Меню

Материал подготовлен Кириллом Кондратьевым, инженером-технологом компании "Эволюция комфорта".     

   

Если вы нашли неточности в переводе, свяжитесь, пожалуйста, с Кириллом. Вы можете написать Кириллу, какие темы в области тиссью вам интересны, и мы о них напишем. Связаться с Кириллом можно по адресу 84991599935k@gmail.com и телеграмму. 
 

Также мы ищем редакторов направлений Целлюлоза, Лайнеры, Другие картоны (специальные виды картонов). Если бы вы хотели писать и редактировать статьи на технические темы, свяжитесь с Ириной Летягиной. 

Первую часть материала о влиянии средств удержания волокна на покрытие янки-цилиндра можно прочитать здесь. 

  

С учетом научной основы, опубликованной в первой части статьи, далее будут представлены результаты, демонстрирующие влияние программ добавок для удержания волокна на характеристики сухого части БДМ. Сначала представим обзор влияния добавок для удержания показатели  10 БДМ. Затем приведены два конкретных примера для иллюстрации улучшений в вариабельности процессов мокрой часть БДМ и производительности прокладок и связанных с этих преимуществ для покрытия янки-цилиндра и крепирования.

Обзор влияния добавок для удержания на работу БДМ

Таблица 2 суммирует данные, собранные из программ добавок для удержания, проведенных на 10 различных БДМ. Хотя эта таблица представляет собой лишь выборку общего числа БДМ, использующих добавки для удержания, данные являются информативными и достаточно точными. В обзоре представлены различные типы БДМ, состав сырья и программы добавок для удержания. Программы добавок для удержания варьировались от программ с коагулянтами до флокулянтных программ и более сложных программ с микрочастицами.

Первичное удержание

Сотрудники всех 10 БДМ зафиксировали увеличение первичного удержания от 5 до 20 процентных пунктов. Процент увеличения зависел от применяемой химии для удержания, скорости добавления этих химикатов и различий в процессных переменных.

Эффективность программ для удержания зависела от следующих факторов:

- Выбор волокон

- Базовая добавка химии в мокрой части БДМ

- Закрытие водной системы

- Уровень механической обработки

Основным преимуществом увеличения первичного удержания было возможное увеличение соотношения волокон к бумаге или выход процесса. Кроме того, увеличение количества удержанных волокон приводило к снижению нагрузки на осветлитель сточных вод и уменьшению отходов с этого устройства. Улучшение выхода варьировалось от 1 до 5%, в зависимости от того, использовала ли машина сита для восстановления волокон или перерабатывала часть твердых веществ из сточных вод.

Влияние на янки-цилиндр

Шесть из десяти машин наблюдали увеличение толщины покрытия или адгезии янки-цилиндра. Это преимущество было зафиксировано при снижении уровня добавок клея на пяти из шести машин. Одна машина использовала увеличение адгезии для улучшения структуры крепированного листа. Величина воздействия на покрытие соответствовала увеличению первичного удержания:

Таблица 2. Результат опроса 10 производств, использующих добавки для удержания волокна

- Пять из шести машин, у которых увеличился процент первичного удержания более чем на 10 процентных пунктов, показали увеличение толщины покрытия или адгезии. 

- Две машины, у которых был наибольший рост первичного удержания, показали наибольшее увеличение толщины покрытия или адгезии.

- Только одна из четырёх машин, у которых рост первичного удержания составил менее 10 процентных пунктов, показала увеличение толщины покрытия или адгезии.

Данные показывают, что увеличение первичного удержания привело к увеличению количества естественного покрытия, передаваемого на сушильный цилиндр янки, с помощью ранее описанных механизмов.

Влияние на сточные воды

Типичная система водоснабжения БДМ направляет часть оборотной воды из водяного каналаили силоса в накопительный бак, где она смешивается с другими процессными потоками. Эта смесь затем направляется в сточные воды или осветлитель, который использует механическое воздействие и химическую обработку для отделения большинства твердых частиц в сточных водах, которые обычно называют «шлаком». Вода возвращается в процесс для повторного использования. Количество химикатов, необходимых для обработки сточных вод, в первую очередь зависит от содержания твердых частиц в сточных водах.

Увеличение удержания значительно снижает процентное содержание твердых частиц в системе оборотной воды, что в конечном итоге снижает нагрузку на сточные воды и количество химической обработки, необходимой для эффективной работы установки.

Три машины из десяти, указанные в таблице 2, не использовали химическую обработку в процессе осветления или направляли воду в общий сток на бумажной фабрике. Четыре из семи машин, использующих осветлитель на БДМ, сообщили о снижении потребности в химической обработке.

Масштаб воздействия зависел от следующих факторов:

- Использование сит для восстановления волокна перед отправкой в сточные воды

- Механическое устройство сточных вод 

- Целевые показатели эффективности сточных вод

Влияние удержания волокна на работу сукна

Четыре из десяти машин сообщили об улучшении работы сукна, как указано ниже:

- Завод «D» и Завод «I» отметили увеличение срока службы сукна. Это было связано с уменьшением точек установки для высоконапорных спрысков, что в итоге снизило уровень износа сукна. 

- Завод «J» зафиксировала снижение на 75% числа промывок сукна для устранения загрязнений от мелких частиц и химикатов для прочности в мокром состоянии, что способствовало увеличению производства. 

- Завод «E» наблюдала снижение точек установки для высоконапорных спрысков, но это не привело к улучшению срока службы сукна.

Использование пеногасителя

Две из машин в этом исследовании не использовали пеногасители для контроля воздуха, захваченного в оборотной воде, и уровня пенообразования. Четыре из оставшихся восьми машин показали значительное снижение использования пеногасителя на 20-40%. Это произошло, поскольку вспомогательные средства удержания снизили количество неретинированных коллоидов и мелких частиц в цикле оборотной воды. Следующие операционные условия помогли определить потенциал программы удержания для снижения расхода:

- Стратегии контроля пеногасителя варьировались от оценки уровня его использования по пенообразованию или захваченному воздуху до добавления определенного количества на постоянной основе без изменений без убедительных причин. Возможно, пенообразование было затронуто в ходе испытаний, но ставки добавления пеногасителя не были отрегулированы для компенсации изменений.

- Стратегии добавления могут влиять на количество смолы для влагопрочнсти, которая может привести к пенообразованию оборотной воды. Три из четырех машин, сообщивших о снижении использования пеногасителя, также использовали смолы для влагопрочности. 

- Использование анионных химикатов для повышения влагопрочности варьировалось в этом исследовании. Использование таких химикатов может снизить количество смолы для прочности в москром состоянии и, как следствие, склонность к пенообразованию в оборотной воде.

- Снижение использования пеногасителя важно не только с точки зрения экономии, но и потому, что многие его составы содержат гидрофобные компоненты, которые способствуют его высвобождению и мешают развитию покрытия на янки-цилиндре. Если добавление изменяется из-за нестабильных условий в конце процесса, это может привести к дополнительному, и иногда не учтенному, источнику изменений в качестве покрытия.

Улучшение процессов в мокрой части БДМ

Реализация программы вспомогательных средств удержания в сочетании с индивидуальными стратегиями управления, может снизить вариабельность в мокрой части БДМ и последующие изменения покрытия на янки. Контроль оборотной воды с помощью изменения количества вспомогательных средств удержания приведет к более стабильной работе мокрой части БДМ, что приведет к более равномерному покрытию янки-цилиндра.

Есть несколько способов мониторинга удержания волокна:

- Существуют онлайн-системы мониторинга удержания, но они требуют значительных капитальных затрат и обслуживания.

- Ручное измерение удержания занимает много времени, и образцы не могут быть обработаны достаточно быстро для реального времени мониторинга и контроля.

- В большинстве случаев ручные измерения мутности оборотной воды могут служить индикатором удержания, и данные можно получить всего за несколько секунд.

- Онлайн-системы мониторинга мутности оборотной воды могут быть интегрированы в систему управления процессом для корректировки ставок добавления вспомогательных средств удержания с целью поддержания целевого значения мутности.

Завод «K» предоставил конкретный пример улучшенной стабильности процесса работы в мокрой части БДМ. Этот завод испытывал периодические сбои в надежности процесса из-за неконтролируемых колебаний удержания и нагрузки на твердые частицы в цикле оборотнойводы. Изменения в помоле или составе массы часто приводили к появлению полос на покрытии и бумаге. Это приводило к значительным потерям производства из-за дефектов продукции. 

Компания Nalco совместно с клиентом разработала программу на основе флокулянтов для удержания, а также стратегию контроля мутности оборотной воды до целевого значения 125 NTU. Мутность измерялась каждый сменный цикл, и дозировка вспомогательных средств удержания корректировалась с учетом установленных статистических пределов. Рисунок 11 иллюстрирует, как внедрение этой стратегии очистило систему оборотной воды и снизило вариации мутности. 

Периодические сбои машины, наблюдавшиеся ранее, значительно сократились. Эти сбои, как оказалось, были связаны с вариациями в работе мокрой части БДМ, которые существовали до внедрения программы удержания.

Рисунок 11. Изменения мутности оборотной воды при применении программы удержания на заводе «K».

Снижение мутности оборотной воды и снижение вариации соответствуют улучшению удержания и снижению вариации этих значений (см. рисунок 12). Эти результаты подтверждают использование мутности оборотной воды как средства для мониторинга и контроля программ удержания. Снижение изменчивости как удержания, так и мутности оборотной воды является хорошим индикатором уменьшения вариаций в мокрой части в отношении количества коллоидных частиц и мелких фракций, переносимых на покрытие янки-цилиндра. Поскольку некоторые из этих материалов в конечном итоге переходят в покрытие, уменьшение изменчивости способствует более стабильному и последовательному развитию покрытия и его свойствам. С постоянным количеством естественного покрытия, влияющим на толщину пленки и адгезию, в итоге получается более стабильный процесс крепирования.

Рисунок 12. Изменения в первой задержке удержания при применении программы удержания на заводе «K»

Улучшенная эффективность первичного удержания косвенно влияет на производительность покрытия через два основных механизма:

- Качество очищенной воды влияет как на промывку сетки, так и на промывку сукна. Плохое качество воды из-за сбоев в удержании волокон обычно заметно, когда на валах машины начинается накопление волокон. Плохое качество воды также снижает объем пор сукна и количество твердых частиц на валах с вакуумом

- Очищенная вода часто используется для контроля концентрации или разбавления массы, что влияет на весь процесс. Увеличение количества мелких частиц в очищенной воде снижает эффективность химикатов в процессе.

На заводе «K» увеличение удержания привели к постоянному снижению нагрузки на твердые частицы в установке для осветления. Было замечено значительное улучшение эффективности удержания с уменьшением вариации качества очищенной воды (см. рисунок 13).

Рисунок 13. Изменения в эффективности системы оборотной воды при применении программы удержания на заводе «K»

Улучшение работы сукна  

Производители бумаги уделяют большое внимание снижению поперечного колебания по сукну, применяя следующие распространенные механические элементы очистки:  

- Колебательные игольчатые души высокого давления  

- Веерные души среднего давления  

- Души низкого давления  

Эти механические элементы очистки являются ключевыми для поддержания эффективности работы сукна. Однако существуют дополнительные химические методы очистки, включающие: 

- Пассивирование со стороны полотна для предотвращения отложения загрязнений  

- Периодическая очистка во время остановок для растворения или удаления загрязнений

- Непрерывная очистка для содействия механическому удалению загрязнений.  

Хотя механические стратегии эффективны, они могут привести к преждевременному износу сукна и чрезмерному использованию воды, что снижает сушильную способность. Химическая очистка увеличивает затраты, а периодические очистки в режиме простоя приводят к потерям в производстве.  

С целью выявления первопричин загрязнения сукна компания Nalco Europe B.V. (Лейден, Нидерланды) провела анализ данных о состоянии сукон на бумажных машинах. Анализ 40 сукон показал, что основным источником загрязнения являются неэкстрагируемые твердые частицы. Более того, наибольший вклад в неэкстрагируемую фракцию загрязнений вносили тонкие волокна. Закрепление этих частиц в полотне с помощью программы удержания, вместо их миграции, представляется логичным способом поддержания чистоты сукна.  

Как показано ранее в таблице 1, на четырех из десяти машин было зафиксировано улучшение работы сукна.

Более подробная информация была получена в ходе недавнего испытания, основная цель которого заключалась в снижении засорения путем добавления коагулянта для повышения удержания мелкодисперсных частиц. Испытание проводилось на протяжении всего срока службы сукна, чтобы сравнить исходные данные о его сроке службы с данными, полученными в период испытания.

Контролировались следующие основные параметры:

- Мутность оборотной воды

- Вакуум в отсасывающем прессовом валу

- Анализ загрязнений сукна до и после испытания

- Производительность сукна

- Срок службы сукна.

Таблица 3 демонстрирует результаты этого исследования и подтверждает значительные преимущества, полученные благодаря использованию химиката для удержания.

Существенное снижение мутности оборотной воды подтвердило активность выбранного химического состава коагулянта в системе. Несмотря на то, что степень удержания мелкодисперсных частиц увеличилась всего на 5 процентных пунктов, мутность оборотной воды снизилась на 75%, что свидетельствует о хорошем удержании мелких частиц.

Во время испытания вакуум в отсасывающем прессовом валу оставался ниже исторических значений, что указывало на более медленное загрязнение. Это позволило сократить периодическую очистку во время простоев — практику, которую ранее применял персонал машин для поддержания проходимости в сукна.

Кроме того, снижение настроек давления на спрысковых установках высокого давления уменьшило износ и увеличило срок службы сукна.

Измеряемая переменная	Зафиксированное воздействие
Мутность оборотной воды	Снижение на 75%
Вакуум отсывающего прессового  вала	Снижение на 12%
% Невымываемых веществ	Снижение на 25%
% Мелких частиц	Снижение на 60%
Срок службы сукна	Увеличение на 10%
Производство	Увеличение на 1%

Таблица 3. Сводные данные по работе сукна на Заводе «L

Прямое подтверждение эффективности программы удержания было получено из анализа сукна, выполненного после завершения испытательного периода. Общее количество неэкстрагируемых частиц снизилось на 25% по сравнению со средними исходными значениями.  

Это улучшение, по-видимому, связано со способностью программы удержания фиксировать тонкие частицы в полотне, так как процент засорения сукна этими частицами уменьшился на 60%. Более того, увелечение срока службы сукна оказалось устойчивым и в последующих циклах его использования, как показано на рисунке 4.  

В совокупности сокращение числа периодических промывок и увеличение срока службы суконпривели к улучшению годового объема производства на 1%.

Оптимальное обезвоживание и ламинирование волокнистого полотна в зазоре между янки-цилиндром и отсасывающим прессовым валом непосредственно связано с адгезией полотна на лезвиях для крепирования и, таким образом, с процессом крепирования. Поскольку сукноявляется функциональным элементом зазора, необходимо уменьшить вариацию его характеристик для снижения колебаний процесса крепирования.

Вариации влажности на выходе из зазора напрямую зависят от проницаемости сукна: чем выше сопротивление потоку в сукне, тем выше влажность полотна на выходе.

Арчер и др. ранее описали важность сукна в динамике обезвоживания в зазоре. Избыточная вода в зазоре растворяет или чрезмерно размягчает покрытие, что приводит к образованию полос и неравномерному крепированию. Использование реагента для удержания, способствующего уменьшению изменений и увеличению срока службы сукна, является эффективным инструментом для производителей санитарно-гигиенической продукции.

Рисунок 14. Результаты анализа сукна на заводе «L» по содержанию неэкстрагируемых загрязнений и тонкодисперсных частиц

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Данные, собранные с различных БДМ, использовались для демонстрации воздействия средств удержания на покрытие янки-цилиндра. Этот эффект влияет на работу всей БДМ, в материале приведены примеры улучшения стабильности работы БДМ в мокрой части, улучшения работы сукна, а также повышения уровня покрытия на янки-цилиндре, что в итоге позитивно влияет на работу БДМ в сухой части. Увеличение толщины покрытия и адгезии примерно коррелировало с величиной улучшения удержания после внедрения программы удержания. Зафиксировано два случая, когда улучшения удержания на 15-20 процентных пунктов приводили к сокращению использования химикатов для янци-цилиндра на 50-60%. Улучшение толщины покрытия можно объяснить повышением уровня компонентов естественного покрытия, которые способствуют формированию покрытия. Даже небольшие улучшения в удержании волокна могут привести к значительным улучшениям в удержании мелких частиц. Улучшенное удержание мелких частиц может проявляться в улучшении чистоты сукна, эффективности сточных вод и снижении использования дефоамера. Все эти улучшения способствуют развитию покрытия в зоне давления между валами и в конечном итоге приводят к улучшению крепирования.

Список использованной литературы

1. Scott, W. E., “Fines Management and Control in Wet-End Chemistry,” Tappi J. 69, no. 11, 30-34 (1986).

2. Eklund, D. and Lindstrom, T., Chapter 7, “Retention and Dewatering,” in Paper Chemistry, An Introduction. Grankulla, Finland: DT Paper Science Publications, pp. 145-191 (1991).

3. Kim, Y. H. Coagulants and Flocculants, Theory and Practice. Littleton, CO: Tall Oaks Publishing, Inc., 1995.

4. Fuxelius, F. K., “Adhesion of Paper Web to Glazing Cylinders During Dry Creping,” Sven. Papperstidn. 70, no. 5, 164-168 (1967).

5. Oliver, J. F., “Dry-Creping of  Tissue  Paper  – A Review of Basic Factors,” Tappi J. 63, no. 12, 91-95 (1980).

6. Nordman, L. and Uggla, R. “Adhesion Between Fibre Webs and Metal Surfaces During Drying,” in Fiber-Water Interactions in Papermaking. Transactions of the BP BIF Symp. Oxford, pp. 459-75 (1977).

7. Schiel, C., “Economic and Technical Aspects in the Production of Lightweight Sanitary Tissue – Between Headbox and Yankee Dryer,” Das Papier 38, no. 9, 417-429 (1984).

8. Dreshfield, A. C. A Study of Transverse Moisture Distribution and Movement During Hot-Surface Drying of Paper. Ph.D. Thesis, The Institute of Paper Chemistry (1956).

9. Dreshfield, A. C. and Han, S. T., “The Drying of Paper,” Tappi J. 39, no. 7, 449-455 (1956).

10. da Silva Santos, C., “Optimizing Pick-up Felt Conditioning on the Run Improves Tissue Machine Efficiency,” Tissue World (OctoberNovember, 2003).

11. Archer, S., Furman, G. S. and Daily, W., “Creping Optimization, Look One Step Back,” Tissue World Americas Conference, Miami, FL (March 2006).