造纸行业对化学品的使用在过去的10到15年中增长很显著。化学品的流量通常很小，特别是与稀释后的浆料流入造纸流浆箱的巨大流量相比。

     化学助剂与填料、细小纤维和纤维的作用时间很短，如用作为助留剂的聚合物与各组分的反应时间非常短，几乎在瞬间完成不到1秒钟。这意味着这些化学助剂必须瞬间完成混合并与整个浆流发生反应。如何在不到一秒钟的时间内使微量的化学助剂与流浆箱的大流量浆流混合是一个难题。

    如果混合的效果很好，纸张的微观结构的均一性就更好，纸张的性能也更好，更均匀。改善化学助剂与浆料的相互反应还能大大价降低添加剂的消耗量或改善添加剂的使用效率。

     在采用传统的混合方法时，造纸添加剂通常是用单个或多个从侧面垂直插人的T形管喷嘴喷入的，稀释程度较低或水量较小。通常采用的是清水或经化学处理的清水，喷射速度往往和浆料相同或略高。这种系统不能采用很高的喷速，因为过高剪切力会破坏助剂的效果。添加剂的加入量和流速过低会导致渗透不足和混合效果不佳。

    Trumpjet是一种喷射式混合器，可将化学助剂与流浆箱中循环的浆料一起喷入浆料中。中空喷射器和分开流人的混合浆料以很高的速度将化学助剂送入浆料中。该系统使化学添加剂与浆料中的各组分柔和地发生接触，混合十分迅速几乎是在瞬间完成。

    在下列的例子中，通过3种理论上会发生的情况的对比，对新型Trumpjet混合系统如何解决混合问题进行了研究。目标是在流浆箱的入浆流中加人360克／吨的聚合物，流浆箱的进浆管道的直径为900mm。       

在第一种情况下，采用了传统的系统，用清水进行后期稀释。添加剂是通过T形管喷嘴以90度角从侧面喷入的，聚合物流的喷射速度为3m/s。l秒钟和3秒钟后化学助剂的渗透深度分别为150mm和200mm。

    第二和第三种情况采用了Trumpjet混合系统，分别采用3个和5个混合器将这种聚合物混人。根据施胶手册，直径为900mm的进浆管应采用5个混合器，之所以将第二种情况（3个混合器的情况）包括进来是为了显示化学添加剂分布的差异。

    下面提供的结果是以电脑流速计算为基础在一家湿部技术试验工厂内进行试验所得出的。在通常情况下，由于聚合物的反应时间不到一秒，因此在将化学添加剂喷人后应立即（3秒内）对混合与分布情况进行研究。

采用传统方法时，聚合物的混合效果很差，因为渗入浆料的深度不够。在1秒钟后只个不到5%管道区域含有聚合物，这些局部区域的聚合物浓度高达 9780克／吨。3秒钟以后，局部区域的浓度仍有3500克／吨，管道内的其他部分则不受影响。

     实际上，混合后的l至3秒内的聚合物的浓度非常高，在随着浆料向流浆箱流动的过程中，聚合物不断继续与所接触到的浆料中的固体物质发生混合和反应。结果造成聚合物的用品增大和混合的不均匀，有些区域甚至不发生混合。这是由于聚合物和填料、细小纤维和纤维之间发生的不均匀和不经过控制的接触造成的。在对助留剂进行调整时，用这种方法的反应也很慢。

    即使采用了多个喷口，例如在分配环上采用4个喷嘴，结果也几乎一样——混合效果差且不受控制。

通常助留剂和化学添加剂的加入点只需离流浆箱足够远，使管道、弯头和筛子，甚至包括中间的泵所组成的通道足够长，从而能帮助化学剂能以随机和不受控制的方式从加入点输送至流浆箱的歧管，乃至到达纸张开始成形的位置进行混合。如果加入点过近那么纸张各组分的分布就会不均匀，影响成形效果。这是因为混合的不充分，不均匀，太慢所致。

    浆料中的固体物质和助留剂以及其他添加剂之间的反应是随机发生的，产物是处理和未处理浆料的混合物。之后，在通向流浆箱的过程中，处理过的浆流和未处理浆流一步步发生随机混合。纸张最终的微观结构和纸张的成形也将是随机和不均匀的。

    在第二种情况下，采用3个混合喷射器使将化学助剂快速喷入浆料，然而喷射不能覆盖管道的整个截面区域，以便使化学助剂和整个管道截面内的浆料充分混合。喷射1秒钟后，局部的化学助剂浓度将近600克/吨。

第三种情况下，由于采用了5个混合喷射器，可完全覆盖整个管道的截面。l秒钟后，管道截面的每一部分都含有化学助剂，平均分布浓度为380克/吨。而我们的目标是360克/吨。在2秒钟后，化学助剂基本上在整个管道截面呈均匀分布。添加剂在喷入2秒钟后就可以到达流浆箱前端。

    在确定喷射混合的分布时，在喷射点外延时2秒钟后，混合度已经达到很高的水平，此时可到达流浆箱前端的位置。在喷射3秒钟后，混合开始进一步在流浆箱的歧管内扩散。

    化学助剂的加入点和流浆箱应保持什么样的相对位置呢？从加入点到流浆箱前端之间的最佳距离是多少？从加入点至堰板，再到纸张成形起始点的时间延迟应为多长？位置的确定是一个优化过程，包括混合性能和化学助剂的性能的优化。

    加人点到流浆箱的距离对添加剂的混合十分重要。在到达前端时，混合必须已经很充分。到堰板的距离对纤维的絮凝和化学成分的形成很重要，因为此点是纸张成形和微观结构形成的起始点。加入点位置距离堰板越近，保留的程度越高，且助留剂的消耗越少，但前提是混合已经完成。

    如果混合进行得很彻底，化学助剂混合与絮凝点的延时可以很短到达堰板的时间只需2到3秒。芬兰拉普兰塔理工大学（LappeenrantaTechnical University）用移动带式成形器（MBF）和助留过程分析仪（PRA）的Labscale系统进行的试验显示，最佳延时在上述范围内。

    如果加入的化学助剂发生瞬时混合的点距离堰板的距离过长，絮凝形成过程就会完成得很早。这就意味着絮凝必须在管道中多停留几秒钟的时间。在这段时间内絮凝可能在湍流的影响下边的松散，可能会失去部分已得到的助留效果。

    成形的情况可能与此相反，如果位置过于靠近流浆箱，成形的效果可能减弱。如果助留的效果加强，成形的效果也会减弱。如果加入更靠近流浆箱，助留剂的消耗量通常会减少，以避免对助留过程不必要的强化。这样将改善外观和实际测量的成形过程。

    成形过程取决于混合的效果。好的混合有助于成形过程，特别是在喷射点距离流浆箱很近距时。混合效果好还能改善纸张的成分分布和性能的均一性。改善的效果可能非常显著。

    在芬兰用1台生产超级压光纸（SC纸）的纸机进行了纸厂级别的长期实验。助留剂聚合物的喷射混合位置和流浆箱前端之间的时间延迟被定为1.7秒和2.5秒两种。实验和用三台装置一组的传统T形管喷嘴进行的混合进行了对比。传统的混合位置设在筛子后，距离流浆箱前端的时间延迟为5至8秒。

    试验的结果是，成形和保留过程都有所改善，总的保留效果得到改善而填料的保留基本不变。分布情况不变或有所改善，而残留差异有所降低。根据以上信息，Trumpjet混合位置与流浆箱之间的距离可缩短至时间延迟只有2秒。

    对于双组分助留系统，根据上述的“两秒规则”可以很容易地确定混合的位置。第一种助剂必须在距离流浆箱前端至少两秒钟的位置加入，而第二种助剂必须在第一种助剂的加入点前至少两秒，即距离流浆箱前端4秒种的位置加入。

    在布置允许的情况下，还可以在第二种助剂加入前至少两秒钟的位置设置第三位置点。如果浆料的化学性质和生产工艺要求更长的延迟时间，必须进行相应的调整。

    采用距离流浆箱延迟时间1.8到4秒的短距离方案后，助留效果和聚合物的消耗与以前一样，而横向固体总分布性能提高20％，填料的分布性能提高25％，纸张的延伸性和压光质量有所改善，纸机速度提高了10米／秒，纸卷的质量有所改善，并且浆料的喷射过程节省了清水和能源。

    在芬兰的一个专业纸厂内，通过同时喷入机械浆／烯基琥珀酸酐（ASA）的混合物和助留剂聚合物，实现了均匀的施胶过程，ASA施胶剂的消耗量减少了10％，聚合物的消耗量减少了5％—10%，助留效果的差异下降了70％，断纸的发生率下降了一半。

    将化学助剂的喷射和混合时间有效地降低到距离流浆箱2到3秒钟内可改善纸张的均一性、微观结构和质量。成形的效果也会因此而改善：纸张表面特性得到改善，纸张在纸机、超级压光机和复卷机的运行性会提高，纸卷性能和纸机速度均会提高。