安德里茨PrimeLineTAD衛生紙機
——更低能耗、更高質量

安德里茨是全球TAD衛生紙機的主要供應商之一，對TAD紙機技術有著深入的研究。在本文中，安德里茨專家通過問答形式，介紹了PrimeLineTAD衛生紙機的先進技術及生產高檔生活用紙時的關鍵事項。主要參與的安德里茨專家包括：

Joseph Guadagno：安德里茨北美衛生紙機及熱風系統副總裁。

Stefano Marenco：安德里茨PrimeLineTIAC試驗工廠和衛生紙研發及技術總監。

Paul Richards：安德里茨資深衛生紙機技術經理。

能概述一下安德里茨TAD紙機的基本概念以及研發時間表嗎？

Paul Richards：安德里茨直到2000年中才進入TAD紙機的市場。Beloit公司倒閉后，當其他公司尋求通過收購獲得技術的時候，安德里茨則專注于培養專業人員的經驗技術，以進一步開拓TAD紙機市場、包括整個美國市場。隨后的兩年構想研發出新的概念，2003年初安德里茨獲得了第一臺TAD紙機的訂單。

TAD紙機擁有多項專門的技術，包括3層流漿箱、TAD干燥鼓及熱風系統、穩紙器和中心輔助轉動的卷紙機，并對C型成形器進行適當的改進使紙頁在成形部可以通過真空來輔助脫水。

安德里茨PrimeLineTAD的3D圖

PrimeLineTAD衛生紙機的關鍵部件

安德里茨PrimeLine TAD紙機配有一個2層或3層帶稀釋水控制的流漿箱，其輸送漿料到優化的C型雙網成形器。該成形器在紙頁轉移到TAD干燥部前可以通過真空進行輔助脫水。在紙頁轉移過程中，通過速差來實現特定的質量和結構，并在定型真空箱前鎖定紙頁的結構特性，以滿足客戶的最終需求。隨后，紙頁傳遞到兩個干燥鼓上連續干燥，根據客戶的具體要求，干燥到75%至90%的干度。TAD干燥鼓具有專利設計，采用全焊接不銹鋼結構，在整個干燥過程中支撐TAD干網和紙頁。整個熱風系統由安德里茨在加拿大的研發人員采用CFD（計算流體動力學分析）開發和設計。

Paul Richards

紙頁隨后轉移至揚克缸，在卷紙前進行干法起皺。紙頁通過新近研發的穩紙器后在線性中心輔助傳動的卷紙機進行卷取。

最初供應TAD紙機時，我們通常提供一臺大直徑的TAD干燥鼓，隨著技術的發展，后來采用2個干燥鼓的標準配置，從而為客優化了整個能源效率。

能談談客戶在使用TAD紙機生產優質生活用紙時所面臨的挑戰嗎？

Joseph Guadagno：坦白說，對于大多數新手來說，和傳統衛生紙生產相比，TAD生產的最大挑戰在于其復雜程度。TAD紙機的長度是標準的干法起皺紙機的兩倍以上，因此造價也更高，需要更高的操作能力，具有相關抄造經驗的人員也不像傳統干法起皺紙機那樣容易從人力資源市場獲得。此外，TAD技術是相對保密的，所有的生產商都倍加小心地保密其技術，也就是說從一個紙廠到另一個紙廠的人員流動通常會受到合同上的限制。

TAD紙機生產的第二個關鍵點是產品的松厚度，這是TAD的最大優勢，但同時也意味著更高的運輸成本，TAD紙機的安裝要盡量靠近消費市場地，以避免因為高松厚度、低密度而引起的高運輸成本造成整體成本的提高。對應用TAD紙機的生產商來說，另一大問題是整體能源的消耗，熱風穿透干燥需要大量的熱能，其通常由燃氣燃燒器加熱，世界許多地區由于基礎設施的原因難以滿足這種需求，因而需要尋求替代方案。

理論上來說，只要有一定的造紙經驗，任何生產商都可以使用TAD紙機，但問題是終端產品是否有合適的市場、具有消費者愿意為“優質”產品額外付費的吸引力。但是，在許多地區消費者并不愿意接受這一需求，因而很難證明投資的合理性，從歷史經驗來看，投資回報率的計算也不具吸引力。

你認為誰會是這種技術的理想客戶？

Joseph Guadagno：理想的客戶需要具有一定的操作基礎，當然也不一定非得是生活用紙行業的企業，但是這樣有利于確保客戶擁有訓練有素的合格人員。此工藝布置比傳統干法起皺的衛生紙機更長，同時從碎漿到卷紙的操作人員也更多。盡管每卷紙的重量并不重，但需要頻繁的換卷，這樣需要投資更先進的母卷處理設備以確保紙卷快速處理并送至后加工。

這些客戶還需要對生活用紙的后加工有良好的認識和經驗，經濟上來說，將原紙送到后加工工廠與在原廠加工相比并不合適。具有一定經驗的操作人員，特別是具有控制和自動化專業知識的人員可以及時適當地維護資源，如備品備件等，會確保高效運行。

綜上所述，理想的客戶是具有此類操作經驗的，但也需要一個適應過程，安德里茨具有TAD技術的長期經驗，可以在這個發展過程中（當紙機和工藝過程投入商業運行）就技術、設備、培訓、協助和服務等給予支持。

能詳細介紹一下氣罩和熱風系統的相關技術以及安德里茨PrimeLine TAD概念有別于其他競爭對手之處嗎？

Joseph Guadagno：TAD氣罩和熱風系統是TAD干燥過程中重要的設備，所有的部件都必須經過精心的選擇和優化，從而確保TAD干燥系統的工藝參數在生產衛生紙和擦拭紙的范圍內高效操作。熱風系統輸送溫度和橫向壓力均勻的熱風穿透紙頁，我們有多種方法來適當混合熱風，同時優化送至TAD干燥鼓的送風溫度和橫幅壓力。基于此目的，我們開發了特殊設計的靜態混合器、導向葉片、孔板篩等，并整合到風管和TAD氣罩中。我們在熱風系統工程方面的豐富經驗，包括現場安裝和計算流體動力學分析優化，使得我們能在該領域出類拔萃。熱風系統的布置設計，不僅要考慮空間最小化，還要考慮能源效率、熱風流動的簡單性、所有部件的可接近等，所有這些因素都會直接影響安裝和操作費用。

熱風通過變頻送風風機輸送，經過保溫的大型風管至紙頁，每個TAD送風風機后會安裝一個天然氣燃燒器，加熱空氣后送至紙頁以提高干燥能力。燃燒器經過仔細選擇，提高燃燒效率，盡量降低CO和NOx的排放。通過PLC系統控制燃燒器的燃燒速度，進而控制不同操作模式的TAD紙機所需的熱風溫度。在此，我想特別指出的是采用蒸汽代替燃氣的可能性，因為眾多中國客戶對此非常感興趣。

送風管通過特制的接頭和TAD氣罩相連，這樣TAD氣罩可以移動，從而允許在干網更換、斷紙或清潔及停機維護檢查時便于接近。濕端和干端的TAD氣罩由兩個獨立的、可移動的結構組成，其帶有孔板，確保熱風均勻分配到TAD氣罩和TAD干燥鼓之間。供風會被TAD干燥鼓內的負壓“拖動”穿過紙頁。

水分從紙頁內移除，隨后部分水分通過TAD尾氣風機排到大氣中，排到大氣中的尾氣會使用新鮮空氣來補充。紙機的送風風機將TAD回風引至預干燥供風管內進行持續的干燥循環。

我們通過控制TAD的送風特性，如風量、溫度、絕對濕度等，從而優化了系統的干燥能力。通過適當控制排風的壓力、水分和溫度，可以優化能源的使用同時提高TAD干網的使用壽命，兩者皆能顯著降低操作成本。

當然，也可以利用各種類型的熱回收來減少總的能源消耗。我們采用了多種類型的熱回收，如氣/氣熱回收、氣/水熱回收、透平機尾氣預加熱空氣以及其他類型的熱回收。我們的終極目標是生產優質衛生紙和擦拭紙的同時也減少能源消耗。

能進一步深入談談節能的問題，或者提供具體的參數嗎？

Paul Richards：TAD的本質特性是能源密集型，因為美國的能源相比其他地區要便宜的多，這也是為什么TAD在美國發展如此之快的原因之一。可以預見的是，如果有節能的方案，在那些能源價格較高的地區，TAD技術仍然會有發展的空間。

從歷史經驗來看，TAD紙機中紙幅的干度通常在熱風干燥后就可達到約95%——這是發展UCTAD，即不起皺TAD的原因之一。而揚克缸——任何衛生紙機的傳統部件，在這里只是為了讓最終產品得到一定比例的干法起皺。但如今，根據所使用的技術和生產商的不同，紙幅經熱風干燥后的干度可以顯著降低。我們與客戶，以及化學品供應商一起在持續不斷地尋求突破此界限，以允許濕紙幅以更高的水分進入揚克缸干燥。此舉是降低干燥能耗的重要一步。

自安德里茨第一臺TAD紙機發展到現在，我們通過使用第二個干燥鼓（盡管直徑更小）的方案已經將干燥能源降低了15%～20%，這使得在干燥過程中可以更有針對性地控制和使用熱風。第一個熱風系統可以使用更高的溫度，因為這里的紙頁透氣度較低，穿過紙頁的壓降較高；第二個熱風系統中，紙頁更干、透氣度提高，更易穿透，則可以使用較低的溫度和較大的風量。這些設計還可以保護其他紙機配件，如TAD干網，同時也使得整體的系統部件尺寸更小，增強部件的通用性。

展望未來，我們的目標是將干燥過程進一步轉移至揚克缸，使進揚克缸的紙頁干度提升至65%，這需要和我們的客戶和化學品供應商伙伴共同實現。如果此舉能夠實現，則干燥過程的能源效率可以實現最大的優化。

另一個節能的機會來自真空技術的發展，采用透平機取代傳統水環式真空泵，提供熱源來預加熱進入系統內的部分空氣。

在燃氣供應受限或基礎設施不完善的地區，還可以考慮使用蒸汽（換熱器）作為加熱源，利用系統本身的溫度，特別是像在漿廠附近蒸汽能力過剩的情況下。

能深入談談TAD紙機對纖維節約的情況嗎？

Paul Richards：當談及纖維節約，需要注意的是，無論如何噸紙重量不會變，關鍵是成品紙卷（加工后）在給定的直徑下會更多，這是由于完成的紙頁厚度（或松厚度）更高。根據客戶需求，可以生產出更低定量的產品，或在相同定量的情況下生產更多的紙卷。無論何種方法，在相同成品卷數量的情況下可以節省纖維，或相同的重量下具有更多的成品紙卷。如果滿足其他經濟因素，兩種方法都可以創造獲得更多利潤的機會。

客戶是否可以看到TAD的實際運行狀況，并試驗生產自己的樣品？

Paul Richards：位于奧地利格拉茨的PrimeLineTIAC（衛生紙機創新和應用中心）的試驗機就配有TAD模塊，可以讓客戶看看TAD能為他們做些什么。

Stefano Marenco：我們正在與客戶一起運行此試驗機，其中一個目的就是生產實驗紙卷（寬600mm的小紙卷），給客戶加工成成品，然后投放到市場進行市場分析和產品質量測試，以預測新產品的客戶接受度和市場潛力。

安裝在安德里茨衛生紙試驗機上的TAD干燥鼓

安德里茨衛生紙試驗工廠中的TAD試驗機

Stefano Marenco

由于新冠肺炎疫情的影響，客戶近期不能到現場進行試驗監督和跟蹤，但安德里茨的IT和自動化人員可以利用虛擬會議和輔助工具幫助我們的客戶，讓他們有更多親臨其境的體驗。

“我們正在與客戶一起運行此試驗機，其中一個目的就是生產實驗紙卷（寬600mm的小紙卷），給客戶加工成成品，然后投放到市場進行市場分析和產品質量測試，以預測新產品的客戶接受度和市場潛力。”

可以舉個例子嗎？

Stefano Marenco：客戶試驗是高度機密的，并受到各種保密協議的保護，但可以透露的是我們正在測試一些關于TAD的新技術，且現階段已有可喜結果。開發出了應用到具有獨特質量的新產品、新方案，當前試驗計劃安排的很緊。

能談談有關TAD紙機的新研發動向嗎？

Paul Richards：該技術的關鍵領域之一是降低干燥能耗，我們重點關注在不增加凈能源輸入的前提下如何最好地降低總體干燥能耗。很顯然，我們的目標是大幅削減總體凈能耗，或許關鍵點就是提高進入第一個干燥鼓的紙頁干度，問題是我們需要多大投入來提高干度。

Stefano Marenco：我們還在研究如何在提高整體效率的同時使得TAD紙機更為緊湊，從而減少廠房的占地面積和土建成本。