锥形磨浆机磨盘间隙对磨浆性能的影响

梁钱华 四川机电职业技术学院机械工程系 四川 攀枝花（617000）

锥形磨浆机磨盘间隙对磨浆性能的影响

梁钱华 四川机电职业技术学院机械工程系 四川 攀枝花（617000）

锥形磨浆机磨盘间隙对磨浆温度、比能耗和纸浆质量有十分重要的影响。通过实验可以找到优化的磨盘间隙使磨浆性能处于最优值。

锥形磨浆机；磨盘间隙；磨浆温度；磨浆性能

目前世界上约有八成的新闻印刷纸都采用热磨机械浆TMP（thermomechanicalPulp）。经过进一步处理如施胶压光、轻量涂布等能收到很好的效果。为了满足生产需要，磨浆机的尺寸迅速增大，其中锥形磨浆机因其打浆连续、占地面积小、比能耗低等特点而备受关注。实验证明，磨盘间隙对磨浆区温度和纸浆质量有直接影响[1,2]，这表现在锥形磨浆机中，情况更为复杂。

1 锥形磨浆机磨盘间隙与磨浆温度的关系

在磨浆过程中由于纤维与纤维、纤维与磨盘彼此之间等作用产生摩擦热，引起浆料温度的上升，尤其是高粘状浆，浆温度可达60℃以上。若浆料的温度过高，会引起浆料脱水，纤维的润胀作用下降，影响磨浆质量，使纤维的结合力和纸页的强度降低。磨浆温度的提高还会导致施胶度的下降，要维持一定的打浆度必然会造成动力消耗的增加[3]。

在磨浆过程中，提高温度，浆料变软；增加载荷，浆料变硬[4,5,6]。由于浆料具有这样一对相反的特性，那么可以预见在一定载荷作用下，一定存在一个最优的磨浆温度使浆料处于一个理想的磨浆状态。而对于给定几何形状的磨盘，载荷大小是由磨盘间隙决定的。为了研究锥形磨浆机磨盘间隙对磨浆区温度的影响，我们采用了RGP76CD(美卓)锥形磨浆机，其磨盘与普通锥形磨盘有较大区别，分为平磨区和锥磨区，即锥体端面和锥面上都有磨齿，并且磨盘半径远大于其轴向尺寸。

从理论上来说，减小磨盘间隙，挤在磨齿之间的浆料就会增多，磨盘间压力也会因此而增加。因为磨浆压力增加，需要的动力必然增加，能耗加大。而内部能耗的增加也因此导致了磨浆区的温升作用。为了研究不同磨盘间隙对磨浆过程的影响，将平磨区和锥磨区设为独立可调，如图1所示。磨浆过程中保持喷放管道浓度55%不变，通过调整稀释水流量来进行浓度调节。

图1 平磨区和锥磨区独立可调的锥形磨浆机

磨浆过程采用DCS温度控制系统，可以由内至外自动检测磨浆区温度。如图2所示，两个磨浆区磨浆温度是互不相干的。图中的色带代表了磨盘上从进浆口到出浆口六个不同半径处在不同磨盘间隙时的温度值，温度以平磨区和锥磨区磨盘间隙为函数，横轴为平磨区磨盘间隙，纵轴为锥磨区磨盘间隙。上面一行显示的是平磨区的温度，等温线垂直；下面一行显示的是锥磨区的温度，等温线水平。由图2知，锥形磨浆区磨盘间隙的调整对平磨区温度有较大影响，而平磨区磨浆间隙的调整对锥磨区的温度影响很小。

2 锥形磨浆机磨盘间隙对磨浆性能的影响

由实验所得的数据显示了两个磨浆区磨盘间隙不同时能耗、纸浆质量、磨浆温度的不同。

图3 所示为平磨区和锥磨区磨浆间隙及能耗矩阵。有趣的是有两组不同的磨盘间隙A组（1.4,0.75）和B组（0.6,1.0），磨浆能耗基本相同，而纸浆质量迥异，如表1所示。磨浆温度与磨盘位置的关系也可以从图4中直观地看出。

3 结论

图2 不同磨盘半径处在磨盘间隙不同时的磨浆温度

表1 不同磨浆间隙下的纸浆质量

研究发现，锥形磨浆机磨盘间隙对磨浆温度、比能耗和纸浆质量等性能都有影响。

通过调整平磨区和锥磨区的磨盘间隙，得到磨浆温度理论优化值，如图5所示。此时纤维长度适中，在两段磨浆工艺中的首段磨浆过程中可节省能耗20%以上而不改变生产率。

同时，由于纸浆白度的增加，可以减少涂布阶段化学品的消耗而不会影响纸张白度。

图3 平磨区和锥磨区磨浆间隙及能耗矩阵

图4 不同磨盘间隙的磨浆温度

图5 磨浆温度理论优化值

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

[2]杜诗亮，高东强.磨盘结构和转速对磨浆强度及纤维结构的影响[J].中华纸业，2008,29(18)：38-41

[3]卢谦和.造纸原理与工程[M].北京：中国轻工业出版社，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

梁钱华（1982～），女，汉族，硕士，四川机电职业技术学院讲师，主要从事机械设计、制造及自动化相关教学教改工作，研究方向：冶金设备、轻工机械。

2012-4-6