Сильная бумага ПЦБК: масштабная модернизация БДМ-2 на Пермском ЦБК

Наличие на целлюлозно-бумажном комбинате современной, мощной и производительной бумагоделательной машины (БДМ) является ключевым условием его успешной и прибыльной деятельности. Если же на комбинате имеется еще и свое гофропроизводство, то использование в технологической цепочке выпускаемой на данной машине бумаги становится его весьма и весьма существенным конкурентным преимуществом. В связи с этим неудивительны многочисленные и всем известные факты инвестиционных вложений в подобное оборудование. Масштабы этих вложений сильно разнятся, также отличается и степень их эффективности. 

Поэтому очень показательны и поучительны результаты реализации проекта по комплексной модернизации БДМ, осуществленного в 2020 году силами специалистов ПЦБК и вполне заслуженно получившего имя «Сила бумаги». 

Построенная в 1967 году силами Ижевского завода тяжелых бумагоделательных машин (Ижтяжбуммаш) машина Б-21 шириной 4,2 метра, в свое время ставшая венцом инженерных разработок отечественных специалистов, в современных реалиях требовала либо замены, либо кардинальной модернизации. В первую очередь – с целью повышения ее производительности и автоматизации всех технологических процессов. Без проведения подобных работ было невозможно значительно улучшить качество выпускаемой бумаги и увеличить скорость машины, а следовательно, и объем вырабатываемой ею продукции.

Как рассказал один из участников данного проекта – главный технолог компании Владимир Кучеров, после тщательного анализа сложившейся ситуации и оценки имеющихся ресурсов, как материальных, так и кадровых, руководство предприятия приняло решение о разработке и осуществлении своими силами широкомасштабного технического проекта по модернизации бумагоделательной машины, теперь уже фигурирующей в парке оборудования ПЦБК под именем БДМ-2. 

В качестве основной задачи проекта было названо повышение объема производства высококачественной целлюлозной бумаги с удельным весом от 112 до 160 г/м² от текущих 89 тыс. до 110 тыс. тонн в год при повышении скорости выхода бумажного полотна с 430 до 550 м/мин.  

Решить ее можно было, лишь обеспечив достижение следующих целевых показателей:  
■    повышения эффективности вакуумной системы отбора воды в сеточной части машины;
■    повышения уровня сухости бумажного полотна после прессовой части с 37% до 43%;
■    снижения количества холостых ходов машины до 5% рабочего времени;
■    двукратного снижения энергопотребления;
■    снижения расхода воды; 
■    полного перехода на цифровое управление машиной;
■    исключения ручного труда при заправке бумажного полотна на накате машины. 

Внимательное изучение технологических параметров бумагоделательного комплекса показало, что ключевой задачей становится полная замена имеющейся прессовой части, не обеспечивающей достижения требуемого уровня сухости полотна перед его поступлением в сушильную часть машины. 

С этой целью были проведены консультации с немецкой компанией Bellmer, итогом которых стало заключение контракта на установку двухвального пресса «Джамбо» с удлиненной зоной прессования (диаметр валов 1500 мм) и двухвального башмачного пресса TurboPress c широкой зоной прессования. Существенным же недостатком работы сеточного стола являлось использование морально и физически устаревших кольцевых вакуумных насосов, потреблявших большое количество электроэнергии, а также воды для охлаждения. Выход из положения был найден в ходе переговоров с финской фирмой Runtech Systems, специалисты которой предложили заменить устаревшие насосы на системы вакуумирования (высокоскоростные радиальные вентиляторы), оснащенные высокоэффективными турбинными двигателями компании The Switch и не нуждающиеся в системе водяного охлаждения.

Специалисты ПЦБК отметили, что если замена водокольцевых насосов турбовоздуходувками Runtech и позволяла заметно сократить энергопотребление, то установка более эффективного и мощного оборудования в прессовой части решала сразу три задачи: ликвидировала узкое место бумагоделательного комплекса, не позволявшего разгонять машину до требуемых 550 м/мин.; резко сокращала расход перегретого пара в протяженной сушильной части, оснащенной 58 сушильными цилиндрами; и позволяла исключить вероятность холостых ходов машины, связанных с работой ее прессовой части. 

Руководство предприятия также отлично осознавало, что снижение энергопотребления машины, расхода потребляемой ею воды и тем более значительное повышение ее производительности требовали принципиально иных подходов к организации управления технологическим процессом. Единственно верным решением был бы полный переход на цифровое управление бумагоделательным комплексом. 

Решить эту непростую задачу удалось благодаря уже накопленному опыту в ходе ранее проведенной модернизации картоноделательной машины КДМ-1, в результате чего была сформирована группа отлично подготовленных специалистов – электронщиков и программистов. Большую помощь в формировании технического задания смогли оказать специалисты Bellmer, отвечавшие за ввод в эксплуатацию средств автоматизации прессовой части. 

В ходе проведенных масштабных работ были полностью заменены все устаревшие «аналоговые» средства контроля технологических параметров, внедрен комплекс цифрового параметрического контроля, полностью автоматизирована система заправки полотна на тамбурные валы. 

Одним из ключевых элементов автоматизации стала установка влаго- и пылезащищенного сканера Valmet IQ, обеспечивающего контроль качества изготавливаемого бумажного полотна, а именно непрерывный мониторинг в продольном и поперечном направлениях массы его квадратного метра, его толщины, зольности и степени влажности. Устройство состоит из датчиков, закрепленных на перемещающейся платформе сканирующего устройства и рабочего пульта оператора. 

Одновременно за достаточно короткий срок было установлено большое количество датчиков давления, уровня и концентрации, индуктивные и оптические концевые выключатели, расходомеры, регулирующие и запорные клапаны. В целом по сути созданная заново система автоматизации на сегодняшний день фиксирует и обрабатывает более 2000 параметров, позволяя работникам предприятия на всех технологических этапах автоматически поддерживать и непрерывно контролировать требуемые условия обработки бумажного полотна. Ранее все это приходилось делать вручную. 

В частности, благодаря установке системы цифрового контроля и управления стал возможным дистанционный контроль за размером оборотного брака, процессом водопользования, за вакуумной и пароконденсатной системами, формующей и прессовой частью, за гидростанцией. Удалось полностью избавиться от ручного контроля таких параметров, как влажность полотна, давление массы на насосах и расход массы.  

Вместо старых напольных пультов управления были смонтированы современные компьютерные системы контроля и управления, оснащенные широкоформатными цветными информационными дисплеями. 

Результат выполненных работ оказался более чем успешным, поскольку значения изначально установленных целевых показателей были существенно превышены. Так, по итогам 2020 года объем выпущенной продукции вышел на уровень 120 тыс. тонн, и это даже с учетом простоя машины в первом квартале, когда осуществлялась ее модернизация. Также удалось почти в 1,5 раза сократить расходы электроэнергии и на 27% – расход перегретого пара.

Говоря о характеристиках выпускаемой на модернизированной машине бумаги, стоит отметить, что в качестве сырья для ее производства используется целлюлоза высокого выхода, вырабатываемая путем неглубокой химической варки березового баланса. 

Сам же березовый баланс содержит меньше лигнина по сравнению с хвойными породами древесины, что положительно сказывается на физико-механических показателях изготавливаемой из него бумаги. Эти особенности сырья способствуют тому, что бумага имеет лучшие показатели впитываемости, что, в свою очередь, положительно влияет на качественные показатели изготавливаемого из нее гофрокартона. 

Сфера применения такой бумаги достаточно широка, поскольку она может эффективно использоваться в сочетании как с макулатурными, так и с целлюлозными лайнерами, позволяя заметно повысить физико-механические свойства гофрокартонной продукции. Кроме того, универсальность изготавливаемой на ПЦБК бумаги для гофрирования позволяет тратить меньше времени на настройку гофроагрегата при переходе с одного вида сырья на другой. 

Реализация проекта «Сила бумаги» позволила компании начать выпуск в промышленных масштабах универсального продукта, сопоставимого по физико-механическим свойствам с бумагой из хвойных пород древесины, являющегося при этом более экономичным в использовании. 

Журнал Гофроиндустрия 04/2021