高浓纸浆除渣机结构设计.docx

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高浓纸浆除渣机结构设计

摘要

近年来，我国很多造纸企业也都开始重视并且在增大废纸的回收利用。

提高废纸浆的回收利用率，是我们目前首要解决的问题。

废纸回收利用的重要性不容忽视，首先，它可以大量的节约原料，从而增加造纸生产力；其次，还可以减少污染，有利于保护环境；再则还可以节省不少能源，大大减少了造纸过程中的消耗，相比磨木浆和化学浆也要节省得多；最后，废纸回收利用，可以大大节省了生产厂商的投资，大大降低了成本，利用废纸来制纸浆，只需要大约化学浆厂26%~29%的成本。

在废纸回收利用再造纸的时候，废纸浆中会含有大量的杂质，杂质也分两种，其中一种是一些质量比较大体积比较小的杂质，比如：

石头、砂子、铁屑、璃璃、铁钉等，也有一种体积比较粗大质量比较轻的杂质，比如：

胶脂、塑料、橡胶、纤维等。

而我选的课题是针对高浓纸浆进行除渣的结构进行设计，用于让良浆和粗渣分离，用于去除相对密度较大的杂质，以保护其后面流程中的设备。

关键词：

高浓纸浆，除渣机，双锥体

ABSTRACT

Inrecentyears,manypapercompanieshavealsoattachimportancetoandexpandingtheuseofrecycledwastepaper.Improvetherecyclingrateofwastepaperpulp,wearecurrentlytheprimaryproblem.Theimportanceofrecyclingwastepapercannotbeignored,firstofall,itcansavealotofrawmaterials,therebyincreasingproductivityandpaper;Second,itcanalsoreducepollution,helpprotecttheenvironment;Furthermoreyoucanalsosaveenergy,greatlyreducingthepapermakingprocessenergyconsumption,comparedtogroundwoodprovince,theprovincealsomuchmorethanchemicalpulp;Finally,wastepaperrecycling,manufacturerscangreatlysavetheinvestment,reducecostsanduseofwastepapertomanufacturepaperpulp,chemicalpulpmillrequiresonlyabout25%to30%ofthecost.

Recycledpaperinpaperrecyclingwhenwastepaperpulpwillcontainalotofimpurities,contaminantscanbedividedintoseveralsmallerheavierimpurities,suchas:

smallstones,sand,iron,glassglassdebris,needle,etc.,arealsoonekindofthickandlightimpurities,suchas:

aplasticsheet,aresin,arubberblock,bundleoffibers.Ichooseasubjectforslagstructuredesignedforhighconsistencypulp,pulpandtoallowgoodseparationofthecruderesidue,relativelyhighdensityforremovingimpuritiesintheprocesstoprotectthedevicesbehind.

Keywords:

Highconsistencypulp;Eliminateslagmachine;Doublecone

1绪论

1.1选题背景及其意义

扩大废纸的回收利用，废纸资源的充分利用是目前我们中国国内造纸行业针对造纸原料的调整的一大重要措施。

废纸的回收利用，不仅仅能够大量的节约原料以及能源，还降低了制造成本，而且保护了环境，减轻了对生态的破坏。

因为现在人们对于环保的意识大大增强，废纸的回收利用，废纸资源用于造纸，已成为全世界各国造纸行业所不容忽视的途径之一。

目前，我们中国的造纸行业正面临着三个大难题：

第一，造纸原料的短缺；第二，紧张的能源；第三，严重的环境污染。

我国现在造纸工业的原料结构大约是每生产1吨的磨木浆就需要至少2立方米的木材，如果生产1吨高白度化学浆，则更多，需要4至5立方米的木材。

而我的课题就是针对高浓纸浆的除渣机进行改良，提升其的效率，可以更高效的进行纸浆除渣。

1.2除渣机的基本工作原理

传统的除渣机的工作原理是根据离心力的原理而设计的，通过对纸浆中的固体颗粒进行加速，从而使其受到的重力引起沉降以及受到离心力而分离开来的过程来得到对纸浆有效的除渣。

传统的除渣机其构造主要是由下方的圆台式椎体和上方的圆柱式筒体上下叠合而成。

当纸浆以切线方式由进浆口射入设备筒体后，便在强大的离心力作用下，进行固体颗粒的分离[3]。

从除渣器上部管道（即出浆口）排出来的是粒度小、密度小的产物，统称为溢流产物，即良浆，其主要成分是:

水、纤维以及部分粒度小的颗粒；从除渣器下部出口（即沉渣罐）出来的是相对粒度大、密度大的产物，统称为尾浆。

工作原理图如图1-1所示。

图1-1除渣机工作原理图

1.3内旋流域外旋流

从上一个工序来的纸浆由进浆口的切线方向进入到锥体内，一开始会沿着筒的内壁不停地向下做螺旋线运动，这就是外旋流。

而后浆液由筒体结构部分流向了锥体部分，由于在锥体结构中运动的过程中，旋流的半径会逐渐减小，流速就会相应地越来越大，这样会使得外旋流体无法从沉沙口及时排出。

故而部分的浆流就在向下旋流的过程之中逐步的脱离了外旋流，以涡旋流的形式不断向中心移动，半径越来越小，移动量越来越大[4]。

这部分涡流液在无法由沉砂口排出的情况下，改变流向向上运动，形成内旋流，由溢流管从设备上部排出[4]。

内旋流与外旋流都是纸浆在除渣机中的主要运动形式，他们俩的运动时候的旋转方向相同，但是上下运动方向是相反的。

1.4短路流与循环流

进入锥形除渣器中的纸浆，由于筒体内壁的摩擦力的作用，有一部分纸浆先向上运动到筒体的顶端而后向着中间良浆口内伸管的方向运动，沿着内伸管的外壁缓缓向下流动，并且与向上的内旋浆流混合，从内伸管流出进入到下一工段。

这种浆流的运动方式被称之为短路流。

显而易见，这种浆流的出现，会降低锥形除渣器整体的分离效率。

同时，由于会有良浆无法及时排出的情况，部分的良浆将在内伸管和筒体内壁之间的空间中，先由下向上，而后再由上向下的做循环流动，并且不断的更新。

这种浆流的运动方式被称之为循环流。

循环流和短路流差不多，一样会影响到除渣机整体的除渣分离的效率。

1.5除渣机的发展简史

涡旋除渣器于1891年就已经被发明出来了，不过，直到1906年才首次应用到造纸工业当中。

当时，它仅仅是用来去除各类浆料之中的部分比较重的杂质。

那时候的除渣器的主体还是圆柱型筒体，直到20世纪50年代前后，才被改进成锥型筒体，并且在造纸工业中得到了广泛应用。

而我们中国，直到20世纪60年代初，才逐步的推广使用涡旋除渣器。

　　到了20世纪70年代之后，因为废料纸浆和纤维原料的纸浆产量迅速的增加，废纸浆中所包含的杂质的种类以及数量大大增多。

针对各类纸浆的净化需求，除渣机不断迅速的发展，针对废纸浆的除渣，各种类型、各个型号的除渣机相继出现，比如重杂质除渣器、轻杂质除渣器，还有双功能除渣器等系列产品。

1.6国内外研究现状

随着人们对纸和纸板及其制品品种多样化的要求和消费量日益增长,造纸工业面临的主要问题仍是纤维原料的来源,节约能源,降低污染,设备的大型化、高速化、自动化等[1]。

中国的市场经济发展越来越快，各式各样具有不同的特殊功能的纸类不断涌现，各个行业的各种纸类用纸需求量变得愈来愈大。

纸和纸板是现代印刷业采用的最基本、最主要的承印物，广泛应用于出版物印刷、包装装潢印刷品印刷和其他印刷品印刷等各个领域[2]。

近年来国外的制桨造纸工业随着纸张新品种的大量涌现和产量的迅速增长，造纸机械制造企业承接定货后可以在最短期间提供新型的、高速、高效和紧凑的成套设备和配套产品,使造纸厂的改造或更新工程,尽可能在不增加厂房建筑面积的条件下使原有设备的更新或改造过程所需的停车时间减缩至最少限度。

国外关于造纸机械的发展方面,目前主要还是以适应产品的品种,不断改进质量,增加产量以及提高劳动生产率为前提,近年来依旧是追求高速,自动和宽幅。

目前国外造纸机的最宽幅门已经达到10米,最高的设计车速超过1200米/分,抄造薄型纸的单烘缸纸机上的最高设计车速为1800米/分。

据报道,最大的日产量,有高速新闻纸纸机的600吨每日和纸板机的1540吨每日。

1.7国内外发展趋势

中国的制浆造纸工业市场已渐渐成为国际市场上不可或缺的重要部分。

目前，我们国内的造纸行业呈现出高速发展的势态，不过我们的国产造纸机械的市场份额却在不停的下滑，造成这个问题的原因归根结底就是我们国内生产的设备跟不上造纸行业的高速发展，更何况其中的一部分核心技术我们现在还只能依靠从国外进口，因此，我们需要加强对高精尖设备的研发力度，利用我们的创新、引进等各个方法，不断的对原来的造纸设备进行改进。

近年来，国外的造纸机械制造厂以及造纸厂包括他们所属的实验室正在努力研究和发展新型的造纸机,其主要趋势除了高速和自动化之外,还有前半段的成浆系统和后半段的完成以及加工以至运输堆存等等都相应地在进行发展。

目前的高速纸机发展的主要关健部分还是在纸页成形部分，国外在这方面的研究和发展竞争相当激烈，种类繁多，其中较为突出的是单面脱水进化为双面脱水,即夹网式成形机。

它不仅可以适应高速抄造，而且对于改善纸页结构的性能,还有减少过程变数以便于自动控制等几个方面已取得成效。

1.8本课题设计要求

浆浓：

3%～6%

进浆压力：

泵扬程>20m

定期排渣（自动或手动）

课题工作量要求：

完成包括总装配图、部件图、主要零件图在内的图纸不少于2张A0；设计计算说明书不少于1.5万字；

要求完成：

进行除渣机工作原理分析，确定功能结构方案，然后对各个子部件进行设计。

结构组成：

圆锥管体、电机、泵、叶片。

2设计方案

2.1圆锥筒体设计

图2-1上椎体外筒体结构设计图

图2-2下椎体外筒体结构设计图

本设计拟采取双锥筒体结构。

相比于传统的除渣器结构，其优点是：

结构简单，改进后的每台除渣机占地面积不变，但因为其内容积变大，因此生产能力更大，因为双锥体，两重过滤，使得纤维流失更少，因此净化效率也大大提高，整个除渣过程，浆料仅一次通过除渣器且不会堵塞排渣口，也不需要尾浆处理设备，便于维修和部件因磨损而需要更换。

高浓纸浆除渣机是利用废纸浆中的各类杂质的质量不同来进行分离的。

浆料在一定的压力作用下，由进浆口的切向射入除渣机筒体内部，由于进浆口存在压力，所以使得纸浆能够在锥体内部沿着螺旋线的轨迹运动，在高速旋转的作用下从而产生离心力，不同的杂质由于质量的不同受到的离心力的大小也不尽相同，重一点的杂质被甩向器壁，然后在重力作用下，杂质渐渐向上椎体的锥底运