“突圍而出”高質高效的生活用紙生產技術

近幾年，我國生活用紙行業市場競爭激烈，很多公司面臨著因產品同質化而導致的停產問題。如何在如此激烈的市場中突出重圍，越來越多的公司都試圖在高質、高效的方向上尋求突破。本文將介紹，作為全球領先的衛生紙機供應商——安德里茨可以為生活用紙行業企業帶來哪些最新的技術。

市場需求與趨勢

根據生活用紙專委會的調研報告，近幾年中國的衛生紙機開機率相對較低，各大紙企面臨著非常嚴峻的挑戰。如何通過使用更先進的設備和技術，達到以更低的成本生產出更高質量的產品，已成為企業的當務之急。同時，我們也看到有越來越多的企業，開始尋求通過數字化轉型，達到降低運行成本、提高生產效率的目的。另外，在雙碳政策的背景下，全球的環保政策日趨嚴格。能源的有效利用，以及清潔能源更廣泛地使用，也將持續成為行業的主要關注點。

生活用紙高濃磨技術

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

近10年的長短纖價格總體上噸紙價差維持在100美元左右。所以，生活用紙企業都有著少用長纖、多用短纖的實際需求。然而衛生紙本身需要一定的強度指標，如果短纖低濃輕打，或者僅僅只是疏解，同時過多降低長纖用量的話，會導致成品強度下降；如果為了保持強度，過多對短纖進行低濃打漿的話，會導致手感變差，細小纖維含量上升、松厚度下降等一系列的負面影響。因此，安德里茨推出應用于衛生紙備漿的緊湊型高濃磨系統，為紙企解決以上問題。

圖2是低濃磨漿的外部細纖維化，在此過程中不可避免的會產生一些細小纖維，而這被認為是衛生紙粉塵的主要來源之一。

圖3是高濃磨漿的纖維卷曲和扭結，以及纖維微壓縮的現象。加之纖維經過高濃磨處理之后發生內部細纖維化從而變得柔軟，最終的結果就是纖維之間的相互接觸面積增大，紙張的強度也相應提高。

圖4是安德里茨高濃磨漿系統的工藝布置，整個系統主要由三個設備組成，從上到下，分別為壓榨螺旋、料塞螺旋及高濃磨漿機。

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

與競品相比，安德里茨是采用壓榨螺旋來濃縮漿料，這樣可以得到體積流量更穩定、適合高濃磨漿機磨漿濃度的漿料。而且安德里茨的壓榨螺旋占地面積更小， 因此整個系統很緊湊，可以節省廠房的空間。當然，除了壓榨螺旋，安德里茨也可以提供其他的濃縮設備，比如雙網擠漿機來進行漿料濃縮，以便滿足客戶更多元的工藝需求。

同時，為適應相應的濃度，高濃磨片磨齒也采用了獨特的設計，并根據客戶需求由安德里茨磨片產品中心持續優化磨片設計。

在實際應用中，客戶遇到最大的挑戰是如何維持穩定的磨漿間隙和高濃磨功率。針對這個問題，安德里茨改善了高濃磨液壓間隙控制系統，采用了獨立運行的潤滑系統和液壓系統，并搭載了比例伺服閥，這些調整使得在控制高濃磨間隙時，更加穩定、精確。

同時，安德里茨對以前的位移傳感器也進行了升級，測量和安裝位置做了改變，可以有效避免設備震動帶來的測量誤差。并且也對壓榨螺旋進行了優化，從而使得出料更加均勻，確保高濃磨功率更穩定，最終獲得穩定的纖維品質。

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。

那么，這套系統可以為企業帶來哪些具體的好處呢？安德里茨在木漿短纖高濃磨的眾多應用，得出了以下結論：

首先，在保持原紙強度不變的情況下，使用高濃磨漿系統對短纖進行處理，某些紙種可以節約15%左右的長纖用量，甚至部分紙種實現了100%短纖抄紙；其次，對比低濃磨漿系統，高濃打漿打漿度上升較慢，細小纖維含量少，漿料的濾水性能好。對于提高紙機的抄造性能和車速，具有積極的意義。在纖維的形態上，高濃打漿的纖維柔軟而富有潤脹性，纖維多呈扭曲狀，能大大提高紙張的韌性強度；對于生活用紙，同時還具有很好的手感和松厚度。紙張掉粉、車間粉塵大的問題也會得到明顯地改善。

也正是基于安德里茨高濃磨為企業帶來的成本節約，以及其在磨漿間隙控制穩定、功率穩定、布置緊湊等方面的優勢，截至目前，安德里茨高濃磨在國內達到了22條，且相當一部分業績為復購訂單。

PrimePress XT Evo靴壓技術

除了降低漿料成本之外，每一個生活用紙企業也都在關注著如何節能降耗。對于衛生紙機而言，靴壓是節能降耗的重要設備。

安德里茨最早是在1999年就開始把靴壓技術應用在了衛生紙機上面，經過25年技術的不斷更新迭代，目前的靴壓技術已經非常成熟。

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勢如下：

靴壓可以根據生產的需求設定不同的操作模式。安德里茨的新式靴壓在紙機的運行方向，配備兩個U型氣囊對靴板加載，安德里茨可以通過調整這兩個U型氣囊的壓力，從而滿足不同的生產需求。

例如：可以提高前端氣囊的壓力，使整個壓區之內的壓強比較平緩，這樣，雖然紙頁的干度較真空壓沒有得到提高，但其松厚度卻可以得到顯著提升；同樣，如果對于產品的松厚度沒有要求，追求最低的能耗，就可以通過提高后端氣馕的壓力，使整個壓區的峰值壓力最高，來達到最大的脫水能力；當然，也可以選擇在紙頁松厚度不變的情況下盡可能節能的平衡模式。

圖6是一些具體的運行參數。首先，將線壓力為90kN/m的單真空壓作為基準進行對比，如果將靴壓調整為松厚度模式，那么，同樣是90kN/m的線壓力，松厚度則可以提高10%左右，相當于節約了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，紙頁出壓榨的干度可以提高4%左右，這相當于后續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，雖然松厚度有點損失，但是可以將出壓區干度提高6%左右，達到最大程度地降低能耗成本。

總之，PrimePress XT Evo靴壓非常靈活，可以根據客戶不同的需求來進行相應地調整，并最終生產出客戶想要的產品。

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

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

該套靴壓系統最大的特點是其獨特的加載系統：由靴板下面，前后兩個U型氣囊頂著兩根支撐塊來加壓的，可以通過調整前后兩個U型氣囊的壓力，來切換不同的操作模式。

同時，紙幅的邊部經常會因為水分不均勻，導致能耗增加、產品質量不穩定等問題。為了保證兩個紙邊水分更加均勻，在操作側和傳動側分別增加了單獨的液壓缸，來調節靴壓邊部的壓力，達到改善橫幅水分的目的。

接下來，重點看一下該套靴壓系統的U型管氣動加壓裝置的亮點。

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

其次，U型氣囊在壓強不同的情況下，其通過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非常清晰的線性關系。

另外，這個U型氣壓軟管從某種意義上來說，和汽車輪胎的工作原理很相似。由于都是氣動加載，所以當有異物進入壓區時，它的反應會比液壓更快。具體到衛生紙機，這將有效提高揚克缸和靴壓輥的安全使用。

當然，安德里茨在推出新式靴壓之前也進行了大量的測試。最后得出的結論是其運行的穩定性要遠好于液壓加載，是一個非常穩定可靠的加載系統，并最終于2018年推向市場。

安德里茨靴壓自1999年應用于衛生紙機以來，目前在全球總共有33臺業績。特別是自2018年，新式靴壓投入市場，各項性能都達到了很高的水平，例如：運行過程中，檢測到的最高壓榨干度甚至達到了47.6%。也正是憑借著這些良好的運行表現，安德里茨的新式靴壓5年就已經獲得了15臺的訂單業績，且大部分是復購訂單。

PrimeDry Hood E電加熱氣罩

除了通過優化長短纖配比、提高出壓區干度降低能耗以外，安德里茨也一直努力嘗試在生活用紙領域，使用更多的可再生能源。特別是在目前，全球環保要求日趨嚴格，地緣沖突所帶來的天然氣供應不確定等因素的影響下，客戶對于使用更多的可再生能源，也變得更加迫切，特別是在水電、風電和太陽能充足的地方。在這一背景下，安德里茨研發了電加熱氣罩系統。

首先，電加熱氣罩系統的氣罩本體其實和燃氣氣罩是一樣的。從上面的流程圖看，其熱風系統與燃氣或蒸汽熱風系統也非常相似，最大的不同點是該系統用電加熱器取代了燃氣燃燒器或蒸汽加熱器，使其供應的熱風溫度可以達到400～450℃。

那么，與傳統的燃氣和蒸汽加熱系統相比，電加熱氣罩系統都有哪些優勢呢？

首先，與燃氣加熱系統相比，安德里茨電加熱氣罩干燥系統的能源效率可以提高4%，主要原因是傳統的燃氣燃燒器需要對助燃空氣和干燥空氣進行加熱才能工作，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%轉化為熱能。

另外，電加熱的另一大優點是不會向大氣排放燃燒殘余物。與傳統的燃氣加熱系統相比，電加熱系統可將衛生紙機的二氧化碳排放總量減少約70%。目前，在歐洲和美國，工廠如果向大氣中排放二氧化碳，已經開始需要繳稅。因此這也是未來電加熱氣罩的一大顯著經濟優勢。

與蒸汽加熱系統相比，電加熱氣罩可以憑借更高的溫度，實現更高產能。

電加熱氣罩系統可以非常靈活地使用。如果對現有的燃氣加熱氣罩進行改造，甚至可以在保留燃氣燃燒器的基礎上添加電加熱系統。這樣，客戶就可以根據需要選擇3種不同的運行模式：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；還可以選擇通過靈活調整電加熱和天然氣加熱比例的混合加熱模式。

這樣，工廠可以根據不同的氣候條件、一天中的不同時間段燃氣費和電費價格的變化選擇最適合的能源。

安德里茨在全球的第一臺電加熱氣罩系統已于2023年12月在秘魯Softys公司成功運行，當然，這也是生活用紙領域的第一臺。

當然，全球不同區域的環保政策、能源價格不盡相同，這也決定了電加熱氣罩系統并不適合所有應用場景。研發電加熱氣罩系統的目的也只是將其作為安德里茨熱風系統產品組合的完美補充，去服務于在電能供應更有優勢的地區。

METRIS數字化方案

安德里茨在生活用紙領域有著幾十年的經驗積累，除了在機械設備方面可以為客戶不斷提供更為先進的技術之外。

針對全球數字化轉型的趨勢，我們安德里茨也推出了自有的工業4.0物聯網平臺Metris。

Metris是針對制漿造紙行業的一個數字化解決方案。在造紙工藝過程中，它通過Metris FOX在線纖維質量控制系統、Metris Fiber GPS系統、Metris壓榨區域控制系統等實現從最初的漿料制備到最終成紙的整個過程工藝監測和控制。并最終幫助客戶達到了節能降耗、提高生產效率，以最低的能耗，實現高質量的最大產量。

這里就簡單以“Fiber GPS”為例，一起了解下其工作原理，以及如何實現節能降耗。

GPS是為開車做的導航系統，安德里茨推出的Fiber GPS是一個可以提供最佳纖維質量的導航。它主要是通過優化漿料制備系統，特別是纖維配比和磨漿功率來降低造紙廠的總成本。

它主要有5大功能：分別是在線纖維質量可視化，根據所要生產的紙種特性與要求，推薦出機前池纖維質量標準，給出整個過程工藝變量調整與設定，及安德里茨最佳磨片選型推薦，另外特有生產場景管理等。

“Fiber GPS”可以根據根據安德里茨在制漿造紙行業幾十年的經驗積累，針對特定的紙種，模擬出機前池漿料所需要的纖維特性，并進一步根據安德里茨所提供的專有算法，推薦最佳的纖維配比、化學品用量、磨漿功率和磨片選型，最終實現節約成本、提升生產效率的目的。

根據生產情況的不同，其能達到的成本節約情況也有所不同。根據其在國外的眾多運行業績，預計最高能達到噸紙15美元左右的成本節約。

安德里茨為滿足多樣化的市場需求，可以根據客戶的不同需要，提供不同的產品組合。例如：旨在降低長纖配比的高濃磨技術、旨在提高出壓區干度來實現節能的最新靴壓技術、著眼于可持續發展的電加熱氣罩技術，以及服務于企業智能化轉型的Metris數字化解決方案。

同時，安德里茨也是一家專注于技術研發的創新型公司。公司奧地利總部擁有全球領先的試驗工廠，可以通過不斷研發新的技術，在尋求紙張質量最大化的同時，進一步優化纖維和能源的消耗。