造纸原理与设备

造纸原理与设备培训—2014.4.2•一、纸机概述•二、流浆箱•三、网部•四、压榨部•五、烘干部•六、压光、卷取一、纸机概述•1、纸机的定义与分类•1.1纸机的定义把经过打浆、调制以后符合抄纸要求的纸浆通过复杂的机械部件作用，抄制成具有一定干度和质量的纸页的机器。•从定义可以看出：造纸机包括从纸浆流送开始，到卷纸机的全部设备。•1.2纸机的分类造纸机主体及其辅助系统有着不同的形式和规格，工程设计时主要根据纸浆种类、成纸品种以及产量要求等来确定各分部的形式和规格，形式不同，则结构不同。从而构成了不同种类的纸机。•在工程实际中，常以成形部和烘干部的形式结构特征为基础进行造纸机的进行分类。可分为长网多缸纸机、圆网多缸（双缸）纸机、夹网纸机、复合纸机（长圆网纸机、叠网纸机）等。见下图。•造纸机的分类还有二、三级分类。•第二级分类是按照同一基本形式类别的造纸机中按特定要求配备的特殊配置来划分，如新闻纸机、文化纸机、箱板纸机等；•第三级分类是按照车速来分类。•除了常规的分类外，还有一些纸机与之前的结构都不同，生产的过程与一般纸机也有所不同，称之为特种纸机，如玻璃纸机。长网纸机图片叠网纸机图片夹网纸机图片2、纸机的组成纸机湿部干部辅助系统流浆箱压榨部网部烘干部压光部卷取部热风系统润滑系统传动系统纸机圈路示意图3、纸机的规格•国外：多以机宽即成形部成形网的宽度和最大车速来表示。•国内：多以净纸幅宽（切边后）和最大工作车速来表示。如1760/300，3200/500等•各种规格的造纸机在配置上差不多，由于原料、产品、车速所导致的配置差异。•可按多种不同产品要求配置纸机各部件，具体生产时有选择性的使用相关部件即可。4、纸机常用术语4.1纸机的宽度（1）净纸宽度—也叫公称净纸宽度、成品宽或纸机幅宽。是指纸机生产出来的成品纸的总幅宽度。（2）抄宽—也叫毛纸宽或纸幅宽度。是卷纸辊上纸幅的宽度。抄宽＝净纸宽＋切边宽切边宽一般为40mm（3）湿纸宽度—抄纸过程中由于机械牵引力和干燥，各部纸幅的宽度是不同的，湿纸宽度一般是指刚离开网子时湿纸幅的宽度，即两定边水针间的宽度。湿纸宽度＝毛纸宽度/（1－横向总收缩率）4.2纸机的车速车速－造纸机各部分的速度是不同的，一般所说的车速是指造纸机的出纸速度，即卷纸辊上纸卷的实际速度。以m/min表示。（1）工作车速－是指纸机最适宜的车速范围。（2）平均车速－也叫计算车速，是指平均先进操作水平的车速，用以计算完成生产计划的计算标准。（3）最高车速－是指造纸机在良好的工作条件下，在工作车速的基础上发挥20％潜力后的车速。（4）设计车速－也叫结构车速、极限车速。一般新式纸机按最高车速提高20－30％，用以计算零件的强度即机件所能承受的最大负荷极限和选用传动功率。（5）爬行车速－是指为了纸机启动时各部接头、检查和清洗纸机的铜网、毛布、干布和各部运转情况所使用的车速，一般只有10－25m/min。4.3网宽—成形网的宽度，决定了上很多机构的幅宽尺寸。4.4轨距—指造纸机两侧底轨中心线间的距离。4.5左手机和右手机—造纸机分左手机和右手机，左手机用左手引纸较为顺手，右手机则用右手引纸较为顺手。确定左、右手机的方法是：站在造纸机的出纸端，面向纸机，如传动侧在左手边则为左机，用Z表示；如传动侧在右手边则为右手机，用Y表示。4.6纸机的“三率”（1）抄造率抄造率＝[抄造量/（抄造量＋抄造损纸量）]×100％（2）成品率成品率＝（合格成品量/抄造量）×100％（3）合格率合格率＝（合格成品量/成品量）×100％）4.7纸机的生产能力—指造纸机的计算产量。Q＝V•B•q•K1•K2（g/min）＝V•B•q•K1•K2•K3×60（T/D）＝0.06V•B•q•K1•K2•K3/1000（T/D）式中：V－车速（m/min）B－抄宽（m）q－定量（g/m²）K1－抄造率（％）K2－成品率（％）K3－工作时数（h/D）5、纸机的选型基本原则：一般根据纸浆的特性、纸品的特性、质量指标和产量要求来选择纸机。•首先，根据产量要求确定幅宽有关的尺寸，即由净纸幅宽确定网宽及车速范围；•然后，从原料纸浆和所生产纸品的要求出发，结合车速范围选择纸机各部分形式，原则：（1）主要根据车速范围并辅以产品形式选择成形网的形式；（2）传动方面，考虑采用分部传动，并根据车速的高低选择合适的控制系统；（3）根据车速的高低选择恰当的引纸方式；（4）根据纸品的质量要求选择压榨形式、施胶形式和压光形式等。二、流浆箱1、概述1.1流浆箱的作用流浆箱作为纸机的浆料流送装置，是把浆料均匀而稳定的流送和喷布到成形网上，为纸幅的良好成形提供必要的前提。浆料流送装置是造纸机的起始部分，习惯上称之为流浆箱或网前箱，其结构和性能对纸页的成形、纸机操作及成纸质量有重要影响，所以流浆箱是造纸机的一个关键部分。1.2流浆箱的要求（1）保证浆料流动平稳，没有大的涡流、横流和瞬时速度波动现象，并沿纸机的全宽度分布一致。（2）上网的浆流所有各部分浓度一致，纤维分散均匀，能防止沉降和絮聚。（3）保证纸料上网的流速可以控制，使其与网速接近，以获得最好的纸页形成条件。（4）纸料上网所流经的分布管道和流浆箱内壁应光滑无挂浆现象。1.2分类流浆箱按照发展的进程和结构基本特点，可以归纳为四种：敞开式、封闭式、敛流式、敛流气垫结合式四大类型。根据喷出浆料所需的速度，流浆箱可分为敞口式和压力式两种，压力式流浆箱又可进一步分成气垫式和水力式。1.3主要组成–浆料分布装置（布浆器）–浆流匀整装置（匀浆元件）–上浆装置（堰板）。气垫式流浆箱示意图敛流式流浆箱示意图2、各组成部件的形式及作用2.1浆料分布装置●由布浆器管和分布元件组成。●总管可分为为圆锥形、方锥形。●布浆元件：单管布浆器、错流布浆器、多管进浆布浆器、孔板布浆器、阶梯扩散布浆器和管束布浆器等几种形式。●作用：浆料从锥管的大端进入，小端回流，主要是保证支管浆流压头的稳定与浆料的分布均匀，同时可以防止在锥管末端有死角，防止浆团聚集，并排除气泡。在循环端设有控制阀，由控制阀的开度来控制循环量，以维持两端有相同的压力。2.2浆料匀整装置匀浆元件静止—挡板、管束、孔板、阶梯扩散器转动—匀浆辊浮动—导流片•匀布和调整浆流•使上浆装置的流道中的整个截面的各点浆流速度一致。•使浆流具有理想的流态，有适当的微湍流（流体无定向的适度波动），消除絮聚和保持浆流中纤维均匀分布。2.3上浆装置●堰板在结构上可以分为喷浆（鸭嘴）式、垂直式和结合（鹰嘴）式3种。各种堰板如图所示。●上浆装置俗称堰板，是造纸机流浆箱的浆流出口部件。堰板的作用是使纸料均匀地、以一定角度喷射到网案的网面上，在网上形成均匀的纸页。因而堰板的设计和操作，对于纸页的形成和纸页横幅定量的均匀性有明显的影响。1-胸辊2-下唇板3-上唇板4-垂直堰板5-堰池6-上唇板调节机构三、网部1、网部的作用及分类1.1网部的作用使纤维良好的交织并使之成形具有一定湿强度的湿纸页，并将已成形的纸纸页脱水到一定干度。纸幅在网部的成形决定了纸张成品的重要性。（脱水、成型）1.2分类分类：长网、圆网、夹网。长网纸机网部2、长网部的组成整个网部由一张无端的网把各部件联系在一起。两端——胸辊（起始端）、伏辊和驱网辊（末端）上部——成形板、案板（案辊）、湿吸箱、真空箱。下部——导网辊、校正辊、紧网辊。3、纸页在网部的成形、脱水过程上网段成形脱水段高压差脱水段混合区成形区（A区）脱水区（B区）高真空区20－25％65－78％80－85％95－98％脱水量0.4－0.7％0.5－0.8％1.3－1.4％1.8－3％20－22％干度25－20％53－45％65－78％18－14％•第一段：上网段（包括唇板、成形板）作用•主要是保证生产均匀的纸；•同时适当脱水，其脱水量随车速不同而要求不同要求•纤维分散要好，尽量无絮聚。•第二段：成形脱水段（由成形板后到真空箱前，由案或案板组成）作用•通过脱水使纸页成形。A区采用缓和的脱水元件，控制脱水速度不要太快；B区宜用脱水量较大的元件，使水尽快脱除。•第三段：高压差脱水段（由真空箱、伏辊组成）作用：脱水。要求：真空箱的真空度由前向后渐增。纸页在真空箱脱水有两种形式：一是靠纸页上下的压差脱水，一般在水线前，称湿箱；二是靠负压将纤维间附着的水带进真空箱，一般在水线后，称真空吸水箱。4、网部各组成部件简介4.1胸辊位置：在网案的最前端。作用：支承铜网并有一定脱水能力。材料：管辊，表面包胶、衬铜或镀铜。规格：直径根据网宽而定。4.2成形板位置：胸辊与第一案辊之间。作用：使上网浆流稳定，避免过于剧烈的初始脱水速度及网下陷、网面跳浆现象材料：要求有足够的刚度和耐磨性。所以可采用硬橡胶、木材、工程塑料、陶瓷等。4.3案板位置：位于成型板之后作用：a、支撑成形网；b、靠下游侧所形成的真空抽吸脱水。机理：水由两部分脱除，前缘靠刮水，倾斜面利用压差和速差脱水。形式：可有单件和组装等形式。材料：橡胶、高密度聚乙烯、金属、陶瓷、聚甲醛、层压板及硬木等，其中以含二硫化钼的硬橡胶、高密度聚乙烯和陶瓷的使用效果较好。4.4湿吸箱和真空吸水箱作用：高压差脱水位置：安装在脱水板和伏辊之间结构：真空箱有箱体和面板两部分组成。材料：箱体常用铸铝、不锈钢或钢板焊成。面板常采用木材、橡胶、低压聚乙烯、高密度聚乙烯、陶瓷等材料制成。吸水箱在装设时多相互紧靠在一起，有时分成前后两组，其中真空度逐箱提高，并可借其真空系统种的调节器来控制。有的纸机采用移动式吸水箱或履带式真空吸水箱，其目的是为了减轻对成形网的磨损。真空吸水箱结构及水汽排出图1-箱体2-面板3-密封挡板4-调节螺杆5-气水分离器6-真空调节阀7-真空总管8-泄气阀9-接真空泵10-水腿11-水封池4.5饰面辊作用：a、整饰纸面，改善匀度，减少两面差；b、留下特殊的印记（水印）。用在证券纸或有特殊要求的纸张中。结构：空心辊筒，包复铜网或不锈钢网。4.6伏辊作用：a、进一步脱水，同时提高紧度和湿纸强度，以利于引入压榨部。一般出伏辊纸页干度为18-20%。b、在一些纸机上，伏辊又是整个网部运动的主动辊。类型：普通伏辊、真空伏辊真空伏辊又可以分为单室、双室、三室等几种，一般造纸机多用单室式，高速造纸机和薄纸造纸机（如电容器纸机）多用双室式，三室式多用于高速薄纸纸机。1-辊壳2-传动侧轴头3-固定螺栓4-传动侧轴承5-工作侧端盖6-工作侧滚动轴承7-真空室8-真空箱传动侧轴承9-真空箱工作侧轴头10-真空箱工作侧支架11-真空箱回转机构12-抽出真空箱用的滚于13-加压密封条的空气软管14-向软管送入空气用的接管4.7驱网辊作用a、承担长网成形器的主要传动任务，长网成形器所需动力的50～70％是由驱网辊传递给成形网；b、在伏辊后形成一段网段，便于真空吸移辊在这段网上吸移纸幅。结构：无缝钢管包胶，与胸辊结构相似。4.8其他装置导辊、校正器、张紧器、喷淋装置、换网装置等。四、压榨部1、作用a、使湿纸页进一步脱水，以便在干燥纸时尽可能少的消耗蒸汽。b、将网部传递过来的湿纸页，传送到干燥部进行干燥，起着承前启后的作用。c、在压榨脱水的同时，增加纸中纤维结合力，提高纸的紧度和强度。d、消除纸的网痕，提高纸面的平滑度，减少纸的两面差。2、压榨脱水机理按脱水方向，可把压榨脱水分为反向脱水和垂直脱水两种情况。2.1、反向脱水压榨（水平、横向脱水）当纸页与毛布进入压区后，受到上辊的重力及附加压力，起两个作用：脱水作用和压缩变形作用。纸页毛布上压辊下压辊压区中线反向脱水压榨的特点：◆压出的水不能垂直流出，必须水平穿过毛布沿辊反向流出。◆脱水阻力大。◆脱水速度慢。◆由于以上情况，脱水效率低。◆允许压榨线压力小。2.2垂直脱水纸与毛布压出的水大部分能垂直穿过毛布流到下压辊辊面上的孔隙中去沿辊转动方向的正向流出或沿切向甩出。1234上压辊下压辊总压压缩力水压垂直脱水压榨的特点：◆脱水距离短。◆脱水阻力小。◆脱水速度快。◆脱水效率高。◆压区线压力可以较大。由以上机理分析可见，要提高压榨脱水效率，应考虑以下因素：•减少脱水距离。