用最簡單的方法升級磨漿機

蔣小軍嚴　震蔣思蒙（.南通華嚴鑄造有限公司 磨片研究中心， 江蘇 南通 226403；2.南京工程學院， 江蘇 南京 267）

用最簡單的方法升級磨漿機

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（1.南通華嚴鑄造有限公司 磨片研究中心， 江蘇 南通 226403；2.南京工程學院， 江蘇 南京 211167）

闡述了打漿設備的發展歷程和分類。南通華嚴磨片研究中心整合對于磨漿機結構和打漿機理的研究，通過所列四個磨漿機升級案例，倡導化繁為簡的打漿優化理念，提出最簡單的磨漿機升級方法即優化磨片。

打漿設備磨漿機優化磨片升級磨漿機打漿電耗

近10年來，中國的制漿造紙業快速發展，新投產的造紙項目比比皆是，老項目改造升級也很多，市場競爭和技術競爭也愈來愈激烈。紙廠需要不斷地投入，去改進紙機、升級打漿設備和改善成紙質量，并且降低生產成本，使效益最大化。目前紙廠常用的打漿設備種類很多，常規大產能紙廠的打漿設備基本是較新型的磨漿機。一般來講，特種紙廠壽命較長，加之原料差異大、紙種多、產能小，使用的打漿設備也就更加多元化，有原始的石臼，有老式的槽式打漿機、Jordan、Claflin和SDR磨漿機，也有新型的DDR和Conflo磨漿機。其中大多還是較早期的磨漿機，往往很多特種紙廠因生產紙種和原料介質的多變，在現有磨漿機不能滿足原料、產量或質量的需求時，就面臨磨漿機選型和升級的抉擇，時常困擾于選用什么樣的磨漿機？如何升級磨漿機？

南通華嚴磨片研究中心專注研究各種磨漿機的結構設計與打漿機理，致力于磨片材質和齒形的研究與開發，通過磨漿元件優化來改善成紙質量、提高打漿效率、節省磨漿時間、延長磨片使用壽命等方面的長期實踐，為國內外眾多制漿造紙企業提供了行之有效的磨片齒型優化方案和磨漿系統輔助控制解決方法。磨片研究中心在為各種磨漿機提供磨片同時，提供優化磨漿工藝相關的診斷和技術跟蹤，也總結了大量磨漿機選型和升級方面的經驗。本文從打漿設備的發展和分類入手，簡述結構原理、應用分析和認知誤區，通過幾則磨漿機升級案例，介紹優化磨片來升級磨漿機的簡單辦法。

1　打漿設備的發展和分類

1.1打漿設備的發展

中國人發明的造紙術傳遍全球，集千百年人類之智慧使打漿技術和裝備得到較快發展。近年富陽泗洲和江西華林兩處造紙作坊遺址的發掘和研究表明，不晚于宋代，我國就已經把利用水力驅動的“水碓”應用到造紙作坊的舂搗打漿工段，解放了人力并提高了紙漿制備效率。12世紀，西班牙開始使用水力搗漿機；17世紀末，荷蘭人發明了可間歇分解碎布和打漿的槽式打漿機，在橢圓形槽內安裝著水平的飛刀輥和底刀；此后的伏特式（Voith）、尼牙加拉式(Niagara)打漿機的基本結構與它是一樣的。為了提高打漿效率，增加刀片與原料纖維的接觸面積，并使打漿過程由間歇式改為連續化，人們又發明了圓柱精漿機。19世紀，英國人Jordan發明了小錐度磨漿機（見圖1），把動刀輥與底刀由水平式變成傾斜式。其后，革新家改變了刀片的斜度，出現了大錐度Claflin型（見圖2）磨漿機和中錐度Conflo 型磨漿機。1920年，1臺原本用于磨碎糧食的盤磨機作了濕磨改進，首先用于了絕緣紙板的纖維制備。1930年左右，歐美造紙工廠逐漸開始普及單圓盤磨(disc refiner)。與荷蘭式打漿機、圓柱磨漿機、錐形磨漿機相比，圓盤磨漿機的刀盤與軸垂直，定盤、動盤磨牙間以平面接觸，故磨漿效率較高，因此具備同等磨漿能力時所需設備體積也較小[1]。

圖1：Jordan 型小錐度磨漿機

圖2：Claflin型大錐度磨漿機

我國在20世紀50年代后期才開始使用盤磨機打漿，1966年只用5個月時間就成功自主研制單盤磨，1966年又成功開發400型雙盤磨并獲得良好使用效果。因文革沖擊使即將推廣的雙盤磨遭受泯默。10年后在輕工業部統籌下，上海輕機二廠根據B.C公司樣機試制成功450型雙盤磨[2]，逐步在國內推廣，并且出口到國外。此后，我國造紙工業化進程加速，雙盤磨逐漸向大型化發展，磨片齒紋呈現多元化格局，雙盤磨成為連續打漿設備中應用最廣泛的磨漿機。

1.2打漿設備的分類

目前特種紙工廠使用的打漿設備最為多元化，其中磨漿機的應用最廣泛。從結構形式分為單圓盤磨漿機、雙圓盤磨漿機、單錐形磨漿機、雙錐形磨漿機、單圓柱磨漿機、雙圓柱磨漿機（見表1）。從磨漿濃度分為低濃磨漿機、中濃磨漿機和高濃磨漿機。上述無論哪種磨漿機，都是由固定磨片與轉動磨片回轉作用形成磨區來處理不同的介質；所不同的是，給定的設備處理給定的紙漿原料介質，通過調節變換運行功率、流量、壓力、漿料濃度及調換不同齒形的磨片，以達到所需工藝指標。

表1：打（磨）漿設備一覽表

2　磨漿機選型的爭議和誤區

很多特種紙廠在磨漿機選型或確定升級方案時，因為對打漿機理存在不全面的考量，導致確定了錯誤的方案。決策人在聽取多方意見進行論證以獲得最可靠的方案時，卻往往得到完全不同的建議，往往有些建議具有片面性，最終難以避免勞民傷財的結果。羅列以下幾個片面性的、互相矛盾的磨漿機選型的爭議焦點:

（1）切斷力的爭議。有資料表明錐形磨漿機切斷力較強，也有文獻指出雙盤磨切斷力較強。

（2） 帚化效果的爭議。有文獻闡述錐形磨漿機帚化效果好，也有資料證實雙盤磨帚化效果好。

（3）疏解效果的爭議。有資料指出疏解機疏解效果好，也有實踐證明磨漿機疏解效果好。

（4）效率和能耗的爭議?？v觀圓柱磨、錐形磨、雙盤磨眾多供應商和用戶的報告，關于效率與能耗的爭議數十年未間斷。

（5）濃度的爭議。介紹中濃磨漿機比低濃磨漿機打漿更加節能的資料很多，同時闡述低濃打漿優勢的文獻也比比皆是。

（6）其他爭議。此外還有磨漿機串聯數量的爭議，磨漿機直徑大小和功率的爭議等等。

不難看出，上述某些打漿理念存在嚴重的矛盾，因忽略了最重要的磨片材質、齒型結構和打漿機理，忽略了原料介質、工藝要求、系統條件、操作控制和全壽命周期成本等，往往導致了不妥當的磨漿機升級決策，很多項目中新升級磨漿機并沒有達到預期的目標。

3　優化磨片升級磨漿機

對于磨漿機的型號，國際通行方法是根據磨片工作區直徑的近似值來標識，如Φ450 mm

18 in）、Φ508 mm（20 in）、Φ660 mm（26 in）、Φ1 220 mm（48 in）等；對于磨漿機的結構形式的區分，一般也是以磨片工作區的形狀來判斷，如圓盤磨、錐形磨、圓柱磨等。由此可見，磨片是磨漿機最核心的元件，磨片是決定磨漿機效率的關鍵因素。南通華嚴磨片研究中心分析了眾多紙廠成功的和失敗的磨漿機升級案例，得出的結論是:除非現有磨漿機存在嚴重缺陷性故障，或打漿能力與用漿量差距太大，則往往不必立即更新的磨漿機，大多可先通過優化磨片來升級磨漿機。

為了在業界倡導化繁為簡的打漿優化理念，應采用最簡單的辦法升級磨漿機，以下介紹四個磨漿機升級案例，列舉四種系列磨片優化打漿的情況。

3.1案例一：Cut fin切割鰭磨片提高切斷力

某特種紙公司新生產線配套3臺Φ600 mm雙盤磨，處理100%針葉木漿，因對于成紙勻度要求較高，濕重需控制在6 g以下，無法達到給定的切斷效果，需長時間循環打漿才能使濕重達標，但是打漿度過高，紙漿濾水速度慢，嚴重影響了生產的穩定性和成紙的品質。該特紙公司已經做好用錐形磨漿機替換這3臺盤磨的最壞打算，經南通華嚴磨片研究中心遠程診斷打漿情況后，快速給出了磨片優化方案。該生產線3臺雙盤磨改用Cut fin切割鰭磨片后，提高了對纖維的橫向切斷力，無需循環打漿，一次性達到打漿度和濕重指標。

3.2案例二：Ease fin疏解鰭磨片提高通過量

某紙板公司打漿線采用1臺NBR02（Φ600 mm）錐形磨漿機加3臺Φ660 mm雙盤磨。錐形磨片多次打壞，盤磨磨片鋸齒狀磨損很嚴重，產能無法滿足用漿量的需求，質疑設備供應商選型過小。華嚴磨片研究中心進行了分析和計算，給出建議暫時不用改設備，優化磨片有助于緩解打漿能力不足的壓力。該用戶采納建議，錐形磨漿機改用雙金屬磨片杜絕了打齒現象，盤磨改用Ease fin疏解鰭多元合金磨片大幅度提高了打漿通過量，滿足了生產需要。

3.3案例三：Soft fin軟鰭磨片提高抗張強度

江河紙業某無碳原紙生產線，紙機提速后用漿量劇增，原用多臺Φ450 mm雙盤磨無法滿足供漿需求，改用2臺進口Φ965 mm雙盤磨處理闊葉木漿，結果發現電耗較高。與南通華嚴共同研究磨片優化方案，最后確定使用Soft fn軟鰭多元合金磨片替代了進口原裝磨片，僅需開1臺盤磨即可達到37oSR，無斷齒及鋸齒波浪形磨損，比磨漿能耗SRE(每t絕干纖維消耗的能量)降低60~80 kW·h/t，大幅降低了打漿電耗，原紙抗張指數提高10 N·m/g[3]。

3.4案例四：Broom fin掃帚鰭磨片降低能耗

冠軍紙業某輕型紙車間針葉木漿打漿線，原用1臺錐形磨漿機加2臺Φ600 mm雙盤磨串聯打漿。因為原來磨片經常出現斷齒及鋸齒狀、波浪形劇烈磨損（見圖3），難以一次成漿，需長時間循環打漿以達到既定的打漿度和濕重指標，導致打漿電耗高，且影響打漿勻度、打漿效率和穩定性。南通華嚴根據該生產線具體情況，充分考慮用漿量、打漿時間、設備動力配置及管線分布等方面因素，配給Broomfn掃帚鰭多元合金磨片安裝于2臺Φ600 mm雙盤磨，關停錐形磨漿機(250 kW·h)，僅開2臺Φ600 mm雙盤磨漿機即可一次成漿，節省了大量電耗成本（見表2）；磨片整個使用周期磨損均勻、平整，打漿穩定，未出現意外斷齒（見圖4） 。

圖3　原錐形磨片和D、G型磨片容易損壞、磨損不均勻

表2　針葉木漿打漿優化前后參數對比

圖4　Broom fin掃帚鰭多元合金磨片降低了打漿能耗，磨損均勻、平整無斷齒

以上表格數據對比可見，優化磨片后磨漿機打漿能力得到升級，循環打漿改為一次成漿后，該生產線輕型紙成紙指標、紙機穩定性有了進一步提升；從節能角度來觀察效果很明顯，額定功率250 kW，按照最低運行負載60%計算，每天打漿16 h，運行300 d計算，峰、平、谷平均電價0.5元/kWh統計，全年至少可節省36萬元電耗成本[4]。

4　結束語

縱觀打漿設備的發展歷程和分類，磨漿機的變革主要來自于磨片這個核心元件的變革，沒有最好的磨漿機，只有最合適的磨漿機。通過四個案例的簡述，可以看到優化磨片是最簡單的磨漿機升級方案，取得了良好的效果。大多數老生產線，可以先根據現有設備系統和工藝指標，通過優化磨片這一途徑，來改善磨漿質量，降低磨漿電耗，提高磨漿效率。這是最便捷的辦法，不存在設備投資風險。當然，筆者無意夸大優化磨片的好處，也無意阻礙打漿設備的發展，希望高效節能的新型磨漿機能夠得到更廣泛的應用。

［1］張輝，李忠正.盤式磨漿機技術研究進展與趨勢［J］.中國造紙，2007，26（10）：41.

［2］張仲元.雙圓盤磨漿機的變革及發展情況［J］.上海造紙，1987：183.

［3］蔣小軍， 任紅銳， 尚慶武，等. Soft fin軟鰭磨片降低磨漿能耗 提高原紙抗張指數［C］.//第二屆中國造紙裝備發展論壇報告和論文專集， 高唐：中國造紙裝備發展論壇組委會秘書處，2013：168.

［4］蔣小軍，張迅，高峰，等.優化磨片一次成漿降低電耗提高成紙品質［J］.中國造紙學報，2014，29（增刊）：362.

蔣小軍高級工程師主要從事磨漿機理的研究和磨片設計、研發、應用指導。

通訊地址：江蘇省南通市如東縣岔河鎮白石路8號，

電話：13222131116，E-mail：jindongzhiye@163.com

With the Most Simple Way to Upgrade Refiners

JIANG Xiaojun1YAN Zhen1JIANG Simeng1、2
（1. Nantong Huayan Casting Co.， Ltd. Refining Plate Research Center， Nantong 226403， Jiangsu，China；2.Nanjing Institute of Technology，Nanjing 211167， Jiangsu，China）

The development history and classification Refining equipment， Nantong Huayan Refiner plates research center for Integration For Refiners structure and Refining mechanism studies， advocate simplify Refining Optimization concept， Proposed easiest Refiners upgrade methods.

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