摘要　本文詳細(xì)論述了進(jìn)一步提高造紙機(jī)車(chē)速的新技術(shù)。提出了無(wú)速度限制的壓榨部和干燥部。介紹了在高車(chē)速下防止紙頁(yè)斷頭、顫動(dòng)、抖動(dòng)、保證紙頁(yè)運(yùn)行穩(wěn)定性和改善紙張質(zhì)量的各項(xiàng)新技術(shù)。New Technology to Further Increase the Speed of Paper Machines
　　造紙機(jī)車(chē)速一直被廣大造紙工作者和紙機(jī)制造商們所關(guān)注。自從有造紙機(jī)以來(lái)，提高車(chē)速始終是一個(gè)重大技術(shù)課題。當(dāng)前，在增大造紙機(jī)幅寬潛力已不大的情況下，提高造紙機(jī)車(chē)速和解決提高車(chē)速所遇到的各項(xiàng)技術(shù)關(guān)鍵更具有重要意義。
　　19世紀(jì)末期，長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)的最高車(chē)速僅為152m/min。20世紀(jì)初，相繼發(fā)明了真空伏輥、真空壓榨、高壓流漿箱、引紙繩引紙等技術(shù)，使造紙機(jī)車(chē)速在20年代達(dá)到400m/min。此后，又出現(xiàn)了高速、封閉、勻流、均質(zhì)流漿箱，新型成形器和脫水元件，真空引紙，高強(qiáng)、復(fù)合壓榨，高效能的烘缸通汽排水和干燥部通風(fēng)換氣系統(tǒng)，可控中高輥，新型造紙網(wǎng)、濕毯、干毯以及高效能的洗滌裝置，可控硅分部傳動(dòng)系統(tǒng)，新型檢測(cè)儀表和控制系統(tǒng)等技術(shù)，使長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)車(chē)速在70年代達(dá)到900m/min。之后，又出現(xiàn)了水力式流漿箱，縫隙成形器，高強(qiáng)壓榨，單毯?jiǎn)胃着帕懈稍锛夹g(shù)，軟壓光，新型卷紙機(jī)，高速?gòu)?fù)卷機(jī)，更加完善的QCS、DCS控制系統(tǒng)以及全封閉引紙技術(shù)等，使造紙機(jī)車(chē)速在1986年達(dá)到1500m/min，在1995年達(dá)到1700m/min，而今已達(dá)到2000m/min。21世紀(jì)初期，對(duì)于生產(chǎn)新聞紙、LWC、SC等紙種的造紙機(jī)車(chē)速，有望達(dá)到2500m/min。造紙工作者在21世紀(jì)的奮斗目標(biāo)是使紙機(jī)車(chē)速達(dá)到3000m/min。
　　應(yīng)該指出，在提高造紙機(jī)車(chē)速方面，Valmet、VoithSulzer和Beloit公司都做了大量工作，取得了良好成果。1　進(jìn)一步提高造紙機(jī)車(chē)速的關(guān)鍵技術(shù)
　　當(dāng)造紙機(jī)車(chē)速已達(dá)到1500～1800m/min時(shí)，進(jìn)一步提高車(chē)速，使之達(dá)到2000～2500m/min，需要解決許多技術(shù)關(guān)鍵，然而，主要有以下幾方面關(guān)鍵技術(shù)必須首先獲得解決。1.1提高壓榨部濕紙頁(yè)干度
　　當(dāng)前，由成形部至壓榨部的引紙已獲得完滿(mǎn)的解決，而在更高車(chē)速下影響紙頁(yè)斷頭和運(yùn)行穩(wěn)定性的部位主要是在壓榨部、壓榨部和干燥部之間的紙頁(yè)傳遞以及干燥部的初始部位。提高壓榨部和出壓榨部的紙頁(yè)干度，是為了增強(qiáng)濕紙頁(yè)強(qiáng)度，提高高車(chē)速下濕紙頁(yè)被牽引的承受能力，當(dāng)采用復(fù)合壓榨時(shí)，提高自中心輥釋放出的濕紙頁(yè)抗離心力能力，同時(shí)，還能增強(qiáng)濕紙頁(yè)運(yùn)行的穩(wěn)定性。1.2降低濕紙頁(yè)在傳遞過(guò)程中的應(yīng)力
　　提高濕紙頁(yè)干度增大紙頁(yè)抗?fàn)恳龔?qiáng)度是必要的。然而，只依靠提高紙頁(yè)干度在更高車(chē)速下運(yùn)行是不夠的。
　　如圖1所示，當(dāng)采用中心輥壓榨時(shí)，隨著造紙機(jī)車(chē)速的提高，由中心輥釋放出的濕紙頁(yè)所受的離心力也越大。車(chē)速在1800m/min以上時(shí)，濕紙頁(yè)強(qiáng)度值已與離心力的大小接近，也就是說(shuō)紙頁(yè)隨時(shí)都有斷頭的可能，從而限制了造紙機(jī)車(chē)速的進(jìn)一步提高。圖1　隨造紙機(jī)的車(chē)速的提高，壓榨部中心輥濕紙頁(yè)所具有的典型張力值
　　如何降低濕紙頁(yè)應(yīng)力呢?取消開(kāi)式引紙，采用封閉引紙，全幅承托濕紙頁(yè)運(yùn)行是非常必要的，具體做法是：
　　。成形部至壓榨部采用真空吸移封閉引紙
　　。采用毛毯全幅支撐和承托濕紙頁(yè)運(yùn)行
　　。應(yīng)用毛毯真空箱和真空輥吸附濕紙頁(yè)和真空傳送濕紙頁(yè)
　　。壓榨部至干燥部應(yīng)用真空輥吸移封閉引紙
　　。壓榨部采用單毯?jiǎn)胃着帕胁��?yīng)用干毯真空輥實(shí)現(xiàn)干燥部的封閉引紙1.3提高濕紙頁(yè)運(yùn)行的穩(wěn)定性，防止紙頁(yè)斷頭、顫動(dòng)、抖動(dòng)和紙頁(yè)起皺1.4應(yīng)用特制毛毯把對(duì)濕紙頁(yè)的回濕現(xiàn)象降低到最低限度2　中心輥壓榨的速度極限
　　過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)期都采用中心輥壓榨技術(shù)，這種壓榨限制了造紙機(jī)車(chē)速進(jìn)一步提高，其速度限制的因素有：
　　。開(kāi)放式的牽引紙頁(yè)
　　。中心輥濕紙頁(yè)刮除及剝離
　　。壓榨部引紙?jiān)斐蓴囝^機(jī)會(huì)多
　　。最后一道壓區(qū)后的紙頁(yè)兩面性大
　　。真空輥的高負(fù)荷
　　。復(fù)合三壓區(qū)壓榨的設(shè)計(jì)問(wèn)題
　　因此，中心輥壓榨技術(shù)只能使造紙機(jī)車(chē)速達(dá)到1500～1700m/min，再進(jìn)一步提高車(chē)速就受到了限制。3　靴形壓榨的引進(jìn)提高了造紙機(jī)車(chē)速
　　以Valmet公司的SymPress壓榨技術(shù)為例，該型式的壓榨引進(jìn)了SymBelt靴形壓榨后，使車(chē)速獲得了提高，如圖2所示。圖2　引進(jìn)了靴形壓榨的SymPress壓榨
　　在SymPressB壓榨的第三壓區(qū)位置上，配置了Symbelt靴形壓榨，提高了從中心輥剝離后的濕紙頁(yè)干度，紙頁(yè)的運(yùn)行性能獲得了改善，這一做法挖掘了造紙機(jī)的速度潛力，使車(chē)速提高了200m/min，即可達(dá)到1900m/min的車(chē)速。然而，再一步提高車(chē)速仍然受到了限制。4　無(wú)速度限制的壓榨部
　　Valmet公司于1994年首先發(fā)表了用于生產(chǎn)印刷紙和書(shū)寫(xiě)紙?jiān)旒垯C(jī)壓榨部的新型設(shè)計(jì)，并把這種新型壓榨稱(chēng)做OptiPress壓榨。該壓榨擁有完善的支撐和承托傳遞濕紙頁(yè)技術(shù)裝備。它是由兩道靴形壓榨組成的壓榨部。這對(duì)于進(jìn)一步提高造紙機(jī)車(chē)速是一個(gè)非常重要的壓榨部設(shè)計(jì)。該公司把這一新型壓榨設(shè)計(jì)用于車(chē)速為2500m/min的新型試驗(yàn)紙機(jī)上，并于1996年初在芬蘭的JyväsKyl?技術(shù)中心投產(chǎn)試驗(yàn)。至今，已通過(guò)試驗(yàn)更加完善了OptiPress壓榨部的設(shè)計(jì)，如圖3所示。圖3　WillametteHawesville2號(hào)機(jī)的壓榨部
　　試驗(yàn)結(jié)果表明，OptiPress壓榨可獲得驚人的效果。幾乎成為一個(gè)對(duì)造紙機(jī)車(chē)速無(wú)限制的壓榨部。
　　OptiPress壓榨用于WillametteHawesville2號(hào)造紙機(jī)壓榨部，可生產(chǎn)出均勻一致的復(fù)印紙。SymBelt靴形壓榨具有很大的脫水能力，可大幅度提高紙頁(yè)干度。紙頁(yè)沒(méi)有兩面性。這種新型壓榨可大幅度超出SymPress壓榨的速度極限，可滿(mǎn)足造紙機(jī)進(jìn)一步提高車(chē)速的要求和改善紙張質(zhì)量的需要，使紙機(jī)在高效率下運(yùn)行。
　　OptiPress壓榨采用兩道直通式靴形壓榨和四條毛毯環(huán)路，應(yīng)用了全封閉引紙技術(shù)，紙頁(yè)的傳遞是在真空控制下運(yùn)行的，在有些區(qū)段是由毛毯真空箱來(lái)完成的。由于封閉牽引，取消了在壓榨部的割紙引紙裝置，可使?jié)窦堩?yè)以整幅寬度全部進(jìn)入干燥部第一烘缸組。在干燥部初始部位刮除的損紙落入下面裝設(shè)的碎漿機(jī)中。5　用于生產(chǎn)含磨木漿紙種的OptiPress壓榨
　　當(dāng)采用四條毛毯時(shí)，在所有情況下，OptiPress壓榨所生產(chǎn)的紙張都沒(méi)有兩面性。但是，存在對(duì)紙頁(yè)的反濕，這對(duì)生產(chǎn)低定量(〈60g/m2紙張是很不利的,既影響了紙頁(yè)干度的提高,又影響了造紙機(jī)綜合經(jīng)濟(jì)效益和紙機(jī)運(yùn)行性能。
　　因此，在生產(chǎn)低定量紙張時(shí)，必須設(shè)計(jì)一種新型下毛毯，消除反濕或?qū)⒎礉窠档偷阶畹拖薅�。新設(shè)計(jì)的Transbelt毛毯具有如下三個(gè)功能：
　　。紙頁(yè)的良好引送
　　。紙頁(yè)的良好支撐
　　。紙頁(yè)的良好剝離
　　這三種功能使紙頁(yè)能在封閉牽引中完整地傳遞。
　　這種新型傳遞毛毯是通過(guò)極特殊的毛毯表面處理來(lái)完成的。毛毯表面擁有特殊式樣的圖案，分疏水和親水區(qū)域，這些區(qū)域與優(yōu)化處理了的表面同時(shí)存在，從而賦予了毛毯表面特殊的壓力-活性(Pressure－reactiveproperties)，毛毯幾乎不吸收任何水，而且不會(huì)反濕，這就提高了紙頁(yè)干度，改善了紙頁(yè)的傳遞，紙頁(yè)驚人地易于從毛毯上剝離。這種新型毛毯已在Johnsonbury進(jìn)行了工業(yè)應(yīng)用。如圖4所示，在壓榨部二壓下毯就應(yīng)用了這種新型毛毯。圖4　OptiPress二壓榨使用無(wú)反濕的毛毯傳送
　　正如所期望的那樣，應(yīng)用這種新型毛毯生產(chǎn)含磨木漿的紙種時(shí)，濕紙頁(yè)干度提高4％，可節(jié)約蒸汽16％或提高16％的干燥能力，運(yùn)行性能獲得改善，生產(chǎn)的紙張定量可大幅度下降，可生產(chǎn)40～45g/m2低定量新聞紙。試驗(yàn)紙機(jī)車(chē)速已超過(guò)2000m/min。對(duì)于未加填料的含磨木漿紙種，紙頁(yè)干度達(dá)47％～50％；對(duì)于高填料含量的紙種，紙頁(yè)干度可提高到55％～59％。
　　表面優(yōu)化了的新型傳遞毛毯應(yīng)用在OptiPress壓榨中，可適用于新聞紙、LWC、SC和高級(jí)紙的生產(chǎn)。
　　采用新型傳遞毛毯的OptiPress壓榨部，原采用兩道靴形壓榨的第一道靴形壓榨可用溝紋壓榨來(lái)代替，僅在第二道壓榨采用靴形壓榨即可。6　高速造紙機(jī)的干燥技術(shù)
　　為了進(jìn)一步提高造紙機(jī)車(chē)速，在干燥部采用了完全封閉傳遞紙頁(yè)和單毯?jiǎn)胃着帕懈稍锛夹g(shù)，從而可防止紙頁(yè)斷頭和保證良好的紙頁(yè)運(yùn)行穩(wěn)定性。這種干燥技術(shù)在許多年前就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了，Valmet公司將這種干燥技術(shù)稱(chēng)做SymRun干燥技術(shù)。如圖5所示。SymRun干燥技術(shù)是將較大直徑的蒸汽干燥烘缸排成一排，在下面排列的是直徑較小的真空輥(VacRoll)。它保證了紙頁(yè)運(yùn)行的良好穩(wěn)定性，保證了優(yōu)良的紙張質(zhì)量，完全可以滿(mǎn)足1800～2500m/min車(chē)速下的運(yùn)行要求。圖5單毯?jiǎn)胃着帕械腟ymRun干燥部
　　SymRun干燥技術(shù)雖然能滿(mǎn)足高車(chē)速的運(yùn)行要求，但干燥部的長(zhǎng)度太大，使造紙車(chē)間的廠(chǎng)房長(zhǎng)度增大，提高了土建工程投資。為了既能適用高車(chē)速造紙機(jī)的運(yùn)行要求，又能縮短干燥部長(zhǎng)度，節(jié)約土建投資，Valmet公司在3年前提出了一種稱(chēng)做OptiDry的干燥技術(shù)。如圖6所示。圖6　OptiDry干燥部
　　OptiDry干燥技術(shù)與OptiPress壓榨技術(shù)結(jié)合起來(lái)，就能非常好的滿(mǎn)足高車(chē)速造紙機(jī)的運(yùn)行要求。紙頁(yè)自壓榨部至干燥部第一干燥組的傳遞，是通過(guò)傳遞真空輥實(shí)現(xiàn)封閉傳遞的。該干燥部沒(méi)有割紙引紙裝置，領(lǐng)紙條是采用噴射切割器切割紙條，并有自動(dòng)制導(dǎo)及干燥部引紙繩領(lǐng)紙裝置完成引紙的。所有這些裝置都考慮到了更高車(chē)速的要求。
　　OptiDry干燥部做到了全封閉引紙，這是通過(guò)應(yīng)用SymRunHS干毯真空箱及真空輥來(lái)實(shí)現(xiàn)的。SymRunHS干毯真空箱的主要功能是，在干毯上創(chuàng)造一個(gè)真空區(qū)段，將紙頁(yè)緊緊地托覆在兩烘缸和真空輥之間的干毯段上，使紙頁(yè)獲得了有效支撐，防止了紙頁(yè)的斷頭、顫動(dòng)、抖動(dòng)和起皺，確保了紙頁(yè)運(yùn)行的穩(wěn)定性和紙張質(zhì)量。
　　OptiDry干燥技術(shù)最近又有了新發(fā)展，主要有如下幾項(xiàng)新技術(shù)，如圖7所示。圖7具有預(yù)干燥裝置的OptiDry干燥部
　　?。在干燥部初始部位增設(shè)了預(yù)干燥裝置。預(yù)干燥裝置除賦予了紙頁(yè)更好的運(yùn)行穩(wěn)定性外，還可提高干燥部初始段的干燥效率。
　　?。應(yīng)用了大直徑真空輥和沖擊干燥技術(shù)，提高了干燥效率。
　　?。OptiDry干燥技術(shù)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。
　　?。提供了控制紙張質(zhì)量的新機(jī)遇和手段，可做到有效的控制紙張性能，諸如紙張的卷曲、水分、紙頁(yè)