高速卫生纸机概况

高速卫生纸机概况
近年来,生活用纸在我国正迅速成为与消费者关系最为密切的快速消费品。

我国已成为仅次于美国的全球第二大卫生纸生产国及消耗国,生活用纸的生产量和消费量均呈现出稳步上升的态势。

随着新增产能的逐步释放,不少生活用纸企业(如维达、中顺、南宁凤凰、上海潜力等)选择了日本川之江的BF(BestFormerYankeePaper Machine)系列纸机,现就川之江BF-12工艺流程及纸机相关结构进行简要介绍,以促进工艺的优化改进。

目前中国人均生活用纸不到3kg/a,而美国、日本等发达国家是13kg/a,西欧国家也在12kg/a以上。

因此随着中国人生活质量的提高,生活用纸的市场前景很大。

生活用纸在今后十几年内仍处于成长期,消费层次出现多样化,且向中高档过渡,消费领域不断扩大,国内、国际竞争将更加激烈。

不少生活用纸企业(如维达、中顺等)在不断扩大生产规模,与此同时,它们在扩大产能的过程中不约而同地选用了日本川之江生产的BF系列纸机。

日本川之江造机株式会社从1988年开始向中国市场出售BF型卫生纸机,截止到2008年7月份,已先后与维达纸业、中顺纸业、东冠纸业、南宁凤凰等生活用纸厂家签约出售40多条BF型卫生纸生产线,仅维达等企业已投入运行以及即将投入运行的BF系列卫生纸生产线就已达到20条。

现就川之江BF-12型卫生纸生产工艺流程及相关设备结构进行简要介绍,让读者更深刻的认识BF-12卫生纸生产线的主要工艺流程和相关设备。

1 纸机的主要特征概述BF-12纸机是由日本川之江公司提供的,生产卫生原纸的改良式圆网纸机。

BF-12纸机用100%原木浆生产定量为13～25g/m
2 的卫生原纸,纸机设计车速1000m/min,卷纸缸成纸宽度3400mm,起皱率为20%(标准)。

最高日产量:14g/m2 ×3.4m×1000m/min×0.80×60×24×0.95= 52t/day(以生产14g/m2 生活用纸为例),并结合有独立的后加工车间可将原纸加工成厕用卷筒纸、手帕纸、盒抽纸及软抽纸。

相对于生产同类产品的新月型卫生纸机而言,BF系列卫生纸机有结构简单、操作方便、生产及设备维护成本低,性价比高的特点。

因此川之江BF-10α、BF-10 β及BF-12型号纸机广受国内卫生纸生产厂家的青睐。

2 生产工艺流程及相关设备工作原理BF-12型卫生纸生产工艺流程主要由浆料制备系统、浆料流送系统、纸机系统、白水循环系统及化学品系统几个部分组成。

在这里主要阐述一下浆料制备系统、浆料流送系统、纸机系统三个主要系统。

2.1 浆料制备系统由于采用100%原木浆,都是外购浆板后经过浆料制备。

故浆料制备系统主要包括长短纤的配合打浆、浆料除砂以及磨浆的过程。

其主要设备包括有:中浓水力碎浆机、高浓除砂器和双盘磨浆机。

2.1.1 中浓水力碎浆机水力碎浆机是用来处理浆板、损纸的主要设备BF-12 机型卫生纸生产线采用立式单转盘水力碎浆机,同时是间歇操作的。

其主要部件是转盘和槽体。

转盘采用钢制圆盘,盘上有一些叶片和刀片。

由于它的回转而形成浆流的循环和物料的摩擦,从而把浆料碎解。

槽体是一个大口径的浆槽,用它来盛装处理的浆料,使浆料在其中能自由循环流动而不致于堵塞。

主要的操作方法是投料前往碎浆机里加入60%的白水,启动碎浆机叶轮,投完料后碎解12min,加入白水到100%液位时停止加入
白水,开始抽浆直到把浆抽完。

控制碎浆浓度在5%～10%,碎解后的浆料打浆度约为22.0～25.0°SR。

2.1.2 高浓除砂器高浓除砂器有离心沉降式和重力沉降式。

BF-12机型卫生纸生产线采用的是离心沉降型高浓除砂器,主要是通过泵送提供一定压力,并将浆料以切线25 PaperScience&Technology 2008Vol.27No. 5 方向送入除砂器锥形管内, 浆料便沿着管子内壁产生涡旋运动,产生的离心力将固体杂质甩向管壁,固体杂质因重力作用沿管壁下降到排渣口排出,而良浆由于相对密度小于固体杂质,到了除砂器下部,在涡旋运动中逐步转向, 随着离心力所产生的中央低压地带,沿着气柱向上旋转,最后从顶端出口排出。

在具体生产操作过程中一般控制高浓除渣器进口压力保持在0.35MPa,出口压力保持在0.18MPa,同时必须控制好进入高浓除渣器的清水压力,以得到最佳的除砂效果。

2.1.3 双盘磨浆机磨浆是将经过水力碎浆机疏解后的浆料进一步细化、润胀揉搓、压溃等作用,使单根纤维起毛。

通过磨浆可以增加纤维之间的氢键结合力,可以改善纸页的强度和柔软度。

BF-12机型卫生纸生产线所采用的是卧式封闭双盘磨浆机。

它共有三个磨盘,两边两个磨盘固定,中间磨盘转动。

形成两个磨区,但是1#、2#磨盘是可以沿着轴向移动依次来控制,两磨区之间的距离。

1#磨盘是电机控制进刀,而2#磨盘是靠两条进浆管在两磨区之间产生的压力来引导它进退刀,只要根据工艺要求,达到规定的磨浆功率以及通过量,进出口压力稳定后,两磨区之间的压力是稳定的。

2.2 浆料流送系统浆料流送系统的术语主要指从抄前浆池至流浆箱的流线及设备循环回路,BF-12机型卫生纸生产线浆料流送系统的动力源是冲浆泵,它混合浆料与白水,并将混合液送去流浆箱。

冲浆泵是该卫生纸生产线中最大的一个泵,对它的要求十分精确,要求平均流量达到1800m3 /h,扬程30m。

特别是压力和流量要十分稳定,没有脉冲和波动。

为了保证冲浆泵至流浆箱输送的浆料稳定,在4#浆池上浆泵要先将浆料输送至高位箱(具有一定的设计高度要求),通过在高位箱内液位的恒定以稳定浆料,消除湍动,减少浆料在进入冲浆泵前的浓度发生较大波动,同时在高位箱中加入适量的湿强剂也可达到提高成纸性能目的。

在浆料流送系统中也设置了除渣的设备———压力筛,它是浆料进入流浆箱前的最后一道除渣设备。

主要是通过浆料中杂质的体积不同,在冲浆泵压力的作用下,良浆能够通过筛缝,而杂质阻隔在筛缝之外而起到净化除渣,防止浆料堵塞流浆箱喷嘴的效果。

总而言之,浆料流送系统通过对浆料进行计量、稀释与必需的助剂混入以及在上网前的筛选与净化,最终达到控制浆池的液位、浆料浓度以及稀释白水加入量等相关生产工艺参数要求的目的。

这一部份的控制主要是通过DCS控制系统,以及相关的自动调节设备来完成,因为对于浆料流送系统的控制,直接影响了纸机出纸的成纸质量,特别是系统中良浆的筛选净化的调节,是控制卫生原纸质量,减少纸病的重要因素。

2.3 纸机系统
2.3.1 流浆箱流浆箱(见图2)主要是控制浆料的絮聚,同时沿纸机横向喷射出均匀稳定的浆料,促使纸页的均匀成型。

BF-12卫生纸机使用的是压力式流浆箱,浆料浓度在0.15%-0.25%之间;上唇板与网笼面之间的距离0.9-1.3mm;上、下唇板夹口距离10-30mm;进浆锥形管回流阀开度5%-10%,唇口两侧的回流阀视整个纸幅的定量极差来调节,但是必
须得有一定的开度,以防浆料在唇口产生倒流。

浆料经过冲浆泵和压力筛,为了很好的向纸机横幅分散,先进入锥形总管中,入口在传动侧,为了使纸机横幅方向的压力保持一致及防止浆料沉积,则在浆料的入口对面导出10%左右的浆料,使之回流。

为了使浆料在分散箱中能很好的向纸机横幅方向均匀分散,箱中装有分散棒和导销,浆料在狭窄的通道中与分散棒强烈冲击产生涡流,又使用分散棒添加PEO,使浆料得到充分的分散。

然后浆料进入梯型通道,最后由唇口喷出,上网笼进行脱水。

网笼的转速和浆料的速度比十分重要,这个速度比是决定纤维排列分布、纸张纵横强度比值、纸张匀度和纸张表面特性的重要因素。

因此,喷浆的喷嘴是可以调节的,在运行中可以很容易的改变位置和调整流速。

速度比用超小型压力探头来测试。

浆料只有通过布浆器(流浆箱)的整流后,才能达到均一的稳定浆料(按流体力学),进入流浆箱和分散剂(PEO)很好的混合以后,以湍流的流体形态喷向唇口(主要是由梯度形状的箱体和压力使浆料产生湍动),经过弧形板,使纸浆形成均匀的薄膜喷向毛布和网笼的夹缝。

2.3.2 真空网笼真空网笼真空吸水室的角度,根据车速及纸种的变化对脱水情况的影响来调节角度,还要根据纸面纤维的分布情况来做调整。

从网笼前脱出来的水一般分成三层,是由网笼旋转产生的离心力以及网笼内部三个真空度不同的真空吸水室造成的,观察网笼的脱水情况, 应看网前档板上是否有水花飞出,该处毛布是否有反光。

真空吸水室的真空度视实际情况来调节,一般是1#>2#>3#室。

网笼两端的密封水的开度以伏辊与毛布接触时,没有水花压出为准。

纸页就在网笼上成型,所以该设备很关键,也是工艺要求最严格的地方。

浆料通过流浆箱产生湍流,以薄膜状从唇口喷出,进入网笼和毛布的夹缝,由真空网笼的抽吸使纸页成型。

纸页成型时,要求纤维适当拢动,分散均匀,使全幅一致,匀度良好。

如脱水太快、太急影响纤维的分散和纵横交织,细小纤维流失率大,纸面两面性增加,而脱水太慢又影响车速。

浆网速比跟纸张纵横向强度比有密切的关系,因为改变浆网速比能引起强度的变化,在匀度、松厚度、柔软度、手感及外观感觉方面有很大的变化,因此,要准确的把握浆网速比(上浆速度跟网笼转速的比值)。

一般在(1-1.2)之间,有时视纸张纵横向拉力的大小可适当的调整。

2.3.3 Yankee烘缸及气罩由于高能耗,它的运行费用也是最贵,因此努力提高蒸发速率与节约能量是很必要的。

给烘缸供蒸汽时,压力不能超过0.80MPa,给烘缸供汽加压时,需立即开冷凝排水泵。

烘缸要求使用的2.0MPa蒸汽温度214.9℃,流量在6180kg/h;使用1.0MPa 蒸汽温度184.1℃,流量在3082kg/h。

烘缸内部主要是通过烘缸壁的热传导,将蒸汽热量传递给湿纸页,令附在烘缸表面并脱出其中的水分,同时蒸汽在烘缸内凝结成冷凝水。

通过安装在烘缸旁的3个汽水分离器回收烘缸内排出的二次汽及冷凝水,为了降低能耗,有效利用烘缸排出的二次蒸汽,故将一号汽水分离器的二次蒸汽与2.0MPa蒸汽混合升压继续供烘缸使用,利用二号汽水分离器的二次蒸汽加热气罩空气等。

同时,而冷凝水直接通过管道回到电厂。

烘缸气罩主要是利用热风干燥的原理,通过吸入空气利用2.0MPa蒸汽与之进行热交换,产生温度极高的热风,全辐吹到湿纸页表面,同时在气罩排风机的作用下,将大部分纸页干燥所产生的湿气抽走,以加快湿纸页水分的蒸发。

风罩排气的过程中,为了降低能耗,有部分热尾气继续与新鲜加热的空气混合,使风罩的热风干燥系统形成了一定的热风循环。

2.3.4 纸机其他部位结构伏辊:伏辊的安装必须要与网笼的轴线平行,而且伏辊与网笼的接触点可以前后调节,以改变网笼的脱水能力,按规定伏辊与网笼的偏心角为15°-20°;毛
布必须在伏辊与网笼切点的100-200mm处与网面接触,使湿纸页产生预压,保证纸页的顺利成型。

1#托辊:其内部结构跟网笼相似,属于沟纹网孔辊,有一定的脱水能力,其脱水能力也跟网笼相似,可以调节大小。

2#托辊:主要起修饰纸面的作用,另外还有压榨的作用,是沟纹辊。

挤水辊:下面是沟纹辊,上面是抱胶辊,主要起挤压脱水作用,毛毯中的水绝大部分由它来挤压脱掉。

但是上、下两条辊是有偏心距的,因为经过实验发现,毛布的最大脱水量并不在两条辊的垂直中心线,使上挤水辊稍微超前一点,同时又可以起到保护毛布的作用。

毛布张紧辊(毛布舒展辊):刚换上去的毛毯,需要全副润滑后才能慢慢张紧,前提是还没有运转,挤水辊、伏辊、1#托辊、2#托辊都没有合上。

在纸机正常运转时,才能根据实际情况来慢慢张紧毛布,边张紧边观察毛毯的标准线是否正常。

该辊上还有螺旋向外的螺纹,其主要是为了舒展毛毯,使毛毯尽管疏松,以方便脱水。

毛布纠偏辊:顾名思义,就是为了纠正毛毯的运行位置,以防跑偏。

其作用原理为,将该辊的传动侧固定(但可以扭动),操作侧可以前后移动,其移动信号由检测器通过探片将信号转化为气压信号,传给驱动辊,通过操作侧的滑动来调节毛毯的位置。

3 小结BF-12型卫生纸机生产工艺流程确实有其操作方便的特点,但就其抄造工艺而言,也存在一定的局限性。

如:长短纤在中浓水力碎浆机前就按一定的配比加入碎浆,并一同进入磨浆机。

这样对具有不同物理性质的长纤和短纤,无法充分的发挥其各自对纸张性能的优化特性,若磨浆过度反而还影响到最终的成纸性能;另外,由于卫生纸纸机的规模的限制,BF 系列卫生纸机相关自动控制系统集中程度不高,所以它不像其它大型文化纸机等有专门的DCS、QCS及MCS控制室,大部分纸厂仍采用PLC的控制,操作工现场操作环境不理想,等等。

因此,其工艺生产流程、控制流程及相关辅助配套系统仍有许多有待优化之处。