造纸浆料输送设备技术详解

离心式低浓浆泵结构

离心式低浓浆泵其结构与离心水泵是相同的,由泵体、泵盖、叶轮、轴,轴密封及轴承体悬架部分组成。分单吸或双吸式浆泵,单吸泵一般采用悬臂式结构,用于制浆造纸的整个工艺流程,即工艺流程浆泵。

而双吸浆泵则为水平中开式结构,一般用于纸机上浆系统的冲浆泵。为适用输送不同特性的浆料,将叶轮又可设计闭式、开式和半开式叶轮,在输送较低浓度纸浆时( ≤1. 5% ) ,其中采用闭式叶轮的浆泵效率一般比开式和半开式叶轮的浆泵高。

离心式浆泵的特性曲线

为合理有效地使用浆泵,使浆泵都能在高效点运行,则可以节省电量,降低造纸成本。这就要求我们在进行工艺设计与浆泵选型时充分注意到浆泵的性能曲线与型谱图,由于工艺要求不同,输送纸浆的流量与压力不同,因此要求设计成系列与多种性能规格的浆泵,覆盖一定的流量与压力范围以供选用。型谱图例出了离心浆泵的所有型号及覆盖流量扬程范围,因此,通过型谱图可为泵的选型提供方便。下图是离心式浆泵的性能曲线与型谱图。

其中: H - Q为浆泵的流量扬程特性曲线;R - Q为管路装置特性曲线;P - Q 为浆泵功率流量曲线;η- Q为浆泵的效率曲线; NPSHC - Q为汽蚀余量与流量曲线。

离心式浆泵的节能调节

由于安装条件不同,管路特征及工艺条件的变化,浆泵的工作范围会发生变化,为保证浆泵在最佳节能状态下工作,通常采用交流调速装置调节交流电动的转速从而改变浆泵的流量与扬程达到节能目的。

目前已有的交流调速技术有调压调速、电磁调速电动机调速、变极对数调速、转子串电阻调速、串级调速与变频调速。由于变频调速技术的成熟及变频装置普遍使用,因此采用变频调速技术即根据工艺条件输送浆料流量与压力变化自动改变交流电机的转速以保持浆泵在高效点附近运行能达到很好的节能目的。

其中: R-Q为管路装置特性曲线;H-Q为浆泵的流量扬程特性曲线;η-Q为浆泵的效率曲线。

中浓浆料输送设备与技术

中浓浆料输送设备有离心式中浓浆泵、容积式中浓浆泵、螺旋离心式中浓浆泵、输送螺旋等。

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离心式中浓浆泵

结构特点

离心式中浓浆泵实际上是个中浓纸浆输送系统装置,由立管、湍流发生器、离心浆泵与真空抽气装置(真空泵及接管)四部份组成,湍流发生器是一种能产生高剪切力的浆料流态化装置,可单独由电机带动,也可与离心浆泵的叶轮铸为一体由离心浆泵的电机带动。目前国内外在线运行的离心式中浓浆泵主要用于中浓漂白生产线,根据湍流发生器安装形式分卧式和立式安装两种。AHLSTROM、ITT、KAMYR生产的离心式中浓浆泵为卧式安装形式,而造纸与国家工程研究中心、ANDR ITZ生产的离心式中浓浆泵为立式安装形式。

工作原理

当纸浆浓度≥6%时,浆料已经失去流体的主要性能即自由流动性,纸浆纤维已经相互交织成具有一定形态稳定性的纤维网络。当用离心式浆泵输送时就会在浆泵的进口形成抽送的浆料不均匀及水流先行状况,纸浆越抽越浓堵塞浆泵进口而使输送失败。

离心式中浓浆泵就是依靠湍流发生器的高剪切力,使中浓纸浆形成的纤维网络分散,使纤维处于湍流状态,从而具有流体的主要性能,使离心浆泵能均匀输送。

因此,离心式中浓浆泵输送中浓纸浆关键的问题就是中浓纸浆的流态化,而使中浓纸浆流态化的关键设备是湍流发生器,使离心式浆泵进口的中浓纸浆流动起来是输送成功的前提,即湍流发生器产生的剪切应力必需大于中浓纸浆流态化的临界剪切应力,中浓纸浆纤维的运动速度至少必需大于其沉降速度。可参考芬兰John Gulliichsen 及陈克复等的中浓纸浆流态化实验。

当纸浆浓度≥10%时,纸浆中含有大量的空气,纸浆随带湍流发生器叶轮高速旋转时,由于离心力作用,在叶轮中心形成低压,纸浆中的空气与纤维发生分离并向低压区聚集而形成气团,阻碍离心泵的吸入性能。因此,必需在真空抽气系统作用下,及时把聚于叶轮中心的空气排出,才能使离心泵能正常工作。

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容积式中浓浆泵

结构特点

容积式中浓浆泵是由喂料螺旋或高静压的中浓贮浆塔、容积泵所组成的输送系统。容积式中浓浆泵按其容积变化的方式可分为往复式与回转式两大类的容积式中浓浆泵。目前,用于制浆造纸中浓纸浆输送的主要有单螺杆和双螺杆中浓浆泵及齿轮式中浓浆泵。

单螺杆中浓浆泵

双螺杆中浓浆泵

齿轮式中浓浆泵

工作原理

离心式中浓浆泵是靠叶轮高速旋转的离心力对浆料做功来输送的;而容积式中浓浆泵则是靠其工作腔容积的变化来输送中浓浆料,当泵工作腔容积增大时,工作腔压力降低,泵吸入室与工作腔相连,吸入浆池中的中浓纸浆在压力差作用下克服吸入管路与吸入阀等阻力损失进入工作腔,当泵工作腔容积减少时,工作腔压力增大,排出室与工作腔相通,中浓纸浆被压出排出室,泵工作腔容积由大至小再至大,循环往复变化,从而实现对浆料的吸入排出的脉动输送。由于中浓纸浆已失去自由流动性,因此吸入浆池必需有足够的静压力,或由输送螺旋将中浓浆料送入容积式中浓浆泵的工作腔,这也是容积式中浓浆泵能否输送成功的关键。

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螺旋离心式中浓浆泵

结构特点

螺旋离心式中浓浆泵由吸入盖、螺旋叶轮、泵壳、泵后盖、轴、轴密封、轴承体等组成,螺旋叶轮是由螺旋叶片和离心叶片连接成整体与圆锥体合铸而成,因此,其同时具有容积泵和离心泵的特性。

工作原理

6%～8%的中浓纸浆交织的纤维网络体具有一定稳定性但强度不是特别大,纤维网络体所含气量少于20% ,纤维网络体还存在一定的变形和流动性。离心浆泵输送要求输送介质要较好的流动性外,且不允许输送介质含空气,单靠离心浆泵来输送是不可能的;而输送含气则对容积式的输送螺旋影响不大。由于螺旋离心式中浓浆泵结合了容积泵和离心泵的特性及优点,因此,用于6% ～8%的中浓纸浆的输送是合适的。螺旋离心式中浓浆泵旋转时,依靠螺旋叶片的吸入与离心叶片的离心力而达到输送中浓浆料的目的。

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输送螺旋

结构特点

输送螺旋即螺旋输送机,是一中广泛应用的散体物料输送设备。输送螺旋一般由螺旋壳体、进出料口、转子部分及驱动装置四部分组成。其中转子部分由头部轴承、尾部轴承、悬挂轴承、螺旋等组成,驱动装置由电动机、减速器、联轴器及底座组成。

根据螺旋叶片的形状不同一般有实体螺旋面型、带式螺旋面型和间隔叶片螺旋面型三种型式。

根据螺旋旋转方向分为左旋和右旋两种旋向,根据安装形式及物料输送需要分水平固定式输送螺旋和垂直式输送螺旋。水平固定式螺旋的倾角β≤20°,输送长度一般小于40m;而垂直螺旋一般只用于短距离提升物料,输送高度一般小于8m,螺旋叶片实体螺旋面型,且必须有同直径的水平螺旋喂料,且水平螺旋的转速低于垂直螺旋。

垂直螺旋