廣紙 8#紙機提質節能改造技術集成方案的優化比選

蔣 鵬 劉煥彬

(1.華南理工大學制漿造紙工程國家重點實驗室,廣東廣州,510640;2.廣州造紙股份有限公司,廣東廣州,510280)

廣紙 8#紙機提質節能改造技術集成方案的優化比選

蔣 鵬1,2劉煥彬1

(1.華南理工大學制漿造紙工程國家重點實驗室,廣東廣州,510640;2.廣州造紙股份有限公司,廣東廣州,510280)

通過對廣州造紙股份有限公司 8#紙機生產實踐中存在的質量和能耗問題的剖析,研究比選提出了多種技術集成改造方案,通過不同技術集成改造方案的先進性、新舊系統匹配和經濟效果優化對比,比選出一種投資省、見效快的技改方案,以經濟的投資采用高新技術改造造紙機關鍵部位,取得了良好的效果。

產業升級;提質節能;技術集成;經濟投資;方案比選

1 廣紙 8#紙機簡況

廣州造紙股份有限公司 (簡稱廣紙)8#紙機是一臺從瑞典 SCA公司引進的二手新聞紙機,抄寬8 m,結構車速 1100 m/min,在原瑞典工廠用 100%T MP生產新聞紙,運行車速 960 m/min。該機在 1995年引進時是當時國內最大最寬的新聞紙機。該機為分部傳動夾網多缸形式,Conveflo滿流式飄片流漿箱,機械式懸臂換網的Bel-Baie II型夾網成形器,Twinver帶真空引紙的三輥二壓區復合壓榨,設有獨立的第三正壓榨,干燥部 49只烘缸,前三組為單掛干網方式,后兩組為常規雙干網方式,底輥為可控中高輥的六輥壓光機,Pope水平式卷取機。該紙機投產初期憑借夾網成形器比傳統普通長網有更好的成紙勻度、抗張強度和適印性能,在當時國內更先進和更高質量產品不多的情況下,贏得了用戶好評。8#紙機在開機幾年來的生產中也出現了一些問題：車速達不到原來的水平,一般是 850～880 m/min,這可能是由于目前是以脫墨漿為主,影響濕部脫水能力;Bel-Baie II成形器操作條件敏感,易造成洞眼和勻度差紙病;三輥二壓的壓榨部首次開式引紙點的濕紙幅干度低,易造成斷紙和影響車速的提高;機械式硬壓光機壓區壓力控制不好,成紙平滑度和松厚度較低。

隨著新聞紙生產技術的快速發展以及國內近年來多條大型現代化生產線的引進,大量優質新聞紙投放市場,競爭越來越激烈。類似于8#紙機這樣中型的新聞紙生產線面臨重新定位的抉擇：要么通過升級改造提高產品質量、降低能耗或轉產其他紙種,要么逐漸退出歷史舞臺。通過詳細分析比較 8#紙機各

部件裝備技術和現代紙機新技術的特點和區別,結合投產以來的生產運行情況,認為 8#紙機主要的結構和輔助系統的配置還是比較先進的,只需對關鍵的部位進行技術改造,并著重做好技術選型和系統集成,就能實現改善產品質量、節能降耗和擴大生產規模的目標[1]。所以把這次改造的范圍選定在了網部、壓榨部和壓光機。

圖1 Bel-Baie II夾網成形部和成形區結構

2 改造方案比選

2.1 網部

原網部是意大利 BELO IT公司的 Bel-Baie II型夾網成形器[2],如圖 1所示。

從圖 1可知,成形區的開始段為裝有 8條陶瓷脫水板的成形靴,其曲率半徑為 5080 mm,依靠離心力和固定式刮刀脫水,緊接著的是 3個同樣曲率半徑的弧面陶瓷面板擋水刮刀及真空吸水箱。由于成形區調節手段有限,操作窗口較窄,無法根據漿料的變化隨時控制漿料的脫水和成形,常常需調節真空度和流漿箱噴射角,但效果也一般,很易造成成紙勻度差、亮點和洞眼紙病;同時由于濕紙幅成形過程中兩面的脫水量無法控制而造成成紙兩面差也較大[3]。

而現代新型夾網成形器一般由真空成形輥和可獨立調節的脫水板組成,通過真空度和刮水板的加載壓力調節控制紙幅的成形質量和脫水效率[4-6],如圖 2所示。

這種新型夾網成形器的主要優點是各個脫水區域的脫水狀況和強度可以獨立調節,以便能較方便地控制成紙的勻度、兩面差等質量指標,并且能較好地適應不同漿料結構、不同紙種、不同車速、不同成形網等各種工藝參數的變化,操作窗口較寬,適應性較廣。

8#紙機改造如全部照搬新型成形器的技術相對來說比較可靠,但改造更換的部件多、工作量大、投資也很大,不能充分發揮技術改造投資省、見效快的特點。通過與有關設備供應商的技術交流以及參閱大量的國內外技術改造的應用實例,并根據設計車速僅1100 m/min、網部脫水量相對不大的特點,擬采用多孔靴真空脫水技術代替昂貴的真空成形輥技術,并局部更換脫水成形區的脫水單元為可調式加載條,這種布局可以改善上網初期的脫水性能,有效控制雙面脫水,保證了成紙勻度和正反面均勻一致。美卓、福伊特、安德里茲分別有此類可調板式脫水成形器的技術可供選擇。圖 3為局部式改造成形脫水區的改造方案[4,7]。

從圖 3中可以看出,本次改造的關鍵點是由普通的實心成形輥和多孔靴真空成形板組成了類似現代高速紙機真空成形輥的作用,改變原來成形區適應性差的缺點,改善成形脫水質量和操作靈活性,預期項目投資省、效果好。

圖2 現代紙機夾網成形部和成形區結構

2.2 壓榨部

原壓榨部機架為鑄鐵結構,三輥二壓區復合壓榨再加一道正壓的設計,而且加壓單元是氣胎式,壓區壓力較低,不利于壓榨脫水,造成僅經過兩個壓區的第一開放引紙處濕紙幅干度僅為 37%～38%,由于紙幅濕強度不夠而造成壓榨部斷頭較多,車速提高難度大,紙機運行效率低;又由于溝紋壓榨輥沒有可控中高,紙幅橫向水分難以調節[2]。圖 4為原壓榨部的結構形式。

根據現代壓榨部新技術結合原有壓榨部結構,擬進行的改造方案有兩種思路：修復性改造和結構性改造。

2.2.1 修復性改造

保留原三輥二壓區的結構設計,更換溝紋壓榨輥為可控中高輥,更換加壓裝置為液壓方式,以提高壓榨部脫水能力,提高濕紙幅干度,減少斷頭。這種改造方式投資較省,施工的工期也較短,但效果可能不是十分明顯,因為廣紙的 5#紙機也是類似結構,斷紙還是較多。圖 5為簡易式的改造方案[4-5](方案一)。

2.2.2 結構性改造

考慮到現有的機架是鑄鐵結構,并且表面經過近 40年的銹蝕已出現剝落,而且機架沒有懸臂梁結構,最好能利用這次機會一步到位全面改造,采用新型的鋼懸臂梁機架,重新排列壓區布置方式成四輥三壓區的設計,使得第一開放引紙的濕紙幅干度達到44%,以大大減少斷紙的機率和保證提高車速后的運行效率。目前大部分的新聞紙機都采用這種壓榨形式高效運行,方案的可靠性很高。圖 6為整體更換式的改造方案[4-5](方案二)。

但采用第二方案改造所需的工作量相當大,涉及到紙機基礎的施工,停機的工期較長,并且在搬遷改造時會造成新增設備的浪費。

經過反復參閱大量的國外關于技術改造的資料[8],結合在開機過程中的經驗,創造性地引入三輥二壓區二壓為靴壓的概念 (一般最后一道壓榨為靴壓),以大幅提高濕紙幅的干度 (從原來的 38%提高到了 46%),壓榨部機架和基礎都可以保留,這樣既具有方案一的投資省、工期短的優點,又可以達到方案二的改造效果。在這次改造過程中還充分考慮到了將來搬遷時徹底改為四輥三壓方式的可能性,使得紙機在搬遷過程中可以進一步優化改造,新增設備全部重新使用,不會造成浪費。圖 7為壓榨部最終改造方案[5]。

2.3 壓光機

圖6 整體改造為四輥三壓結構的改造方案

8#紙機現為六輥式機械壓光機,全靠自重加壓,沒有調節手段控制成紙的表面平滑度,而且由于鐵輥的硬壓區致使紙張壓薄,容易透印,不利于成紙定量的降低;印刷效果也不理想。擬整體更換為溫度、壓力可獨立調節的軟壓光機,目前國內通用的配置為四輥雙區的方式。圖 8顯示了軟壓光機的結構情況[4]。

圖7 最后確定的壓榨部改造方案

圖8 四輥雙壓區軟壓光組合

了解到國外有幾條全廢紙脫墨漿的新聞紙生產線只配備了單區的軟壓光,因為脫墨漿纖維較軟,相對較易被壓光,但考慮到國內客戶對新聞紙的表面平滑度要求比較高,簡單采用單區軟壓光的方式存在一定的風險。為了保證選配方案既滿足市場需求,又可節約投資,在公司現有雙區軟壓光紙機上做了試驗,試驗結果見表 1。

表1 軟壓光不同工藝參數對紙張平滑度的影響

試驗結果表明,只要控制好軟壓光機壓區的壓力和溫度以及輥子的組合搭配方式,單區的軟壓光機能達到客戶要求的平滑度,平滑度兩面差也可控制在合理的范圍內。為了技術方案更加可靠,筆者還參考超級壓光技術的做法,在與軟輥接觸的紙面一側附加了1個蒸汽箱;軟壓光輥采用分區可控中高方式,有利于改善成紙橫向松緊的一致性,提高印刷效率;熱輥采用油加熱方式,保證輥面溫度。這種單區軟壓光機的選型方式比普遍采用的雙區軟壓光方式可以節省軟壓光機改造投資 40%。圖 9為單區軟壓光機的配置,根據壓榨部結構形式,把壓光機的熱輥放在紙張的反面,利用壓光機產生的兩面差補償壓榨部的兩面差,最終實現產品兩面性一致。

圖9 單區軟壓光機

3 改造后的效果

改造項目按照確定的方向實施,試機生產的第一張紙目測最大的改進是勻度,紙質均勻,無亮點、洞眼現象。經過一段時間的運行,紙機開始轉入正常生產,車速由 800 m/min提高到了 950 m/min以上,最高達 1050 m/min,產品質量、紙機能耗指標也明顯改善。

3.1 產品質量明顯提高

表 2為 8#紙機技改前后產品部分質量指標的對比,表 2中同時列出了本廠另外的現代化新紙機紙樣的質量指標情況。

從表 2可以看出,技改后各項關鍵的印刷質量指標都有明顯改善,特別是原來嚴重的印刷透印問題完全消失,成紙質量接近新紙機的水平。

3.2 單位產品能耗大幅下降

本次改造通過加強濕部脫水,濕紙幅出網部和二壓的干度分別由改造前的 17%和 38%提高到了 19%和 48%;盡管靴壓后的第三壓榨有回濕,但改造后入干燥部烘缸的干度也由原來的 42%提高到了 46%,干燥部蒸汽消耗從原來的 1.83 t/t紙下降到了 1.59 t/t紙,噸紙綜合能耗下降超過 10%。

3.3 技術改造投資效益分析

通過詳細分析設備現狀,找準問題,采用系統集成技術,用先進技術對現有造紙機的關鍵部位進行適應性改造,同比直接應用現有成熟技術進行替換性改造,既節約了 3000多萬元的投資,還積累了豐富的技改經驗,培養出了一批熟悉設備和工藝的高素質技術人才,成為了企業一筆寶貴的財富。

表2 技改前后質量對比表

4 心得體會

隨著我國節能減排、產業調整政策的持續強化深入,對現有生產線進行技術改造將成為實現產業升級、節能減排快速有效的辦法。技術改造的重點和難點在于怎樣通過集成創新,綜合考慮優選各種技術和解決方案,將各個分離的子系統連接成為一個完整、可靠、有效的整體,并使之能彼此協調工作。在項目實施的過程中,通過深入調查,充分分析,發現并處理了大量影響全局的細節問題,保證了項目的順利投產。

4.1 在項目設計、現場測繪階段發現,盡管在簽訂設備采購合同前已進行了詳盡的技術交流,還是有許多原來沒預計到的情況,例如原劃針式切紙條裝置不能滿足軟壓光改造后的真空帶引紙系統需要、壓光后切邊水針因卷取機不移動而安裝位置受限、取消原網部弧形輥是否會造成成形網易打折等一系列影響全局的問題。通過增加優化改進措施,這些問題均得以解決,為整個項目的成功掃除了障礙。整個項目實施過程總共補充實施了 60多項變更改造項目。

4.2 試機后要根據開機的情況及時發現原來沒改造的部位缺陷,消除瓶頸,以免影響技改整體效果。解決了試機過程中出現的壓榨部引紙輥振動大、中心輥刮刀噴水潤滑不良、三壓回濕、干燥部機架振動、引紙繩系統故障高、壓光油壓低跳閘、油冷卻器能力低造成油溫高跳閘、壓光軟輥易臟且磨損快、真空引紙系統堵塞故障等一系列問題,保證了紙機的正常運轉。

[1] 王錫華.造紙行業常見的節能技術介紹[J].中國造紙,2000,19(6)：65.

[2] 王秋嫦.Bel-Baie II型夾網紙機的技術改造[J].造紙科學和技術,2007(6)：50.

[3] 過盤興.廣紙#8紙機技術改造的節能效果[J].中國造紙,2009,28(10)：84.

[4] Fiber&Paper.芬蘭美卓公司技術資料.

[5] Twogether.德國福伊特公司技術資料.

[6] 奧地利安德里茲公司技術資料.

[7] Jor ma Vanttinen.Bel-Baie V夾網成形器[J].中華紙業,2004,25(12)：27.

[8] IPW Technology Report(3)[J].International PaperWorld,2005,12：23.

(責任編輯：常 青)

Optim izing Rebuilding Solution for PM8 of Guangzhou Paper Co.,L td

J I ANG Peng1,2,＊L I U Huan-bin1
(1.State Key Lab of Pulp and Paper Engineering,South China University of Technology,Guangzhou,Guangdong Province,510640;2.Guangzhou Paper Co.,Ltd.,Guangzhou,Guangdong Province,510280)
( ＊ E-mail：gzm-jiang@163.com)

Rebuilding with economic suitable advanced new technology is one of the important ways for industrial up-grading,energy-saving and emission-reducing of the industry.Compared with building a new production line,the solution selection,the matching of the new and old systems,the project results and economic investment of the rebuilding are important in order to realize the advantage of the rebuilding.By analyzing the product quality and energy consumption problems in Paper Machine No.8 of Guangzhou Paper Co.,Ltd,several alternative technical integration solutions were suggested after investigation.By comparing the advanced level of the technology,the matching of new and old systems and economic efficiency of different rebuilding solutions,a solution with less investment and short rebuilding time,rebuilding the key parts of the paper machine with high-tech was adopted,and good results were achieved.

industrial upgrading;quality improving and energy saving;technical integration rebuilding;economic investment;solutions comparison and selection.

TS734

B

0254-508X(2011)04-0047-05

蔣 鵬先生,教授級高級工程師,在職博士研究生;主要從事造紙節能、技術集成等方面的研究和實踐。

2010-12-17(修改稿)