摘要 本文詳細論述了進一步提高造紙機車速的新技術。提出了無速度限制的壓榨部和干燥部。介紹了在高車速下防止紙頁斷頭、顫動、抖動、保證紙頁運行穩(wěn)定性和改善紙張質量的各項新技術。New Technology to Further Increase the Speed of Paper Machines
造紙機車速一直被廣大造紙工作者和紙機制造商們所關注。自從有造紙機以來，提高車速始終是一個重大技術課題。當前，在增大造紙機幅寬潛力已不大的情況下，提高造紙機車速和解決提高車速所遇到的各項技術關鍵更具有重要意義。
19世紀末期，長網(wǎng)造紙機的最高車速僅為152m/min。20世紀初，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，使造紙機車速在20年代達到400m/min。此后，又出現(xiàn)了高速、封閉、勻流、均質流漿箱，新型成形器和脫水元件，真空引紙，高強、復合壓榨，高效能的烘缸通汽排水和干燥部通風換氣系統(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，可控硅分部傳動系統(tǒng)，新型檢測儀表和控制系統(tǒng)等技術，使長網(wǎng)造紙機車速在70年代達到900m/min。之后，又出現(xiàn)了水力式流漿箱，縫隙成形器，高強壓榨，單毯單缸排列干燥技術，軟壓光，新型卷紙機，高速復卷機，更加完善的QCS、DCS控制系統(tǒng)以及全封閉引紙技術等，使造紙機車速在1986年達到1500m/min，在1995年達到1700m/min，而今已達到2000m/min。21世紀初期，對于生產(chǎn)新聞紙、LWC、SC等紙種的造紙機車速，有望達到2500m/min。造紙工作者在21世紀的奮斗目標是使紙機車速達到3000m/min。
應該指出，在提高造紙機車速方面，Valmet、VoithSulzer和Beloit公司都做了大量工作，取得了良好成果。1 進一步提高造紙機車速的關鍵技術
當造紙機車速已達到1500～1800m/min時，進一步提高車速，使之達到2000～2500m/min，需要解決許多技術關鍵，然而，主要有以下幾方面關鍵技術必須首先獲得解決。1.1提高壓榨部濕紙頁干度
當前，由成形部至壓榨部的引紙已獲得完滿的解決，而在更高車速下影響紙頁斷頭和運行穩(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干度，是為了增強濕紙頁強度，提高高車速下濕紙頁被牽引的承受能力，當采用復合壓榨時，提高自中心輥釋放出的濕紙頁抗離心力能力，同時，還能增強濕紙頁運行的穩(wěn)定性。1.2降低濕紙頁在傳遞過程中的應力
提高濕紙頁干度增大紙頁抗牽引強度是必要的。然而，只依靠提高紙頁干度在更高車速下運行是不夠的。
如圖1所示，當采用中心輥壓榨時，隨著造紙機車速的提高，由中心輥釋放出的濕紙頁所受的離心力也越大。車速在1800m/min以上時，濕紙頁強度值已與離心力的大小接近，也就是說紙頁隨時都有斷頭的可能，從而限制了造紙機車速的進一步提高。圖1 隨造紙機的車速的提高，壓榨部中心輥濕紙頁所具有的典型張力值
如何降低濕紙頁應力呢?取消開式引紙，采用封閉引紙，全幅承托濕紙頁運行是非常必要的，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運行
。應用毛毯真空箱和真空輥吸附濕紙頁和真空傳送濕紙頁
。壓榨部至干燥部應用真空輥吸移封閉引紙
。壓榨部采用單毯單缸排列并應用干毯真空輥實現(xiàn)干燥部的封閉引紙1.3提高濕紙頁運行的穩(wěn)定性，防止紙頁斷頭、顫動、抖動和紙頁起皺1.4應用特制毛毯把對濕紙頁的回濕現(xiàn)象降低到最低限度2 中心輥壓榨的速度極限
過去很長一段時期都采用中心輥壓榨技術，這種壓榨限制了造紙機車速進一步提高，其速度限制的因素有：
。開放式的牽引紙頁
。中心輥濕紙頁刮除及剝離
。壓榨部引紙造成斷頭機會多
。最后一道壓區(qū)后的紙頁兩面性大
。真空輥的高負荷
。復合三壓區(qū)壓榨的設計問題
因此，中心輥壓榨技術只能使造紙機車速達到1500～1700m/min，再進一步提高車速就受到了限制。3 靴形壓榨的引進提高了造紙機車速
以Valmet公司的SymPress壓榨技術為例，該型式的壓榨引進了SymBelt靴形壓榨后，使車速獲得了提高，如圖2所示。圖2 引進了靴形壓榨的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干度，紙頁的運行性能獲得了改善，這一做法挖掘了造紙機的速度潛力，使車速提高了200m/min，即可達到1900m/min的車速。然而，再一步提高車速仍然受到了限制。4 無速度限制的壓榨部
Valmet公司于1994年首先發(fā)表了用于生產(chǎn)印刷紙和書寫紙造紙機壓榨部的新型設計，并把這種新型壓榨稱做OptiPress壓榨。該壓榨擁有完善的支撐和承托傳遞濕紙頁技術裝備。它是由兩道靴形壓榨組成的壓榨部。這對于進一步提高造紙機車速是一個非常重要的壓榨部設計。該公司把這一新型壓榨設計用于車速為2500m/min的新型試驗紙機上，并于1996年初在芬蘭的JyväsKyl?技術中心投產(chǎn)試驗。至今，已通過試驗更加完善了OptiPress壓榨部的設計，如圖3所示。圖3 WillametteHawesville2號機的壓榨部
試驗結果表明，OptiPress壓榨可獲得驚人的效果。幾乎成為一個對造紙機車速無限制的壓榨部。
OptiPress壓榨用于WillametteHawesville2號造紙機壓榨部，可生產(chǎn)出均勻一致的復印紙。SymBelt靴形壓榨具有很大的脫水能力，可大幅度提高紙頁干度。紙頁沒有兩面性。這種新型壓榨可大幅度超出SymPress壓榨的速度極限，可滿足造紙機進一步提高車速的要求和改善紙張質量的需要，使紙機在高效率下運行。
OptiPress壓榨采用兩道直通式靴形壓榨和四條毛毯環(huán)路，應用了全封閉引紙技術，紙頁的傳遞是在真空控制下運行的，在有些區(qū)段是由毛毯真空箱來完成的。由于封閉牽引，取消了在壓榨部的割紙引紙裝置，可使?jié)窦堩撘哉鶎挾热窟M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的碎漿機中。5 用于生產(chǎn)含磨木漿紙種的OptiPress壓榨
當采用四條毛毯時，在所有情況下，OptiPress壓榨所生產(chǎn)的紙張都沒有兩面性。但是，存在對紙頁的反濕，這對生產(chǎn)低定量(〈60g/m2紙張是很不利的,既影響了紙頁干度的提高,又影響了造紙機綜合經(jīng)濟效益和紙機運行性能。
因此，在生產(chǎn)低定量紙張時，必須設計一種新型下毛毯，消除反濕或將反濕降低到最低限度。新設計的Transbelt毛毯具有如下三個功能：
。紙頁的良好引送
。紙頁的良好支撐
。紙頁的良好剝離
這三種功能使紙頁能在封閉牽引中完整地傳遞。
這種新型傳遞毛毯是通過極特殊的毛毯表面處理來完成的。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，而且不會反濕，這就提高了紙頁干度，改善了紙頁的傳遞，紙頁驚人地易于從毛毯上剝離。這種新型毛毯已在Johnsonbury進行了工業(yè)應用。如圖4所示，在壓榨部二壓下毯就應用了這種新型毛毯。圖4 OptiPress二壓榨使用無反濕的毛毯傳送
正如所期望的那樣，應用這種新型毛毯生產(chǎn)含磨木漿的紙種時，濕紙頁干度提高4％，可節(jié)約蒸汽16％或提高16％的干燥能力，運行性能獲得改善，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。試驗紙機車速已超過2000m/min。對于未加填料的含磨木漿紙種，紙頁干度達47％～50％；對于高填料含量的紙種，紙頁干度可提高到55％～59％。
表面優(yōu)化了的新型傳遞毛毯應用在OptiPress壓榨中，可適用于新聞紙、LWC、SC和高級紙的生產(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代替，僅在第二道壓榨采用靴形壓榨即可。6 高速造紙機的干燥技術
為了進一步提高造紙機車速，在干燥部采用了完全封閉傳遞紙頁和單毯單缸排列干燥技術，從而可防止紙頁斷頭和保證良好的紙頁運行穩(wěn)定性。這種干燥技術在許多年前就已經(jīng)實現(xiàn)了，Valmet公司將這種干燥技術稱做SymRun干燥技術。如圖5所示。SymRun干燥技術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)。它保證了紙頁運行的良好穩(wěn)定性，保證了優(yōu)良的紙張質量，完全可以滿足1800～2500m/min車速下的運行要求。圖5單毯單缸排列的SymRun干燥部
SymRun干燥技術雖然能滿足高車速的運行要求，但干燥部的長度太大，使造紙車間的廠房長度增大，提高了土建工程投資。為了既能適用高車速造紙機的運行要求，又能縮短干燥部長度，節(jié)約土建投資，Valmet公司在3年前提出了一種稱做OptiDry的干燥技術。如圖6所示。圖6 OptiDry干燥部
OptiDry干燥技術與OptiPress壓榨技術結合起來，就能非常好的滿足高車速造紙機的運行要求。紙頁自壓榨部至干燥部第一干燥組的傳遞，是通過傳遞真空輥實現(xiàn)封閉傳遞的。該干燥部沒有割紙引紙裝置，領紙條是采用噴射切割器切割紙條，并有自動制導及干燥部引紙繩領紙裝置完成引紙的。所有這些裝置都考慮到了更高車速的要求。
OptiDry干燥部做到了全封閉引紙，這是通過應用SymRunHS干毯真空箱及真空輥來實現(xiàn)的。SymRunHS干毯真空箱的主要功能是，在干毯上創(chuàng)造一個真空區(qū)段，將紙頁緊緊地托覆在兩烘缸和真空輥之間的干毯段上，使紙頁獲得了有效支撐，防止了紙頁的斷頭、顫動、抖動和起皺，確保了紙頁運行的穩(wěn)定性和紙張質量。
OptiDry干燥技術最近又有了新發(fā)展，主要有如下幾項新技術，如圖7所示。圖7具有預干燥裝置的OptiDry干燥部
?。在干燥部初始部位增設了預干燥裝置。預干燥裝置除賦予了紙頁更好的運行穩(wěn)定性外，還可提高干燥部初始段的干燥效率。
?。應用了大直徑真空輥和沖擊干燥技術，提高了干燥效率。
?。OptiDry干燥技術實現(xiàn)了自動化。
?。提供了控制紙張質量的新機遇和手段，可做到有效的控制紙張性能，諸如紙張的卷曲、水分、紙頁
