圓網(wǎng)紙機(jī)生產(chǎn)掛面箱紙板的技術(shù)改造

余章書

圓網(wǎng)紙機(jī)生產(chǎn)掛面箱紙板的技術(shù)改造

余章書

介紹了圓網(wǎng)紙機(jī)采用折流帶壓活動(dòng)弧形板成形器、三輥半濕壓光機(jī)，改換大輥徑壓榨，增加烘缸組，增設(shè)表面施膠機(jī)和壓光機(jī)等系統(tǒng)的技術(shù)改造情況。生產(chǎn)實(shí)踐表明，改造后，車速由改造前的95～130/min提高到95～230 m/min，日產(chǎn)量由改造前的35～45 t提高到100～135 t，且所生產(chǎn)的掛面箱紙板和瓦楞原紙檔次得到了提高。

圓網(wǎng)紙機(jī);技術(shù)改造;壓力活動(dòng)弧形板成形器

目前，國內(nèi)圓網(wǎng)紙機(jī)在中小型造紙企業(yè)還大量存在，且大多技術(shù)比較落后，生產(chǎn)品種單一，產(chǎn)品檔次低、產(chǎn)量低，適應(yīng)不了現(xiàn)代造紙發(fā)展的需要。隨著包裝工業(yè)的迅速發(fā)展，圓網(wǎng)紙機(jī)生產(chǎn)包裝用紙的市場需求量日益增加。企業(yè)面臨著激烈的市場競爭，因此，對造紙?jiān)O(shè)備的技術(shù)挖潛、改造創(chuàng)新顯得尤為重要。

某外資紙業(yè)公司創(chuàng)辦于2002年，有兩臺圓網(wǎng)紙機(jī)，抄寬都是3200 mm，2個(gè)大烘缸，2個(gè)網(wǎng)籠，生產(chǎn)普通瓦楞原紙。兩臺紙機(jī)的2個(gè)大烘缸直徑均為3000 mm，第1個(gè)大烘缸為雙毯、預(yù)壓、主壓榨、托輥裝置，第2個(gè)大烘缸上設(shè)有壓光輥，2個(gè)網(wǎng)籠直徑為1500 mm，老式活動(dòng)弧形板網(wǎng)槽，采用變頻分部傳動(dòng)。抄造90～130 g/m2的瓦楞原紙，車速只有85～95 m/min，單臺日產(chǎn)量只有30～35 t。2005年曾采用壓力噴漿成形器改造兩臺紙機(jī)，雖然抄瓦楞原紙車速可開到120～130 m/min，日產(chǎn)量可達(dá)35～45 t，但產(chǎn)品檔次低，抄紙勻度差，橫幅定量不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)紙病、且難以處理，造紙同行普遍認(rèn)為該壓力噴漿成形器結(jié)構(gòu)上存在著許多弊病，需要改進(jìn)［1］。

該公司于2010年再度對兩臺紙機(jī)進(jìn)行了系統(tǒng)地技術(shù)改造，將其改造成為多圓網(wǎng)多缸紙板機(jī)，調(diào)整了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)130～320 g/m2掛面牛皮箱紙板和75～120 g/m2高強(qiáng)瓦楞原紙，紙機(jī)的工作車速可達(dá)95～230 m/min(抄不同定量的車速)，單臺日產(chǎn)量可達(dá)100～135 t(兩臺改造紙機(jī)年產(chǎn)量可達(dá)7萬～8萬t)，改造后的圓網(wǎng)紙機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1 圓網(wǎng)成形部

圖1 圓網(wǎng)紙機(jī)改產(chǎn)掛面箱紙板的技術(shù)改造結(jié)構(gòu)簡圖

生產(chǎn)掛面箱紙板或高強(qiáng)瓦楞原紙的主要物理指標(biāo)大多取決于紙幅的成形階段，而成形的基本性能取決于網(wǎng)槽 (成形器)。為了改善和提高紙的勻度和定量的均一性，提高其物理性能，將第1次紙機(jī)改造的直徑1500 mm片式網(wǎng)籠和壓力噴漿成形器換掉，紙機(jī)改為設(shè)置4個(gè)直徑1800 mm片式網(wǎng)籠和4個(gè)折流帶壓活動(dòng)弧形板成形器。將第1個(gè)圓網(wǎng)成形器的活動(dòng)弧形板調(diào)低50 mm(設(shè)近大缸位置為第1圓網(wǎng)成形器)，采用未漂本色商品漿作為紙板的掛面層，上漿量為20 g/m2時(shí)，對漿料適應(yīng)性強(qiáng)，上漿較均勻，可保證紙板掛面層有較好的勻度;其余3個(gè)圓網(wǎng)上漿量均為100 g/m2，漿料可用廢紙漿。在2、3、4網(wǎng)籠前設(shè)置3個(gè)吸水箱，其作用主要是脫水和防止掉紙。第4網(wǎng)籠前的吸水箱箱口選擇較寬，真空度為35～45 kPa，脫水能力較大，濕紙幅在隨毛毯回頭后干度可達(dá)10%～12%。采用50%～70%國內(nèi)廢紙漿、30%～50%進(jìn)口OCC廢紙漿抄造高強(qiáng)瓦楞原紙，只要用2個(gè)網(wǎng)籠。

通過考察和借鑒國外先進(jìn)技術(shù)，公司自行設(shè)計(jì)了一種折流帶有一定壓力活動(dòng)弧形板的成形器 (見圖2～圖4)，為全不銹鋼材料制造，并且設(shè)有錐形多管進(jìn)漿穩(wěn)漿器、勻漿輥 (變頻電機(jī)直接帶動(dòng))、活動(dòng)弧形板出漿回流調(diào)節(jié)器和弧形板能高低調(diào)節(jié)的裝置及直接在網(wǎng)槽外拉取活動(dòng)式堰板方便更換唇布的設(shè)置［2］。下面簡述折流帶壓活動(dòng)弧形板成形器的工作原理和優(yōu)點(diǎn)。

圖2 折流帶壓活動(dòng)弧形板成形器外形圖

1.1 折流帶壓活動(dòng)弧形板成形器的工作原理

一般濃度 0．15% ～0．35%的紙料直接由漿泵(選用FP型低脈沖漿泵穩(wěn)定)以揚(yáng)程10～12 m的壓力，送進(jìn)錐形多管進(jìn)漿穩(wěn)漿器，以控制每條進(jìn)漿管有相同的壓力。然后，進(jìn)入網(wǎng)槽底部產(chǎn)生折流翻滾，促使纖維團(tuán)充分?jǐn)U散，流經(jīng)集流狹道，以穩(wěn)定漿的橫向?qū)挾攘鲃?dòng)的流速 (流量)，且通過轉(zhuǎn)動(dòng)的勻漿輥后(即勻漿輥的線速與漿速要求相適應(yīng))，漿的流動(dòng)壓力降低，形成緩和穩(wěn)流，促使?jié){里的泡沫消失。同時(shí)，有利于纖維均勻擴(kuò)散，提高纖維上網(wǎng)的縱橫交織能力，使?jié)窦埛尚螘r(shí)厚薄和勻度一致。由于網(wǎng)籠內(nèi)外較大的壓力差，漿料上網(wǎng)迅速脫水形成濕紙幅，由網(wǎng)籠帶伏輥運(yùn)轉(zhuǎn)而帶上毯，折流帶壓活動(dòng)弧形板成形器依此原理工作。

1.2 折流帶壓活動(dòng)弧形板成形器的優(yōu)點(diǎn)

由于原來用的壓力噴漿成形器有多個(gè)小管噴漿直接沖擊網(wǎng)面，漿易堵塞在網(wǎng)籠內(nèi)外網(wǎng)之間，難清洗，也影響漿料上網(wǎng)的均勻度，紙幅上不時(shí)出現(xiàn)一條條“水痕”、“透光點(diǎn)”等紙病，影響紙的外觀質(zhì)量;且壓力噴漿出口離網(wǎng)面只有0．5～1．0 mm，外網(wǎng)易磨損，網(wǎng)的使用壽命只有10～12天，頻繁換外網(wǎng)，影響生產(chǎn)和產(chǎn)量。而活動(dòng)弧形板成形器是靠網(wǎng)籠內(nèi)外壓力差使?jié){料上網(wǎng)的，上漿溢流出口處離網(wǎng)面間距20～30 mm，網(wǎng)籠內(nèi)外網(wǎng)不存在嚴(yán)重堵漿和磨壞網(wǎng)面的現(xiàn)象。若漿料干凈，紙機(jī)上漿前不需安裝旋翼篩(壓力篩)，一年可節(jié)省30萬元的電費(fèi)和維修費(fèi)。目前國內(nèi)紙廠普遍使用的尼龍網(wǎng)和聚酯網(wǎng)壽命短;采用無端不銹鋼網(wǎng)，使用壽命卻長達(dá)18～24個(gè)月，大大減少了停機(jī)換網(wǎng)時(shí)間，抄紙外觀質(zhì)量好;隨著造紙發(fā)展的需要，今后采用無端不銹鋼網(wǎng)的將會(huì)更多。兩臺紙機(jī)圓網(wǎng)部的改造都采用了新型帶壓活動(dòng)弧形板成形器，車速提高了1倍多，紙的物理強(qiáng)度明顯提高，且勻度好，橫幅定量穩(wěn)定，操作和維修方便，運(yùn)行安全，穩(wěn)定可靠 ，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，投資改造費(fèi)用省，見效快。

該紙機(jī)采用折流帶壓活動(dòng)弧形板成形器也適應(yīng)生產(chǎn)高檔衛(wèi)生用紙和文化用紙等品種，可調(diào)節(jié)活動(dòng)弧形板高低裝置，抄造定量范圍大。

2 壓榨部

壓榨部設(shè)一道預(yù)壓榨和一道主壓榨。將原預(yù)壓上下膠輥Φ450 mm退到壓毯輥用，預(yù)壓改為上石輥Φ550 mm，下膠輥Φ500 mm;原主壓榨上石輥Φ550 mm改為Φ850 mm，下膠輥Φ500 mm改為Φ800 mm，將石輥Φ550 mm和膠輥Φ500 mm(溝紋)退到預(yù)壓輥用;第1烘缸托輥和第2烘缸壓光輥均為Φ550 mm膠輥;在第3烘缸上裝置三輥半濕壓光機(jī)和烘缸組后安裝三輥壓光機(jī)，輥徑規(guī)格相同。兩臺紙機(jī)規(guī)格都相同，這樣便于維護(hù)，擴(kuò)大了備品備件的通用性和互換性，更可減少大量備品備件的存放和資金的積壓。主壓榨由Φ850 mm的天然石輥和Φ800 mm的包膠盲孔輥組成，石輥為裸輥。由于天然石輥的透氣性好，剝紙容易，易于開式引紙;盲孔輥有較高的脫水效果。預(yù)壓榨的線壓采用30～35 kN/m;主壓榨的線壓采用50～55 kN/m;出壓榨部紙幅干度可達(dá)34% ～36%。

上毛毯不通過主壓榨，其原因一是毛毯經(jīng)一道預(yù)壓榨后，由于上毛毯在工作行程中不便安裝脫水、清洗能力較強(qiáng)的裝置，上毛毯本身攜帶的水分較多且有不少細(xì)小纖維、紙毛等，如與下毛毯一起夾著紙幅進(jìn)入主壓榨，不但不能順利吸收紙幅的水分，甚至可能反過來使本身水分回到紙幅中，降低主壓榨的脫水效率;二是如上毛毯和紙幅一起通過主壓榨，由于紙幅較厚，毛毯和紙幅的伸長量相差較大，再一起進(jìn)入第1大烘缸與托輥壓區(qū)時(shí)，易產(chǎn)生起皺現(xiàn)象，上毛毯不經(jīng)過主壓榨，紙幅經(jīng)引紙輥再到上毛毯，可緩和二者伸長之差距，避免起皺和壓潰現(xiàn)象。抄造掛面箱紙板，上毛毯也可不經(jīng)過預(yù)壓輥，脫水好，能提高掛面箱紙板的平滑度和緊度。

3 干燥部

兩臺紙機(jī)干燥部除了都有2個(gè)大烘缸外，又各增加1個(gè)Φ3000 mm大烘缸和6個(gè)Φ1800 mm的烘缸組。要求紙幅進(jìn)第1大烘缸干度為35%，出第3烘缸干度為90%，經(jīng)施膠后，進(jìn)入烘缸組紙幅干度為60%，出烘缸組干度為90%。為保證達(dá)到上面的要求，需對烘干面積進(jìn)行計(jì)算［3］。

3.1 3個(gè)大烘缸

3個(gè)大烘缸皆為Φ3000 mm。第1大烘缸普通汽罩，托輥為Φ550 mm包膠輥，壓區(qū)線壓力為50～55 kN/m;第2大烘缸上壓光輥壓區(qū)線壓力為45～50 kN/m;第3大烘缸設(shè)置三輥半濕壓光機(jī)，底輥壓區(qū)線壓力為45～50 kN/m。其他參數(shù)分別為:進(jìn)第1大烘缸紙幅干度 (c1)35%，出第3大烘缸紙幅干度(c2)90%，烘缸包角 (α)270°，第3大烘缸單位出力 (M)平均值為50 kg/(m2·h)，M指烘缸對紙幅蒸發(fā)水分的能力，烘缸干燥有效面積F可由式(1)計(jì)算 (參考有關(guān)紙機(jī)原理結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)的計(jì)算方法):

式中，G=0．066V·q(G為紙機(jī)的單位時(shí)間生產(chǎn)率)，q=320 g/m2(箱紙板定量)，V為紙機(jī)車速;W為1 kg紙中蒸發(fā)的水量;n為大烘缸個(gè)數(shù)，產(chǎn)量按135 t/d計(jì)，b為紙幅寬。則按抄造掛面箱紙板計(jì)算得:

將各參數(shù)代入式 (1)，求得所需有效干燥面積F為67．2 m2，而烘缸的實(shí)際有效干燥面積Fn為:

若Fn＞F，則3個(gè)大烘缸的干燥能力滿足要求。

3.2 烘缸組

兩臺紙機(jī)的施膠機(jī)后烘缸組均由6個(gè)Φ1800 mm的烘缸組成 (n'為烘缸組的個(gè)數(shù)，設(shè)普通氣罩)，進(jìn)入烘缸組的干度，即出第3烘缸進(jìn)入施膠機(jī)后的施膠干度 (c)為60%，出施膠機(jī)進(jìn)入烘缸組后的干度(c2)為90%(與施膠前出第3烘缸的干度c2相同)，烘缸組平均包角為α'=230°，烘缸單位出力M'=18 kg/(m2·h)。由式 (1)計(jì)算出所需有效干燥面積F'為58 m2，而烘缸組的實(shí)際有效干燥面積Fn為:

顯然，F(xiàn)n'＞F'，烘缸組的干燥能力可以滿足要求。

3.3 第3烘缸上裝置三輥半濕壓光機(jī)

在第3烘缸上裝置三輥半濕壓光機(jī) (見圖5)，中設(shè)鐵輥 (Φ400 mm)，上輥 (Φ450 mm)和下輥(Φ550 mm)為包聚氨酯材料，輥面具有剛性、柔性和耐磨特點(diǎn)，臟物不易黏輥易清理。紙幅經(jīng)半濕壓光機(jī)壓光比第2烘缸單條壓光輥壓光的效果好，紙張正反面平滑度有明顯提高，縮小了紙的平滑度兩面差，提高了緊度、環(huán)壓等物理強(qiáng)度。

圖5 三輥半濕壓光機(jī)結(jié)構(gòu)圖

裝置三輥半濕壓光機(jī)，可起濕壓光、烘干的作用，紙幅不易斷頭和起皺;兩烘缸距離短，引紙容易。這種安裝形式，具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、傳動(dòng)穩(wěn)定、安全可靠和勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)。

半濕壓光機(jī)裝在第3烘缸上，即不必移動(dòng)原有設(shè)備位置，也不增加傳動(dòng)裝置，由第3烘缸直接帶動(dòng)，且靠半濕壓光輥的自重加壓，可節(jié)省帶動(dòng)功率10～12 kW，每年節(jié)電8萬～10萬kWh，另外，設(shè)備投資少，解決了紙張質(zhì)量上存在的實(shí)際問題。

經(jīng)過一年多的實(shí)踐，摸索出一些生產(chǎn)操作經(jīng)驗(yàn)，對于半濕壓光機(jī)的主要影響因素，筆者認(rèn)為有以下3個(gè)方面:

(1)濕紙水分

從第2烘缸剝離下來的濕紙幅，水分最好控制在20%左右 (亦即進(jìn)第3烘缸前的干度為80%)，紙幅溫度60～70℃，這種濕熱狀態(tài)下的濕紙幅中纖維具有較高的柔軟性，易變形且有彈性，經(jīng)過半濕壓光機(jī)后，特別是粗糙面受到較大壓力作用，變得光滑平整，低面 (凹處)上的細(xì)小纖維和輔料牢固地結(jié)合在紙面上，提高了紙張的平滑度和表面強(qiáng)度，縮小了平滑度兩面差，若水分太低，纖維失去可塑性和彈性，壓光效果差。

(2)壓光線壓力

線壓力的調(diào)節(jié)，既要使平滑度符合要求，又不會(huì)產(chǎn)生紙幅壓潰。一般壓光輥第1、第2、第3道線壓力分別控制在35～40、40～45、45～50 kN/m，由輕壓到重壓，紙幅才不會(huì)起皺。半濕壓光機(jī)與烘缸偏心250 mm，壓光效果才好。

(3)硬度

聚氨酯輥的硬度也影響壓光效果。硬度太高時(shí)，壓區(qū)近似剛性接觸，紙幅容易產(chǎn)生“濕斑點(diǎn)”和壓潰現(xiàn)象;硬度太低時(shí)，又起不到壓光效果，聚氨酯輥面硬度為90～93肖氏度，中高為0．3～0．5 mm。

(4)通過軟壓達(dá)到光滑平整的紙幅，經(jīng)表面施膠的施膠劑用量可節(jié)省15%～20%，有利于紙張外觀的改善。

3.4 在烘缸部位裝置熱風(fēng)箱

濕紙幅經(jīng)烘缸干燥，蒸發(fā)的水分被干網(wǎng)吸收，在春季，空氣濕度大，其水分未能充分蒸發(fā)，又會(huì)影響車速、產(chǎn)量和紙的外觀質(zhì)量，烘缸部位的每條干網(wǎng)裝置熱風(fēng)箱 (見圖6)，使紙機(jī)車速不受影響，節(jié)省烘缸的用汽量并能彌補(bǔ)烘缸干燥能力的不足。

圖6 烘缸熱風(fēng)箱側(cè)面示意圖

為進(jìn)一步提高紙板的環(huán)壓強(qiáng)度、平滑度、緊度，在大烘缸與烘缸組之間安裝表面施膠機(jī)，在干燥部后設(shè)1臺三輥壓光機(jī) (中鐵輥Φ400 mm，上輥Φ450 mm和下輥Φ550 mm為包聚氨酯材料)，線壓力分別為35～40 kN/m和40～45 kN/m。雖紙機(jī)技術(shù)改造配套較齊全，但是否同時(shí)使用半濕壓光機(jī)、施膠機(jī)、壓光機(jī)等附屬設(shè)備，應(yīng)視生產(chǎn)需要、用戶對紙張檔次的要求而決定。生產(chǎn)瓦楞原紙可不過三輥半濕壓光機(jī)，只過壓光底輥 (將上中輥提升)，原因是瓦楞原紙不要求紙面很光滑。

表1 圓網(wǎng)紙機(jī)各傳動(dòng)點(diǎn)電動(dòng)機(jī)功率的分配值 kW

4 傳動(dòng)部分

紙機(jī)設(shè)9個(gè)變頻傳動(dòng)點(diǎn):預(yù)壓、主壓榨、第1烘缸、第2烘缸、第3烘缸、施膠機(jī)、施膠后烘缸組、壓光機(jī)和卷紙機(jī)。紙機(jī)各部位功率用類比法估計(jì)，并根據(jù)系數(shù)計(jì)算法，確定各傳動(dòng)點(diǎn)電動(dòng)機(jī)的配用功率，結(jié)果見表1。

兩臺紙機(jī)改造后，產(chǎn)量提高近2倍，產(chǎn)品主要物理指標(biāo)有明顯提高。紙的緊度由改造前的0．72 g/cm3提高到0．87 g/cm3;紙的縱橫抗張強(qiáng)度比由改造前的1．0∶2．5 ～1．0∶3．2 縮小到 1．0∶2．0 ～1．0∶2．3;紙的裂斷長可達(dá)到6500 m以上;掛面箱紙板的正面平滑度可達(dá)130～150 s，而平滑度兩面差可縮小到12%以下;環(huán)壓強(qiáng)度0．5～0．8 kN/m;耐折度15～20次;耐破度800～1200 kPa;成品率和合格率均為96%～98%。不同定量有不同的要求 (以上為抄造120 g/m2定量的物理指標(biāo))。企業(yè)在進(jìn)行技術(shù)挖潛改造的同時(shí)，還要擔(dān)負(fù)著降低能耗、原材料消耗和環(huán)境污染的綜合治理、安全生產(chǎn)等重大責(zé)任。電耗由改造前的400 kWh/t紙降到280 kWh/t紙;煤耗 (按標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì))由改造前的300 kg/t紙降到230 kg/t紙 (紙機(jī)烘缸冷凝水的溫度在90℃以上，全部回收鍋爐使用，可節(jié)省煤耗);生產(chǎn)包裝用紙，充分利用細(xì)小纖維，廢紙的耗用量由改造前的1250 kg/t紙降到1120 kg/t紙;生產(chǎn)洗滌的廢水全部經(jīng)沉淀凈化處理，其排放凈化水量由原來的40%減少到10%～15%;每生產(chǎn)1 t紙需要補(bǔ)充清水量由改造前的45 t降到15～20 t，大大減少了廢水的排放量。

該公司廠區(qū)附近有一條68 m高的落差水渠，為造紙生產(chǎn)提供有壓力的自然水源，無需用水泵動(dòng)力抽水，生產(chǎn)使用方便。一年也可節(jié)省近百萬元電費(fèi)。公司設(shè)計(jì)料場、制漿、造紙有落差的生產(chǎn)流程，盡量少用漿泵、管道、閥門等，可節(jié)省電費(fèi)和維修費(fèi)用。流程有落差，便于設(shè)置斜篩，不耗動(dòng)力回收粗漿、減少細(xì)漿的流失，做到廢水沉淀凈化處理后有85%～90%再使用，將環(huán)保污染綜合治理降低到最低限度。

5 結(jié)語

兩臺紙機(jī)改造一年多來，運(yùn)行良好，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，生產(chǎn)的掛面箱紙板和高強(qiáng)瓦楞原紙產(chǎn)品檔次高，企業(yè)取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

［1］ 劉運(yùn)達(dá)．單層布置紙機(jī)的改造［J］．中國造紙，2006，25(10):38．

［2］ 劉志良．牛皮掛面箱紙板紙機(jī)流漿箱的設(shè)計(jì)［J］．中國造紙，2007，26(2):35．

［3］ 柯曉軍．紙機(jī)干燥部的最優(yōu)化方案［J］．中國造紙，2007，26(2):39． CPP

Rebuilding Experience of a Cylinder Machine

YU Zhang-shu

The rebuilding experience of a cylinder machine is introduced in this paper．A cylinder machine consisted of a former with movable arc plate and zigzag flow was rebuilt，in addition to the original three rolls hemi-dry calender was replaced by a large diameter roll press and the number of drying cylinders was increased，a surface sizing press and a calender were newly installed．The speed of the rebuilt machine increased from 95～130 m/min to 95～230 m/min，and its capacity increased from 35～45 t/d to 100～135 t/d when packaging paper was produced．

cylinder machine;rebuilding;former with pressure movable arc plate

TS735+．3

B

0254-508X(2011)09-0054-05

余章書先生，高級工程師;主要從事造紙機(jī)械設(shè)備技術(shù)改造、制漿造紙工程設(shè)計(jì)工作。

2011-05-06(修改稿)

(E-mail:yuzhangshu@sina．com)

(責(zé)任編輯:趙旸宇)