На протяжении всего процесса производства бумаги — «целлюлоза — бумага — отделка» — рафинер является ключевым оборудованием, определяющим характеристики волокон и качество бумаги. С помощью физических, химических или комбинированных механических и химических воздействий он разрезает, фибриллирует и очищает целлюлозные волокна, позволяя изначально рыхлым волокнам образовывать более прочные связи и, в конечном итоге, наделяя бумагу такими важными характеристиками, как прочность, однородность и впитываемость чернил. От традиционных каменных мельниц до современного интеллектуального оборудования, технологическое развитие рафинеров всегда основывалось на трех основных принципах: «высокая эффективность, точность и энергосбережение», становясь важной опорой для модернизации бумажной промышленности.

I. Основные функции и принцип работы нефтеперерабатывающих заводов

Основная задача очистного устройства — «оптимизация морфологии волокна», а принцип его работы можно кратко описать как «модификация волокна под механическим воздействием»:

• Основной принципКогда целлюлоза проходит между дисками (или валками) рафинировочной машины, она подвергается комбинированным механическим воздействиям, таким как сдвиг, экструзия и перемешивание. Стенки волокон разрываются, образуя микрофибриллы, а на поверхности формируется плотная фибриллированная структура. В то же время чрезмерно длинные волокна соответствующим образом обрезаются, что позволяет привести распределение длины волокон в соответствие с требованиями бумагоделательного производства.
• Основные функцииВо-первых, улучшить прочность сцепления волокон, чтобы бумага обладала достаточной прочностью на растяжение, разрыв и прочностью на прокол; во-вторых, повысить равномерность переплетения волокон, чтобы обеспечить ровность и плоскость бумаги; в-третьих, адаптироваться к потребностям различных типов бумаги, например, для бумаги для культурных целей, требующей тонких волокон для улучшения качества печати, и для упаковочной бумаги, требующей толстых и длинных волокон для повышения жесткости.

II. Основные типы и технические характеристики нефтеперерабатывающих заводов

В зависимости от конструкции, метода работы и сценариев применения, распространенные рафинеры в бумажной промышленности в основном делятся на следующие четыре категории, каждая из которых имеет свою техническую направленность и область применения:

1. Дисковый очиститель

• Структурные характеристики: Состоит из неподвижного диска (стационарного диска) и вращающегося диска (вращающегося диска). Поверхность диска покрыта зонами шлифовки различной формы зубьев (например, зубчатой, трапециевидной, спиральной), а интенсивность шлифовки регулируется путем изменения зазора между дисками.
• Технические преимуществаВысокая эффективность рафинирования, равномерная модификация волокон. Благодаря замене зубьев диска, он может адаптироваться к различным видам целлюлозы (древесная целлюлоза, соломенная целлюлоза, макулатурная целлюлоза), что делает его наиболее широко используемым рафинировочным оборудованием для производства культурной бумаги, упаковочной бумаги, туалетной бумаги и других видов бумаги.
• ПодтипыОднодисковый измельчитель (действующий на одну сторону диска), двухдисковый измельчитель (действующий на обе стороны диска одновременно), трехдисковый измельчитель (средний неподвижный диск + два вращающихся диска по бокам, более высокая эффективность).

2. Конический рафинер

• Структурные характеристикиИспользуется комбинация конического статора и ротора. Целлюлоза спирально продвигается вдоль конического зазора, подвергаясь непрерывному сдвигу и экструзии. Интенсивность измельчения можно точно контролировать, регулируя конический зазор.
• Технические преимущества: Меньшее повреждение волокон, хороший эффект фибрилляции, подходит для типов бумаги, требующих высокой длины волокон (например, крафт-бумага, лайнерный картон). Также обладает высокой эксплуатационной стабильностью и низким энергопотреблением, широко используется для вторичной переработки макулатуры или тонкой обработки высококачественной целлюлозы.

3. Цилиндрический рафинер

• Структурные характеристикиСостоит из цилиндрического шлифовального валка и дугообразной шлифовальной плиты. Поверхность шлифовального валка снабжена поперечными или спиральными шлифовальными зубьями. Вращение шлифовального валка приводит в движение поток пульпы и завершает процесс рафинирования.
• Технические преимуществаВысокая устойчивость к примесям (таким как песчинки, фрагменты пластика) в целлюлозе, не склонна к засорению. Подходит для грубого измельчения макулатуры или предварительной обработки грубоволокнистого сырья, такого как соломенная целлюлоза, часто используется на начальном этапе рафинирования в линиях по производству целлюлозы.

4. Высококонцентрированный рафинер

• Структурные характеристикиПодходит для пульпы высокой консистенции (15–40%). Используется специальное подающее устройство (например, шнековый питатель) для обеспечения равномерного поступления пульпы в зону измельчения. Форма зубьев диска преимущественно широкая, с большим расстоянием между ними, что повышает эффективность перемешивания волокон.
• Технические преимуществаВысокая степень фибрилляции волокон, прочная связь, что значительно повышает прочность бумаги. В условиях высокой консистенции происходит меньшее измельчение волокон и низкое энергопотребление. Подходит для тонкой обработки высококачественных видов бумаги (таких как мелованная бумага, специальная бумага) или для переработки целлюлозы, требующей высокой прочности связи волокон.

III. Ключевые технические параметры и принципы выбора НПЗ

1. Основные технические параметры

• Улучшение стабильностиРазделяется на низкую консистенцию (≤8%), среднюю консистенцию (8%-15%) и высокую консистенцию (≥15%). Консистенция напрямую влияет на эффективность рафинирования и морфологию волокон: рафинирование с высокой консистенцией направлено на фибрилляцию, а рафинирование с низкой консистенцией — на резку.
• Зазор диска: Ключевой параметр, определяющий интенсивность рафинирования. Чем меньше зазор, тем выше интенсивность рафинирования. Его необходимо динамически регулировать в зависимости от типа бумаги и характеристик целлюлозы (обычно контролируется в диапазоне 0,1-1,0 мм).
• Форма и ширина зубьев дискаФорма зубьев влияет на характер воздействия на волокна (зубья сдвигового типа подходят для резки, зубья разминающего типа — для фибрилляции). Ширина зубьев определяет площадь контакта зоны измельчения, которая должна соответствовать типу пульпы и цели измельчения.
• Мощность двигателя и скорость вращенияМощность определяет производительность рафинировочной машины (обычно 55-1000 кВт), а скорость вращения влияет на линейную скорость диска (как правило, 1500-3000 об/мин). Более высокая линейная скорость означает более сильное усилие сдвига, подходящее для высокоинтенсивной рафинировки.
• ЕмкостьВыбор оборудования зависит от масштаба производственной линии. Производительность одного устройства обычно составляет 5-100 т/сутки, а на крупных производственных линиях может использоваться многоблочная последовательная или параллельная конфигурация.

2. Основные принципы отбора

• Адаптировать к требованиям типа бумагиДля высокопрочной упаковочной бумаги приоритет отдается высококонсистентным или коническим рафинерам; для высококачественной бумаги для маркировки пищевых продуктов можно выбрать двухдисковые или трехдисковые рафинеры; для переработки макулатуры предпочтительны цилиндрические рафинеры или дисковые рафинеры, устойчивые к примесям.
• Характеристики целлюлозы для спичекДревесная целлюлоза имеет длинные волокна, поэтому необходимо сосредоточиться на фибрилляции, а использование высококонсистентных или конических измельчителей является необязательным; соломенная целлюлоза имеет короткие волокна, поэтому необходимо контролировать степень измельчения, а использование дисковых измельчителей с низкой консистенцией является необязательным; макулатурная целлюлоза содержит много примесей, поэтому следует выбирать оборудование, устойчивое к засорению.
• Баланс между эффективностью и энергопотреблениемВ сочетании с требованиями к производительности производственной линии следует выбирать оборудование с низким удельным энергопотреблением и высокой эффективностью переработки. Например, на крупных производственных линиях можно использовать трехдисковые очистные сооружения, а на малых и средних — однодисковые или двухдисковые.
• Учитывайте интеллектуальную адаптивность.Современные рафинировочные машины в основном оснащены системами управления на базе ПЛК, которые позволяют осуществлять мониторинг процесса рафинирования в режиме реального времени (например, длина волокна, консистенция пульпы, состояние износа дисков) и автоматическое управление с обратной связью. При выборе необходимо учитывать уровень интеллектуальности производственной линии и отдавать приоритет оборудованию, которое может быть подключено к сети и легко обслуживается.

IV. Тенденции технологического развития нефтеперерабатывающих предприятий

В условиях трансформации бумажной промышленности в сторону «зеленых, низкоуглеродных, высокоэффективных, интеллектуальных и высококачественных технологий» технологии рафинирования открывают три основных направления развития:

• Интеллектуальное обновлениеИнтеграция датчиков, Интернета вещей и технологий искусственного интеллекта позволяет осуществлять мониторинг процесса переработки в реальном времени и автоматическое управление с обратной связью, повышая точность и стабильность переработки.
• Улучшение энергосбереженияОптимизация конструкции дисков (например, бионическая форма зубьев), использование высокоэффективных двигателей и технологии регулирования скорости с помощью частотного преобразователя позволяют снизить энергопотребление установки для рафинирования. Некоторые новые типы рафинеров снижают энергопотребление на 15-30% по сравнению с традиционным оборудованием.
• Многофункциональная интеграцияРазработка интегрированного оборудования «рафинирование – просеивание – очистка» для сокращения производственных процессов и занимаемой площади; удовлетворение потребностей в специализированной бумаге, разработка специальных рафинеров (таких как рафинеры для ультратонкого волокна, специальные рафинеры для биомеханической целлюлозы) для расширения областей применения.

Будучи «ключевым фактором» в производстве бумаги, технический уровень рафинировочных машин напрямую связан с качеством бумаги, эффективностью производства и экологическими преимуществами. В условиях стремления бумажной промышленности к высококачественному развитию, выбор подходящих типов рафинировочных машин, оптимизация ключевых технических параметров и соответствие тенденциям развития интеллектуальных и энергосберегающих технологий станут важной гарантией повышения конкурентоспособности предприятий.