在制漿、造紙生產(chǎn)中,最大生產(chǎn)能力是是根據(jù)造紙機(jī)的產(chǎn)能來(lái)決定的,輔機(jī)(碎漿、磨機(jī)、漿泵、風(fēng)機(jī)等各種機(jī)械及其驅(qū)動(dòng)電機(jī))是根據(jù)主機(jī)的情況配置的,在設(shè)計(jì)過(guò)程中均考慮一定的裕量,因此造成在實(shí)際運(yùn)行中,很多漿泵均需要調(diào)節(jié)。傳統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)方式是節(jié)流,但是存在反應(yīng)慢、調(diào)節(jié)精度低、能耗大等問(wèn)題,而變頻器因其調(diào)節(jié)性能優(yōu)良、節(jié)能效果好等因素,已經(jīng)應(yīng)用到制漿、造紙廠中漿泵的流量調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。
一、廢紙制漿的工藝過(guò)程
1.廢紙的碎解
和造紙工業(yè)一樣,紙漿生產(chǎn)廠家所使用的廢紙根據(jù)來(lái)源可以分為三類(lèi):紙廠損紙;用戶(hù)使用前的廢紙,如印刷廢料和裁切廢料;用戶(hù)使用后的廢紙,主要包括從家庭和商店回收的廢紙。前兩類(lèi)廢紙清潔優(yōu)質(zhì),但數(shù)量少,價(jià)格高。第三類(lèi)廢紙是大量且穩(wěn)定的廢紙來(lái)源,但其中含有大量的雜質(zhì),在使用時(shí)必須將雜質(zhì)除去才不至于影響產(chǎn)品質(zhì)量。
碎解一般分為低濃和高濃兩種,低濃水力碎漿機(jī)碎漿之后由疏解機(jī)完成進(jìn)一步的碎解任務(wù)。疏解機(jī)由高速轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)盤(pán)和定盤(pán)組成,依靠齒盤(pán)間產(chǎn)生的高頻水力渦紊流來(lái)疏解紙漿。高濃水力碎漿機(jī)碎漿具有麻花鉆頭型的轉(zhuǎn)子,在高濃碎解時(shí),漿料間的相互摩擦加劇,縮短了碎漿時(shí)間,降低了能耗;塑料片、濕強(qiáng)紙等雜質(zhì)不易被打碎,可在后面的篩選工序除去;它還有利于油墨的脫除,降低化學(xué)藥品的消耗。
2.凈化和篩選
凈化和篩選是兩種除去廢紙中雜質(zhì)的手段,它們的除雜原理不同。凈化的目的是除去疏解后廢紙漿中的輕重雜質(zhì),是借漿料和雜質(zhì)的密度不同而分離的,漿料在一定的壓力下,沿切線方向進(jìn)入錐形圓筒內(nèi),在圓筒內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生離心力,密度大的物質(zhì)被甩至筒壁,在重力作用下沿筒壁下滑至底部排出。在錐筒的軸心處,由于離心力的作用形成低壓區(qū),低壓區(qū)為負(fù)壓帶,密度小的物質(zhì)便沿中心向上,從頂部排出。常用的設(shè)備有高濃除渣器、低濃除渣器、逆向除渣器等。高濃除渣器主要用于凈化廢紙漿中的密度較大,粒度較粗的雜物,如金屬雜物、小石塊、書(shū)釘?shù)?,漿濃可達(dá)5%左右。低濃除渣器用于除去紙漿中密度較大,粒度較小的雜質(zhì),如泥砂、煤灰等,使用時(shí)漿濃為0.5%左右。逆向除渣器用于除去密度較纖維小的雜質(zhì),如塑料片、石蠟、油脂、瀝青等輕雜質(zhì),其結(jié)構(gòu)原理和一般除渣器相同,使用上卻相反,紙漿由底部排出,雜質(zhì)由頂部排出。對(duì)于廢紙漿中密度和纖維相近的雜質(zhì)可以采用篩選的方法除去,常用的設(shè)備是壓力篩。
3.脫墨
脫墨是為了除去廢紙中的印刷油墨,前面所述的篩選凈化過(guò)程是不能完成脫墨任務(wù)的,它需要專(zhuān)門(mén)的技術(shù)。脫墨過(guò)程就是除去廢紙中的油墨以提高紙漿的白度,現(xiàn)代廢紙脫墨方法可分為洗滌法和浮選法兩種。廢紙的脫墨是機(jī)械與化學(xué)作用相結(jié)合的過(guò)程,它主要包括兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié):
(1)油墨自纖維上分離
廢紙?jiān)跈C(jī)械和化學(xué)藥品的共同作用下,分散成漿,同時(shí)使油墨自纖維上分離下來(lái)。通常,脫墨在堿性條件下進(jìn)行,所加的化學(xué)藥品包括NaOH、Na2SiO3、H2O2和表面活性劑等。常用的碎漿設(shè)備是高濃水力碎漿機(jī),和低濃漿比較,它使油墨與纖維易分離,油墨粒子易分散變小,碎漿時(shí)間縮短,能耗降低,碎漿條件是:溫度55~90℃,pH9~11,漿濃度8%~16% ,時(shí)間小于1h。
(2)油墨從漿中去除
該過(guò)程是脫墨技術(shù)的核心,洗滌法和浮選法是兩種基本的方法。洗滌法是最早使用的脫墨方法,主要是利用大量的水反復(fù)洗滌漿料,將廢紙漿中的油墨洗去,濾出的廢水經(jīng)澄清處理后可循環(huán)使用。洗滌法適于去除10Lm以下的油墨顆粒,為此,在碎漿過(guò)程中需加入分散作用的表面活性劑,以保持油墨顆粒足夠小并具有親水性,經(jīng)過(guò)反復(fù)稀釋和濃縮使分散的油墨除去。浮選法是近幾十年發(fā)展起來(lái)的脫墨方法,它是向漿料中加入浮選劑,生成的泡沫吸附油墨粒子,并浮出液面,除去泡沫。浮選法適于除去10~100Lm 的油墨,為使油墨粒子達(dá)到這個(gè)尺寸范圍,使用收集劑使油墨粒子變成疏水性較大的油墨顆粒,然后隨泡沫從浮選槽中除去。這兩種方法脫墨的原理不同,各有優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)在,為適應(yīng)各種不同類(lèi)型的廢紙,常將這兩種方法結(jié)合使用,即先浮選后洗滌工藝。
4.紙漿業(yè)現(xiàn)有的制漿方法
目前,使用的最簡(jiǎn)單的制漿方法是利用水力碎漿機(jī),先加入廢紙和水,碎解一定時(shí)間后,在水力碎漿機(jī)中直接添加松香膠和硫酸鋁等化學(xué)藥品完成施膠,然后進(jìn)行成型干燥。該方法優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備投資少,存在的缺點(diǎn)是:原料適應(yīng)性差,只能利用比較干凈單一的廢紙,如生產(chǎn)瓦楞紙箱的邊角余料、印刷行業(yè)的廢紙邊等;能耗較高;由于常用的施膠工藝是在酸性條件下進(jìn)行,對(duì)設(shè)備腐蝕較大。
制漿在管道中運(yùn)行需要漿泵驅(qū)動(dòng),沖漿泵廣泛用于高速紙機(jī)封閉式供漿系統(tǒng)。根據(jù)造紙工藝的速度控制原理,可通過(guò)增設(shè)壓力變送器來(lái)實(shí)現(xiàn)PID控制的沖漿泵變頻改造方法。實(shí)踐證明,安裝變頻控制系統(tǒng)能適應(yīng)不同車(chē)速、不同品種的用量變化,使沖漿泵的運(yùn)行始終處于高效狀態(tài),大大穩(wěn)定了工藝條件。使用變頻器調(diào)速替代閥門(mén)調(diào)節(jié)漿流量,使沖漿泵的能耗降低,節(jié)能率在30%以上。
二、奧卓變頻器在造紙輔機(jī)上的應(yīng)用
紙漿經(jīng)網(wǎng)部、壓榨、烘干、卷繞生產(chǎn)出紙張的生產(chǎn)機(jī)械稱(chēng)為造紙機(jī),滿足造紙機(jī)生產(chǎn)條件的輔助設(shè)備,如真空泵、碎漿機(jī)、磨漿機(jī)、漿池?cái)嚢杵鳌⑤斔蜐{泵等稱(chēng)為造紙輔機(jī)。由于設(shè)計(jì)上存在一定的余量,輔機(jī)在運(yùn)行時(shí),真空泵、碎漿機(jī)、磨漿機(jī)、漿池?cái)嚢杵鞯仍O(shè)備基本上無(wú)調(diào)節(jié)手段,任何情況下電機(jī)都在頻率為50Hz下運(yùn)行。實(shí)際上,生產(chǎn)條件有時(shí)會(huì)有變化,如果采用變頻器適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)真空泵、碎漿機(jī)、磨漿機(jī)、漿池?cái)嚢杵鞯仍O(shè)備電機(jī)的運(yùn)行頻率,可有一定的節(jié)能效果。輸送漿泵雖有調(diào)節(jié)手段,但均為閥門(mén)之類(lèi)的節(jié)流調(diào)節(jié),使輸出管網(wǎng)的阻尼增大,浪費(fèi)電能。若用變頻器根據(jù)實(shí)際需要的漿量來(lái)調(diào)節(jié)輸送漿泵的轉(zhuǎn)速,由于離心泵輸出的功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比,可節(jié)省大量的電能。
造紙生產(chǎn)線上的輔機(jī)很多,為節(jié)能基本都需要變頻調(diào)速。實(shí)踐已經(jīng)證明,造紙輔機(jī)實(shí)施變頻調(diào)速后,平均節(jié)能在12%,經(jīng)濟(jì)效益明顯。