衛生紙機上漿系統設計要點

白雯銳

（中國中輕國際工程有限公司，北京，100026）

隨著經濟的增長和人民生活水平的提高，人們對生活用紙的需求量及品質都提出了更高的要求。近年來國內投產和新上的生活用紙項目也越來越多。新月形衛生紙機以其先進技術、車速高、產能大、質量穩定等優勢，已成為生產生活用紙的主導機型。生產生活用紙的工藝流程主要包括：漿料制備系統、配漿系統、上漿系統、損紙系統、真空系統、白水系統、蒸冷系統和化學品系統等。隨著紙機車速的不斷提升，對現代造紙技術中很重要的工序即上漿系統的要求越來越高，本文主要對衛生紙機上漿系統的設計進行簡要的介紹，以期為衛生紙機的工程設計提供有益的參考。

1 上漿系統設計具體要求

一個好的、合格的上漿系統必須滿足以下要求[1-3]。

（1）各種纖維和白水能夠混合均勻，避免漿料絮聚、沉積和結團。

（2）漿料和白水的流量、濃度和壓力要穩定，保證系統運行平穩，盡量減少因各種設備產生的壓力脈沖。

（3）盡可能除去系統中的空氣。

2 上漿系統常見的工藝流程

衛生紙機常見的工藝流程主要有4種，具體工藝流程如圖1～圖4所示。

圖1 上漿系統工藝流程圖（Ⅰ）Fig.1 Flowsheet of piping system（Ⅰ）

圖4 上漿系統工藝流程圖（Ⅳ）Fig.4 Flowsheet of piping system（Ⅳ）

4種工藝流程的細微差異主要表現在上漿的過程中，即高位箱的應用、機外白水槽濃漿進入的方式及流漿箱回流管的位置。

圖2 上漿系統的工藝流程圖（Ⅱ）Fig.2 Flowsheet of piping system（Ⅱ）

圖3 上漿系統工藝流程圖（Ⅲ）Fig.3 Flowsheet of piping system（Ⅲ）

3 上漿系統設備及管道設計要點

3.1 高位箱

高位箱的流程比較簡單，由抄造漿泵從箱底部泵入，另一端溢流回抄造漿槽，出漿從底中部位置通過定量閥垂直送入機外白水槽，具體布置圖見圖5。合格高位箱的設計可以減少上漿系統中的壓力波動，穩定上漿壓力，并除去濃漿中大部分游離氣體，減少紙張中氣泡數量，盡可能避免紙張上的孔洞，保證產品質量[2,4]。

圖5 高位箱布置圖Fig.5 Drawing of stuff box

根據實踐經驗，圖5中高位箱各處的推薦流速為：A處0.6～1.2 m/s，B處0.3 m/s，D處最高0.45 m/s，E處1.2～2.4 m/s。

高位箱的設計還要注意以下幾點。

（1）考慮到管路、定量閥以及濃漿噴嘴的阻力損失，保證到定量閥的足夠壓力，高位箱的液位應比機外白水槽的液位高4～6 m。

（2）高位箱的布置應盡可能靠近機外白水槽，以減少到沖漿泵的管道長度。

（3）高位箱出漿口應考慮漿料流速增加，采用漸變式的設計。

（4）采用等離子切 割及埋弧自動焊接等先進技術，需經過棉球測試，以保證高位箱的內壁光滑，減少漿料輸送過程中的掛漿腐漿。

3.2 白水流道

通常衛生紙機不設置除氣裝置，僅通過設備的合理選型和管道的正確布置來去除混入漿料部分的游離狀氣體。在白水流道中的除氣主要通過以下4方面完成。

（1）白水流道的距離長，彎頭多，增加白水流動時間，使氣泡盡可能浮到白水表面而除去。

（2）白水流道的彎頭能夠使漿料產生分流和渦旋。在垂直與漿流的方向設置格擋裝置（見圖6），通過此設置可以加快漿速，增加濃白水的湍流程度，從而加大濃白水中細小氣泡浮到表面的機會。

圖6 漿流格擋示意圖Fig.6 Drawing of the slurry baffle

（3）流道上增加噴淋裝置，可以使液面的氣泡迅速擊破，使液面下的氣泡上升到表面上來。

（4）可適當增加白水流道的寬度，降低白水流速，使白水中的氣泡有更多的機會接觸碰撞，進而溢出破滅。漿流格擋的布置如圖7所示。

圖7 漿流格擋布置位置Fig.7 Position of the slurry baffle

3.3 機外白水槽和上漿管道的設計[5-6]

機外白水槽和上漿管道的設計對系統的穩定性有非常重要的影響，在此區域產生的波動最終會影響到成品的質量。機外白水槽的作用就是有效地混合各種漿流，提供一個同步的、沒有壓力波動的漿流給沖漿泵，同時能夠除去漿流中的部分游離空氣。本文主要介紹了3種不同的機外白水槽和上漿管道的設計方案供參考。

方案一：當場地受限時，濃漿管和回流管以45°角順著漿流的方向插入到沖漿泵的進漿管路中，具體的接管尺寸如圖8所式。

圖8 上漿管道布置方案一Fig.8 Layout scheme Ⅰ of approaching pipe

方案二：方案一對濃漿的混合效果不是很好，場地受限時才會使用，為了達到更好的混合效果，可以采用另外一種立式機外白水槽沖漿上漿流程，在該流程中，濃漿與流漿箱回流漿料混合采用套管的方式，如圖9所示。圖9中濃漿管道套在循環管線的里面，循環管線的管道敞開可消除壓力脈沖。

圖9 上漿管道布置方案二Fig.9 Layout scheme Ⅱ of approaching pipe

方案三：方案二與方案三的不同在于漿料和流漿箱回流管道不是采用套管的形式而是分別插入到機外白水槽中，具體的接管尺寸如圖10所示。

圖10 上漿管道布置方案三Fig.10 Layout scheme Ⅲ of approaching pipe

一般來說，流體在管道中的流動狀態分3種類型：塞流、混流和湍流。纖維之間沒有相互運動，整個網絡像塞子一樣向前滑移，這種流動狀態稱為塞流，如圖11(a)所示。隨著流速增加，管壁剪切力提高破壞網絡塞體的穩定性，使網絡塞體表面的纖維分散進入水環流，一直到整個網絡分散，這個流動形態界于塞流和湍流之間，稱為混流，如圖11(b)所示。流速到一定值后，纖維網格完全分散，進入完全的湍流狀態，如圖11(c)所示。

圖11 漿料的3種流動狀態Fig.11 Three flow states of pulp

紙料的濃度和流速都會影響紙漿的流動狀態，進而影響纖維的分散程度。紙料的濃度越高，達到同一分散程度需要的流速就越高；同一濃度，速度越大，分散程度也越好。紙料流速高，利于纖維的分散，進而有利于上網成形，但是所消耗的動力也相應增大，需要進行綜合考慮選擇合理經濟的流速。

根據以往的實踐經驗，不同上漿管道布置的推薦流速如下。

（1）濃漿管在定量閥前的流速0.3～1.2 m/s。

（2）圖10中回流漿管的流速2.5～5.0 m/s。

（3）機外白水槽中白水下降速度0.1～0.15 m/s。

（4）圖9中白水從白水槽進入到沖漿泵的流速0.15～0.9 m/s。

（5）圖9中套管處濃漿的流速和循環漿管的流速差達1.8～3.0 m/s。

（6）漿料進到沖漿泵的流速2.5～5.0 m/s。

（7）濃漿在定量閥后的流速2.0～3.0 m/s。

3.4 網前篩

網前篩主要用于上網前的最后篩選以防成形網受到磨損，可進一步減少紙料中的雜質，減少纖維絮聚，提高紙張成形。網前篩是上漿系統非常重要的設備，按裝到流漿箱管道的設計要平緩且需要進行拋光處理。其管道安裝見圖12。

圖12 上漿管示意圖Fig.12 Drawing of headbox pipe

4 衛生紙機上漿系統的設計案例

本案例項目位于山東省，選用1臺國產的新月形衛生紙機，設計車速1600 m/min，凈紙幅寬2850 mm，上漿系統設有深4.5 m沖漿泵坑，沒有設高位箱，白水溜道上設有漿流格擋，上漿方式選用的是3.3中方案三漿料和流漿箱回流管道，不是采用套管的形式而是分別插入到機外白水槽的設計中。

上漿系統的工藝流程如圖13所示。

圖13 工藝流程圖Fig.13 Process flowsheet

上漿系統的設備及管道布置如圖14所示。

圖14 工藝設備及管道布置圖Fig.14 Layout of equipment & piping

5 結 語

衛生紙機的上漿管道系統和管道設計可以參考本文的經驗，從而提高設計質量，以利于整個項目的穩定運行。當場地受限時，機外白水槽不能像常規一樣立式設計，濃漿和流漿箱回流管道可以采用3.3中方案一以45°角順著漿流的方向插入到沖漿泵的進漿管路中；當系統中循環管線較多時，可以采用3.3中方案二的套管布置方案，循環管線匯集到套管的外面，漿料在套管的里面；當流程比較簡單、沒有其他循環管路時，可以采用3.3中方案三的布置方案，濃漿管和流漿箱回流管分別回到機外白水槽中。在實際應用中，要根據現場、流程綜合考慮采用不同的設計方案。