水玉峰1、3蔣小軍2宋 培1（1.上海東冠紙業(yè)有限公司， 上海 201505；2.南通華嚴(yán)鑄造有限公司磨片研究中心， 江蘇 南通 226403；3.南京林業(yè)大學(xué)， 江蘇 南京 210037）

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優(yōu)化打漿降能耗 提高生活紙品質(zhì)

水玉峰1、3蔣小軍2宋 培1
（1.上海東冠紙業(yè)有限公司， 上海 201505；
2.南通華嚴(yán)鑄造有限公司磨片研究中心， 江蘇 南通 226403；
3.南京林業(yè)大學(xué)， 江蘇 南京 210037）

摘 要：上海東冠紙業(yè)與南通華嚴(yán)磨片研究中心協(xié)作優(yōu)化打漿方式和磨漿機(jī)磨片。它們采用Broom fin 掃帚鰭系列L3型多元合金磨片，改混合打漿為分別打漿，提高了生活紙成紙柔軟性和拉力等品質(zhì)。經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐，取得了明顯的節(jié)能成效。

關(guān)鍵詞：打漿方式 粗粒多元合金磨片 混合打漿 分別打漿

0　前 言

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大眾對(duì)生活質(zhì)量重視程度不斷提高。衛(wèi)生紙和紙巾紙等常用生活紙已成為日常生活不可缺的快速消費(fèi)品，擦手紙、廚房用紙等擦拭紙也逐漸步入普通家庭。市場(chǎng)對(duì)生活用紙的需求，無(wú)論從數(shù)量層面，還是種類、品質(zhì)和功能等更高層面，都在逐漸增加。

鑒于市場(chǎng)需求擴(kuò)大，生活用紙生產(chǎn)線數(shù)量也呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。近年來(lái)投產(chǎn)了很多高車速的新月形紙機(jī)和改良式圓網(wǎng)紙機(jī)，不斷提高生活紙制造商的生產(chǎn)規(guī)模。但是，其中也有很多生產(chǎn)線，面臨著生產(chǎn)成本偏高、質(zhì)量不穩(wěn)定、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力缺乏等問(wèn)題。

未來(lái)，在主體設(shè)備、基礎(chǔ)技術(shù)和原料基本相似的情況下，要生產(chǎn)出高品質(zhì)和更多功能的生活用紙，需要在原料、工藝研發(fā)、生產(chǎn)管理和裝備優(yōu)化等方面下更多的功夫。經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展要求和日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力，也迫使生活紙制造企業(yè)亟待提高紙機(jī)的運(yùn)行速度，挖掘潛力節(jié)能減排，降低漿耗、水耗、電耗和氣耗。凡此種種，技術(shù)創(chuàng)新和工藝優(yōu)化在生活紙行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中的重要性日益顯著。

為了進(jìn)一步降低生產(chǎn)線生產(chǎn)能耗，提高生活紙品質(zhì)，上海東冠紙業(yè)與南通華嚴(yán)磨片研究中心協(xié)作優(yōu)化打漿方式和磨漿機(jī)磨片，作了有益的研究探索和生產(chǎn)實(shí)踐，取得了明顯的節(jié)能成效。

1　優(yōu)化前的打漿狀況

1.1 使用100%木漿原料

長(zhǎng)纖維：漂白硫酸鹽針葉木漿（NBKP）35%；

短纖維：漂白硫酸鹽闊葉木漿（LBKP）65%。

1.2 優(yōu)化前打漿方式

長(zhǎng)短纖維按一定配比碎漿經(jīng)雙錐磨漿機(jī)（DCR）混合打漿后，再與疏解后的損紙漿配漿，最后經(jīng)雙盤磨漿機(jī)（DDR）精漿入成漿池。

1.3 優(yōu)化前打漿流程

打漿流程見(jiàn)圖1。

圖1　優(yōu)化前的打漿流程

2　優(yōu)化前的問(wèn)題

（1）磨漿是提高纖維結(jié)合力的最有效方法[1-2]。原長(zhǎng)短纖混合打漿工藝，雙錐磨漿機(jī)（DCR）運(yùn)行負(fù)荷高、時(shí)間長(zhǎng)，特別是LBKP木漿經(jīng)DCR 和DDR兩次打漿，加劇對(duì)LBKP短纖維的橫向切斷。

（2）雙盤磨漿機(jī)（DDR）使用壽命短。原用磨片齒片容易出現(xiàn)斷齒和鋸齒形磨損（見(jiàn)圖2），并且由于齒片脫落進(jìn)入漿料系統(tǒng)，通過(guò)壓力篩時(shí)會(huì)打壞壓力篩篩鼓，通過(guò)壓力篩篩鼓的齒片直接進(jìn)入流漿箱，會(huì)壓壞真空?qǐng)A網(wǎng)紙機(jī)特有的不銹鋼成形網(wǎng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)軋壞毛毯，嚴(yán)重影響正常的生產(chǎn)秩序，給生產(chǎn)成本、運(yùn)行穩(wěn)定性及成紙品質(zhì)等方面帶來(lái)諸多困擾。

圖2　原用磨片齒片容易出現(xiàn)斷齒和鋸齒形磨損

（3）原DDR磨漿機(jī)D型和G型磨片鋸齒形磨損。既影響打漿均勻性，又因磨片有效磨漿面積降低造成切斷增加。

（4）由于成紙強(qiáng)度較低，提升DDR的運(yùn)行功率，一般根據(jù)物性強(qiáng)度狀況調(diào)整20 kW或更大，能改善成紙的強(qiáng)度，基本達(dá)標(biāo)合格，但部分紙漿過(guò)度打漿，出現(xiàn)幾個(gè)不利現(xiàn)象：

① 磨片鋸齒形磨損導(dǎo)致磨漿面積降低，需要提高磨漿功率以達(dá)到既定打漿指標(biāo)，導(dǎo)致纖維切斷增加，成紙松厚度降低很明顯，需要提高起皺率才能改善成紙的柔軟度，影響了紙機(jī)效率；

② 烘缸蒸氣用量需提升，主要表現(xiàn)在提升磨漿功率后同樣條件下紙幅干燥能力不夠；

③ 細(xì)小纖維增加，表現(xiàn)在紙機(jī)導(dǎo)輥纏漿較多，沖洗頻繁，氣浮白水處理難度加大。

3　優(yōu)化打漿方式和磨片的過(guò)程

東冠紙業(yè)工藝、設(shè)備部門與南通華嚴(yán)磨片研究中心共同研究生活紙打漿機(jī)理，根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備條件，探討具體工藝及匹配的磨片齒型。混合打漿改為分別打漿方式：DCR單獨(dú)處理NBKP；LBKP不再用DCR打漿，改為與損紙漿一起用疏解機(jī)輕度疏解，配漿后經(jīng)DDR低強(qiáng)度打漿，雙盤磨磨片優(yōu)化為Broom fin 掃帚鰭系列L3型粗粒多元合金磨片，降低打漿強(qiáng)度。

3.1 優(yōu)化后的打漿流程

NBKP長(zhǎng)纖維單獨(dú)用DCR（雙錐磨）對(duì)長(zhǎng)纖維進(jìn)行適當(dāng)切斷和分絲帚化；LBKP短纖維和損紙打漿線用疏解機(jī)進(jìn)行輕度疏解，保證纖維長(zhǎng)度，減少對(duì)纖維的橫向切斷；按照一定比例混合配漿，用DDR（DD600雙盤磨）進(jìn)行低強(qiáng)度打漿，入成漿池供紙機(jī)抄造。打漿流程見(jiàn)圖3。

圖3　優(yōu)化后的打漿流程

3.2 磨片優(yōu)化

磨片的設(shè)計(jì)與選型，一般應(yīng)用“比刀緣負(fù)荷” (Specific Edge Load簡(jiǎn)稱SEL)和“比表面負(fù)荷”(Specific Surface Load簡(jiǎn)稱SSL)等假說(shuō)理論[3]。東冠紙業(yè)與華嚴(yán)磨片研究中心在選擇磨片齒型時(shí)，充分考慮到SEL和SSL理論的科學(xué)性和片面性，融入了“流變效應(yīng)”和最新檔壩理論，在齒寬、溝寬、溝深三者之外，更多地關(guān)注到磨片齒傾角度與檔壩形式對(duì)絮聚纖維打漿的影響因素。這次磨片優(yōu)化選定Broom fin掃帚鰭系列DD660-L3型粗粒多元合金磨片，帶粗粒的多元合金磨片齒表面作用于纖維的摩擦力增加[4]，近似玄武巖孔隙的“微小磨齒”作用，促進(jìn)了纖維的分絲起毛和吸水潤(rùn)張，在打漿度提高過(guò)程中較好保持纖維濕重，磨齒粗粒表面促進(jìn)纖維潤(rùn)漲水化，有助于提高纖維強(qiáng)度，并且降低打漿電耗。

在這次優(yōu)化實(shí)踐中，L3型粗粒多元合金磨片使用的全周期內(nèi)未出現(xiàn)波浪形、鋸齒形磨損和嚙合狀磨損，打漿電流穩(wěn)定，下機(jī)后的磨片外觀完整，磨損平整、均勻，見(jiàn)圖4。

4　優(yōu)化前后對(duì)比和總結(jié)

4.1 優(yōu)化前后主要運(yùn)行情況對(duì)比

圖4　Broom fin L3型粗粒多元合金磨片外形

通過(guò)對(duì)磨片及打漿方式的優(yōu)化，延長(zhǎng)了磨片使用壽命，并且在改善成紙品質(zhì)的同時(shí)，大幅降低了打漿能耗，見(jiàn)表1。

表1　優(yōu)化前后主要運(yùn)行情況對(duì)比

（1）雙盤磨DDR優(yōu)化為Broom fin L3型多元合金磨片后，打漿功率降低，使用壽命由之前的90～120 d，延長(zhǎng)到300 d左右，節(jié)約了易損件成本，并且沒(méi)有斷齒、波浪形和鋸齒形磨損現(xiàn)象，磨損均勻平緩，對(duì)后續(xù)流程中的關(guān)鍵設(shè)備及備件，比如壓力篩、不銹鋼成形網(wǎng)、毛毯等，沒(méi)有產(chǎn)生負(fù)面影響。

（2）LBKP不經(jīng)雙錐磨打漿，額定功率較高的DCR的運(yùn)行時(shí)間減少8~9 h/d。

（3）LBKP改為與損紙漿一起輕度疏解，額定功率較低的疏解機(jī)運(yùn)行增加4~6 h/d，但是總打漿功率至少每小時(shí)降低80 kW。

4.2 優(yōu)化前后的成紙物性對(duì)比

優(yōu)化磨片及打漿方式后，紙張定量未改變的前提下，進(jìn)一步改善了成紙的強(qiáng)度、柔軟度、松厚度等物性指標(biāo)，并且降低了蒸氣消耗量，見(jiàn)表2。

表2　優(yōu)化前后的成紙物性對(duì)比

（1）成紙干強(qiáng)度、濕強(qiáng)度一定程度上提高，物性更趨于穩(wěn)定，同時(shí)成紙的厚度（膨松度）、手感（柔軟度）更好。

（2）由于厚度（膨松度）更好，紙機(jī)起皺率可以降低，紙機(jī)抄造效率更高，提升2%~3%。

（3）由于起皺率的適當(dāng)降低，提高了成紙強(qiáng)度，降低了打漿功率，故生產(chǎn)更加穩(wěn)定，紙機(jī)運(yùn)行趨向良性循環(huán)過(guò)程。

4.3 優(yōu)化后的總結(jié)

通過(guò)打漿方式以及DDR磨片等一系列優(yōu)化，改善了成紙的手感、滑度及強(qiáng)度，提升產(chǎn)品品質(zhì)；提升紙機(jī)的運(yùn)行效率2%~3%；按日產(chǎn)50 t成品紙計(jì)算，全年設(shè)備運(yùn)行率95%，t紙節(jié)約用電約50 kW·h，平均電價(jià)0.70元/kW·h，全年節(jié)省電耗成本約60.7萬(wàn)元（見(jiàn)計(jì)算式1）；t紙蒸氣消耗降低0.1 t，蒸氣價(jià)格150元/t，全年節(jié)省蒸氣成本約26萬(wàn)元（見(jiàn)計(jì)算式2）。

計(jì)算式1：

50 t×50 kW·h×365 d×95%×0.70元≈60.7萬(wàn)元

計(jì)算式2：

50 t×0.1 t×365 d×95%×150元≈26萬(wàn)元

5　結(jié)束語(yǔ)

在造紙生產(chǎn)過(guò)程中，關(guān)注細(xì)節(jié)，不斷優(yōu)化工藝技術(shù)和強(qiáng)化管理創(chuàng)新，是生產(chǎn)穩(wěn)定、質(zhì)量穩(wěn)定、降低成本以及提升企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的有效保障。不同生產(chǎn)線系統(tǒng)條件和設(shè)備流程存在差異性，并不是所有的既定系統(tǒng)都適合分別打漿，需根據(jù)具體情況制定具體的優(yōu)化方案。未來(lái)，我們對(duì)造紙過(guò)程節(jié)能控制的方法仍需要不斷探索。

參考文獻(xiàn)

[1]景宜,王仁榮,吳國(guó)泉. 高速紙機(jī)長(zhǎng)纖維的磨漿策略[J].中國(guó)造紙學(xué)報(bào),2006,21(2):62.

[2]蔣小軍, 任紅銳, 尚慶武,等. Soft fin軟鰭磨片降低磨漿能耗 提高NCR抗張強(qiáng)度[C].中國(guó)造紙學(xué)會(huì)第十六屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集,2014:368.

[3]張輝,李忠正.盤式磨漿機(jī)技術(shù)研究進(jìn)展與趨勢(shì)[J].中國(guó)造紙,2007,26(10):41.

[4]袁麟,蔣小軍.打漿磨片材質(zhì)與齒型的優(yōu)化[J].中國(guó)造紙,2011,30(3):71-73.

水玉峰 男 上海東冠紙業(yè)有限公司生產(chǎn)經(jīng)理，從事造紙生產(chǎn)技術(shù)、研發(fā)與管理工作，南京林業(yè)大學(xué)制漿造紙本科畢業(yè)，碩士研究生在讀（GCT）。

E-mail：shuiyufeng1981@163.com

作者簡(jiǎn)介：