Підготовка маси служить критичним операційним мостом між обробкою сирої целюлози та папероробною машиною. Оператори повсюдно визнають цей етап серцем паперової фабрики. Він перетворює сиру, змінну целюлозу в однорідну, готову до машинної обробки суміш. Коли ця фаза працює неефективно, фабрики негайно страждають від поганого формування аркушів, надмірного споживання енергії, великих хімічних відходів і збільшення розривів полотна папероробної машини. Ці експлуатаційні збої безпосередньо погіршують якість продукції та працездатність машини.
Розуміння та оптимізація a Система підготовки паперової маси є обов'язковою для сучасного виробництва паперу. У цьому технічному посібнику розповідається про те, як оцінити, усунути неполадки та оновити ці системи на заводі. Ви дізнаєтеся, як максимізувати вихід волокна, скоротити витрати енергії та гарантувати постійну якість кінцевого продукту за допомогою точної механічної та хімічної обробки.
Підготовка запасу визначає кінцеві властивості паперу шляхом точної механічної обробки (рафінування) та хімічного змішування перед тим, як обробка досягне системи потоку підходу.
Переробка є найбільш енергоємною стадією; сучасні системні оцінки повинні віддавати пріоритет технологіям низької інтенсивності очищення та автоматизованому контролю консистенції.
Перехід від первинного до переробленого волокна потребує спеціалізованих конфігурацій скринінгу та очищення, щоб контролювати підвищені забруднення без надмірних втрат волокна.
Оновлення системи підготовки запасів паперу вимагає ретельної інтеграції з існуючими розподіленими системами керування (DCS), щоб зменшити час простою та забезпечити рівномірне вимірювання.
Роль підготовки матеріалу в процесі виготовлення паперу
Визначення точних операційних меж підготовки сировини є першим кроком для будь-якого інженера млина, який планує модернізацію. Цей процес розпочинається відразу після того, як целюлозний завод або пульверизатор переробленого волокна вивантажує своє навантаження. Він завершується в камері машини, безпосередньо перед тим, як система підходу бере на себе роботу для доставки сильно розбавленої композиції в напірний ящик.
Визначення границі процесу
Підготовка сировини кардинально відрізняється від систем целюлозної обробки вгорі та потоку з підходом до потоку. Розробка целюлози на першому етапі виробництва повністю зосереджена на хімічному або механічному вилученні волокон із деревної стружки або первинному розкладанні перероблених тюків. Система потоку підходу забезпечує остаточне значне розведення (часто зниження консистенції нижче 1%) і гідравлічну доставку сировини в напірний ящик папероробної машини. Підготовка запасів знаходиться прямо між цими двома етапами. Він бере необроблену, некалібровану суспензію — зазвичай має консистенцію від 3% до 6% — і перетворює її на висококонтрольовану, готову до машинної обробки суміш. Цей перехід передбачає ретельно кероване механічне зрізання, видалення забруднень і точне дозування хімікатів.
Основні цілі: досягнення однорідної суспензії волокна
Абсолютною необхідністю цього процесу є перетворення змінної сирої пульпи в однорідну гомогенну суспензію. Сирий жом, що надходить із варочного котла або пульпера, містить нерозірвані пучки волокон, різний рівень вологості та надзвичайно різну довжину волокон. Якщо цю целюлозу надіслати безпосередньо в машину, вона створить лист, повний слабких місць, грудок і дірок. Система повинна нейтралізувати ці варіації. Основні фізичні цілі включають повну дисперсію волокон, модифікацію властивостей шляхом механічної фібриляції, агресивне видалення забруднюючих речовин і контроль консистенції. Фібриляція фізично змінює стінки волокна, збільшуючи площу поверхні, щоб волокна могли більш ефективно утворювати водневі зв’язки під час формування листа на дроті.
Базові показники якості та критерії успіху
Оператори млинів покладаються на точні дані та конкретні ключові показники продуктивності, щоб оцінити успіх у сфері підготовки сировини. Цільові показники канадського стандарту повільності (CSF) і значення Шоппера-Ріглера (°SR) вказують на швидкість дренування целюлози, яка визначає швидкість роботи папероробної машини. Співвідношення міцності на розрив і розрив визначають фізичну довговічність кінцевого продукту. Прийнятна кількість забруднень забезпечує візуальну та структурну цілісність паперу.
Різні сорти паперу для кінцевого використання зумовлюють спеціальне налаштування та агресивний характер лінії підготовки паперу. Ми регулюємо інтенсивність очищення та розміри просіювання залежно від того, що машина виробляє того дня.
| Paper Grade |
Primary Stock Prep Focus |
Типова цільова помола (CSF) |
Толерантність до забруднень |
| Пакувальна дошка (лайнерборт) |
Розвиток високої міцності, обробка OCC |
350 - 450 мл |
Помірний (зосереджено на видаленні великого сміття) |
| Серветка та рушник |
М'якість, висока об'ємність, мінімальний розріз волокна |
500 - 600 мл |
Низький (вимагає агресивного тонкого скринінгу) |
| Прекрасний письмовий папір |
Чудова непрозорість, гладкість, відсутність бруду |
250 - 350 мл |
Нульовий допуск (багатоступеневе очищення вперед/назад) |
| Газетний папір |
Непрозорість, текучість, механічне змішування целюлози |
100 - 150 мл |
Низький (зосереджено на видаленні чорнила та липких плям) |
Основні етапи системи підготовки паперу
Сучасна лінія підготовки запасів складається з послідовних вузькоспеціалізованих агрегатних операцій. На кожній стадії застосовуються певні механічні сили та хімічні втручання для очищення волокнистої суспензії перед тим, як вона потрапляє на камеру машини.
Відштовхування та видалення відшарування
Процес починається з насильницького механічного руйнування тюків первинної целюлози, товарної целюлози або поломки машини. Пульпи використовують масивні ротори та сильні гідравлічні сили зсуву, щоб розривати сировину на частини, утворюючи суспензію, яку можна перекачувати. Після відштовхування пульпа неминуче містить нерозірвані пучки волокон або пластівці, які вийшли з ротора пульпера.
Дефлейкери втручаються, щоб розділити ці вперті пучки. Вони застосовують інтенсивний гідродинамічний зсув через переплетені зубчасті статори та ротори, щоб розбити пластівці, не розрізаючи та не пошкоджуючи окремі волокна. Це гарантує, що кожне окреме волокно буде відокремлено та доступне для подальшого очищення та з’єднання.
Тюки або сипуча комбікормова маса за допомогою конвеєра подаються у ванну пульпера.
Вода для розведення додається для досягнення цільової консистенції пульпи (зазвичай 4-8% для низької консистенції, до 15% для високої консистенції).
Ротор створює вихор, тягнучи матеріал вниз у зону зсуву.
Суспензія проходить через екстракційну тарілку з отворами певного розміру, щоб утримувати великі нерозтерті шматки.
Прийнятий матеріал перекачується в резервуар перед подачею через дефлакер для остаточного відділення пачок.
Очищення та скринінг
Після видалення лусочок запас необхідно ретельно очистити. Відцентрові очисники, широко відомі як гідроциклони, видаляють забруднення виключно на основі різниці питомої ваги. Очищувачі Forward видаляють матеріали високої щільності, такі як пісок, скло, пісок і металеві фрагменти. Важкий уламок витісняється до зовнішньої стінки та випадає з нижнього відбракуваного наконечника. Зворотні очисники націлені на забруднення низької щільності, такі як пластик, віск, пінополістирол і клейкі речовини, втягуючи їх у центральне ядро для відкидання.
Після відцентрового очищення сировина проходить через ситові циліндри під тиском. У цих ситах використовуються прорізи або отвори точного розміру та фольга, що обертається, щоб відокремлювати придатні для використання волокна від великого сміття. Правильний розмір щілини захищає наступні рафінери від пошкоджень, мінімізує втрати корисного волокна в потоці бракованих матеріалів і забезпечує однорідність листа.
Рафінування та фібриляція
Рафінування – це те, де розкривається справжній потенціал волокна для виготовлення паперу. Він змінює морфологію волокон для підвищення міцності з’єднання. Рафінери застосовують механічний тиск і зсув до волокон, коли вони проходять між обертовими та нерухомими пластинами з канавками. Ця дія викликає внутрішню фібриляцію, розшаровуючи стінку волокна та роблячи волокна більш гнучкими, тому вони згортаються в щільний лист. Це також викликає зовнішню фібриляцію, розплітаючи мікрофібрили на поверхні волокна, щоб значно збільшити площу поверхні, доступну для водневих зв’язків.
Оператори повинні постійно керувати критичним компромісом між різанням волокна та фібриляцією. Надмірне різання вкорочує волокна, що руйнує міцність на розрив і уповільнює машинний дренаж. Правильна фібриляція збільшує міцність на розрив, міцність на розрив, непрозорість і обсяг.
| Тип нафтопереробника |
Механізм дії |
Найкраще застосування |
Енергоефективність |
| Конічний рафінер (Jordan/Claflin) |
Довгий час витримки, висока ріжуча дія завдяки крутому куту. |
Очищення листяної деревини, спеціальний папір, що вимагає коротких волокон. |
Нижчий ККД, більші питомі витрати енергії. |
| Дводисковий рафінер |
Паралельні пластини, висока місткість, чудова фібриляція з меншим розрізанням. |
Переробка хвойних порід, пакувальні марки, великотоннажні млини. |
Висока ефективність, стандартна для сучасних ліній підготовки сировини. |
Змішування, розведення та хімічне додавання
Останній етап перед машинним ящиком включає змішування різних типів волокон у сумішевому ящику. Оператори змішують довговолокнисту деревину м’яких порід (для міцності полотна та стійкість до розриву) з коротковолокнистою деревиною твердих порід (для гладкості поверхні та формування). Біла вода, регенерована з дротяної ями папероробної машини, забезпечує розведення в усій системі для точного контролю консистенції паперу.
У цій зоні відбувається точне дозування функціональних добавок і технологічних хімікатів. Проклейки (наприклад, AKD або каніфоль) контролюють водонепроникність для друкарських марок. Вологостійкі смоли покращують довговічність рушників і пакувальних матеріалів. Такі наповнювачі, як осаджений карбонат кальцію (PCC), покращують непрозорість і яскравість, одночасно знижуючи витрати на волокна. Допоміжні засоби утримання допомагають утримувати дрібні частки та наповнювачі в листі, а не стікати через дріт, тоді як піногасники запобігають утворенню бульбашок повітря, які спричиняють отвори та кавітацію насоса.
Оцінка та вибір системи підготовки паперу
Інженерам комбінату та відділам закупівель потрібна структурована структура, що керується даними, щоб оцінювати нове обладнання або планувати модернізацію системи. Оцінка цих систем вимагає ретельного аналізу споживання енергії, виходу волокна, точності керування та можливостей автоматизації. Ви не можете просто купити готові компоненти; вони повинні бути розроблені для вашої конкретної обробки та швидкості машини.
Енергоефективність та оптимізація нафтопереробки
Традиційні нафтопереробні заводи споживають величезну кількість електроенергії, часто становлячи до 30% від загального споживання електроенергії заводом. Вирішення проблеми високого питомого споживання енергії (SEC) є головним пріоритетом для сучасних комбінатів, які намагаються підтримувати маржу. Перехід на пластини для рафінування низької інтенсивності, які мають більш тонкі малюнки та вузькі канавки, може значно зменшити споживання електроенергії, зберігаючи оптимальну обробку волокна. Приводи зі змінною частотою (VFD) пропонують ще один важливий рівень ефективності. Частотно-частотні приводи дозволяють операторам регулювати швидкість двигуна рафінера на основі вимог процесу в режимі реального часу та цільових показників вільності, безпосередньо знижуючи показники кВт-год/тонну та знижуючи експлуатаційні витрати під час змін рівня або повільної роботи машини.
Вихід волокна та управління забрудненнями
Масштабованість системи життєво важлива для роботи з матеріалами різної якості. Індустрія швидко переходить на більший вміст переробленого паперу, включаючи старі контейнери з гофрокартону (OCC) і змішані офісні відходи. Ці матеріали несуть великі, непередбачувані забруднення. Оцінка систем обробки відмов є важливою. Мета полягає в тому, щоб збалансувати максимальне видалення забруднюючих речовин з мінімальними втратами корисних волокон.
Встановіть багатоступеневі петлі сортування (первинний, вторинний, третинний) для відновлення хорошого волокна з потоків бракованих матеріалів.
Використовуйте преси безперервного відходу, щоб вичавити воду та залишкове волокно з остаточного сміття перед тим, як воно відправиться на смітник.
Застосуйте очищувачі легкого відходу, спеціально розроблені для уловлювання мікролипких частинок до того, як вони накопичаться в одязі машини.
Контроль консистенції, розведення та точність дозування
Суворий контроль консистенції запобігає варіаціям базової ваги на папероробній машині. Якщо консистенція коливається навіть на 0,1%, клапан базової ваги буде полювати, спричиняючи товсті та тонкі плями на кінцевій котушці. Вбудовані датчики необхідні для безперервного вимірювання консистенції, вільності та довжини волокна. Ці датчики надають дані в режимі реального часу системі керування, яка миттєво модулює клапани розріджувальної води.
Точність насоса-дозатора та вимірювачі масової витрати однаково важливі для хімічних добавок. Вони підтримують суворе співвідношення хімічних речовин і волокон на основі потоку сухої маси сировини. Неточне дозування хімікатів призводить до марної витрати дорогих добавок, низької якості аркушів і нестабільної хімії мокрого кінця, що спричиняє розриви аркушів.
Автоматизація, інтеграція DCS та системи управління
Сучасні лінії підготовки сировини значною мірою покладаються на автоматизацію для підтримки стабільності. Інтеграція засобів керування підготовкою сировини в загальну розподілену систему керування (DCS) дає змогу автоматизовано змінювати сорт і прогнозувати коригування. Коли оператор машини вибирає новий сорт, DCS автоматично регулює завантаження рафінера, співвідношення сумішей і швидкість дозування хімікатів. Ця інтеграція зменшує ручне втручання та мінімізує час переходу між різними сортами паперу. Добре розроблений інтерфейс людина-машина (HMI) забезпечує операторам чітку видимість. Моніторинг у реальному часі рівнів грудей, швидкості потоку, питомої енергії рафінування та положень клапанів гарантує, що система працює з максимальною ефективністю без постійного ручного налаштування.
Ризики впровадження та стратегії пом'якшення
Оновлення інфраструктури підготовки запасів включає в себе практичні реалії, ризики впровадження та серйозні міркування щодо обслуговування. Правильне планування та проектування зменшують ці ризики та забезпечують плавний перехід від старого обладнання до нового.
Інтеграція з існуючими системами потоку підходу
Поєднання нового високопродуктивного обладнання для підготовки запасів із застарілим підходом потоку трубопроводів створює значні ризики. Гідравлічна нестабільність, коливання консистенції та проблеми з пульсацією можуть дестабілізувати напірний ящик папероробної машини. Щоб зменшити ці ризики, інженерні групи повинні провести комплексне гідравлічне моделювання перед встановленням. Також необхідні перевірки балансування водяного контуру та пропускної здатності резервуарів, щоб переконатися, що нове обладнання бездоганно інтегрується в існуючу інфраструктуру без переповнення резервуарів або виснаження насосів.
Управління простоєм під час оновлення
Заміна великих ящиків, рафінерів або ситуаційних петель часто вимагає тривалої зупинки заводу. Втрата виробничого часу безпосередньо впливає на прибутковість заводу. Поетапне введення в експлуатацію є перевіреною стратегією пом'якшення. Попереднє складання модульних полозів за межами підприємства скорочує час монтажу. Використання паралельних байпасних ліній дозволяє частинам старої системи працювати, поки нові компоненти підключаються та тестуються, значно мінімізуючи загальний час простою під час остаточного відключення підключення.
Технічне обслуговування та термін служби деталей
Прискорений знос тарілок рафінера, ситових кошиків і очисних конусів призводить до раптового зниження якості сировини та високих експлуатаційних витрат. Через зношений ситовий кошик стружки та клейкі речовини потраплять прямо до машини.
| Компонент |
Типовий механізм зносу |
Стратегія зменшення |
Очікуваний термін служби |
| Пластини рафінера |
Абразивний знос від піску/піску, заокруглення. |
Укажіть сплави з високим вмістом хрому, переконайтеся, що переднє відцентрове очищення оптимізовано. |
Від 3 до 12 місяців (дуже залежить від оздоблення) |
| Екранні кошики |
Розширення щілини від течії абразиву, втома дроту. |
Використовуйте хромовані або керамічні дротяні кошики. |
12-24 місяці |
| Шишки-чистильники |
Внутрішнє очищення від важкого піску та скла. |
Встановити керамічні нижні конуси або поліуретан високої щільності. |
від 2 до 5 років |
Впровадження аналізу вібрації та моніторингу падіння тиску дає змогу здійснювати прогнозне обслуговування. Такий підхід дозволяє командам технічного обслуговування замінювати деталі під час запланованих відключень, а не реагувати на несподівані катастрофічні збої о 2:00 ночі.
Висновок
Високооптимізоване налаштування підготовки паперу не підлягає обговоренню для досягнення цільових сортів паперу, мінімізації розривів полотна та контролю витрат на електроенергію. Зробіть наступні кроки, щоб негайно покращити свою роботу:
Розпочніть комплексний аудит системи, включаючи картографування питомого енергоспоживання (SEC) на всіх нафтопереробних заводах, щоб виявити марну енергію.
Проведіть аналіз морфології волокон, щоб визначити, чи спричиняють поточні рафінуючі пластини надмірне розрізання волокон замість фібриляції.
Оцініть свою поточну інтеграцію DCS, щоб виявити вузькі місця в автоматизованому контролі консистенції та циклах вимірювання хімікатів.
Перевірте свою систему обробки відходів, щоб точно розрахувати, скільки корисного волокна щодня відправляється на звалище.
FAQ
З: Яка різниця між варінням целюлози та підготовкою маси?
Відповідь: целюлоза витягує необроблені волокна з деревної стружки або перероблених тюків за допомогою агресивної хімічної обробки або механічного подрібнення. При підготовці маси сиру, некалібровану целюлозу механічно очищають, просівають і змішують для створення однорідної, висококонтрольованої композиції, спеціально розробленої для папероробної машини.
З: Чому рафінування вважається найважливішим кроком у підготовці запасів?
A: Очищення механічно модифікує волокна шляхом розшаровування клітинних стінок, збільшення їх площі поверхні та гнучкості. Цей процес фібриляції безпосередньо визначає міцність на розрив, об’єм і непрозорість кінцевого паперу, що робить його найбільш впливовим механічним етапом для якості продукції.
З: Як система підготовки паперу контролює послідовність?
A: Система контролює консистенцію, додаючи точну кількість відновленої білої води до густої пульпи. Вбудовані датчики зсуву або мікрохвильові датчики безперервно вимірюють концентрацію волокон і автоматично регулюють клапани розведення через DCS для підтримки точної цільової консистенції.
Питання: Які основні споживачі енергії в процесі підготовки запасів?
A: Нафтопереробні та пульперні заводи є основними споживачами енергії. Механічна дія зсуву, необхідна для руйнування сировини та фібриляції волокон, потребує великого електричного споживання від великих двигунів, що робить оптимізацію енергії в цих конкретних областях критично важливою для прибутковості заводу.
З: Як клейкі речовини та забруднення впливають на ефективність приготування маси?
Відповідь: Клейки, які є залишками клею та пластику з переробленого паперу, сліпих ситових кошиків, конусів очисника засмічення та відкладень на тканинах папероробної машини. Вони суттєво знижують ефективність обладнання, призводять до простою технічного обслуговування для виварювання та спричиняють отвори або розриви полотна в кінцевому листі.
Питання: Яку роль відіграє комод для змішування у виробництві паперу?
В: Змішувальна камера діє як центральний змішувальний вузол перед камерою машини. Він поєднує різні типи волокон, відновлений шматок і хімічні добавки в ідеально однорідну суміш, забезпечуючи точну відповідність матеріалу фізичним і хімічним характеристикам, необхідним для поточного сорту паперу.
