中浓纸浆泵运行性能试验研究

目前，国内使用较多的是输送低浓度(质量分数低于7%)纸浆的离心式纸浆泵。中浓纸浆泵的纸浆输送浓度(质量分数的简称)可达到16%-18%，可大大减少纸浆泵的使用数量，从而简化整个制浆工艺、减少用水量和废水排放量。因此，中浓输送技术势必成为我国造纸行业的趋势。

中浓纸浆是一种气液固三相的非牛顿流体，物理特性十分复杂。本文利用声纳流量测试系统搭建一种可以测量纸浆含气率的中浓纸浆泵试验台，得到不同条件下纸浆的含气率，进而获得中浓纸浆泵的性能曲线，揭示浓度、真空度、转速对中浓纸浆泵特性的影响，为中浓纸浆泵的设计理论及运行提供试验数据参考，具有重要的指导意义和工程价值。

1 中浓纸浆泵结构

中浓纸浆泵的结构如图1所示。与普通离心泵相比，其在叶轮前面安装了使中浓度纸浆湍流化的特殊装置——湍流发生器。纸浆中由于含有大量的气体，如果纸浆中的气体不能及时排出，那么就会在叶轮内聚集，堵塞流道，使泵失去输送能力，因此中浓纸浆泵还应具有气液分离功能及相应排气结构。纸浆中的气体经过湍流发生器后得到初次分离并向叶轮的进口聚集，而后通过叶轮上的排气孔，在叶轮的背叶片继续分离作用下气体向真空室运动，最后气体通过抽气孔排出。该中浓纸浆泵的主要技术参数如表1所示。

2 中浓纸浆泵性能试验结果分析

2.1 浓度对泵性能的影响

当浓度为7.52%时，其扬程与清水相比并无明显降低趋势；然而随着浓度的继续增加扬程显著下降。泵的效率随浓度的增加逐渐下降；临界真空度下，泵的出口管路中纸浆的含气率低于1%；泵出口纸浆的含气率随着流量的增加而增加。

2.2 真空度对泵性能的影响

纸浆浓度达到12.1%时，不抽真空后大量的气体堵塞叶轮流道，导致泵很快失去输送能力；随着真空度的增大，泵可以抽送的最大流量逐渐增加。

2.3 转速对泵性能的影响

扬程随泵转速的增加而升高，效率无明显变化。由于转速的增加，纸浆受到的离心力增大，含在纸浆中的气体更容易被分离，因此转速的增加提高了中浓纸浆泵的气液分离能力，从而使泵出口中纸浆的含气率下降。

2.4 转速对真空度、含气率的影响

随着流量的增加所需的真空度逐渐增大，纸浆中的含气率增加但保持在1%以下。在同一纸浆浓度下，随着泵转速的增加，真空度减小，说明泵转速的提高有利于纸浆中气液的分离，从而降低了所需的抽吸真空度。

2.5 不同浓度和转速下所需的真空度值

在试验测量过程中，为了保证泵的正常运转，真空度大小需要根据流量的改变做实时的调节，具体调节参数如表4所示。相同转速下，真空度随着纸浆浓度的增加而增大；随着转速的增加，所需真空度减小。

2.6 不抽真空时纸浆泵的运行极限

表5为不抽真空时中浓纸浆泵可运行的最大极限流量值。

从表5中可以得出随着纸浆浓度的增加最大流量值减小；最大流量值随转速的增加而增加。

3 结论

3.1 中浓纸浆泵的扬程、效率随着纸浆浓度的增加逐渐下降；临界真空度下，泵出口纸浆的含气率低于1%，且含气率随着流量的增加而增加。

3.2 抽吸真空度对泵性能特性影响显著，在不抽真空条件下，中浓纸浆泵可实现浓度为7.52%纸浆的输送，但泵性能恶化严重，大流量下扬程、效率下降明显。随着真空度增大扬程升高，而泵出口纸浆的含气率逐渐降低。但调节真空度并非越高越好，真空度过大会造成纸浆浪费，存在一个最佳真空度值使泵的效率最高。

3.3 随着泵转速的增加，泵扬程升高，泵出口中纸浆的含气率降低；所需真空度随转速的增加而减小，表明提高转速有利于纸浆中气液的分离，可以降低所需的抽吸真空度值。因此在条件允许的情况下，中浓纸浆泵的设计应该尽量采用较高的泵转速。

3.4 泵出口纸浆的含气率随着纸浆浓度的增加而升高，所需的真空度也迅速增加，并且在运行中需根据流量大小进行实时地调节。最大流量极限值随着纸浆浓度的增加而减小，随转速的增加而增加。