卫生纸机的改造

余章书

某纸业公司原有2台抄宽为3150 mm的圆网卫生纸机，双毯托辊压榨结构，烘缸直径为Φ3600 mm，采用老式活动弧形板网槽和压力喷浆成形器，网笼直径为Φ1800 mm，车速为120～160 m/min，单台纸机日产量为8～12 t，生产的卫生用纸匀度差，产品档次低。

该公司将2台卫生纸机由圆网改为长网投产一年后，又经历了系统结构的技术改进，改进后该纸机具有机型结构简单、操作维修方便、车速高、产量高、产品品质提高和能耗低等优点。卫生纸机改造前后其结构示意图如图1和图2所示。本文介绍了改造情况，以供参考。

图1 圆网卫生纸机改造前的结构示意图

1 流浆箱的改造

1.1 折流带压流浆箱

为了改善和提高卫生用纸的匀度和物理性能，将圆网压力喷浆成形器改为长网压力流浆箱。该流浆箱设有锥方形多管进浆稳浆器，双匀浆辊由变频电机直接带动，可对上堰板的横向作整体升降调节和局部微调。该折流带压流浆箱由全不锈钢材料制造［1］，其内外形结构示意图如图3所示。

该折流带压流浆箱配套纸机车速为180～450 m/min，适于生产卫生用纸。该流浆箱配有自动调节浆阀，控制浆的压力和流量，且流浆箱内有一定压力容量的浆位，稳定流浆箱的浆流运行，不受浆泵供浆偶尔波动的影响。使用折流带压流浆箱使纸张物理性能有明显改善，并且操作简单，维修方便，运行稳定、可靠，结构简单紧凑，费用低。

图2 圆网改为长网后的卫生纸机结构示意图

图3 折流带压流浆箱内外形结构示意图

1.2 双匀浆辊设计

采用双匀浆辊设计，以解决卫生用纸纵横向强度比过大的难题。第一个匀浆辊为双螺纹圆孔交错排列辊，如图4所示。其中螺旋线与轴线夹角为5°，开孔率为48%，辊孔径为Φ24 mm，孔内外倒“圆弧角”，光滑不挂浆。圆孔匀浆辊在慢速转动下，具有整流和分散纤维的作用。

第二个匀浆辊为横向形长孔排列辊 (Φ219 mm不锈钢管加工)，开孔率为43%，加工质量要求与圆孔辊相同，如图5所示。

图4 双螺纹圆孔交错排列匀浆辊的结构意图

浆料纵向排列流动的纤维总比横向排列流动的纤维多，故设横向长形布孔辊，可阻挠限制纵向纤维排列走向，增加横向纤维排列走向，因而可改善浆流纤维纵横向排列的匀一性和交织能力，缩小卫生用纸纵横向抗张强度比，效果甚佳。且该双匀浆辊设计的实践经验是要尽量靠近堰板 (或唇板)，这样可在短距离稳定浆流纤维纵横向的排列走向，促使浆流纤维上网有良好的纵横向交织能力。

1.3 匀浆辊到唇板 (堰板)前缘距离的确定

匀浆辊在唇板或堰板前的位置非常重要，主要起最后整流的作用。匀浆辊到唇板前缘的距离是根据马尔当 (Mardon)的“无波迹”距离［2］计算的 (式 (1)):

其中:L为无波迹距离;K为波迹常数 (与小孔径及开孔率有关)，当开孔率为50%时，k=25 mm左右;V为通过匀浆辊孔眼的浆流速度;d为匀浆辊小孔直径 (一般取25 mm);D为匀浆辊直径。

图5 横向长孔匀浆辊的结构示意图

由式 (1)可知，影响匀浆辊使用效果的主要因素是流量 (通过匀浆孔眼浆流速度)、匀浆辊直径及开孔率，其波迹与流量成正比，与辊径成反比。简单地说，匀浆辊的匀浆是靠通过旋转的孔辊产生的波迹效应实现的。流浆箱双匀浆辊的设计，浆辊间距为80～100 mm，无波迹距离是设计的关键，即计算第二个匀浆辊至堰板唇口喷浆点距离。流浆的长度要恰到好处，流浆过长，孔辊的匀浆波迹和浆流湍动消失，在唇口形成大浆团;流浆过短，若浆流湍动仍比较大，浆流会把波迹带到成形网上形成条流。流浆的长度是按纸机车速、流量范围计算出的，经修正系数缩短而确定。这个缩短系数通过实验统计得出，视浆料种类及抄造品种、车速情况取值，通常匀浆辊到唇流浆口的距离为辊孔直径的15～20倍，当车速≥350 m/min时，取20倍，距离过长会引起絮聚，一般无波迹距离取值为350～400 mm。

改造后卫生用纸的纵横向强度比由原来1∶(28～30)缩小到1∶(20～22)，可提高纸张匀度，大大改善卫生用纸的质量。

2 长网部脱水板的改造

脱水板是一种静脱水元件［3-4］，其斜面与网面之间所形成的较长楔形真空区是逐渐扩大的，所以抽吸力较小，当纸机车速为400 m/min时，真空度只有70 mmHg(9.3 kPa)，其真空抽吸脉冲作用也较平稳而连续。脱水板是由一个锐利的前缘 (前角)、一个支撑成形网的水平面和一个倾斜的平面组成。脱水板的宽度通常为70 mm，其中水平支撑平面宽为30 mm，脱水板前角为45°，倾斜面的倾角由起初使用的2°～5°改为5°～8°。纸机网部根据车速和产量设置8个4片装置脱水板箱，2个脱水板箱设为一组，每组设一种脱水板倾斜角，若设4组，脱水板箱应设为5°、6°、7°、8°共4种倾斜角，按网部运行方向由大到小排列。改进后的脱水效果、成纸匀度及纸张的物理指标均得到明显改善。不同倾斜角脱水板的排列效果，与纸机的车速、浆料浓度、打浆度、网目等因素有关，倾斜角的选择或排列应视生产实际情况而定。脱水板支撑网平面设置两排盲孔，高速运行时，可减轻楔形真空区中的水层脱水负担，楔形区中的水层长度改造后缩短为正常运行长度的1/3，使脱水缓慢且均匀，脱水量大，消除了正压，克服了跳浆现象。同时，在倾斜面设置长条方沟纹，促使楔形真空区中的短水层稳定连续脱水，在运动的网面和静止的斜面之间产生了较大的相对运动，可引起小的涡流现象。

这种小涡流的存在，使网面上的浆料产生了相应的微湍动，有利于克服纤维的再絮聚，改善纤维的纵横向排列结构，提高纸张匀度，缩小纤维纵横向强度比。脱水板的干扰较小，运行也相对稳定。初步形成的湿纸幅通过所有脱水板箱后比改造前的湿纸幅水分含量减少25%～30%，大大减少了真空箱、真空辊等的吸水动力消耗(20%～30%)，提高了纸张的外观质量。脱水板改造前后脱水过程的变化示意图分别见图6和图7。

3 干燥部改造

3.1 纸机双毯改为单毯

老式双毯带托辊压榨结构的圆网纸机只适应在130～160 m/min车速下运行。为了解决该纸机技术上存在的问题，将大缸双毯改为单毯和真空吸移辊装置，见图2。去掉上毯和主压榨，可减少动力和毛毯材料的消耗，简化设备结构、换毯简单、操作方便、减少清洗毛毯和断头接纸的麻烦，从而降低操作工和维修工的劳动强度。

3.2 烘缸部的普通托辊改为长盲孔带沟纹托辊

烘缸部位设长形盲孔带沟纹托辊结构装置，托辊对烘缸由原来右偏心改为左偏心，脱水由原来逆流改为顺流。托辊要求采用大辊径Φ800 mm(波纹气胎加压)，压区大，脱水效果甚佳，纸幅不易压溃和减少印痕现象，提高卫生用纸的吸水性和柔软性。托辊辊面包覆聚胺酯材料，不易变形、老化，且具有弹性、耐热又耐用。毛毯洗涤喷水的水槽在纸机上方，水槽为半敞开式，避免纸机高速运行时喷水洗毯溅到机外。单毯卫生纸机装置有3个吸湿纸幅水分的真空箱和2个吸毯水真空箱。湿纸幅进托辊上烘缸时的水分可控制在60%左右，以免湿纸幅水分过高产生“水痕”和“压花”等现象。大辊径长盲孔带沟纹托辊的加压部位纸幅干度每提高1%，干燥部蒸汽消耗就可降低6%～8%，因此，提高托辊脱水效率降低干燥部的蒸发负荷，成为降低成本的有效途径。

长形盲孔带沟纹压榨辊是在圆盲孔、沟纹等压辊技术基础上发展演变而来的［5-8］，如图8和图9所示。

与圆盲孔辊、沟纹辊、真空辊等结构辊相比，长形盲孔带沟纹辊具有以下优点:①开孔率大，为40%～45%，脱水容积相当于圆盲孔辊和沟纹辊的3～5倍，在同样线压下，可使进入干燥部的纸幅干度提高4%～5%，使纸机的能源消耗减少15%～20%;②在压榨辊排水量相同条件下，比沟纹辊、圆盲孔辊的线压力降低20%～30%，大大降低动力消耗;③压榨辊面采用聚胺酯材料包覆，塑性强度好，使用寿命比胶辊长3～4倍。在使用运行过程中，不易使其盲孔深度磨损或变形而变小，有较强的脱水能力，可保持湿纸幅干度稳定，并使湿纸幅具有弹性、塑韧性，加压脱水，纸幅上不出现孔印、裂断和起皱等现象;④包覆的聚胺酯硬度与圆盲孔包覆的聚胺酯辊硬度相同，弹性好，在同样线压力下形成的压区更宽，压区压力更为均匀，使纸幅横幅脱水均匀，且具有较强的自清洗能力;⑤在高速运转下，脱水与排水具有连续性和均匀性，有强大的脱水效果;⑥可提高纸机车速和产量，降低能源消耗 (水电汽)，效果显著;⑦卫生用纸柔软度提高;⑧改善固化纤维的交织能力，缩小纸张的纵横向强度比;⑨脱水效果好，加压线压力适中，毛毯使用寿命延长60%～80%。

3.3 烘缸技术参数

为了生产安全起见，设计烘缸最大压力为0.7～0.8 MPa，实际工作压力为0.4～0.5 MPa。在抄造卫生用纸的过程中，烘缸的速比 (即烘缸与卷纸缸的线速比)对卫生用纸起皱影响较大，经验表明，速比范围应在1∶(1.20～1.36)为宜。当速比为1∶1.16时，皱纹小而浅;速比为1∶1.25时，皱纹清晰，速比过大会在起皱刮刀处有堆纸现象。起皱前湿纸幅水分过大，纸幅容易断头，水分过小时，皱纹成形较差，纸也容易破裂，所以应根据具体情况，适当控制起皱前纸幅水分。起皱刮刀一般要求为:刀刃厚度1～1.5 mm，刮刀角为75°～80°，刀口角度不大于30°，刮刀线压力为12～15 kN/m，材质可采用带锯片或紫铜板等。刀刃厚，起皱粗;刀刃薄，起皱细密，但刀片运行周期短。起皱刮刀和烘缸接触点的切线夹角为20°～25°最佳，且应安装在距烘缸水平中心线下方的R/4处 (R为烘缸半径)，起皱刮刀和烘缸接触要求精密，不能有“透光”现象，以免影响刮刀起皱的效果。

4 纸机改造效果

该纸业公司2台卫生纸机经改造后，生产的卫生用纸柔软度、白度、吸水性、强度、手感等均能满足市场的要求。卫生用纸的成品率及合格率由改造前的90%～92%提高到95%～97%;电耗由改造前的520 kWh/t纸降到390 kWh/t纸;煤耗 (按标准煤计)由改造前的450 kg/t纸降到280 kg/t纸;生产过程废水全部经沉淀净化处理，基本上可做到循环再使用;每生产1 t纸需要补充的清水量，由改造前的40 t降到15～20 t，大大减少了废水的排放。

5 结语

2台长网卫生纸机经系统的压力流浆箱、脱水板、真空吸引辊、烘缸双毯改单毯、长形盲孔带沟纹辊等技术改造后取得成效，目前该纸机运行良好，达到了设计要求，提高了车速和产量，降低了原料和能源消耗，利于加强环保的污染综合治理。纸机改造后生产的产品档次上升，卫生用纸的物理指标满足市场的要求，做到适销对路，减轻了企业在市场中竞争剧烈的压力，取得了显著的经济效益和社会效益。

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