年产35万吨箱板纸造纸车间多段通汽及冷凝水系统设计文献综述

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《关于年产35万吨箱板纸造纸车间多段通汽级冷凝水系统设计研究》

1、箱板纸的定义

箱板纸又称牛皮纸、牛卡纸，是纸箱用纸的主要纸种之一。国产箱板纸分为优等品、一等品、合格品三个等级。牛皮纸的质地必须坚韧，耐破度、环压强度和撕裂度要高，此外还要具有较高的抗水性。由于工艺及用料的不同，总的来说，大部分进口牛皮卡纸的质量要好于国产牛皮纸，尤其以美国产牛卡的质量为最佳。检测项目有:定量、厚度、紧度、耐破度、耐破指数、环压强度、横向环压指数、裂断长、撕裂度、施胶度、水分、横幅定量差、横向耐折度等等。箱板纸的用途，主要是与瓦楞纸芯粘合后制成瓦楞纸箱，用来包装家用电器、日用百货、针棉织物、文化用品、中西成药的外包装等。对箱板的要求是应有一定的抗压强度、坚韧耐破、抗撕裂、纸面平整，不许有浆疙瘩、节子和凹凸不平的外观纸病。

2、箱板纸的国标

中华人民共和国国家标准 GB/T 13024-2016

箱板纸

1、平板箱纸的尺寸为787mmX 1092mm、 960mm X 1060mm、 960mm X 880mm， 其尺寸偏差为不超过土5mm，偏斜度应不超过5mm。

2、卷筒箱纸板的幅宽为750mm~2500mm，每50mm 8mm为一档。

3、卷筒箱纸板的卷筒直径为800mm、1000mm、 1100mm、 1200mm， 其直径偏差应不超过土50mm。

4、箱纸板不经外力作用时，不应有分层现象。

5、定量相同的箱纸板每批产品的色泽应基本相近。

6、纸板 表面应不整，不应有明显的毯印。

7、箱纸板 不应有褶子、洞眼或露底等外观缺陷。外观缺陷按6.11规定的方法进行检查,不合格。

8、纸片所占比例应不超过2%。

9、卷筒箱纸板在每 10m2内，对于直径5mm~20mm浆疤的规定如下:优等品和一-等品应不超过一个，合格品应不超过两个。平板箱纸板不应有直径大于20mm以上的浆疤。

10、平板箱纸板的切边应整齐光洁，不应有缺边、缺角、薄边等现象。卷筒箱纸板的端面应平整，形成的锯齿或凹凸面应不超过5mm。

3、箱板纸原料

要造出质量好的箱板纸，首先要做好纤维原料的选择与配比。原料的种类可以影响纸张的伸缩性，半纤维素含量少、木素含量多、细胞壁较厚的长纤维所抄纸张尺寸稳定性好,伸缩率较低;短纤维所抄纸张伸缩率较大。纸张在干燥过程中纤维在纸张平面或厚度方向收缩，较长的纤维在成形过程中纤维间挠合较多，干燥时纤维收缩产生移动,但平面内位移较小，而短纤维收缩时,在纸平面产生的位移较大，所以长纤维抄造的纸伸长率小,再吸水时变形小，短纤维所抄纸变形较大。在相同打浆度下,对不同长度纤维，抄纸样测试证明，纤维长短影响是纸张伸长率的主要因素。

箱纸板所用的原料有硫酸盐木浆、废麻浆、棉杆浆、废纸浆、稻麦草浆。现在箱板纸的生产原料以废纸为主，因为废纸的处理回收利用具有良好的经济效益和社会效益，对环境保护和资源利用都有重要的意义。而且，废纸浆生产使用的化学 药剂比使用机械浆少，对水体的污染也小得多可约用水和能源约50％。

由于箱板纸要求在外观质量上有较大提高，但是又要充分利用我国各种草类资源，而大型高速纸板机不适合草浆纸板生产。如果使用全草浆生产箱板纸，周围环境势必污染厉害，大量使用废纸不仅降低成本，减少污染，而且节约资源。废纸是生产箱板纸的主要原料，但废纸种类较多，处理工艺复杂，因此首先应当挑选分类、分别作用，再经水力碎浆和疏解，纤维分离机筛选，除砂等去掉较大硬质杂物，对塑料杂物也设法除去。

4、生产工艺

流程分为两种：AOCC生产工艺流程 ：废纸→链板输送机→水力碎浆机→高浓除砂器→粗筛→重质除砂器→精筛→多盘浓机→热散→盘磨→送纸机

OCC生产工艺流程：废纸→链板输送机→水力碎浆机→高浓除砂器→粗筛→重质除砂器→分级筛→长纤维→精筛→多盘浓缩→热分散→盘磨

＼ ／

↘ ／

短纤维→多盘浓缩→热分散→纸机larr;

采用机械分离和热分散处理相结合的工艺技术，先将废纸中的杂质经除砂器、筛子等分离出来，而后通过热分散系统将废纸浆中的油墨等细小杂质分化，使浆料达到抄造箱纸板的要求 。

箱板纸的主要质量指标为:是应有一定的抗压强度、坚韧耐破、抗撕裂、纸面平整，不许有浆疙瘩、节子和凹凸不平的外观纸病。在保证纤维有良好结合的情况下应适当降低打浆度。就打浆工艺而言,影响浆料性质的因素一为打浆流程及设备选择，二为打浆过程中工艺控制及操作调节。

（1）表面施胶剂的选择

表面施胶剂选择AKD。表面施胶剂选择AKD。AKD即烷基烯酮二聚体，是一种反应型施胶剂。近年来,随着国产AKD中性造纸施胶剂质量提高销售价格大幅度下降,中性/碱性造纸施胶成本与松香酸性施胶成本差距在不断缩小。AKD中性造纸已在国内推广多年，应用技术日益成熟,同时,市场对中性/碱性纸的需求量也在迅速增加，这些都加速了我国高级文化用纸由酸性造纸向中性/碱性造纸转换的步伐。中性造纸因采用白度高的碳酸钙作填料和双组分助留系统，成纸的物理强度、白度、不透明度和印刷性能都有不同程度的提高或改善。采用AKD中性造纸,上网浆料的总保留率高,成纸的灰分含量也高,一般中性造纸成纸的灰分含量要比酸性纸高出3%~8%,相对而言每生产1t纸可以节约30~80kg造纸纤维,其综合经济效益要比酸性纸高。另外，由松香酸性造纸向AKD中性造纸转换,系统不需改造,除添置几只助剂溶解计量槽以外，不必增加其它设备,操作工艺方便简洁。

AKD乳液可以在室温下贮存2个月。实践表明贮存温度超过30°C 或受冻，AKD的用量是正常用量的2倍以上，若加水稀释必须在48h内用完，否则AKD会水解，失去施胶作用。

（2）干强剂的选择

天然和合成干强剂大部分都是亲水性高分子，这些高分子分散在纤维之间增加了纤维间成键数量,从而达到提高纸张强度的目的。大多的干强剂都含有接在主链环上的阳离子基团,这样就增加了聚合物和纤维间的结合力,提高了聚合物的留着性。目前常用的干强剂有天然聚合物如淀粉及其改性物(如阳离子淀粉、阴离子淀粉)、合成聚合物如聚丙烯酰胺、乙二醛聚丙烯酰胺和聚乙烯醇等以及其它水溶性天然产物类干强剂。在大多数情况下,仅加入质量分数0.1%~0.35% 的该类物质就可达到有效的干强效果。我国目前则以阴离子聚丙烯酰胺和改性淀粉为主。

（3）助留体系的选用的选择

在生产中采用微粒助留系统即CPAM作为助留剂，改性膨润土作为助滤剂。其可以提高网案部、真空部和压榨部的滤水性能;提高纸机车速降低干燥部蒸汽的消耗净化白水系统，减少沉积物的产生;减少湿部断纸;改善纸页匀度，提高纸页强度和物理性能;节约原料能耗，减少纤维流失。

5、干燥部的通汽工艺

目前国内仍普遍采用传统的三段通汽，它属于被动式蒸汽串连供热开式热力系统，新蒸汽首先进入高温段烘缸，未冷凝的蒸汽及蒸汽冷凝水产生的二次闪蒸汽，一次作为中温段及低温段烘缸的热源。蒸汽的能量利用比较充分，但同时也存在如下一些问题：（1）由于是多段串连，不利于单独调节造纸机干燥部各段烘缸的供汽压力和用汽量。（2）热力系统运行不正常，普遍存在着造纸机烘缸积水现象，而烘缸积水将影响纸机车速和产品质量的提高。（3）烘缸排水压差的建立受到一定限制，为保证烘缸排水压差就削弱了热力系统循环动力。（4）控制系统自身存在相互干扰，导致自控及调节系统工况不稳定，影响纸机安全运行。（5）负荷变化及断纸加剧了烘缸的积水，恶化了热力系统循环。

三段通气优点，可以保证烘缸温度逐渐上升，使干燥曲线稳定，保证烘缸温度均匀，增加传热系数，各段烘缸压力逐渐降低，节约蒸汽消耗。

20世纪80年代中期，国外新型纸机干燥部供热普遍采用蒸汽引射技术。随着改革开放的深化和对外经济技术交流的日益频繁,我国在吸取国外先进供热系统技术的基础上,国内一些科研机构研制开发了纸机干燥部的热泵供热系统,解决了传统的多段通汽系统所固有的问题和缺陷。

但是相对于热泵系统的热力管线和仪表的更加复杂，如果设备运行不正常，操作不当，同样不能发挥其先进性。因此，只要保证设备的的完好，提高操作工人的素质，才能从根本上提高产量、降低能源消耗。

比如ZW241760型纸机干燥部的三段通汽，最后一段是利用真空设备形成一定的真空度 ，形成各段之间的压差，使各段烘缸中的冷凝水能顺利排出，进入相应的汽水分离器，来维持三段通汽的顺利运行，设计时，常规必的真空设备是选用罗茨真空泵，但在实际生产中，三段通汽都不能正常运行，例如：镇江纸厂该型号纸机，设计时三段通汽各段烘缸数为1：2.5:6.5，真空设备选用2BK10型；罗茨真空泵，生产时三段通汽不能正常运行，只能改为二段通汽，三段通汽能否正常运行，不仅与真空设备形成真空度的大小有关，同时与各段间烘缸数分配的不合理性也有关，江西虎山纸厂该型号纸机，各段落间烘缸可以切换（能使各段间烘缸数调节至最佳比例），真空设备选用D14times;20^-0.85/5000型罗茨鼓风机，生产时三段通汽基本上正常，上海新华纸厂该型号纸机，各段间烘缸可以切换，真空设备选用水喷射击冷凝器，生产时三段通汽运行正常。

造纸行业中纸页干燥所用蒸汽通常由锅炉供给。纸页经过烘缸时温度升高，所含水分蒸发，吸收了大量热量，使烘缸内蒸汽变成水汽混合物。水汽混合物通过分离器分离后，冷凝水汇集到冷凝水罐，通过泵加压送回锅炉热水箱，再送到锅炉内继续加热产生蒸汽，供循环使用。另外，对于高温冷凝水，可用于气罩系统预加热空气，从而降低蒸汽消耗。

6、在设计三段通汽系统中应注意的问题:

各段烘缸数量的合理分组:从生产实践中可知,要使用好纸机烘缸部三段通汽,以便最好地利用热能,首先应当考虑的是按照各类纸种的工艺要求,定出合理的烘缸表面温度曲线，一般的烘缸温度曲线都是中间温度高,两头温度低的。因此,在设计烘缸三段通汽分组时,都应把新蒸汽通入需要最高温度的烘缸,二次蒸汽则进入次高温的烘缸,而最后分离出的蒸汽则进入所需最低温度的烘缸。其次在分组中要考虑各组分离出的蒸汽,要为下一组烘缸所完全接收,使各组间的汽压差达到能使冷凝水畅通排出的要求。当然,各组间的压差大,则有利于冷凝水畅通排出。但为了使热量得到最大限度的利用,尽可能减少热量的损失,最好是第三段烘缸蒸汽压力(表压)等于零。即使蒸汽在大气压下全部凝结为水,把燕汽的汽化潜热全部留给烘缸。根据热能平衡和生产实践经验得出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段烘缸个数比例为20:11:6。另外,入干燥部纸页水份、车速这两项重要工艺参数变化对干燥部运行有着很大影响,也对各段分组产生影响,在干燥能力足够时(即Ⅰ段进汽压力较低时)Ⅱ、Ⅲ段烘缸个数比例应相应提高,以保证各段有一定的压差,一般各段压差应大于0.04MPa。从工艺调节的角度看,以Ⅱ、Ⅲ段所得到的二次蒸汽较该段需用汽量稍小一些为好,亦即用新汽的Ⅰ段缸数应略少一些为好。不足部分由新蒸汽补充来调节系统的压差。如果有条件时可在各段之间留一、二个调节缸,生产中可作灵活调节。调节时可根据烘缸表面温度曲线及千燥部用汽量合理调整各段烘缸个数比例,当用汽量小时，可考虑调高Ⅱ、Ⅲ段供缸数比例,以保证各段有足够的压差。反之,就调低Ⅱ、Ⅲ段烘缸数比例。

7、关于三段通汽中尾汽的处理及各段烘缸数量的分配

通常在纸机的三段通汽设计方案中，末段都配置冷凝器和真空泵，这样可以使烘干部前段的汽压和温度有更好的可控制性以调节到所需要的温度曲线，系统的适应性得以加以提高，同时充分地利用尾段蒸汽，保证后两段的排水压差，降低回收冷凝水的温度，减少冷凝水汽化损失。但有一些纸机，因在设计中考虑到发展的需要，烘干部留有较大的干燥能力裕量，在这种情况下，若再使用冷凝器和真空泵就不一定是最好的方案，起码不是最经济的方案，因为富裕的干燥能力令末段的烘缸可以用作对尾汽进行充分冷凝，部分起到冷凝器的作用。

8、关于蒸汽、冷凝水调节阀的选择

传统的三段通汽系统对蒸汽和冷凝水的控制都是通过调节阀来实现的,进行正确而恰到好处的选型,不但可以为整套系统的正常工作提供必要的条件,还可以合理使用资金,减少不必要的初次投资和日后的运行费用。设计过程中,应考虑到各种可能出现的工艺状态,针对每一种状态进行认真的选型计算。若初次担当这项设计工作或积累的经验不充足,这些计算的过程必不可少,且不应一蹴而就,因为相关的参数不固定、也不是唯一和完全测量的。

9、总结

造纸机烘干部的三段通汽，对于造纸干燥工序的能源节约，干燥能力，提供合理的烘缸表面温度曲线，适应纸机实现自控调节等方面的要求，是一项较为行之有效的技术措施，在多缸纸机上推广应用有其现实意义。传统三段通汽能否正常运行很大程度上依赖自控调节系统的稳定运行。整个自控调节系统中某一局部出现故障，都会导致三段通汽工作不正常。所以要维护好三段通汽自控仪表。只有保证设备的完好，提高操作工人的素质，才能根本上提高产品质量、降低能源消耗。

资料编号：[249982]

《关于年产35万吨箱板纸造纸车间多段通汽级冷凝水系统设计研究》

1、箱板纸的定义

箱板纸又称牛皮纸、牛卡纸，是纸箱用纸的主要纸种之一。国产箱板纸分为优等品、一等品、合格品三个等级。牛皮纸的质地必须坚韧，耐破度、环压强度和撕裂度要高，此外还要具有较高的抗水性。由于工艺及用料的不同，总的来说，大部分进口牛皮卡纸的质量要好于国产牛皮纸，尤其以美国产牛卡的质量为最佳。检测项目有:定量、厚度、紧度、耐破度、耐破指数、环压强度、横向环压指数、裂断长、撕裂度、施胶度、水分、横幅定量差、横向耐折度等等。箱板纸的用途，主要是与瓦楞纸芯粘合后制成瓦楞纸箱，用来包装家用电器、日用百货、针棉织物、文化用品、中西成药的外包装等。对箱板的要求是应有一定的抗压强度、坚韧耐破、抗撕裂、纸面平整，不许有浆疙瘩、节子和凹凸不平的外观纸病。

2、箱板纸的国标

中华人民共和国国家标准 GB/T 13024-2016

箱板纸

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