圆网纸机生产挂面箱纸板的技术改造

余章书

圆网纸机生产挂面箱纸板的技术改造

余章书

介绍了圆网纸机采用折流带压活动弧形板成形器、三辊半湿压光机，改换大辊径压榨，增加烘缸组，增设表面施胶机和压光机等系统的技术改造情况。生产实践表明，改造后，车速由改造前的95～130/min提高到95～230 m/min，日产量由改造前的35～45 t提高到100～135 t，且所生产的挂面箱纸板和瓦楞原纸档次得到了提高。

圆网纸机;技术改造;压力活动弧形板成形器

目前，国内圆网纸机在中小型造纸企业还大量存在，且大多技术比较落后，生产品种单一，产品档次低、产量低，适应不了现代造纸发展的需要。随着包装工业的迅速发展，圆网纸机生产包装用纸的市场需求量日益增加。企业面临着激烈的市场竞争，因此，对造纸设备的技术挖潜、改造创新显得尤为重要。

某外资纸业公司创办于2002年，有两台圆网纸机，抄宽都是3200 mm，2个大烘缸，2个网笼，生产普通瓦楞原纸。两台纸机的2个大烘缸直径均为3000 mm，第1个大烘缸为双毯、预压、主压榨、托辊装置，第2个大烘缸上设有压光辊，2个网笼直径为1500 mm，老式活动弧形板网槽，采用变频分部传动。抄造90～130 g/m2的瓦楞原纸，车速只有85～95 m/min，单台日产量只有30～35 t。2005年曾采用压力喷浆成形器改造两台纸机，虽然抄瓦楞原纸车速可开到120～130 m/min，日产量可达35～45 t，但产品档次低，抄纸匀度差，横幅定量不稳定，经常出现纸病、且难以处理，造纸同行普遍认为该压力喷浆成形器结构上存在着许多弊病，需要改进［1］。

该公司于2010年再度对两台纸机进行了系统地技术改造，将其改造成为多圆网多缸纸板机，调整了产品结构，生产130～320 g/m2挂面牛皮箱纸板和75～120 g/m2高强瓦楞原纸，纸机的工作车速可达95～230 m/min(抄不同定量的车速)，单台日产量可达100～135 t(两台改造纸机年产量可达7万～8万t)，改造后的圆网纸机的结构如图1所示。

1 圆网成形部

图1 圆网纸机改产挂面箱纸板的技术改造结构简图

生产挂面箱纸板或高强瓦楞原纸的主要物理指标大多取决于纸幅的成形阶段，而成形的基本性能取决于网槽 (成形器)。为了改善和提高纸的匀度和定量的均一性，提高其物理性能，将第1次纸机改造的直径1500 mm片式网笼和压力喷浆成形器换掉，纸机改为设置4个直径1800 mm片式网笼和4个折流带压活动弧形板成形器。将第1个圆网成形器的活动弧形板调低50 mm(设近大缸位置为第1圆网成形器)，采用未漂本色商品浆作为纸板的挂面层，上浆量为20 g/m2时，对浆料适应性强，上浆较均匀，可保证纸板挂面层有较好的匀度;其余3个圆网上浆量均为100 g/m2，浆料可用废纸浆。在2、3、4网笼前设置3个吸水箱，其作用主要是脱水和防止掉纸。第4网笼前的吸水箱箱口选择较宽，真空度为35～45 kPa，脱水能力较大，湿纸幅在随毛毯回头后干度可达10%～12%。采用50%～70%国内废纸浆、30%～50%进口OCC废纸浆抄造高强瓦楞原纸，只要用2个网笼。

通过考察和借鉴国外先进技术，公司自行设计了一种折流带有一定压力活动弧形板的成形器 (见图2～图4)，为全不锈钢材料制造，并且设有锥形多管进浆稳浆器、匀浆辊 (变频电机直接带动)、活动弧形板出浆回流调节器和弧形板能高低调节的装置及直接在网槽外拉取活动式堰板方便更换唇布的设置［2］。下面简述折流带压活动弧形板成形器的工作原理和优点。

图2 折流带压活动弧形板成形器外形图

1.1 折流带压活动弧形板成形器的工作原理

一般浓度 0．15% ～0．35%的纸料直接由浆泵(选用FP型低脉冲浆泵稳定)以扬程10～12 m的压力，送进锥形多管进浆稳浆器，以控制每条进浆管有相同的压力。然后，进入网槽底部产生折流翻滚，促使纤维团充分扩散，流经集流狭道，以稳定浆的横向宽度流动的流速 (流量)，且通过转动的匀浆辊后(即匀浆辊的线速与浆速要求相适应)，浆的流动压力降低，形成缓和稳流，促使浆里的泡沫消失。同时，有利于纤维均匀扩散，提高纤维上网的纵横交织能力，使湿纸幅成形时厚薄和匀度一致。由于网笼内外较大的压力差，浆料上网迅速脱水形成湿纸幅，由网笼带伏辊运转而带上毯，折流带压活动弧形板成形器依此原理工作。

1.2 折流带压活动弧形板成形器的优点

由于原来用的压力喷浆成形器有多个小管喷浆直接冲击网面，浆易堵塞在网笼内外网之间，难清洗，也影响浆料上网的均匀度，纸幅上不时出现一条条“水痕”、“透光点”等纸病，影响纸的外观质量;且压力喷浆出口离网面只有0．5～1．0 mm，外网易磨损，网的使用寿命只有10～12天，频繁换外网，影响生产和产量。而活动弧形板成形器是靠网笼内外压力差使浆料上网的，上浆溢流出口处离网面间距20～30 mm，网笼内外网不存在严重堵浆和磨坏网面的现象。若浆料干净，纸机上浆前不需安装旋翼筛(压力筛)，一年可节省30万元的电费和维修费。目前国内纸厂普遍使用的尼龙网和聚酯网寿命短;采用无端不锈钢网，使用寿命却长达18～24个月，大大减少了停机换网时间，抄纸外观质量好;随着造纸发展的需要，今后采用无端不锈钢网的将会更多。两台纸机圆网部的改造都采用了新型带压活动弧形板成形器，车速提高了1倍多，纸的物理强度明显提高，且匀度好，横幅定量稳定，操作和维修方便，运行安全，稳定可靠 ，结构简单紧凑，投资改造费用省，见效快。

该纸机采用折流带压活动弧形板成形器也适应生产高档卫生用纸和文化用纸等品种，可调节活动弧形板高低装置，抄造定量范围大。

2 压榨部

压榨部设一道预压榨和一道主压榨。将原预压上下胶辊Φ450 mm退到压毯辊用，预压改为上石辊Φ550 mm，下胶辊Φ500 mm;原主压榨上石辊Φ550 mm改为Φ850 mm，下胶辊Φ500 mm改为Φ800 mm，将石辊Φ550 mm和胶辊Φ500 mm(沟纹)退到预压辊用;第1烘缸托辊和第2烘缸压光辊均为Φ550 mm胶辊;在第3烘缸上装置三辊半湿压光机和烘缸组后安装三辊压光机，辊径规格相同。两台纸机规格都相同，这样便于维护，扩大了备品备件的通用性和互换性，更可减少大量备品备件的存放和资金的积压。主压榨由Φ850 mm的天然石辊和Φ800 mm的包胶盲孔辊组成，石辊为裸辊。由于天然石辊的透气性好，剥纸容易，易于开式引纸;盲孔辊有较高的脱水效果。预压榨的线压采用30～35 kN/m;主压榨的线压采用50～55 kN/m;出压榨部纸幅干度可达34% ～36%。

上毛毯不通过主压榨，其原因一是毛毯经一道预压榨后，由于上毛毯在工作行程中不便安装脱水、清洗能力较强的装置，上毛毯本身携带的水分较多且有不少细小纤维、纸毛等，如与下毛毯一起夹着纸幅进入主压榨，不但不能顺利吸收纸幅的水分，甚至可能反过来使本身水分回到纸幅中，降低主压榨的脱水效率;二是如上毛毯和纸幅一起通过主压榨，由于纸幅较厚，毛毯和纸幅的伸长量相差较大，再一起进入第1大烘缸与托辊压区时，易产生起皱现象，上毛毯不经过主压榨，纸幅经引纸辊再到上毛毯，可缓和二者伸长之差距，避免起皱和压溃现象。抄造挂面箱纸板，上毛毯也可不经过预压辊，脱水好，能提高挂面箱纸板的平滑度和紧度。

3 干燥部

两台纸机干燥部除了都有2个大烘缸外，又各增加1个Φ3000 mm大烘缸和6个Φ1800 mm的烘缸组。要求纸幅进第1大烘缸干度为35%，出第3烘缸干度为90%，经施胶后，进入烘缸组纸幅干度为60%，出烘缸组干度为90%。为保证达到上面的要求，需对烘干面积进行计算［3］。

3.1 3个大烘缸

3个大烘缸皆为Φ3000 mm。第1大烘缸普通汽罩，托辊为Φ550 mm包胶辊，压区线压力为50～55 kN/m;第2大烘缸上压光辊压区线压力为45～50 kN/m;第3大烘缸设置三辊半湿压光机，底辊压区线压力为45～50 kN/m。其他参数分别为:进第1大烘缸纸幅干度 (c1)35%，出第3大烘缸纸幅干度(c2)90%，烘缸包角 (α)270°，第3大烘缸单位出力 (M)平均值为50 kg/(m2·h)，M指烘缸对纸幅蒸发水分的能力，烘缸干燥有效面积F可由式(1)计算 (参考有关纸机原理结构与设计的计算方法):

式中，G=0．066V·q(G为纸机的单位时间生产率)，q=320 g/m2(箱纸板定量)，V为纸机车速;W为1 kg纸中蒸发的水量;n为大烘缸个数，产量按135 t/d计，b为纸幅宽。则按抄造挂面箱纸板计算得:

将各参数代入式 (1)，求得所需有效干燥面积F为67．2 m2，而烘缸的实际有效干燥面积Fn为:

若Fn＞F，则3个大烘缸的干燥能力满足要求。

3.2 烘缸组

两台纸机的施胶机后烘缸组均由6个Φ1800 mm的烘缸组成 (n'为烘缸组的个数，设普通气罩)，进入烘缸组的干度，即出第3烘缸进入施胶机后的施胶干度 (c)为60%，出施胶机进入烘缸组后的干度(c2)为90%(与施胶前出第3烘缸的干度c2相同)，烘缸组平均包角为α'=230°，烘缸单位出力M'=18 kg/(m2·h)。由式 (1)计算出所需有效干燥面积F'为58 m2，而烘缸组的实际有效干燥面积Fn为:

显然，Fn'＞F'，烘缸组的干燥能力可以满足要求。

3.3 第3烘缸上装置三辊半湿压光机

在第3烘缸上装置三辊半湿压光机 (见图5)，中设铁辊 (Φ400 mm)，上辊 (Φ450 mm)和下辊(Φ550 mm)为包聚氨酯材料，辊面具有刚性、柔性和耐磨特点，脏物不易黏辊易清理。纸幅经半湿压光机压光比第2烘缸单条压光辊压光的效果好，纸张正反面平滑度有明显提高，缩小了纸的平滑度两面差，提高了紧度、环压等物理强度。

图5 三辊半湿压光机结构图

装置三辊半湿压光机，可起湿压光、烘干的作用，纸幅不易断头和起皱;两烘缸距离短，引纸容易。这种安装形式，具有结构简单紧凑、传动稳定、安全可靠和劳动强度低等优点。

半湿压光机装在第3烘缸上，即不必移动原有设备位置，也不增加传动装置，由第3烘缸直接带动，且靠半湿压光辊的自重加压，可节省带动功率10～12 kW，每年节电8万～10万kWh，另外，设备投资少，解决了纸张质量上存在的实际问题。

经过一年多的实践，摸索出一些生产操作经验，对于半湿压光机的主要影响因素，笔者认为有以下3个方面:

(1)湿纸水分

从第2烘缸剥离下来的湿纸幅，水分最好控制在20%左右 (亦即进第3烘缸前的干度为80%)，纸幅温度60～70℃，这种湿热状态下的湿纸幅中纤维具有较高的柔软性，易变形且有弹性，经过半湿压光机后，特别是粗糙面受到较大压力作用，变得光滑平整，低面 (凹处)上的细小纤维和辅料牢固地结合在纸面上，提高了纸张的平滑度和表面强度，缩小了平滑度两面差，若水分太低，纤维失去可塑性和弹性，压光效果差。

(2)压光线压力

线压力的调节，既要使平滑度符合要求，又不会产生纸幅压溃。一般压光辊第1、第2、第3道线压力分别控制在35～40、40～45、45～50 kN/m，由轻压到重压，纸幅才不会起皱。半湿压光机与烘缸偏心250 mm，压光效果才好。

(3)硬度

聚氨酯辊的硬度也影响压光效果。硬度太高时，压区近似刚性接触，纸幅容易产生“湿斑点”和压溃现象;硬度太低时，又起不到压光效果，聚氨酯辊面硬度为90～93肖氏度，中高为0．3～0．5 mm。

(4)通过软压达到光滑平整的纸幅，经表面施胶的施胶剂用量可节省15%～20%，有利于纸张外观的改善。

3.4 在烘缸部位装置热风箱

湿纸幅经烘缸干燥，蒸发的水分被干网吸收，在春季，空气湿度大，其水分未能充分蒸发，又会影响车速、产量和纸的外观质量，烘缸部位的每条干网装置热风箱 (见图6)，使纸机车速不受影响，节省烘缸的用汽量并能弥补烘缸干燥能力的不足。

图6 烘缸热风箱侧面示意图

为进一步提高纸板的环压强度、平滑度、紧度，在大烘缸与烘缸组之间安装表面施胶机，在干燥部后设1台三辊压光机 (中铁辊Φ400 mm，上辊Φ450 mm和下辊Φ550 mm为包聚氨酯材料)，线压力分别为35～40 kN/m和40～45 kN/m。虽纸机技术改造配套较齐全，但是否同时使用半湿压光机、施胶机、压光机等附属设备，应视生产需要、用户对纸张档次的要求而决定。生产瓦楞原纸可不过三辊半湿压光机，只过压光底辊 (将上中辊提升)，原因是瓦楞原纸不要求纸面很光滑。

表1 圆网纸机各传动点电动机功率的分配值 kW

4 传动部分

纸机设9个变频传动点:预压、主压榨、第1烘缸、第2烘缸、第3烘缸、施胶机、施胶后烘缸组、压光机和卷纸机。纸机各部位功率用类比法估计，并根据系数计算法，确定各传动点电动机的配用功率，结果见表1。

两台纸机改造后，产量提高近2倍，产品主要物理指标有明显提高。纸的紧度由改造前的0．72 g/cm3提高到0．87 g/cm3;纸的纵横抗张强度比由改造前的1．0∶2．5 ～1．0∶3．2 缩小到 1．0∶2．0 ～1．0∶2．3;纸的裂断长可达到6500 m以上;挂面箱纸板的正面平滑度可达130～150 s，而平滑度两面差可缩小到12%以下;环压强度0．5～0．8 kN/m;耐折度15～20次;耐破度800～1200 kPa;成品率和合格率均为96%～98%。不同定量有不同的要求 (以上为抄造120 g/m2定量的物理指标)。企业在进行技术挖潜改造的同时，还要担负着降低能耗、原材料消耗和环境污染的综合治理、安全生产等重大责任。电耗由改造前的400 kWh/t纸降到280 kWh/t纸;煤耗 (按标准煤计)由改造前的300 kg/t纸降到230 kg/t纸 (纸机烘缸冷凝水的温度在90℃以上，全部回收锅炉使用，可节省煤耗);生产包装用纸，充分利用细小纤维，废纸的耗用量由改造前的1250 kg/t纸降到1120 kg/t纸;生产洗涤的废水全部经沉淀净化处理，其排放净化水量由原来的40%减少到10%～15%;每生产1 t纸需要补充清水量由改造前的45 t降到15～20 t，大大减少了废水的排放量。

该公司厂区附近有一条68 m高的落差水渠，为造纸生产提供有压力的自然水源，无需用水泵动力抽水，生产使用方便。一年也可节省近百万元电费。公司设计料场、制浆、造纸有落差的生产流程，尽量少用浆泵、管道、阀门等，可节省电费和维修费用。流程有落差，便于设置斜筛，不耗动力回收粗浆、减少细浆的流失，做到废水沉淀净化处理后有85%～90%再使用，将环保污染综合治理降低到最低限度。

5 结语

两台纸机改造一年多来，运行良好，达到了设计要求，生产的挂面箱纸板和高强瓦楞原纸产品档次高，企业取得了显著的经济效益和社会效益。

［1］ 刘运达．单层布置纸机的改造［J］．中国造纸，2006，25(10):38．

［2］ 刘志良．牛皮挂面箱纸板纸机流浆箱的设计［J］．中国造纸，2007，26(2):35．

［3］ 柯晓军．纸机干燥部的最优化方案［J］．中国造纸，2007，26(2):39． CPP

Rebuilding Experience of a Cylinder Machine

YU Zhang-shu

The rebuilding experience of a cylinder machine is introduced in this paper．A cylinder machine consisted of a former with movable arc plate and zigzag flow was rebuilt，in addition to the original three rolls hemi-dry calender was replaced by a large diameter roll press and the number of drying cylinders was increased，a surface sizing press and a calender were newly installed．The speed of the rebuilt machine increased from 95～130 m/min to 95～230 m/min，and its capacity increased from 35～45 t/d to 100～135 t/d when packaging paper was produced．

cylinder machine;rebuilding;former with pressure movable arc plate

TS735+．3

B

0254-508X(2011)09-0054-05

余章书先生，高级工程师;主要从事造纸机械设备技术改造、制浆造纸工程设计工作。

2011-05-06(修改稿)

(E-mail:yuzhangshu@sina．com)

(责任编辑:赵旸宇)