國產大規格平面閥鼓式真空洗漿機在葦漿洗滌上的應用

李紅菊 韓 穎 苗 林 羅先毅

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

目前,國內制漿造紙行業普遍采用的洗漿設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。經過近20年的發展,國產鼓式真空洗漿機在性能、結構及規格上均有了較大的變化,開發了90～120 m2的大規格鼓式真空洗漿機。目前國產最大規格120 m2平面閥鼓式真空洗漿機已經有多臺在國內制漿生產線上成功運行。

本文介紹了新疆博湖葦業股份有限公司300 t/d(風干)葦漿生產線應用國產120 m2平面閥鼓式真空洗漿機的結構特點、在生產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

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

該洗漿機投入生產運行以來,產量穩定在280 t/d(風干，因蒸煮未能達產),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),出漿濃度穩定在11%～13%。

表1 120 m2平面閥鼓式真空洗漿機技術參數

2 洗漿機結構

相對于傳統鼓式真空洗漿機,雖然平面閥鼓式洗漿機為滿足產能要求規格尺寸變得更大,但結構卻更加簡單實用，其結構形式如圖1所示。洗漿機轉鼓的整個鼓面分為30多個格室,每個格室通過濾液流道與閥座端面的對應格室相連。閥芯將整個端面分為兩大區：真空區、剝漿和排氣區。轉鼓在盛有漿料的曲線槽內旋轉,每轉1周,每個排液口先后通過真空過濾區、剝漿和排氣區。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,實現漿料的吸濾、剝漿和排氣過程[1]。這種結構的優點是分配閥在單側,易于安裝調整,而且真空度穩定。另外,有利于水腿管及強制真空系統的布置。

圖1 大規格平面閥鼓式真空洗漿機結構示意圖

平面閥閥片為扇形,閥片與轉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,閥片可根據漿料的性質調節其位置(一般可上下旋轉3.5°),使閥片對應位置的轉鼓表面處于剝漿區域,剝漿風機將空氣從洗鼓表面吹入,完成破壞真空和剝漿。剝漿風機的出風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300°,便于清洗刮刀體及更換濾網[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,濃度穩定在1.5%～2.5%,才能使水腿內的濾液流速達到要求,進而維持穩定的真空度。對于不同水腿直徑內濾液的流速，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)

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

3.2 漿料上網操作

因洗鼓鼓面較寬,上漿時必須使操作和傳動兩側的進漿管同時進漿,并要將兩側的上漿量調整到基本一致,以免漿層薄厚不一或某一側卷漿。當漿料液位超過洗鼓中心線時,立即轉動洗鼓、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面上慢慢轉出液面。上漿后要根據上漿量和曲線槽液位要求調整洗鼓轉速至平衡狀態。

3.3 正常運轉時的注意事項

正常運行時,洗漿機曲線槽內應保持低漿位運行。若運行漿位過高,一方面影響漿料脫水,洗漿質量變差；另一方面,洗鼓承受的浮力大于重力,導致轉鼓上浮,密封盤根磨損嚴重,出現漏氣、漏液現象；再者還會造成洗網水管失去作用,濾網堵塞。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,一般應控制在中心線以下20～60 cm以內。

3.4 檢修注意事項

對于過濾面積90～120 m2的大規格平面閥真空洗漿機,在正式投料前應向洗鼓內注水配重,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,必須把洗鼓內的配重水排出,防止空轉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設計安裝

在水腿布置、管徑選擇、氣液分離器結構與布置、黑液槽結構等方面都應該根據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) 設備水腿管路各連接處是否存在漏氣現象。檢查方式為：在靠近黑液槽的水平段水腿管上裝上盲板,然后向洗漿機內注水,查找是否有真空及水腿管道泄漏點,如果正壓狀態下無泄露,則在運行中的負壓狀態時可確保不泄露。

(2) 密封法蘭(水腿側洗漿機殼體的一部分)與靜環是否密封完好。由于安裝時需首先對洗鼓進行找平、找正,鼓體固定之后動環也無法移動，此時必須靠調整靜環來找正動、靜環之間的間隙,進而會導致靜環與密封法蘭間有間隙而影響密封,具體結構見圖2。如果僅簡單的壓密封墊片,不但不能完全保證密封,還會造成靜環或密封法蘭被拉變形。建議待靜環找正后,在靜環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 分配閥密封結構示意圖

4.1.2日常維護與檢查

(1) 用于動靜環間密封的密封帶是鋼帶內貼毛氈的結構,運轉時間長會將毛氈磨損,因此需要定期檢查。

(2) 剝漿區用于破壞真空度的閥芯是酚醛膠木材質,一般磨損較小,但是如果出現洗鼓移位或網子破損導致異物進入流道,就會直接破壞密封,在新疆博湖葦業股份有限公司的實際生產中,出現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) 經常檢查主軸上的盤根密封。

4.2 漿料糊網的原因及處理辦法

(1)漿料蒸煮過度、漿料蒸煮后在鍋內存放時間過長或漿料溫度過低,都會引起洗漿機糊網,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量。

(2)剝漿空氣刮刀進風口或刮刀體內堵塞,以及單側剝漿刮刀風機未運轉,造成進風量小,導致漿層剝不下來,此時應清洗刮刀進風口及刮刀體、檢查剝漿刮刀風機,保證進風量達到剝漿要求；另外,洗鼓兩側的槽體、轉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,會導致剝漿空氣從洗鼓兩側跑掉,造成剝漿風力不夠[6]。

(3)濾網使用時間過長會造成網眼被水垢或泥土堵塞,導致進風風壓小而不能托起漿層,也會造成糊網,此時應清洗或更換濾網。

4.3 進漿槽均勻布漿解決方案

在實際生產過程中,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,盡管在進漿槽內的出漿口處使用了穩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,分析認為導致此問題出現的主要原因有：

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

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

(3) 正常開機過程中曲線槽內一側卷漿,堆起的干漿翻入進漿槽內,造成該側進漿槽濃度偏大,管道堵塞。

因此,洗漿機正常運轉時必須調節好兩側上漿閥門的開度,使漿流基本一致并穩定無浪花翻起,同時還要經常檢查曲線槽內是否有卷干漿的情況出現,如有,應立即處理。

同時,建議將進漿口處穩流板按照圖4 的示意進行改進。穩流板與進漿槽圍成的扇形截面積應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流板,避免穩流板被漿流沖落。

圖4 進漿口穩流板改進示意圖

5 結 語

鼓式真空洗漿機在國內被各大制漿造紙企業廣泛應用,尤其是已經研發出來的大規格平面閥鼓式真空洗漿機,已經可以滿足單條生產線10萬t/a以上漿廠需求。并且經過生產實踐驗證,可以滿足漿廠對產量和質量的要求。

但與國外全密閉的壓力置換洗漿機(DD洗漿機)相比,因國產鼓式真空洗漿機并不是完全密閉的結構(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、單位面積生產效率、密封條件及能耗上仍有待提高。具體體現在：開停機時需要人工現場操作水腿蝶閥、噴淋水閥等閥門,正常運轉時還需隨時觀察處理網前槽的干漿；盤根、刮刀架等處密封材料使用壽命短。目前為滿足產能需求而將洗鼓尺寸設計的很大,使加工制造難度和基建投資增加。因此,需要國內科研人員進一步攻關,提升設計和裝備加工制造能力,趕超國外先進裝備,推動國內制漿造紙行業科技水平向前發展。

圖5 鼓式真空洗漿機生產現場照片

參 考 文 獻

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姚同業, 劉炳貞. 大規格平面閥鼓式真空洗漿機[J]. 中國造紙, 2004, 23(1)： 68.

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王連霞, 宿金榮. 100 m2鼓式真空洗漿機的設計制造及運行實踐[J]. 中國造紙, 2003, 23(12)： 22.

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郭長裕, 劉善桂, 孫佳林, 等. 鼓式真空洗漿機用于木漿洗滌水腿壓力的計算與探討[J]. 中國造紙, 2008, 27(5)： 51.

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陳安江, 李衛芹, 呂傳山. 真空洗漿機水封槽結構選用及防止黑液槽產生正壓的措施[J]. 中華紙業, 2009, 30(20)： 94.

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陳安江, 呂傳山. 氣液分離器在鼓式真空洗漿機輔助真空系統的安裝方式[J]. 中國造紙, 2009, 28(10)： 82.

[6] LIU Shi-hai, JIANG Bo. Improvement of Large-scale Washer Drum and Scraper Seal Structure[J]. Light Industry Machinery, 2004(4): 10.