“突圍而出”高質(zhì)高效的生活用紙生產(chǎn)技術(shù)

近幾年，我國(guó)生活用紙行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，很多公司面臨著因產(chǎn)品同質(zhì)化而導(dǎo)致的停產(chǎn)問(wèn)題。如何在如此激烈的市場(chǎng)中突出重圍，越來(lái)越多的公司都試圖在高質(zhì)、高效的方向上尋求突破。本文將介紹，作為全球領(lǐng)先的衛(wèi)生紙機(jī)供應(yīng)商——安德里茨可以為生活用紙行業(yè)企業(yè)帶來(lái)哪些最新的技術(shù)。

市場(chǎng)需求與趨勢(shì)

根據(jù)生活用紙專委會(huì)的調(diào)研報(bào)告，近幾年中國(guó)的衛(wèi)生紙機(jī)開機(jī)率相對(duì)較低，各大紙企面臨著非常嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。如何通過(guò)使用更先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)，達(dá)到以更低的成本生產(chǎn)出更高質(zhì)量的產(chǎn)品，已成為企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。同時(shí)，我們也看到有越來(lái)越多的企業(yè)，開始尋求通過(guò)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，達(dá)到降低運(yùn)行成本、提高生產(chǎn)效率的目的。另外，在雙碳政策的背景下，全球的環(huán)保政策日趨嚴(yán)格。能源的有效利用，以及清潔能源更廣泛地使用，也將持續(xù)成為行業(yè)的主要關(guān)注點(diǎn)。

生活用紙高濃磨技術(shù)

生活用紙生產(chǎn)的各類成本中，紙漿占總生產(chǎn)成本的比例是最大的，達(dá)到了50%～70%左右，安德里茨的高濃磨技術(shù)可以有效降低漿料成本。

近10年的長(zhǎng)短纖價(jià)格總體上噸紙價(jià)差維持在100美元左右。所以，生活用紙企業(yè)都有著少用長(zhǎng)纖、多用短纖的實(shí)際需求。然而衛(wèi)生紙本身需要一定的強(qiáng)度指標(biāo)，如果短纖低濃輕打，或者僅僅只是疏解，同時(shí)過(guò)多降低長(zhǎng)纖用量的話，會(huì)導(dǎo)致成品強(qiáng)度下降；如果為了保持強(qiáng)度，過(guò)多對(duì)短纖進(jìn)行低濃打漿的話，會(huì)導(dǎo)致手感變差，細(xì)小纖維含量上升、松厚度下降等一系列的負(fù)面影響。因此，安德里茨推出應(yīng)用于衛(wèi)生紙備漿的緊湊型高濃磨系統(tǒng)，為紙企解決以上問(wèn)題。

圖2是低濃磨漿的外部細(xì)纖維化，在此過(guò)程中不可避免的會(huì)產(chǎn)生一些細(xì)小纖維，而這被認(rèn)為是衛(wèi)生紙粉塵的主要來(lái)源之一。

圖3是高濃磨漿的纖維卷曲和扭結(jié)，以及纖維微壓縮的現(xiàn)象。加之纖維經(jīng)過(guò)高濃磨處理之后發(fā)生內(nèi)部細(xì)纖維化從而變得柔軟，最終的結(jié)果就是纖維之間的相互接觸面積增大，紙張的強(qiáng)度也相應(yīng)提高。

圖4是安德里茨高濃磨漿系統(tǒng)的工藝布置，整個(gè)系統(tǒng)主要由三個(gè)設(shè)備組成，從上到下，分別為壓榨螺旋、料塞螺旋及高濃磨漿機(jī)。

首先由壓榨螺旋對(duì)漿料進(jìn)行濃縮，從進(jìn)漿濃度3%～5%左右提升至26%左右，再通過(guò)料塞螺旋輸送至高濃磨漿機(jī)。壓榨螺旋來(lái)漿可以由漿廠提供或者來(lái)自低濃碎漿機(jī)。

與競(jìng)品相比，安德里茨是采用壓榨螺旋來(lái)濃縮漿料，這樣可以得到體積流量更穩(wěn)定、適合高濃磨漿機(jī)磨漿濃度的漿料。而且安德里茨的壓榨螺旋占地面積更小， 因此整個(gè)系統(tǒng)很緊湊，可以節(jié)省廠房的空間。當(dāng)然，除了壓榨螺旋，安德里茨也可以提供其他的濃縮設(shè)備，比如雙網(wǎng)擠漿機(jī)來(lái)進(jìn)行漿料濃縮，以便滿足客戶更多元的工藝需求。

同時(shí)，為適應(yīng)相應(yīng)的濃度，高濃磨片磨齒也采用了獨(dú)特的設(shè)計(jì)，并根據(jù)客戶需求由安德里茨磨片產(chǎn)品中心持續(xù)優(yōu)化磨片設(shè)計(jì)。

在實(shí)際應(yīng)用中，客戶遇到最大的挑戰(zhàn)是如何維持穩(wěn)定的磨漿間隙和高濃磨功率。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，安德里茨改善了高濃磨液壓間隙控制系統(tǒng)，采用了獨(dú)立運(yùn)行的潤(rùn)滑系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)，并搭載了比例伺服閥，這些調(diào)整使得在控制高濃磨間隙時(shí)，更加穩(wěn)定、精確。

同時(shí)，安德里茨對(duì)以前的位移傳感器也進(jìn)行了升級(jí)，測(cè)量和安裝位置做了改變，可以有效避免設(shè)備震動(dòng)帶來(lái)的測(cè)量誤差。并且也對(duì)壓榨螺旋進(jìn)行了優(yōu)化，從而使得出料更加均勻，確保高濃磨功率更穩(wěn)定，最終獲得穩(wěn)定的纖維品質(zhì)。

以上是高濃磨漿的工作原理，以及安德里茨的高濃磨漿系統(tǒng)。

那么，這套系統(tǒng)可以為企業(yè)帶來(lái)哪些具體的好處呢？安德里茨在木漿短纖高濃磨的眾多應(yīng)用，得出了以下結(jié)論：

首先，在保持原紙強(qiáng)度不變的情況下，使用高濃磨漿系統(tǒng)對(duì)短纖進(jìn)行處理，某些紙種可以節(jié)約15%左右的長(zhǎng)纖用量，甚至部分紙種實(shí)現(xiàn)了100%短纖抄紙；其次，對(duì)比低濃磨漿系統(tǒng)，高濃打漿打漿度上升較慢，細(xì)小纖維含量少，漿料的濾水性能好。對(duì)于提高紙機(jī)的抄造性能和車速，具有積極的意義。在纖維的形態(tài)上，高濃打漿的纖維柔軟而富有潤(rùn)脹性，纖維多呈扭曲狀，能大大提高紙張的韌性強(qiáng)度；對(duì)于生活用紙，同時(shí)還具有很好的手感和松厚度。紙張掉粉、車間粉塵大的問(wèn)題也會(huì)得到明顯地改善。

也正是基于安德里茨高濃磨為企業(yè)帶來(lái)的成本節(jié)約，以及其在磨漿間隙控制穩(wěn)定、功率穩(wěn)定、布置緊湊等方面的優(yōu)勢(shì)，截至目前，安德里茨高濃磨在國(guó)內(nèi)達(dá)到了22條，且相當(dāng)一部分業(yè)績(jī)?yōu)閺?fù)購(gòu)訂單。

PrimePress XT Evo靴壓技術(shù)

除了降低漿料成本之外，每一個(gè)生活用紙企業(yè)也都在關(guān)注著如何節(jié)能降耗。對(duì)于衛(wèi)生紙機(jī)而言，靴壓是節(jié)能降耗的重要設(shè)備。

安德里茨最早是在1999年就開始把靴壓技術(shù)應(yīng)用在了衛(wèi)生紙機(jī)上面，經(jīng)過(guò)25年技術(shù)的不斷更新迭代，目前的靴壓技術(shù)已經(jīng)非常成熟。

目前，市面上主要的壓榨方式有單真空壓榨和靴式壓榨兩種，靴壓與單真空壓相比的優(yōu)勢(shì)如下：

靴壓可以根據(jù)生產(chǎn)的需求設(shè)定不同的操作模式。安德里茨的新式靴壓在紙機(jī)的運(yùn)行方向，配備兩個(gè)U型氣囊對(duì)靴板加載，安德里茨可以通過(guò)調(diào)整這兩個(gè)U型氣囊的壓力，從而滿足不同的生產(chǎn)需求。

例如：可以提高前端氣囊的壓力，使整個(gè)壓區(qū)之內(nèi)的壓強(qiáng)比較平緩，這樣，雖然紙頁(yè)的干度較真空壓沒(méi)有得到提高，但其松厚度卻可以得到顯著提升；同樣，如果對(duì)于產(chǎn)品的松厚度沒(méi)有要求，追求最低的能耗，就可以通過(guò)提高后端氣馕的壓力，使整個(gè)壓區(qū)的峰值壓力最高，來(lái)達(dá)到最大的脫水能力；當(dāng)然，也可以選擇在紙頁(yè)松厚度不變的情況下盡可能節(jié)能的平衡模式。

圖6是一些具體的運(yùn)行參數(shù)。首先，將線壓力為90kN/m的單真空壓作為基準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，如果將靴壓調(diào)整為松厚度模式，那么，同樣是90kN/m的線壓力，松厚度則可以提高10%左右，相當(dāng)于節(jié)約了10%的纖維用量。

如果選擇平衡模式，那么，在松厚度不變的情況下，紙頁(yè)出壓榨的干度可以提高4%左右，這相當(dāng)于后續(xù)干燥所需的熱能消耗可以降低16%左右。

甚至，在干燥模式情況下，雖然松厚度有點(diǎn)損失，但是可以將出壓區(qū)干度提高6%左右，達(dá)到最大程度地降低能耗成本。

總之，PrimePress XT Evo靴壓非常靈活，可以根據(jù)客戶不同的需求來(lái)進(jìn)行相應(yīng)地調(diào)整，并最終生產(chǎn)出客戶想要的產(chǎn)品。

圖7是PrimePress XT Evo靴壓的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：和市面上的所有靴壓輥一樣，我們的靴壓輥內(nèi)部有支撐梁、外部有帶溝紋的靴套，并且都配備有潤(rùn)滑管路來(lái)減少靴板與靴套的摩擦。

PrimePress XT Evo靴壓靴板的材質(zhì)選用的是銅合金，相較于鋼制的靴板更加柔軟，可以避免靴板對(duì)于靴套的磨損；相對(duì)于高分子材料的靴板，它又更耐磨，可以避免靴套對(duì)靴板的磨損，導(dǎo)致靴板的經(jīng)常更換。

該套靴壓系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是其獨(dú)特的加載系統(tǒng)：由靴板下面，前后兩個(gè)U型氣囊頂著兩根支撐塊來(lái)加壓的，可以通過(guò)調(diào)整前后兩個(gè)U型氣囊的壓力，來(lái)切換不同的操作模式。

同時(shí)，紙幅的邊部經(jīng)常會(huì)因?yàn)樗植痪鶆?，?dǎo)致能耗增加、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等問(wèn)題。為了保證兩個(gè)紙邊水分更加均勻，在操作側(cè)和傳動(dòng)側(cè)分別增加了單獨(dú)的液壓缸，來(lái)調(diào)節(jié)靴壓邊部的壓力，達(dá)到改善橫幅水分的目的。

接下來(lái)，重點(diǎn)看一下該套靴壓系統(tǒng)的U型管氣動(dòng)加壓裝置的亮點(diǎn)。

首先，前后兩根U型管除了靠提供不同的壓力來(lái)切換不同的運(yùn)行模式以外，他們也是分別作為一個(gè)整體位于靴板下面，其內(nèi)部充滿了的高壓空氣，這也就使靴板在整個(gè)橫幅方向上受力均勻。

其次，U型氣囊在壓強(qiáng)不同的情況下，其通過(guò)支撐塊與靴板接觸的面積是相同的，這也就意味著靴壓輥的線壓力和U型氣囊的氣壓呈一個(gè)非常清晰的線性關(guān)系。

另外，這個(gè)U型氣壓軟管從某種意義上來(lái)說(shuō)，和汽車輪胎的工作原理很相似。由于都是氣動(dòng)加載，所以當(dāng)有異物進(jìn)入壓區(qū)時(shí)，它的反應(yīng)會(huì)比液壓更快。具體到衛(wèi)生紙機(jī)，這將有效提高揚(yáng)克缸和靴壓輥的安全使用。

當(dāng)然，安德里茨在推出新式靴壓之前也進(jìn)行了大量的測(cè)試。最后得出的結(jié)論是其運(yùn)行的穩(wěn)定性要遠(yuǎn)好于液壓加載，是一個(gè)非常穩(wěn)定可靠的加載系統(tǒng)，并最終于2018年推向市場(chǎng)。

安德里茨靴壓自1999年應(yīng)用于衛(wèi)生紙機(jī)以來(lái)，目前在全球總共有33臺(tái)業(yè)績(jī)。特別是自2018年，新式靴壓投入市場(chǎng)，各項(xiàng)性能都達(dá)到了很高的水平，例如：運(yùn)行過(guò)程中，檢測(cè)到的最高壓榨干度甚至達(dá)到了47.6%。也正是憑借著這些良好的運(yùn)行表現(xiàn)，安德里茨的新式靴壓5年就已經(jīng)獲得了15臺(tái)的訂單業(yè)績(jī)，且大部分是復(fù)購(gòu)訂單。

PrimeDry Hood E電加熱氣罩

除了通過(guò)優(yōu)化長(zhǎng)短纖配比、提高出壓區(qū)干度降低能耗以外，安德里茨也一直努力嘗試在生活用紙領(lǐng)域，使用更多的可再生能源。特別是在目前，全球環(huán)保要求日趨嚴(yán)格，地緣沖突所帶來(lái)的天然氣供應(yīng)不確定等因素的影響下，客戶對(duì)于使用更多的可再生能源，也變得更加迫切，特別是在水電、風(fēng)電和太陽(yáng)能充足的地方。在這一背景下，安德里茨研發(fā)了電加熱氣罩系統(tǒng)。

首先，電加熱氣罩系統(tǒng)的氣罩本體其實(shí)和燃?xì)鈿庹质且粯拥?。從上面的流程圖看，其熱風(fēng)系統(tǒng)與燃?xì)饣蛘羝麩犸L(fēng)系統(tǒng)也非常相似，最大的不同點(diǎn)是該系統(tǒng)用電加熱器取代了燃?xì)馊紵骰蛘羝訜崞鳎蛊涔?yīng)的熱風(fēng)溫度可以達(dá)到400～450℃。

那么，與傳統(tǒng)的燃?xì)夂驼羝訜嵯到y(tǒng)相比，電加熱氣罩系統(tǒng)都有哪些優(yōu)勢(shì)呢？

首先，與燃?xì)饧訜嵯到y(tǒng)相比，安德里茨電加熱氣罩干燥系統(tǒng)的能源效率可以提高4%，主要原因是傳統(tǒng)的燃?xì)馊紵餍枰獙?duì)助燃空氣和干燥空氣進(jìn)行加熱才能工作，而電加熱則不需要助燃空氣，因此更加高效，至少在理論上可將電能100%轉(zhuǎn)化為熱能。

另外，電加熱的另一大優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)向大氣排放燃燒殘余物。與傳統(tǒng)的燃?xì)饧訜嵯到y(tǒng)相比，電加熱系統(tǒng)可將衛(wèi)生紙機(jī)的二氧化碳排放總量減少約70%。目前，在歐洲和美國(guó)，工廠如果向大氣中排放二氧化碳，已經(jīng)開始需要繳稅。因此這也是未來(lái)電加熱氣罩的一大顯著經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

與蒸汽加熱系統(tǒng)相比，電加熱氣罩可以憑借更高的溫度，實(shí)現(xiàn)更高產(chǎn)能。

電加熱氣罩系統(tǒng)可以非常靈活地使用。如果對(duì)現(xiàn)有的燃?xì)饧訜釟庹诌M(jìn)行改造，甚至可以在保留燃?xì)馊紵鞯幕A(chǔ)上添加電加熱系統(tǒng)。這樣，客戶就可以根據(jù)需要選擇3種不同的運(yùn)行模式：除了全部利用電加熱器組件加熱的電加熱模式；和全部利用燃燒器加熱的天然氣加熱模式；還可以選擇通過(guò)靈活調(diào)整電加熱和天然氣加熱比例的混合加熱模式。

這樣，工廠可以根據(jù)不同的氣候條件、一天中的不同時(shí)間段燃?xì)赓M(fèi)和電費(fèi)價(jià)格的變化選擇最適合的能源。

安德里茨在全球的第一臺(tái)電加熱氣罩系統(tǒng)已于2023年12月在秘魯Softys公司成功運(yùn)行，當(dāng)然，這也是生活用紙領(lǐng)域的第一臺(tái)。

當(dāng)然，全球不同區(qū)域的環(huán)保政策、能源價(jià)格不盡相同，這也決定了電加熱氣罩系統(tǒng)并不適合所有應(yīng)用場(chǎng)景。研發(fā)電加熱氣罩系統(tǒng)的目的也只是將其作為安德里茨熱風(fēng)系統(tǒng)產(chǎn)品組合的完美補(bǔ)充，去服務(wù)于在電能供應(yīng)更有優(yōu)勢(shì)的地區(qū)。

METRIS數(shù)字化方案

安德里茨在生活用紙領(lǐng)域有著幾十年的經(jīng)驗(yàn)積累，除了在機(jī)械設(shè)備方面可以為客戶不斷提供更為先進(jìn)的技術(shù)之外。

針對(duì)全球數(shù)字化轉(zhuǎn)型的趨勢(shì)，我們安德里茨也推出了自有的工業(yè)4.0物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)Metris。

Metris是針對(duì)制漿造紙行業(yè)的一個(gè)數(shù)字化解決方案。在造紙工藝過(guò)程中，它通過(guò)Metris FOX在線纖維質(zhì)量控制系統(tǒng)、Metris Fiber GPS系統(tǒng)、Metris壓榨區(qū)域控制系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)從最初的漿料制備到最終成紙的整個(gè)過(guò)程工藝監(jiān)測(cè)和控制。并最終幫助客戶達(dá)到了節(jié)能降耗、提高生產(chǎn)效率，以最低的能耗，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的最大產(chǎn)量。

這里就簡(jiǎn)單以“Fiber GPS”為例，一起了解下其工作原理，以及如何實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

GPS是為開車做的導(dǎo)航系統(tǒng)，安德里茨推出的Fiber GPS是一個(gè)可以提供最佳纖維質(zhì)量的導(dǎo)航。它主要是通過(guò)優(yōu)化漿料制備系統(tǒng)，特別是纖維配比和磨漿功率來(lái)降低造紙廠的總成本。

它主要有5大功能：分別是在線纖維質(zhì)量可視化，根據(jù)所要生產(chǎn)的紙種特性與要求，推薦出機(jī)前池纖維質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，給出整個(gè)過(guò)程工藝變量調(diào)整與設(shè)定，及安德里茨最佳磨片選型推薦，另外特有生產(chǎn)場(chǎng)景管理等。

“Fiber GPS”可以根據(jù)根據(jù)安德里茨在制漿造紙行業(yè)幾十年的經(jīng)驗(yàn)積累，針對(duì)特定的紙種，模擬出機(jī)前池漿料所需要的纖維特性，并進(jìn)一步根據(jù)安德里茨所提供的專有算法，推薦最佳的纖維配比、化學(xué)品用量、磨漿功率和磨片選型，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)約成本、提升生產(chǎn)效率的目的。

根據(jù)生產(chǎn)情況的不同，其能達(dá)到的成本節(jié)約情況也有所不同。根據(jù)其在國(guó)外的眾多運(yùn)行業(yè)績(jī)，預(yù)計(jì)最高能達(dá)到噸紙15美元左右的成本節(jié)約。

安德里茨為滿足多樣化的市場(chǎng)需求，可以根據(jù)客戶的不同需要，提供不同的產(chǎn)品組合。例如：旨在降低長(zhǎng)纖配比的高濃磨技術(shù)、旨在提高出壓區(qū)干度來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能的最新靴壓技術(shù)、著眼于可持續(xù)發(fā)展的電加熱氣罩技術(shù)，以及服務(wù)于企業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的Metris數(shù)字化解決方案。

同時(shí)，安德里茨也是一家專注于技術(shù)研發(fā)的創(chuàng)新型公司。公司奧地利總部擁有全球領(lǐng)先的試驗(yàn)工廠，可以通過(guò)不斷研發(fā)新的技術(shù)，在尋求紙張質(zhì)量最大化的同時(shí)，進(jìn)一步優(yōu)化纖維和能源的消耗。