圓網紙機生產掛面箱紙板的技術改造

余章書

圓網紙機生產掛面箱紙板的技術改造

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

圓網紙機;技術改造;壓力活動弧形板成形器

目前，國內圓網紙機在中小型造紙企業還大量存在，且大多技術比較落后，生產品種單一，產品檔次低、產量低，適應不了現代造紙發展的需要。隨著包裝工業的迅速發展，圓網紙機生產包裝用紙的市場需求量日益增加。企業面臨著激烈的市場競爭，因此，對造紙設備的技術挖潛、改造創新顯得尤為重要。

某外資紙業公司創辦于2002年，有兩臺圓網紙機，抄寬都是3200 mm，2個大烘缸，2個網籠，生產普通瓦楞原紙。兩臺紙機的2個大烘缸直徑均為3000 mm，第1個大烘缸為雙毯、預壓、主壓榨、托輥裝置，第2個大烘缸上設有壓光輥，2個網籠直徑為1500 mm，老式活動弧形板網槽，采用變頻分部傳動。抄造90～130 g/m2的瓦楞原紙，車速只有85～95 m/min，單臺日產量只有30～35 t。2005年曾采用壓力噴漿成形器改造兩臺紙機，雖然抄瓦楞原紙車速可開到120～130 m/min，日產量可達35～45 t，但產品檔次低，抄紙勻度差，橫幅定量不穩定，經常出現紙病、且難以處理，造紙同行普遍認為該壓力噴漿成形器結構上存在著許多弊病，需要改進［1］。

該公司于2010年再度對兩臺紙機進行了系統地技術改造，將其改造成為多圓網多缸紙板機，調整了產品結構，生產130～320 g/m2掛面牛皮箱紙板和75～120 g/m2高強瓦楞原紙，紙機的工作車速可達95～230 m/min(抄不同定量的車速)，單臺日產量可達100～135 t(兩臺改造紙機年產量可達7萬～8萬t)，改造后的圓網紙機的結構如圖1所示。

1 圓網成形部

圖1 圓網紙機改產掛面箱紙板的技術改造結構簡圖

生產掛面箱紙板或高強瓦楞原紙的主要物理指標大多取決于紙幅的成形階段，而成形的基本性能取決于網槽 (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次紙機改造的直徑1500 mm片式網籠和壓力噴漿成形器換掉，紙機改為設置4個直徑1800 mm片式網籠和4個折流帶壓活動弧形板成形器。將第1個圓網成形器的活動弧形板調低50 mm(設近大缸位置為第1圓網成形器)，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，對漿料適應性強，上漿較均勻，可保證紙板掛面層有較好的勻度;其余3個圓網上漿量均為100 g/m2，漿料可用廢紙漿。在2、3、4網籠前設置3個吸水箱，其作用主要是脫水和防止掉紙。第4網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10%～12%。采用50%～70%國內廢紙漿、30%～50%進口OCC廢紙漿抄造高強瓦楞原紙，只要用2個網籠。

通過考察和借鑒國外先進技術，公司自行設計了一種折流帶有一定壓力活動弧形板的成形器 (見圖2～圖4)，為全不銹鋼材料制造，并且設有錐形多管進漿穩漿器、勻漿輥 (變頻電機直接帶動)、活動弧形板出漿回流調節器和弧形板能高低調節的裝置及直接在網槽外拉取活動式堰板方便更換唇布的設置［2］。下面簡述折流帶壓活動弧形板成形器的工作原理和優點。

圖2 折流帶壓活動弧形板成形器外形圖

1.1 折流帶壓活動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型低脈沖漿泵穩定)以揚程10～12 m的壓力，送進錐形多管進漿穩漿器，以控制每條進漿管有相同的壓力。然后，進入網槽底部產生折流翻滾，促使纖維團充分擴散，流經集流狹道，以穩定漿的橫向寬度流動的流速 (流量)，且通過轉動的勻漿輥后(即勻漿輥的線速與漿速要求相適應)，漿的流動壓力降低，形成緩和穩流，促使漿里的泡沫消失。同時，有利于纖維均勻擴散，提高纖維上網的縱橫交織能力，使濕紙幅成形時厚薄和勻度一致。由于網籠內外較大的壓力差，漿料上網迅速脫水形成濕紙幅，由網籠帶伏輥運轉而帶上毯，折流帶壓活動弧形板成形器依此原理工作。

1.2 折流帶壓活動弧形板成形器的優點

由于原來用的壓力噴漿成形器有多個小管噴漿直接沖擊網面，漿易堵塞在網籠內外網之間，難清洗，也影響漿料上網的均勻度，紙幅上不時出現一條條“水痕”、“透光點”等紙病，影響紙的外觀質量;且壓力噴漿出口離網面只有0．5～1．0 mm，外網易磨損，網的使用壽命只有10～12天，頻繁換外網，影響生產和產量。而活動弧形板成形器是靠網籠內外壓力差使漿料上網的，上漿溢流出口處離網面間距20～30 mm，網籠內外網不存在嚴重堵漿和磨壞網面的現象。若漿料干凈，紙機上漿前不需安裝旋翼篩(壓力篩)，一年可節省30萬元的電費和維修費。目前國內紙廠普遍使用的尼龍網和聚酯網壽命短;采用無端不銹鋼網，使用壽命卻長達18～24個月，大大減少了停機換網時間，抄紙外觀質量好;隨著造紙發展的需要，今后采用無端不銹鋼網的將會更多。兩臺紙機圓網部的改造都采用了新型帶壓活動弧形板成形器，車速提高了1倍多，紙的物理強度明顯提高，且勻度好，橫幅定量穩定，操作和維修方便，運行安全，穩定可靠 ，結構簡單緊湊，投資改造費用省，見效快。

該紙機采用折流帶壓活動弧形板成形器也適應生產高檔衛生用紙和文化用紙等品種，可調節活動弧形板高低裝置，抄造定量范圍大。

2 壓榨部

壓榨部設一道預壓榨和一道主壓榨。將原預壓上下膠輥Φ450 mm退到壓毯輥用，預壓改為上石輥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和烘缸組后安裝三輥壓光機，輥徑規格相同。兩臺紙機規格都相同，這樣便于維護，擴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34% ～36%。

上毛毯不通過主壓榨，其原因一是毛毯經一道預壓榨后，由于上毛毯在工作行程中不便安裝脫水、清洗能力較強的裝置，上毛毯本身攜帶的水分較多且有不少細小纖維、紙毛等，如與下毛毯一起夾著紙幅進入主壓榨，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，再一起進入第1大烘缸與托輥壓區時，易產生起皺現象，上毛毯不經過主壓榨，紙幅經引紙輥再到上毛毯，可緩和二者伸長之差距，避免起皺和壓潰現象。抄造掛面箱紙板，上毛毯也可不經過預壓輥，脫水好，能提高掛面箱紙板的平滑度和緊度。

3 干燥部

兩臺紙機干燥部除了都有2個大烘缸外，又各增加1個Φ3000 mm大烘缸和6個Φ1800 mm的烘缸組。要求紙幅進第1大烘缸干度為35%，出第3烘缸干度為90%，經施膠后，進入烘缸組紙幅干度為60%，出烘缸組干度為90%。為保證達到上面的要求，需對烘干面積進行計算［3］。

3.1 3個大烘缸

3個大烘缸皆為Φ3000 mm。第1大烘缸普通汽罩，托輥為Φ550 mm包膠輥，壓區線壓力為50～55 kN/m;第2大烘缸上壓光輥壓區線壓力為45～50 kN/m;第3大烘缸設置三輥半濕壓光機，底輥壓區線壓力為45～50 kN/m。其他參數分別為:進第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指烘缸對紙幅蒸發水分的能力，烘缸干燥有效面積F可由式(1)計算 (參考有關紙機原理結構與設計的計算方法):

式中，G=0．066V·q(G為紙機的單位時間生產率)，q=320 g/m2(箱紙板定量)，V為紙機車速;W為1 kg紙中蒸發的水量;n為大烘缸個數，產量按135 t/d計，b為紙幅寬。則按抄造掛面箱紙板計算得:

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

若Fn＞F，則3個大烘缸的干燥能力滿足要求。

3.2 烘缸組

兩臺紙機的施膠機后烘缸組均由6個Φ1800 mm的烘缸組成 (n'為烘缸組的個數，設普通氣罩)，進入烘缸組的干度，即出第3烘缸進入施膠機后的施膠干度 (c)為60%，出施膠機進入烘缸組后的干度(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)計算出所需有效干燥面積F'為58 m2，而烘缸組的實際有效干燥面積Fn為:

顯然，Fn'＞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

在第3烘缸上裝置三輥半濕壓光機 (見圖5)，中設鐵輥 (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，臟物不易黏輥易清理。紙幅經半濕壓光機壓光比第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、環壓等物理強度。

圖5 三輥半濕壓光機結構圖

裝置三輥半濕壓光機，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，具有結構簡單緊湊、傳動穩定、安全可靠和勞動強度低等優點。

半濕壓光機裝在第3烘缸上，即不必移動原有設備位置，也不增加傳動裝置，由第3烘缸直接帶動，且靠半濕壓光輥的自重加壓，可節省帶動功率10～12 kW，每年節電8萬～10萬kWh，另外，設備投資少，解決了紙張質量上存在的實際問題。

經過一年多的實踐，摸索出一些生產操作經驗，對于半濕壓光機的主要影響因素，筆者認為有以下3個方面:

(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 (亦即進第3烘缸前的干度為80%)，紙幅溫度60～70℃，這種濕熱狀態下的濕紙幅中纖維具有較高的柔軟性，易變形且有彈性，經過半濕壓光機后，特別是粗糙面受到較大壓力作用，變得光滑平整，低面 (凹處)上的細小纖維和輔料牢固地結合在紙面上，提高了紙張的平滑度和表面強度，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

線壓力的調節，既要使平滑度符合要求，又不會產生紙幅壓潰。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，紙幅才不會起皺。半濕壓光機與烘缸偏心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，壓區近似剛性接觸，紙幅容易產生“濕斑點”和壓潰現象;硬度太低時，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)通過軟壓達到光滑平整的紙幅，經表面施膠的施膠劑用量可節省15%～20%，有利于紙張外觀的改善。

3.4 在烘缸部位裝置熱風箱

濕紙幅經烘缸干燥，蒸發的水分被干網吸收，在春季，空氣濕度大，其水分未能充分蒸發，又會影響車速、產量和紙的外觀質量，烘缸部位的每條干網裝置熱風箱 (見圖6)，使紙機車速不受影響，節省烘缸的用汽量并能彌補烘缸干燥能力的不足。

圖6 烘缸熱風箱側面示意圖

為進一步提高紙板的環壓強度、平滑度、緊度，在大烘缸與烘缸組之間安裝表面施膠機，在干燥部后設1臺三輥壓光機 (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。雖紙機技術改造配套較齊全，但是否同時使用半濕壓光機、施膠機、壓光機等附屬設備，應視生產需要、用戶對紙張檔次的要求而決定。生產瓦楞原紙可不過三輥半濕壓光機，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 圓網紙機各傳動點電動機功率的分配值 kW

4 傳動部分

紙機設9個變頻傳動點:預壓、主壓榨、第1烘缸、第2烘缸、第3烘缸、施膠機、施膠后烘缸組、壓光機和卷紙機。紙機各部位功率用類比法估計，并根據系數計算法，確定各傳動點電動機的配用功率，結果見表1。

兩臺紙機改造后，產量提高近2倍，產品主要物理指標有明顯提高。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;紙的裂斷長可達到6500 m以上;掛面箱紙板的正面平滑度可達130～150 s，而平滑度兩面差可縮小到12%以下;環壓強度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)。企業在進行技術挖潛改造的同時，還要擔負著降低能耗、原材料消耗和環境污染的綜合治理、安全生產等重大責任。電耗由改造前的400 kWh/t紙降到280 kWh/t紙;煤耗 (按標準煤計)由改造前的300 kg/t紙降到230 kg/t紙 (紙機烘缸冷凝水的溫度在90℃以上，全部回收鍋爐使用，可節省煤耗);生產包裝用紙，充分利用細小纖維，廢紙的耗用量由改造前的1250 kg/t紙降到1120 kg/t紙;生產洗滌的廢水全部經沉淀凈化處理，其排放凈化水量由原來的40%減少到10%～15%;每生產1 t紙需要補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。

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

5 結語

兩臺紙機改造一年多來，運行良好，達到了設計要求，生產的掛面箱紙板和高強瓦楞原紙產品檔次高，企業取得了顯著的經濟效益和社會效益。

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

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

［3］ 柯曉軍．紙機干燥部的最優化方案［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;主要從事造紙機械設備技術改造、制漿造紙工程設計工作。

2011-05-06(修改稿)

(E-mail:yuzhangshu@sina．com)

(責任編輯:趙旸宇)