[发明专利]一种纸浆纤维悬浮液中气体含量测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种纸浆纤维悬浮液中气体含量的测量装置，特别是涉及造纸车间流送系统中的纸浆纤维悬浮液中的气体含量的测量。

背景技术

在纸机抄造过程中，如果浆料中气泡（空气或气体）含量太高，可能会引发一系列问题，如泵的能耗增加、纸机断头、浆料沉积、“针眼”纸病、起泡等，严重影响纸机的正常抄造和成纸质量。

浆料中的气体一般以两种形式存在：一是以游离状态的气体存在于纤维和纤维之间，或附着在纤维表面上，或存在于纤维的细胞腔内的气泡，它们可以改变纤维的相对密度和浆料的可压缩性、脱水性，是产生泡沫和浮浆的主要原因；二是溶解于水的气体，它们对浆料的性质影响不大，但如果这种气泡的成分以CO₂气体为主时，会影响纤维的极性，产生絮聚现象。

浆料中游离态的气体主要是由以下几种原因产生的：（1）制浆过程中，浆料洗涤不充分，造成浆料中留有残碱，以及浆料发酵的原因，导致在打浆的过程中产生气体；（2）当浆池浆料液位较低，浆池搅拌器露出液面或浆池中的进浆管道未伸入液面，浆料进入浆池中时，从空中冲入液面，都会产生大量的空气气泡。（3）浆泵的压头不当，泵壳漏气、向下流动的浆流在管道中流速过快，在接头处容易吸入空气。（4）系统白水封闭循环使用等原因，造成系统中疏水物质不断累积，也会增加浆料系统中的空气或气体含量。

浆料中溶解气体产生的原因：造纸系统中，浆料中高含量的溶解气体主要来源于碳酸钙分解产生的CO₂。与空气相比，CO₂更容易溶解于水。压力降低或温度升高导致的溶解气体释放是影响纸机抄造的重要因素。碳酸钙填料和涂布颜料使用量的增加或高硬度的水，尤其是在系统中添加了硫酸铝、PAC、湿强剂或其他酸性化学品后，都会导致CO₂的产生，溶解的CO₂是影响纸机抄造的一个主要因素，pH值8左右时，碳酸钙开始分解。pH值5左右时，几乎所有的碳酸钙都转变为CO₂气体溶解于水中。CO₂在水中的最大溶解度是空气在水中溶解度的50～100倍。大量的测试发现，浆料中溶解的气体组成有超过90％以上是CO₂。

存在于浆料中的气体会对纸张的抄造以及纸页质量造成不良影响，主要有以下几个方面：（1）浆料中所含的气泡会降低纤维与纤维之间的结合，降低纸页的湿强度，导致抄造过程中容易出现断纸。（2）由于浆料中的空气或气体含量过高，而导致纸张中产生针眼或纸洞，涂布时由于纸张的缺陷，会发生颜料漏涂、漏印和颜料黏辊子的现象，造成纸机断头或频繁停机。（3）浆料中的气泡会堵塞纤维网络中的毛细管，从而阻碍浆料的脱水通道，影响浆料在网部的滤水。在网部，浆料中的气泡会降低真空箱和真空伏辊的真空度，进而影响浆料在网部的滤水。（4）浆料中的气泡含量过高会影响纸张与烘缸表面接触的紧密程度，从而影响烘缸与纸张之间的传热，使干燥部的汽耗增加。（5）浆料中的气泡减轻了浆料的相对密度，使浆料中的纤维浮起产生浮浆、泡沫和絮聚，造成上网浆料分散不均匀，使纸张质量降低，主要表现在纸张成形不好，对成纸的匀度产生不良影响，还会使成纸的紧度、平滑度、强度有所下降。（6）网浆料中气泡含量过高时，含有气泡的浆料经过成形后，通过网部的脱水元件把浆料中的气泡抽掉而形成纸洞；或者造成网部纸张的局部位置脱水不理想，纸张局部水分偏大，经压榨后形成纸洞。（7）从流浆箱到网部，由于浆料的压力急剧降低而导致溶解气体的释放，可能会使纸张产生针眼，其对后续涂布和印刷造成严重影响。

在造纸生产过程中，一般上网浆料中的气体含量控制在2.0%以下，在这个数量下纸机基本能够稳定运行。因此，为了更好地控制上网浆料中的气体含量，更好地控制化学除气剂的加入量，应该对浆料中的气体含量进行测定。

目前采用较多的是用EGT气体含量测试仪，测量过程中对测量样品施加一个大气压压力时，则样品中气泡体积减小一半，从而测量出浆料中气体的体积含量。这种测量方法是利用波义尔定律，增加浆料中气体所受的压力，从而改变其体积来测量的。这种测量方法对于难溶性气体是有效的，但对于CO₂等易溶性气体则无法测出，而且，随着压力的增加，原来呈游离态的气体有一部分会溶解到浆料中变为溶解状态的气体，导致测量存在误差。