水力碎漿機(jī)葉輪刀刃的技術(shù)創(chuàng)新

余章書 福建 廈門（361009）

水力碎漿機(jī)是制漿碎解廢紙或碎商品紙漿的最重要設(shè)備。老式標(biāo)準(zhǔn)型伏克斯葉輪（VokesRotor），實(shí)際上仍有使用上的缺陷，但近二十年卻沒什么突破性的創(chuàng)新改進(jìn)，早已適應(yīng)不了處理廢紙的需要。水力碎漿機(jī)工作效能的影響因素是：葉輪結(jié)構(gòu)、葉輪線速度、碎漿濃度、碎漿溫度、碎漿時(shí)間、廢紙種類。

水力碎漿機(jī)的關(guān)鍵部件之一是葉輪，它的結(jié)構(gòu)形式和技術(shù)參數(shù)直接影響著水力碎漿機(jī)的碎解能力和能量消耗。例如葉輪的直徑大小，刀片的數(shù)目、長(zhǎng)度、寬度、形狀、和排列位置等都是其重要因素。

1 碎漿機(jī)碎漿運(yùn)行原理

一般來(lái)說(shuō)，葉輪直徑小，轉(zhuǎn)速低，可以降低動(dòng)力消耗，但不能保證全部漿料在槽內(nèi)充分循環(huán)，對(duì)濃度較高的漿尤其如此；采用高轉(zhuǎn)速大葉輪可以得到良好的循環(huán)狀況，卻大大地增加動(dòng)力消耗。因此，為保證漿料循環(huán)良好，動(dòng)力消耗低，且碎漿效率高，葉輪直徑以選用1.2.1 /3的槽體直徑為宜。對(duì)于單葉輪水力碎漿，由于葉輪要同時(shí)擔(dān)負(fù)循環(huán)和碎漿任務(wù)，葉輪上的刀片數(shù)目要多，且分布在兩個(gè)區(qū)域內(nèi)，中心區(qū)域有數(shù)量少而較高的刀片，用來(lái)推進(jìn)漿料，起到循環(huán)作用，外圍則放置數(shù)量多而高度低的刀片，主要起碎漿作用。

廢紙?jiān)谒λ闈{機(jī)中的碎解，主要靠葉輪的機(jī)械作用和葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強(qiáng)力渦旋作用，而后者往往起主導(dǎo)地位。但單旋渦，如圖1（a）所示，由于廢紙被卷入旋渦中心，被旋渦間空氣托住而不易下沉，造成碎解困難。水力碎漿機(jī)在使用中遇到實(shí)際問(wèn)題，應(yīng)均有增加并設(shè)齒形齒的特殊導(dǎo)向葉片，就可以形成雙旋渦見圖1（b）所示，獲得更多的翻滾和摩擦作用，使廢紙更好地進(jìn)行循環(huán)撕裂擴(kuò)散，產(chǎn)生良好的碎漿疏解。設(shè)置齒形齒導(dǎo)向葉片是提高碎漿機(jī)效率的輔助作用，為葉輪進(jìn)一步研究創(chuàng)新改革、打下良好基礎(chǔ)創(chuàng)造有利條件。

圖1碎漿機(jī)葉片旋渦形式示意圖（穩(wěn)藏圖）

2 葉輪結(jié)構(gòu)改進(jìn)［1～10］

葉輪結(jié)構(gòu)的一種改進(jìn)形式是廣泛采用老式的標(biāo)準(zhǔn)型伏克斯葉輪（VokesRotor），亦叫旋翼式葉輪，如圖2所示。它有八個(gè)翼狀葉片，既起碎解作用，也起循環(huán)作用，從而有效地改善了廢紙碎解。如果配合使用一個(gè)環(huán)形底刀（即底刀環(huán)），不僅可以碎解濃度高的漿料，而且能促進(jìn)碎解作用，提高碎解效果，并能有效利用動(dòng)力和提高生產(chǎn)力。這種具有底刀環(huán)的水力碎漿機(jī)，還可以通過(guò)調(diào)節(jié)刀片與底刀環(huán)之間的距離來(lái)控制碎漿質(zhì)量。

圖2改造前老式標(biāo)準(zhǔn)伏克斯葉輪示意圖（穩(wěn)藏圖）

為了順應(yīng)碎漿機(jī)老式伏克斯葉輪創(chuàng)新改造的發(fā)展趨勢(shì)，筆者經(jīng)歷艱辛，反復(fù)琢磨，形成了“獨(dú)具匠心”的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。將標(biāo)準(zhǔn)型伏克斯葉輪的斜直形刀刃改為尖銳齒形刀刃（圖3所示）的葉輪。則是切實(shí)可行提高碎漿機(jī)效率、產(chǎn)量、質(zhì)量，降低動(dòng)力消耗的有效途徑。

圖3葉輪改造尖銳齒形刀刃結(jié)構(gòu)示意圖（隱藏圖）

某紙業(yè)公司生產(chǎn)高強(qiáng)瓦楞紙和掛面箱紙板，20萬(wàn)t/a產(chǎn)量規(guī)模，該公司有兩臺(tái)35m3水力碎漿機(jī)系老式標(biāo)準(zhǔn)伏克斯葉輪，直徑為φ1550mm，其轉(zhuǎn)速為190r/min，配電機(jī)為315kW，滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)為電流600～630A，碎漿原料為國(guó)內(nèi)廢紙和進(jìn)口OCC廢紙，對(duì)這兩臺(tái)水力碎漿機(jī)難適應(yīng)，碎漿有嚴(yán)重的紙片存在，增加了除渣、篩選、磨漿系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，單臺(tái)日產(chǎn)量只在180～200t/d，只能適合于間歇碎漿。該公司下決心將兩臺(tái)水力碎漿機(jī)由斜直形刀刃葉輪改為尖銳齒形刀刃葉輪，經(jīng)創(chuàng)新改造后，單臺(tái)日產(chǎn)量增加至380～400t/d，電機(jī)運(yùn)行負(fù)荷降為380～400A，兩臺(tái)碎漿機(jī)一年可節(jié)約用電450萬(wàn)度電，節(jié)能效果顯著。碎漿葉輪改造后可適應(yīng)連續(xù)碎漿或間歇碎漿，碎漿可在3%～8%濃度進(jìn)行，碎漿原料種類適應(yīng)性廣，消除了碎漿后小紙片的存在現(xiàn)象，比改造前碎漿打漿度提高6～8oSR，大大減輕除渣、篩選、磨漿的負(fù)擔(dān)。

3 水力碎漿機(jī)葉輪創(chuàng)新改造的優(yōu)點(diǎn)

⑴碎漿機(jī)葉輪在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)揮銳利齒形刀刃強(qiáng)離心力“快刀斬亂麻”的性能效應(yīng)作用，避開并消除雙旋渦碎漿的障礙，同時(shí)，削弱了碎漿的阻力，使葉輪碎漿“暢通無(wú)阻”降低設(shè)備噪聲輕松地運(yùn)行，增強(qiáng)碎漿葉輪刀刃剪切能力和促進(jìn)雙旋渦擴(kuò)散碎解能力，以及增強(qiáng)良好的循環(huán)效果，使碎漿功率消耗降低了30%，為200（A）安。

⑵單臺(tái)碎漿產(chǎn)量可增加一倍，等于改造前兩臺(tái)碎漿機(jī)產(chǎn)量總和，碎漿可在3%～8%濃度進(jìn)行，適應(yīng)碎解國(guó)內(nèi)廢紙和進(jìn)口OCC廢紙，間歇碎漿和連續(xù)碎漿均適應(yīng)。

⑶碎漿打漿度可提高6～8oSR，大大減輕除渣、篩選、磨漿的負(fù)擔(dān),解決漿和紙的平衡。排渣量比改造前減少30%，充分利用粗纖維，減少排渣運(yùn)輸負(fù)擔(dān)。

⑷水力碎漿機(jī)設(shè)有斗式除渣機(jī)、絞索裝置等設(shè)備來(lái)幫助除廢紙中含有的雜質(zhì)，碎漿運(yùn)行過(guò)程可以連續(xù)性，且碎漿電耗較間歇式低,設(shè)備利用率高。

⑸由于廢紙中雜質(zhì)在水力碎漿機(jī)被打碎機(jī)會(huì)較少,故能適應(yīng)各種廢紙?zhí)幚砹鞒獭?/p>

⑹葉輪設(shè)尖銳齒形的鑄鋼刀刃時(shí)，直接鑄造鋼齒形或鑄造鋼在銑床銑齒。刀刃一旦磨損可反復(fù)修復(fù)使用。具體方法是用氣割修平,焊上備用鑄齒的鋼條（亦可在銑床銑齒），因電焊過(guò)熱可能會(huì)“退鋼”,有條件經(jīng)熱處理使用壽命會(huì)更長(zhǎng)（耐磨），不經(jīng)熱處理也可使用,材料采用耐磨工具鋼、鎢鉻鈷合金或410#鉻合鋼等的耐磨材料，也可在葉輪底面上焊上上述材料的刮料條。在篩板頂面亦可設(shè)防磨損擋條，以保護(hù)篩板，延長(zhǎng)其使用壽命。另外，篩板與葉輪間的間隙是可調(diào)的，通常保持在1mm距離。刀刃磨損后可以反復(fù)修復(fù)4～6次，不必更換葉輪從而降低維修成本。

⑺改造35m3水力碎漿機(jī)葉輪，投資省，見效快，運(yùn)行安全可靠。亦適應(yīng)30、25、20、15、10m3水力碎漿機(jī)葉輪改造。

結(jié)束語(yǔ)

碎漿機(jī)老式伏克斯葉輪在碎廢紙漿的使用上存在的缺陷，經(jīng)歷艱辛的反復(fù)琢磨，俗話說(shuō)，“功夫不負(fù)有心人”，終于自行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，開發(fā)出“大有作為”尖銳齒形刀刃的碎漿葉輪，適應(yīng)當(dāng)前碎解廢紙實(shí)用的需要，取得了碎漿良好的效果，亦是幾十年技術(shù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)付出辛勤汗水的豐碩成果，碎漿機(jī)葉輪的創(chuàng)新改革，是整臺(tái)碎漿機(jī)發(fā)揮作用的重要部位（部件），與企業(yè)的技術(shù)改造背景條件也有密切的關(guān)系，企業(yè)重視技術(shù)創(chuàng)新改造，體現(xiàn)了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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