幾個(gè)世紀(jì)以來，制漿造紙業(yè)發(fā)生了巨大的變化：從中國最早的用碎布原料制成的紙（約公元100年）到木漿衍生的紙品（1840年代），再到當(dāng)今的高技術(shù)和化學(xué)工藝制造。從歷史上看，紙張的使用是用于交流，但是電子渠道已大大減少了新聞紙和銅版紙。但是，其他工業(yè)部門也應(yīng)運(yùn)而生，世界人口的增長和現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)意味著這些新部門（包括包裝和紙板，紙巾，毛巾，尿布和個(gè)人衛(wèi)生用品等）正在蓬勃發(fā)展。 為了適應(yīng)這種發(fā)展，一些傳統(tǒng)的制漿廠已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)絨毛漿，用于個(gè)人衛(wèi)生產(chǎn)品。其他公司已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)α結(jié)晶纖維素，用于在紡織市場上制造人造絲纖維。造紙機(jī)也被重新利用，主要是由再生纖維生產(chǎn)薄紙，毛巾紙或紙板。 正確選擇閥門，以適應(yīng)這個(gè)現(xiàn)代且不斷發(fā)展的行業(yè)，可以顯著提高工廠的性能并增加利潤。
 

更好的操作/更高的利潤

不斷改進(jìn)是通過降低過程可變性，同時(shí)提高過程可靠性來實(shí)現(xiàn)的。這對利潤率有積極影響。在1990年代初期，EnTech Control Engineering發(fā)現(xiàn)了一個(gè)事實(shí)，即控制回路中的過程可變性通常是由于控制閥無法快速，準(zhǔn)確且可預(yù)測地響應(yīng)控制器輸出信號而引起的。這種不良行為是導(dǎo)致不良控制回路性能和過程操作不穩(wěn)定的最大原因。 控制閥制造商對這一發(fā)現(xiàn)做出了回應(yīng)，現(xiàn)在通過嚴(yán)格的質(zhì)量測試證明了閥門/執(zhí)行器/定位器組件的性能。選擇具有高控制精度和可靠機(jī)械性能的控制閥可以使工廠的過程接近其設(shè)定點(diǎn)，這是提高工廠效率和降低運(yùn)行成本的重要因素。 應(yīng)用注意事項(xiàng)

在評估任何應(yīng)用場合的閥門時(shí)，主要考慮因素包括，

功能：隔離，控制或混合/轉(zhuǎn)移

工藝條件：壓力額定值，溫度范圍，化學(xué)相容性，稠度自由度和結(jié)垢趨勢

閥門操作：無填料泄漏，無閥座泄漏，閥門操作頻率，流體速度，循環(huán)負(fù)荷，操作速度，通過部分行程測試或在線診斷測試的響應(yīng)性能的準(zhǔn)確性和速度

維護(hù)和安裝：安裝或維護(hù)的尺寸和可及性

在任何工廠環(huán)境中，安全都是至關(guān)重要的，閥門的選擇至關(guān)重要。具有適當(dāng)?shù)念~定壓力，溫度能力和耐化學(xué)性的閥門的重要性顯而易見。其他安全考慮因素包括填料泄漏的可能性，填料泄漏可能使介質(zhì)在人行道中造成滑倒危險(xiǎn)，逸散性泄漏限制。與手動閥?動相關(guān)的容易制動和人體工程學(xué)，以及與鎖定和關(guān)閉相關(guān)的雙重阻塞和泄放的需要密閉空間要求。

 

而且，在制漿和造紙過程中經(jīng)常會忘記的相容性要求是用于除去管道中的水垢堆積或去除沉淀物或溶劑化學(xué)。這些化學(xué)物質(zhì)通常位于過程介質(zhì)的pH光譜的另一端，因此它們可以溶解沉淀的水垢。與過程介質(zhì)兼容的閥材料還必須與溶劑化學(xué)成分兼容。  

對于隔離閥，重要的標(biāo)準(zhǔn)是允許的閥座泄漏，尤其是在低壓條件下。最常用的規(guī)范是美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會/流體控制協(xié)會（ANSI / FCI）??70.2。泄漏等級從I級到VI級。對于金屬座閥，IV級是最常見的閥，其額定值為閥額定容量（Cv）的0.01％。對于近氣泡密封的彈性座閥，通常使用VI級。必須對測試壓力進(jìn)行鑒定，因?yàn)樵搲毫]有在本標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定。 控制閥設(shè)計(jì)用于節(jié)流，通常不需要提供氣密性關(guān)閉。因?yàn)殚y座摩擦通常是良好控制的敵人，所以可以使用提高閥座間隙來減少摩擦。在既需要控制又需要?dú)饷苄躁P(guān)斷的情況下，可同時(shí)使用控制閥和隔斷閥。

選擇控制閥時(shí)，還需要考慮腐蝕，侵蝕和磨損。腐蝕是由于化學(xué)侵蝕導(dǎo)致的劣化而發(fā)生的。侵蝕是由流動的流體引起的惡化。兩種材料之間的機(jī)械接觸會造成磨損。這三個(gè)因素相互結(jié)合是很常見的。流體速度越高，發(fā)生這種損壞的可能性就越大。正確選擇閥門樣式，材料選擇，安裝程序和系統(tǒng)設(shè)計(jì)對于應(yīng)對這些潛在的陷阱至關(guān)重要。

空化是一種侵蝕，通常會影響控制閥，原因是當(dāng)液體通過閥門的腔室收縮并向下游流出時(shí)，液體會變成蒸氣，然后又變成液體，這會導(dǎo)致相變?？栈Q于閥門的壓降比：閥門壓降除以入口壓力和閥門壓力恢復(fù)系數(shù)。它主要由適當(dāng)?shù)拈y門尺寸，選擇和系統(tǒng)設(shè)計(jì)來控制。減少氣穴現(xiàn)象可改善閥門的壽命和控制性能。大多數(shù)控制閥供應(yīng)商提供免費(fèi)的軟件程序，以根據(jù)使用條件（包括氣蝕的可能性）對閥進(jìn)行適當(dāng)?shù)某叽缯{(diào)整。

許多工廠已經(jīng)與閥門制造商建立了合作伙伴關(guān)系，以增強(qiáng)工廠的專業(yè)知識。這要求工廠人員和制造商之間針對工廠的每個(gè)區(qū)域進(jìn)行良好的工藝條件技術(shù)交流，該信息可用于為該區(qū)域選擇正確的閥門。工廠應(yīng)盡可能提供國際自動化協(xié)會（ISA）閥門數(shù)據(jù)表（表格S20.50），以指定選擇正確閥門的標(biāo)準(zhǔn)。

備漿

備漿是制漿廠和造紙機(jī)之間的接口。在綜合工廠中，原料準(zhǔn)備工作從高密度紙漿存儲箱出料時(shí)的高濃度紙漿開始，到混合造紙紙漿配料（紙漿以及在引入機(jī)器之前添加的所有成分）結(jié)束。 在非集成式工廠中，原料準(zhǔn)備工作是通過將紙漿包喂入粉碎機(jī)系統(tǒng)開始的。 備漿區(qū)域中最常見的閥門是刀閘閥。
 

對于紙漿，纖維的百分比濃度稱為紙漿稠度。紙漿漿料脫水的速率由稱為游離度的屬性定義，并通過加拿大標(biāo)準(zhǔn)游離度（CSF）點(diǎn)進(jìn)行測量。 原料的稠度和游離度都是閥門選擇中的關(guān)鍵應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

高稠度紙漿原料是纖維含量超過6-8％的原料，并且具有超過500 CSF點(diǎn)的高游離度。 如果管道中的高濃度物料沒有流動，則會脫水并阻止閥門關(guān)閉。 對于此應(yīng)用，建議使用O型閥。當(dāng)O型口閘閥關(guān)閉時(shí)，它的閘板將切斷介質(zhì)，以使閥就位。 打開O型端口后，又為全通徑無阻擋流體流動。

 

刀形閘閥處理的紙漿為2-6％的中度稠度，游離度小于500 CSF點(diǎn)。 由于堅(jiān)固的金屬結(jié)構(gòu)，金屬座閥閥門在這種應(yīng)用中比同等的彈性座閥閥門具有更長的使用壽命。 金屬座閥還提供了彈性閥座沒有的優(yōu)點(diǎn)，不會因?yàn)閺椥泽w會失效而污染原料。 90度回轉(zhuǎn)閥（例如帶有金屬閥座的V口球閥）將提供切割作用，使閥座表面沒有纖維堆積，因此閥可以緊密密封。 對于低于2％的濃度或需要密閉關(guān)斷和雙向服務(wù)的普通工廠白水應(yīng)用，彈性閥座的刀閘閥是開/關(guān)應(yīng)用的正確選擇。 對于此應(yīng)用中的四分之一轉(zhuǎn)控制閥，彈性密封的V型球閥或旋塞閥是正確的選擇。

 

二次纖維制漿—回收
 

再生纖維作為一種環(huán)境友好，經(jīng)濟(jì)的纖維來源正在迅速發(fā)展。再生紙按質(zhì)量和清潔度分為多個(gè)等級和成本。最經(jīng)濟(jì)，回收量最大的材料被標(biāo)記為“post-consumer”。它包含大量污染物，并且污染物的水平和種類構(gòu)成了獨(dú)特的閥門選擇標(biāo)準(zhǔn)。 重新制漿過程（圖3）從成捆的回收紙輸送到碎漿機(jī)開始。垃圾收集閥使用高密度清潔劑直接從碎漿機(jī)上清除沙子，金屬，釘書釘，玻璃和巖石。含有大量污染物和磨料漿的回收纖維具有極強(qiáng)的腐蝕性，標(biāo)準(zhǔn)的不銹鋼閥門可能在幾天之內(nèi)就失效。因此，用于此應(yīng)用的閥門需要選擇合適的金屬材質(zhì)，以保持耐磨性，例如對不銹鋼進(jìn)行熱處理，以提高閥座，閘板和閥體的硬度。其他選擇包括使用碳化鉻覆蓋層來提供具有高的洛氏硬度的保護(hù)性表面。

 

造紙機(jī)

造紙機(jī)的進(jìn)步創(chuàng)造了越來越高的速度，更寬的紙幅和更嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。 在任何造紙機(jī)上，沒有哪個(gè)閥比任何最關(guān)鍵的閥都更能體現(xiàn)出選擇合適的閥的重要性：定量閥。 如果此閥發(fā)生故障，造紙機(jī)將立即關(guān)閉。 適當(dāng)?shù)亩靠刂剖侵瞥杉埉a(chǎn)品成本及其可變性所不可或缺的。 這種控制對于機(jī)器正常運(yùn)行時(shí)間至關(guān)重要，并且可能會影響因紙張變化，干燥性能和最大生產(chǎn)速度而造成的紙張中斷而造成的時(shí)間浪費(fèi)。 這些因素都直接等同于運(yùn)營效率和利潤。

了解定量閥的過程參數(shù)很重要。 一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)是一致性，這是定量閥之前許多控制回路的累加效果。 其他參數(shù)包括壓力控制，閥門計(jì)算以及到分布式控制系統(tǒng)的接口以進(jìn)行回路調(diào)整控制，這是提供出色的定量控制的關(guān)鍵細(xì)節(jié)

 

 

漂白廠

纖維素纖維天生就是白色的。 木質(zhì)素（也稱為木瀝青）使未漂白紙漿呈棕色。 為了生產(chǎn)高質(zhì)量，穩(wěn)定的紙漿，使用化學(xué)工藝漂白，例如氯化，堿法提取氫氧化鈉，二氧化氯，氧氣，次氯酸鹽漂白劑，過氧化物和臭氧等。漂白通常在連續(xù)的階段進(jìn)行，并且每個(gè)階段選擇閥需要考慮特定纖維和化學(xué)方面的因素。 這些過程中都需要使用更高合金的金屬或帶有彈性襯套的閥門。 閥門制造商提供可用于腐蝕性材料的彈性體材料和金屬材料化學(xué)兼容性表，以幫助正確選材。

 

制漿

制漿包括將木片蒸熟以使其軟化，然后將木片物理研磨或化學(xué)溶解到紙漿中。 90度回轉(zhuǎn)閥（例如V型口球閥或帶有硬化閥內(nèi)件的旋轉(zhuǎn)控制閥）非常適合制漿操作中的蒸汽和化學(xué)處理應(yīng)用。

蒸煮器

分批蒸煮器實(shí)質(zhì)上是一種充滿木屑和液體的工業(yè)高壓鍋。現(xiàn)在，大多數(shù)批次設(shè)備都配備了自動加蓋閥-最受歡迎的是球閥-但也可以使用刀閘閥。蒸煮器的底部有一個(gè)吹氣閥以保持壓力。

分批蒸煮器可以是硫酸鹽化學(xué)法（稱為牛皮紙制漿）或亞硫酸鹽制漿。這些工藝的閥門選擇受以下事實(shí)的影響：牛皮紙制漿是堿性過程（高pH），亞硫酸鹽制漿是酸性過程（低pH）。

連續(xù)蒸煮器使用加熱加壓的腔室，該腔室將木片保持在足夠的溫度和時(shí)間下，以進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)以溶解木質(zhì)素，使木質(zhì)素與纖維結(jié)合。蒸煮器周圍使用的主要閥門是用于連續(xù)和批量消化的旋轉(zhuǎn)雙金屬座閥門。 

化學(xué)回收

從吹桶中將紙漿纖維與廢蒸煮液在棕漿清洗機(jī)中分離，然后送至漂白廠。從廢烹飪液中回收化學(xué)物質(zhì)并焚燒有機(jī)殘留物（木質(zhì)素），首先是從棕漿清洗機(jī)中去除稀黑色液，然后執(zhí)行以下過程：

蒸發(fā)濃縮黑液

在回收鍋爐中焚燒黑液

溶解惰性化學(xué)物質(zhì)形成綠液

用石灰苛化綠液形成白液

在窯爐中燃燒石灰泥以重新配制石灰以進(jìn)行苛化工藝

將白液返回蒸煮器進(jìn)行木片制漿

在制漿液，磨料漿和結(jié)垢介質(zhì)等惡劣工況下運(yùn)行的閥門需要特殊的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，才能可靠地運(yùn)行并應(yīng)對挑戰(zhàn)。閥門的選擇應(yīng)考慮設(shè)計(jì)特征以及冶金，濕潤內(nèi)飾要求和耐磨性。

在諸如綠液之類的大規(guī)模應(yīng)用中，全通徑球閥是優(yōu)選的。球閥限制了可用于積垢的表面積，閥座設(shè)計(jì)將在就座前通過90度促動旋轉(zhuǎn)將球擦凈，從而提供緊密的關(guān)閉。如果可以使用刮刀清潔閘門的閥座面，則可以使用O型閥。

對于控制閥，在閥內(nèi)件部件上鍍碳化鎢可提供阻隔表面。襯陶瓷裝是一種選擇，特別是對于較小的控制閥應(yīng)用（如碳酸鈣或二氧化鈦）在磨料漿應(yīng)用中。

結(jié)論

在過去的20年中，制漿造紙業(yè)經(jīng)歷了重大變化，這使得選擇具有最佳性能和最低成本的閥門成為重要的戰(zhàn)略。為工廠的每個(gè)區(qū)域選擇合適的閥門需要技術(shù)能力和深入的過程知識。盡管該選擇可能沒有最低的初始成本，但應(yīng)該是在閥門的整個(gè)使用壽命期間總擁有成本最低的閥門。

編者注：紙漿和造紙廠使用多種類型的閥門。本文概述了一些常見的閥門樣式以及它們的使用位置，并未包括所有的閥門類型。