專利名稱：一種用于造紙過程的盤式熱分散方法及其裝置與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及造紙業(yè)廢紙漿中的膠粘物熱分散技術(shù)，特別涉及一種用于造紙過程的盤式熱分散方法及其裝置與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
造紙過程中的熱分散是將造紙漿料中的膠粘物在加熱后，通過搓揉、擠壓和摩擦等作用，將大直徑的膠粘物分散成微細(xì)顆粒，以改進(jìn)紙張質(zhì)量，提高紙張性能。標(biāo)準(zhǔn)的熱分散系統(tǒng)包括濃縮設(shè)備、加熱設(shè)備和熱分散機(jī)。國內(nèi)外使用的熱分散機(jī)有輥式熱分散機(jī)和盤式熱分散機(jī)，輥式熱分散機(jī)處理的溫度較盤式熱分散機(jī)低，盤式熱分散機(jī)的操作溫度在90℃～130℃之間，而輥式熱分散機(jī)的操作溫度低于100℃。根據(jù)國內(nèi)外的經(jīng)驗和資料，在廢紙?zhí)幚硐到y(tǒng)中，盤式熱分散機(jī)對膠粘物的處理效果比輥式熱分散有一定的優(yōu)勢，在以廢紙為原料生產(chǎn)中、高檔紙時，普遍使用的是盤式熱分散機(jī)。國內(nèi)外現(xiàn)有的熱分散技術(shù)，普遍采用在脫水后利用加熱螺旋通入高壓蒸氣將漿料溫度升高，然后再進(jìn)入熱分散機(jī)的工藝流程，由于螺旋攪拌主要是將大塊的物料破碎成小塊的物料，并未產(chǎn)生明顯分散的效果，所以這種熱分散技術(shù)往往會造成加熱不均勻，加熱時間較長(由于物料的體積依然較大)，紙漿在高溫狀態(tài)下的時間較長(為了保證體積較大的物料加熱充分)，COD排放量大和造成紙漿強(qiáng)度受損以及紙漿返黃現(xiàn)象的發(fā)生。因此，發(fā)展盤式熱分散技術(shù)，縮短漿料加熱時間，對廢紙制漿，特別是利用廢紙生產(chǎn)中、高檔紙具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種加熱均勻、速度快，可降低熱分散階段的COD排放量，保護(hù)漿料的強(qiáng)度及提高熱分散效率的用于造紙過程膠粘物熱分散的盤式熱分散方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種實現(xiàn)上述方法的盤式熱分散裝置。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種上述盤式熱分散方法及裝置的應(yīng)用。
本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)本盤式熱分散方法為漿料在進(jìn)入熱分散階段前先經(jīng)過預(yù)分散處理，所述預(yù)分散處理工藝為漿料經(jīng)過由高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子與定子之間形成的高剪切區(qū)，并在此高剪切區(qū)中進(jìn)行加熱；所述高剪切是指由于轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)，帶動漿料高速轉(zhuǎn)動，由于漿料的漿層之間轉(zhuǎn)速存在差異，使?jié){料顆粒之間、漿團(tuán)之間產(chǎn)生剪切力，從而使?jié){團(tuán)因剪切力分離成小顆粒，漿料中的纖維之間也產(chǎn)生摩擦、剪切等作用；同時，由于轉(zhuǎn)子與定子的齒之間的間隙不斷變化，從而使?jié){料產(chǎn)生擠壓等作用。
所述加熱工藝為高壓蒸汽通過所述定子上分布的通孔進(jìn)入高剪切區(qū)與漿料相接觸。
所述預(yù)分散處理后的漿料(膠粘物)溫度控制在90℃～120℃；主要是通過控制通入蒸汽量來調(diào)節(jié)控制漿料(膠粘物)的溫度。
所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度為1450轉(zhuǎn)/分～3500轉(zhuǎn)/分。
一種實現(xiàn)上述方法的盤式熱分散裝置，包括熱分散機(jī)，其特征在于還包括預(yù)分散器，所述預(yù)分散器在料漿的處理流程中設(shè)置于熱分散機(jī)的前端并與熱分散機(jī)相連接。
所述預(yù)分散器包括進(jìn)料管、轉(zhuǎn)子、定子、蒸汽加入管，所述轉(zhuǎn)子與定子都為圓盤狀并相對配合同軸設(shè)置，在轉(zhuǎn)子與定子間形成高剪切區(qū)，所述定子的中心位置設(shè)置有進(jìn)料管，所述蒸汽加入管與定子相連接并連通至所述高剪切區(qū)。
所述轉(zhuǎn)子與定子形成高剪切區(qū)的相對表面設(shè)置有相對的齒，兩者相對的齒之間的間隙由轉(zhuǎn)子及定子的內(nèi)側(cè)向外側(cè)逐漸縮小。
所述預(yù)分散器的定子包括蒸汽室、蒸汽分布孔，所述蒸汽室呈環(huán)狀設(shè)置于定子內(nèi)，其上端與穿入定子的蒸汽加入管相連接，其下端通過穿過定子的蒸汽分布孔與所述高剪切區(qū)相連通。
所述蒸汽分布孔由定子的內(nèi)側(cè)向外側(cè)分布設(shè)置，主要分布在靠近中心的區(qū)域；所述蒸汽分布孔一般連通至定子齒的根部；蒸汽分布孔的總截面面積小于或等于蒸汽加入管的總截面面積，使蒸汽室保持高壓，從而使蒸汽可順利進(jìn)入高剪切區(qū)。
所述預(yù)分散器通過排料管與立管相連接，所述立管的出口與所述熱分散機(jī)的入口相連接，將漿料通過立管輸送入熱分散機(jī)；所述立管設(shè)計成上大下小的形狀，高濃漿料在此短暫停留，一方面消減來料的波動，使?jié){料進(jìn)入熱分散機(jī)時流量穩(wěn)定，另一方面為控制通過量創(chuàng)造條件。
前述盤式熱分散方法及裝置可應(yīng)用于以廢紙為原料生產(chǎn)中、高檔紙的生產(chǎn)過程。
本發(fā)明的作用原理是高濃漿料經(jīng)脫水濃縮后進(jìn)入預(yù)分散段，經(jīng)預(yù)分散段加熱漿料和預(yù)分散后，再進(jìn)入熱分散機(jī)；預(yù)分散段的作用是加熱和改變膠粘物的形狀，將大尺寸的膠粘物分散成小尺寸的膠粘物，提高后續(xù)熱分散機(jī)的熱分散效果，具體的作用過程是漿料經(jīng)過由高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子與定子之間形成高剪切區(qū)，漿料在高剪切區(qū)內(nèi)大部分區(qū)域都未達(dá)到后續(xù)熱分散階段要求的溫度(在接近高剪切區(qū)出口區(qū)域才達(dá)到后續(xù)熱分散段要求的溫度，所以漿料在高溫狀態(tài)下的時間較短)，在高剪切區(qū)內(nèi)漿料受到摩擦、搓揉、擠壓等類似于熱分散的機(jī)械作用，被分散成小顆粒，并且在分散的同時加入蒸汽進(jìn)行加熱，高壓高溫蒸汽直接進(jìn)入高剪切區(qū)，在高剪切區(qū)中，由于漿料的顆粒是由大變小的，在此變化過程中，高溫高壓蒸汽不斷與漿料顆?；旌?，漿料中的膠粘物顆粒由于漿料顆粒直徑的變化，越來越多的膠粘物顆粒不斷暴露于高溫高壓蒸汽中，使越來越多膠粘物顆粒被加熱升溫，由于漿料被分散成小尺寸的顆粒，使蒸汽與漿料的接觸面積增大，從而加快了漿料加熱的速度；同時，蒸汽在高速剪切區(qū)中與漿料充分混合，使加熱效果更加均勻；預(yù)分散段經(jīng)摩擦、加熱等作用，將片狀的膠粘物形成粒狀膠粘物，有利于提高后續(xù)熱分散的效率。
本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果(1)本發(fā)明技術(shù)采用的高剪切預(yù)分散器通過高剪切混合，使?jié){料顆粒更小，混合更均勻，加熱效率大大提高，使紙漿的加熱時間大幅縮短，將使加熱時間由傳統(tǒng)的5～6min，減少到1min以下，有利于減少COD排放量，并可有效避免紙漿強(qiáng)度受損以及紙漿返黃現(xiàn)象的發(fā)生。(2)通過本發(fā)明可使紙漿在高剪切區(qū)揉搓、擠壓和摩擦作用下，達(dá)到預(yù)分散的目的，使進(jìn)入后續(xù)的熱分散機(jī)漿料更加易于處理，因而亦可有效地提高熱分散機(jī)的處理效果，從而提高整個造紙熱分散過程的加工質(zhì)量。(3)本發(fā)明應(yīng)用于以廢紙為原料生產(chǎn)中、高檔紙的生產(chǎn)過程效果非常明顯，可顯著提高生產(chǎn)效率，改善產(chǎn)品質(zhì)量，而且成本較低，比較適合于國內(nèi)大、中、小型造紙廠推廣使用，可用于替代價格較高的進(jìn)口熱分散設(shè)備，經(jīng)濟(jì)效益良好。


圖1是本發(fā)明的流程原理圖。
圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖2所示定子的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
實施例圖1示出了本發(fā)明應(yīng)用的具體流程，由圖1可見，本發(fā)明應(yīng)用的流程系統(tǒng)包括依次連接的脫水設(shè)備(雙網(wǎng)擠漿機(jī))1、破碎螺旋2、輸送螺旋3、預(yù)分散器前立管4、蒸汽加入管5、預(yù)分散器6、排料管7、熱分散機(jī)前立管8、熱分散機(jī)9；其中預(yù)分散器前立管4、蒸汽加入管5、預(yù)分散器6、排料管7、熱分散機(jī)前立管8及熱分散機(jī)9構(gòu)成本盤式熱分散裝置；所述預(yù)分散器6在料漿的處理流程中設(shè)置于熱分散機(jī)9的前端并與熱分散機(jī)9通過排料管7及熱分散機(jī)前立管8相連接。所述預(yù)分散器6的具體結(jié)構(gòu)如圖2所示，由圖2可見，預(yù)分散器6包括進(jìn)料管6-1、定子6-2、轉(zhuǎn)子6-4、蒸汽加入管5，所述轉(zhuǎn)子6-4與定子6-2都為圓盤狀并相對配合同軸設(shè)置，在轉(zhuǎn)子6-4與定子6-2間形成高剪切區(qū)6-3，所述定子6-2的中心位置設(shè)置有進(jìn)料管6-1，所述蒸汽加入管5與定子6-2相連接并連通至所述高剪切區(qū)6-3。所述轉(zhuǎn)子6-4與定子6-2形成高剪切區(qū)6-4的相對表面設(shè)置有相對的齒6-5，兩者相對的齒6-5之間的間隙由轉(zhuǎn)子6-4及定子6-2的內(nèi)側(cè)向外側(cè)逐漸縮小。所述預(yù)分散器6的定子6-2具體結(jié)構(gòu)如圖3所示，由圖3可見，所述定子6-2包括蒸汽室6-2-1、蒸汽分布孔6-2-2，所述蒸汽室6-2-1呈環(huán)狀設(shè)置于定子6-2內(nèi)，其上端與穿入定子6-2的蒸汽加入管5相連接，其下端通過穿過定子6-2的蒸汽分布孔6-2-2與所述高剪切區(qū)6-3相連通。所述蒸汽分布孔6-2-2由定子6-2的內(nèi)側(cè)向外側(cè)分布設(shè)置，主要分布在靠近中心的區(qū)域；所述蒸汽分布孔6-2-2一般連通至定子齒6-5的根部；蒸汽分布孔6-2-2的總截面面積小于或等于蒸汽加入管5的總截面面積，使蒸汽室6-2-1保持高壓，從而使蒸汽可順利進(jìn)入高剪切區(qū)6-3。與所述預(yù)分散器6通過排料管7相連接的立管8設(shè)計成上大下小的形狀，高濃漿料在此短暫停留，一方面消減來料的波動，使?jié){料進(jìn)入熱分散機(jī)9時流量穩(wěn)定，另一方面為控制通過量創(chuàng)造條件。
利用前述盤式熱分散裝置實現(xiàn)的盤式熱分散方法為漿料通過雙網(wǎng)擠漿機(jī))1、破碎螺旋2、輸送螺旋3處理并輸送至預(yù)分散器前立管4，由預(yù)分散器前立管4送入預(yù)分散器6中，經(jīng)過由高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子6-4與定子6-2之間形成的高剪切區(qū)6-3，并在此高剪切區(qū)6-3中通過蒸汽加入管5通入的高溫高壓蒸汽進(jìn)行加熱；具體通入蒸汽的過程為蒸汽由蒸汽加入管5通入定子6-2內(nèi)的蒸汽室6-2-1，然后通過定子6-2上分布的蒸汽分布孔6-2-2進(jìn)入高剪切區(qū)6-3內(nèi)與漿料相接觸。漿料經(jīng)預(yù)分散處理后的溫度控制在90℃～120℃，主要是通過控制通入蒸汽量來調(diào)節(jié)。
前述盤式熱分散方法及裝置可應(yīng)用于以廢紙為原料生產(chǎn)中、高檔紙的生產(chǎn)過程，使?jié){料顆粒更小，混合更均勻，加熱效率大大提高，大幅縮短紙漿的加熱時間，由傳統(tǒng)的5～6min，減少到1min以下，有利于減少COD排放量，并可有效避免紙漿強(qiáng)度受損以及紙漿返黃現(xiàn)象的發(fā)生。同時有效地提高熱分散機(jī)的處理效果，從而提高整個造紙熱分散過程的加工質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種盤式熱分散方法，其特征在于漿料在進(jìn)入熱分散階段前先經(jīng)過預(yù)分散處理，所述預(yù)分散處理工藝為漿料經(jīng)過由高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子與定子之間形成的高剪切區(qū)，并在此高剪切區(qū)中進(jìn)行加熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盤式熱分散方法，其特征在于所述加熱工藝為高壓蒸汽通過所述定子上分布的通孔進(jìn)入高剪切區(qū)與漿料相接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盤式熱分散方法，其特征在于所述預(yù)分散處理后的漿料溫度通過控制通入蒸汽量來調(diào)節(jié)控制在90℃～120℃。
4.實現(xiàn)權(quán)利要求1～3任一項所述方法的盤式熱分散裝置，包括熱分散機(jī)，其特征在于包括預(yù)分散器，所述預(yù)分散器在料漿的處理流程中設(shè)置于熱分散機(jī)的前端并與熱分散機(jī)相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的盤式熱分散裝置，其特征在于所述預(yù)分散器包括進(jìn)料管、轉(zhuǎn)子、定子、蒸汽加入管，所述轉(zhuǎn)子與定子都為圓盤狀并相對配合同軸設(shè)置，在轉(zhuǎn)子與定子間形成高剪切區(qū)，所述定子的中心位置設(shè)置有進(jìn)料管，所述蒸汽加入管與定子相連接并連通至所述高剪切區(qū)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的盤式熱分散裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)子與定子形成高剪切區(qū)的相對表面設(shè)置有相對的齒，兩者相對的齒之間的間隙由轉(zhuǎn)子及定子的內(nèi)側(cè)向外側(cè)逐漸縮小。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的盤式熱分散裝置，其特征在于所述預(yù)分散器的定子包括蒸汽室、蒸汽分布孔，所述蒸汽室呈環(huán)狀設(shè)置于定子內(nèi)，其上端與穿入定子的蒸汽加入管相連接，其下端通過穿過定子的蒸汽分布孔與所述高剪切區(qū)相連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的盤式熱分散裝置，其特征在于所述蒸汽分布孔由定子的內(nèi)側(cè)向外側(cè)分布設(shè)置，主要分布在靠近中心的區(qū)域，所述蒸汽分布孔一般連通至定子齒的根部；蒸汽分布孔的總截面面積小于或等于蒸汽加入管的總截面面積。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的盤式熱分散裝置，其特征在于所述預(yù)分散器通過排料管與立管相連接，所述立管的出口與所述熱分散機(jī)的入口相連接；所述立管設(shè)計成上大下小的形狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～3任一項所述的盤式熱分散方法的應(yīng)用，其特征在于應(yīng)用于以廢紙為原料生產(chǎn)中、高檔紙的生產(chǎn)過程。
全文摘要
本發(fā)明提供一種盤式熱分散方法，具體為漿料在進(jìn)入熱分散階段前先經(jīng)過預(yù)分散處理，所述預(yù)分散處理工藝為漿料經(jīng)過由高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子與定子之間形成的高剪切區(qū)，并在此高剪切區(qū)中進(jìn)行加熱；一種盤式熱分散裝置，包括熱分散機(jī)、預(yù)分散器，所述預(yù)分散器在料漿的處理流程中設(shè)置于熱分散機(jī)的前端并與熱分散機(jī)相連接；本發(fā)明可應(yīng)用于以廢紙為原料生產(chǎn)中、高檔紙的生產(chǎn)過程，使?jié){料顆粒更小，混合更均勻，加熱效率大大提高，大幅縮短紙漿的加熱時間，由傳統(tǒng)的5～6min，減少到1min以下，有利于減少COD排放量，并可有效避免紙漿強(qiáng)度受損以及紙漿返黃現(xiàn)象的發(fā)生。同時有效地提高熱分散機(jī)的處理效果，從而提高整個造紙熱分散過程的加工質(zhì)量。
文檔編號D21B1/00GK1648334SQ200510032680
公開日2005年8月3日 申請日期2005年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月4日
發(fā)明者朱小林, 劉煥彬, 閆東波, 武書彬, 黃放輝, 李友明, 李世揚(yáng) 申請人:華南理工大學(xué)