造纸设备

随着造纸工业的快速发展和国家对技术设备引进和技术改造投资的重视，造纸工业装备企业的规模、技术进步、产品水平和制造能力发生了显著变化，大大缩小了与国际先进造纸设备的差距。一些适合中国国情的非木纤维制浆技术达到国际先进水平，国内中型浆纸成套生产线市场占有率大幅提高，在与国际跨国公司的竞争中初步显示出比较优势。

中国造纸工业装备在国际竞争中的优势。

(1)造纸工业装备行业，十五期间企业经济类型结构和机制发生了明显变化。行业龙头企业，由原来50%的国有大中型企业，变为95%以上的合资、多元投资的股份制企业和民营股份制企业，原国有企业比重明显下降。体制和机制的变革明显增强了企业的活力和适应市场的能力，加快了企业产品结构的调整和综合竞争力的提升，为造纸行业装备工业的可持续发展奠定了重要基础。？

(2)“十五”期间，行业龙头企业基本完成技术引进和技术改造，形成了较为完整的设计制造能力。行业龙头企业通过国债技术改造和自筹资金提高了装备水平和制造能力，加工关键零件的专用机床能满足高精度加工的要求。

制浆设备企业形成机械产值可达6543.8+0亿元以上的企业4 ~ 5家；造纸设备企业已形成机械产值可达2-3亿元以上的企业5-6家。？

(3)行业龙头企业主导产品快速增长在国内造纸工业设备市场，尤其是大型制浆造纸设备中，国产设备替代进口设备的比例正在逐步扩大。？

在制浆系统设备方面，采用65438+万t/a草类原料化学制浆或半化学制浆生产线中的国产横管连续蒸煮和碱回收设备，400t/a废纸板制浆生产线中的国产滚筒碎浆机、热分散机、脱墨装置等关键设备市场占有率在80%以上。

此外，近年来，在黑液提取、筛选净化、白水回收、浆料浓缩和打浆过程中，国产鼓式真空洗浆机、双辊挤浆机、压力筛、大型双盘磨、多盘过滤机等关键单机设备的市场占有率也有较大提高，并与年产20 ~ 30万t的制浆造纸生产线相配套。

国产纸机设备中:中外合资设计制造的纸宽4.5m，速度1.200m/min，年产量8万~ 1.2万t的新闻纸机和文化纸机；某大型企业设计制造的牛皮箱纸板纸机，抄宽5.5m，速度600 m/min，年产量20万t；宽度4.4m，速度500m/min，年产量65438+万吨的高强度瓦楞纸机，这些国产纸机的市场占有率几乎达到90%，已经逐渐取代国外进口设备。？

流浆箱、软压光、靴式压榨、鞋帮成型器、涂布头等关键设备由国外专业公司提供，宽度4.8 ~ 5.65 m、速度600 ~ 900 m/min、年产30万t的国产涂布白纸板机也已进入市场。在宽度为6m、速度为1000 ~ 1200m/min的纸机成套设备中，烘缸和导辊为国产。压榨辊、真空辊、机架等。已经开始与国外一流跨国公司合作，设备制造水平和产品质量得到国内大型造纸企业的认可，显示出国内设备设计制造水平与国际先进水平的差距正在逐步缩小。？

专业设计科研院所与企业联合开发的流浆箱、软压光、机内涂布设备、气垫干燥干燥、可控中高辊、施胶系统等新型设备，已在各种产量5万~ 1.5万t/a的中小型纸机上推广，市场份额日益扩大。显示了产学研联合产品开发的潜力。？

(4)行业龙头企业逐渐重视与国内外电气传动、自动化、计算机控制、环保专业公司及轴承、电机、润滑等产品配套公司的技术交流与合作，也开始与国内冶金、机械、化工、电子仪器、计算机等行业的企业合作，以解决行业自身缺乏的特殊加工件、特殊原材料和备件问题。？

1.2中国造纸行业设备发展的制约因素有哪些？

虽然“十五”期间国内造纸工业的装备发生了一些根本性的变化，但未来五年，造纸工业的装备工业将与造纸工业同步发展，进一步向以质量为导向、以效益为导向转变，为造纸工业提供低投入、高产出的先进装备，节能降耗、减少污染，参与国内外市场的竞争，但仍受到诸多因素的制约:

(1)吸引大量资金投入难吗？

造纸工业的装备行业是传统行业，需要大力改造行业的现代化装备水平。随着国家信贷政策的宏观调整，企业自行积累资金和向社会融资的比例将会增加，难度将会加大。

(2)难以获得高技术？

目前造纸行业装备企业对国外新技术的吸收消化主要集中在按图制造和以实物推产品上市。中国入世后，国外公司加强了对知识产权的保护，国内企业要进一步获得过去优质、高效、节能、降耗、减污的制浆造纸技术，难度极大。因此，国内企业必须重视自主开发能力。

(3)难以拥有高水平的专业技术人才？

制浆造纸机械的高科技专业知识涵盖面广，大量的知识和经验需要与时俱进，需要一批具有新的知识结构和创新能力的高级人才，否则无法实现制浆造纸装备技术的真正突破。企业很难有靠自身力量在短时间内攻克高新技术的高层次人才，还将面临国际跨国公司在中国的人才争夺。

(4)难以营造有序竞争的市场环境？

“十五”期间，形成了一批制浆造纸装备行业的龙头企业。然而，行业内大多数企业的产品仍然是一样的，他们习惯于通过传统的方法获取技术，以太低的成本进入市场。在竞争中，他们脱离产品质量、技术水平和优质服务，无原则地降低价格，导致整个造纸工业设备行业的利润异常下降，严重损害了制浆造纸设备企业的自我发展和自有资金的积累。

(5)与国外跨国公司的产品竞争和人才竞争？

国外一些知名跨国公司和一些专业公司根据其全球化战略，将潜力巨大的中国造纸市场作为目标市场。它们不仅要保持在大型、高速、自动化制浆造纸生产线上的垄断地位，还要充分发挥资金和技术优势。他们先后在国内设立合资企业和技术中心，寻找制造合作伙伴，利用国内人才优势和成本优势，调整价格政策，争夺国内设备市场份额较大的中型企业市场。国内市场空缺的关键设备零部件高价出售，而国内设备可以替代的关键零部件和通用零部件则以接近的价格出售。造纸工业设备企业在国内市场的国际环境下必然面临挑战。

2 .中国制浆造纸工业主要设备与国际先进水平的差距及发展趋势

(1)备料设备

削片机和木片筛分由于国内造纸原料的多样化，备料设备中木材削片机和木片筛分设备的发展并不快。目前木盘削片机的直径为3350mm，竹盘削片机的直径为1670 mm..随着林纸一体化和APMP及CTMP高得率制浆技术的发展，国产削片机和木片筛的规格需要向大型化发展，自动化控制水平需要提高。国外开发了高效、按木片厚度分级的鼓式削片机和盘式削片机，并重视备料系统的清洁生产。

湿料制备国产草纤维制备设备比较齐全，主要用于连续蒸煮，容量为300m3/h..目前木片制备设备(滚筒洗涤)的规格和能力都不是很大，国内造纸厂2000m3木片仓库都是从国外进口的。

(2)烹饪设备系统

主要适应草类原料的150 t/d横管连续蒸煮系统设备和自动控制系统已全部国产化，出浆率和运行效率达到国际先进水平。目前正在开发250 ~ 300 t/d的蒸煮设备。

适用于木质纤维的立式连续蒸煮技术在国内尚属空白。其关键技术和设备:加热蒸煮和自动控制技术，高压缩比给料机。国内造纸厂引进了22万吨/年的设备系统。此外，RDH节能间歇蒸煮设备适用于木浆、竹浆等原料，投资比连续蒸煮设备系统少，特别适用于老厂的技术改造。

论文2:

造纸机械的变频应用

新制造者

自1990以来，特别是自1995以来，中国造纸工业的有效生产能力一直在不断增加。截至2002年底，中国有4000多家造纸厂，其中2600多家是规模以上的。2002年总产量达到3780万吨。未来l-2年将有近10万吨的新增产能。目前，新增造纸机80%以上的传动设备采用了交流传动变频器。

目前，造纸机副传动中使用的变频器必须同时具备以下特性

(1)速度范围宽，在全速范围内效率必须在90%以上；

(2)功率因数高于0.9；

(3)输入谐波电流的总畸变率小于3%；

(4)采用标准器件IGBT；可靠性高，技术成熟；

(5)能降低输出谐波分量，有效降低dv/dt噪声和转矩脉动。

(1)造纸机变频改造前景及分析。

据统计，我国产能3780多万吨，单机产能5万多吨，板机产能65438+万吨不到三分之一。超过三分之二的产能仍需大量投入，至少三分之一的造纸机需要部分或全部更换原有传动部件(包括机械齿轮箱和电机驱动)以提高速度或降低能耗。

过去，我国造纸机的传动设备采用可控硅DC调速。由于滑环和碳刷的存在，造纸机的可靠性和精度不高，导致造纸机机械落后，最高速度只有200m/min左右，难以与国外1000m/min的高速造纸机相比。造纸是一个连续的生产过程，因此生产线的连续有序控制成为制约成品纸质量和产量的瓶颈。DC速度控制系统在造纸机发展史上起着重要的作用。但由于DC汽车维修困难，耐环境能力差，主要表现如下:

(1)换向器磨损严重，烧换向器故障导致停机时间长；

(2)DC电机维修难度大、要求高、费用高；

(3)测速发电机容易磨损，导致传动系统精度低；

(4)DC调速系统复杂，调试困难，普通技术人员很难调出好机器。

交流变频调速技术以其优良的调速性能、显著的节电效果和在国民经济中广泛的适用性，被公认为最有前途的交流调速方式之一。它既有DC电机优良的调速性能，又有交流电机的简单性和可靠性，因此逐渐得到广泛应用。

纸机传动的变频改造有非常好的效果，从工艺上提高了纸制品，增加了生产能力，降低了能耗，延长了停机时间和维修周期。

以某厂一台长网造纸机的改造为例。它有两个分支:一个是烘缸(干部)，一个是网部(湿部)。根据工艺要求，造纸速度为20-100米/分钟，纸张定量为9-30克/平方米。一般要求造纸机的传动精度达到1-3 ‰。由于变速范围宽，最低配给为9g/m2，对造纸机传动精度要求较高。因此，选择了闭环系统的纸机传动控制方案。

(2)、节能效益分析

根据该厂改造前后纸机能耗的对比，得出以下结果:

改造前电力:90m转速P90 = 74a×180v+3×220 = 13980 w = 13.98 kw(DC驱动)。

按一年生产300天计算，整机耗电量= 300×24×13.98 = 100656(kWh)。

改造后的电力:90m转速P90 = 1.732×16a×380v = 10530 w = 10.53(kW)(变频驱动)。

整机耗电量= 300×24×10.53 = 75816(kWh)

年节约电量= 100656-75816 = 24840(kWh)

可以得出，应用变频器后实际节能量为:25%。

(3)、工艺效益分析

①纸机运转率的提高:27%以上(从月均产量得出，排除其他因素)可增加产值:

②增产:1.6%

综上所述，采用变频器后，纸机运行性能得到改善，经济效益进一步提高。

(四)变频器在造纸辅助设备中的应用分析

造纸机的辅助设施包括以下系统:供浆系统、白水系统、真空系统、压缩空气系统、化学制剂和输送系统、供水系统、蒸汽系统等。为了使造纸机连续均匀运行，其辅助设施容量一般应超过造纸机最大生产能力的15%-30%，这样会造成很大的能量损失。

纸浆供应系统的变频应用

供浆系统必须满足以下条件:

(1)输送到造纸机的纸浆应稳定，误差不超过5%；

(2)泥浆的比重和浓度应稳定、均匀；

(3)储备一定量的纸浆，以便调整供浆能力，适应造纸机速度和品种的变化；

(4)浆料的净化和选择。

(5)处理造纸机各部分的纸张损耗。

通常，供浆系统由供浆管道中的供浆泵、洗浆泵、净化设施的压力筛和除渣器组成。要达到以上五个目的，最重要的是将矿浆泵和冲浆泵的全速运行改为速度可调的变频运行，最终满足供浆自动化。

以纸浆泵为例，说明了变频器的速度控制流程:本次变频控制应采用双闭环系统的速度控制方式，外环为速度闭环，内环为电流或转矩闭环。浆泵转速的设定值一方面是通过浆速和净速比的变化来获得，另一方面来自于流浆箱的压力控制器。前者是主基调，后者是微调。造纸机的浆速与网速之比基本不变，所以一旦造纸机的网速发生变化，冲浆泵的转速也随之变化；为了提高调速器的精度，反映流浆箱的实际过程，通常需要将流浆箱压力PID控制输出值的±5%变化作为冲浆泵的附加速度设定值。速度的实际值取自驱动电机的实际速度采样，可通过旋转测速电机或光电旋转编码器等检测装置获得。电流的设定值取自速度环的输出信号，电流的实际值取自各传输点交流逆变器输出端电流互感器的测量值。因此，对于矿浆泵的变频调速，需要PID控制才能达到理想的节能效果。

(五)压缩空气系统的变频应用

在造纸机网部和压榨部的气动加压提升装置、网毯的校正装置、气垫流浆箱、导纸设备、涂布气刀、各种气动仪表和调节装置中，经常使用压缩空气。

在压缩空气系统中，主要设备包括空气压缩机、储气罐、减压阀、空气过滤器、汽水分离器和安全阀等。造纸机上的压力通常需要约5-6巴。大多数造纸厂都是两台以上的空气压缩机并联运行，然后通过储气罐保持压力恒定。

因为压缩机功率大，控制压力一般通过加卸载来调节，所以电机总是全速运行。实践表明，这种控制方式耗能巨大，浪费严重。因此，目前有一台变频多工频控制压缩机组的趋势，并形成压力闭环。

(6)化学制剂及输送系统的变频应用

由于在脱墨、制浆、涂布、施胶等环节大量使用化学品，用量与造纸机多传动的速度成正比，因此在化学品输送系统(如泵)中必须采用无级交流调速系统。在化学品的制备中使用了大量的研磨设备，如球磨机、胶体磨、砂磨机和高剪切分散搅拌器。它们最大的特点就是功率大，能耗高，使用环境恶劣。目前，许多厂家在粉磨设备中采用了变频器，并取得了良好的效果。

以磨浆机为例，其工作原理是待研磨的涂料由进料泵输入气缸后，在高速旋转的分散盘的带动下，受到研磨介质的强烈冲击，研磨分散到溶剂中制成合格的涂料，再由顶筛过滤掉。设备主电机为110KW。在使用变频器之前，通常通过点动的方式重复几次(三次以上)，使涂层和研磨介质混合均匀。对于不同的涂层，有时需要不同的工艺速度，但实际上只能全速运行；无法掌握进给速度以确保主电机不过载；能源消耗非常严重。使用110KW变频器可以很好的解决上述问题，并且可以方便的设置点动速度和慢速运行时间，保证涂料和介质最均匀的混合。在线无级调速，不同品种使用不同研磨速度；进给速度仅由电机实际运行电流控制，具有过载预警功能和免跳闸功能；节能率一般可达20%以上；降低了变速箱的损耗，避免了工频启动对变速箱的冲击；由于启动时电流平缓，避免了对电网的冲击，提高了电网的安全运行。目前，山东、黑龙江、海南等地的造纸企业已经批量应用。

(7)烘干干部通风系统的变频应用。

干燥的纸张蒸发出来的水蒸气全部被空气吸收后，必须通过强制通风不断地从造纸车间排出。干燥部通风是否良好，直接影响到纸张中水分的蒸发速度和整个干燥过程的经济性；良好的通风可以降低空气中的蒸汽饱和度，从而减少烘缸的蒸汽消耗，提高干燥速度。

从干燥机中去除蒸发水所需的空气量与进出空气的温度和湿度以及通风系统、气候条件和季节有关。通常，在现代造纸机中，采用强制空气循环来实现高效率。加热到80度左右的干燥空气由进风风机送到干燥机的下层，使热蒸汽在干燥机之间被吸收，形成向上的气流，再由排气扇将收集在通风柜内的湿热空气抽出室外(最后回收余热)。在高速造纸机中，由于烘缸数量的增加，它们通常被分成几段鼓风机和排气单元。采用变频器后，可根据通风风量的计算公式随时调节进风量(鼓风机转速)和排风量(排风扇转速)，无需采用传统的风门控制，进一步降低能耗，降低鼓风机噪音，提高机械寿命。

(八)水系统的变频应用

造纸机是用水大户，包括白水系统、污水系统、密封水系统、喷淋系统、清水系统等。通常需要通过管网恒压供水，但传统的压力控制是通过旁路和调节阀进行的，很少使用变频器。但由于我国水资源普遍缺乏，应用变频器将节水10%，节能30%，必然降低造纸厂的日常运行成本。

水系统中使用的变频器通常有两种模式:固定变频模式和循环变频模式。

变频固定模式:变频器的变频输出固定控制一台泵，其他泵由工频电网直接供电，其启停信号由PLC进行逻辑控制；

变频循环模式:变频器按照一定的顺序依次驱动各个泵。变频器可根据压力闭环控制要求自动确定运行泵数(在设定范围内)，同一时间只有一台泵变频驱动。当变频器驱动的泵运行到设定的上限频率，需要增加泵时，变频器将泵切换到工频运行，并驱动另一台泵变频运行。