江河紙業(yè)PM2紙機節(jié)能改造實踐

江河紙業(yè)PM2紙機是上世紀(jì)五六十年代原產(chǎn)于歐洲的一臺紙機生產(chǎn)線，上世紀(jì)九十年代由天津某造紙廠從國外引進(jìn)。該紙機幅寬3270mm，原設(shè)計車速300-350m/min，2006年，這臺舊生產(chǎn)線被拆除運到江河紙業(yè)后，經(jīng)過江河人的檢修和改進(jìn)又重新煥發(fā)了青春。該紙機在生產(chǎn)38-80g/㎡無碳復(fù)寫紙原紙，運行車速達(dá)到800m/min，各項性能指標(biāo)和原紙機相比都上升了一個新的臺階。當(dāng)年這臺舊紙機升級改造成功的案例曾引起了業(yè)內(nèi)同行的廣泛關(guān)注。

1、改造原因

經(jīng)過十多年的運行，這臺紙機的部分零部件出現(xiàn)老化。另外，隨著時代的變遷，設(shè)計理念也在不斷地進(jìn)步，雖然車速和成紙質(zhì)量仍然非常穩(wěn)定，但能耗和經(jīng)濟指標(biāo)越來越受到關(guān)注。2017年底，江河紙業(yè)委托其全資子公司河南大指造紙裝備集成工程有限公司（以下簡稱“大指公司”）對這臺紙機進(jìn)行全面升級，升級的核心是：節(jié)能改造。升級改造主要包含以下內(nèi)容。

2、升級改造內(nèi)容

圖1 改造示意圖

2.1、網(wǎng)部改造

網(wǎng)部改造主要內(nèi)容有兩方面，一是流漿箱升級改造。將舊的流漿箱更換為大指公司全新理念設(shè)計制造的Integra-Jet系列的稀釋水流漿箱。二是頂網(wǎng)升級改造，將原來帶倒掛箱的Bel Bond頂網(wǎng)成形器改進(jìn)為大指Integra-Form型頂網(wǎng)成形器，這兩項改造在先前已經(jīng)完成。經(jīng)過改造，紙的勻度得到了進(jìn)一步提高，能耗也有了大幅度降低。

2.2、Integra-Mini Shoe應(yīng)用于壓榨改造

壓榨部原設(shè)計的結(jié)構(gòu)是真空吸移，三輥兩壓加正壓，壓榨輥傳動總裝機功率790kW，紙頁出壓榨干度一般是43-46%。此次升級改造壓榨部的重點項目是采用靴式壓榨。

靴式壓榨由于線壓高，壓區(qū)寬，紙頁干度高，是當(dāng)今世界上公認(rèn)的效率最高、最先進(jìn)的壓榨方式，且比壓小，因此使?jié)窦堩摮鰤赫ジ啥雀叩耐瑫r，可以有較好的松厚度指標(biāo)。通常靴壓設(shè)計線壓力為800-1300KN/M，而靴板寬度為200-280mm，我們稱這樣的靴壓為“標(biāo)準(zhǔn)靴壓”。但標(biāo)準(zhǔn)靴壓多數(shù)隨成套紙機配置，又由于受輥重量、壓榨空間、設(shè)備成本等因素的限制，標(biāo)準(zhǔn)靴壓并不適用于本次壓榨部改造。

為克服上述受限因素，在標(biāo)準(zhǔn)靴壓研發(fā)及使用經(jīng)驗基礎(chǔ)上（大指公司自2012年為江河紙業(yè)PM6機提供了國內(nèi)首臺幅寬5600mm，設(shè)計車速1400m/min靴式壓榨成功運行后，一直致力于靴式壓榨的研究和推廣工作），推出Integra-MiniShoe系列，即“迷你靴壓”。迷你靴壓設(shè)計線壓力為300-700KN/M，而靴板寬度為80-180mm，靴輥直徑1250mm、1100mm、750mm 。

圖2 迷你靴壓與其他形式壓榨比壓對比圖

圖3 壓榨改造前后對比示意圖

基于PM2紙機實際情況，降低改造成本和運行費用，大指公司此次為PM2紙機設(shè)計的靴壓結(jié)構(gòu)參數(shù)為：設(shè)計線壓650kN/m，壓寬150mm，最大設(shè)計比壓比壓4.3MPa，改造后設(shè)計車速為900m/min。靴輥直徑為1250mm，配對背輥為直徑1500mm的普通壓榨輥。用這種普通結(jié)構(gòu)的壓榨輥作配對背輥，與輥筒內(nèi)帶液壓加載單的配對背輥相比，在保證使用性能的前提下成本能降低80%以上。由于迷你靴壓設(shè)計線壓低于標(biāo)準(zhǔn)靴壓，所以，與常規(guī)靴式壓榨相比，靴套、毛布、密封等易損件的使用壽命大幅度延長，使得運行成本大大降低。改造后壓榨部的結(jié)構(gòu)為真空吸移，三輥兩壓區(qū)，即真空預(yù)壓加靴式壓榨的方式，壓榨輥傳動總裝機功率為650kW，比改造前降低18%。

圖4DCS靴壓控制畫面

圖5 改造后的壓榨部

2.3、干燥部改造

干燥部原來采用的是鑄鐵機架，傳動側(cè)機架為齒箱結(jié)構(gòu)，里面裝有齒輪，用于烘缸的傳動。改造時更換了所有的機架，傳動改進(jìn)為大指最新設(shè)計理念的導(dǎo)輥傳動。傳統(tǒng)的齒箱傳動每組烘缸有一個動力輸入點，電機通過減速機、傳動軸將動力輸送給齒箱傳動的主動軸，主動軸通過齒箱中的齒輪帶動四個烘缸轉(zhuǎn)動，這四個烘缸被稱為主動烘缸，四個主動烘缸通過干網(wǎng)再帶動整個烘缸組的所有烘缸和導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動。由于四個主動烘缸由一組齒數(shù)相同的齒輪傳動，所以轉(zhuǎn)速相同。而四個烘缸由于加工誤差，直徑不完全相同，會存在一定的誤差。轉(zhuǎn)速相同，直徑不同使得四個主動烘缸的表面線速度會有一定的差別。這樣干網(wǎng)在四個表面線速度不同的主動烘缸牽引下就會產(chǎn)生內(nèi)耗，使傳動輸入功率增高，能耗增加。另外，由于齒輪之間存在有間隙，紙機在高速運轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生較高的噪音。并且由于傳動裝置零部件太多，結(jié)構(gòu)緊湊，造成維修的難度增加，檢測維護(hù)的工作量非常大。

大指公司之前在其它低速紙機項目上，在干燥部采用導(dǎo)輥傳動的方法，解決上述傳統(tǒng)傳動的缺陷取得了一定的經(jīng)驗。為了降低能耗，經(jīng)研究決定在本次改造項目上，繼續(xù)采用導(dǎo)輥傳動，嘗試導(dǎo)輥傳動在高速紙機上的應(yīng)用，以便于積累更多的數(shù)據(jù)，總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，為導(dǎo)輥傳動這種創(chuàng)新結(jié)構(gòu)的推廣奠定基礎(chǔ)。

導(dǎo)輥傳動一般是在一條干網(wǎng)設(shè)置兩到三個傳動點，也就是有兩三根干網(wǎng)導(dǎo)輥作為傳動導(dǎo)輥。一般一個雙排烘缸組如果有8-10 個烘缸，上下排各有4-5個烘缸，一般每排有兩根傳動導(dǎo)輥就可以了。傳動導(dǎo)輥使用交流變頻電機驅(qū)動。車速較低時電機通過減速機和傳動軸驅(qū)動導(dǎo)輥傳動，車速較高時可以不使用減速機，電機通過傳動軸直接驅(qū)動導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動。當(dāng)一組干網(wǎng)中有多根傳動導(dǎo)輥時，其中一根導(dǎo)輥的電機采用速度控制，其它電機按照負(fù)荷分配進(jìn)行控制，這樣就解決了各傳動導(dǎo)輥之間的內(nèi)耗問題，使傳動更加穩(wěn)定，有效地提高了傳動效率，并且減少了振動和噪音。另外，由于取消了傳動齒箱，簡化了傳動配置，傳動部件的故障明顯減少，維修維護(hù)費用和工時大幅度降低。

江河PM2紙機改造后，前干燥烘缸共分為四組，其中第一組為單掛布置，共有三個傳動點，分別設(shè)置在最后一根導(dǎo)網(wǎng)輥和第三第五個下排溝紋缸位置，三個傳動點均為單點傳動。第二、三、四組烘缸為雙排布置，共有六組干網(wǎng)，每組干網(wǎng)各有兩個傳動點，均采用交流變頻電機通過萬向傳動軸直接驅(qū)動干網(wǎng)導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動，即所述的導(dǎo)輥傳動方式�？傃b機容量與改造前相比降低了40%。

2.4、其他部分改造

對膜轉(zhuǎn)移施膠機、氣浮干燥箱、可控中高軟壓光機等單體設(shè)備，按照最新的設(shè)計理念進(jìn)行了相應(yīng)的優(yōu)化改進(jìn)。

3、改造結(jié)果

本次是江河二號機自2006年安裝運行以來規(guī)模最大的一次改造，本次改造的主要目的是節(jié)能降耗，同時更新年久失修，老化變形的舊的部件。

本次紙機升級改造自2017年3月份停機開始，歷時五個月，于2017年8月20號開始聯(lián)機調(diào)試，到8月28號車速穩(wěn)定達(dá)到800m/min。靴壓線壓在600kN/m時紙頁出壓榨部干度達(dá)到49%；與改造前相比，綜合蒸汽消耗降低20%，相同車速下，紙機噪音與改造前相比，降低了20-30%，紙頁的松厚度也有了明顯的提高。

至2018年8月份，通過對江河PM2改造后投入運行10個月來的能耗監(jiān)測進(jìn)行計算顯示，將消耗的電力、蒸汽、清水等按照當(dāng)量值折標(biāo)準(zhǔn)煤，生產(chǎn)無碳復(fù)寫紙的噸紙綜合能耗為254.3kgce/t。而同等幅寬、車速的其它紙機，生產(chǎn)相同紙種時噸紙綜合能耗一般為300-330kgce/t。所以，改造后的江河PM2紙機，與常規(guī)配置的紙機相比綜合能耗降低約20%。

經(jīng)過一年的實際運行證明，升級改造后的紙機運行穩(wěn)定，節(jié)能效果明顯，達(dá)到了改造的預(yù)期目標(biāo)。同時大指公司在靴式壓榨、干燥部導(dǎo)輥傳動等方面也積累了更多的經(jīng)驗，為將這兩項技術(shù)推向市場奠定了更加堅實的基礎(chǔ)。

責(zé)任編輯：葛鴻燕

校對：葛鴻燕