淺談造紙機(jī)壓榨部的結(jié)構(gòu)及發(fā)展現(xiàn)狀

張靈敏

(維美德造紙機(jī)械技術(shù) (中國)有限公司，上海，201809)

隨著我國造紙行業(yè)的不斷發(fā)展，造紙設(shè)備也從中等幅寬不斷發(fā)展到較寬的幅寬，造紙機(jī)車速也不斷地挑戰(zhàn)新高。而壓榨部是整個造紙機(jī)最為關(guān)鍵的部分之一，除了紙張的勻度、橫幅定量差等少數(shù)指標(biāo)與壓榨部關(guān)系較小以外，其余的與造紙機(jī)有關(guān)的指標(biāo)幾乎都與壓榨部有關(guān)。所以壓榨部也有各種不同的結(jié)構(gòu)類型來適應(yīng)多樣化的紙種生產(chǎn)和高速造紙機(jī)的需求。

1 壓榨部作用

壓榨部的作用主要可分為3個方面:①脫水，采用雙輥擠壓的方式盡可能多地脫水，以減少后期干燥過程的蒸汽消耗;②改善紙幅性能，增強紙幅內(nèi)部結(jié)合力，同時提高紙幅表面平滑度，降低紙幅兩面差;③傳遞紙幅，將紙幅從成形部傳遞到干燥部。

2 壓榨部工作原理

2.1 脫水原理

壓榨部的脫水采用雙輥擠壓作用對紙幅進(jìn)行脫水，可以通過改變線壓力和車速來進(jìn)行脫水控制，同時盡量減少對紙幅的回濕。出壓榨部的紙幅干度可達(dá)到45%～50%。脫水的效果主要和3個方面有關(guān):①壓榨部設(shè)備的選擇和操作，如輥子類型，是否帶溝紋及溝紋的大小，壓榨壓力的使用，輥子是否包膠及包覆硬度，壓區(qū)長度等;②紙幅本身，如所用的漿料配比、填料量、打漿度、溫度、紙張定量等;③壓榨部毛布的選擇，如毛布的可壓縮性、含水量、毛布透氣度等。

壓榨部在壓區(qū)的脫水主要可分為4個不同的階段:①紙幅和毛布在閉合的壓區(qū)開始壓縮，只有少量的脫水以及氣體從壓區(qū)排出;②氣體排出后，紙幅非常濕，壓區(qū)壓力增加使水進(jìn)入毛布及輥子溝紋。在壓區(qū)的中間位置，壓力達(dá)到最大。毛布可通過毛布真空箱進(jìn)行脫水，輥子溝紋的水通過離心力脫水;③壓力開始降低，繼續(xù)對紙幅進(jìn)行脫水，紙幅干度在壓榨壓區(qū)達(dá)到最高值;④紙幅繼續(xù)在壓榨壓區(qū)，在紙幅和毛布區(qū)域出現(xiàn)真空，會從毛布吸收水分到紙幅而出現(xiàn)回濕，為了減少回濕，紙幅和毛布在出壓區(qū)后應(yīng)當(dāng)盡快分離，在分離的過程中水膜的分離也會使一部分水流進(jìn)入到紙幅增加回濕。如圖1所示［1］。

圖1 紙幅在壓榨壓區(qū)脫水過程示意圖

2.2 改善紙幅性能

在高強度的壓力作用下，紙張纖維之間的接觸點大量增加，增大了纖維之間物理接觸力和化學(xué)力，從而大大提高了紙幅的綜合強度，例如紙幅內(nèi)部結(jié)合力的增強和抗張強度、撕裂度、耐折度等強度指標(biāo)的大幅提高。

同時在高強度的壓力作用下，使纖維能夠很好地帖服在紙幅上并且能夠使部分材料轉(zhuǎn)移來提高紙幅表面平滑度，根據(jù)需要來選用壓榨輥子的表面類型和毛布型號，有效地降低紙幅兩面差。

2.3 傳遞紙幅原理

通過真空吸移輥，紙幅由成形部轉(zhuǎn)移到吸移毛布上，一壓之前的紙幅由下毛布支撐，因此降低了進(jìn)壓區(qū)時的抖動;在真空輥的幫助下紙幅從雙毛布的一壓轉(zhuǎn)移到二壓上毛布上，同時在進(jìn)入二壓壓區(qū)前，二壓下毛布對紙幅起到支撐作用。從二壓壓區(qū)到三壓或到干燥部的轉(zhuǎn)移通過轉(zhuǎn)移真空輥或轉(zhuǎn)移真空箱實現(xiàn)［2］。

3 不同形式的壓榨部

針對目前常用的幾種不同形式壓榨部［1］，簡單介紹壓榨部的布置。

(1)四輥三壓區(qū)，如圖2所示。

(2)直通式壓榨一，如圖3所示。

(3)直通式壓榨二，如圖4所示。

4 不同形式壓榨部的優(yōu)缺點

(1)四輥三壓區(qū)壓榨和直通式壓榨的脫水不同，如圖5所示。

圖2 四輥三壓區(qū)壓榨

圖3 直通式壓榨一

兩者的脫水順序不同，脫水的方向和對應(yīng)的脫水量對紙幅質(zhì)量的影響不同。從圖2可以看到，四輥三壓區(qū)壓榨在3個壓區(qū)的脫水情況，在一壓是上下兩面脫水，二壓和三壓由于中心輥為石輥，所以二壓和三壓的脫水只在一面脫水，脫水量隨著紙幅干度的提高而減少;直通式壓榨在兩個壓區(qū)的脫水情況，一壓是兩面脫水，二壓由于下毛布通常使用傳動帶，所以造成二壓下不脫水。當(dāng)然使用石輥或者傳送帶，目的主要有兩個，一是防止或盡量減少紙幅回濕，二是改善紙張的平滑度。

(2)四輥三壓區(qū)壓榨和直通式壓榨的投資不同。

四輥三壓區(qū)的優(yōu)點:結(jié)構(gòu)緊湊，投資少;缺點:從壓榨到干燥部開式引紙，容易斷紙，石輥的研磨，壓區(qū)互相影響等。直通式壓榨的優(yōu)點:全封閉式引紙，成紙水分均一;缺點:投資大，占地面積大。

圖4 直通式壓榨二

圖5 四輥三壓區(qū)壓榨和直通式壓榨脫水示意圖

(3)四輥三壓區(qū)壓榨和直通式壓榨對紙幅的影響不同，如圖6所示。

四輥三壓區(qū)壓榨為開放式引紙，成紙水分均勻性不如直通式壓榨。

直通式壓榨的優(yōu)點:全封閉式引紙，成紙水分均一。

圖6 四輥三壓區(qū)壓榨和直通式壓榨的紙幅運行示意圖

封閉式牽引，有利于穩(wěn)定高速運行。雙靴輥壓榨，提高紙幅干度，紙幅干度根據(jù)紙種不同可達(dá)到48%～52%。配有3條毛布和1條傳遞帶，保證紙幅穩(wěn)定運行，獲得較高的紙幅干度及良好的橫幅水分分布。且可輕松調(diào)節(jié)各個壓區(qū)而不互相干擾。

從成形部到壓榨部紙幅直線運行，因此經(jīng)過壓區(qū)后紙幅承受的應(yīng)力和回濕最小，紙幅全幅支撐通過壓區(qū)，不需要單獨的紙尾引紙，這是最安全有效的方式。

寬壓區(qū)的靴壓設(shè)計，與普通的輥子壓區(qū)相比，其壓榨時間長4～6倍。確保了足夠的脫水流動時間和經(jīng)過二壓之后的高干度。同時二壓底部為傳遞帶。傳遞帶是疏水性織物，以減少紙幅的回濕，因此經(jīng)過壓區(qū)后能夠獲得較好的橫幅水分和干度。也適用于流量受限的紙種。

所有壓輥為溝紋輥，可獲得最佳的脫水效果。同時干度越高紙幅濕強度越高，從而提高運行性能［3］，特別是在干燥部開始階段。同時，可以節(jié)省烘干能耗。

可快速、容易地更換毛布。由于采用全懸臂式結(jié)構(gòu)，可以使用無縫毛布圈穿入造紙機(jī)內(nèi)。配有通風(fēng)系統(tǒng)，有利于排出有害的水霧和氣流。同時保持溫度分布均勻。

5 結(jié)語

壓榨部有幾種典型的結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)不同紙種和布置要求，也可以根據(jù)不同工廠的操作習(xí)慣和維護(hù)習(xí)慣來進(jìn)行選擇，當(dāng)然也和工廠的投資要求有關(guān)。同時這幾種類型的壓榨部的配置也不是絕對的，可以根據(jù)不同紙種的質(zhì)量要求來選擇其中的輥子，例如靴壓輥還是光輥壓榨，使用真空輥還是真空箱，以及在壓榨部的布置中是否有蒸汽加熱箱等，需要根據(jù)各個不同的實例進(jìn)行具體的分析來選擇最適合的配置，以滿足紙幅質(zhì)量和產(chǎn)能的要求。

［1］ 美卓造紙機(jī)械有限公司技術(shù)資料［S］．

［2］ 曹邦威，譯．最新紙機(jī)抄造工藝［M］．北京:中國輕工業(yè)出版社，1999．

［3］ SU Xiong-bo，YANG Jun，HOU Shun-li．Studies on Mechanical Property and Running Ability of Frames in Press Section of Paper Machines［J］．China Pulp ＆ Paper，2011，30(10):42．蘇雄波，楊 軍，侯順利．造紙機(jī)壓榨部機(jī)架機(jī)械性能及運行性能的研究［J］．中國造紙，2011，30(10):42． CPP