【正文】 年產(chǎn)10萬噸高級彩印新聞紙工藝初步設(shè)計方案1 總論 課題來源本課題來源于《長沙理工大學2007屆畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書》。 設(shè)計規(guī)模與品種 設(shè)計規(guī)模年產(chǎn)10萬噸高級彩印新聞紙。 設(shè)計品種及質(zhì)量標準表11 高級彩印新聞紙質(zhì)量標準指標名稱單位優(yōu)等（A）一等（B）定量g/m2（；）177。（；）177。亮度% (ISO)（58；60；62）177。（58；60；62）177。橫向撕裂指數(shù) 不小于抗張指數(shù)（卷筒縱向）不小于不透明度 不小于%平滑度（正反平均）不小于S4025交貨水分%177。塵埃度 個/m2404不許有808不許有卷筒接頭不多于個/卷01色調(diào)參考值 L≥A0177。B＜10定量為48g/m2高級彩印新聞紙，對其質(zhì)量不僅要達到普通新聞紙的質(zhì)量標準，而且對白度等還有更高的要求。新聞紙技術(shù)要求有：紙上不應(yīng)有洞眼、裂口、褶子、疙瘩、汽斑等影響外觀的缺陷；同批紙白度差不大于3%；復(fù)卷應(yīng)緊密，全幅松緊一致，端面應(yīng)平整；紙卷內(nèi)不得卷入碎紙或紙條，接頭處應(yīng)用有色紙條在端部加以標志；卷筒紙在印刷中不應(yīng)掉粉掉毛等。高級彩印新聞紙的具體質(zhì)量標準見表11[2]。 設(shè)計范圍本設(shè)計包括打漿、抄造、完成工段的工藝初步設(shè)計。具體內(nèi)容有：設(shè)計方案的確定、工藝計算、設(shè)備選型及計算、車間布置、技術(shù)經(jīng)濟與概算、編寫設(shè)計說明書，并畫出工藝流程圖和車間布置圖。 設(shè)計指導思想和基本原則本設(shè)計中所選的設(shè)備、生產(chǎn)工藝和技術(shù)數(shù)據(jù)力求于穩(wěn)妥、先進、可靠。積極采用經(jīng)過生產(chǎn)證明行之有效的工藝流程、新設(shè)備和新材料。所選用的設(shè)備要均一，使整個系統(tǒng)處于平衡。從原材料方面考慮，因為我們的國家的資源還比較緊缺，特別是木材現(xiàn)在還很緊張，所以在設(shè)計過程中應(yīng)盡可能考慮廢紙脫墨漿，以解決資源緊張問題。設(shè)計的工藝流程要在保證質(zhì)量的前提下盡量簡化，減少各種流失，提高產(chǎn)量，減低能耗。在設(shè)計中所采用的流程及設(shè)備，在生產(chǎn)上應(yīng)適應(yīng)多種原料及品種，在成熟合理的基礎(chǔ)上，考慮節(jié)能以及必要的儀表，并考慮到今后增產(chǎn)的可能性。在設(shè)計過程中，還要考慮到設(shè)備潛在能力，充分利用自然資源對全廠合理規(guī)劃，特別是運輸?shù)缆泛侠硪?guī)劃。從環(huán)境方面考慮，進行白水回收，節(jié)能節(jié)資，降低成本。排放應(yīng)達到國家標準。有完善的勞動保護措施，以保證安全生產(chǎn)。2 工藝論證及流程設(shè)計 纖維原料的選擇與配比要造出質(zhì)量好的高級彩印新聞紙，首先要做好纖維原料的選擇與配比。原料的種類可以影響紙張的伸縮性，半纖維素含量少、木素含量多、細胞壁較厚的長纖維所抄紙張尺寸穩(wěn)定性好，伸縮率較低。短纖維所抄紙張伸縮率較大。紙張在干燥過程中纖維在紙張平面或厚度方向收縮，較長的纖維在成形過程中纖維間撓合較多，干燥時纖維收縮產(chǎn)生移動，但平面內(nèi)位移較小，而短纖維收縮時，在紙平面產(chǎn)生的位移較大，所以長纖維抄造的紙伸長率小，再吸水時變形小，短纖維所抄紙變形較大。在相同打漿度下，對不同長度纖維，抄紙樣測試證明，纖維長短是影響紙張伸長率的主要因素?；瘜W木漿纖維長、叩解度低、單根纖維強度大；脫墨漿的主要特點是具有較高的抗張強度和較高的灰分，用于抄造新聞紙具有較高的不透明度和抗張強度，但白度較低；楊木APMP的生產(chǎn)，無論是化學藥品消耗，還是能耗都較低，而且APMP漿的抗張強度與其它種類的化機漿相比也有優(yōu)勢，最重要的是APMP漿有較高的白度，這能與廢紙脫墨漿互補[3]。為保證成紙尺寸的穩(wěn)定、掉毛掉粉少、吸油墨性和各種印刷適性好，降低生產(chǎn)成本，一般生產(chǎn)上用漂白針葉木化學漿（NBKP）、廢紙脫墨漿（DIP）和楊木APMP漿配抄高級彩印新聞紙。本設(shè)計采用10%的漂白針葉木化學漿、60%的廢紙脫墨漿和30%的楊木APMP漿配抄高級彩印新聞紙。因為選用速生闊葉木資源制得高得率漿和二次纖維配漿不僅可以緩解我國木材緊張局面，也能減少污染，保護環(huán)境，而且還能使紙頁在不添加增白劑的情況下也能達到白度要求。廢紙脫墨漿主要是回收新聞紙再進行制漿，這些纖維特性已經(jīng)達到了新聞紙的指標，所以選廢紙脫墨漿為主要的配漿原料。為了使紙頁達到一定的物理強度，應(yīng)該在漿料中要添加一些長纖維，所以本設(shè)計在配漿時配取了10%的漂白針葉木化學漿。 輔料的選擇[4]不同種類的淀粉已被用于提高紙的強度。最初是天然淀粉，由于它們與纖維的親合力低，因此增加排放廢水中的BOD負荷。陽離子淀粉的問世使這方面發(fā)生了巨大變化，它們的加入還可以改善一次留著率。因此，陽離子淀粉被普遍和大量采用。然而在工廠應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，由于現(xiàn)代造紙技術(shù)較高程度的封閉循環(huán)和大量使用再生纖維所引起的惰性電解質(zhì)、細料及溶解的和膠體物質(zhì)的濃度增高，導致陽離子淀粉效率下降。 助留劑的選擇在生產(chǎn)中采用PAM或者雙組分助留系統(tǒng)即CPAM和陽離子淀粉作為助留劑，其中，陽離子淀粉是季銨型，要求有較高的陽離子取代度，淀粉糊液具有較高的粘度和良好的穩(wěn)定性；CPAM要求有較高的分子質(zhì)量和較低的電荷密度。明礬和陽離子淀粉連續(xù)加在配漿池中，PAM加在一段壓力篩，以不受任何剪切力。 填料的選擇填料最好使用碳酸鈣，因為碳酸鈣可以充當緩沖劑，紙機能夠很容易地在pH ～ 值范圍內(nèi)運行。 染料的選擇紙的染色是指在紙漿或紙張中加入某些色料使紙能有選擇性地吸收可見光中的大部分光譜，不吸收并反射出所需要色澤的光譜。新聞紙需要加入一定的染料來調(diào)節(jié)紙張的顏色。本設(shè)計采用的是連續(xù)地將品藍液加進配漿池。染料液的溶解和制備很重要，一般是用少量的水將染料調(diào)成糊狀，在充分攪拌下用熱水進行稀釋并過濾。溶解染料時不能直接通汽，避免局部高溫造成染料分解產(chǎn)生沉淀。 消泡劑的選擇本設(shè)計選用的是有機硅表面活性劑乳液消泡劑，將其連續(xù)地加入除氣槽中。一般有機化合物,如烴類、醚類、醇類及磷酸脂類鋪展系數(shù)較大,因此破壞作用很強,而抑泡作用較差。有機硅鋪展系數(shù)很小,單純的有機硅高分子如二甲基聚硅氧烷無消泡作用,但將其乳化后,表面張力迅速降低,使用很少量即能達到很強的消泡和抑泡作用,作為優(yōu)秀的消泡劑必須同時兼顧消泡、抑泡作用,因此有機硅型消泡劑在各類消泡劑中的綜合較果最好。 防腐劑的選擇由于漿料中含有豐富的碳水化合物和蛋白質(zhì)等養(yǎng)料物質(zhì)，尤其在炎熱的季節(jié)，溫暖潮濕條件下細菌繁殖更為迅速。在紙料和白水流經(jīng)和各種設(shè)備和管路系統(tǒng)中，如不經(jīng)常停機清洗保持清潔，極易產(chǎn)生腐漿。這些腐漿不僅會使抄出的紙會有許多紙病，在抄造過程中使紙頁斷頭，還會使聚脂網(wǎng)和毛毯使用壽命大大縮短。因此，必須在系統(tǒng)中加入少量合適的防腐劑，才能有效地抑制和消滅微生物。本設(shè)計在機外白水池中加入防腐劑劑。 打漿工藝表21 高級彩印新聞紙打漿工藝條件漿種濃度(%)游離度（ml）濕重(g)已叩NBKP～280～350≥15DIP～70～120≥8APMP～100～150由于本設(shè)計使用的DIP漿和楊木APMP漿是直接從制漿車間送來打漿度已達到要求漿料，故不需要打漿。NBKP漿是使用的外購漿板，需要先碎漿，再打漿。本項目具體的打漿工藝條件見表21。 供漿系統(tǒng)經(jīng)過打漿和調(diào)料的紙料，一般還不能直接用來抄紙。要抄出勻度良好的紙頁，一般都需要把紙料稀釋成很稀的纖維懸浮液，以保證充分良好的分散，經(jīng)網(wǎng)部濾水后才能形成均勻的紙頁。同時，紙料中還含有一些雜質(zhì)，這些雜質(zhì)對成紙的質(zhì)量、聚酯網(wǎng)及設(shè)備的保養(yǎng)，以及紙機的操作都有影響。因此要求紙料在上網(wǎng)以前必須做相應(yīng)處理。 漿料混合漿料的混合在配漿池中進行。由于生產(chǎn)原料是漂白化木漿和廢紙脫墨漿、楊木APMP漿，還包含一部分損紙漿組成的。因此在通過流送系統(tǒng)把已制備好的漿料送往造紙機前，必須按正確的比例做好不同紙漿的配漿和混合。同時，在配漿池中加入少量增白劑劑，可以有效的提高紙的白度。 漿料貯存紙機的正常生產(chǎn)，要求連續(xù)不斷地供應(yīng)質(zhì)量穩(wěn)定的漿料。由于是采用三種紙漿混合抄造紙，在紙機抄造過程中，為了使由打漿設(shè)備或配料設(shè)備間斷或連續(xù)供應(yīng)的漿料能滿足紙機連續(xù)生產(chǎn)的要求，避免因打漿設(shè)備或配料設(shè)備暫時停機而影響紙機生產(chǎn)，就需要有一定數(shù)量的貯存漿料的設(shè)備，即貯漿池或成漿池。其中裝有攪拌器對漿料進行攪拌。其作用如下：（1）使各臺打漿設(shè)備或配料機送來的漿料配比，濃度、打漿度、膠料、色調(diào)等混合均勻。（2）防止纖維和填料發(fā)生沉淀，使供給紙機的漿料濃度穩(wěn)定。（3）貯存一部分漿料，在配料機或造紙機偶然停機時不致影響生產(chǎn)。,當紙料制備系統(tǒng)中 設(shè)備發(fā)生故障需要短期停機處理,貯存則可以不至于影響到紙料制備系統(tǒng)的連續(xù)生產(chǎn)。同時起到 穩(wěn)定配比、。%時，一般要求其容量能維持紙機連續(xù)生產(chǎn)的時間是：高速紙機為30～60min，中低速紙機為2～4h。對于要求較高的紙種，貯存池的容積應(yīng)增大一點，這樣有利于減少各種配漿、濃度和打漿度的波動，以免影響紙機生產(chǎn)和成紙質(zhì)量。 沖漿稀釋[4]較高的漿料濃度對紙頁的良好成型不利。由于這種原因，也由于在約1%左右的低濃下凈化漿料和漿料除氣非常容易，故通常在漿料凈化之前把它稀釋。稀釋漿料的最簡便方法是將濃漿料和稀釋水都送到混合箱的一個隔槽中。漿料通過一些溢流堰和擋板上下流動，進行有效地混合。這種裝置僅適用于漿料流量小、產(chǎn)量比較低的紙機，它具有敞開式混合箱的全部缺點，即濺漿、易污染、難以保持清潔、難以保證沒有腐漿產(chǎn)生。當紙機產(chǎn)量高，特別是當流送系統(tǒng)必須在壓力下把漿料輸送到壓力下運轉(zhuǎn)的篩漿機和凈化設(shè)備中時，漿料的稀釋是通過把漿料和稀釋水同時送到向網(wǎng)前箱供漿的一臺漿泵的入口而達到的，這種漿泵通常稱為沖漿泵。采用沖漿泵稀釋時，機外白水池到?jīng)_漿泵的管路不應(yīng)水平安裝，應(yīng)有一定的傾斜度，以防止纖維沉淀，機外白水池的來漿管應(yīng)直接通入沖漿泵的吸入口，其方向應(yīng)在沖漿泵的軸向上。或在泵的吸入端過渡管上方與軸向成45o方向進入，盡量少受其他管道的干擾。 漿料凈化篩選經(jīng)打漿和配漿的漿料中，往往含有砂石、漿團和纖維絮等雜質(zhì)。為了保證紙機的正常運轉(zhuǎn)，保證成紙的質(zhì)量，必須將雜質(zhì)除去，采用錐形除渣器和壓力篩，兩者結(jié)合可達到較好的效果。凈化的目的在于除掉漿料中的相對密度較大的雜質(zhì)，如沙礫、金屬屑、煤渣等。篩選的目的在于除掉漿料中相對密度小而體積大的雜質(zhì)，如漿團、纖維、草屑等。送往造紙間的紙料內(nèi)含有礦物質(zhì)、金屬、漿團、纖維束、橡膠和塑料等。這些雜物的來源是礦物質(zhì)，多是沙子，它是從填料和原料備料不凈夾帶來的。金屬粒，來自打漿設(shè)備刀片磨損以及工藝設(shè)備受腐蝕剝落下來的碎片。漿團，多是從打漿、配料、除渣及輸漿管道等設(shè)備內(nèi)壁上脫落下來的。纖維束，是來自打漿和精磨過程中沒有磨散的纖維束。紙料中各種雜質(zhì)的存在，會使造紙廠以及印刷廠的設(shè)備損壞。含有沙礫的紙張，在壓光后會出現(xiàn)砂眼，同時會損壞壓光機的輥筒。紙料中的漿團和纖維束，會給紙張造成斑點，以及在壓榨部分產(chǎn)生洞眼或斷裂。紙料中的金屬雜質(zhì)會給設(shè)備造成一定的損害。因此，紙料在進入造紙機之前進行精選是非常重要的。現(xiàn)代造紙中的除雜方法主要有兩種：一是重力沉降，二是離心沉降。為了達到一定的質(zhì)量指標，采用一級三段除渣。另外，相對密度大而體積小的雜質(zhì)大多比較堅硬，對設(shè)備有所磨損，所以把凈化放在篩選前面，以延長篩板壽命。用于造紙機上網(wǎng)前篩選的壓力篩根據(jù)使用要求應(yīng)具有較低壓力脈沖，較低的使用濃度，能出去更細的雜質(zhì)，具有較強的分散纖維絮聚、制備均勻的纖維懸浮液等性能特點。本設(shè)計采用的兩端壓力篩來對漿料進行篩選。 流送上網(wǎng)[5]作為紙料流送系統(tǒng)和紙頁成型系統(tǒng)結(jié)合部的紙料上網(wǎng)系統(tǒng)是造紙機的第一部分,也是造紙機最重要的部分,可視之為“造紙機的心臟” 。紙漿上網(wǎng)系統(tǒng)送來的大股漿料流,經(jīng)過上網(wǎng)系統(tǒng)處理,。本次設(shè)計選用的是OptiFlo高速水力流漿箱，它是Mesto Paper公司研究開發(fā)用于高速紙機的流漿箱。由拋物體形的矩錐形布漿總管、管束布漿器和配有稀釋水控制系統(tǒng)構(gòu)成的布漿裝置，以及用于控制纖維橫幅定向分布的邊緣漿流控制系統(tǒng)，能夠提供均勻橫向定量分布和良好的纖維定向分布；由階梯擴散器，其前段的穩(wěn)定收縮和后段圓形擴展的流化作用，以及在湍流發(fā)生器的加速和在堰板箱的繼續(xù)加速作用，就導致形成具有高湍流強度、有限制的湍流規(guī)模、小的擾動和少的絮聚的上網(wǎng)噴射紙料流，在湍流發(fā)生器出口設(shè)置有飄片，其作用是控制流漿箱的湍流狀況，限制湍流規(guī)模。 網(wǎng)部網(wǎng)部是漿料懸浮液形成紙頁的部分，成紙質(zhì)量和紙機的正常生產(chǎn)與網(wǎng)部的操作密切有關(guān)。它可以分為上網(wǎng)區(qū)、成行區(qū)、脫水區(qū)、高壓差脫水區(qū)。由于是年產(chǎn)10萬噸的產(chǎn)量，所以是要用高速紙機，本設(shè)計采用的是夾網(wǎng)造紙機。夾網(wǎng)成形意味著紙幅在成形過程中可以進行兩面脫水，相當于沒一張網(wǎng)形成一層紙幅然后在復(fù)合在一起。與單網(wǎng)相比，雙面脫水可使脫水率增加4倍。夾網(wǎng)成形器抄出來的紙頁與長網(wǎng)機相比，具有成形質(zhì)量好，兩面差小，掉毛掉分少，平滑好以及紙頁的橫幅定量和水分分布均勻等有點。 壓榨當前，由成形部至壓榨部的引紙已獲得完滿的解決，而在更高車速下影響紙頁斷頭和運行穩(wěn)定性的部位主要是在壓榨部，壓榨部和干燥部之間的紙頁傳遞以及干燥部的初始部位。提高壓榨部和出壓榨部的紙頁干度是為了增強濕紙頁強度，提高高車速下濕紙頁被牽引的承受能力，當采用靴式壓榨時，提高自中心輥釋放出的濕紙頁抗離心力能力，同時，還能增強濕紙頁運行的穩(wěn)定性。靴式壓榨也屬于寬區(qū)壓榨，它能使紙頁出壓榨干度提高，烘干部蒸汽消耗降低，紙頁出壓榨部濕強度增加，造紙機抄速、產(chǎn)量提高，成本降低，成效顯著。 干燥為了使紙頁橫向水分分布均勻，我們采取了氣袋通風，它能將中間和兩邊的濕度拉平。辦法是將部分干燥熱空氣有控制地通過干網(wǎng)進入袋區(qū)進入袋區(qū)。當然，這就需要干網(wǎng)有足夠的透氣度，使用不同橫向透氣度的干網(wǎng)也能影響袋區(qū)橫向濕度的分布。袋通風不僅可以改善橫向水分的分布，還能提高干燥能力4%～5%。在現(xiàn)代高速紙機上通常都是采取單排烘缸干燥紙頁。采用單排烘缸的設(shè)計，一般包括以下幾點[6]： （1）。（2）下排采用帶真空的網(wǎng)輥以吸牢網(wǎng)外依托的紙頁 。（3）設(shè)有防止紙頁在出入烘缸時離網(wǎng)鼓起的吹風或吸風裝置，有時并和斷頭引紙相 結(jié)合，和真空網(wǎng)輥相配合，在操