造纸行业作为历史悠久的基础工业，其生产过程对温度的精准控制直接影响纸张的物理性能、生产效率和成品质量。从纸浆的蒸煮降温，到抄纸机的网部脱水，再到纸张的干燥定型，每一个环节的温度管理都决定着纸张的强度、匀度和光泽度 —— 数据显示，网部水温偏差 1℃会导致纸张定量波动 ±2g/㎡，干燥冷却不均会使纸张翘曲度增加 15%，影响后续加工。冷水机作为造纸车间的关键温控设备，需在高湿度、多纤维粉尘的环境中，提供 5-35℃的宽域控温能力（精度 ±1℃），同时具备耐浆料腐蚀、防纤维堵塞和连续运行的特性。造纸用冷水机的选型与运行，是平衡传统造纸工艺稳定性、生产效率与产品品质的核心环节，更是推动传统造纸行业向高效化、高品质转型的重要支撑。

一、造纸行业对冷水机的核心要求

（一）精准温控与纸张性能稳定性

造纸工艺特性对温度波动极为敏感：

• 纸浆洗涤需控制水温 40-50±1℃，温度波动超过 ±2℃会导致黑液提取率下降（≥5%），增加化学品消耗；

• 抄纸机网部需维持水温 25-30±1℃，温差过大会导致纤维絮聚（匀度偏差≥3%），纸张强度下降；

• 干燥部冷却需控制降温速率（3-5℃/m），速率不当会导致纸张内应力增加（翘曲度≥2mm/m），印刷适应性下降。

某文化用纸厂因网部水温波动（±2.5℃），导致一批次 A4 纸定量偏差超标，降级损失超 300 万元。

（二）耐磨损腐蚀与防堵塞能力

造纸环境对设备构成严峻挑战：

• 冷却系统需耐受纸浆中的木质素、树脂（酸性）和漂白剂（含氯）的腐蚀，金属部件需采用双相不锈钢（2205）；

• 与冷却介质接触的管路需安装防堵塞过滤器（精度 200μm），防止纤维、填料（碳酸钙）沉积堵塞流道；

• 密封件需选用耐水解三元乙丙橡胶（EPDM），耐受长期高湿度环境（湿度≥90%）和热水侵蚀，使用寿命≥8000 小时。

某包装纸厂因冷却器被纤维堵塞，导致干燥辊温度失控，一批次牛皮纸水分偏差超标，返工损失超 200 万元。

（三）连续运行与能效优化

规模化生产要求设备极致稳定：

• 冷水机组需支持 365 天连续运行（MTBF≥15000 小时），平均维修时间≤1 小时，避免抄纸机停机（损失≥5 万元 / 小时）；

• 需支持负荷动态调节（40%-100%），适应不同纸种（文化纸 / 包装纸 / 特种纸）的冷却需求差异；

• 运行能效比（COP）需≥3.0，通过变频调节和余热回收，单位纸张冷却能耗≤15kWh / 吨。

二、不同造纸场景的定制化冷却方案

（一）制浆工段：蒸煮与洗涤冷却

1. 纸浆蒸煮冷却系统

某制浆厂采用该方案后，黑液提取率提升 5%，蒸煮能耗下降 8%。

◦ 核心挑战：化学制浆蒸煮锅需将纸浆从 170-180℃冷却至 80-90℃，降温速率控制在 5-8℃/min，过快会导致黑液黏度增加（提取困难）。

◦ 定制方案：

▪ 采用高压螺杆冷水机（工作压力 2.5MPa），制冷量 500-2000kW，为蒸煮锅夹套供水，水温控制在 30±1℃；

▪ 冷却系统采用 “闪蒸降温 + 冷水冷却” 复合设计，先通过闪蒸降至 120℃，再用冷水机冷却至工艺温度；

▪ 与蒸煮控制系统联动，根据原料种类（木材 / 芦苇 / 秸秆）自动调整降温曲线，确保纤维分离度≥85%。

1. 纸浆洗涤冷却系统

◦ 核心挑战：纸浆洗涤需控制水温 40-50℃，高温会导致洗涤剂活性下降，低温则洗涤效率降低（残碱含量增加）。

◦ 定制方案：

▪ 采用涡旋式冷水机（制冷量 200-800kW），为洗涤机喷水嘴供水，水温控制精度 ±1℃；

▪ 冷却水路采用大管径设计（≥DN100），配备自清洁过滤器（精度 200μm），拦截纸浆纤维；

▪ 与洗涤浓度监测联动，根据纸浆浓度（8-15%）自动调整冷却水量，高浓度时增加 30% 水量。

（二）抄纸工段：网部与压榨冷却

1. 抄纸机网部冷却系统

◦ 需求：抄纸机网部需通过喷水冷却控制浆料温度 25-30℃，高温会导致水分蒸发过快（脱水不均）和纤维絮凝。

◦ 方案：

▪ 采用高效冷水机（制冷量 300-1500kW），为网部喷淋系统供水，水温控制在 15±1℃，流量稳定性 ±2%；

▪ 冷却系统分区域控制（成形区 / 脱水区 / 真空区），根据不同区域热负荷调整喷水量，温差≤1℃；

▪ 与抄纸机速度联动（500-1500m/min），自动调整冷却强度，高速运行时增加 50% 喷水量。

1. 压榨部辊筒冷却系统

◦ 需求：压榨辊（线压力 100-500kN/m）因摩擦生热需冷却，温度需控制在 40±2℃，高温会导致纸张粘辊和断头。

◦ 方案：

▪ 采用水冷式冷水机（制冷量 200-1000kW），为压榨辊内部流道供水，水温控制在 20±1℃；

▪ 辊筒水路采用螺旋式设计，确保温度均匀性≤±1℃，避免局部过热导致的纸张缺陷；

▪ 与压榨压力控制系统联动，压力增大时同步增加冷却流量（增幅 20%），维持温度稳定。

（三）干燥与完成工段：干燥与卷取冷却

1. 干燥部冷却系统

某文化纸厂采用该方案后，纸张水分偏差控制在 ±0.5%，翘曲度≤1mm/m，印刷适应性提升。

◦ 核心挑战：纸张经干燥部（温度 80-120℃）后需冷却至 40℃以下，冷却不足会导致卷取后纸张返潮（水分偏差≥1%）和翘曲。

◦ 定制方案：

▪ 采用螺杆式冷水机（制冷量 500-2500kW），为冷却辊和冷缸供水，水温控制在 15±1℃；

▪ 冷却段采用 “多组冷缸 + 冷风幕” 设计，通过调节冷缸水量和冷风温度精准控制降温速率（3-5℃/m）；

▪ 与水分检测仪联动，根据纸张实际水分（5-8%）自动调整冷却强度，水分偏高时增加冷却量。

1. 卷取机冷却系统

◦ 需求：纸张卷取过程中因摩擦生热，需控制卷取温度≤45℃，高温会导致纸张粘连（尤其是涂布纸）和压痕。

◦ 方案：

▪ 采用风冷式冷水机（制冷量 100-500kW），为卷取机冷却风环供冷，风温控制在 25±2℃；

▪ 冷却系统配备变频风机，根据卷取速度（800-2000m/min）自动调节风量，高速时风压增加 30%；

▪ 与卷取张力控制系统联动，张力增大时增强冷却，避免过热导致的纸张拉伸变形。

三、运行管理与维护策略

（一）防腐蚀与防堵塞管理

1. 材质选择与防护

◦ 制浆区：与漂白液接触的管路采用双相不锈钢（2205），耐氯离子腐蚀（浓度≤2000ppm）；

◦ 抄纸区：网部冷却管路采用 316L 不锈钢，内壁做抛光处理（Ra≤1.6μm），减少纤维附着；

◦ 密封材料：潮湿环境选用耐水解 EPDM 橡胶，高温区选用氟橡胶（FKM），使用寿命延长 2 倍。

1. 系统清洁与过滤

◦ 多级过滤：主回路安装自清洁过滤器（精度 200μm）+ 水力旋流器，网部冷却前加装纤维分离器；

◦ 定期冲洗：每班清理过滤器截留的纤维杂质，每周用高压水反向冲洗换热器（压力 10-15MPa）；

◦ 化学清洗：每月用碱性清洗剂（针对有机污垢）和酸洗剂（针对水垢）交替清洗，去除管路沉积物。

某造纸企业通过精细化管理，冷却系统堵塞故障率从每月 3 次降至每年 2 次，维护成本降低 70%。

（二）能效优化与智能运行

1. 负荷动态调节

◦ 变频控制：根据抄纸机开机台数和速度自动调整压缩机转速（30-60Hz），部分负荷时节能 30%-40%；

◦ 余热回收：利用干燥部废气余热（80-120℃）加热网部用水和车间供暖，年节约蒸汽消耗 30%；

◦ 某大型纸厂应用后，冷水机年耗电量下降 200 万度，折合减少碳排放 1300 吨。

1. 工艺联动策略

◦ 智能群控：多台冷水机并联运行时，按总冷量需求智能启停（如 6 台机组实现 15%-100% 负荷调节）；

◦ 生产计划联动：通过 MES 系统获取生产排程，提前 4 小时调整冷却参数，适应纸种切换；

◦ 数据监控：实时采集各工段温度、水分、能耗数据，生成单位纸张能耗报告，优化冷却参数。

（三）可靠性保障与应急处理

1. 预防性维护计划

◦ 日常检查：每日记录进出水温度、压力、流量（偏差≤5%），检查过滤器压差和设备振动；

◦ 定期保养：每运行 3000 小时更换过滤器滤芯和冷冻油，每 6000 小时检测换热器腐蚀情况；

◦ 季节维护：夏季前清洗冷凝器（提高散热效率 20%），冬季前检查防冻液浓度（冰点≤-20℃）。

1. 应急处理预案

◦ 冷却中断：立即启动备用冷水机（切换时间≤15 秒），抄纸机降低速度至 50%，启动网部喷水保湿；

◦ 管路堵塞：启用备用过滤回路，采用压缩空气反吹堵塞管路，严重时切换备用水路；

◦ 停电故障：启用柴油发电机（确保 10 分钟内供电），优先保障网部和干燥部冷却系统运行。

四、典型案例：大型造纸厂冷却系统设计

（一）项目背景

某大型造纸企业（年产文化纸 50 万吨、包装纸 30 万吨）需建设综合冷却系统，服务于 2 条制浆线、4 台抄纸机、6 套干燥设备及辅助设施，要求系统总制冷量 15000kW，控温精度 ±1℃，符合造纸行业环保标准。

（二）系统配置

1. 冷却架构

◦ 制浆区：8 台 1000kW 高压冷水机（6 用 2 备），为蒸煮锅和洗涤机冷却，控温精度 ±1℃；

◦ 抄纸区：10 台 1200kW 螺杆冷水机，服务网部和压榨部，总换热量 10000kW；

◦ 干燥完成区：6 台 800kW 高效冷水机，为冷却辊和卷取机冷却，总循环水量 8000m³/h。

1. 安全与节能设计

◦ 全系统采用防腐蚀防堵塞设计（双相不锈钢管路 + 多级过滤），适应造纸高湿多纤维环境；

◦ 安装智能能源管理平台，实现余热回收、变频调节和远程监控，综合节能率≥35%；

◦ 关键设备采用 2N 冗余设计，配备应急电源和泄漏检测系统，确保生产连续和设备安全。

（三）运行效果

• 产品品质：纸张定量偏差≤±1g/㎡，水分偏差≤±0.5%，翘曲度≤1mm/m，客户投诉率下降 80%；

• 生产效率：抄纸机有效作业率从 85% 提升至 97%，断纸率下降 60%，车速提升 15%；

• 成本效益：单位纸张冷却能耗降至 12kWh / 吨，年节约电费 1200 万元，投资回收期 3 年。

造纸行业的冷水机应用，是 “传统造纸工艺” 与 “现代温控技术” 的深度融合，它不仅能保障纸张强度、匀度和水分稳定性，更能通过智能管理降低生产成本。随着造纸行业向绿色化、功能化发展（如再生纸、特种功能纸），冷水机将向 “更高精度控温、针对不同纸种定制曲线、全流程余热回收” 方向发展。选择专业的造纸冷水机，是实现传统造纸行业品质升级和高效生产的关键支撑。