēng)干)葦漿生產(chǎn)線的黑液提取工段引進了國產(chǎn)120 m2平面閥鼓式真空洗漿機,采用3+1(即篩前3臺串聯(lián)洗漿機+1臺篩后洗漿機)的模式洗滌葦漿,設(shè)備詳細參數(shù)見表1。

該洗漿機投入生產(chǎn)運行以來,產(chǎn)量穩(wěn)定在280 t/d(風(fēng)干，因蒸煮未能達產(chǎn)),黑液提取率90%左右,黑液溫度80℃以上,漿料洗凈度高,篩后的4#洗漿機出漿殘堿可以達到0.7 g/L以下(以NaOH計),出漿濃度穩(wěn)定在11%～13%。

表1 120 m2平面閥鼓式真空洗漿機技術(shù)參數(shù)

2 洗漿機結(jié)構(gòu)

相對于傳統(tǒng)鼓式真空洗漿機,雖然平面閥鼓式洗漿機為滿足產(chǎn)能要求規(guī)格尺寸變得更大,但結(jié)構(gòu)卻更加簡單實用，其結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。洗漿機轉(zhuǎn)鼓的整個鼓面分為30多個格室,每個格室通過濾液流道與閥座端面的對應(yīng)格室相連。閥芯將整個端面分為兩大區(qū)：真空區(qū)、剝漿和排氣區(qū)。轉(zhuǎn)鼓在盛有漿料的曲線槽內(nèi)旋轉(zhuǎn),每轉(zhuǎn)1周,每個排液口先后通過真空過濾區(qū)、剝漿和排氣區(qū)。由于真空抽吸作用,漿料中的游離液從漿料中分離出來,并順著濾液流道、分配閥、水腿被抽走,而漿料吸附在鼓體外表面,由空氣刮刀剝落,實現(xiàn)漿料的吸濾、剝漿和排氣過程[1]。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是分配閥在單側(cè),易于安裝調(diào)整,而且真空度穩(wěn)定。另外,有利于水腿管及強制真空系統(tǒng)的布置。

圖1 大規(guī)格平面閥鼓式真空洗漿機結(jié)構(gòu)示意圖

平面閥閥片為扇形,閥片與轉(zhuǎn)鼓閥座之間的間隙一般控制在0.10～25 mm,通過濾液液膜密封,閥片可根據(jù)漿料的性質(zhì)調(diào)節(jié)其位置(一般可上下旋轉(zhuǎn)3.5°),使閥片對應(yīng)位置的轉(zhuǎn)鼓表面處于剝漿區(qū)域,剝漿風(fēng)機將空氣從洗鼓表面吹入,完成破壞真空和剝漿。剝漿風(fēng)機的出風(fēng)管直接與空氣刮刀機相連接,空氣刮刀由刮刀體、刀片、軸承座、淌漿板等組成,兩端由滑動軸承座支撐刮刀體,使得刮刀可旋轉(zhuǎn)300°,便于清洗刮刀體及更換濾網(wǎng)[2]。

3 操作要點

3.1 進漿量控制

這種洗漿機由于過濾面積大,脫水能力強,因此在操作中必須確保上漿流量足夠大,濃度穩(wěn)定在1.5%～2.5%,才能使水腿內(nèi)的濾液流速達到要求,進而維持穩(wěn)定的真空度。對于不同水腿直徑內(nèi)濾液的流速，建議參考表2[3]。

表2中流速的下限適用于未漂漿,上限適用于漂白漿。由洗漿機的水腿直徑可以通過式(1)直接計算出濾液通過水腿時的流量。

表2 不同水腿直徑內(nèi)濾液的流速建議表[3]

Q=v·S

(1)

式中，Q為通過水腿的濾液流量，m3/h；v為水腿內(nèi)濾液的流速,m/s；S為水腿管徑橫截面積,m2。

如取水腿直徑350 mm時，則

Q=(2.1×3600)·π·(0.35/2)2

=727(m3/h)

實際生產(chǎn)中，濾液會在此流量上下的一定范圍內(nèi)波動,如果上漿流量過小,則會導(dǎo)致洗鼓不上漿或局部表面因為漏氣而導(dǎo)致掉漿。而如果上漿濃度過大時,會因洗鼓表面形成的漿餅過厚,真空產(chǎn)生的拉力小于漿餅的重力和水面張力而導(dǎo)致漿料無法吸附在網(wǎng)子上,造成漿料從鼓面上脫落,堆在曲線槽內(nèi)形成干漿(濃度在10%左右),稱為卷漿。

3.2 漿料上網(wǎng)操作

因洗鼓鼓面較寬,上漿時必須使操作和傳動兩側(cè)的進漿管同時進漿,并要將兩側(cè)的上漿量調(diào)整到基本一致,以免漿層薄厚不一或某一側(cè)卷漿。當漿料液位超過洗鼓中心線時,立即轉(zhuǎn)動洗鼓、開啟水腿蝶閥以形成真空并使整個幅面脫水一致,漿料則會吸附在洗鼓的網(wǎng)面上慢慢轉(zhuǎn)出液面。上漿后要根據(jù)上漿量和曲線槽液位要求調(diào)整洗鼓轉(zhuǎn)速至平衡狀態(tài)。

3.3 正常運轉(zhuǎn)時的注意事項

正常運行時,洗漿機曲線槽內(nèi)應(yīng)保持低漿位運行。若運行漿位過高,一方面影響漿料脫水,洗漿質(zhì)量變差；另一方面,洗鼓承受的浮力大于重力,導(dǎo)致轉(zhuǎn)鼓上浮,密封盤根磨損嚴重,出現(xiàn)漏氣、漏液現(xiàn)象；再者還會造成洗網(wǎng)水管失去作用,濾網(wǎng)堵塞。雖然洗鼓的浸入角要求為150°～170°,但由于各洗漿機洗鼓規(guī)格不同,所以對于不同的洗漿機運行時的最高和最低漿位并不一樣,一般應(yīng)控制在中心線以下20～60 cm以內(nèi)。

3.4 檢修注意事項

對于過濾面積90～120 m2的大規(guī)格平面閥真空洗漿機,在正式投料前應(yīng)向洗鼓內(nèi)注水配重,注水高度為洗鼓中心線以下50～80 cm,以避免進漿后浮力過大損壞洗鼓及密封面。而在停機檢修時,必須把洗鼓內(nèi)的配重水排出,防止空轉(zhuǎn)時負荷過大以及洗鼓受壓變形。

4 存在問題及改進建議

4.1 真空度偏低問題的解決方案

洗漿機在運行時存在的真空度偏低問題包括兩方面原因：一是設(shè)計安裝問題,二是日常維護問題,下面就這兩點詳細介紹。

4.1.1設(shè)計安裝

在水腿布置、管徑選擇、氣液分離器結(jié)構(gòu)與布置、黑液槽結(jié)構(gòu)等方面都應(yīng)該根據(jù)每個廠家的不同情況進行詳細計算,切忌照抄照搬,在這方面佳木斯紙業(yè)的郭長裕和汶瑞機械有限公司的陳安江等人已有詳細介紹[3-5],本文不再贅述。

而在安裝方面，尤其需要注意的則是各個密封點的密封：

(1) 設(shè)備水腿管路各連接處是否存在漏氣現(xiàn)象。檢查方式為：在靠近黑液槽的水平段水腿管上裝上盲板,然后向洗漿機內(nèi)注水,查找是否有真空及水腿管道泄漏點,如果正壓狀態(tài)下無泄露,則在運行中的負壓狀態(tài)時可確保不泄露。

(2) 密封法蘭(水腿側(cè)洗漿機殼體的一部分)與靜環(huán)是否密封完好。由于安裝時需首先對洗鼓進行找平、找正,鼓體固定之后動環(huán)也無法移動，此時必須靠調(diào)整靜環(huán)來找正動、靜環(huán)之間的間隙,進而會導(dǎo)致靜環(huán)與密封法蘭間有間隙而影響密封,具體結(jié)構(gòu)見圖2。如果僅簡單的壓密封墊片,不但不能完全保證密封,還會造成靜環(huán)或密封法蘭被拉變形。建議待靜環(huán)找正后,在靜環(huán)與密封法蘭間塞入石棉繩,然后使用玻璃膠槍(槍頭安裝軟管)將密封膠打入,可確保密封效果。

圖2 分配閥密封結(jié)構(gòu)示意圖

4.1.2日常維護與檢查

(1) 用于動靜環(huán)間密封的密封帶是鋼帶內(nèi)貼毛氈的結(jié)構(gòu),運轉(zhuǎn)時間長會將毛氈磨損,因此需要定期檢查。

(2) 剝漿區(qū)用于破壞真空度的閥芯是酚醛膠木材質(zhì),一般磨損較小,但是如果出現(xiàn)洗鼓移位或網(wǎng)子破損導(dǎo)致異物進入流道,就會直接破壞密封,在新疆博湖葦業(yè)股份有限公司的實際生產(chǎn)中,出現(xiàn)洗鼓移位的情況較多,主要是洗鼓軸承座螺栓松動或軸承緊定套松動。

(3) 經(jīng)常檢查主軸上的盤根密封。

4.2 漿料糊網(wǎng)的原因及處理辦法

(1)漿料蒸煮過度、漿料蒸煮后在鍋內(nèi)存放時間過長或漿料溫度過低,都會引起洗漿機糊網(wǎng),因此,要保證鼓式真空洗漿機正常工作,必須保持漿料的蒸煮質(zhì)量。

(2)剝漿空氣刮刀進風(fēng)口或刮刀體內(nèi)堵塞,以及單側(cè)剝漿刮刀風(fēng)機未運轉(zhuǎn),造成進風(fēng)量小,導(dǎo)致漿層剝不下來,此時應(yīng)清洗刮刀進風(fēng)口及刮刀體、檢查剝漿刮刀風(fēng)機,保證進風(fēng)量達到剝漿要求；另外,洗鼓兩側(cè)的槽體、轉(zhuǎn)鼓與刮刀體間有刮刀密封架,也需要定期檢查,如果密封架損壞,會導(dǎo)致剝漿空氣從洗鼓兩側(cè)跑掉,造成剝漿風(fēng)力不夠[6]。

(3)濾網(wǎng)使用時間過長會造成網(wǎng)眼被水垢或泥土堵塞,導(dǎo)致進風(fēng)風(fēng)壓小而不能托起漿層,也會造成糊網(wǎng),此時應(yīng)清洗或更換濾網(wǎng)。

4.3 進漿槽均勻布漿解決方案

在實際生產(chǎn)過程中,洗漿機的進漿管道為1根總管上來后一分為二,分別從進漿槽的底部進漿口進入,盡管在進漿槽內(nèi)的出漿口處使用了穩(wěn)流板來減輕布漿壓力造成的湍流,但效果仍不理想,存在上漿左右不均衡的情況,見圖3。

圖3 洗漿機進漿槽堵塞示意圖

通過對進漿管道布漿情況觀察,分析認為導(dǎo)致此問題出現(xiàn)的主要原因有：

(1) 漿料中的砂石等雜質(zhì)或未蒸解的節(jié)子緩慢堆積在彎頭處,時間一長,堆積量較大的一側(cè)管道堵塞。

(2) 兩個進漿口的閥門開度不一致(即管道阻力大小不同),導(dǎo)致上漿流量不一致,進而管道局部漿流因流速不足使?jié){料沉積、游離水脫除,造成管道堵塞。

(3) 正常開機過程中曲線槽內(nèi)一側(cè)卷漿,堆起的干漿翻入進漿槽內(nèi),造成該側(cè)進漿槽濃度偏大,管道堵塞。

因此,洗漿機正常運轉(zhuǎn)時必須調(diào)節(jié)好兩側(cè)上漿閥門的開度,使?jié){流基本一致并穩(wěn)定無浪花翻起,同時還要經(jīng)常檢查曲線槽內(nèi)是否有卷干漿的情況出現(xiàn),如有,應(yīng)立即處理。

同時,建議將進漿口處穩(wěn)流板按照圖4 的示意進行改進。穩(wěn)流板與進漿槽圍成的扇形截面積應(yīng)約等于進漿管道截面積,如此才能保證漿料流速下降1/2,而不是降低過多造成無力推動漿流。另外,增加加強筋板的目的是加固穩(wěn)流板,避免穩(wěn)流板被漿流沖落。

圖4 進漿口穩(wěn)流板改進示意圖

5 結(jié) 語

鼓式真空洗漿機在國內(nèi)被各大制漿造紙企業(yè)廣泛應(yīng)用,尤其是已經(jīng)研發(fā)出來的大規(guī)格平面閥鼓式真空洗漿機,已經(jīng)可以滿足單條生產(chǎn)線10萬t/a以上漿廠需求。并且經(jīng)過生產(chǎn)實踐驗證,可以滿足漿廠對產(chǎn)量和質(zhì)量的要求。

但與國外全密閉的壓力置換洗漿機(DD洗漿機)相比,因國產(chǎn)鼓式真空洗漿機并不是完全密閉的結(jié)構(gòu)(鼓式真空洗漿機未密封部分的照片見圖5)，所以在自動化程度、單位面積生產(chǎn)效率、密封條件及能耗上仍有待提高。具體體現(xiàn)在：開停機時需要人工現(xiàn)場操作水腿蝶閥、噴淋水閥等閥門,正常運轉(zhuǎn)時還需隨時觀察處理網(wǎng)前槽的干漿；盤根、刮刀架等處密封材料使用壽命短。目前為滿足產(chǎn)能需求而將洗鼓尺寸設(shè)計的很大,使加工制造難度和基建投資增加。因此,需要國內(nèi)科研人員進一步攻關(guān),提升設(shè)計和裝備加工制造能力,趕超國外先進裝備,推動國內(nèi)制漿造紙行業(yè)科技水平向前發(fā)展。

圖5 鼓式真空洗漿機生產(chǎn)現(xiàn)場照片

參 考 文 獻

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