Dewatering Pulp Kertas dengan Press Ulir: Konsistensi, Kapasitas, dan Pemulihan Serat

Di pabrik kertas, air adalah produk yang Anda bayar dua kali: sekali untuk menggerakkan serat, dan sekali lagi untuk membuangnya. Aliran pulp pada konsistensi 3% mengandung sekitar 32 ton air untuk setiap ton serat. Mengentalkan aliran itu menjadi 30% memangkas air yang menyertainya menjadi 2.3 ton — pengurangan lebih dari 90% pada massa yang harus dipompa, disimpan, diangkut, atau diuapkan.

Press ulir melakukan pengentalan itu secara mekanis, kontinu, dan dalam jejak ruang yang muat di area persiapan stock yang sudah ada. Ini bukan gagasan baru di pabrik pulp, tetapi sering dispesifikasikan dengan buruk, karena pembeli membandingkan mesin hanya berdasarkan throughput padahal hasilnya sebenarnya bergantung pada konsistensi, jenis serat, dan pilihan saringan. Panduan ini membahas ketiga variabel tersebut, memberikan angka kapasitas menurut jenis pulp, dan menjelaskan apa yang terjadi pada serat di dalam mesin.

Mengapa pabrik pulp melakukan dewatering lebih dulu

Pulp datang dari pulping, penyaringan, atau pencucian sebagai suspensi encer. Sebelum refining, pencampuran, penyimpanan, atau pembentukan lembaran, konsistensinya harus dinaikkan ke tingkat yang dapat dikerjakan. Sampai itu terjadi, setiap tahap hilir menangani air, bukan serat: tangki kelebihan ukuran, agitator kelebihan beban, dan pengangkutan antar lokasi memindahkan bubur yang 95% air.

Ekonomiannya paling mudah dilihat pada pengangkutan dan pengeringan. Pabrik yang memindahkan pulp antar gedung atau ke pabrik pengolahan di luar lokasi membayar per ton material basah, dan hanya sepertiga tonase itu mungkin serat. Dalam pengeringan, setiap kilogram air yang masuk ke dryer harus diuapkan, dan penguapan adalah tahap paling intensif energi di pabrik. Dewatering mekanis membuang air bebas dengan biaya energi sebagian kecil dari pengeringan termal, jadi semakin banyak air yang dapat dibuang secara mekanis, semakin baik neraca energi seluruh lini.

Konsistensi, dalam istilah sederhana

Konsistensi adalah persentase serat kering oven dalam suspensi pulp. Pabrik menggunakannya sebagai bahasa umum antara pulping, persiapan stock, dan mesin kertas, dan rentangnya cukup standar:

Press ulir berada di batas antara konsistensi menengah dan tinggi. Mesin menerima umpan yang biasanya antara 2% dan 8% dan menghasilkan buangan yang biasanya 25–40%, tergantung pulpnya. Itu cukup untuk membuat material dapat dikonveyor, disimpan tanpa mengendap, dan ekonomis untuk diangkut.

Berapa biaya konsistensi sebenarnya

Tabel di bawah mengubah konsistensi menjadi angka yang penting untuk logistik dan pengeringan: berapa banyak air yang ikut bersama setiap ton serat kering.

Lompatan dari 3% ke 30% tidak menurunkan air dengan faktor sepuluh; ia menurunkannya dengan faktor empat belas, karena hubungannya hiperbolik. Inilah sebabnya tahap pengentalan pertama memberikan penghematan terbesar, dan mengapa press ulir yang dipasang tepat setelah pencucian atau penyaringan biasanya membayar dirinya lebih cepat daripada investasi dewatering lain di pabrik.

Cara press ulir mengentalkan pulp

Pulp masuk ke hopper dan jatuh ke keranjang saringan wedge-wire silindris. Ulir dengan pitch variabel berputar lambat di dalam keranjang, mendorong serat ke depan. Tiga hal terjadi berurutan:

• Drainase gravitasi. Di bagian pertama, air bebas jatuh melalui saringan dengan beratnya sendiri. Ini membuang sebagian besar air sebelum tekanan apa pun diberikan, itulah sebabnya luas saringan terbuka di bagian inlet lebih penting daripada gaya kompresi.
• Kompresi. Saat pitch ulir menyempit, mat serat dimampatkan terhadap saringan. Air terdorong keluar melalui wedge wire, dan mat membentuk plug bergerak yang sendiri berfungsi sebagai filter.
• Geser dan buangan. Plug didorong terhadap pembatas buangan — kerucut, pelat berpegas, atau pembatas pneumatik — yang menetapkan kekeringan akhir. Plug kontinu menyegel buangan, sehingga mesin berperilaku seperti bejana tekanan tanpa perlu bejana.

Secara mekanis ini berbeda dari thickener cakram atau decker gravitasi, yang mengandalkan pengendapan gravitasi dan jaring kawat untuk mengalirkan air bebas. Mesin tersebut berhenti pada konsistensi 8–12% karena gravitasi saja tidak dapat membuang air yang tertahan di dalam mat serat. Press ulir dapat melangkah lebih jauh karena memberikan tekanan pada mat tersebut.

Posisi press ulir dalam lini pulp

Retrofit paling umum adalah setelah tahap pencucian pada lini serat daur ulang. Pabrik dengan thickener cakram yang sudah ada sering menambahkan press ulir di hilirnya daripada menggantinya, karena thickener cakram menangani volume besar dengan murah dan press ulir membawa stock yang telah dikentalkan ke konsistensi yang dapat langsung masuk penyimpanan.

Apa yang terjadi pada serat di dalam mesin

Pulp bukan padatan generik. Nilainya bergantung pada panjang serat, freeness, dan kandungan fines, dan perangkat dewatering yang merusak salah satunya bisa memakan biaya lebih besar daripada penghematannya. Press ulir relatif lembut, karena tiga alasan:

• Kecepatan putar rendah. Ulir berputar beberapa putaran per menit, sehingga geseran yang diterapkan pada serat jauh lebih rendah daripada di pom sentrifugal atau refiner berkecepatan tinggi. Panjang serat dan freeness sebagian besar terjaga melintasi mesin.
• Tanpa zona vakum atau tekanan tinggi. Berbeda dari filter vakum atau press bertekanan tinggi, ulir memampatkan mat secara bertahap, yang menghindari pemadatan mendadak yang meruntuhkan struktur serat dan menghasilkan fines.
• Waktu tinggal terkendali. Pulp menghabiskan waktu yang dapat diprediksi 30–120 detik di dalam keranjang, dan pembatas buangan dapat disesuaikan untuk mengikuti perubahan furnish tanpa mengganti saringan.

Satu kehilangan yang tak terhindarkan adalah fines. Partikel yang lebih kecil dari bukaan saringan masuk ke filtrat, dan pada saringan 0.5 mm itu mencakup sebagian besar fraksi fines dan sejumlah filler. Ini bukan cacat; inilah mekanisme mesin melakukan dewatering. Filtrat karena itu bukan air limbah — ia adalah aliran serat encer yang seharusnya dikembalikan ke sistem white water atau ke kepala proses, bukan dibuang ke saluran.

Pulp mekanis adalah kasus yang sulit. Kandungan fines yang tinggi membutakan saringan lebih cepat, drainase lebih lambat, dan konsistensi buangan yang dapat dicapai lebih rendah. Jika pabrik menjalankan furnish campuran kraft dan pulp mekanis, mesin harus disizing berdasarkan fraksi mekanis dan saringan dipilih berdasarkan kandungan fines, bukan berdasarkan rata-rata.

Menyesuaikan saringan dan pembatas buangan

Dua penyetelan menentukan hasil pada pulp tertentu: bukaan saringan dan back pressure di buangan.

Saringan wedge-wire 0.5 mm adalah titik awal yang biasa untuk pulp. Saringan ini menahan serat panjang sementara membiarkan fines dan filler lewat, dan menghasilkan konsistensi buangan di kisaran dua puluhan tinggi hingga pertengahan tiga puluhan pada sebagian besar furnish. Lebih halus — 0.3 mm — memperbaiki retensi serat dan kejernihan filtrat tetapi menurunkan kapasitas secara tajam dan meningkatkan risiko blinding pada pulp mekanis. Lebih kasar — 0.75 hingga 1.0 mm — menaikkan kapasitas dan cocok untuk OCC, dengan konsekuensi lebih banyak serat di filtrat.

Back pressure mengendalikan kekeringan akhir. Menaikkannya menghasilkan cake lebih kering dan plug lebih kuat, sampai titik di mana torsi motor menjadi batas atau mat menjadi tidak permeabel dan air tidak lagi dapat keluar. Pada pulp, rentang yang berguna biasanya lebih sempit daripada pada serat pertanian: melewati tekanan tertentu, energi tambahan menghasilkan panas dan pemadatan bukan pembuangan air. Setel pembatas dengan memperhatikan laju filtrat, bukan hanya konsistensi buangan.

Kapasitas: berpikir dalam ton pulp kering, bukan meter kubik

Pemasok menyebut throughput volumetrik karena begitulah inlet dan ulir disizing. Pabrik menyusun anggaran dalam ton pulp, biasanya air-dry atau oven-dry per hari. Konversinya memerlukan konsistensi umpan, karena mesin yang sama menangani tonase yang sangat berbeda pada 3% dan 6%.

Dua koreksi perlu diterapkan. Pertama, densitas pulp tidak tepat 1.0; pada konsistensi 4% itu cukup dekat untuk perencanaan, tetapi pada konsistensi lebih tinggi densitas mat dan efisiensi volumetrik ulir mengurangi throughput efektif. Kedua, angka-angka itu mengasumsikan furnish yang tercurah baik. Pada pulp mekanis atau stock dengan fines tinggi, kurangi 20–30%.

Filtrat, white water, dan pemulihan serat

Filtrat yang keluar dari press ulir pulp biasanya mengandung 0.2–1.0% padatan tersuspensi, sebagian besar fines dan filler. Aliran itu memiliki nilai dan memiliki tujuan:

• Kembali ke sistem white water. Pilihan paling sederhana, dan yang menjaga neraca air pabrik tetap tertutup. Fines dipulihkan di hilir oleh save-all atau filter cakram.
• Kembali ke kepala lini. Jika filtratnya encer dan proses dapat menoleransi beban resirkulasi, mengembalikannya sebelum thickener memulihkan serat tanpa peralatan tambahan.
• Gunakan ulang sebagai air pengencer. Pada lini persiapan stock, filtrat yang dijernihkan sering cocok untuk pengenceran di machine chest, yang mengurangi asupan air segar.
• Buang ke pengolahan limbah. Pilihan terakhir, dan yang memakan biaya. Ini harus menjadi keputusan sadar, bukan default.

Melakukan ini dengan benar bernilai lebih daripada mesinnya sendiri di sebagian pabrik. Press ulir yang filtratnya dibuang ke saluran membuang serat dan membebani instalasi limbah; mesin yang sama dengan filtrat dikembalikan ke save-all memulihkan sebagian besar serat itu dan menutup sebagian lingkaran air.

Perbandingan dengan peralatan pengentalan lain

Press ulir memperoleh tempatnya karena tiga hal: ia mencapai konsistensi yang tidak dapat dicapai peralatan gravitasi, melakukannya dalam jejak ruang kecil, dan menoleransi variasi umpan yang terjadi di pabrik nyata. Press twin-wire mencapai konsistensi sedikit lebih tinggi tetapi lebih mahal dan menuntut lebih banyak perhatian. Jika pabrik memerlukan kekeringan setinggi mungkin sebelum pengeringan, press twin-wire mungkin layak; untuk pengentalan umum sebelum penyimpanan atau refining, press ulir biasanya pilihan yang lebih ekonomis.

Catatan pemasangan dan operasi

Sebagian besar masalah press ulir pulp berasal dari luar mesin. Ini titik-titik yang layak dirancang sejak awal:

• Umpankan dengan pom yang tepat. Gunakan pom geser rendah — pom rongga progresif atau pom konsistensi menengah — bukan pom sentrifugal yang memilin dan merusak serat. Sediakan buffer chest kecil agar mesin berjalan pada laju yang stabil.
• Kendalikan konsistensi umpan. Press ulir menoleransi variasi, tetapi performa terbaiknya antara 2% dan 8%. Di atas 8% stock mungkin tidak mengalir merata ke keranjang; di bawah 2% mesin menangani air dan throughput runtuh. Air pengencer dengan katup yang dikendalikan aliran adalah solusi biasanya.
• Jangan pernah berjalan kering. Press ulir tanpa umpan cepat mengauskan saringan dan flight ulir. Interlock drive dengan detektor umpan atau level switch di hopper.
• Sediakan air cuci bertekanan tinggi. Blinding saringan adalah penyebab utama kapasitas menurun. Bar semprot pada 4–6 bar sepanjang keranjang, digunakan setiap shutdown, memulihkan luas terbuka.
• Perhatikan kandungan abrasif. Pasir, grit, dan pada lini bambu atau bagasse, silika mempercepat keausan saringan dan flight. Spesifikasikan hard facing dan simpan saringan cadangan.
• Rencanakan buangan. Pulp pada konsistensi 30% kaku. Konfirmasikan ketinggian buangan terhadap konveyor atau bin, dan sediakan perangkat pemecah jika plug cenderung menjembatani.

Ekonomi pengentalan pulp

Proyek dewatering pulp biasanya memiliki tiga imbal hasil, dan pabrik cenderung meremehkan yang kedua dan ketiga:

• Angkut dan simpan. Memindahkan pulp pada 30% alih-alih 4% mengurangi massa yang ditangani sekitar tujuh kali. Bagi pabrik yang memindahkan stock antar lokasi, ini sering merupakan penghematan tunggal terbesar.
• Energi pengeringan. Setiap ton air yang dibuang secara mekanis adalah ton yang tidak perlu diuapkan. Penghematannya bergantung pada dryer, tetapi dewatering mekanis biasanya satu orde besaran lebih murah per ton air yang dibuang.
• Pemulihan serat. Mengembalikan filtrat ke save-all alih-alih ke saluran memulihkan serat yang jika tidak akan menjadi kehilangan pembelian dan beban limbah.

Di sisi lain ada mesin, dayanya (biasanya 15–40 kWh per ton pulp kering, tergantung model dan furnish), air cuci, dan penggantian saringan. Pada sebagian besar lini serat daur ulang, penghematan angkut dan pengeringan saja menutup investasi dalam satu hingga tiga tahun, sebelum pemulihan serat dihitung.

Pertanyaan yang sering diajukan

Konsistensi apa yang dapat dicapai press ulir pada pulp kertas?

Sebagian besar pulp mencapai konsistensi buangan 25–38%, dengan kraft virgin di ujung atas dan pulp mekanis di ujung bawah. Angka pastinya bergantung pada panjang serat, kandungan fines, bukaan saringan, dan setelan pembatas buangan.

Apakah press ulir merusak serat?

Ini perangkat geser rendah yang berjalan pada beberapa putaran per menit, dan mempertahankan panjang serat serta freeness jauh lebih baik daripada pom sentrifugal atau refiner berkecepatan tinggi. Kehilangan yang terukur adalah fines yang lolos melalui saringan ke filtrat, dan itu dapat dipulihkan dari sistem white water.

Dapatkah ia menggantikan thickener cakram yang ada?

Bisa, tetapi banyak pabrik mempertahankan thickener cakram untuk pengentalan massal dan menambahkan press ulir di hilir untuk mencapai konsistensi tinggi. Susunan itu menggunakan setiap mesin di tempat yang paling efisien dan biasanya lebih murah daripada mengganti thickener cakram sekaligus.

Bukaan saringan apa yang harus saya gunakan untuk pulp?

0.5 mm adalah titik awal normal. Gunakan 0.3–0.4 mm jika retensi serat dan kejernihan filtrat penting dan pulp tercurah baik; gunakan 0.75–1.0 mm untuk OCC dan grade lain yang cepat tercurah jika kapasitas menjadi prioritas.

Bagaimana kapasitas dinilai untuk pulp?

Mesin disizing secara volumetrik dalam m³/jam, tetapi pabrik sebaiknya menyusun anggaran dalam ton pulp kering per hari, yang bergantung pada konsistensi umpan. Model yang menangani 10 m³/jam menghasilkan sekitar 9.6 t/hari pulp kering pada umpan 4% dan 14.4 t/hari pada 6%.

Apakah filtrat harus dibuang ke instalasi limbah?

Tidak semestinya. Filtrat biasanya membawa 0.2–1.0% padatan tersuspensi, sebagian besar fines dan filler, dan semestinya masuk ke sistem white water, kembali ke kepala lini, atau sebagai air pengencer. Membuangnya ke saluran menghilangkan serat dan menambah beban instalasi limbah.

Pertimbangan akhir

Dewatering pulp kertas memberi hasil pada spesifikasi yang dibangun di atas tiga angka: konsistensi umpan, konsistensi target, dan jenis serat. Tentukan ketiganya dengan benar dan mesin akan mengikuti. Press ulir akan membawa sebagian besar pulp dari 3–6% ke 25–38% secara kontinu, dalam jejak ruang kecil, dengan daya rendah dan tanpa merusak serat.

Jika Anda dapat memberi tahu kami jenis pulp, konsistensi umpan, konsistensi target, dan tonase harian, kami akan merekomendasikan model dan saringan, serta memberi Anda perkiraan konsistensi buangan dan rentang padatan filtrat untuk furnish Anda.