国产大规格平面阀鼓式真空洗浆机在苇浆洗涤上的应用

李红菊 韩 颖 苗 林 罗先毅

(1.大连工业大学,辽宁大连,116034；2.新疆博湖苇业股份有限公司,新疆库尔勒,841001)

目前,国内制浆造纸行业普遍采用的洗浆设备为鼓式真空洗浆机,尤其在非木纤维的洗浆上,更是以鼓式真空洗浆机为主。经过近20年的发展,国产鼓式真空洗浆机在性能、结构及规格上均有了较大的变化,开发了90～120 m2的大规格鼓式真空洗浆机。目前国产最大规格120 m2平面阀鼓式真空洗浆机已经有多台在国内制浆生产线上成功运行。

本文介绍了新疆博湖苇业股份有限公司300 t/d(风干)苇浆生产线应用国产120 m2平面阀鼓式真空洗浆机的结构特点、在生产实践中遇到的问题及解决措施。以供同行参考。

1 洗浆机简述

新疆博湖苇业股份有限公司于2012年在其300 t/d(风干)苇浆生产线的黑液提取工段引进了国产120 m2平面阀鼓式真空洗浆机,采用3+1(即筛前3台串联洗浆机+1台筛后洗浆机)的模式洗涤苇浆,设备详细参数见表1。

该洗浆机投入生产运行以来,产量稳定在280 t/d(风干，因蒸煮未能达产),黑液提取率90%左右,黑液温度80℃以上,浆料洗净度高,筛后的4#洗浆机出浆残碱可以达到0.7 g/L以下(以NaOH计),出浆浓度稳定在11%～13%。

表1 120 m2平面阀鼓式真空洗浆机技术参数

2 洗浆机结构

相对于传统鼓式真空洗浆机,虽然平面阀鼓式洗浆机为满足产能要求规格尺寸变得更大,但结构却更加简单实用，其结构形式如图1所示。洗浆机转鼓的整个鼓面分为30多个格室,每个格室通过滤液流道与阀座端面的对应格室相连。阀芯将整个端面分为两大区：真空区、剥浆和排气区。转鼓在盛有浆料的曲线槽内旋转,每转1周,每个排液口先后通过真空过滤区、剥浆和排气区。由于真空抽吸作用,浆料中的游离液从浆料中分离出来,并顺着滤液流道、分配阀、水腿被抽走,而浆料吸附在鼓体外表面,由空气刮刀剥落,实现浆料的吸滤、剥浆和排气过程[1]。这种结构的优点是分配阀在单侧,易于安装调整,而且真空度稳定。另外,有利于水腿管及强制真空系统的布置。

图1 大规格平面阀鼓式真空洗浆机结构示意图

平面阀阀片为扇形,阀片与转鼓阀座之间的间隙一般控制在0.10～25 mm,通过滤液液膜密封,阀片可根据浆料的性质调节其位置(一般可上下旋转3.5°),使阀片对应位置的转鼓表面处于剥浆区域,剥浆风机将空气从洗鼓表面吹入,完成破坏真空和剥浆。剥浆风机的出风管直接与空气刮刀机相连接,空气刮刀由刮刀体、刀片、轴承座、淌浆板等组成,两端由滑动轴承座支撑刮刀体,使得刮刀可旋转300°,便于清洗刮刀体及更换滤网[2]。

3 操作要点

3.1 进浆量控制

这种洗浆机由于过滤面积大,脱水能力强,因此在操作中必须确保上浆流量足够大,浓度稳定在1.5%～2.5%,才能使水腿内的滤液流速达到要求,进而维持稳定的真空度。对于不同水腿直径内滤液的流速，建议参考表2[3]。

表2中流速的下限适用于未漂浆,上限适用于漂白浆。由洗浆机的水腿直径可以通过式(1)直接计算出滤液通过水腿时的流量。

表2 不同水腿直径内滤液的流速建议表[3]

Q=v·S

(1)

式中，Q为通过水腿的滤液流量，m3/h；v为水腿内滤液的流速,m/s；S为水腿管径横截面积,m2。

如取水腿直径350 mm时，则

Q=(2.1×3600)·π·(0.35/2)2

=727(m3/h)

实际生产中，滤液会在此流量上下的一定范围内波动,如果上浆流量过小,则会导致洗鼓不上浆或局部表面因为漏气而导致掉浆。而如果上浆浓度过大时,会因洗鼓表面形成的浆饼过厚,真空产生的拉力小于浆饼的重力和水面张力而导致浆料无法吸附在网子上,造成浆料从鼓面上脱落,堆在曲线槽内形成干浆(浓度在10%左右),称为卷浆。

3.2 浆料上网操作

因洗鼓鼓面较宽,上浆时必须使操作和传动两侧的进浆管同时进浆,并要将两侧的上浆量调整到基本一致,以免浆层薄厚不一或某一侧卷浆。当浆料液位超过洗鼓中心线时,立即转动洗鼓、开启水腿蝶阀以形成真空并使整个幅面脱水一致,浆料则会吸附在洗鼓的网面上慢慢转出液面。上浆后要根据上浆量和曲线槽液位要求调整洗鼓转速至平衡状态。

3.3 正常运转时的注意事项

正常运行时,洗浆机曲线槽内应保持低浆位运行。若运行浆位过高,一方面影响浆料脱水,洗浆质量变差；另一方面,洗鼓承受的浮力大于重力,导致转鼓上浮,密封盘根磨损严重,出现漏气、漏液现象；再者还会造成洗网水管失去作用,滤网堵塞。虽然洗鼓的浸入角要求为150°～170°,但由于各洗浆机洗鼓规格不同,所以对于不同的洗浆机运行时的最高和最低浆位并不一样,一般应控制在中心线以下20～60 cm以内。

3.4 检修注意事项

对于过滤面积90～120 m2的大规格平面阀真空洗浆机,在正式投料前应向洗鼓内注水配重,注水高度为洗鼓中心线以下50～80 cm,以避免进浆后浮力过大损坏洗鼓及密封面。而在停机检修时,必须把洗鼓内的配重水排出,防止空转时负荷过大以及洗鼓受压变形。

4 存在问题及改进建议

4.1 真空度偏低问题的解决方案

洗浆机在运行时存在的真空度偏低问题包括两方面原因：一是设计安装问题,二是日常维护问题,下面就这两点详细介绍。

4.1.1设计安装

在水腿布置、管径选择、气液分离器结构与布置、黑液槽结构等方面都应该根据每个厂家的不同情况进行详细计算,切忌照抄照搬,在这方面佳木斯纸业的郭长裕和汶瑞机械有限公司的陈安江等人已有详细介绍[3-5],本文不再赘述。

而在安装方面，尤其需要注意的则是各个密封点的密封：

(1) 设备水腿管路各连接处是否存在漏气现象。检查方式为：在靠近黑液槽的水平段水腿管上装上盲板,然后向洗浆机内注水,查找是否有真空及水腿管道泄漏点,如果正压状态下无泄露,则在运行中的负压状态时可确保不泄露。

(2) 密封法兰(水腿侧洗浆机壳体的一部分)与静环是否密封完好。由于安装时需首先对洗鼓进行找平、找正,鼓体固定之后动环也无法移动，此时必须靠调整静环来找正动、静环之间的间隙,进而会导致静环与密封法兰间有间隙而影响密封,具体结构见图2。如果仅简单的压密封垫片,不但不能完全保证密封,还会造成静环或密封法兰被拉变形。建议待静环找正后,在静环与密封法兰间塞入石棉绳,然后使用玻璃胶枪(枪头安装软管)将密封胶打入,可确保密封效果。

图2 分配阀密封结构示意图

4.1.2日常维护与检查

(1) 用于动静环间密封的密封带是钢带内贴毛毡的结构,运转时间长会将毛毡磨损,因此需要定期检查。

(2) 剥浆区用于破坏真空度的阀芯是酚醛胶木材质,一般磨损较小,但是如果出现洗鼓移位或网子破损导致异物进入流道,就会直接破坏密封,在新疆博湖苇业股份有限公司的实际生产中,出现洗鼓移位的情况较多,主要是洗鼓轴承座螺栓松动或轴承紧定套松动。

(3) 经常检查主轴上的盘根密封。

4.2 浆料糊网的原因及处理办法

(1)浆料蒸煮过度、浆料蒸煮后在锅内存放时间过长或浆料温度过低,都会引起洗浆机糊网,因此,要保证鼓式真空洗浆机正常工作,必须保持浆料的蒸煮质量。

(2)剥浆空气刮刀进风口或刮刀体内堵塞,以及单侧剥浆刮刀风机未运转,造成进风量小,导致浆层剥不下来,此时应清洗刮刀进风口及刮刀体、检查剥浆刮刀风机,保证进风量达到剥浆要求；另外,洗鼓两侧的槽体、转鼓与刮刀体间有刮刀密封架,也需要定期检查,如果密封架损坏,会导致剥浆空气从洗鼓两侧跑掉,造成剥浆风力不够[6]。

(3)滤网使用时间过长会造成网眼被水垢或泥土堵塞,导致进风风压小而不能托起浆层,也会造成糊网,此时应清洗或更换滤网。

4.3 进浆槽均匀布浆解决方案

在实际生产过程中,洗浆机的进浆管道为1根总管上来后一分为二,分别从进浆槽的底部进浆口进入,尽管在进浆槽内的出浆口处使用了稳流板来减轻布浆压力造成的湍流,但效果仍不理想,存在上浆左右不均衡的情况,见图3。

图3 洗浆机进浆槽堵塞示意图

通过对进浆管道布浆情况观察,分析认为导致此问题出现的主要原因有：

(1) 浆料中的砂石等杂质或未蒸解的节子缓慢堆积在弯头处,时间一长,堆积量较大的一侧管道堵塞。

(2) 两个进浆口的阀门开度不一致(即管道阻力大小不同),导致上浆流量不一致,进而管道局部浆流因流速不足使浆料沉积、游离水脱除,造成管道堵塞。

(3) 正常开机过程中曲线槽内一侧卷浆,堆起的干浆翻入进浆槽内,造成该侧进浆槽浓度偏大,管道堵塞。

因此,洗浆机正常运转时必须调节好两侧上浆阀门的开度,使浆流基本一致并稳定无浪花翻起,同时还要经常检查曲线槽内是否有卷干浆的情况出现,如有,应立即处理。

同时,建议将进浆口处稳流板按照图4 的示意进行改进。稳流板与进浆槽围成的扇形截面积应约等于进浆管道截面积,如此才能保证浆料流速下降1/2,而不是降低过多造成无力推动浆流。另外,增加加强筋板的目的是加固稳流板,避免稳流板被浆流冲落。

图4 进浆口稳流板改进示意图

5 结 语

鼓式真空洗浆机在国内被各大制浆造纸企业广泛应用,尤其是已经研发出来的大规格平面阀鼓式真空洗浆机,已经可以满足单条生产线10万t/a以上浆厂需求。并且经过生产实践验证,可以满足浆厂对产量和质量的要求。

但与国外全密闭的压力置换洗浆机(DD洗浆机)相比,因国产鼓式真空洗浆机并不是完全密闭的结构(鼓式真空洗浆机未密封部分的照片见图5)，所以在自动化程度、单位面积生产效率、密封条件及能耗上仍有待提高。具体体现在：开停机时需要人工现场操作水腿蝶阀、喷淋水阀等阀门,正常运转时还需随时观察处理网前槽的干浆；盘根、刮刀架等处密封材料使用寿命短。目前为满足产能需求而将洗鼓尺寸设计的很大,使加工制造难度和基建投资增加。因此,需要国内科研人员进一步攻关,提升设计和装备加工制造能力,赶超国外先进装备,推动国内制浆造纸行业科技水平向前发展。

图5 鼓式真空洗浆机生产现场照片

参 考 文 献

[1] YAO Tong-ye, LIU Bing-zhen. Large Size Plane Valve Drum Vacuum Washer[J]. China Pulp & Paper, 2004, 23(1): 68.

姚同业, 刘炳贞. 大规格平面阀鼓式真空洗浆机[J]. 中国造纸, 2004, 23(1)： 68.

[2] WANG Lian-xia, SU Jin-rong. Design & Manufacture and Operation of 100 m2Drum Vacuum Washer[J]. 2003, 23(12): 22.

王连霞, 宿金荣. 100 m2鼓式真空洗浆机的设计制造及运行实践[J]. 中国造纸, 2003, 23(12)： 22.

[3] GUO Chang-yu, LIU Shan-gui, SUN Jia-1in, et al. Calculation for the Pressure of Drum Vacuum Filter’s Water Leg[J]. China Pulp & Paper, 2008, 27(5): 51.

郭长裕, 刘善桂, 孙佳林, 等. 鼓式真空洗浆机用于木浆洗涤水腿压力的计算与探讨[J]. 中国造纸, 2008, 27(5)： 51.

[4] CHEN An-jiang, LI Wei-qin, LV Chuan-shan. The selection of sealing trough for vacuum washers and measures to prevent positive pressure in black liquid trough[J]. China Pulp & Paper Industry, 2009, 30(20): 94.

陈安江, 李卫芹, 吕传山. 真空洗浆机水封槽结构选用及防止黑液槽产生正压的措施[J]. 中华纸业, 2009, 30(20)： 94.

[5] CHEN An-jiang, LV Chuan-shan. The Way of Steam/Liquid Separator’s Installing in Drum Vacuum Washer’s Vacuum System[J]. China Pulp & Paper, 2009, 28(10): 82.

陈安江, 吕传山. 气液分离器在鼓式真空洗浆机辅助真空系统的安装方式[J]. 中国造纸, 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.