Soft finSoft fin應(yīng)用案例

調(diào)整LBKP磨片齒型降低打漿電耗

韓四喜1 王旭東1 孫春鳳1 蔣小軍 2

（作者單位：

1、漯河銀鴿實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司，河南漯河，462000；

2、南通華嚴(yán)磨片研究中心，江蘇南通，226403）

摘 要：結(jié)合銀鴿特種紙公司NCR原紙生產(chǎn)實(shí)踐，介紹與南通華嚴(yán)磨片研究中心共同探索，分析進(jìn)口漂白硫酸鹽針葉木漿（NBKP）漂白硫酸鹽闊葉木漿（LBKP）纖維的特性，優(yōu)化進(jìn)口和國(guó)產(chǎn)雙盤(pán)磨漿機(jī)磨片的齒型、材質(zhì)及打漿工藝，提高紙漿結(jié)合力，同步降低LBKP打漿電耗的思路與實(shí)踐過(guò)程。

關(guān)鍵詞：打漿磨片；濕重；齒型優(yōu)化；分絲帚化；打漿單耗

造紙生產(chǎn)打漿過(guò)程中，如何選擇適合既定漿種和指標(biāo)的磨片齒型，達(dá)到抄造適配性和穩(wěn)定性，提高纖維間結(jié)合強(qiáng)度和成紙的各項(xiàng)物理指標(biāo)，常常困擾著打漿工段，并影響后段的生產(chǎn)及成紙品質(zhì)。磨片是磨漿機(jī)工作時(shí)對(duì)纖維原料直接進(jìn)行多重作用的核心元件，磨片對(duì)影響打漿的質(zhì)量具有關(guān)鍵作用。銀鴿特種紙公司為滿足市場(chǎng)需求，于2009年在原有2萬(wàn)噸離型原紙（release paper）和無(wú)碳復(fù)寫(xiě)原紙（NCR）基礎(chǔ)上又投產(chǎn)二期5萬(wàn)噸進(jìn)口紙機(jī)新生產(chǎn)線，原料使用進(jìn)口NBKP針葉漿和部分LBKP闊葉木漿滿足NCR原紙生產(chǎn)，兩臺(tái)34寸臺(tái)灣清來(lái)雙圓盤(pán)磨漿機(jī)具有較高打漿效率，投產(chǎn)后為了進(jìn)一步改善紙漿性能及提高成紙品質(zhì)，與南通華嚴(yán)磨片研究中心協(xié)作開(kāi)展了磨片齒型優(yōu)化。本文著重介紹優(yōu)化LBKP磨片齒型改善打漿指標(biāo)和降低電耗的實(shí)踐情況，僅供行業(yè)內(nèi)的交流與參考。

1、針對(duì)不同漿種設(shè)計(jì)與選擇合適的磨片齒型

進(jìn)口漂白硫酸鹽針葉木漿（NBKP）長(zhǎng)纖維打漿時(shí)不僅要充分帚化而且要適當(dāng)?shù)那袛?，適當(dāng)切斷后的長(zhǎng)纖維更有利于兩端起毛帚化，并降低打漿電耗；漂白硫酸鹽闊葉木漿（LBKP）的纖維較短，一般為0.8-1.0毫米，纖維較粗，長(zhǎng)寬比小，其細(xì)胞壁較厚，細(xì)胞腔小，壁腔比大，纖維不易壓潰變形，使用闊葉木漿的優(yōu)點(diǎn)是成紙勻度好，松厚度較好，如打漿處理不好將影響成紙的物理強(qiáng)度指標(biāo)，生產(chǎn)中既要提高其打漿度，又要盡量避免過(guò)多地切斷纖維。因此需根據(jù)不同的原料和指標(biāo)要求，設(shè)計(jì)與選擇適宜不同漿種纖維打漿的磨片。我們充分研究磨漿機(jī)打漿機(jī)理，將“比刀緣負(fù)荷” 及“比表面負(fù)荷”兩種理論有機(jī)結(jié)合，應(yīng)用到磨片設(shè)計(jì)中,有研究表明后者較前者更具實(shí)際意義[1]。

2、磨片齒型優(yōu)化過(guò)程

根據(jù)不同針葉木漿的特性我們兩條生產(chǎn)線分別于2008年和2009年進(jìn)行了Φ660、Φ550磨片齒型優(yōu)化取得較佳的控制方式。2010年為了進(jìn)一步保持打漿后闊葉漿纖維濕重和強(qiáng)度，我們總結(jié)一期項(xiàng)目奧地利Andritz、日本Aikawa雙盤(pán)磨改用南通華嚴(yán)磨片的成功經(jīng)驗(yàn)[2]，對(duì)不同的打漿指標(biāo)進(jìn)行縝密地分析，認(rèn)為磨齒的寬窄、溝槽深度、漿檔、傾角分布、粗磨區(qū)錐度，破碎區(qū)以及精磨區(qū)的分區(qū)比率和斜度大小是影響打漿機(jī)理的關(guān)鍵。并對(duì)奧地利Andritz、日本Aikawa、臺(tái)灣清來(lái)和南通華嚴(yán)等廠家的磨片齒型進(jìn)行比對(duì)，選擇了適合短纖維打漿的華嚴(yán)HY Soft fin 34”-S17型磨片（見(jiàn)圖1）。

圖1 華嚴(yán)HY Soft fin 34”-S17型磨片示意圖

2.1齒溝寬比

打漿作用是通過(guò)磨齒對(duì)纖維的反復(fù)沖擊、擠壓和釋放的過(guò)程中發(fā)生的。“比刀緣負(fù)荷”理論認(rèn)為，磨片齒數(shù)越多、齒邊長(zhǎng)度值越高，纖維在單位時(shí)間內(nèi)受擠壓、釋放的次數(shù)就越多；實(shí)際在打漿過(guò)程中，磨片齒表面積的作用力也不容忽視，基于此，我們排除“比刀緣負(fù)荷”的孤立性，融入“有效表面負(fù)荷”概念。改變了由于原裝磨片齒窄溝寬，打漿過(guò)程中纖維切斷過(guò)多而帚化率不足的現(xiàn)象。

2.2齒傾角度

齒傾角度是指刀齒與半徑的夾角，傾角度對(duì)盤(pán)磨的泵送作用影響較大，齒角度增大時(shí)，在一定規(guī)格的圓環(huán)上刀齒相應(yīng)增長(zhǎng)，打漿帚化作用增強(qiáng)，有抑制切斷的傾向。為抑制短纖維打漿的橫向切斷作用，我們選用了HY Soft fin軟鰭齒型磨片，我們經(jīng)過(guò)計(jì)算將齒溝寬比及齒高作了合理調(diào)整，將齒紋設(shè)計(jì)為弧線型獲得更大的刀緣長(zhǎng)度和齒表面，并在延外徑線速度最高區(qū)域增強(qiáng)“湍流”作用，避免了“生漿”直接甩出，使纖維在流體作用力和離心作用力條件下得到更充分的磨解，交匯角增大纖維橫行切斷減弱（見(jiàn)圖2），而分絲起毛和帚化的現(xiàn)象得以加強(qiáng)。有效改善了打漿質(zhì)量，相同打漿度條件下降低了打漿電耗。(見(jiàn)表1)

圖2 HY Soft fin軟鰭34”-S17型磨片齒型交匯角示意圖

表1 磨片優(yōu)化前后打漿電流變化

2.3齒檔壩

雙盤(pán)磨動(dòng)盤(pán)磨片高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力和供漿系統(tǒng)外加的壓力，易使?jié){料未經(jīng)充分打漿就從盤(pán)齒的溝槽中甩出，造成打漿不均勻。為了延長(zhǎng)漿料在盤(pán)磨里的停留時(shí)間，提高打漿度，通常在盤(pán)齒的溝槽內(nèi)設(shè)擋壩（見(jiàn)圖3），特別是低濃打漿下更為重要，但磨片溝槽封閉之后會(huì)影響磨漿的效率，因此我們?cè)趦?yōu)化中采用了泵出力強(qiáng)、流量大的弧形齒加半封閉的設(shè)計(jì)理念。

2.4磨片材質(zhì)

一些特種紙工廠在纖維打漿中采用表面粗糙的砂輪磨片（見(jiàn)圖4）或者玄武巖磨片，磨齒表面的粗?；颉拔⑿∧X”可以很好的提高纖維帚化現(xiàn)象，但是因?yàn)閺?qiáng)度問(wèn)題使用受到一定限制。鑒于要盡量保持闊葉木漿纖維的濕重，并提高分絲帚化效果，選擇南通華嚴(yán)鑄造有限公司表面帶粗粒的多元合金磨片，打漿過(guò)程中的摩擦力促進(jìn)了纖維的分絲起毛和結(jié)合力，華嚴(yán)多元合金磨片經(jīng)過(guò)特殊處理杜絕了斷齒、不耐磨等制約生產(chǎn)的問(wèn)題，大幅度提高了磨片使用壽命，減少了停機(jī)更換磨片的幾率，為保證造紙各工段的正常運(yùn)行奠定了良好基礎(chǔ)，并降低了易損件支出成本。

圖3 帶檔壩封閉型磨片齒型 圖4 表面粗糙的砂輪磨片

3、優(yōu)化前后比較

優(yōu)化前使用的34”-079/080型磨片，生產(chǎn)過(guò)程中，為了達(dá)到對(duì)成漿打漿度的要求，必須加大磨漿功率，造成磨漿作用過(guò)度，大量的纖維切斷，基本無(wú)分絲帚化作用，成漿品質(zhì)差。磨漿間隙波動(dòng)也大，增加了磨片直接碰撞的可能性，出現(xiàn)斷齒和劇烈磨損。打漿工段是造紙企業(yè)的耗電主體，通過(guò)對(duì)磨片齒型和材質(zhì)的優(yōu)化，降低了打漿電流和電耗，纖維由原來(lái)過(guò)度切斷、基本無(wú)分絲帚化變?yōu)榍袛鄿p少、纖維表面起毛現(xiàn)象增加，在不耗費(fèi)更多電耗來(lái)提高打漿度的前提下，纖維分絲帚化得到進(jìn)一步加強(qiáng)。（見(jiàn)表2）

表2 磨片優(yōu)化前后打漿指標(biāo)參數(shù)

4、小結(jié)

通過(guò)對(duì)磨片齒型的實(shí)質(zhì)性優(yōu)化和效果總結(jié)，充分證實(shí)了“比刀緣負(fù)荷理論”非孤立性及其與“比磨漿能量(SRE)”及“流變效應(yīng)”的相關(guān)性，對(duì)進(jìn)口雙盤(pán)磨實(shí)現(xiàn)磨片國(guó)產(chǎn)化提供了理論依據(jù)，并將磨漿元件的優(yōu)化理論應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)，在保證闊葉木漿纖維質(zhì)量、打漿效率和無(wú)碳復(fù)寫(xiě)原紙品質(zhì)的同時(shí)，大幅度降低動(dòng)力消耗。

參考文獻(xiàn)

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[2] 王奇峰、黃所新、蔣小軍．優(yōu)化打漿磨片 改善闊葉木纖維品質(zhì)，[C]中國(guó)造紙學(xué)報(bào)．北京．中國(guó)造紙學(xué)會(huì)． VOL．24（2009）：169

[3] 陳奇峰，陳克復(fù)，楊仁黨等．三盤(pán)動(dòng)盤(pán)磨機(jī)磨片結(jié)構(gòu)對(duì)紙漿纖維特性的影響，[J]．中國(guó)造紙，2004，23(6)：122100433B

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提高打漿質(zhì)量效率 節(jié)省打漿電耗---2008第5期中國(guó)造紙產(chǎn)業(yè)

Soft： 1. 軟的; 柔軟的2. (聲音)溫柔的, 輕柔的,柔和悅耳的3. (顏色、光線)柔和的4. 柔弱的, 嬌嫩的5. 溫和的; 和藹的6. 不含酒精的7. 硬度較低的，軟軟的；柔滑的，細(xì)滑的，細(xì)膩的；無(wú)棱角的，輪廓不鮮明的，線條柔和的；柔和的，悅目的；不強(qiáng)烈的，小的，和緩的；有同情心的，仁厚的，心腸軟的； 不（夠）嚴(yán)厲的，態(tài)度偏軟的......

fin： 1. 魚(yú)鰭2. (汽車、飛機(jī)、炸彈上的)尾翅

如HY Soft fin軟鰭系列600-S17#、38-S17#等型號(hào)磨片，既可提高短纖維打漿質(zhì)量，又不至于影響磨漿出率。

磨片設(shè)計(jì)一直沿襲比刀緣負(fù)荷(SEL)理論，研究證實(shí)要充分考慮比表面負(fù)荷及流變效應(yīng)等因素。比刀緣負(fù)荷理論是以磨漿機(jī)轉(zhuǎn)刀齒與定刀齒齒緣交會(huì)單位長(zhǎng)度上沖擊剪切絮聚纖維的有效負(fù)荷來(lái)描述和表征打漿特性。具體是由磨漿機(jī)的有效功率(凈功率)N、轉(zhuǎn)速 n以及磨片每轉(zhuǎn)切斷長(zhǎng)L三個(gè)方面決定的。

磨片齒型經(jīng)一百年來(lái)的沿襲、借鑒與不斷改良，使得種類繁多，僅目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的Φ450雙盤(pán)磨齒型就有20多種，常用的有十幾種；近幾年隨著紙廠產(chǎn)量的增加大型盤(pán)磨越來(lái)越多，磨片多為扇形分體磨片。 但從總體上來(lái)看，磨齒齒紋按分區(qū)方式可劃歸扇塊分區(qū)和圓環(huán)分區(qū)兩大類；按齒的曲直可分為直形齒和弧形齒兩種；按溝槽的形式分為直通型、半封閉型和全封閉型；某些大學(xué)教案中按使用功能將磨片齒型分為疏解型和帚化型，在實(shí)際使用中應(yīng)再加入切斷型HY Cut fin切割鰭磨片。但以上分類形式又不是孤立存在的，往往根據(jù)需要在實(shí)際生產(chǎn)中組合出現(xiàn)。

HYCut fin(TM) 切割鰭系列

---適宜偏游離狀打漿，較低動(dòng)力消耗狀態(tài)下快速降低長(zhǎng)纖維濕重，利于提高勻度。

HY Broom fin(TM) 掃帚鰭系列

---適宜于偏粘狀打漿，對(duì)纖維分絲帚化作用較強(qiáng)，利于打漿度的提升。

HYSoft fin(TM) 軟鰭 系列

---適宜于短纖維漿種，切斷作用較弱，保持纖維長(zhǎng)度，利于減少濕重流失。

HY Ease fin(TM) 疏解鰭系列

---適宜于多漿種，疏解與泵送能力強(qiáng)，降低電耗，利于提高出率。

三分造紙，七分打漿”是現(xiàn)代造紙業(yè)對(duì)打漿重要性的肯定。 磨片是盤(pán)磨機(jī)的“心臟”，每個(gè)規(guī)格的磨片均有數(shù)種到數(shù)十種不同齒型，不同的漿料、紙種，不同的工藝和不同的指標(biāo)，均需要選用合適齒型的磨片，磨片齒型設(shè)計(jì)、選擇的合理與否，將直接影響盤(pán)磨機(jī)的打漿質(zhì)量和效能。因此，研究磨片的設(shè)計(jì)和選擇，確保打漿質(zhì)量，充分發(fā)揮盤(pán)磨的效率，具有十分重要的意義。

Soft fin的中文名是軟鰭，是一個(gè)多元合金磨片的齒型系列，柔和的打漿機(jī)理，低強(qiáng)度打漿適宜于短纖維漿種，切斷作用較弱，保持纖維長(zhǎng)度，利于減少濕重流失。