Arvid Johansson 维美德（中国）有限公司

生活用纸生产的可实施技术和节能实践

Available Technologies and Operations Reducing Energy for Tissue Production

Arvid Johansson 维美德（中国）有限公司

可持续发展是当今全民关注的热点，如何减少纤维用量、节能降耗和提高回用减少排放等问题自然是生活用纸生产商关注的焦点。

Advantage NTT技术的应用有效减少纤维用量

图1显示生活用纸生产成本，其中纤维和能源消耗分别占据总成本的64%和15%，因此，降低纤维用量对降低总成本有至关重要的作用。

图1 生活用纸生产成本分布

图2 Advantage NTT卫生纸机

图2展示的是Advantage NTT卫生纸机，配置结构为流浆箱在下、成形辊在上的新月型成形器、预脱水真空辊、SymBelt靴压，靴压的400～600kN/m高线压力，4～6Mpa宽压区，脱水能力强，纸页出压榨后干度高。Advantage NTT纸机与DCT纸机的区别是增加了一套NTT模型带回路和一个预压榨真空脱水辊，NTT模型带分塑纹模型带和平纹模型带（图3）：生产优质生活用纸产品，配置塑纹模型带；生产传统生活用纸产品，配置平纹模型带。从停机、更换塑纹/平纹模型带到正常生产，仅需要数小时。

图3 NTT模型示意图

表1是DCT、NTT平纹、NTT塑纹卫生纸机生产的产品对比，NTT塑纹卫生纸机生产的卫生卷纸的松厚度从8提高到11.5，擦手纸松厚度从8提高到13，吸水性从7提高到12，各项指标均大幅上升。在保持定量不变的前提下，利用增加的松厚度和吸水性，将得到更多的卷数。例如：1t干法起皱卫生纸原纸经过加工后，得到7,526卷产品；1tNTT卫生纸原纸经过加工后，得到8,960卷产品。实践证明，维美德的Advantage NTT技术可减少10%～30%纤维用量。

节能降耗可实施技术——ViscoNip软靴压改善纸页出压榨后干度

为了节能降耗，生产商在规划生产工艺时，需明确生产纸种、产量等指标，不可盲目提高工艺标准，维美德为生产商提供可应用的实施技术，包括单压榨辊取代真空辊，扬克缸端盖密封，提升湍流效率并减小冲浆泵功率的流浆箱，回收流浆箱喷射能量的白水盘水轮机，取代水环真空泵的透平风机，取代燃气气罩的蒸汽气罩等。

生活用纸生产中主要的能源包括：天然气、蒸汽、电。其中电是最昂贵的能源。

图4 能源消耗和能源成本分布

图4中左图表示能源消耗，电占41%，天然气占31%，蒸汽占28%；图4中右图是能源成本，电占58%，蒸汽占20%，天然气占22%。能耗主要用于湿纸页中水分蒸发和干燥、纸机驱动、泵和其他，纸页水分的蒸发和干燥毫无疑问是能耗的重点，是减少总消耗的重要对象。

在白水系统中，水从50℃提高至100℃，消耗210kJ/kg水，水蒸发需要能耗2,258kJ/kg水，总能耗为2,468kJ/kg水，即是686kWh/t水。

图5 压榨后干度与蒸发能量

图5展示了压榨后干度与蒸发能量的三个例子，假设效率均为100%，纸页最终含水量5%。图5左一是典型的真空辊压榨，压后干度达到39%，纸页在真空辊压榨和扬克缸形成的压区中脱水，纤维含水量为151%，仍有大量的水需要被蒸发；图5右一显示ViscoNip软靴压后的纸幅干度提高至48%，纤维含水量是103%，这将减少30%干燥能源需求。维美德利用ViscoNip宽压区压榨技术带来纸页压后干度的大幅度提高，这种压榨方式和其他纸种的靴压相似，可以更有效地贴合扬克缸表面，压榨后干度可以达到48%。

图6 ViscoNip压榨曲线

ViscoNip压榨具有灵活的设计，可以以压力和松厚度的关系优化最终产品的，图6是ViscoNip压榨曲线，横轴是压区位置，纵轴是压力。从图中我们可以看到三种完全不同的压力曲线，三种都是150kN/m。压榨曲线的不同，是由于压榨辊两个油腔之间压力分配不同导致的。高压区压力可以降低干燥能耗，低压区压力可以得到高松厚度产品。总线压力也可调。

图7 真空辊和ViscoNip压榨后干度横幅曲线

图7是真空辊和ViscoNip压榨后干度横幅曲线对比，横轴是纸机横幅，纵轴是压榨后干度。真空辊压榨后干度曲线,横向纸幅两端的干度高，中部干度低，曲线并不好；ViscoNip压榨后干度曲线显示横幅更均匀，并且匀度保持更好。

采取多种措施提高干燥效率

在前面的内容里，我们提及假定干燥效率为100%的情况。实际生产过程中，干燥效率是多少呢？维美德从18台不同的运行纸机上的数据，测定实际操作中的干燥效率。假设所有纸机遵循同样的情况，即水从50℃提高至100℃，蒸发。干燥能耗包括：蒸汽、天然气、电。

图8 不同卫生纸机对应的干燥效率

图8是从不同卫生纸机中收集的数据，横轴是不同的卫生纸机，纵轴是干燥效率（理论能耗/实际能耗×100%）。对比中发现纸机干燥效率范围是46%～70%，蒸汽气罩纸机的运行效率近70%，因为气罩系统温度比较低，需要处理更少的热风，带来较少的损失，干燥效率会高一些。

● 气罩-扬克缸距离对能耗的影响

气罩到扬克缸之间的距离（图9），横轴是气罩到扬克缸的距离，纵轴是对应的能源消耗。设定距离为45mm时，能耗是100%，当保持所有条件不变，仅仅调整气罩-扬克缸距离，当距离是20mm时，能源消耗是85%，距离增大，能耗增加。这是因为当增加气罩-扬克缸距离时，外部冷空气大量进入气罩消耗热量，气罩热空气大量溢出，这两种现象都造成热能损失。

图9 气罩-扬克缸距离对能源消耗的影响

图10 排风湿度对能源消耗的影响

● 排风湿度对能耗的影响气罩中的排风湿度对能源消耗的影响（图10），横轴是排风湿度，纵轴是对应的消耗。当排风湿度提高时，对应的总消耗值会降低，如果提高排风湿度，则气罩中的湿度也会立即提高，湿度提高，则具有更多的能量，因为湿空气比干空气的能量密度更大。如果我们保持气罩中的更大湿度，则对于提高干燥效率有很大影响。

● 扬克缸类型对热传导系数的影响

图11 扬克缸不同类型对传热系数的影响

图11是扬克缸不同类型对传热系数的影响。横轴是扬克缸不同类型，纵轴是扬克缸热传递系数（K值），对比发现：

1) 深沟纹铸铁扬克缸比标准铸铁扬克缸的K值显著提升100；

2) 压榨压力100kN/m 比150kN/m的K值提升约75；

3) 钢制扬克缸比铸铁扬克缸的K值提升约100；

4) 没有金属喷涂的扬克缸比金属喷涂的扬克缸K值略有提升。

ReTurne水轮机实现能量回用

为了回收能量，维美德推出ReTurne水轮机（图12）用于回收流浆箱的喷射能量。ReTurne是安装在白水盘中的一种水轮机，从脱出白水中回收动能，纸页在成形中脱出的白水进入水轮机，利用连接到水轮机的发电机发电，实现能量回收。

图12 ReTurne水轮机

图13 纸机车速与喷射能量的关系

流浆箱喷射浆流含有的能量很大程度上取决于车速，浆流喷射能量与车速三次方成正比。图13是纸机车速与喷射能量的关系，横轴是纸机车速，纵轴是流浆箱喷射能量。可以看到，纸机车速达到1,500m/min及以上时，喷射能量显著提升，ReTurne水轮机从流浆箱喷射能量中回收50%能量，每年可以达到5,000MWh/年的能量回收，对生产总能耗成本有很大影响。

可实施技术和众多节能措施的目标是实现可持续发展——对环境零影响，实现工厂和社区的谐共生关系，不仅给社会带来益处，也对工厂有益处。

（漆小华整理）