長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)大烘缸的托輥改造

余章書

某紙業(yè)公司擁有2臺(tái)3150 mm四烘缸(直徑均為3000 mm)雙托輥長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī),車速可達(dá)360～380 m/min,單臺(tái)造紙機(jī)日產(chǎn)量可達(dá)70～80 t。這2臺(tái)造紙機(jī)在雙托輥結(jié)構(gòu)使用成熟的基礎(chǔ)上,現(xiàn)已改為三道托輥長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī),車速可達(dá)400～430 m/min,單臺(tái)造紙機(jī)日產(chǎn)量可達(dá)90～100 t,抄造定量為30～80 g/m2的餐巾紙(平板衛(wèi)生紙)和特種紙(如定量濾紙、定性濾紙、濾油紙、pH值試紙?jiān)垺⒒w濾紙、絹花紙、擦鏡紙、種子發(fā)芽紙等),廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。在長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)上設(shè)置三道托輥的結(jié)構(gòu)裝置目前在國(guó)內(nèi)尚屬首次應(yīng)用[1]。設(shè)置三道托輥的3150 mm四烘缸長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

該公司對(duì)2臺(tái)長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)裝置三道托輥后主要生產(chǎn)餐巾紙和特種紙。表1是造紙機(jī)烘缸托輥對(duì)餐巾紙質(zhì)量的影響。由表1可以看出，帶三道托輥的造紙機(jī)生產(chǎn)的餐巾紙質(zhì)量最好，成品率最高。本文對(duì)改造設(shè)計(jì)方案及使用特點(diǎn)進(jìn)行介紹，供同行參考。

1 改造設(shè)計(jì)方案

三道托輥安裝在整體獨(dú)立的機(jī)座上,分別設(shè)氣動(dòng)升降加壓結(jié)構(gòu),并設(shè)置相應(yīng)加壓儀表裝置。整體機(jī)座底部安裝3對(duì)鐵輪和拖動(dòng)軌道(底軌),并在造紙機(jī)底板上安裝運(yùn)行時(shí)的固定裝置。造紙機(jī)在停機(jī)檢修或更換輥?zhàn)訒r(shí),可借助烘缸下面的軌道整體拉退,在造紙機(jī)操作側(cè)和傳動(dòng)側(cè)設(shè)置固定受力支點(diǎn),采用2臺(tái)手動(dòng)葫蘆配合起吊行車拖動(dòng),操作方便,維修和更換安全可靠。

改造主要針對(duì)長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)的四個(gè)大烘缸結(jié)構(gòu)進(jìn)行。

其中將第一個(gè)大烘缸改裝三道托輥,干毯設(shè)真空吸移輥、7個(gè)真空箱和導(dǎo)輥等裝置；將第二個(gè)大烘缸至第四個(gè)大烘缸的3個(gè)烘缸的3條干毯改為1條干毯。在第一個(gè)大烘缸改裝三道托輥的同時(shí),需將從第一個(gè)大烘缸至第二個(gè)大烘缸濕紙幅的懸空運(yùn)行距離縮短為300 mm,而第二個(gè)大烘缸至第四個(gè)大烘缸的3條干毯改為1條干毯結(jié)構(gòu),仍均由原來3個(gè)烘缸配備的3臺(tái)37 kW電機(jī)(不變)帶動(dòng)1條干毯,大大減少高速運(yùn)行干毯走彎路的摩擦,但運(yùn)行電流有所下降。3個(gè)烘缸配備的3臺(tái)電機(jī)對(duì)烘缸線速度進(jìn)行必要的微調(diào)。且前面3個(gè)烘缸的干毯帶動(dòng)濕紙幅經(jīng)過壓光輥時(shí)(保護(hù)壓光輥不直接受熱加壓、壽命長(zhǎng)),沒有懸空運(yùn)行,不易斷頭,從而減小了紙張兩面差,改善了紙張松厚度。

圖1 設(shè)置三道托輥的3150 mm四烘缸長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

注 成紙定量50 g/m2。

這種改造結(jié)構(gòu),減輕了操作工和維修工的勞動(dòng)強(qiáng)度,運(yùn)行安全可靠；同時(shí)且大大減少干毯導(dǎo)輥、張緊器、校整器等零部件裝置和維修費(fèi)用,簡(jiǎn)化了造紙機(jī)的結(jié)構(gòu)；且干毯是有端的,更換操作方便。第二個(gè)大烘缸至第四個(gè)大烘缸紙幅烘干包角由改造前的270°改為310°,從而充分利用烘缸干燥面的干燥能力，使烘缸的散熱損失減少10%。

2 各種形式托輥的使用特點(diǎn)

2.1 單托輥

長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)大烘缸使用單托輥是傳統(tǒng)造紙機(jī)的結(jié)構(gòu)裝置,如圖2所示。但使用單托輥的缺點(diǎn)是：①脫水能力差；②強(qiáng)干燥,紙張緊度高,柔軟性、手感、吸水性、濕強(qiáng)度差；③紙張容易出現(xiàn)水痕、壓花、透光點(diǎn)等紙病現(xiàn)象；④單托輥托烘缸負(fù)荷運(yùn)行,消耗功率大；⑤造紙機(jī)高速運(yùn)行受限制,紙幅粘缸、斷紙頻繁,成品率低。

普通單托輥均為右偏心,進(jìn)托輥前逆干毯脫水,但絕對(duì)不能在右偏心配置長(zhǎng)盲孔帶溝紋托輥,這是由于脫水對(duì)干毯和濕紙幅的回濕嚴(yán)重,容易破壞紙幅。

2.2 雙托輥

長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)大烘缸配置雙托輥示意圖如圖3所示。使用雙托輥的優(yōu)點(diǎn)是：①脫水效果好,比單托輥脫水能力強(qiáng)；②消除強(qiáng)干燥,紙張的柔軟性、手感、濕強(qiáng)度及吸水性好；③紙張不易出現(xiàn)水痕、壓花等紙病現(xiàn)象；④雙托輥托烘缸對(duì)稱負(fù)荷運(yùn)行,所消耗功率只是單托輥的60%；⑤雙托輥長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)比單托輥長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)抄造車速約快1倍。雙托輥結(jié)構(gòu)設(shè)置為：第一道托輥的位置為左偏心,使用長(zhǎng)盲孔溝紋聚氨酯輥,出托輥順干毯脫水,該左偏心絕對(duì)不能使用普通托輥,因加壓脫水的濕紙幅將會(huì)產(chǎn)生水痕、壓花等紙病，造成濕紙幅粘缸嚴(yán)重,引紙操作困難。出第一道托輥的熱的濕紙幅進(jìn)入第二道托輥,第二道托輥可使用聚氨酯普通托輥,為右偏心,進(jìn)托輥前逆干毯脫水,但絕對(duì)不能使用長(zhǎng)盲孔帶溝紋托輥。

圖2 大烘缸配置單托輥示意圖

圖3 大烘缸配備雙托輥示意圖

2.3 三道托輥

長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)大烘缸配置三道托輥示意圖如圖4所示[2-3]。使用三道托輥的優(yōu)點(diǎn)是：①脫水效果好,輥面寬,脫水均勻、連續(xù)、穩(wěn)定,脫水量較雙托輥增加2～3倍,適應(yīng)高速造紙機(jī)運(yùn)行；②設(shè)三道托輥,紙張細(xì)膩,柔軟性、吸水性、濕強(qiáng)度、手感好；③紙張不易出現(xiàn)水痕、壓花等紙病；④設(shè)三道托輥托烘缸,半懸空輕松運(yùn)行,消耗功率僅為雙托輥的70%～80%；⑤三道托輥長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)比雙托輥長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)抄造車速快30%；⑥長(zhǎng)盲孔溝紋輥輥面孔形狀結(jié)構(gòu)的使用,在三道托輥改造中發(fā)揮著重要作用,但其發(fā)揮的作用隨三道托輥所在作用位置的不同而不同；⑦第一個(gè)大烘缸設(shè)置三道托輥結(jié)構(gòu),實(shí)際是替代了造紙機(jī)的壓榨部,減少了造紙機(jī)的占地空間,若按正常設(shè)計(jì),長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)要裝置2～4道壓榨,改造為三道托輥后省去了原壓榨傳動(dòng)的動(dòng)力裝置,簡(jiǎn)化了造紙機(jī)結(jié)構(gòu),還可大大降低操作工、維修工的勞動(dòng)強(qiáng)度。以配置2套壓榨計(jì)算,1年2臺(tái)造紙機(jī)可節(jié)省130萬kWh的電能,節(jié)電效果顯著。

由圖4可以看出,第一道托輥使用長(zhǎng)盲孔溝紋聚氨酯輥(左偏心),在出輥處順干毯脫水；第二道托輥采用圓盲孔溝紋聚氨酯輥(烘缸軸中心位置),也是在出輥處順干毯脫水；第三道托輥采用聚氨酯普通平輥(右偏心),在進(jìn)輥處逆干毯脫水。托輥輥面包覆聚氨酯材料,能耐熱、抗加壓,使用壽命長(zhǎng),且彈性好,中高不易磨損。

3 輥面開孔形狀的創(chuàng)新設(shè)計(jì)與優(yōu)點(diǎn)

圖4 第一大烘缸設(shè)置三道托輥示意圖

所謂長(zhǎng)(圓)盲孔溝紋輥, 既是長(zhǎng)(圓)盲孔輥,又是溝紋輥,是雙功能復(fù)合的輥結(jié)構(gòu),承擔(dān)了互補(bǔ)調(diào)節(jié)脫水效應(yīng)的作用,當(dāng)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的長(zhǎng)(圓)盲孔溝紋輥進(jìn)、出壓區(qū)時(shí),具有較強(qiáng)的脫水吸引力和排水離心力,寬幅脫水均勻連續(xù),且長(zhǎng)(圓)盲孔溝紋輥比普通輥脫水量增加2～4倍[4-7]。充分利用輥面脫水有效面積的合理設(shè)計(jì),提高濕紙幅的脫水能力,且不影響輥面強(qiáng)度和使用壽命。本身長(zhǎng)(圓)盲孔與溝紋成為輥?zhàn)訃@圓周串聯(lián)的連接結(jié)構(gòu),因此,長(zhǎng)(圓)盲孔溝紋輥的白水回濕干毯和濕紙幅的吸附力很小,車速越快向上吸附力回濕越小,脫水效果越好,越有利固化濕紙幅纖維交織能力。

長(zhǎng)(圓)盲孔溝紋輥的優(yōu)點(diǎn)是：①長(zhǎng)盲孔溝紋輥結(jié)構(gòu)(見圖5)和圓盲孔溝紋輥結(jié)構(gòu)(見圖6),克服了普通托輥存在的將白水吸附回濕干毯與濕紙幅的弊病,有利于造紙機(jī)車速的提高；②長(zhǎng)(圓)盲孔溝紋輥脫水效果好,比改造前運(yùn)行的普通托輥托烘缸加壓重力減少20%～30%,而烘缸帶動(dòng)三道托輥動(dòng)力消耗減少35%～45%；③三道托輥對(duì)稱托烘缸加壓半崖空運(yùn)行負(fù)荷輕松,烘缸運(yùn)行穩(wěn)定,其軸承使用壽命長(zhǎng),三道托輥加壓線壓力分別為50 kN/m、55 kN/m、60 kN/m,根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況靈活調(diào)整；④三道托輥兩端軸承不易發(fā)熱,軸承增加2～3倍的使用壽命,包聚氨酯的輥?zhàn)釉黾?～2倍的使用壽命；⑤由于長(zhǎng)(圓)盲孔溝紋托輥包覆聚氨酯的硬度與普通輥包覆的聚氨酯輥硬度相同,在相同線壓力下,前者形成的壓區(qū)更寬,壓區(qū)壓力更均勻,并且長(zhǎng)(圓)盲孔溝紋輥具有較強(qiáng)的自清洗能力；⑥長(zhǎng)盲孔溝紋輥在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下,脫水與排水具有連續(xù)性和均勻性,且有強(qiáng)大的脫水效果；⑦采用長(zhǎng)(圓)盲孔溝紋的結(jié)構(gòu)改造造紙機(jī)托輥系統(tǒng),可提高造紙機(jī)車速和產(chǎn)量,降低能源消耗和動(dòng)力消耗；⑧廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)餐巾紙(衛(wèi)生機(jī))和特種紙的造紙機(jī), 配置長(zhǎng)(圓)盲孔帶溝紋的托輥裝置,紙幅具備吸水性、柔軟性、濕強(qiáng)度、手感好等優(yōu)點(diǎn)；⑨長(zhǎng)(圓)盲孔溝紋輥不僅可用在造紙機(jī)烘缸上,還可用在普通壓榨、復(fù)合壓榨、脫水輥等造紙機(jī)部位上。

圖5 長(zhǎng)盲孔溝紋托輥布孔排列及其尺寸圖

圖6 圓盲孔溝紋托輥布孔排列尺寸圖

4 干燥部紙幅水分和蒸汽壓力控制

濕紙幅在造紙機(jī)干燥部運(yùn)行時(shí),進(jìn)入第一個(gè)大烘缸第一道托輥前的水分為65%～66%,出第三道托輥后的水分為40%,出第一個(gè)大烘缸時(shí)為30%；出第二個(gè)大烘缸、第三個(gè)大烘缸、第四個(gè)大烘缸的濕紙幅水分分別為22%、15%、10%,出卷紙缸的成品紙水分含量為8%左右。第一個(gè)大烘缸至第四個(gè)大烘缸的蒸汽壓力分別控制為0.45、0.30、0.20、1.50 MPa,可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況靈活調(diào)節(jié)。

5 結(jié) 語

在某紙業(yè)公司2臺(tái)長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)由單托輥改裝雙托輥運(yùn)行成熟的基礎(chǔ)上,現(xiàn)已順利改為三道托輥長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī),三道托輥的技術(shù)改造取得了明顯成效,造紙機(jī)運(yùn)行良好,車速提高,產(chǎn)量增加,可生產(chǎn)高檔餐巾紙和特種紙,紙張物理性能指標(biāo)基本達(dá)到用戶要求,具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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