V celotnem procesu izdelave papirja, od "delave celuloze do končne obdelave", je rafinerija ključna oprema, ki določa zmogljivost vlaken in kakovost papirja. S fizikalnimi, kemičnimi ali kombiniranimi mehanskimi in kemičnimi dejanji reže, fibrilira, 帚化 (fibrilacija) in rafinira vlakna celuloze, kar omogoča, da prvotno ohlapna vlakna tvorijo močnejšo vezivno silo, in papirju na koncu dajo ključne lastnosti, kot so trdnost, enakomernost in vpojnost črnila. Od tradicionalnih kamnitih mlinov do sodobne inteligentne opreme se je tehnološka iteracija rafinerij vedno osredotočala na tri temeljna načela "visoke učinkovitosti, natančnosti in varčevanja z energijo", kar je postala pomembna podpora za nadgradnjo papirne industrije.

I. Osnovne funkcije in načelo delovanja rafinerij

Osrednje poslanstvo rafinerije je »optimizacija morfologije vlaken«, njeno načelo delovanja pa lahko povzamemo kot »modifikacija vlaken z mehanskim delovanjem«:

• Osnovno načeloKo pulpa prehaja med diski (ali valji) rafinerije, je izpostavljena kombiniranim mehanskim silam, kot so striženje, ekstruzija in gnetenje. Celične stene vlaken se raztrgajo in tvorijo mikrofibrile, površina pa ustvari gosto fibrilirano strukturo. Hkrati se prekomerno dolga vlakna ustrezno odrežejo, zaradi česar je porazdelitev dolžine vlaken bolj skladna z zahtevami za izdelavo papirja.
• Osnovne funkcijePrvič, izboljšati vezivno moč vlaken, da ima papir zadostno natezno trdnost, trdnost proti trganju in razpokanju; drugič, izboljšati enakomernost prepletanja vlaken, da se zagotovi enakomernost in ploskost papirja; tretjič, prilagoditi se potrebam različnih vrst papirja, kot je kulturni papir, ki zahteva fina vlakna za izboljšanje tiskanja, in embalažni papir, ki zahteva debela in dolga vlakna za povečanje togosti.

II. Glavne vrste in tehnične značilnosti rafinerij

Glede na strukturno zasnovo, način dela in scenarije uporabe so običajni rafinerji v papirni industriji razdeljeni predvsem v naslednje štiri kategorije, od katerih ima vsaka svoj tehnični poudarek in področje uporabe:

1. Refiner diskov

• Strukturne značilnostiSestavljen je iz fiksnega diska (nepremični disk) in vrtečega se diska (vrtljivi disk). Površina diska je porazdeljena z brusilnimi conami različnih oblik zob (kot so nazobčani, trapezoidni, spiralni), intenzivnost rafiniranja pa se nadzoruje z nastavitvijo reže diska.
• Tehnične prednostiVisoka učinkovitost rafiniranja, enakomerna modifikacija vlaken. Z zamenjavo oblik zob diska se lahko prilagodi različnim vrstam celuloze (lesna celuloza, slamnata celuloza, celuloza iz odpadnega papirja), zaradi česar je to najpogosteje uporabljena oprema za rafiniranje, ki zajema kulturni papir, embalažni papir, toaletni papir in druge vrste papirja.
• PodtipiEnodiskovni rafiner (deluje na eno stran diska), dvodiskovni rafiner (deluje hkrati na obe strani diska), trodiskovni rafiner (srednji stacionarni disk + dva stranska vrteča se diska, večja učinkovitost).

2. Konični rafiner

• Strukturne značilnostiUporablja kombinacijo stožčastega statorja in rotorja. Pulpa se spiralno premika vzdolž stožčaste reže, kjer je izpostavljena nenehnemu striženju in ekstruziji. Intenzivnost rafiniranja je mogoče natančno nadzorovati z nastavitvijo stožčaste reže.
• Tehnične prednostiManj rezanja vlaken, dober fibrilacijski učinek, primeren za vrste papirja, ki zahtevajo visoko zadrževanje dolžine vlaken (kot sta kraft papir, karton). Ima tudi visoko obratovalno stabilnost in nizko porabo energije, pogosto se uporablja za sekundarno rafiniranje odpadne papirne celuloze ali fino predelavo visokokakovostne celuloze.

3. Cilindrični rafiner

• Strukturne značilnostiSestavljen je iz valjastega brusnega valja in lokaste brusne plošče. Površina brusnega valja je opremljena s prečnimi ali spiralnimi brusnimi zobmi. Vrtenje brusnega valja poganja pretok pulpe in zaključuje postopek rafiniranja.
• Tehnične prednostiVisoka toleranca na nečistoče (kot so zrna peska, delci plastike) v celulozi, ni lahko zamašiti. Primerno za grobo mletje odpadne papirne celuloze ali predobdelavo grobih vlaknastih surovin, kot je slamnata celuloza, pogosto se uporablja v postopku rafiniranja na začetku proizvodnih linij za celulozo.

4. Rafinerija z visoko konsistenco

• Strukturne značilnostiPrimerno za okolja z visoko gostoto celuloze (15 %–40 %). Uporablja posebno napravo za podajanje (kot je polžni podajalnik), ki zagotavlja enakomeren vstop celuloze v območje mletja. Oblika zob diska je večinoma široka in z velikim razmikom med zobmi, kar izboljša učinek gnetenja vlaken.
• Tehnične prednostiVisoka stopnja fibrilacije vlaken, močna vezavna sila, ki lahko znatno izboljša trdnost papirja. V okoljih z visoko konsistenco je rezanje vlaken manjše in poraba energije nizka. Primeren je za fino rafiniranje visokokakovostnih vrst papirja (kot je premazan papir, specialni papir) ali predelavo celuloze, ki zahteva visoko trdnost vezave vlaken.

III. Ključni tehnični parametri in načela izbire rafinerij

1. Osnovni tehnični parametri

• Izboljšanje doslednostiDelimo jih na nizko konsistenco (≤8 %), srednjo konsistenco (8 %–15 %) in visoko konsistenco (≥15 %). Konsistenca neposredno vpliva na učinkovitost rafiniranja in morfologijo vlaken, na primer na visoko konsistenco s poudarkom na fibrilaciji in nizko konsistenco s poudarkom na rezanju.
• Razmik med diskiKljučni parameter, ki določa intenzivnost rafiniranja. Manjša kot je vrzel, višja je intenzivnost rafiniranja. Dinamično jo je treba prilagajati glede na zahteve glede vrste papirja in značilnosti celuloze (običajno nadzorovano na 0,1–1,0 mm).
• Oblika in širina zoba diskaOblika zoba vpliva na način obremenitve vlaken (strižna oblika zoba je primerna za rezanje, oblika zoba za gnetenje pa za fibrilacijo). Širina zoba določa kontaktno površino območja mletja, ki se mora ujemati z vrsto pulpe in ciljem rafiniranja.
• Moč motorja in hitrost vrtenjaMoč določa zmogljivost rafiniranja (običajno 55–1000 kW), hitrost vrtenja pa vpliva na linearno hitrost diska (običajno 1500–3000 vrt/min). Višja linearna hitrost pomeni močnejšo strižno silo, primerno za potrebe visokointenzivnega rafiniranja.
• ZmogljivostIzbrano glede na velikost proizvodne linije. Zmogljivost posamezne opreme je običajno 5–100 t/dan, velike proizvodne linije pa lahko sprejmejo večenotno serijsko ali vzporedno konfiguracijo.

2. Načela izbire jedra

• Prilagodite se zahtevam glede vrste papirjaZa visoko trdnostni embalažni papir imajo prednost visokokonsistenčni rafineriji ali stožčasti rafineriji; za fini kulturni papir se lahko izberejo dvo- ali trojno-diskovni rafineriji; za predelavo odpadne papirne kaše so prednostni valjasti rafineriji ali diskovni rafinerji, odporni proti nečistočam.
• Značilnosti ujemajoče se celulozeLesna celuloza ima dolga vlakna, zato se osredotočite na fibrilacijo, pri čemer so neobvezni rafinerji z visoko konsistenco ali stožčasti rafinerji; slamnata celuloza ima kratka vlakna, zato je treba nadzorovati stopnjo rezanja, neobvezni pa so tudi diskovni rafinerji z nizko konsistenco; odpadna papirna celuloza vsebuje veliko nečistoč, zato je treba izbrati opremo, odporno proti zamašitvi.
• Uravnotežite učinkovitost in porabo energijeV kombinaciji z zahtevami glede zmogljivosti proizvodne linije izberite opremo z nizko porabo energije na enoto in visoko učinkovitostjo rafiniranja. Na primer, velike proizvodne linije lahko uporabljajo tridiskovne rafinerije, majhne in srednje velike proizvodne linije pa lahko uporabljajo enodiskovne ali dvodiskovne rafinerije.
• Razmislite o inteligentni prilagodljivostiSodobne rafinerije so večinoma opremljene s PLC krmilnimi sistemi, ki omogočajo spremljanje procesa rafiniranja v realnem času (kot so dolžina vlaken, konsistenca pulpe, stanje obrabe diskov) in samodejno krmiljenje v zaprti zanki. Pri izbiri je treba združiti raven inteligence proizvodne linije in dati prednost opremi, ki jo je mogoče povezati v omrežje in jo je enostavno vzdrževati.

IV. Trendi tehnološkega razvoja rafinerij

S preobrazbo papirne industrije v smeri »zelene, nizkoogljične, visoko učinkovite inteligence in visoke kakovosti« tehnologija rafinerij predstavlja tri glavne smeri razvoja:

• Inteligentna nadgradnjaIntegrirajte senzorje, internet stvari in tehnologijo umetne inteligence za spremljanje procesa rafiniranja v realnem času in avtomatsko krmiljenje v zaprti zanki, kar izboljša natančnost in stabilnost rafiniranja.
• Izboljšanje varčevanja z energijoOptimizirajte zasnovo strukture diska (kot je oblika bioničnega zoba), uporabite visoko učinkovite motorje in tehnologijo za regulacijo hitrosti pretvorbe frekvence za zmanjšanje porabe energije pri rafiniranju enote. Nekatere rafinerije novega tipa zmanjšajo porabo energije za 15–30 % v primerjavi s tradicionalno opremo.
• Večnamenska integracijaRazvoj integrirane opreme za „rafiniranje – presejanje – čiščenje“ za zmanjšanje proizvodnih procesov in površine opreme; ciljno osredotočanje na potrebe po posebnem papirju, razvoj posebnih rafinerij (kot so rafinerije ultra finih vlaken, posebne rafinerije biomehanske celuloze) za razširitev scenarijev uporabe.

Tehnična raven rafinerij, ki so "osrednji oblikovalec" proizvodnje papirja, je neposredno povezana s kakovostjo papirja, učinkovitostjo proizvodnje in okoljskimi koristmi. V kontekstu visokokakovostnega razvoja papirne industrije bodo izbira ustreznih vrst rafinerij, optimizacija ključnih tehničnih parametrov in sledenje razvojnim trendom inteligence in varčevanja z energijo pomembno zagotovilo za podjetja, da izboljšajo svojo osnovno konkurenčnost.