略论我国造纸设备的自主创新

0  引言    造纸工业是我国国民经济的重要支柱产业之一。2005年全国纸和纸板的产量达到5 500万t，居世界第二位。据预测，“十一五”期间我国纸和纸板的产量还将以10％左右的速度递增，对于其主要生产手段——造纸设备的需求量也将以相应的速度快速增长。    目前我国造纸设备的供应已实现了完全开放的市场机制，主要有进口和国产2大来源。我国造纸设备市场3个层次的结构依然存在，并在不断变化中。随着我国造纸工业进一步向规模化、现代化和绿色生产方向发展，高层次的技术最先进、价格最昂贵的特大型造纸设备和中层次的技术较先进、价格较适中、适合国内大部分造纸企业使用的大、中型造纸设备的需求量将较快增长；而低层次的传统中小型造纸设备的国内需求量将有所减少，但在向发展中国家出口方面仍有较大的潜力。近期内进口设备和国产设备分别占据高、低端市场，并激烈争夺中端市场的进程将会加快发展。与进口产品相比，国产造纸设备产品目前虽暂时还具有较大的价格优势，但规格偏小，在工作性能、技术水平，产品质量、技术与装备的成套性和售前、售后服务上均存在着较大的差距。今后在竞争中要着重提高国产造纸设备产品在国内中层次市场中的占有率，进入高层次市场，并增加各层次产品的出口创汇。我国造纸设备产品的发展必须走自主创新的道路，以满足我国造纸工业和造纸设备制造行业持续发展的需要。 1  提高我国造纸设备自主创新的意识    党的十六届五中全会把增强自主创新能力作为国家发展战略，摆在了经济社会发展的突出位置。它不仅标志着我国科技发展路径的战略转型，也标志着我国经济发展战略和政策的重大调整，为当前和今后我国企业发展确立了新的战略基点和导向。    在当前世界科技快速发展和经济全球化的新形势下，我国造纸工业和造纸设备制造行业为应对机遇和挑战，与其他行业一样，都要转变增长方式，大力推进自主创新，走出一条有中国特色的继续发展之路。    行业和企业的创新包括制度创新和技术创新2部分。“制度创新的基本内涵是：观念更新；以产权为核心的经济体制和公司治理结构的深化改革；在政企分开进程中处理好政府与企业的关系。”制度创新是推动技术创新的动力和运行机制”。而技术创新则要围绕企业的产品开发、生产、经营，创造出新的技术、更高的效益和更强的竞争优势。具体就我国造纸设备而言，要达到以下2方面的要求：   (1)为我国造纸工业和创新发展创造设备条件，满足多种纤维原料合理利用，改进产品质量，实现规模化生产，节约资源(纤维、化学品，能耗、水耗)，保护环境，提高技术装备水平。和降低建设投资。 (2)解决我国造纸设备制造业的新产，品开发瓶颈，提高自身产品的产能、技术、性能、质量、环保性和成套性，减少原材料、能量消耗，提高劳动生产率，降低开发、制造、营销成本，增强产品的市场竞争力，扩大国内市场占有率和增加出口创汇，提升企业经济效益，加快行业发展。 2  认识我国造纸设备自主创新的基础    技术创新不是空想，它必须在现代技术的基础上进行。当前我国造纸装备的创新开发不仅有着客观的迫切需要，而且已具备了较好的基础条件。 (1)建国以来，我国造纸机械行业从无到有，从小到大，已发展成为具有一定规模，教学、科研、设计、制造(包括：主、辅机制造，专用零、配件制造，工艺协作，电气、自控、计算机配套等)、安装、调试、销售、服务配套完整，能为造纸企业提供大、中、小各型技术适中、价格较低的成套制浆、造纸设备的重型设备制造行业。特别自改革开放以来，通过对部分进口技术设备的消化吸收，制造技术的引进与国外造纸设备公司的配套合作生产，以及自己的研究开发，使国产造纸设备的技术水平得到了较快的提高，为今后我国造纸设备的自主创新开发提供了一定的技术和制造条件。 (2)我国造纸工业不仅在产量上居世界第二位，而且使用着木，竹，苇，麻，棉杆，稻、麦等作物秸杆，野生草类，蔗渣，废纸以及矿物纤维等多种最广泛的纤维原料，应用从传统手工到世界最先进的各种现代制浆、造纸生产工艺和设备，生产众多品种的工业、包装、生活、艺术用纸，为我国造纸设备的自主创新开发提供了良好的工艺基础、技术借鉴和设备试验、使用条件。 (3)我国已建立了较强的冶金、化工、机械、电子、仪表、计算机、信息等相关产业体系和面向全世界开放的原料、配件市场供应体系，可方便地进行各种特殊工艺的生产协作和先进材料、零部件的采购，能较好地满足我国自主创新造纸设备的协作、配套要求。 (4)我国已培养了大量造纸工艺、装备，化工工艺、装备，机械设计、制造，电气、仪表科技人才和熟练的造纸生产、机电制造方面的操作技工，为我国造纸设备的自主创新开发、制 造和使用提供了人力条件。 (5)我国已制订了增强自主创新能力的国家发展战略、规划和一系列促进国内企业技术创新发展的包括：投资、采购、税收、折旧、知识产权保护、成果推广、奖励等方面的优惠政策、措施，为我国造纸设备自主创新开发创造了良好氛围、机制和资金条件。 3  研讨我国造纸设备自主创新的内容    造纸设备是一类多机连续工作、工艺性强、品种繁多、结构复杂、机电一体化程度很高、单件小批量制造的重型、化工机械产品。从备料、蒸煮、洗浆、筛选、漂白、打浆到造纸的主要过程，以及在碱回收、副产品生产和废水、废气、废物处理等辅助工段中贯穿着应用多种化学、物理、生物过程，对纤维等物料进行处理，达成各工段目标，形成干燥的纸卷、副产物和符合排放要求的三废，最后在整饰、完成、包装等机械设备上加工，形成可向市场销售的产品。造纸设备的创新也和其他机械产品一样，要在现有先进技术与设备的基础上，与工艺研究、创新相衔接，并贯穿于产品开发(预研、设计、试制、试验、试用、鉴定)，制造和应用3个阶段的各项工作中。按照其先后次序及涉及的技术领域，造纸设备的创新大体上可划分为以下层次。 3．1  生产系统创新    为将新的工艺方法用于工业生产，必须构建新的生产系统，优化系统内设备的组成，并对其中的新设备开发、老设备改进和通用设备配套提出新的要求。  结合我国造纸工业的发展需求和造纸机械制造业的具体情况，制浆、造纸生产系统的创新既可来源于工艺研究对生产方法的创新成果，如：草类DMC清洁制浆系统、麦草爆破法制浆系统、自偶氧化清洁制浆系统、生物法制浆系统、无水造纸生产系统等的创新开发；更多的也可根据造纸企业为提高生产能力，改进原料、工艺、品种、质量，节能、节水，减少污染，实现生产自动化、信息化等要求，在已有技术、设备的基础上，进行生产系统的创新开发，如：年产10万t的木、竹纤维节能间歇蒸煮化学浆制浆系统、木材纤维化机浆制浆系统，年产5万t非木纤维浆的管式连续蒸煮系统，年产5万～10万t速生木浆和年产3万～5万t非木纤维浆的APMP制浆系统，年产废纸浆20万～30万t和年产5万～10万t脱墨废纸浆的生产系统，幅宽6 m左右、车速800～1 200m／min的纸板机和纸机系统等；还可按照较长远的发展需要，在消化吸收引进技术设备的基础上创新开发年产10万～20万t立式连续蒸煮化学木浆制浆系统。 3．2  单元过程创新    除整饰、完成、包装等纯机械设备外，大部分制浆、造纸设备是应用化工单元过程(单一单元过程或多种单元过程组合)来完成物料处理的。对单元过程的选择、组合和运行条件的创新和优化，往往会使设备的生产效率、处理质量、物耗、能耗、水耗，以及设备整体构造等方面产生突破性的进展。    在制浆、造纸设备中，目前要创新研究的单元过程有；高效置换在蒸煮、洗浆、漂白、纸幅脱水、压榨等设备中的应用；中、高浓浆料流动在筛选、漂白、碎浆、打浆、贮浆、混合、输送设备中的应用；高效传热、蒸发在黑液蒸发、浓缩和纸幅干燥设备中的应用；气、液、固相分离在备料除尘，浆料筛分、除渣，废水过滤、澄清等方面的应用等等。 3．3  工作机理创新    一般制浆造纸设备是通过一定的运作来实现单元过程和机械作用对物料(原料、浆、纸等)进行加工处理的。这些运作的先后程序、作用方式、传动方法等的机理和参数往往是决定设备良好工作的关键所在。对其工作机理的创新很可能会导致该设备工作效能和机械结构的重大进步。    目前我国有待进一步创新开发和应用的制浆造纸设备工作机理如：鼓式碎浆、双辊磨浆、稀释水流浆箱、夹网成形、高效压榨脱水(如：垂直脱水、热压榨、高冲量压榨、宽压区压榨等)、高效干燥、先进机内涂布、软压光等技术。 3．4  机械结构创新    在制浆造纸设备的设计中，要根据以上生产系统、单元过程、工作机理创新的成果，应用先进的材料(如：低合金高强度结构钢，耐腐、减磨工程塑料，粉末冶金、陶瓷耐磨材料等)、部件(如：陶瓷脱水元件，新型轴承、减速器等)、工艺(如：先进的铸造、焊接、冲压、加工、热处理、表面处理、表面覆盖层技术等)，采用现代设计方法(如：系统设计，系列设计，模块化；参数化、变量化设计，多指标综合动态优化设计，全寿命绿色设计，虚拟样机设计，并行设计，协同设计等)，利用信息网络和计算机辅助设计(CAD)条件，进行具体设备机械结构的创新和尺寸的优化，开发出性价比更高的绿色产品设计。    在制浆造纸机械的结构设计中，尤其要着重行业通用基础件的创新设计开发，以带动造纸设备制造行业整体技术水平和经济效益的提高。这些行业通用基础件如：波纹筛鼓系列、稀释水流浆箱系列、真空辊系列、分区可控挠度辊系列、靴式辊系列、高效烘缸系列、高线压耐热胶辊系列、硬面辊系列、热辊系列、管辊系列等。 3．5  新型测控技术和装置的创新应用    目前我国的许多造纸企业已从单机电气传动和简单仪表控制向整机、系统、工段、车间、全厂集散管理控制方向发展。为将单机接入集散控制系统(DCS)中，现代制浆造纸设备(系统)必须按机电仪一体化的要求，进行创新集成<< p="">