У всьому процесі виробництва паперу «варіння целюлози – виготовлення паперу – оздоблення» рафінер є ключовим обладнанням, яке визначає характеристики волокна та якість паперу. За допомогою фізичних, хімічних або комбінованих механічних та хімічних дій він ріже, фібрилює, 帚化 (фібриляція) та рафінує волокна целюлози, дозволяючи спочатку вільним волокнам утворювати міцнішу зв'язувальну силу та, зрештою, надаючи паперу основні характеристики, такі як міцність, однорідність та поглинання фарби. Від традиційних кам'яних млинів до сучасного інтелектуального обладнання, технологічна ітерація рафінерів завжди зосереджувалася на трьох основних принципах: «висока ефективність, точність та енергозбереження», що стало важливою підтримкою для модернізації паперової промисловості.

I. Основні функції та принцип роботи рафінувальних установок

Основна місія рафінера полягає в «оптимізації морфології волокна», а його принцип роботи можна коротко описати як «модифікація волокна під дією механічної дії»:

• Основний принципКоли пульпа проходить між дисками (або валками) рафінера, вона піддається комбінованим механічним силам, таким як зсув, екструзія та замішування. Стінки клітин волокон розриваються, утворюючи мікрофібрили, а поверхня створює щільну фібрильовану структуру. Водночас надмірно довгі волокна відповідним чином розрізаються, що робить розподіл довжини волокон більш відповідним вимогам паперового виробництва.
• Основні функціїПо-перше, покращити міцність зчеплення волокон, щоб папір мав достатню міцність на розтяг, розрив та розрив; по-друге, підвищити рівномірність переплетення волокон, щоб забезпечити рівномірність та площинність паперу; по-третє, адаптуватися до потреб різних типів паперу, таких як культурний папір, що вимагає тонких волокон для покращення друкованості, та пакувальний папір, що вимагає товстих і довгих волокон для підвищення жорсткості.

II. Основні типи та технічні характеристики рафінувальних установок

Відповідно до структурної конструкції, методу роботи та сценаріїв застосування, поширені рафінери в паперовій промисловості в основному поділяються на такі чотири категорії, кожна з яких має свою технічну спрямованість та сферу застосування:

1. Дисковий рафінатор

• Структурні характеристикиСкладається з нерухомого диска (стаціонарний диск) та обертового диска (обертовий диск). Поверхня диска розподілена по зонах шліфування з різною формою зубців (наприклад, зубчасті, трапецієподібні, спіральні), а інтенсивність подрібнення контролюється регулюванням зазору диска.
• Технічні перевагиВисока ефективність рафінування, рівномірна модифікація волокна. Може адаптуватися до різних видів целюлози (деревна целюлоза, солом'яна целюлоза, целюлоза з макулатури), замінюючи форми зубців дисків, що робить його найпоширенішим обладнанням для рафінування, що охоплює культурний папір, пакувальний папір, туалетний папір та інші види паперу.
• ПідтипиОднодисковий рафінатор (діє з одного боку диска), дводисковий рафінатор (діє з обох боків диска одночасно), тридисковий рафінатор (середній нерухомий диск + два бічні обертові диски, вища ефективність).

2. Конічний рафінер

• Структурні характеристикиВикористовує комбінацію конічного статора та ротора. Пульпа спірально просувається вздовж конічного зазору, піддаючись постійному зсуву та екструзії. Інтенсивність подрібнення можна точно контролювати, регулюючи конічний зазор.
• Технічні перевагиМенше різання волокон, хороший ефект фібриляції, підходить для типів паперу, що потребують високої довжини збереження волокон (наприклад, крафт-папір, лайнер-картон). Також має високу експлуатаційну стабільність та низьке енергоспоживання, зазвичай використовується для вторинного рафінування макулатури або тонкої обробки високоякісної целюлози.

3. Циліндричний рафінер

• Структурні характеристикиСкладається з циліндричного шліфувального валка та дугоподібної шліфувальної пластини. Поверхня шліфувального валка оснащена поперечними або спіральними шліфувальними зубцями. Обертання шліфувального валка призводить до руху потоку пульпи та завершує процес рафінування.
• Технічні перевагиВисока стійкість до домішок (таких як піщинки, фрагменти пластику) у пульпі, нелегко засмічується. Підходить для грубого подрібнення макулатури або попередньої обробки грубоволокнистої сировини, такої як солом'яна пульпа, часто використовується в процесі передпосівного рафінування ліній виробництва пульпи.

4. Рафінаж високої консистенції

• Структурні характеристикиПідходить для середовищ з високою консистенцією пульпи (15%-40%). Використовує спеціальний подавальнй пристрій (наприклад, шнековий живильник) для забезпечення рівномірного надходження пульпи в зону подрібнення. Форма зубців диска переважно широка та має велику відстань між зубцями для покращення ефекту замішування волокон.
• Технічні перевагиВисокий ступінь фібриляції волокон, сильна сила зчеплення, що може значно покращити міцність паперу. У середовищах з високою консистенцією різання волокон відбувається менше, а споживання енергії низьке. Підходить для тонкого рафінування високоякісних типів паперу (таких як крейдований папір, спеціальний папір) або переробки целюлози, що вимагає високоміцного зчеплення волокон.

III. Ключові технічні параметри та принципи вибору нафтопереробних заводів

1. Основні технічні параметри

• Удосконалення консистенціїПоділяється на низьку консистенцію (≤8%), середню консистенцію (8%-15%) та високу консистенцію (≥15%). Консистенція безпосередньо впливає на ефективність рафінування та морфологію волокна, наприклад, рафінування високої консистенції зосереджується на фібриляції, а рафінування низької консистенції зосереджується на різанні.
• Зазор між дискамиКлючовий параметр, що визначає інтенсивність рафінування. Чим менший зазор, тим вища інтенсивність рафінування. Його потрібно динамічно регулювати відповідно до вимог до типу паперу та характеристик целюлози (зазвичай контролюється на рівні 0,1-1,0 мм).
• Форма зуба диска та ширина зубаФорма зуба впливає на спосіб напруження волокон (форма зуба для зсуву підходить для різання, форма зуба для розминання підходить для фібриляції). Ширина зуба визначає площу контакту зони подрібнення, яка повинна відповідати типу пульпи та цілі подрібнення.
• Потужність двигуна та швидкість обертанняПотужність визначає потужність рафінування (зазвичай 55-1000 кВт), а швидкість обертання впливає на лінійну швидкість диска (зазвичай 1500-3000 об/хв). Вища лінійна швидкість означає сильніше зсувне зусилля, що підходить для потреб високоінтенсивного рафінування.
• МісткістьВибирається відповідно до масштабу виробничої лінії. Продуктивність одного обладнання зазвичай становить 5-100 т/добу, а великомасштабні виробничі лінії можуть використовувати багатосекційну послідовну або паралельну конфігурацію.

2. Принципи вибору основних матеріалів

• Адаптація до вимог до типу паперуДля високоміцного пакувального паперу перевага надається рафінерам високої консистенції або конічним рафінерам; для тонкого культурального паперу можна вибрати дво- або тридискові рафінери; для переробки паперової маси перевага надається циліндричним рафінерам або дисковим рафінерам, стійким до домішок.
• Характеристики целюлози відповідностіДеревна маса має довгі волокна, тому слід зосередитися на фібриляції, а висококонсистентні рафінери або конічні рафінери є необов'язковими; солом'яна маса має короткі волокна, тому ступінь подрібнення необхідно контролювати, а низькоконсистентні дискові рафінери є необов'язковими; макулатура містить багато домішок, тому слід вибирати обладнання, стійке до засмічення.
• Баланс ефективності та споживання енергіїУ поєднанні з вимогами до потужності виробничої лінії, оберіть обладнання з низьким споживанням енергії на одиницю продукції та високою ефективністю рафінування. Наприклад, великомасштабні виробничі лінії можуть використовувати тридискові рафінери, а малі та середні виробничі лінії можуть використовувати однодискові або дводискові рафінери.
• Розгляньте інтелектуальну адаптивністьСучасні рафінери здебільшого оснащені системами керування PLC, які можуть здійснювати моніторинг процесу рафінування в режимі реального часу (наприклад, довжина волокна, консистенція пульпи, стан зносу дисків) та автоматичне керування за замкнутим циклом. Під час вибору необхідно поєднувати рівень інтелектуальності виробничої лінії та надавати пріоритет обладнанню, яке можна об'єднати в мережу та легко обслуговувати.

IV. Тенденції технологічного розвитку нафтопереробних заводів

З трансформацією паперової промисловості в бік «зеленого низьковуглецевого, високоефективного інтелекту та високої якості», технологія рафінування пропонує три основні напрямки розвитку:

• Інтелектуальне оновленняІнтеграція датчиків, Інтернету речей та технологій штучного інтелекту для реалізації моніторингу процесу рафінування в режимі реального часу та автоматичного замкнутого контролю, що покращує точність та стабільність рафінування.
• Покращення енергозбереженняОптимізувати конструкцію диска (наприклад, біонічну форму зуба), застосувати високоефективні двигуни та технологію регулювання швидкості перетворення частоти для зменшення споживання енергії під час рафінування. Деякі рафінери нового типу зменшують споживання енергії на 15%-30% порівняно з традиційним обладнанням.
• Багатофункціональна інтеграціяРозробка інтегрованого обладнання для «рафінування – просіювання – очищення» для зменшення виробничих процесів та площ обладнання; орієнтація на потреби у спеціальному папері, розробка спеціальних рафінерів (таких як рафінери надтонкого волокна, спеціальні рафінери біомеханічної целюлози) для розширення сценаріїв застосування.

Як «основний формувач» паперового виробництва, технічний рівень рафінаторів безпосередньо пов'язаний з якістю паперу, ефективністю виробництва та екологічними перевагами. У контексті прагнення паперової промисловості до високоякісного розвитку, вибір відповідних типів рафінаторів, оптимізація ключових технічних параметрів та відстеження тенденцій розвитку інтелекту та енергозбереження стануть важливою гарантією для підприємств підвищення їхньої основної конкурентоспроможності.