优化磨片一次成浆降低电耗提高成纸品质

蒋小军张 迅高 峰张 宇

（1.南通华严铸造有限公司磨片研究中心, 江苏 南通 226403；

2.山东冠军纸业有限公司, 山东 齐河 251125）

优化磨片一次成浆降低电耗提高成纸品质

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（1.南通华严铸造有限公司磨片研究中心, 江苏 南通 226403；

2.山东冠军纸业有限公司, 山东 齐河 251125）

对磨片齿型、材质进行优化，解决磨片易断齿的问题，进而优化打浆系统、辅助控制手段，改循环打浆为一次成浆，改善纸浆指标，降低打浆电耗，同步稳定生产、提高纸机车速和成纸物理指标。

轻型纸 循环打浆 一次成浆 磨片 打浆电耗

0 前 言

近年来，山东冠军纸业有限公司大力推进特种纸研发生产，目前已有再生静电纸、轻型纸（Light-weight printing paper)、刚古纸（Conqueror Paper）、防伪纸、果袋纸、工程复印纸等十几个品种，其中PM11生产线2640纸机主要生产58 ～ 80 g/m2高档轻型印刷纸。鉴于PM11生产线原来采用的循环打浆方式打浆时间长、打浆电耗高、原磨片易损坏、影响正常生产。因此，冠军纸业于2012年与南通华严磨片研究中心共同提出了磨片优化课题，藉以达到一次成浆目标，期望更好地稳定生产，并带来成浆质量和成纸品质的进一步提升。

造纸打浆过程中，浆料在磨区受力具有复杂性和多变性，打浆理论颇有争议；对于磨浆机打浆机理目前主要也是由假说支撑，打浆相关研究文献主要集中于打浆浓度、设备对比、磨片选型和“有效缘角载荷”等方面的阐述；对如何控制打浆过程和优化打浆方式较少涉及。冠军纸业与南通华严磨片研究中心协作， 在PM11生产线开展的磨片和打浆方式优化实践取得了良好成效。对此次实践过程和结果作简要介绍，以期推动业界打浆节能和生产过程控制的进步。

1 优化磨片和打浆方式前的打浆状况

（1）原料情况：PM11生产线使用进口漂白硫酸盐针叶木浆(NBKP)和化学机械浆，生产58～80 g/m2高档轻型印刷纸，其中以60 g/m2轻型纸产能最大。

（2）打浆方式：硫酸盐针叶木浆和化机浆分开处理，循环打浆。

（3）打浆设备情况：硫酸盐针叶木浆打浆系统，使用ZM460锥形磨浆机→DD600双盘磨→DD600双盘磨；化机浆打浆系统，使用高频疏解机→DD660双盘磨→DD660双盘磨→DD660双盘磨。

2 优化磨片和打浆方式的过程

循环打浆方式往往是在打浆设备能力不足的情况下采取的一种方法。经磨浆机打半浆进入浆池，再经循环泵送至磨浆机打浆，直至达到既定的合格指标。这种循环打浆方式可以解决打浆设备不足的问题，但是循环打浆的过程造成纸浆不均匀，部分纸浆过度打浆，还有部分纸浆打浆不充分，影响纸机抄造和成纸匀度等指标。南通华严磨片研究中心与冠军纸业技术团队共同研究分析，认为PM11生产线打浆系统与设备配置较高，完全具备一次成浆的硬件条件，不需要再循环打浆。

NBKP打浆系统，采用1台ZM460锥形磨浆机、2台DD600双圆盘磨浆机，串联打浆。原来配备ZM460（01）LF型（见图1a）和DD600-D型（见图1b）磨片处理NBKP，因为原来磨片进刀时容易损坏、磨损不均匀，磨片经常出现断齿及锯齿状、波浪形剧烈磨损（见图1），所以设定打浆功率较低，难以一次成浆，需长时间循环打浆以达到既定的打浆度和湿重指标，导致打浆电耗高，且影响打浆匀度、打浆效率和稳定性。

图1 原ZM460(01)LF锥形磨片和DD600-D磨片断齿

优化打浆课题提出后，南通华严根据P11生产线NBKP打浆工艺指标和硬件条件，充分考虑用浆量、打浆时间、设备动力配置及管线分布等方面因素，配给DD600-L3型多元合金磨片（见图2a）安装于2台DD600双盘磨，处理针叶木浆，带浆档磨片齿型，杜绝生浆泵出，且有助于打浆匀度和打浆度提升。此磨片齿型打浆面积大，打浆度上升较快，分丝帚化效果良好；经过车间现场调试后，关停1台锥形磨浆机（250 kW·h），仅开2台DD600双盘磨浆机，不需要循环打浆即可一次成浆，达到打浆度42oSR，湿重9.5～11 g指标，节省了打浆时间和大量电耗成本；磨片整个使用周期经定期观察，磨损均匀、平整，打浆电流稳定，磨片下机时未出现意外断齿现象（见图2b）。

图2 DD600-L3型多元合金磨片使用后磨损均匀、平整、无断齿现象

化机浆打浆系统采用3台DD660双盘磨，原来使用D型和G型磨片，也是因为加压进刀时经常打坏磨片，且无法一次成浆达到既定打浆指标，只能采用低负荷、长时间循环的打浆方式。选用南通华严DD660-S17型（见图3a）和DD660-L3型（见图3b）两种磨片齿型组合打浆后，提高双盘磨有效使用负载，不经循环打浆，一次即可达到42oSR，湿重5 g指标，降低打浆空载功率所占比例。

图3 南通华严DD660-S17型和DD660-L3型磨片

3 优化前后的情况对比

打浆方式的差异或磨片选型不同会带来不同的打浆指标和纤维性质，也会影响不同纸机的抄造适配性。打浆优化包括流体设备选型、管线布置、打浆设备启用数量、串并联形式、磨片选型、打浆方式等。打浆方式的优化包括打浆浓度、功率分配、压力控制、流量控制、温度控制等。打浆在纸厂电耗所占比例很高，但是因为打浆过程在整个纸厂流程中所占比例较小，装备形式相对简单，使管理者常常忽略打浆工段的作业流程细化和优化，导致打浆电耗高、打浆指标不稳定和成纸品质波动。

来自《Khanbaghi & Allison, PPRIC, 2000》的一份研究观察了五十四个变量, 十二个月内每分钟一次对1台纸机观察发现：44% 的纸机断纸是由于制浆配料的改变而引起。冠军纸业从细节入手，强化过程控制优化，改循环打浆为一次成浆，使打浆质量得到改善，最直观的收益是打浆电耗下降，纸机车速提高而纸机断纸次数减少，成纸品质也得到进一步提升和稳定，见表1～3和一个计算式作简单表述。

表1 针叶木浆打浆优化前后参数对比

表2 化机浆打浆优化前后参数对比

表3 循环打浆优化为一次成浆前后成纸指标对比

以上表格数据对比可见，循环打浆优化为一次成浆后，PM11生产线轻型纸成纸指标、纸机稳定性有了进一步提升；从节能角度来观察，除化机浆改为一次成浆节省打浆时间和大量电耗外，仅NBKP打浆系统关停1台锥形磨浆机这一项节电效果也很明显，额定功率250 kW·h，按照最低运行负载60%计算，每天打浆16 h， 300 d运行计算，峰、平、谷平均电价0.50元/kW·h统计，全年至少可节省36万元电耗成本，节电计算式如下:

4 结束语

通过磨片优化和打浆方式由循环打浆优化为一次成浆课题的实践，对打浆指标、成纸物理指标、纸机稳定性、打浆电耗等方面的分析，对磨片的实质性优化前后和打浆方式优化效果的数据对比，充分证实了磨浆机核心元件对影响打浆的质量具有关键作用；同时，一次成浆的打浆方式在造纸工业生产中提高成纸品质、降低打浆电耗成为越来越重要的课题。

[1] 蒋小军．四类不同功能磨片的打浆机理与应用案例分析[C]．江苏省造纸学会第十一届学术年会论集,2011．

[2] 任红锐,尚庆武,蒋小军．改造打浆系统 降低打浆电耗(GLVDD4500型双圆盘磨浆机磨片国产化的实践) [C]．全国特种纸委员会第六届年会论文集．2011．186-189．

[3] 蒋小军,孔凡敏,徐庆珍．桉木化机浆APMP打浆节能与HY SOFT FIN弧形齿磨片应用实践[J]:中国造纸学报，2010,25（增刊）:384//中国造纸学会第十四届学术年会论文集[C]．

[4]袁麟,蒋小军．打浆磨片材质与齿型的优化 [J]．中国造纸，2011,30(3):71-73．

[5] 张菊先,郭勇为．机械浆质量及抄造工艺对含机械浆未涂布纸表面强度的影响[J]．中国造纸2007(2):45．

Optimization of Refining Plates Refining Success Once, Reduce Power Consumption to Improve the Quality of Paper

JIANG Xiaojun1ZHANG Xun2GAO Feng2ZHANG Yu2
(1.Nantong Huayan Casting Co., Ltd. refining plates Research Center, Nantong, Jiangsu 226403; 2.Shandong Champion Paper Co., Ltd. Qihe,Shandong 251125)

Shandong Champion Paper Co., Ltd. PM11 Light-weight printing paper production refining optimization based presentation with Huayan Casting Co., Ltd. Nantong refiner plates research center collaborative, for refiner plate toothed , material optimization, solution easily broken teeth grinding problems, to optimize refining system, auxiliary control means for a change cycle refining, pulp indicators improve, reduce refining power consumption, synchronization stable production, improve machine speed and physical indicators of paper.

light-weight printing paper; loop refining; once successful refining; refiner plates; refining power consumption