廣紙 8#紙機(jī)提質(zhì)節(jié)能改造技術(shù)集成方案的優(yōu)化比選

蔣 鵬 劉煥彬

(1.華南理工大學(xué)制漿造紙工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東廣州,510640;2.廣州造紙股份有限公司,廣東廣州,510280)

廣紙 8#紙機(jī)提質(zhì)節(jié)能改造技術(shù)集成方案的優(yōu)化比選

蔣 鵬1,2劉煥彬1

(1.華南理工大學(xué)制漿造紙工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東廣州,510640;2.廣州造紙股份有限公司,廣東廣州,510280)

通過(guò)對(duì)廣州造紙股份有限公司 8#紙機(jī)生產(chǎn)實(shí)踐中存在的質(zhì)量和能耗問(wèn)題的剖析,研究比選提出了多種技術(shù)集成改造方案,通過(guò)不同技術(shù)集成改造方案的先進(jìn)性、新舊系統(tǒng)匹配和經(jīng)濟(jì)效果優(yōu)化對(duì)比,比選出一種投資省、見(jiàn)效快的技改方案,以經(jīng)濟(jì)的投資采用高新技術(shù)改造造紙機(jī)關(guān)鍵部位,取得了良好的效果。

產(chǎn)業(yè)升級(jí);提質(zhì)節(jié)能;技術(shù)集成;經(jīng)濟(jì)投資;方案比選

1 廣紙 8#紙機(jī)簡(jiǎn)況

廣州造紙股份有限公司 (簡(jiǎn)稱廣紙)8#紙機(jī)是一臺(tái)從瑞典 SCA公司引進(jìn)的二手新聞紙機(jī),抄寬8 m,結(jié)構(gòu)車速 1100 m/min,在原瑞典工廠用 100%T MP生產(chǎn)新聞紙,運(yùn)行車速 960 m/min。該機(jī)在 1995年引進(jìn)時(shí)是當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)最大最寬的新聞紙機(jī)。該機(jī)為分部傳動(dòng)夾網(wǎng)多缸形式,Conveflo滿流式飄片流漿箱,機(jī)械式懸臂換網(wǎng)的Bel-Baie II型夾網(wǎng)成形器,Twinver帶真空引紙的三輥二壓區(qū)復(fù)合壓榨,設(shè)有獨(dú)立的第三正壓榨,干燥部 49只烘缸,前三組為單掛干網(wǎng)方式,后兩組為常規(guī)雙干網(wǎng)方式,底輥為可控中高輥的六輥壓光機(jī),Pope水平式卷取機(jī)。該紙機(jī)投產(chǎn)初期憑借夾網(wǎng)成形器比傳統(tǒng)普通長(zhǎng)網(wǎng)有更好的成紙勻度、抗張強(qiáng)度和適印性能,在當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)更先進(jìn)和更高質(zhì)量產(chǎn)品不多的情況下,贏得了用戶好評(píng)。8#紙機(jī)在開(kāi)機(jī)幾年來(lái)的生產(chǎn)中也出現(xiàn)了一些問(wèn)題：車速達(dá)不到原來(lái)的水平,一般是 850～880 m/min,這可能是由于目前是以脫墨漿為主,影響濕部脫水能力;Bel-Baie II成形器操作條件敏感,易造成洞眼和勻度差紙病;三輥二壓的壓榨部首次開(kāi)式引紙點(diǎn)的濕紙幅干度低,易造成斷紙和影響車速的提高;機(jī)械式硬壓光機(jī)壓區(qū)壓力控制不好,成紙平滑度和松厚度較低。

隨著新聞紙生產(chǎn)技術(shù)的快速發(fā)展以及國(guó)內(nèi)近年來(lái)多條大型現(xiàn)代化生產(chǎn)線的引進(jìn),大量?jī)?yōu)質(zhì)新聞紙投放市場(chǎng),競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈。類似于8#紙機(jī)這樣中型的新聞紙生產(chǎn)線面臨重新定位的抉擇：要么通過(guò)升級(jí)改造提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低能耗或轉(zhuǎn)產(chǎn)其他紙種,要么逐漸退出歷史舞臺(tái)。通過(guò)詳細(xì)分析比較 8#紙機(jī)各

部件裝備技術(shù)和現(xiàn)代紙機(jī)新技術(shù)的特點(diǎn)和區(qū)別,結(jié)合投產(chǎn)以來(lái)的生產(chǎn)運(yùn)行情況,認(rèn)為 8#紙機(jī)主要的結(jié)構(gòu)和輔助系統(tǒng)的配置還是比較先進(jìn)的,只需對(duì)關(guān)鍵的部位進(jìn)行技術(shù)改造,并著重做好技術(shù)選型和系統(tǒng)集成,就能實(shí)現(xiàn)改善產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)能降耗和擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模的目標(biāo)[1]。所以把這次改造的范圍選定在了網(wǎng)部、壓榨部和壓光機(jī)。

圖1 Bel-Baie II夾網(wǎng)成形部和成形區(qū)結(jié)構(gòu)

2 改造方案比選

2.1 網(wǎng)部

原網(wǎng)部是意大利 BELO IT公司的 Bel-Baie II型夾網(wǎng)成形器[2],如圖 1所示。

從圖 1可知,成形區(qū)的開(kāi)始段為裝有 8條陶瓷脫水板的成形靴,其曲率半徑為 5080 mm,依靠離心力和固定式刮刀脫水,緊接著的是 3個(gè)同樣曲率半徑的弧面陶瓷面板擋水刮刀及真空吸水箱。由于成形區(qū)調(diào)節(jié)手段有限,操作窗口較窄,無(wú)法根據(jù)漿料的變化隨時(shí)控制漿料的脫水和成形,常常需調(diào)節(jié)真空度和流漿箱噴射角,但效果也一般,很易造成成紙勻度差、亮點(diǎn)和洞眼紙病;同時(shí)由于濕紙幅成形過(guò)程中兩面的脫水量無(wú)法控制而造成成紙兩面差也較大[3]。

而現(xiàn)代新型夾網(wǎng)成形器一般由真空成形輥和可獨(dú)立調(diào)節(jié)的脫水板組成,通過(guò)真空度和刮水板的加載壓力調(diào)節(jié)控制紙幅的成形質(zhì)量和脫水效率[4-6],如圖 2所示。

這種新型夾網(wǎng)成形器的主要優(yōu)點(diǎn)是各個(gè)脫水區(qū)域的脫水狀況和強(qiáng)度可以獨(dú)立調(diào)節(jié),以便能較方便地控制成紙的勻度、兩面差等質(zhì)量指標(biāo),并且能較好地適應(yīng)不同漿料結(jié)構(gòu)、不同紙種、不同車速、不同成形網(wǎng)等各種工藝參數(shù)的變化,操作窗口較寬,適應(yīng)性較廣。

8#紙機(jī)改造如全部照搬新型成形器的技術(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較可靠,但改造更換的部件多、工作量大、投資也很大,不能充分發(fā)揮技術(shù)改造投資省、見(jiàn)效快的特點(diǎn)。通過(guò)與有關(guān)設(shè)備供應(yīng)商的技術(shù)交流以及參閱大量的國(guó)內(nèi)外技術(shù)改造的應(yīng)用實(shí)例,并根據(jù)設(shè)計(jì)車速僅1100 m/min、網(wǎng)部脫水量相對(duì)不大的特點(diǎn),擬采用多孔靴真空脫水技術(shù)代替昂貴的真空成形輥技術(shù),并局部更換脫水成形區(qū)的脫水單元為可調(diào)式加載條,這種布局可以改善上網(wǎng)初期的脫水性能,有效控制雙面脫水,保證了成紙勻度和正反面均勻一致。美卓、福伊特、安德里茲分別有此類可調(diào)板式脫水成形器的技術(shù)可供選擇。圖 3為局部式改造成形脫水區(qū)的改造方案[4,7]。

從圖 3中可以看出,本次改造的關(guān)鍵點(diǎn)是由普通的實(shí)心成形輥和多孔靴真空成形板組成了類似現(xiàn)代高速紙機(jī)真空成形輥的作用,改變?cè)瓉?lái)成形區(qū)適應(yīng)性差的缺點(diǎn),改善成形脫水質(zhì)量和操作靈活性,預(yù)期項(xiàng)目投資省、效果好。

圖2 現(xiàn)代紙機(jī)夾網(wǎng)成形部和成形區(qū)結(jié)構(gòu)

2.2 壓榨部

原壓榨部機(jī)架為鑄鐵結(jié)構(gòu),三輥二壓區(qū)復(fù)合壓榨再加一道正壓的設(shè)計(jì),而且加壓?jiǎn)卧菤馓ナ?壓區(qū)壓力較低,不利于壓榨脫水,造成僅經(jīng)過(guò)兩個(gè)壓區(qū)的第一開(kāi)放引紙?zhí)帩窦埛啥葍H為 37%～38%,由于紙幅濕強(qiáng)度不夠而造成壓榨部斷頭較多,車速提高難度大,紙機(jī)運(yùn)行效率低;又由于溝紋壓榨輥沒(méi)有可控中高,紙幅橫向水分難以調(diào)節(jié)[2]。圖 4為原壓榨部的結(jié)構(gòu)形式。

根據(jù)現(xiàn)代壓榨部新技術(shù)結(jié)合原有壓榨部結(jié)構(gòu),擬進(jìn)行的改造方案有兩種思路：修復(fù)性改造和結(jié)構(gòu)性改造。

2.2.1 修復(fù)性改造

保留原三輥二壓區(qū)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),更換溝紋壓榨輥為可控中高輥,更換加壓裝置為液壓方式,以提高壓榨部脫水能力,提高濕紙幅干度,減少斷頭。這種改造方式投資較省,施工的工期也較短,但效果可能不是十分明顯,因?yàn)閺V紙的 5#紙機(jī)也是類似結(jié)構(gòu),斷紙還是較多。圖 5為簡(jiǎn)易式的改造方案[4-5](方案一)。

2.2.2 結(jié)構(gòu)性改造

考慮到現(xiàn)有的機(jī)架是鑄鐵結(jié)構(gòu),并且表面經(jīng)過(guò)近 40年的銹蝕已出現(xiàn)剝落,而且機(jī)架沒(méi)有懸臂梁結(jié)構(gòu),最好能利用這次機(jī)會(huì)一步到位全面改造,采用新型的鋼懸臂梁機(jī)架,重新排列壓區(qū)布置方式成四輥三壓區(qū)的設(shè)計(jì),使得第一開(kāi)放引紙的濕紙幅干度達(dá)到44%,以大大減少斷紙的機(jī)率和保證提高車速后的運(yùn)行效率。目前大部分的新聞紙機(jī)都采用這種壓榨形式高效運(yùn)行,方案的可靠性很高。圖 6為整體更換式的改造方案[4-5](方案二)。

但采用第二方案改造所需的工作量相當(dāng)大,涉及到紙機(jī)基礎(chǔ)的施工,停機(jī)的工期較長(zhǎng),并且在搬遷改造時(shí)會(huì)造成新增設(shè)備的浪費(fèi)。

經(jīng)過(guò)反復(fù)參閱大量的國(guó)外關(guān)于技術(shù)改造的資料[8],結(jié)合在開(kāi)機(jī)過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn),創(chuàng)造性地引入三輥二壓區(qū)二壓為靴壓的概念 (一般最后一道壓榨為靴壓),以大幅提高濕紙幅的干度 (從原來(lái)的 38%提高到了 46%),壓榨部機(jī)架和基礎(chǔ)都可以保留,這樣既具有方案一的投資省、工期短的優(yōu)點(diǎn),又可以達(dá)到方案二的改造效果。在這次改造過(guò)程中還充分考慮到了將來(lái)搬遷時(shí)徹底改為四輥三壓方式的可能性,使得紙機(jī)在搬遷過(guò)程中可以進(jìn)一步優(yōu)化改造,新增設(shè)備全部重新使用,不會(huì)造成浪費(fèi)。圖 7為壓榨部最終改造方案[5]。

2.3 壓光機(jī)

圖6 整體改造為四輥三壓結(jié)構(gòu)的改造方案

8#紙機(jī)現(xiàn)為六輥式機(jī)械壓光機(jī),全靠自重加壓,沒(méi)有調(diào)節(jié)手段控制成紙的表面平滑度,而且由于鐵輥的硬壓區(qū)致使紙張壓薄,容易透印,不利于成紙定量的降低;印刷效果也不理想。擬整體更換為溫度、壓力可獨(dú)立調(diào)節(jié)的軟壓光機(jī),目前國(guó)內(nèi)通用的配置為四輥雙區(qū)的方式。圖 8顯示了軟壓光機(jī)的結(jié)構(gòu)情況[4]。

圖7 最后確定的壓榨部改造方案

圖8 四輥雙壓區(qū)軟壓光組合

了解到國(guó)外有幾條全廢紙脫墨漿的新聞紙生產(chǎn)線只配備了單區(qū)的軟壓光,因?yàn)槊撃珴{纖維較軟,相對(duì)較易被壓光,但考慮到國(guó)內(nèi)客戶對(duì)新聞紙的表面平滑度要求比較高,簡(jiǎn)單采用單區(qū)軟壓光的方式存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。為了保證選配方案既滿足市場(chǎng)需求,又可節(jié)約投資,在公司現(xiàn)有雙區(qū)軟壓光紙機(jī)上做了試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 1。

表1 軟壓光不同工藝參數(shù)對(duì)紙張平滑度的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明,只要控制好軟壓光機(jī)壓區(qū)的壓力和溫度以及輥?zhàn)拥慕M合搭配方式,單區(qū)的軟壓光機(jī)能達(dá)到客戶要求的平滑度,平滑度兩面差也可控制在合理的范圍內(nèi)。為了技術(shù)方案更加可靠,筆者還參考超級(jí)壓光技術(shù)的做法,在與軟輥接觸的紙面一側(cè)附加了1個(gè)蒸汽箱;軟壓光輥采用分區(qū)可控中高方式,有利于改善成紙橫向松緊的一致性,提高印刷效率;熱輥采用油加熱方式,保證輥面溫度。這種單區(qū)軟壓光機(jī)的選型方式比普遍采用的雙區(qū)軟壓光方式可以節(jié)省軟壓光機(jī)改造投資 40%。圖 9為單區(qū)軟壓光機(jī)的配置,根據(jù)壓榨部結(jié)構(gòu)形式,把壓光機(jī)的熱輥放在紙張的反面,利用壓光機(jī)產(chǎn)生的兩面差補(bǔ)償壓榨部的兩面差,最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品兩面性一致。

圖9 單區(qū)軟壓光機(jī)

3 改造后的效果

改造項(xiàng)目按照確定的方向?qū)嵤?試機(jī)生產(chǎn)的第一張紙目測(cè)最大的改進(jìn)是勻度,紙質(zhì)均勻,無(wú)亮點(diǎn)、洞眼現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行,紙機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn),車速由 800 m/min提高到了 950 m/min以上,最高達(dá) 1050 m/min,產(chǎn)品質(zhì)量、紙機(jī)能耗指標(biāo)也明顯改善。

3.1 產(chǎn)品質(zhì)量明顯提高

表 2為 8#紙機(jī)技改前后產(chǎn)品部分質(zhì)量指標(biāo)的對(duì)比,表 2中同時(shí)列出了本廠另外的現(xiàn)代化新紙機(jī)紙樣的質(zhì)量指標(biāo)情況。

從表 2可以看出,技改后各項(xiàng)關(guān)鍵的印刷質(zhì)量指標(biāo)都有明顯改善,特別是原來(lái)嚴(yán)重的印刷透印問(wèn)題完全消失,成紙質(zhì)量接近新紙機(jī)的水平。

3.2 單位產(chǎn)品能耗大幅下降

本次改造通過(guò)加強(qiáng)濕部脫水,濕紙幅出網(wǎng)部和二壓的干度分別由改造前的 17%和 38%提高到了 19%和 48%;盡管靴壓后的第三壓榨有回濕,但改造后入干燥部烘缸的干度也由原來(lái)的 42%提高到了 46%,干燥部蒸汽消耗從原來(lái)的 1.83 t/t紙下降到了 1.59 t/t紙,噸紙綜合能耗下降超過(guò) 10%。

3.3 技術(shù)改造投資效益分析

通過(guò)詳細(xì)分析設(shè)備現(xiàn)狀,找準(zhǔn)問(wèn)題,采用系統(tǒng)集成技術(shù),用先進(jìn)技術(shù)對(duì)現(xiàn)有造紙機(jī)的關(guān)鍵部位進(jìn)行適應(yīng)性改造,同比直接應(yīng)用現(xiàn)有成熟技術(shù)進(jìn)行替換性改造,既節(jié)約了 3000多萬(wàn)元的投資,還積累了豐富的技改經(jīng)驗(yàn),培養(yǎng)出了一批熟悉設(shè)備和工藝的高素質(zhì)技術(shù)人才,成為了企業(yè)一筆寶貴的財(cái)富。

表2 技改前后質(zhì)量對(duì)比表

4 心得體會(huì)

隨著我國(guó)節(jié)能減排、產(chǎn)業(yè)調(diào)整政策的持續(xù)強(qiáng)化深入,對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)線進(jìn)行技術(shù)改造將成為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、節(jié)能減排快速有效的辦法。技術(shù)改造的重點(diǎn)和難點(diǎn)在于怎樣通過(guò)集成創(chuàng)新,綜合考慮優(yōu)選各種技術(shù)和解決方案,將各個(gè)分離的子系統(tǒng)連接成為一個(gè)完整、可靠、有效的整體,并使之能彼此協(xié)調(diào)工作。在項(xiàng)目實(shí)施的過(guò)程中,通過(guò)深入調(diào)查,充分分析,發(fā)現(xiàn)并處理了大量影響全局的細(xì)節(jié)問(wèn)題,保證了項(xiàng)目的順利投產(chǎn)。

4.1 在項(xiàng)目設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪階段發(fā)現(xiàn),盡管在簽訂設(shè)備采購(gòu)合同前已進(jìn)行了詳盡的技術(shù)交流,還是有許多原來(lái)沒(méi)預(yù)計(jì)到的情況,例如原劃針式切紙條裝置不能滿足軟壓光改造后的真空帶引紙系統(tǒng)需要、壓光后切邊水針因卷取機(jī)不移動(dòng)而安裝位置受限、取消原網(wǎng)部弧形輥是否會(huì)造成成形網(wǎng)易打折等一系列影響全局的問(wèn)題。通過(guò)增加優(yōu)化改進(jìn)措施,這些問(wèn)題均得以解決,為整個(gè)項(xiàng)目的成功掃除了障礙。整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程總共補(bǔ)充實(shí)施了 60多項(xiàng)變更改造項(xiàng)目。

4.2 試機(jī)后要根據(jù)開(kāi)機(jī)的情況及時(shí)發(fā)現(xiàn)原來(lái)沒(méi)改造的部位缺陷,消除瓶頸,以免影響技改整體效果。解決了試機(jī)過(guò)程中出現(xiàn)的壓榨部引紙輥振動(dòng)大、中心輥刮刀噴水潤(rùn)滑不良、三壓回濕、干燥部機(jī)架振動(dòng)、引紙繩系統(tǒng)故障高、壓光油壓低跳閘、油冷卻器能力低造成油溫高跳閘、壓光軟輥易臟且磨損快、真空引紙系統(tǒng)堵塞故障等一系列問(wèn)題,保證了紙機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

[1] 王錫華.造紙行業(yè)常見(jiàn)的節(jié)能技術(shù)介紹[J].中國(guó)造紙,2000,19(6)：65.

[2] 王秋嫦.Bel-Baie II型夾網(wǎng)紙機(jī)的技術(shù)改造[J].造紙科學(xué)和技術(shù),2007(6)：50.

[3] 過(guò)盤興.廣紙#8紙機(jī)技術(shù)改造的節(jié)能效果[J].中國(guó)造紙,2009,28(10)：84.

[4] Fiber&Paper.芬蘭美卓公司技術(shù)資料.

[5] Twogether.德國(guó)福伊特公司技術(shù)資料.

[6] 奧地利安德里茲公司技術(shù)資料.

[7] Jor ma Vanttinen.Bel-Baie V夾網(wǎng)成形器[J].中華紙業(yè),2004,25(12)：27.

[8] IPW Technology Report(3)[J].International PaperWorld,2005,12：23.

(責(zé)任編輯：常 青)

Optim izing Rebuilding Solution for PM8 of Guangzhou Paper Co.,L td

J I ANG Peng1,2,＊L I U Huan-bin1
(1.State Key Lab of Pulp and Paper Engineering,South China University of Technology,Guangzhou,Guangdong Province,510640;2.Guangzhou Paper Co.,Ltd.,Guangzhou,Guangdong Province,510280)
( ＊ E-mail：gzm-jiang@163.com)

Rebuilding with economic suitable advanced new technology is one of the important ways for industrial up-grading,energy-saving and emission-reducing of the industry.Compared with building a new production line,the solution selection,the matching of the new and old systems,the project results and economic investment of the rebuilding are important in order to realize the advantage of the rebuilding.By analyzing the product quality and energy consumption problems in Paper Machine No.8 of Guangzhou Paper Co.,Ltd,several alternative technical integration solutions were suggested after investigation.By comparing the advanced level of the technology,the matching of new and old systems and economic efficiency of different rebuilding solutions,a solution with less investment and short rebuilding time,rebuilding the key parts of the paper machine with high-tech was adopted,and good results were achieved.

industrial upgrading;quality improving and energy saving;technical integration rebuilding;economic investment;solutions comparison and selection.

TS734

B

0254-508X(2011)04-0047-05

蔣 鵬先生,教授級(jí)高級(jí)工程師,在職博士研究生;主要從事造紙節(jié)能、技術(shù)集成等方面的研究和實(shí)踐。

2010-12-17(修改稿)