工艺二室 张美芳

关键词：除气系统   除气器  上浆系统  喷射  射流撞击  沸腾

纸料中常常带有空气，空气存在于纸料中会使抄纸过程产生许多问题。纸料中的空气以两种状态存在，一种是游离状态的空气，另一种则是结合状态的空气。游离在纸料悬浮液中的空气气泡，存在于纤维之间，附着在纤维面上或存在于细胞腔内的空气通称为游离状态的空气，而结合状态的空气则指溶解于水和吸附在纤维上的空气。

有人研究了纸料中不同状态的空气对纸料性质的影响以及产生的后果（参见下表）。

纸料中空气的性质及其影响

上述两种状态的空气在纸料中也是可以互相转化的，即结合状态的空气可以转变为游离状态的空气，而游离状态的空气泡也可以转化为结合状态的空气。

两种状态的空气中又以游离状态的空气影响最大，它既改变了纸料的相对密度，使浆料纤维浮了起来产生泡沫，又影响纸料的可压缩性和滤水性。游离状态的空气泡存在于纤维和纤维之间或附着在纤维之上，还有的是在细胞腔内。在纤维与纤维之间或附着在纤维之上的空气气泡，是产生泡沫的主要原因，而存在于细胞腔内的空气，则使纤维相对密度减轻，成为浮浆的主要原因。至于结合状态的空气常以两种形式出现，一为溶解于水的空气，另一为吸附在纤维上的空气，它们对纸料性质的影响不大，除非纤维上吸附的气体为CO₂时，才会影响纤维的极性，产生絮聚现象。

细胞纤维腔中存在的空气，常使纸料纤维浮在流浆箱的表层，因此使流浆箱上部产生浮浆，使流浆箱内上部的纸料浓度大于下部，这种浓度高的纸料流上网后，在网上立即出现纤维团、浆块使成纸有云彩花（表明纤维分散不均）和定量不匀的毛病。有人在一台新闻纸机上做过试验，在流浆箱中上部150mm内的纸料浓度约高4％，可是一旦纸料事先脱除了空气，则流浆箱中上、下层纸料浓度变得均匀一致。

纸料如有泡沫，常使网部成形的湿纸产生泡沫点和成纸质量不佳，如为多层纸板，则容易分层。泡沫点是纸料中的泡沫在湿纸成形时破裂所致，产生圆形小点，比周围的纸页透明一些，如纸料中加有填料，泡沫点常带有较多的填料，这是由于泡沫上挂有较多填料，泡沫破裂时沉积在纸上的结果，所以当填料为白色填料，生成的是白色泡沫点，如为有颜色的填料则生成该种颜色的泡沫点。

纸料中生成泡沫的原因很多，例如浆料洗涤欠佳、纤维润胀不完全、纸料中含有过量的水溶性物质、不恰当的搅拌以及泵的压头不当而导入空气和在白水处理过程中等都是产生泡沫的原因，为了克服此项缺点，常采用封闭式纸料流送系统和脱气装置。另外，纸料中含有色料、氧化淀粉、干酪素、制浆蒸煮废液、漂白残渣、碳酸钙填料等，也是产生泡沫的原因；在打浆机中产生泡沫，多由于有过量的碱和胶料沉淀不完全以及纸料发酵等原因所造成；在网上多因为流浆箱的堰板位置不当，喷料口与胸辊之间产生吸力抽入空气；纸料在网上的湍流、波动和跳浆等也能产生泡沫。

那么，纸料抄造前经过除气后，有什么好处呢？

1、从根本上消除了泡沫的起因，从而有利于减少浆疙瘩和腐浆，并有可能取消流浆箱喷雾。

2、解决了因纤维上浮造成的流浆箱浓度不均。

3、在纤维交织成的网状结构中，由空气对其毛细管形成的阻塞作用不再存在，滤水畅通，提高了湿部脱水能力。如70g/m²涂布原纸经脱水处理后脱水量提高了29％。

4、脱水后的纸层紧密平滑，改善了烘缸的热传导。以新闻纸为例，纸料经脱水处理可节省蒸汽7％。

5、在流送管路中消除了一个引起流量波动的因素，从而有利于改善纸机的抄造效率。

6、不含空气的纸料抄成的纸，紧度大、均一性好、湿强度、平滑度好。

综上所述，为了改善纸料性质和纸的质量，最好使用脱气设备脱除纸料中的空气。现在就简要介绍一下目前企业常用的除气系统。

山东华泰纸业股份有限公司丁庄绿色生态工业园区工程制浆造纸技改项目2台2640文化纸机采用的是奥地利ANDRITZ股份公司的除气系统，本系统设备先进，技术比较成熟；新汶矿业集团公司协庄煤矿特种纸项目的1880薄页纸机和2640特种纸机采用的都是山东华天机械公司的除气系统。这几个项目都已经成功运行投产，效果良好。目前正在设计的山东宏河矿业集团有限公司年产八万吨新闻纸工程项目的3950/500微涂新闻纸机也根据生产技术需要配备了除气系统。

●现在简单介绍一下纸机上浆系统：

系统组成：除气器、除渣器、低脉动网前筛、尾渣筛、低脉冲浆泵、离心浆泵、真空泵、白水槽。

运行特点：浆料被来自网下白水池所稀释并被泵送到几段除渣器。末尾端除渣器的稀释水建议使用固形物含量低的水――比如来自吸水箱密封坑或白水过滤机的水。这样可以大大减少末尾端除渣器的数量。来自除渣器的良浆通过若干喷管送入除气器器顶形成小滴，并在器壁上形成一层浆的薄膜。器体中的绝对压力接近浆料的沸腾压力。由于高真空和浆料的冲撞，可以有效地将空气从浆料中分离除去，并通过纳氏真空泵从罐中排出。除气后的浆料通过重力作用流到低脉冲浆泵，并通过纸机网前筛送到纸机流浆箱。流浆箱上浆管的旁通浆料返回到除气器。除气器通过溢流保持液位稳定，为低脉冲浆泵提供了一个恒定抽吸压头，使得流浆箱内的压力得以稳定。

●现在详细介绍一下除气器的用途、主要技术参数、结构原理及特点：

1、用途：纸浆除气器是现代纸机上浆系统的关键设备。装置在除渣器和低脉冲网前筛之间，分离并脱出浆料中100％的空气。并使浆料在进入流浆箱前消除纸浆压力、流量或浓度的变化，而保持其稳定性，有利于纸页的形成、质量的稳定、生产能力的提高。

2、主要技术参数：

A、适应纸种：涂布及非涂布高级纸、轻量涂布纸、超级压光纸、新闻纸、薄页纸、纸袋纸、箱板纸。

B、配套纸机：

净纸幅宽：≤5500mm

纸张定量：45～150g/m2

纸机速度：350～1200m/min

纸浆浓度：0～0.8％

3、除气器结构原理：

除气器由多支进浆喷射管、高旋转速率低压降的喷嘴、溢流堰板和除气器器体等组成。装置在纸机上浆系统的除气器，将从除渣器来的浆料，以压力送入多支进浆管，通过高旋转速率的喷嘴，强烈地喷射到除气器的顶部，使浆料分散成许多小液滴，并形成一层沿着除气器的圆柱形表面运动的液膜；而除气器内的真空度对浆料产生沸腾的作用，使浆料中的游离气体和气泡在低压下开始膨胀；并撞击破袭，其残留和结合的空气也被有效地分离喷射、撞击、沸腾等三个物理作用，使浆料中的空气100％脱出，纤维絮聚也得到疏解。同时，将浆料浓度波动分划为微小的独立成分单体，并在除气器器体内停留一定时间，在特殊设计的堰板作用下，使浆流在除气器内成反向流动，而有效地控制频率高于0.03Hz的浆流脉动和浓度波动。

A、喷射  浆料通过除渣器中的Spinjet 低压降喷射器喷嘴，喷嘴的喷射效果最大限度地扩大液滴的暴露面积，提高空气的去除率。

B、射流撞击  浆料冲击到除气器的顶部，打碎浆料中的纤维束，使粘附在纤维上的气泡脱离。除气器的内表面，可以防止任何结垢出现。

C、沸腾  除气器通过自调真空系统使得内部的绝对压力维持在浆温所对应的沸点，这样保证除气器中脱离空气能够得到清除。

4、特点：

A、通过射流和降膜、对表面流体冲击、真空及滞留时间等物理作用，实现上网浆料完全除气，

B、使进入流浆箱的浆料浓度稳定，浆料流量和压力稳定；抄造纸张定量变化小，产品质量将大大提高。

C、防止了腐浆的产生，防止了气泡，减少脏物质的凝聚；使纸机网部脱水得到改善，纸页匀度更好，生产能力得到提高。

总之，纸机上浆系统是一个能去除浆料中杂质和空气的最佳系统，能为纸机流浆箱提供稳定的浆料浓度和压力，使网部的脱水和纸页匀度得到改善，从而使纸机的运行性更好，提高产品质量。