Quy trình sản xuất giấy cơ bản
Bước 1: Chuẩn bị nguyên liệu
Nguyên liệu chính là gỗ, tre, bã mía hoặc giấy tái chế. Gỗ được bóc vỏ, băm thành dăm có kích thước đồng đều rồi sàng để loại dăm quá to hoặc quá nhỏ. Với giấy tái chế, nguyên liệu được đánh tơi trong bể thuỷ lực và tách kim loại, nhựa, băng keo trước khi đi vào công đoạn sau. Chất lượng dăm và độ sạch của nguyên liệu quyết định hiệu suất nấu và độ bền của giấy.Bước 2: Nấu và tinh chế bột giấy
Dăm gỗ được nấu với hoá chất trong nồi nấu ở nhiệt độ và áp suất cao để hoà tan lignin, tách sợi xenlulo ra khỏi khối gỗ. Bột sau nấu được rửa, sàng, lọc để loại tạp chất và bó sợi chưa tách, sau đó tẩy trắng nếu sản phẩm yêu cầu. Bột tinh chế được nghiền để sợi mềm và liên kết tốt hơn khi tạo giấy.
Bước 3: Tạo giấy
Bột giấy được pha loãng với nước thành huyền phù rồi phun đều lên lưới xeo đang chạy. Nước thoát qua lưới nhờ trọng lực và hút chân không, các sợi xenlulo đan vào nhau tạo thành băng giấy ướt. Độ đồng đều của lớp bột trên lưới quyết định định lượng (khối lượng giấy trên một mét vuông) và độ dày của tờ giấy.Bước 4: Ép nước và sấy
Băng giấy ướt đi qua các cặp lô ép để vắt bớt nước và tăng liên kết sợi, sau đó qua dãy lô sấy gia nhiệt bằng hơi nước để đưa độ ẩm về mức yêu cầu. Nhiệt độ lô sấy và tốc độ băng giấy phải được điều khiển đồng bộ: sấy quá mức làm giấy giòn, sấy thiếu làm giấy cong và mốc khi lưu kho.Bước 5: Hoàn thiện
Băng giấy khô được cán láng để tăng độ nhẵn, cuộn thành cuộn lớn trên máy cuộn, rồi cắt lại thành cuộn nhỏ hoặc tờ theo khổ khách hàng yêu cầu. Cuộn thành phẩm được bọc, dán nhãn và đưa vào kho.| Bước | Thiết bị chính | Thông số cần kiểm soát |
|---|---|---|
| 1. Chuẩn bị nguyên liệu | Máy bóc vỏ, máy băm, sàng dăm, bể đánh tơi | Kích thước dăm, tỷ lệ tạp chất |
| 2. Nấu và tinh chế | Nồi nấu, máy rửa, sàng, máy tẩy, máy nghiền | Nhiệt độ, áp suất, nồng độ hoá chất, độ nghiền |
| 3. Tạo giấy | Thùng đầu, lưới xeo, hộp hút chân không | Nồng độ bột, lưu lượng, tốc độ lưới, định lượng |
| 4. Ép nước và sấy | Lô ép, lô sấy, hệ thống hơi | Áp lực ép, nhiệt độ lô, độ ẩm giấy |
| 5. Hoàn thiện | Máy cán láng, máy cuộn, máy cắt cuộn | Độ căng băng giấy, khổ cắt, đường kính cuộn |
Cấu tạo cơ bản của dây chuyền sản xuất giấy
1. Hệ thống chuẩn bị nguyên liệu
Gồm máy bóc vỏ, máy băm, sàng dăm và băng tải cấp liệu; với nguyên liệu tái chế có thêm bể thuỷ lực đánh tơi, máy tách tạp chất và lọc cát. Hệ thống này làm việc ở khu vực bụi gỗ, bụi giấy và tiếng ồn cao, thiết bị điện và điều khiển thường được đặt trong tủ kín có làm mát riêng.2. Hệ thống nấu và tinh chế bột giấy
Gồm nồi nấu, hệ thống rửa bột, sàng áp lực, máy lọc, tháp tẩy trắng và máy nghiền đĩa. Đây là khu vực có hơi nước, hoá chất kiềm và clo dioxit, nên vật liệu thiết bị, cảm biến và tủ điều khiển phải chịu ăn mòn. Các vòng điều khiển nhiệt độ, áp suất và nồng độ hoá chất ở khu này thường do hệ thống DCS đảm nhận vì số lượng vòng điều khiển lớn và yêu cầu liên động chặt.3. Hệ thống tạo giấy
Gồm thùng đầu phân phối bột, bộ phận lưới, bộ phận ép, bộ phận sấy và máy cán láng. Máy xeo là thiết bị lớn nhất và đắt nhất của dây chuyền; tốc độ lưới, độ mở môi thùng đầu, áp lực ép và nhiệt độ từng nhóm lô sấy phải giữ đồng bộ khi máy tăng tốc hoặc đổi định lượng. Hệ thống đo chất lượng trực tuyến quét ngang băng giấy để đo định lượng, độ ẩm và độ dày, đưa số liệu về hệ thống điều khiển để tự hiệu chỉnh.
4. Hệ thống hoàn thiện
Gồm máy cuộn, máy cắt cuộn, máy cắt tờ và máy đóng gói. Khu vực này phát sinh nhiều bụi giấy mịn từ dao cắt; máy tính vận hành đặt tại máy cắt cần vỏ kín và không quạt để bụi không bám vào bo mạch. Dữ liệu số cuộn, khổ cắt và trọng lượng từng cuộn được ghi về hệ thống quản lý sản xuất để truy xuất lô hàng.Phân loại dây chuyền sản xuất giấy
1. Dây chuyền sản xuất giấy kraft
Dùng bột gỗ mềm như thông, bạch đàn nấu theo phương pháp kraft (nấu kiềm với natri hydroxit và natri sunfua). Sợi dài và ít bị cắt ngắn nên giấy kraft có độ bền kéo và độ bền xé cao, dùng làm giấy gói, túi giấy, lớp mặt của thùng carton và giấy lót. Dây chuyền kraft thường có hệ thống thu hồi hoá chất đi kèm.2. Dây chuyền sản xuất giấy couche
Dùng bột tẩy trắng và có thêm công đoạn tráng phủ lớp cao lanh hoặc canxi cacbonat lên bề mặt giấy nền, sau đó cán bóng. Giấy couche có bề mặt mịn, độ trắng và độ bóng cao, dùng in sách, tạp chí, catalogue và bao bì cao cấp. Công đoạn tráng phủ đòi hỏi kiểm soát chặt độ nhớt của dịch tráng và nhiệt độ sấy sau tráng.
3. Dây chuyền sản xuất giấy bao bì
Dùng nguyên liệu chính là giấy tái chế từ thùng carton cũ, giấy báo và giấy văn phòng đã qua sử dụng. Dây chuyền có thêm công đoạn đánh tơi, tách tạp chất và khử mực. Sản phẩm là giấy sóng và giấy mặt cấp cho dây chuyền sản xuất bìa carton, giấy làm hộp và giấy lót. Đây là loại dây chuyền phổ biến nhất ở Việt Nam vì nguồn nguyên liệu tái chế sẵn có và nhu cầu lớn từ ngành sản xuất bao bì.Ưu điểm và nhược điểm của dây chuyền sản xuất giấy
Ưu điểm
- Năng suất cao: dây chuyền chạy liên tục 24/7, một máy xeo khổ rộng cho sản lượng lớn với số nhân công vận hành ít.
- Chất lượng đồng đều: định lượng, độ ẩm và độ dày được đo trực tuyến và tự hiệu chỉnh nên các cuộn giấy trong cùng lô có thông số ổn định.
- Chi phí đơn vị thấp: tự động hoá giảm chi phí nhân công trên mỗi tấn giấy và giảm hao hụt nguyên liệu nhờ kiểm soát được phế phẩm.
Nhược điểm
- Tiêu thụ nhiều nước và năng lượng: công đoạn nấu, sấy và bơm huyền phù cần lượng hơi và điện lớn; chi phí năng lượng là khoản chi vận hành đáng kể.
- Nước thải và hoá chất: dịch đen từ nấu bột, nước trắng từ máy xeo và hoá chất tẩy phải qua hệ thống thu hồi và xử lý trước khi xả.
- Vốn đầu tư và chi phí dừng máy cao: máy xeo là thiết bị lớn, mỗi giờ dừng máy ngoài kế hoạch làm mất sản lượng lớn, nên hệ thống điều khiển và giám sát phải có độ tin cậy cao.
Điều khiển và giám sát dây chuyền sản xuất giấy
Dây chuyền giấy có hàng trăm vòng điều khiển nhiệt độ, áp suất, mức và lưu lượng ở khu nấu, tẩy và máy xeo, cùng hàng chục truyền động biến tần phải chạy đồng bộ theo tốc độ lưới. Vì vậy phần điều khiển thường được chia thành ba lớp:- Lớp điều khiển quá trình: DCS hoặc PLC điều khiển các vòng nhiệt độ, áp suất, mức, nồng độ và liên động an toàn cho nồi nấu, tháp tẩy, thùng đầu và hệ thống hơi.
- Lớp điều khiển truyền động: bộ điều khiển đồng bộ tốc độ các bộ phận lưới, ép, sấy, cán và cuộn để băng giấy không đứt khi máy tăng tốc hoặc đổi sản phẩm.
- Lớp giám sát và vận hành: máy tính công nghiệp và panel PC đặt tại phòng điều khiển và tại máy, chạy phần mềm giám sát để hiển thị thông số, cảnh báo, ghi dữ liệu sản lượng và hao hụt theo ca.