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四种输送低浓浆的纸浆泵结构原理及性能特点

作者:新世界轴流泵 | 发布时间:2013-4-23 16:38:51
在制浆造纸的整个工艺流程中,需要用到许多种类的泵,如纸浆泵、给水泵、锅炉给水泵、管道泵、计量泵、药液泵、排污泵、真空泵等等。离心式纸浆泵作为一种主要的浆料输送机械,在制浆造纸厂中有着举足轻重的地位。

       纸浆的流动是一种气固液的三相流动,流动机理复杂,影响流动机理的因素很多,如料浆的种类、浓度、流动速度、打浆度、温度和纤维形态等都会对料浆的流动产生影响,到目前纸浆的流动机理还没有研究深透。目前国内的纸浆泵研究还处在在清水泵的基础上,根据纸浆的流动特点加以修正,再通过实验加以验证的阶段上。

1.纸浆泵的分类

       纸浆的流动有以下特点:(1)由于纸浆原料的纤维性,容易形成絮结,这样使物料分离成球状或片状物,从而阻碍管道中混合物的流动,特别是长纤维和浓度较高的浆料,容易使泵堵塞;(2)空气含量上升时,泵送能力将明显地降低,汽泡状空气的存在对纸浆泵性能的影响是非常不利的。

       纸浆原料遇水后明显膨胀,浓度(重量浓度)达到7%时,用手捞取,在手指间不漏水滴,达到10%时,已完全失去流动性。并且随着浓度的增加,含气量也在上升。因此,由于浓度的加大,浆料输送的难度将大幅度增加。通常根据纸浆的浓度,对纸浆泵作如下划分:(1)浆料浓度C<7%时,具有自身流动性能,浆料中的空气含量根据料浆种类的不同而不同,一般在10%以下,此时的输送浆泵被称为低浓浆泵;(2)浆料浓度7%≤C<16%时,自身已失去流动性能,浆料中的空气含量一般在40%以下,此时的输送浆泵被称为中浓浆泵;(3)浆料浓度C≥16%时,此时的输送浆泵被称为高浓浆泵。本篇文章只讨论低浓浆泵,其它纸浆泵的研究有文章另述。

2.低浓浆泵的种类

       目前国内生产的离心式纸浆泵大多数为低浓浆泵,由于纸浆的流动特点,即使是低浓浆泵,与普通的清水泵还是存在着很大的区别。低浓浆泵必须具有无堵塞性能和含气输送能力,这种能力主要是通过叶轮的特殊设计达到的。目前低浓浆泵的叶轮结构形式有:(1)开式、半开式叶轮;(2)单、双流道叶轮;(3)旋流式叶轮;(4)螺旋离心式叶轮。因此低浓浆泵相应的有以下几种形式:(1)开式、半开式浆泵;(2)单、双流道浆泵;(3)旋流式浆泵;(4)螺旋离心式浆泵。

3. 开式、半开式叶轮的浆泵

       开式、半开式叶轮就如同普通闭式叶轮去掉前、后盖板或去掉后盖板后的叶轮,但与普通闭式叶轮相比,它具有如下特点:

(1).由于去掉了前、后盖板或前盖板,积聚在叶轮进口的汽泡会沿着叶轮与泵盖之间的缝隙扩散,含气输送能力得到提高;

(2).叶轮出口较宽,叶片较少,无堵塞性能比普通闭式叶轮好;

(3).开式叶轮与前后泵盖的间隙或者半开式叶轮与前泵盖的间隙对泵的性能影响很大,间隙太小,影响泵的正常运转;间隙太大,流量、扬程、效率都会随之下降。一般间隙保持在0.5mm左右。随着输送纸浆浓度的增加,间隙可适当放大。半开式叶轮的前盖板流线通常由一段圆弧或两段圆弧组成,因此相应的前泵盖型线也应由一段圆弧或两段圆弧组成,这就对泵厂的加工能力提出了要求。加工能力较弱的工厂经常将叶轮的前盖板流线简化为直线,这将对泵的性能带来不利的影响。另外,叶轮与泵盖的间隙会随着泵的运行不断加大,为了保持间隙在要求的范围之内,叶轮与泵盖的间隙常常做成可调节式

(4).纸浆泵通常要求较陡的流量—扬程性能曲线,这可以通过参考普通闭式叶轮泵获得较陡性能曲线的方法来实现,如取较小的出口安放角、在保证无堵塞性能的前提下尽可能减小出口宽度等等。

(5).与普通闭式叶轮相同,不能输送大颗粒,长纤维物质。

(6).如果叶轮与泵盖之间间隙较小,并且叶轮型线设计得当,开式、半开式叶轮可得到与闭式叶轮相差不多的高效率。

4. 其它低浓浆泵

其它低浓浆泵主要是单、双流道泵,旋流式泵,螺旋离心式泵。

       单、双流道叶轮由于其特殊的大通道叶轮结构,输送物料的无损性好,无堵塞性能好,能输送大颗粒,长纤维物质,流量—扬程性能曲线较陡,因此目前在制浆造纸厂低浓度浆料输送上得到广泛应用。但是它们也存在以下缺陷:(1)单流道叶轮的无堵塞性能最好,但是由于它的不平衡性,只能制成小功率的纸浆泵;(2)单、双流道叶轮属于闭式叶轮,含气输送能力较差,因此一般只能输送纸浆浓度C<6%的料浆。

       旋流式叶轮一般置于压水室的泵腔内,叶轮与泵体之间没有配合间隙,无堵塞性能较好,能输送大颗粒物质,运行平稳可靠。另外,含气输送能力较好,可输送含气率达12%的料浆。但它存在以下缺陷:(1)无损性差,对输送物料破坏作用大,容易使浆料发生性能变化;(2)不适合输送含长纤维物质的浆料;(3)流量—扬程性能曲线较平坦;(4)由于循环流的存在,水力损失较大,泵的效率较低。

       螺旋离心式叶轮是离心式叶轮和容积式叶轮的组合,一般由一片或二片大包角开式扭曲叶片组成。由于其独特结构,它的通过性能好,可以输送含大颗粒、长纤维物质的液体,输送浆料运行平稳,对浆料破坏性小,无损性好,具有陡降的流量—扬程性能曲线和平坦的功率曲线,泵的效率高。并且,含气输送能力好,可输送含气率达15%的料浆。虽然它也存在制造较困难的缺陷,但它无疑是几种低浓浆泵中性能最好的泵。由于其较好的纸浆输送性能,实际上它已被应用于中浓浆泵的输送上。


5.纸浆泵的结论 

(1) 开式、半开式泵在保证叶轮与泵盖间隙的基础上,具有较好的无堵塞性能和含气输送能力,且具有与闭式叶轮相差不多的高效率。因此正越来越多地应用在C<7%的低浓浆料的输送上。

(2) 螺旋离心式泵由于其独特结构,通过性能好,对浆料破坏性小,无损性好,效率高,含气输送能力好。不仅被用在低浓浆料的输送上,而且完全可胜任C≤12%的中浓浆料的输送。

(3) 现在,水资源日益紧缺,环保要求越来越高,中浓输送以其高效低耗的性能成为纸浆输送的发展方向。作为中浓技术的关键设备――中浓浆泵,它的已有种类的改进、新产品的研制等正越来越受到人们的重视。

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