专利名称：一种用于造纸过程的盘式热分散方法及其装置与应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及造纸业废纸浆中的胶粘物热分散技术，特别涉及一种用于造纸过程的盘式热分散方法及其装置与应用。
背景技术：
造纸过程中的热分散是将造纸浆料中的胶粘物在加热后，通过搓揉、挤压和摩擦等作用，将大直径的胶粘物分散成微细颗粒，以改进纸张质量，提高纸张性能。标准的热分散系统包括浓缩设备、加热设备和热分散机。国内外使用的热分散机有辊式热分散机和盘式热分散机，辊式热分散机处理的温度较盘式热分散机低，盘式热分散机的操作温度在90℃～130℃之间，而辊式热分散机的操作温度低于100℃。根据国内外的经验和资料，在废纸处理系统中，盘式热分散机对胶粘物的处理效果比辊式热分散有一定的优势，在以废纸为原料生产中、高档纸时，普遍使用的是盘式热分散机。国内外现有的热分散技术，普遍采用在脱水后利用加热螺旋通入高压蒸气将浆料温度升高，然后再进入热分散机的工艺流程，由于螺旋搅拌主要是将大块的物料破碎成小块的物料，并未产生明显分散的效果，所以这种热分散技术往往会造成加热不均匀，加热时间较长(由于物料的体积依然较大)，纸浆在高温状态下的时间较长(为了保证体积较大的物料加热充分)，COD排放量大和造成纸浆强度受损以及纸浆返黄现象的发生。因此，发展盘式热分散技术，缩短浆料加热时间，对废纸制浆，特别是利用废纸生产中、高档纸具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种加热均匀、速度快，可降低热分散阶段的COD排放量，保护浆料的强度及提高热分散效率的用于造纸过程胶粘物热分散的盘式热分散方法。
本发明的另一目的在于提供一种实现上述方法的盘式热分散装置。
本发明的再一目的在于提供一种上述盘式热分散方法及装置的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现本盘式热分散方法为浆料在进入热分散阶段前先经过预分散处理，所述预分散处理工艺为浆料经过由高速旋转的转子与定子之间形成的高剪切区，并在此高剪切区中进行加热；所述高剪切是指由于转子的高速旋转，带动浆料高速转动，由于浆料的浆层之间转速存在差异，使浆料颗粒之间、浆团之间产生剪切力，从而使浆团因剪切力分离成小颗粒，浆料中的纤维之间也产生摩擦、剪切等作用；同时，由于转子与定子的齿之间的间隙不断变化，从而使浆料产生挤压等作用。
所述加热工艺为高压蒸汽通过所述定子上分布的通孔进入高剪切区与浆料相接触。
所述预分散处理后的浆料(胶粘物)温度控制在90℃～120℃；主要是通过控制通入蒸汽量来调节控制浆料(胶粘物)的温度。
所述转子的旋转速度为1450转/分～3500转/分。
一种实现上述方法的盘式热分散装置，包括热分散机，其特征在于还包括预分散器，所述预分散器在料浆的处理流程中设置于热分散机的前端并与热分散机相连接。
所述预分散器包括进料管、转子、定子、蒸汽加入管，所述转子与定子都为圆盘状并相对配合同轴设置，在转子与定子间形成高剪切区，所述定子的中心位置设置有进料管，所述蒸汽加入管与定子相连接并连通至所述高剪切区。
所述转子与定子形成高剪切区的相对表面设置有相对的齿，两者相对的齿之间的间隙由转子及定子的内侧向外侧逐渐缩小。
所述预分散器的定子包括蒸汽室、蒸汽分布孔，所述蒸汽室呈环状设置于定子内，其上端与穿入定子的蒸汽加入管相连接，其下端通过穿过定子的蒸汽分布孔与所述高剪切区相连通。
所述蒸汽分布孔由定子的内侧向外侧分布设置，主要分布在靠近中心的区域；所述蒸汽分布孔一般连通至定子齿的根部；蒸汽分布孔的总截面面积小于或等于蒸汽加入管的总截面面积，使蒸汽室保持高压，从而使蒸汽可顺利进入高剪切区。
所述预分散器通过排料管与立管相连接，所述立管的出口与所述热分散机的入口相连接，将浆料通过立管输送入热分散机；所述立管设计成上大下小的形状，高浓浆料在此短暂停留，一方面消减来料的波动，使浆料进入热分散机时流量稳定，另一方面为控制通过量创造条件。
前述盘式热分散方法及装置可应用于以废纸为原料生产中、高档纸的生产过程。
本发明的作用原理是高浓浆料经脱水浓缩后进入预分散段，经预分散段加热浆料和预分散后，再进入热分散机；预分散段的作用是加热和改变胶粘物的形状，将大尺寸的胶粘物分散成小尺寸的胶粘物，提高后续热分散机的热分散效果，具体的作用过程是浆料经过由高速旋转的转子与定子之间形成高剪切区，浆料在高剪切区内大部分区域都未达到后续热分散阶段要求的温度(在接近高剪切区出口区域才达到后续热分散段要求的温度，所以浆料在高温状态下的时间较短)，在高剪切区内浆料受到摩擦、搓揉、挤压等类似于热分散的机械作用，被分散成小颗粒，并且在分散的同时加入蒸汽进行加热，高压高温蒸汽直接进入高剪切区，在高剪切区中，由于浆料的颗粒是由大变小的，在此变化过程中，高温高压蒸汽不断与浆料颗粒混合，浆料中的胶粘物颗粒由于浆料颗粒直径的变化，越来越多的胶粘物颗粒不断暴露于高温高压蒸汽中，使越来越多胶粘物颗粒被加热升温，由于浆料被分散成小尺寸的颗粒，使蒸汽与浆料的接触面积增大，从而加快了浆料加热的速度；同时，蒸汽在高速剪切区中与浆料充分混合，使加热效果更加均匀；预分散段经摩擦、加热等作用，将片状的胶粘物形成粒状胶粘物，有利于提高后续热分散的效率。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果(1)本发明技术采用的高剪切预分散器通过高剪切混合，使浆料颗粒更小，混合更均匀，加热效率大大提高，使纸浆的加热时间大幅缩短，将使加热时间由传统的5～6min，减少到1min以下，有利于减少COD排放量，并可有效避免纸浆强度受损以及纸浆返黄现象的发生。(2)通过本发明可使纸浆在高剪切区揉搓、挤压和摩擦作用下，达到预分散的目的，使进入后续的热分散机浆料更加易于处理，因而亦可有效地提高热分散机的处理效果，从而提高整个造纸热分散过程的加工质量。(3)本发明应用于以废纸为原料生产中、高档纸的生产过程效果非常明显，可显著提高生产效率，改善产品质量，而且成本较低，比较适合于国内大、中、小型造纸厂推广使用，可用于替代价格较高的进口热分散设备，经济效益良好。
图1是本发明的流程原理图。
图2是本发明的结构示意图。
图3是图2所示定子的结构示意图。
具体实施例方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例图1示出了本发明应用的具体流程，由图1可见，本发明应用的流程系统包括依次连接的脱水设备(双网挤浆机)1、破碎螺旋2、输送螺旋3、预分散器前立管4、蒸汽加入管5、预分散器6、排料管7、热分散机前立管8、热分散机9；其中预分散器前立管4、蒸汽加入管5、预分散器6、排料管7、热分散机前立管8及热分散机9构成本盘式热分散装置；所述预分散器6在料浆的处理流程中设置于热分散机9的前端并与热分散机9通过排料管7及热分散机前立管8相连接。所述预分散器6的具体结构如图2所示，由图2可见，预分散器6包括进料管6-1、定子6-2、转子6-4、蒸汽加入管5，所述转子6-4与定子6-2都为圆盘状并相对配合同轴设置，在转子6-4与定子6-2间形成高剪切区6-3，所述定子6-2的中心位置设置有进料管6-1，所述蒸汽加入管5与定子6-2相连接并连通至所述高剪切区6-3。所述转子6-4与定子6-2形成高剪切区6-4的相对表面设置有相对的齿6-5，两者相对的齿6-5之间的间隙由转子6-4及定子6-2的内侧向外侧逐渐缩小。所述预分散器6的定子6-2具体结构如图3所示，由图3可见，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呈环状设置于定子6-2内，其上端与穿入定子6-2的蒸汽加入管5相连接，其下端通过穿过定子6-2的蒸汽分布孔6-2-2与所述高剪切区6-3相连通。所述蒸汽分布孔6-2-2由定子6-2的内侧向外侧分布设置，主要分布在靠近中心的区域；所述蒸汽分布孔6-2-2一般连通至定子齿6-5的根部；蒸汽分布孔6-2-2的总截面面积小于或等于蒸汽加入管5的总截面面积，使蒸汽室6-2-1保持高压，从而使蒸汽可顺利进入高剪切区6-3。与所述预分散器6通过排料管7相连接的立管8设计成上大下小的形状，高浓浆料在此短暂停留，一方面消减来料的波动，使浆料进入热分散机9时流量稳定，另一方面为控制通过量创造条件。
利用前述盘式热分散装置实现的盘式热分散方法为浆料通过双网挤浆机)1、破碎螺旋2、输送螺旋3处理并输送至预分散器前立管4，由预分散器前立管4送入预分散器6中，经过由高速旋转的转子6-4与定子6-2之间形成的高剪切区6-3，并在此高剪切区6-3中通过蒸汽加入管5通入的高温高压蒸汽进行加热；具体通入蒸汽的过程为蒸汽由蒸汽加入管5通入定子6-2内的蒸汽室6-2-1，然后通过定子6-2上分布的蒸汽分布孔6-2-2进入高剪切区6-3内与浆料相接触。浆料经预分散处理后的温度控制在90℃～120℃，主要是通过控制通入蒸汽量来调节。
前述盘式热分散方法及装置可应用于以废纸为原料生产中、高档纸的生产过程，使浆料颗粒更小，混合更均匀，加热效率大大提高，大幅缩短纸浆的加热时间，由传统的5～6min，减少到1min以下，有利于减少COD排放量，并可有效避免纸浆强度受损以及纸浆返黄现象的发生。同时有效地提高热分散机的处理效果，从而提高整个造纸热分散过程的加工质量。
权利要求
1.一种盘式热分散方法，其特征在于浆料在进入热分散阶段前先经过预分散处理，所述预分散处理工艺为浆料经过由高速旋转的转子与定子之间形成的高剪切区，并在此高剪切区中进行加热。
2.根据权利要求1所述的盘式热分散方法，其特征在于所述加热工艺为高压蒸汽通过所述定子上分布的通孔进入高剪切区与浆料相接触。
3.根据权利要求1所述的盘式热分散方法，其特征在于所述预分散处理后的浆料温度通过控制通入蒸汽量来调节控制在90℃～120℃。
4.实现权利要求1～3任一项所述方法的盘式热分散装置，包括热分散机，其特征在于包括预分散器，所述预分散器在料浆的处理流程中设置于热分散机的前端并与热分散机相连接。
5.根据权利要求4所述的盘式热分散装置，其特征在于所述预分散器包括进料管、转子、定子、蒸汽加入管，所述转子与定子都为圆盘状并相对配合同轴设置，在转子与定子间形成高剪切区，所述定子的中心位置设置有进料管，所述蒸汽加入管与定子相连接并连通至所述高剪切区。
6.根据权利要求5所述的盘式热分散装置，其特征在于所述转子与定子形成高剪切区的相对表面设置有相对的齿，两者相对的齿之间的间隙由转子及定子的内侧向外侧逐渐缩小。
7.根据权利要求5所述的盘式热分散装置，其特征在于所述预分散器的定子包括蒸汽室、蒸汽分布孔，所述蒸汽室呈环状设置于定子内，其上端与穿入定子的蒸汽加入管相连接，其下端通过穿过定子的蒸汽分布孔与所述高剪切区相连通。
8.根据权利要求7所述的盘式热分散装置，其特征在于所述蒸汽分布孔由定子的内侧向外侧分布设置，主要分布在靠近中心的区域，所述蒸汽分布孔一般连通至定子齿的根部；蒸汽分布孔的总截面面积小于或等于蒸汽加入管的总截面面积。
9.根据权利要求4所述的盘式热分散装置，其特征在于所述预分散器通过排料管与立管相连接，所述立管的出口与所述热分散机的入口相连接；所述立管设计成上大下小的形状。
10.根据权利要求1～3任一项所述的盘式热分散方法的应用，其特征在于应用于以废纸为原料生产中、高档纸的生产过程。
全文摘要
本发明提供一种盘式热分散方法，具体为浆料在进入热分散阶段前先经过预分散处理，所述预分散处理工艺为浆料经过由高速旋转的转子与定子之间形成的高剪切区，并在此高剪切区中进行加热；一种盘式热分散装置，包括热分散机、预分散器，所述预分散器在料浆的处理流程中设置于热分散机的前端并与热分散机相连接；本发明可应用于以废纸为原料生产中、高档纸的生产过程，使浆料颗粒更小，混合更均匀，加热效率大大提高，大幅缩短纸浆的加热时间，由传统的5～6min，减少到1min以下，有利于减少COD排放量，并可有效避免纸浆强度受损以及纸浆返黄现象的发生。同时有效地提高热分散机的处理效果，从而提高整个造纸热分散过程的加工质量。
文档编号D21B1/00GK1648334SQ200510032680
公开日2005年8月3日 申请日期2005年1月4日 优先权日2005年1月4日
发明者朱小林, 刘焕彬, 闫东波, 武书彬, 黄放辉, 李友明, 李世扬 申请人:华南理工大学