基于注入溶气水式纸浆净化原理的锥形除渣器系统及浆渣分离方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种纸浆净化分离设备，具体涉及一种基于注入溶气水式纸浆净化原理的锥形除渣器系统及浆渣分离方法。
【背景技术】
[0002]废纸已占中国造纸工业原料65%以上。利用废纸制浆造纸不仅可以节约大量林木植物纤维资源，而且有利于节能减排。但废纸浆料中含有大量铁钉、玻璃、石子等重杂质颗粒，影响了纸浆质量和生产设备的运行性能和寿命，必须通过净化设备有效去除。
[0003]中高浓除渣器是用来在较高浓度下除去废纸浆中比重较大的去除浆料中的铁质、沙石、浆团、浆块、胶块、铁钉等重杂质。其通常结构由进料三通、出浆管、大锥体、壳体和沉渣罐等组成。浆料由上部进料三通切线进入，良浆出口在上部正中央。下锥部有平衡水进口、底部配有闸阀及沉渣罐，下锥部和沉渣罐分别设有窥视镜。
[0004]其工作原理如下:浆料中重杂质较多，利用浆料液(水+纸浆纤维)与杂质比重不同来分离杂质的。最早用于造纸业生产上浆料净化是采用在如图1所示的浆池内静态自然沉降分离，后来发展为在如图2所示的沉渣沟或沉渣盘中以流淌形式下动态自然沉降分离。
[0005]随着生产规模和分离效率要求的提高，发展为如图3所示的低浓直筒式涡旋除渣器，其原理为离心分离，即以一定压力由进料三通切线进入除渣器后以一定切线速度旋转，由于离心力的不同，重杂质被甩向器壁，在重力作用下，渐渐向底部运行，进入沉渣罐；浆料由于离心力相对较小，逐渐向中心低压区移动，到达中心出浆管底部后涡旋上升，最后由良浆口排出。由于直筒式涡旋除渣器内部自上而下浆体积量不断减少(因部分自上口不断排除)，加上浆流与筒壁摩擦而线速度大大下降，所以越往下离心分离效果越差。
[0006]后进一步发展为如图4的中高浓锥形除渣器，其原理也为离心分离，其工作段筒体为锥体。其工作原理如图5所示，由于其锥体2具有一定锥度，且锥体2较长，内部旋转半径逐渐减小，可避免浆流在旋转过程中速度降低，保证离心力得到加强，因而提高了净化效率。底部平衡水压力略大于浆料压力，使纤维不能进入沉渣罐4，只有砂粒、金属颗粒、胶块、塑料等重杂质沉入罐内，减少了纤维流失。使用时浆料I以一定压力由进料三通切线进入除渣器后高速旋转，由于离心力的不同，重杂质被甩向器壁，在重力作用下，渐渐向锥体2底部运行，进入沉渣罐。纤维由于离心力较小，逐渐向中心低压区运行，到达底部后涡旋上升，最后由良浆口 3排出。
[0007]很明显，锥形除渣器相比直筒式涡旋除渣器更先进，因其浆料在旋转过程与筒壁产生摩擦而使线速度不断减小，导致离心分离动力不断减小；但筒体为锥形而自上而下直径不断变小，故在线速度不断减小情形下离心分离力保持不减小。随着科技发展，锥形除渣器发展了很多种改进型式，从锥角、出浆管(直径、长度)、进浆口大小和排渣嘴等方面做了很多改进。总体上，锥形除渣器的效果要优于直筒式涡旋除渣器。
[0008]传统式纸浆净化用沉淀池、沉渣沟(盘)、涡旋除渣器主要存在以下主要技术问题和缺点:①当沉淀池、沉渣沟(盘)用于纸浆净化时，前者为间歇式生产，后者为连续生产而优于前者；但两者均为利用浆料液(水+纸浆纤维)与杂质之间的自然比重差作为分离动力，相对分离动力小，因而不适宜大规模、高效率净化生产。②当传统的低浓直筒式涡旋除渣器和锥形除渣器用于纸浆净化时，依靠浆料在旋转场下离心力作用使浆、杂间比重差效应放大，所以分离动力比自然比重差情形(即沉淀池、沉渣沟(盘))时要大，也即分离效率要比沉淀池、沉渣沟(盘)高得多；但是这种离心力作用放大浆、杂间比重差分离动力是建立在浆、杂间自然比重差基础上，也就是说如果浆、杂间自然比重差为零时，这种离心力动力不能发挥分离作用，只有当浆、杂间自然比重差存在或者越大时，分离动力越大，分离效果越好。故传统的锥形除渣器系统分离效率要依赖于浆、杂间的自然比重差，浆、杂间的自然比重差成为影响浆料杂质净化的关键参数。
[0009]可见，设计一种分离效率更高的除渣器及浆渣分离方法已成为亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0010]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于注入溶气水式纸浆净化原理的锥形除渣器系统及浆渣分离方法。
[0011]技术方案:为解决上述技术问题，本发明提供的基于注入溶气水式纸浆净化原理的锥形除渣器系统，包括锥形除渣器，所述锥形除渣器进浆口与压力溶气水产生系统相连通。
[0012]作为优选，所述进浆口内安装有压力溶气水分配器，所述压力溶气水分配器具有一个输入端和一组分散的输出端，所述输入端与压力溶气水输出管道相连通。
[0013]作为优选，所述压力溶气水产生系统包括压力溶气罐，连接到压力溶气罐输入端的加压水栗和空压机，以及连接到压力溶气罐输出端的减压释放阀。
[0014]作为优选，所述进浆口处安装有进口压力表，所述锥形除渣器的良浆口处安装有出口压力表。
[0015]本发明同时提出一种基于注入溶气水式纸浆净化原理的浆渣分离方法，是在进入锥形除渣器的动态浆料中混入压力溶气水。
[0016]作为优选，所述压力溶气水是加入进浆管道中的过饱和溶气水，所述过饱和溶气水与流动浆液在管道中混匀形成微溶气-浆液体系；当微溶气-浆液体系进入锥形除渣器系统后，受旋转场的作用使得浆液与杂质间的离心力差变大。
[0017]由于良浆出口处的压力比进浆口压力低，微溶气-浆液体系在向出浆方向流动时，其中的空气会膨胀使其比重更轻，更有利于良浆从中心管孔中排出，分离效率更高。由于微溶气-浆液体系比重迅速下降，而杂质比重保持不变，迅速增加了微溶气浆液与重杂质间的比重差，在锥形除渣器系统中的分离动力更大。
[0018]有益效果:本发明用连续生产取代了静态间歇生产，相比现有利用浆、杂间自然比重差静态沉降分离的设备，产量更高。
[0019]现有的涡旋式纸浆除渣器是基于浆、杂间存在自然比重差，再利用浆、杂在旋转场下产生的离心力作用，加大了自然比重差的分离动力。而本发明所用的技术在于通过在需净化的浆料中混入微溶气水，使浆液与杂质之间的比重差加大，然后与锥形除渣器净化技术结合，使得废纸浆净化效能大大提升；另外，如果用于低浓除渣器时，除渣器进口浆浓的调节(加水稀释)不需要专门的浆池(槽或罐)，节约输送或搅拌的能耗；而过饱和溶气水制备系统的能耗产生压力能合并到锥形除渣器进口本身需要的动能，使得总体能耗不增加。
[0020]目前国内外，在废纸浆除去大量重杂质的净化技术与设备中，尚未检索到使用本发明同类技术原理的技术，即用微溶气水均匀混入后增加浆、杂间比重差，再用离心分离的文献。
[0021 ] 除了上面所述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外，本发明的基于注入溶气水式纸浆净化原理的锥形除渣器系统及浆渣分离方法所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点，将结合附图做出进一步详细的说明。
【附图说明】
[0022]图1是现有技术中浆池内静态沉降分离的工作原理示意图；
图2是现有技术中沉渣沟或沉渣盘的工作原理示意图；
图3是传统低浓直筒式涡旋除渣器的工作原理示意图；
图4是现有高浓锥形除渣器的结构示意图；
图5是图3的工作原理示意图；
图6是本发明实施例的工艺流程图；
图7是图6中锥形除渣器的结构示意图；
图8是图7的工作原理示意图；
图9是实施例中重杂质分离效率与“浆-水-微溶气”体系比重关系曲线；
图中:浆料1，锥体2，良浆口 3，沉渣罐4，压力溶气水进口 5，压溶气水分配器6，加压水栗7，空压机8，溶气罐9，除渣栗10，锥形除渣器11。
【具体实施方式】
[0023]实施例:
本实施例的基于注入溶气水式纸浆净化原理的锥形除渣器系统如图6所示，图中左线框内为过饱和溶气水产生系统，右框内为净化工作系统。该工艺流程与传统的纸浆净化流程主要区别在于:在传统的流程中除渣栗出口阀后至除渣栗进浆口前之间的管道上加上一个插管，该插管来自于左侧的溶气水产生系统，亦即在高浓除渣器系统上增加了一个溶气水产生系统。基本工艺过程为:在左侧溶气水产生系统中，通过加压水栗7、空压机8分别向溶气罐9中注入一定压力和流量的水、压缩空气，从而在溶气罐9中生成一定气水比、一定压力和流量的过饱和溶气水(主要指标为水与溶入的空气比、压力、流量)；然后通过溶气罐9底部的减压释放阀向除渣栗1