维美德浆料洗涤设备

吴世民

摘要：TwinRoll PressTM是维美德公司研发的专利设备，全称为双辊洗浆机。作为浆线关键的洗浆设备，双辊洗浆机在制浆洗选漂系统中起到了举足轻重的作用。本文简要介绍了双辊洗浆机的发展历程以及每一代洗浆机的特点和应用，并重点介绍了第五代TRP EvolutionTM（改进型双辊洗浆机）的竞争优势、设备特点以及市场应用情况。

关键词：双辊洗浆机；TRPE；洗浆机

中图分类号：TS733+.4

文献标识码：A

DOI：10.11980/j.issn.0254-508X.2018.05.010

收稿日期：2018-03-09（修改稿）

Abstract：TwinRoll Press is the main equipment of fiber washing machines applied byValmet company， it is a most important device in fiber line as a traditional pulping washing device. This article briefly introduced the most advanced type of the washing press TRP EvolutionTM and indicated its advantages， device characteristic and market application.

Key words：Twinroll PressTM； TRPE； pulp washing machine

从未漂浆到漂白浆的过程中，洗涤净化必不可少。维美德（Valmet）公司的浆料洗涤设备有很多种，常见的有双辊洗浆机、压力扩散洗涤器及真空洗浆机等。相比较来讲，双辊洗浆机具有占地小、产能高、进浆浓度允许范围大、出浆干度高、吨浆水耗低、COD去除率高以及广泛的适用性等优点，深受国内外浆厂客户的青睐。

双辊洗浆机由2个相向旋转的辊子组成，辊子表面被穿孔板所覆盖，对浆料进行过滤、挤压，实现对浆料的脱水及洗涤，并从顶部的预破碎螺旋输送出洗浆机，其工作原理如图1所示。

经过近几十年的发展与革新，维美德公司的双辊洗浆机已经从第一代发展到了第五代（如图2所示）。维美德公司最早投入使用的双辊洗浆机材质为EN1.4432不锈钢（等同于奥氏体316L，在普通的碱性环境中使用）。在现代化的大型制浆生产线中，双辊洗浆机已经取代老式的鼓式过滤机作为典型的洗浆设备[1]。双相不锈钢（Duplex Stainless Steel）作為近年来广泛应用于工业上的材料，其兼有奥氏体和铁素体不锈钢的性能，具有优良的耐孔蚀性能、导热性及超塑性等特点。双相不锈钢最初只应用于槽体部分，现在所有型号的所有部件都可以由双相不锈钢制造[1]。双相不锈钢包括EN1.4162、1.4462和1.4410以及更耐腐蚀的254-SMO等型号，均已经作为双辊洗浆机与浆料接触部分的主要材质，故双辊洗浆机已经应用在对材质要求苛刻的二氧化氯漂白工段。最新的设计表明，辊面的穿孔板可以预制好，通过热缩装入辊芯替代之前的焊接磨光工艺，可大大延长滤板的使用寿命。现在维美德洗浆机辊子直径范围从900 mm到2000 mm，辊子有效洗涤长度从2100 mm到8400 mm，可以满足不同产量、原料及工艺的需求。本文将对其发展历程以及更新情况做相应介绍。

1第一代至第三代双辊洗浆机简要介绍

1.1第一代双辊洗浆机 VPC/MPC

1955年，VPC/MPC被引入制浆系统，其主要用于浆料脱水，类似于目前市场上常用的TRPW/TRPZ，TRPW和TRPZ洗浆机将在后面做详细描述。

1.2第二代双辊洗浆机 FPB/DPA

置换洗涤的概念被瑞典Sunds Defibrator公司（1999年8月Sunds Defibrator公司并入美卓公司，2013年12月底维美德公司从美卓公司拆分出来并独立运营）于1978年引入市场后，160多台洗浆机被用于各种工段，如未漂浆洗涤段、氧脱木素段及漂白段[2]。如图2所示，FPB/DPA是维美德公司的第一台置换式洗浆机。洗涤液通过喷嘴被喷入洗浆机内部，置换出浆料内的浓黑液，之所以发生置换是因为槽体内的压力比穿孔板外滤液通道内的压力高，这就是置换洗浆机名称的来历[3]。

1.3第三代双辊洗浆机 DPB

1993年，DPB 被引入市场，其进浆系统大致和DPA一样，但是采用了相对先进的B型，即中浓进浆系统进浆[4]，如图2所示。

维美德一直致力于新产品的开发以及对老设备的更新。目前市场上还有第三代双辊洗浆机DPB在使用，但是大部分已经进行了技术更新，比如进浆系统进行了升级、增加了辊子间隙调节装置等。

2第四代双辊洗浆机 TRP

2001年TwinRoll Press（简称TRP，以下同）被引入市场，如图2所示。TRP有两种不同型号的洗浆机，置换式洗浆机（TRPA/TRPB）和脱水洗浆机（TRPW/TRPZ）。两种洗浆机的不同之处在于：置换式洗浆机分为两个步骤即置换和脱水；而脱水洗浆只有一个步骤即脱水。 TRPA和TRPB都配备了全新设计Paraformer[4]， 与DPB的主要区别是进浆系统采用了多个进浆管，每根进浆管都配备了阀门和流量计，可以保证准确地控制每个Paraformer的进浆量，从而达到在辊子表面均匀布浆的目的。第四代TRP 洗浆机的主要特点见表1。

2.1TRPA/TRPB/TRPW的应用

图3为典型的浆线ECF漂白系统。在未漂浆洗涤段，2台TRPA洗浆机进行串联，可以去除大部分的黑液和有机溶出物。进入氧脱木素段后，浆料经过1台TRPB洗浆机后，再由中浓泵送至中浓储浆塔。之后由中浓泵送至洗浆机洗涤浓缩后进入D0-EOP-DI-DII段，每段配备1台TRPW洗浆机。简洁紧凑的配置不仅可以节约大量的土建投资，还可以在节约水、电、蒸汽等消耗的同时减少废水的排放量。据国内相关报道，用户进行双辊洗浆机和真空洗浆机对比，依据各段加入的稀释水量，真空洗浆机废水排放量为17.2 m3/t（风干浆），而双辊洗浆机废水排放量仅为7.8 m3/t（风干浆），较真空洗浆机少排放9.4 m3/t（风干浆）[5]。

2.2TRPZ的应用

随着环保要求越来越严格，废水排放标准不断提高，同时民众环保监督意识不断增强，使得制浆行业面临更加严峻的挑战，不得不寻求洗涤和漂白的工艺创新，由此对制浆设备供应商提出了更高的要求。近年来，采用臭氧漂白可以进一步降低漂白废水的 COD 和 AOX 负荷，使用臭氧取代或部分取代 ClO2 的臭氧 TCF 漂白和臭氧轻 ECF 漂白越来越受到制浆工业的青睐[6]。高浓纸浆的臭氧脱木素技术不仅是一种非常经济的选择，而且也意味着低浓度的臭氧可以直接加入系统，这样可以减少臭氧发生器的投资成本。维美德公司第四代洗浆机TPRZ可以把浆料浓缩至40%～42%进入到臭氧反应器，与臭氧进行混合，达到最佳的反应条件，并产生较少的漂白废液。TRPZ可以取代传统 “真空洗浆机+压榨螺旋”的配置，节约安装空间，并降低维护成本和吨浆能耗。在巴西FABRIA 集团的Jacarei工厂， 新的制浆生产线在脱木素后采用ZeDP流程，其生产能力为2100 t/d桉木浆。该生产线的技术特点是：采用TwinRoll置换式压榨洗浆机以确保低排放量；采用氧和臭氧脱木素，进一步降低滤液量和废水排放量，降低漂白成本[7]。

3第五代双辊洗浆机 TRP EvolutionTM

维美德公司于2009年开发出了第五代双辊洗浆机TRP EvolutionTM，把进浆允许浓度范围扩展到3%～11%[8]，辊子间隙可以根据生产需要在线调节以达到最佳的运行效果，从而在维护及操控方面有了明显提高，近年来新上的制浆项目都比较青睐第五代双辊洗浆机 TRP EvolutionTM。

3.1TRPE的优势

相比第四代双辊洗浆机TRP，TRPE的RotoFormerTM（布浆器）是一种更加高效的布浆方式。如图4所示，RotoFormerTM由一个进浆箱、布浆螺旋和传动部分构成。进浆箱开口朝向辊面，布浆螺旋维持进浆箱内浆料的流动，其作用是在辊面上形成具有最佳浓度和产量的浆层。TPRE的具体优势如下。

更加高效，同等规格的配置，可以较第四代提高产能30%。

高的出浆干度意味着较低的水耗和废水排放量，以及较低的化学品消耗，成本降低。

有效洗涤浓缩区域更广，其包围辊子角度达到300°，较第四代的180°有很大提升。

所有的气囊密封全部由压缩空气加压，取代密封水进入系统。

布浆器布浆均匀稳定，可以适应更大范围的进浆需求。

辊子间隙可在线调节，保证生产运行及出浆干度的稳定。

两边侧翼均可以打开40°，方便检修辊子及密封。

更节能的布置，可以直接由浆塔进浆到洗浆机。

更方便的优化，可以加装ProDry防回湿装置和ProStream高压在线喷淋等优化方案。

3.2TRPE的结构

TRPE洗浆机通过浆泵或者从浆塔将浓度为2.5%～10%纸浆（浓度取决于洗浆机在浆线的位置）送至位于顶部预破碎螺旋两侧的2个进浆管①区（见图5），然后通过RotoFormerTM，将浆料均匀地分布于辊子表面。槽体是由经过加工成“山”形的中心部件和两端的山形墙组成，便于浆料在辊子表面形成滤层。由于槽体内压力P1比辊芯内滤液通道压力P2大，滤液通过辊子表面的穿孔板，进入辊芯内的滤液通道并从洗浆机的两端流出，再靠重力进入滤液槽。在置换洗涤区域，后段的稀滤液或者热水在②区被加入系统，来置换浆料中的浓滤液。浆料继续随着辊子转动进入两个辊子之间的压区进一步脱水，出压区后，浆料被贴于辊面的刮刀片移除，并被頂部预破碎螺旋打散，输送到下一道工序，也可以在出浆口区域加入稀释水把浆料浓度进一步稀释到中浓泵允许范围。

TRPE还配有液压单元和装在轴头上的液压马达，通过液压单元内的液压泵为双辊的转动提供稳定的动力，并依据工艺需要通过间隙液压油缸调整两个辊子之间的间隙。两个压辊相向转动，左侧固定辊逆时针转动，右侧可移动辊顺时针转动，其转速的一致是通过辊子另一端轴头上的一对同步齿轮来实现。现场控制柜可提供现场启停双辊、控制间隙液压缸位置、打开/合上侧翼、控制中心部件位置等功能，以便于现场维护检查。液位管保证滤液以恒定的流速进入滤液槽，防止产生泡沫，常见于未漂浆洗涤段。TPRE典型的布置见图6。

TRPE配备有1个独立的辊子间隙（A-Nip）控制系统，如图7所示。A-Nip由1个高压泵（齿轮泵）提供压力，与2个伺服电磁阀分别控制辊子两端的2个液压缸组成。集成位置传感器的液压缸和电磁阀通过现场控制系统与DCS相互通信，实现了DCS上可以根据工艺需要设定或者由产量计算来自动控制2个比例阀来调节辊子间隙，这样可以保证出浆干度和生产的稳定。

3.3TRPE的控制

TRPE配备了先进的DCS工艺控制系统，如图8所示，其安全连锁可以保证洗浆机平稳安全地运行，例如槽体压力、洗涤水流量、预破碎螺旋零度开关、扭矩过载等；其工艺连锁则根据生产需要，通过调整扭矩、进浆流量、进浆浓度或稀释因子等，实现出浆干度稳定和洗浆质量的稳定。

TRPE的控制模式，可以分为3种：

（1）传统模式，即A-Nip为固定值（操作员输入，洗浆机自动调整），扭矩通过辊子转速来调整。

（2）辊子转速模式，即辊子转速为设定值，扭矩通过辊子转速来控制。A-Nip设定值会自动调整，从而达到转速设定值。

（3）扭矩压力模式，即扭矩、进浆压力和槽体压力为固定值（操作员输入），通过辊子转速和A-Nip自动调整以达到最高的出浆干度和最佳的洗涤性能。

操作员可以根据实际生产需要，选择特定的控制模式来平衡生产，并保证洗浆质量。

3.4TRPE的应用

像第四代洗浆机一样，TRPE可以应用到未漂浆洗涤段、氧脱木素段和漂白段。图9是典型的TCF/ECF可以互相转换的漂白流程[9]。臭氧段洗浆机采用脱水洗浆机TRPZ（四代），D1/P1段和D2/P2段分别配备了1台TRPE洗浆机。浆料由浆塔直接向洗浆机进浆，降低了能耗；车间的布置也更加紧凑，机台选型上可以尽量接近，从而减少备件的库存量。

4双辊洗浆机的发展前景

随着世界环保要求越来越严格，制浆企业对水资源的利用及污水排放越来越关注，企业势必会越来越注重浆料的洗涤效果、清水的补充量、化学品的利用率等。新的项目会优先选择TRPE洗浆机，同时TRPE洗浆机也可以用于对单段的优化，对旧的生产线进行改造，用来打通车间的瓶颈和提高产能等。俄罗斯的Arkhangelsk制浆造纸工厂，于2015年将未漂浆洗涤段的1台真空洗浆机和氧脱木素段的2台真空洗浆机更换为3台TRPE洗浆机后，效果相当显著。车间的生产发展总监Pavel对改造项目评价道：“最明显的是水耗下降，送至蒸发站的黑液量显著降低，这样一来，我们可以节约1台蒸发站 [10]。”

5结语

维美德一直致力于TwinRoll洗浆机的研发，并可以提供第三代、第四代和第五代双辊洗浆机的升级改造服务，如更改进浆单元为RotoFormer，增加ProDry（防回湿系统）和ProStream（高压在线喷淋系统）等。无论是建设新的工厂还是改造旧的车间，双辊洗浆机将会是未来浆线的主流洗涤、脱水设备，可以为浆厂带来直接的经济效益，尤其是第五代TRP EvolutionTM洗浆机，以其卓越的工艺性能、先进的控制系统、便捷的维护保养以及在稳定生产、提高产量、节约消耗的超强优势，必将在浆料洗涤浓缩设备市场中大显身手。

参考文献

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（责任编辑：常青）