卫生纸机真空系统节能及系统优化技术
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定速透平机运行曲线 水环泵运行曲线 Ecopump变速透平机运行区间
真空度
流量
图3 水环泵、定速透平机及变速透平机运行曲线
在 纸机 真空系 统 方面，目前国内大多数 卫 生 纸 吨 纸能 耗在100~150kWh左右（随纸机产能和纸张定量等变化而变 化），占整个纸机能耗的30%以上。采用兰泰克真空系统优 化后，最佳应用案例为：卫生纸吨纸能耗约为60~90kWh， 节能超过50%。
《生活用纸》2018·8期
71
技术与设备 Technique and Equipment
◆ 完全释放纸机供应商因“过度设计”所产生的节能 潜力；
◆ 相比水环泵，无密封水要求。无需冷却塔/消音池及 水处理费用；
◆ 施工及运行费用低； ◆ 安装维护简单，改造项目可在纸机停机甚至运行时 进行。
兰泰克公司的Ecoflow在线脱水测量系统，其采用重力原理 巧妙测量纸机各关键脱水点的脱水量，相比传统的电磁式流 量计，Ecoflow能最大限度地避免水中气泡、纤维以及其他 因素对测量结果准确性的影响，从而显著提高脱水测量准确 性。通过对关键脱水点的精确测量，使用Ecoflow作为辅助 工具来调节纸机关键脱水点的真空度，可以优化真空度，合 理化毛毯选型，最终提高纸机运行效率。
图5 Ecopump变速透平机 卫生纸机真空系统节能优化过程，对于新纸机来说设 计时就直接设计好并安装即可。对于现有纸机改造，也很方 便，直接在旧真空泵边上另设计，旧真空系统可以留在原地， 作为备份。
图6 新纸机真空系统安装和旧纸机真空系统改造
3 卫生纸机脱水测量系统
目前，绝大多数纸机都没有配备准确、可靠的网压部脱 水计量系统，少数纸机配备的是传统的电磁式流量计，而电 磁式流量计往往由于受到测量条件的限制无法准确反映实 际脱水量，也就无法为真空调节提供真实有效的依据。芬兰
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《生活用纸》2018·8期
Technique and Equipment 技术与设备
2 真空系统 2.1 卫生纸机常用真空系统发展历程
纸机真空系统技术经历了水环泵技术（第一代）、传统透 平机技术（第二代）和变速透平机技术（第三代），如图2。
第一 代 水 环泵 技 术，发明 于19 0 0 年，现在世界上仍 有 90%以上的纸机使用该技术。
第一代，水环泵/ 罗茨泵，1900年
第二代，定速透平机， 1945年
第三代，变速透平机， 1999年
图2 真空系统发展历程
2.2 兰泰克真空系统技术性能 与传统的水环泵和单/多级透平机相比，Ecopump变速
透平机根据纸机不同运行条件设定透平机的转速来满足纸 机不同工况下动态的抽气量和真空度需求，从而带来显著的 节能和节水。三种真空系统设备的性能曲线比较如图3。
技术与设备 Technique and Equipment
卫生纸机真空系统
节能及系统优化技术
TM Vacuum System Energy Saving & Optimization
杨凤辉 芬兰兰泰克系统有限公司
简单说来，造纸过程就是一个脱水过程，因为从浆到最 终的纸或纸板，含水量将从99%减少到10%以下。如今，真空 系统在造纸脱水过程中扮演着重要角色，如排水、纸幅处理、 毛毯洗涤等。兰泰克抓住这一个关键点，研发了一成套的脱水 系统节能优化解决方案。兰泰克系统优化技术体现在三个方 面：真空系统、刮刀和脱水系统以及在线脱水测量系统。
真空系统
刮刀及脱水
在线脱水测量
图1 兰泰克系统优化技术
1 真空系统及脱水问题分析 1.1 卫生纸机脱水常见问题
1）局部真空过高导致成形网、毛毯负载大，磨损大； 2）真空压榨辊及刮刀配置不合理导致脱水效果差，纸 幅进扬克缸干度低；
3）汽水分离器配置和管道连接不合理导致系统中产生 大量泡沫，化学品消耗高；真空管道真空度损失大，导致真 空能耗高；
4）喷淋水温度低，喷嘴方向、角度设计不合理导致成形 网、毛毯清洗效果差，脱水效果差，纸幅成形效果差；
5）无精确脱水流量源自文库导致只能依靠经验采用高真空度 脱水，真空能耗高。 1.2 卫生纸机真空系统运行效率影响因素
1）设备选型 高效率的真空系统设备能极大减少真空系统能耗； 传动损失尽可能少。 2）工艺优化 真空系统管道设计合理化，尽可能降低压损； 自动控制提高操作效率； 合理真空系统设计； 合理刮刀脱水与计量配置； 工艺条件优化（浆料、工艺水、真空等）； 供给侧（真空设备）和使用侧（纸机网部、压榨部）都要 考虑到，以上两部分对纸机真空系统运行效率的影响基本上 各占50%，因此设备与工艺优化是卫生纸机真空系统高效运 行的关键。
Ecopump变速透平机在曲面范围内运行，表示它可以 在图3中全部红色斜线区域内提供变化的真空度和流量，然 而水环泵与定速透平机都只能在极其有限的两条曲线上运行 （提供曲线上对应的真空度和流量）。在实际生产中，真空度
和流量需求当然不可能完全契合这两条曲线上的数值。由于 在水环泵绿线右侧或定速透平机蓝线上边表示超出它们的 性能（过载），所以实际需要常常都是在绿线左侧或蓝线下 侧，而这些数值因为不在流量曲线上，所以就很清楚地意味 着能源浪费（供过于求）。
真空系统能耗/(kWh/t纸)
250 225 200 175 150 125 100
75 50 25
0 0
消耗参考指标(kWh/t纸) 兰泰克优化后指标
产能/(t/h)
2
4
6
8
10
12
14
图4 卫生纸机真空系统能耗行业对标
2.3 Ecopump变速透平机特点 ◆ 提高纸机运行性及效率； ◆ 节能30%~70%的真空系统，投资回收期1~2年；
第二代定速透平机技术，发明于70年前，相比水环泵技 术，汽水分离充分，无需密封水，抽真空效率较水环泵技术 要高20%~30%。依据抽真空级数，市场上的第二代透平机 又可分为单级透平机和多级透平机。
第三代变速透平机技术，芬兰兰泰克公司于1999年成功 投入市场。相比第一代真空系统技术，变速透平机技术可进 一步节能30%~70%；相比第二代传统透平机技术，变速透 平机技术凭借变频控制可进一步节能20%~30%。变速透平 机技术相比第一代和第二代技术，由于对真空度和抽气量可 以根据纸机实际生产状况进行调节，所以可以显著地改善真 空系统控制，同时提高纸机运行性能和运行效率。
真空度
流量
图3 水环泵、定速透平机及变速透平机运行曲线
在 纸机 真空系 统 方面，目前国内大多数 卫 生 纸 吨 纸能 耗在100~150kWh左右（随纸机产能和纸张定量等变化而变 化），占整个纸机能耗的30%以上。采用兰泰克真空系统优 化后，最佳应用案例为：卫生纸吨纸能耗约为60~90kWh， 节能超过50%。
《生活用纸》2018·8期
71
技术与设备 Technique and Equipment
◆ 完全释放纸机供应商因“过度设计”所产生的节能 潜力；
◆ 相比水环泵，无密封水要求。无需冷却塔/消音池及 水处理费用；
◆ 施工及运行费用低； ◆ 安装维护简单，改造项目可在纸机停机甚至运行时 进行。
兰泰克公司的Ecoflow在线脱水测量系统，其采用重力原理 巧妙测量纸机各关键脱水点的脱水量，相比传统的电磁式流 量计，Ecoflow能最大限度地避免水中气泡、纤维以及其他 因素对测量结果准确性的影响，从而显著提高脱水测量准确 性。通过对关键脱水点的精确测量，使用Ecoflow作为辅助 工具来调节纸机关键脱水点的真空度，可以优化真空度，合 理化毛毯选型，最终提高纸机运行效率。
图5 Ecopump变速透平机 卫生纸机真空系统节能优化过程，对于新纸机来说设 计时就直接设计好并安装即可。对于现有纸机改造，也很方 便，直接在旧真空泵边上另设计，旧真空系统可以留在原地， 作为备份。
图6 新纸机真空系统安装和旧纸机真空系统改造
3 卫生纸机脱水测量系统
目前，绝大多数纸机都没有配备准确、可靠的网压部脱 水计量系统，少数纸机配备的是传统的电磁式流量计，而电 磁式流量计往往由于受到测量条件的限制无法准确反映实 际脱水量，也就无法为真空调节提供真实有效的依据。芬兰
70
《生活用纸》2018·8期
Technique and Equipment 技术与设备
2 真空系统 2.1 卫生纸机常用真空系统发展历程
纸机真空系统技术经历了水环泵技术（第一代）、传统透 平机技术（第二代）和变速透平机技术（第三代），如图2。
第一 代 水 环泵 技 术，发明 于19 0 0 年，现在世界上仍 有 90%以上的纸机使用该技术。
第一代，水环泵/ 罗茨泵，1900年
第二代，定速透平机， 1945年
第三代，变速透平机， 1999年
图2 真空系统发展历程
2.2 兰泰克真空系统技术性能 与传统的水环泵和单/多级透平机相比，Ecopump变速
透平机根据纸机不同运行条件设定透平机的转速来满足纸 机不同工况下动态的抽气量和真空度需求，从而带来显著的 节能和节水。三种真空系统设备的性能曲线比较如图3。
技术与设备 Technique and Equipment
卫生纸机真空系统
节能及系统优化技术
TM Vacuum System Energy Saving & Optimization
杨凤辉 芬兰兰泰克系统有限公司
简单说来，造纸过程就是一个脱水过程，因为从浆到最 终的纸或纸板，含水量将从99%减少到10%以下。如今，真空 系统在造纸脱水过程中扮演着重要角色，如排水、纸幅处理、 毛毯洗涤等。兰泰克抓住这一个关键点，研发了一成套的脱水 系统节能优化解决方案。兰泰克系统优化技术体现在三个方 面：真空系统、刮刀和脱水系统以及在线脱水测量系统。
真空系统
刮刀及脱水
在线脱水测量
图1 兰泰克系统优化技术
1 真空系统及脱水问题分析 1.1 卫生纸机脱水常见问题
1）局部真空过高导致成形网、毛毯负载大，磨损大； 2）真空压榨辊及刮刀配置不合理导致脱水效果差，纸 幅进扬克缸干度低；
3）汽水分离器配置和管道连接不合理导致系统中产生 大量泡沫，化学品消耗高；真空管道真空度损失大，导致真 空能耗高；
4）喷淋水温度低，喷嘴方向、角度设计不合理导致成形 网、毛毯清洗效果差，脱水效果差，纸幅成形效果差；
5）无精确脱水流量源自文库导致只能依靠经验采用高真空度 脱水，真空能耗高。 1.2 卫生纸机真空系统运行效率影响因素
1）设备选型 高效率的真空系统设备能极大减少真空系统能耗； 传动损失尽可能少。 2）工艺优化 真空系统管道设计合理化，尽可能降低压损； 自动控制提高操作效率； 合理真空系统设计； 合理刮刀脱水与计量配置； 工艺条件优化（浆料、工艺水、真空等）； 供给侧（真空设备）和使用侧（纸机网部、压榨部）都要 考虑到，以上两部分对纸机真空系统运行效率的影响基本上 各占50%，因此设备与工艺优化是卫生纸机真空系统高效运 行的关键。
Ecopump变速透平机在曲面范围内运行，表示它可以 在图3中全部红色斜线区域内提供变化的真空度和流量，然 而水环泵与定速透平机都只能在极其有限的两条曲线上运行 （提供曲线上对应的真空度和流量）。在实际生产中，真空度
和流量需求当然不可能完全契合这两条曲线上的数值。由于 在水环泵绿线右侧或定速透平机蓝线上边表示超出它们的 性能（过载），所以实际需要常常都是在绿线左侧或蓝线下 侧，而这些数值因为不在流量曲线上，所以就很清楚地意味 着能源浪费（供过于求）。
真空系统能耗/(kWh/t纸)
250 225 200 175 150 125 100
75 50 25
0 0
消耗参考指标(kWh/t纸) 兰泰克优化后指标
产能/(t/h)
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图4 卫生纸机真空系统能耗行业对标
2.3 Ecopump变速透平机特点 ◆ 提高纸机运行性及效率； ◆ 节能30%~70%的真空系统，投资回收期1~2年；
第二代定速透平机技术，发明于70年前，相比水环泵技 术，汽水分离充分，无需密封水，抽真空效率较水环泵技术 要高20%~30%。依据抽真空级数，市场上的第二代透平机 又可分为单级透平机和多级透平机。
第三代变速透平机技术，芬兰兰泰克公司于1999年成功 投入市场。相比第一代真空系统技术，变速透平机技术可进 一步节能30%~70%；相比第二代传统透平机技术，变速透 平机技术凭借变频控制可进一步节能20%~30%。变速透平 机技术相比第一代和第二代技术，由于对真空度和抽气量可 以根据纸机实际生产状况进行调节，所以可以显著地改善真 空系统控制，同时提高纸机运行性能和运行效率。