Visā papīra ražošanas procesā “celulozes ražošana – papīra ražošana – apdare” rafinētājs ir galvenā iekārta, kas nosaka šķiedru veiktspēju un papīra kvalitāti. Ar fizikālu, ķīmisku vai kombinētu mehānisku un ķīmisku darbību palīdzību tas griež, fibrilē, 帚化 (fibrilācija) un rafinē celulozes šķiedras, ļaujot sākotnēji irdenajām šķiedrām veidot spēcīgāku sasaistes spēku un galu galā piešķirot papīram tādas pamatīpašības kā izturība, vienmērīgums un tintes absorbcija. Sākot no tradicionālajām akmens dzirnavām līdz modernām intelektuālām iekārtām, rafinētāju tehnoloģiskā attīstība vienmēr ir bijusi vērsta uz trim pamatprincipiem: “augsta efektivitāte, precizitāte un enerģijas taupīšana”, kļūstot par svarīgu atbalstu papīra ražošanas nozares modernizācijai.

I. Rafinētāju pamatfunkcijas un darbības princips

Rafinētāja galvenais uzdevums ir “optimizēt šķiedru morfoloģiju”, un tā darbības principu var apkopot kā “šķiedru modifikāciju mehāniskas iedarbības ietekmē”:

• PamatprincipsKad celuloze iziet starp rafinētāja diskiem (vai veltņiem), tā tiek pakļauta kombinētiem mehāniskiem spēkiem, piemēram, bīdei, ekstrūzijai un mīcīšanai. Šķiedru šūnu sieniņas tiek saplēstas, veidojot mikrofibrillas, un virsma rada blīvu fibrilētu struktūru. Tajā pašā laikā pārāk garas šķiedras tiek atbilstoši nogrieztas, padarot šķiedru garuma sadalījumu atbilstošāku papīra ražošanas prasībām.
• Galvenās funkcijasPirmkārt, uzlabot šķiedru sasaistes spēku, lai papīram būtu pietiekama stiepes izturība, plīsuma izturība un plīšanas izturība; otrkārt, uzlabot šķiedru savijuma vienmērīgumu, lai nodrošinātu papīra vienmērīgumu un līdzenumu; treškārt, pielāgoties dažādu papīra veidu vajadzībām, piemēram, kultūras papīram, kam nepieciešamas smalkas šķiedras, lai uzlabotu drukāšanas īpašības, un iepakojuma papīram, kam nepieciešamas biezas un garas šķiedras, lai uzlabotu stingrību.

II. Rafinētāju galvenie veidi un tehniskās īpašības

Saskaņā ar konstrukcijas dizainu, darba metodi un pielietojuma scenārijiem, papīra ražošanas nozarē izplatītākās rafinēšanas iekārtas galvenokārt iedala šādās četrās kategorijās, katrai no kurām ir sava tehniskā uzmanība un pielietojuma joma:

1. Disku rafinētājs

• Strukturālās īpašībasSastāv no fiksēta diska (stacionāra diska) un rotējoša diska (rotējoša diska). Diska virsma ir sadalīta slīpēšanas zonās ar dažādu zobu formu (piemēram, robotas, trapecveida, spirālveida), un rafinēšanas intensitāti kontrolē, regulējot diska atstarpi.
• Tehniskās priekšrocībasAugsta rafinēšanas efektivitāte, vienmērīga šķiedru modifikācija. To var pielāgot dažādām celulozes masām (koksnes celulozei, salmu celulozei, makulatūras celulozei), aizstājot disku zobu formas, padarot to par visplašāk izmantoto rafinēšanas iekārtu, kas aptver kultūras papīru, iepakojuma papīru, tualetes papīru un citus papīra veidus.
• ApakštipiViendiska smalcinātājs (iedarbojas uz vienu diska pusi), divdisku smalcinātājs (iedarbojas uz abām diska pusēm vienlaikus), trīsdisku smalcinātājs (vidējais nekustīgais disks + divi rotējošie diski sānos, augstāka efektivitāte).

2. Koniskais rafinētājs

• Strukturālās īpašības: Izmanto koniska statora un rotora kombināciju. Celuloze spirālveidīgi virzās pa konisko spraugu, nepārtraukti tiek pakļauta bīdei un ekstrūzijai. Rafinēšanas intensitāti var precīzi kontrolēt, regulējot konisko spraugu.
• Tehniskās priekšrocībasMazāk šķiedru griešanas, labs fibrilācijas efekts, piemērots papīra veidiem, kam nepieciešama augsta šķiedru garuma saglabāšana (piemēram, kraftpapīrs, laineris). Tam ir arī spēcīga ekspluatācijas stabilitāte un zems enerģijas patēriņš, ko parasti izmanto makulatūras celulozes otrreizējai rafinēšanai vai augstas kvalitātes celulozes smalkai apstrādei.

3. Cilindriskais rafinētājs

• Strukturālās īpašībasSastāv no cilindriska slīpēšanas veltņa un loka formas slīpēšanas plāksnes. Slīpēšanas veltņa virsma ir aprīkota ar šķērsvirziena vai spirālveida slīpēšanas zobiem. Slīpēšanas veltņa rotācija virza celulozes plūsmu un pabeidz rafinēšanas procesu.
• Tehniskās priekšrocībasAugsta tolerance pret celulozes piemaisījumiem (piemēram, smilšu graudi, plastmasas fragmenti), ne viegli aizsērē. Piemērots makulatūras celulozes rupjai malšanai vai rupju šķiedru izejvielu, piemēram, salmu celulozes, pirmapstrādei, ko bieži izmanto celulozes ražošanas līniju sākotnējā rafinēšanas procesā.

4. Augstas konsistences rafinētājs

• Strukturālās īpašībasPiemērots augstas konsistences celulozes vidēm (15%-40%). Tajā tiek izmantota īpaša padeves ierīce (piemēram, skrūvpadevējs), lai nodrošinātu vienmērīgu celulozes iekļūšanu malšanas zonā. Diska zobu forma pārsvarā ir plata ar lieliem zobiem un lielu atstarpi starp tiem, lai uzlabotu šķiedru mīcīšanas efektu.
• Tehniskās priekšrocībasAugsta šķiedru fibrilācijas pakāpe, spēcīgs sasaistes spēks, kas var ievērojami uzlabot papīra izturību. Augstas konsistences vidē šķiedru griešana ir mazāka un enerģijas patēriņš ir zems. Tas ir piemērots augstas kvalitātes papīra veidu (piemēram, pārklāta papīra, speciālā papīra) smalkai rafinēšanai vai celulozes pārstrādei, kam nepieciešama augstas stiprības šķiedru saite.

III. Rafinētāju galvenie tehniskie parametri un atlases principi

1. Galvenie tehniskie parametri

• Konsekvences pilnveidošanaIedalīts zemas konsistences (≤8%), vidējas konsistences (8%-15%) un augstas konsistences (≥15%) rafinēšanā. Konsistence tieši ietekmē rafinēšanas efektivitāti un šķiedru morfoloģiju, piemēram, augstas konsistences rafinēšanā, koncentrējoties uz fibrilāciju, un zemas konsistences rafinēšanā, koncentrējoties uz griešanu.
• Diska spraugaGalvenais parametrs, kas nosaka rafinēšanas intensitāti. Jo mazāka atstarpe, jo augstāka rafinēšanas intensitāte. Tā ir dinamiski jāpielāgo atbilstoši papīra veida prasībām un celulozes īpašībām (parasti tiek kontrolēta 0,1–1,0 mm robežās).
• Diska zobu forma un zobu platumsZoba forma ietekmē šķiedru sprieguma veidu (bīdes tipa zobu forma ir piemērota griešanai, mīcīšanas tipa zobu forma ir piemērota fibrilācijai). Zoba platums nosaka malšanas zonas saskares laukumu, kam jāatbilst celulozes veidam un rafinēšanas mērķim.
• Motora jauda un rotācijas ātrumsJauda nosaka rafinēšanas jaudu (parasti 55–1000 kW), un rotācijas ātrums ietekmē diska lineāro ātrumu (parasti 1500–3000 apgr./min). Lielāks lineārais ātrums nozīmē spēcīgāku bīdes spēku, kas ir piemērots augstas intensitātes rafinēšanas vajadzībām.
• IetilpībaIzvēlēts atbilstoši ražošanas līnijas mērogam. Viena aprīkojuma jauda parasti ir 5–100 t/d, un liela mēroga ražošanas līnijas var pieņemt vairāku vienību sērijas vai paralēlu konfigurāciju.

2. Galvenie atlases principi

• Pielāgoties papīra tipa prasībāmAugstas stiprības iepakojuma papīram priekšroka tiek dota augstas konsistences rafinētājiem vai koniskiem rafinētājiem; smalkam kultūrpapīram var izvēlēties divu disku rafinētājus vai trīs disku rafinētājus; makulatūras celulozes pārstrādei priekšroka tiek dota cilindriskiem rafinētājiem vai piemaisījumiem izturīgiem disku rafinētājiem.
• Atbilst celulozes raksturlielumiemKoksnes celulozei ir garas šķiedras, tāpēc jākoncentrējas uz fibrilāciju, un augstas konsistences rafinētāji vai koniskie rafinētāji nav obligāti; salmu celulozei ir īsas šķiedras, tāpēc ir jākontrolē griešanas pakāpe, un zemas konsistences disku rafinētāji nav obligāti; makulatūras masa satur daudz piemaisījumu, tāpēc jāizvēlas aizsērēšanas izturīga iekārta.
• Līdzsvarojiet efektivitāti un enerģijas patēriņuApvienojumā ar ražošanas līnijas jaudas prasībām izvēlieties iekārtas ar zemu enerģijas patēriņu uz vienu vienību un augstu rafinēšanas efektivitāti. Piemēram, liela mēroga ražošanas līnijās var izmantot trīskāršu disku rafinētājus, bet mazās un vidējās ražošanas līnijās var izmantot viena diska vai divu disku rafinētājus.
• Apsveriet inteliģentu pielāgošanās spējuMūsdienu rafinēšanas iekārtas lielākoties ir aprīkotas ar PLC vadības sistēmām, kas var realizēt rafinēšanas procesa uzraudzību reāllaikā (piemēram, šķiedras garumu, celulozes konsistenci, disku nodiluma stāvokli) un automātisku slēgtas cilpas vadību. Izvēloties, ir jāapvieno ražošanas līnijas intelekta līmenis un jādod priekšroka iekārtām, kuras var savienot tīklā un kuras ir viegli uzturēt.

IV. Rafinētāju tehnoloģiskās attīstības tendences

Līdz ar papīra ražošanas nozares pāreju uz “zaļo, mazoglekļa, augstas efektivitātes intelektu un augstu kvalitāti”, rafinēšanas tehnoloģija piedāvā trīs galvenos attīstības virzienus:

• Inteliģenta jaunināšanaIntegrējiet sensorus, lietu internetu un mākslīgā intelekta tehnoloģiju, lai īstenotu rafinēšanas procesa uzraudzību reāllaikā un automātisku slēgtas cilpas kontroli, uzlabojot rafinēšanas precizitāti un stabilitāti.
• Enerģijas taupīšanas uzlabojumiOptimizēt diska struktūras dizainu (piemēram, bionisko zobu formu), ieviest augstas efektivitātes motorus un frekvences pārveidošanas ātruma regulēšanas tehnoloģiju, lai samazinātu vienības rafinēšanas enerģijas patēriņu. Daži jauna tipa rafinētāji samazina enerģijas patēriņu par 15–30 % salīdzinājumā ar tradicionālajām iekārtām.
• Daudzfunkcionāla integrācijaIzstrādāt integrētu “rafinēšanas – sijāšanas – attīrīšanas” aprīkojumu, lai samazinātu ražošanas procesus un iekārtu grīdas platību; orientēties uz speciālā papīra vajadzībām, izstrādāt īpašus rafinētājus (piemēram, īpaši smalku šķiedru rafinētājus, biomehāniskās celulozes īpašos rafinētājus), lai paplašinātu pielietojuma scenārijus.

Rafinētāju tehniskais līmenis, kas ir papīra ražošanas “galvenais veidotājs”, ir tieši saistīts ar papīra kvalitāti, ražošanas efektivitāti un ieguvumiem videi. Papīra ražošanas nozarē, kas tiecas pēc augstas kvalitātes attīstības, piemērotu rafinētāju veidu izvēle, galveno tehnisko parametru optimizēšana un neatpalikšana no intelekta un enerģijas taupīšanas attīstības tendencēm kļūs par svarīgu garantiju uzņēmumiem, lai uzlabotu savu galveno konkurētspēju.