PDF《一台现代化新闻纸机的设备配置》

作者简介 : 王雄波 ,男 ,高级工程师 ,从事制浆造纸的生产技术和管理工作.

一台现代化新闻纸机的设备配置 王雄波 (广州造纸股份有限公司 , 广州 , 510281) 摘要:本文介绍广州造纸股份有限公司新购进的一台宽幅、 高速、 大型的现代化纸机的设备配置概况 ,该纸机规 格是网宽 10.

2 m, 抄宽为 9.

6 m,设计车速为

2000 m /m in,运行车速

1800 m /m in,以全废纸脱墨浆为浆料 ,生产新闻 纸 ,年产量为 40万t.将是国内产量最大的生产新闻纸的纸机之一.纸机的主体设备有 :稀释水流浆箱 , 高速夹网 成形器 , 两道直通式靴式压榨 , 单挂排列烘缸的干燥部 , 两道软压光 , 卷取机 ,母纸卷运输车 ,复卷机等.还有包 卷系统、 自动化设施.全套纸机设备和有关设施都是由芬兰美卓公司提供的. 关键词 :宽幅 ;

高速 ;

现代化 ;

新闻纸 中图分类号 : TS734 文献标识码 : A 文章编号 :

1671 -

4571 (2007)

042 00062

05 1 前言时代在前进 ,科技在进步.为了与时俱进 ,促进 中国造纸工业更快地发展 ,越秀广纸集团广州造纸 股份有限公司 (原广州造纸厂 )决定购买一台宽幅、 高速、 大型的现代化造纸机 ,单机年产新闻纸 40万t.纸机规格是 : 网宽 10. 2m, 净宽 9. 6m, 设计车速 为2000m /m in, 操作车速为 1800m /m in, 以全废纸 脱墨浆为原料.通过国际招标 ,已选定芬兰美卓 (metso) 公司为纸机设备与有关设施的供应商.拟 安装于广州南沙区的百万吨环保造纸基地内 ,通称 为广纸 # 9纸机 ,现正处于紧张施工阶段 ,计划

2007 年底建成投产.与此同时 ,配套建设的有供水能力 为 3万 t/d (包括 1万t/d的海水淡化项目在内 ) 的 自供给清水系统和相应的现代化废水处理系统 ;

以 及生产废纸脱墨浆为

1346 t/d的单条脱墨生产线 , 该生产线的设备已选定由 Voith和Andritz两家公司 提供 ,以性价比最优为原则 ,取两家公司的强项作为 供货范围 ,建设进度与纸机齐头并进.此外 ,同步的 配套项目 ,尚有锅炉 ,热电站和输变电等一系列的工 程设施.

2 纸机的设备配置 作为一台宽幅、 高速、 大型的现代化纸机 ,年产 新闻纸高达 40万t,而且是使用浆料强度稍逊的全 脱墨浆 ,必然要应用最新开发的各项现代化技术设 备和先进的工艺技术 ,以确保生产的正常运作.现 将纸机设备配置概况分述于后 : 2.

1 稀释水流浆箱 流浆箱是关联到纸机总体运行性能的最重要部 件.它必须具有极好的横幅定量分布均一的稳定 性;

良好的纤维定向排列一致性 ;

对浆料的喷射角 和着网点、 喷浆速度和纸页横向定量提供迅速而有 效的控制 ;

以满足纸机在高宽幅条件下 , 达到高速 度、 高质量、 高效率的要求.芬兰美卓公司提供给广 纸#9纸机的 OptiFlo流浆箱 ,是一种采用稀释水实 施浓度控制的水力式流浆箱.它在其进浆总管和阶 梯管束 (第一级管束 )之间 ,沿横向每间隔

60 mm的 距离 ,在阶梯管束上游的支管上 ,插入一根白水稀释 管 ,用以调节局部的浆料浓度 ,实现全幅横向定量的 均匀调整 [

1 ] .这种调整方式 , 既不影响纤维定向的 全幅横向分布 , 也不需要唇板全幅横向调整的辅 助.此外 ,该流浆箱还有边缘流量和湍流强度控制 , 以保证流浆箱性能的充分发挥. 图1Op tiFlo流浆箱结构示意图

6 《 造纸科学与技术 》 2007年第26卷第4期 OptiFlo流浆箱的结构简图如图 1所示. 它是由方锥进浆总管 ,双管束 ,平衡室 ,湍流发 生器 ,唇板五个部分所组成. 2. 1.

1 多管进浆装置 早在上世纪 60年代 ,许多长网造纸机的流浆箱 都采用了多管进浆装置 ,即锥形多管布浆系统.对 高速造纸机来说 ,这种布浆方式更是必要.锥形管 从纸机传动侧斜向至操作侧 ,并以许多细长的小径 支管把浆料送进流浆箱.如图 2所示. 图2多管进浆总管示意图 当浆料推向纸机全幅宽时 ,横截面积大致以等 比例减少 , (再加上 10% 的回流循环量 ) ,以平衡锥 管内的横向压力 [

2 ] .而且 ,考虑到使浆流沿全幅横 向进入阶梯扩散器各支管的压力和流量一致 , Opti2 Flo流浆箱在锥形总管外形设计中 ,根据水力学原 理 ,经过计算 ,进浆总管的后壁 ,最终设计为一种修 正的抛物线形状 [

3 ] . 2. 1.

2 双管束设计 在大流量浆料进入流浆箱的情况下 ,箱体内部 双管束结构要比单管束结构产生更均匀的流量分 布 ;

浆料混合更充分 ,防絮聚作用会更好 ,流浆箱的 运作会更稳定.从图 1可以看到 ,由进浆总管来的 大流量浆流转向 90度角 ,以等压、 等流的多股小浆 流进入第一段 (均采用圆形管 )管束.然后 ,浆料进 入平衡室 ,使它得到缓冲和压力的均衡 ,再进入第二 段管束 ,形成湍流发生器.它是由具有特殊形状的 管束和阶梯偏口方形管组成 [

3 ] .换言之 ,实际上就 是把我们常见的第二段管束由入口的圆形管渐变成 出口的六角形 ,改进为由圆形管渐变成近似矩形的 特殊形状而已 ,管束整流的原理是一样的. 2. 1.

3 唇板腔与唇板 浆料离开第二段管束后 ,进入唇板腔 , 通过腔 内通道的形状或者湍流片来控制浆料的湍流特性. 即是说 ,浆流在尚未喷出唇板口之前 ,在唇板腔内分 成若干层浆流流道 ,使浆流收敛而不扩散 ,从而控制 在较小的湍动 ,而又有适当的湍流强度 ,使浆流的流 态更加稳定. 在高速造纸机的稀释水流浆箱中 ,上唇板已取 消了传统的调节装置 ,其调节系统是用来控制纸机 横向定量的 ,在纸机闭路控制的操作中 ,由计算机系 统进行控制 ,即用步进电动机传动顶起螺栓和伸张 棒 ,整幅喷浆唇口的开启度一致.此外 ,上唇板还可 以相对于下唇板作前后调节 ,以达到最佳的喷射角 和成形质量.而下唇板则是刚性的 ,它被安装固定 于喷浆口上.在设计上要求它要易于更换 ,实际难 于做到 [

4 ] . 2. 1.

4 支架结构 支架结构设计的关键在于控制流浆箱的震动. 美卓公司现用新的 C型机架支撑结构 ,它能承受较 高的压力和温度差 ,以确保纸机高速运行的性能. 2.

2 Opti Former成形部 垂直式夹网成型器 (Opti For mer)是芬兰美卓公 司的专利产品 ,如图 3所示.它是由辊子和脱水板 组成的.包括有胸辊 ,真空成形辊 ,加载装置及靴形 脱水板与真空伏辊等. 图3垂直式夹网成形器脱水分布图 当浆料从流浆箱的唇板口喷射出来 ,喷浆着网 点在胸辊上 ,接着进入两网之间的夹区.外网与真 空成形辊的包角优化为 25° ,它有利于高效脱水和 提高成形纸页的匀度 ,以及均一纤维 ,填料 ,添加剂 的分布. 按照传统的新闻纸生产工艺理念 ,不管使用是 何种型式 (长网 ,叠网 ,夹网 )的成形器 ,离开网部的 纸页干度必须达到 20%.为了这个目标 ,在纸机高 车速 (超过

1000 m /m in)的情况下 ,迫使设备制造商 要在成形器内加装效率很低的真空箱装置 ,这对纸 机的能量消耗是一个挑战 ,而且增加网的拖动阻力 , 缩短网的寿命.况且纸浆在网部脱水初期 ,需要延 缓脱水速率 ,以确保纸页成形质量 ,真空成形辊的真 空度 (一般为 - 18kPa左右 )也有所限制.现在是 采用加载脱水板予以补充.于是 ,曾经有人提出 ,在 密闭引纸中 ,能否将纸页离开网部的干度略为降低 , 再由压榨部进行处理 [

5 ] .但是 ,从工厂脱水成本费

7 Paper Science & Technology

2007 V ol .

26 N o.

4 用的角度、 以及纸机设备与工艺的发展趋势来看 ,离 开网部的纸页干度仍然是以 20%为目标. 为了改善纸机网部的脱水与延长网的使用寿 命 ,网的结构设计已有长足的发展.这台纸机的内 网长度 25m,外网长度 35m,网的张力均为

12 kN / m.故此 ,需采用三层织法成形网 [

6 ] . 网部成形区白水移出 ,直接进入密封槽 ,以避免 空气的混入 ,并防止白水飞溅至成形网上 ,改善成形 器的干净度. 2.

3 OptiPress压榨部 造纸机械制造商曾做过试验 ,认为纸机车速为 2000m /m in时 ,纸页离开压榨部的干度需要达到 48% ~52% [

7 ] .靴形压榨的出现与不断完善 ,使纸 机高车速成为现实.从理论上说 ,压榨的脱水程度 取决于压榨负荷和纸页在压区停留的时间.而压榨 负荷则取决于线压力 ,纸页停留时间则取决于压区 宽度和运行速度 [

8 ] .从广纸的实例来看 ,传统的四 辊三压区压榨采用窄压区 (压区宽度 40mm )接触 , 第三压区的线压为

90 kN /m,纸页干度为 44%;

而 第三压区改用宽压榨 (压区宽度为 250mm) ,线压为 800kN /m,则纸页干度为 48% ~48. 5%. 现美卓公司提供给广纸 # 9纸机的 OptiPress压 榨部是具有两道直通式靴形压榨 ,压榨后的纸页干 度可以更高一些 ,其结构如图 4所示 : 图4直通式靴式压榨组成示意图 它是由靴形压榨辊 ( Sym - Belt辊 )和中高补偿 辊(Sym - ZL辊 )两个辊子所组成.每对辊子都是 通过传动侧和操作侧的轴承负载绞接件彼此连接而 成 ,这样机架就不会有压榨负荷 [

8 ] ,从而降低机架 的振动.如图 5所示. 无论如何 ,提高纸页压榨后的干度值 ,能增加湿 纸强度 ,并改善它在入烘缸时的运行性能.在两道 压区之间 ,还装设有蒸汽箱 ,以提高湿纸温度和增加 第二道靴压的脱水 ,同时调整水份的横幅分布.纸 机在 车速1800m /m in 时,第二道靴压的线压为1000KN /m,离开压榨的纸页干度为 50% ,不能低于 47% [

9 ] . 压榨部纸页干度达到 50% ~51% ,在高速运行 条件下 ,它仍然是" 弱不禁风 " ,需要毛毯全程的支 撑 ;

进入压区时 ,更是要用双毛毯夹送保护 ,全幅密 闭引纸 ,操作起来更安全 ,引纸时间可缩短.如图

6 所示. 图5靴形压榨的组成

8 《 造纸科学与技术 》 2007年第26卷第4期 图6直通式靴形压榨组合配置示意图 从图 6可以看到 ,它是采用三条毛毯外加一条 输送带的形式.所有压区的辊子都有沟纹面 , Sym - Belt辊子输送带也具有沟纹 ,输送带是一条憎水 的织物 ,用于消除湿纸页的回湿 ,确保良好的横幅水 份分布和压榨后的纸页干度.压区辊子均装有集合 沟纹脱水流出的回收装置. 2.

4 单层排列烘缸的干燥部 经压榨后的纸页 ,由两个干网真空箱吸附至干 网上 ,进入单层排列烘缸的干燥部.上层排列有 :通 蒸气加热、 直径为