衛(wèi)生紙機(jī)的改造

余章書

某紙業(yè)公司原有2臺(tái)抄寬為3150 mm的圓網(wǎng)衛(wèi)生紙機(jī)，雙毯托輥壓榨結(jié)構(gòu)，烘缸直徑為Φ3600 mm，采用老式活動(dòng)弧形板網(wǎng)槽和壓力噴漿成形器，網(wǎng)籠直徑為Φ1800 mm，車速為120～160 m/min，單臺(tái)紙機(jī)日產(chǎn)量為8～12 t，生產(chǎn)的衛(wèi)生用紙勻度差，產(chǎn)品檔次低。

該公司將2臺(tái)衛(wèi)生紙機(jī)由圓網(wǎng)改為長(zhǎng)網(wǎng)投產(chǎn)一年后，又經(jīng)歷了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的技術(shù)改進(jìn)，改進(jìn)后該紙機(jī)具有機(jī)型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作維修方便、車速高、產(chǎn)量高、產(chǎn)品品質(zhì)提高和能耗低等優(yōu)點(diǎn)。衛(wèi)生紙機(jī)改造前后其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1和圖2所示。本文介紹了改造情況，以供參考。

圖1 圓網(wǎng)衛(wèi)生紙機(jī)改造前的結(jié)構(gòu)示意圖

1 流漿箱的改造

1.1 折流帶壓流漿箱

為了改善和提高衛(wèi)生用紙的勻度和物理性能，將圓網(wǎng)壓力噴漿成形器改為長(zhǎng)網(wǎng)壓力流漿箱。該流漿箱設(shè)有錐方形多管進(jìn)漿穩(wěn)漿器，雙勻漿輥由變頻電機(jī)直接帶動(dòng)，可對(duì)上堰板的橫向作整體升降調(diào)節(jié)和局部微調(diào)。該折流帶壓流漿箱由全不銹鋼材料制造［1］，其內(nèi)外形結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

該折流帶壓流漿箱配套紙機(jī)車速為180～450 m/min，適于生產(chǎn)衛(wèi)生用紙。該流漿箱配有自動(dòng)調(diào)節(jié)漿閥，控制漿的壓力和流量，且流漿箱內(nèi)有一定壓力容量的漿位，穩(wěn)定流漿箱的漿流運(yùn)行，不受漿泵供漿偶爾波動(dòng)的影響。使用折流帶壓流漿箱使紙張物理性能有明顯改善，并且操作簡(jiǎn)單，維修方便，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，費(fèi)用低。

圖2 圓網(wǎng)改為長(zhǎng)網(wǎng)后的衛(wèi)生紙機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 折流帶壓流漿箱內(nèi)外形結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 雙勻漿輥設(shè)計(jì)

采用雙勻漿輥設(shè)計(jì)，以解決衛(wèi)生用紙縱橫向強(qiáng)度比過(guò)大的難題。第一個(gè)勻漿輥為雙螺紋圓孔交錯(cuò)排列輥，如圖4所示。其中螺旋線與軸線夾角為5°，開孔率為48%，輥孔徑為Φ24 mm，孔內(nèi)外倒“圓弧角”，光滑不掛漿。圓孔勻漿輥在慢速轉(zhuǎn)動(dòng)下，具有整流和分散纖維的作用。

第二個(gè)勻漿輥為橫向形長(zhǎng)孔排列輥 (Φ219 mm不銹鋼管加工)，開孔率為43%，加工質(zhì)量要求與圓孔輥相同，如圖5所示。

圖4 雙螺紋圓孔交錯(cuò)排列勻漿輥的結(jié)構(gòu)意圖

漿料縱向排列流動(dòng)的纖維總比橫向排列流動(dòng)的纖維多，故設(shè)橫向長(zhǎng)形布孔輥，可阻撓限制縱向纖維排列走向，增加橫向纖維排列走向，因而可改善漿流纖維縱橫向排列的勻一性和交織能力，縮小衛(wèi)生用紙縱橫向抗張強(qiáng)度比，效果甚佳。且該雙勻漿輥設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)是要盡量靠近堰板 (或唇板)，這樣可在短距離穩(wěn)定漿流纖維縱橫向的排列走向，促使?jié){流纖維上網(wǎng)有良好的縱橫向交織能力。

1.3 勻漿輥到唇板 (堰板)前緣距離的確定

勻漿輥在唇板或堰板前的位置非常重要，主要起最后整流的作用。勻漿輥到唇板前緣的距離是根據(jù)馬爾當(dāng) (Mardon)的“無(wú)波跡”距離［2］計(jì)算的 (式 (1)):

其中:L為無(wú)波跡距離;K為波跡常數(shù) (與小孔徑及開孔率有關(guān))，當(dāng)開孔率為50%時(shí)，k=25 mm左右;V為通過(guò)勻漿輥孔眼的漿流速度;d為勻漿輥小孔直徑 (一般取25 mm);D為勻漿輥直徑。

圖5 橫向長(zhǎng)孔勻漿輥的結(jié)構(gòu)示意圖

由式 (1)可知，影響勻漿輥使用效果的主要因素是流量 (通過(guò)勻漿孔眼漿流速度)、勻漿輥直徑及開孔率，其波跡與流量成正比，與輥徑成反比。簡(jiǎn)單地說(shuō)，勻漿輥的勻漿是靠通過(guò)旋轉(zhuǎn)的孔輥產(chǎn)生的波跡效應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。流漿箱雙勻漿輥的設(shè)計(jì)，漿輥間距為80～100 mm，無(wú)波跡距離是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，即計(jì)算第二個(gè)勻漿輥至堰板唇口噴漿點(diǎn)距離。流漿的長(zhǎng)度要恰到好處，流漿過(guò)長(zhǎng)，孔輥的勻漿波跡和漿流湍動(dòng)消失，在唇口形成大漿團(tuán);流漿過(guò)短，若漿流湍動(dòng)仍比較大，漿流會(huì)把波跡帶到成形網(wǎng)上形成條流。流漿的長(zhǎng)度是按紙機(jī)車速、流量范圍計(jì)算出的，經(jīng)修正系數(shù)縮短而確定。這個(gè)縮短系數(shù)通過(guò)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)得出，視漿料種類及抄造品種、車速情況取值，通常勻漿輥到唇流漿口的距離為輥孔直徑的15～20倍，當(dāng)車速≥350 m/min時(shí)，取20倍，距離過(guò)長(zhǎng)會(huì)引起絮聚，一般無(wú)波跡距離取值為350～400 mm。

改造后衛(wèi)生用紙的縱橫向強(qiáng)度比由原來(lái)1∶(28～30)縮小到1∶(20～22)，可提高紙張勻度，大大改善衛(wèi)生用紙的質(zhì)量。

2 長(zhǎng)網(wǎng)部脫水板的改造

脫水板是一種靜脫水元件［3-4］，其斜面與網(wǎng)面之間所形成的較長(zhǎng)楔形真空區(qū)是逐漸擴(kuò)大的，所以抽吸力較小，當(dāng)紙機(jī)車速為400 m/min時(shí)，真空度只有70 mmHg(9.3 kPa)，其真空抽吸脈沖作用也較平穩(wěn)而連續(xù)。脫水板是由一個(gè)銳利的前緣 (前角)、一個(gè)支撐成形網(wǎng)的水平面和一個(gè)傾斜的平面組成。脫水板的寬度通常為70 mm，其中水平支撐平面寬為30 mm，脫水板前角為45°，傾斜面的傾角由起初使用的2°～5°改為5°～8°。紙機(jī)網(wǎng)部根據(jù)車速和產(chǎn)量設(shè)置8個(gè)4片裝置脫水板箱，2個(gè)脫水板箱設(shè)為一組，每組設(shè)一種脫水板傾斜角，若設(shè)4組，脫水板箱應(yīng)設(shè)為5°、6°、7°、8°共4種傾斜角，按網(wǎng)部運(yùn)行方向由大到小排列。改進(jìn)后的脫水效果、成紙勻度及紙張的物理指標(biāo)均得到明顯改善。不同傾斜角脫水板的排列效果，與紙機(jī)的車速、漿料濃度、打漿度、網(wǎng)目等因素有關(guān)，傾斜角的選擇或排列應(yīng)視生產(chǎn)實(shí)際情況而定。脫水板支撐網(wǎng)平面設(shè)置兩排盲孔，高速運(yùn)行時(shí)，可減輕楔形真空區(qū)中的水層脫水負(fù)擔(dān)，楔形區(qū)中的水層長(zhǎng)度改造后縮短為正常運(yùn)行長(zhǎng)度的1/3，使脫水緩慢且均勻，脫水量大，消除了正壓，克服了跳漿現(xiàn)象。同時(shí)，在傾斜面設(shè)置長(zhǎng)條方溝紋，促使楔形真空區(qū)中的短水層穩(wěn)定連續(xù)脫水，在運(yùn)動(dòng)的網(wǎng)面和靜止的斜面之間產(chǎn)生了較大的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可引起小的渦流現(xiàn)象。

這種小渦流的存在，使網(wǎng)面上的漿料產(chǎn)生了相應(yīng)的微湍動(dòng)，有利于克服纖維的再絮聚，改善纖維的縱橫向排列結(jié)構(gòu)，提高紙張勻度，縮小纖維縱橫向強(qiáng)度比。脫水板的干擾較小，運(yùn)行也相對(duì)穩(wěn)定。初步形成的濕紙幅通過(guò)所有脫水板箱后比改造前的濕紙幅水分含量減少25%～30%，大大減少了真空箱、真空輥等的吸水動(dòng)力消耗(20%～30%)，提高了紙張的外觀質(zhì)量。脫水板改造前后脫水過(guò)程的變化示意圖分別見圖6和圖7。

3 干燥部改造

3.1 紙機(jī)雙毯改為單毯

老式雙毯帶托輥壓榨結(jié)構(gòu)的圓網(wǎng)紙機(jī)只適應(yīng)在130～160 m/min車速下運(yùn)行。為了解決該紙機(jī)技術(shù)上存在的問(wèn)題，將大缸雙毯改為單毯和真空吸移輥裝置，見圖2。去掉上毯和主壓榨，可減少動(dòng)力和毛毯材料的消耗，簡(jiǎn)化設(shè)備結(jié)構(gòu)、換毯簡(jiǎn)單、操作方便、減少清洗毛毯和斷頭接紙的麻煩，從而降低操作工和維修工的勞動(dòng)強(qiáng)度。

3.2 烘缸部的普通托輥改為長(zhǎng)盲孔帶溝紋托輥

烘缸部位設(shè)長(zhǎng)形盲孔帶溝紋托輥結(jié)構(gòu)裝置，托輥對(duì)烘缸由原來(lái)右偏心改為左偏心，脫水由原來(lái)逆流改為順流。托輥要求采用大輥徑Φ800 mm(波紋氣胎加壓)，壓區(qū)大，脫水效果甚佳，紙幅不易壓潰和減少印痕現(xiàn)象，提高衛(wèi)生用紙的吸水性和柔軟性。托輥輥面包覆聚胺酯材料，不易變形、老化，且具有彈性、耐熱又耐用。毛毯洗滌噴水的水槽在紙機(jī)上方，水槽為半敞開式，避免紙機(jī)高速運(yùn)行時(shí)噴水洗毯濺到機(jī)外。單毯衛(wèi)生紙機(jī)裝置有3個(gè)吸濕紙幅水分的真空箱和2個(gè)吸毯水真空箱。濕紙幅進(jìn)托輥上烘缸時(shí)的水分可控制在60%左右，以免濕紙幅水分過(guò)高產(chǎn)生“水痕”和“壓花”等現(xiàn)象。大輥徑長(zhǎng)盲孔帶溝紋托輥的加壓部位紙幅干度每提高1%，干燥部蒸汽消耗就可降低6%～8%，因此，提高托輥脫水效率降低干燥部的蒸發(fā)負(fù)荷，成為降低成本的有效途徑。

長(zhǎng)形盲孔帶溝紋壓榨輥是在圓盲孔、溝紋等壓輥技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展演變而來(lái)的［5-8］，如圖8和圖9所示。

與圓盲孔輥、溝紋輥、真空輥等結(jié)構(gòu)輥相比，長(zhǎng)形盲孔帶溝紋輥具有以下優(yōu)點(diǎn):①開孔率大，為40%～45%，脫水容積相當(dāng)于圓盲孔輥和溝紋輥的3～5倍，在同樣線壓下，可使進(jìn)入干燥部的紙幅干度提高4%～5%，使紙機(jī)的能源消耗減少15%～20%;②在壓榨輥排水量相同條件下，比溝紋輥、圓盲孔輥的線壓力降低20%～30%，大大降低動(dòng)力消耗;③壓榨輥面采用聚胺酯材料包覆，塑性強(qiáng)度好，使用壽命比膠輥長(zhǎng)3～4倍。在使用運(yùn)行過(guò)程中，不易使其盲孔深度磨損或變形而變小，有較強(qiáng)的脫水能力，可保持濕紙幅干度穩(wěn)定，并使?jié)窦埛哂袕椥?、塑韌性，加壓脫水，紙幅上不出現(xiàn)孔印、裂斷和起皺等現(xiàn)象;④包覆的聚胺酯硬度與圓盲孔包覆的聚胺酯輥硬度相同，彈性好，在同樣線壓力下形成的壓區(qū)更寬，壓區(qū)壓力更為均勻，使紙幅橫幅脫水均勻，且具有較強(qiáng)的自清洗能力;⑤在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下，脫水與排水具有連續(xù)性和均勻性，有強(qiáng)大的脫水效果;⑥可提高紙機(jī)車速和產(chǎn)量，降低能源消耗 (水電汽)，效果顯著;⑦衛(wèi)生用紙柔軟度提高;⑧改善固化纖維的交織能力，縮小紙張的縱橫向強(qiáng)度比;⑨脫水效果好，加壓線壓力適中，毛毯使用壽命延長(zhǎng)60%～80%。

3.3 烘缸技術(shù)參數(shù)

為了生產(chǎn)安全起見，設(shè)計(jì)烘缸最大壓力為0.7～0.8 MPa，實(shí)際工作壓力為0.4～0.5 MPa。在抄造衛(wèi)生用紙的過(guò)程中，烘缸的速比 (即烘缸與卷紙缸的線速比)對(duì)衛(wèi)生用紙起皺影響較大，經(jīng)驗(yàn)表明，速比范圍應(yīng)在1∶(1.20～1.36)為宜。當(dāng)速比為1∶1.16時(shí)，皺紋小而淺;速比為1∶1.25時(shí)，皺紋清晰，速比過(guò)大會(huì)在起皺刮刀處有堆紙現(xiàn)象。起皺前濕紙幅水分過(guò)大，紙幅容易斷頭，水分過(guò)小時(shí)，皺紋成形較差，紙也容易破裂，所以應(yīng)根據(jù)具體情況，適當(dāng)控制起皺前紙幅水分。起皺刮刀一般要求為:刀刃厚度1～1.5 mm，刮刀角為75°～80°，刀口角度不大于30°，刮刀線壓力為12～15 kN/m，材質(zhì)可采用帶鋸片或紫銅板等。刀刃厚，起皺粗;刀刃薄，起皺細(xì)密，但刀片運(yùn)行周期短。起皺刮刀和烘缸接觸點(diǎn)的切線夾角為20°～25°最佳，且應(yīng)安裝在距烘缸水平中心線下方的R/4處 (R為烘缸半徑)，起皺刮刀和烘缸接觸要求精密，不能有“透光”現(xiàn)象，以免影響刮刀起皺的效果。

4 紙機(jī)改造效果

該紙業(yè)公司2臺(tái)衛(wèi)生紙機(jī)經(jīng)改造后，生產(chǎn)的衛(wèi)生用紙柔軟度、白度、吸水性、強(qiáng)度、手感等均能滿足市場(chǎng)的要求。衛(wèi)生用紙的成品率及合格率由改造前的90%～92%提高到95%～97%;電耗由改造前的520 kWh/t紙降到390 kWh/t紙;煤耗 (按標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì))由改造前的450 kg/t紙降到280 kg/t紙;生產(chǎn)過(guò)程廢水全部經(jīng)沉淀凈化處理，基本上可做到循環(huán)再使用;每生產(chǎn)1 t紙需要補(bǔ)充的清水量，由改造前的40 t降到15～20 t，大大減少了廢水的排放。

5 結(jié)語(yǔ)

2臺(tái)長(zhǎng)網(wǎng)衛(wèi)生紙機(jī)經(jīng)系統(tǒng)的壓力流漿箱、脫水板、真空吸引輥、烘缸雙毯改單毯、長(zhǎng)形盲孔帶溝紋輥等技術(shù)改造后取得成效，目前該紙機(jī)運(yùn)行良好，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，提高了車速和產(chǎn)量，降低了原料和能源消耗，利于加強(qiáng)環(huán)保的污染綜合治理。紙機(jī)改造后生產(chǎn)的產(chǎn)品檔次上升，衛(wèi)生用紙的物理指標(biāo)滿足市場(chǎng)的要求，做到適銷對(duì)路，減輕了企業(yè)在市場(chǎng)中競(jìng)爭(zhēng)劇烈的壓力，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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