摘要　本文详细论述了进一步提高造纸机车速的新技术。提出了无速度限制的压榨部和干燥部。介绍了在高车速下防止纸页断头、颤动、抖动、保证纸页运行稳定性和改善纸张质量的各项新技术。New Technology to Further Increase the Speed of Paper Machines
　　造纸机车速一直被广大造纸工作者和纸机制造商们所关注。自从有造纸机以来，提高车速始终是一个重大技术课题。当前，在增大造纸机幅宽潜力已不大的情况下，提高造纸机车速和解决提高车速所遇到的各项技术关键更具有重要意义。
　　19世纪末期，长网造纸机的最高车速仅为152m/min。20世纪初，相继发明了真空伏辊、真空压榨、高压流浆箱、引纸绳引纸等技术，使造纸机车速在20年代达到400m/min。此后，又出现了高速、封闭、匀流、均质流浆箱，新型成形器和脱水元件，真空引纸，高强、复合压榨，高效能的烘缸通汽排水和干燥部通风换气系统，可控中高辊，新型造纸网、湿毯、干毯以及高效能的洗涤装置，可控硅分部传动系统，新型检测仪表和控制系统等技术，使长网造纸机车速在70年代达到900m/min。之后，又出现了水力式流浆箱，缝隙成形器，高强压榨，单毯单缸排列干燥技术，软压光，新型卷纸机，高速复卷机，更加完善的QCS、DCS控制系统以及全封闭引纸技术等，使造纸机车速在1986年达到1500m/min，在1995年达到1700m/min，而今已达到2000m/min。21世纪初期，对于生产新闻纸、LWC、SC等纸种的造纸机车速，有望达到2500m/min。造纸工作者在21世纪的奋斗目标是使纸机车速达到3000m/min。
　　应该指出，在提高造纸机车速方面，Valmet、VoithSulzer和Beloit公司都做了大量工作，取得了良好成果。1　进一步提高造纸机车速的关键技术
　　当造纸机车速已达到1500～1800m/min时，进一步提高车速，使之达到2000～2500m/min，需要解决许多技术关键，然而，主要有以下几方面关键技术必须首先获得解决。1.1提高压榨部湿纸页干度
　　当前，由成形部至压榨部的引纸已获得完满的解决，而在更高车速下影响纸页断头和运行稳定性的部位主要是在压榨部、压榨部和干燥部之间的纸页传递以及干燥部的初始部位。提高压榨部和出压榨部的纸页干度，是为了增强湿纸页强度，提高高车速下湿纸页被牵引的承受能力，当采用复合压榨时，提高自中心辊释放出的湿纸页抗离心力能力，同时，还能增强湿纸页运行的稳定性。1.2降低湿纸页在传递过程中的应力
　　提高湿纸页干度增大纸页抗牵引强度是必要的。然而，只依靠提高纸页干度在更高车速下运行是不够的。
　　如图1所示，当采用中心辊压榨时，随着造纸机车速的提高，由中心辊释放出的湿纸页所受的离心力也越大。车速在1800m/min以上时，湿纸页强度值已与离心力的大小接近，也就是说纸页随时都有断头的可能，从而限制了造纸机车速的进一步提高。图1　随造纸机的车速的提高，压榨部中心辊湿纸页所具有的典型张力值
　　如何降低湿纸页应力呢?取消开式引纸，采用封闭引纸，全幅承托湿纸页运行是非常必要的，具体做法是：
　　。成形部至压榨部采用真空吸移封闭引纸
　　。采用毛毯全幅支撑和承托湿纸页运行
　　。应用毛毯真空箱和真空辊吸附湿纸页和真空传送湿纸页
　　。压榨部至干燥部应用真空辊吸移封闭引纸
　　。压榨部采用单毯单缸排列并应用干毯真空辊实现干燥部的封闭引纸1.3提高湿纸页运行的稳定性，防止纸页断头、颤动、抖动和纸页起皱1.4应用特制毛毯把对湿纸页的回湿现象降低到最低限度2　中心辊压榨的速度极限
　　过去很长一段时期都采用中心辊压榨技术，这种压榨限制了造纸机车速进一步提高，其速度限制的因素有：
　　。开放式的牵引纸页
　　。中心辊湿纸页刮除及剥离
　　。压榨部引纸造成断头机会多
　　。最后一道压区后的纸页两面性大
　　。真空辊的高负荷
　　。复合三压区压榨的设计问题
　　因此，中心辊压榨技术只能使造纸机车速达到1500～1700m/min，再进一步提高车速就受到了限制。3　靴形压榨的引进提高了造纸机车速
　　以Valmet公司的SymPress压榨技术为例，该型式的压榨引进了SymBelt靴形压榨后，使车速获得了提高，如图2所示。图2　引进了靴形压榨的SymPress压榨
　　在SymPressB压榨的第三压区位置上，配置了Symbelt靴形压榨，提高了从中心辊剥离后的湿纸页干度，纸页的运行性能获得了改善，这一做法挖掘了造纸机的速度潜力，使车速提高了200m/min，即可达到1900m/min的车速。然而，再一步提高车速仍然受到了限制。4　无速度限制的压榨部
　　Valmet公司于1994年首先发表了用于生产印刷纸和书写纸造纸机压榨部的新型设计，并把这种新型压榨称做OptiPress压榨。该压榨拥有完善的支撑和承托传递湿纸页技术装备。它是由两道靴形压榨组成的压榨部。这对于进一步提高造纸机车速是一个非常重要的压榨部设计。该公司把这一新型压榨设计用于车速为2500m/min的新型试验纸机上，并于1996年初在芬兰的JyväsKyl?技术中心投产试验。至今，已通过试验更加完善了OptiPress压榨部的设计，如图3所示。图3　WillametteHawesville2号机的压榨部
　　试验结果表明，OptiPress压榨可获得惊人的效果。几乎成为一个对造纸机车速无限制的压榨部。
　　OptiPress压榨用于WillametteHawesville2号造纸机压榨部，可生产出均匀一致的复印纸。SymBelt靴形压榨具有很大的脱水能力，可大幅度提高纸页干度。纸页没有两面性。这种新型压榨可大幅度超出SymPress压榨的速度极限，可满足造纸机进一步提高车速的要求和改善纸张质量的需要，使纸机在高效率下运行。
　　OptiPress压榨采用两道直通式靴形压榨和四条毛毯环路，应用了全封闭引纸技术，纸页的传递是在真空控制下运行的，在有些区段是由毛毯真空箱来完成的。由于封闭牵引，取消了在压榨部的割纸引纸装置，可使湿纸页以整幅宽度全部进入干燥部第一烘缸组。在干燥部初始部位刮除的损纸落入下面装设的碎浆机中。5　用于生产含磨木浆纸种的OptiPress压榨
　　当采用四条毛毯时，在所有情况下，OptiPress压榨所生产的纸张都没有两面性。但是，存在对纸页的反湿，这对生产低定量(〈60g/m2纸张是很不利的,既影响了纸页干度的提高,又影响了造纸机综合经济效益和纸机运行性能。
　　因此，在生产低定量纸张时，必须设计一种新型下毛毯，消除反湿或将反湿降低到最低限度。新设计的Transbelt毛毯具有如下三个功能：
　　。纸页的良好引送
　　。纸页的良好支撑
　　。纸页的良好剥离
　　这三种功能使纸页能在封闭牵引中完整地传递。
　　这种新型传递毛毯是通过极特殊的毛毯表面处理来完成的。毛毯表面拥有特殊式样的图案，分疏水和亲水区域，这些区域与优化处理了的表面同时存在，从而赋予了毛毯表面特殊的压力-活性(Pressure－reactiveproperties)，毛毯几乎不吸收任何水，而且不会反湿，这就提高了纸页干度，改善了纸页的传递，纸页惊人地易于从毛毯上剥离。这种新型毛毯已在Johnsonbury进行了工业应用。如图4所示，在压榨部二压下毯就应用了这种新型毛毯。图4　OptiPress二压榨使用无反湿的毛毯传送
　　正如所期望的那样，应用这种新型毛毯生产含磨木浆的纸种时，湿纸页干度提高4％，可节约蒸汽16％或提高16％的干燥能力，运行性能获得改善，生产的纸张定量可大幅度下降，可生产40～45g/m2低定量新闻纸。试验纸机车速已超过2000m/min。对于未加填料的含磨木浆纸种，纸页干度达47％～50％；对于高填料含量的纸种，纸页干度可提高到55％～59％。
　　表面优化了的新型传递毛毯应用在OptiPress压榨中，可适用于新闻纸、LWC、SC和高级纸的生产。
　　采用新型传递毛毯的OptiPress压榨部，原采用两道靴形压榨的第一道靴形压榨可用沟纹压榨来代替，仅在第二道压榨采用靴形压榨即可。6　高速造纸机的干燥技术
　　为了进一步提高造纸机车速，在干燥部采用了完全封闭传递纸页和单毯单缸排列干燥技术，从而可防止纸页断头和保证良好的纸页运行稳定性。这种干燥技术在许多年前就已经实现了，Valmet公司将这种干燥技术称做SymRun干燥技术。如图5所示。SymRun干燥技术是将较大直径的蒸汽干燥烘缸排成一排，在下面排列的是直径较小的真空辊(VacRoll)。它保证了纸页运行的良好稳定性，保证了优良的纸张质量，完全可以满足1800～2500m/min车速下的运行要求。图5单毯单缸排列的SymRun干燥部
　　SymRun干燥技术虽然能满足高车速的运行要求，但干燥部的长度太大，使造纸车间的厂房长度增大，提高了土建工程投资。为了既能适用高车速造纸机的运行要求，又能缩短干燥部长度，节约土建投资，Valmet公司在3年前提出了一种称做OptiDry的干燥技术。如图6所示。图6　OptiDry干燥部
　　OptiDry干燥技术与OptiPress压榨技术结合起来，就能非常好的满足高车速造纸机的运行要求。纸页自压榨部至干燥部第一干燥组的传递，是通过传递真空辊实现封闭传递的。该干燥部没有割纸引纸装置，领纸条是采用喷射切割器切割纸条，并有自动制导及干燥部引纸绳领纸装置完成引纸的。所有这些装置都考虑到了更高车速的要求。
　　OptiDry干燥部做到了全封闭引纸，这是通过应用SymRunHS干毯真空箱及真空辊来实现的。SymRunHS干毯真空箱的主要功能是，在干毯上创造一个真空区段，将纸页紧紧地托覆在两烘缸和真空辊之间的干毯段上，使纸页获得了有效支撑，防止了纸页的断头、颤动、抖动和起皱，确保了纸页运行的稳定性和纸张质量。
　　OptiDry干燥技术最近又有了新发展，主要有如下几项新技术，如图7所示。图7具有预干燥装置的OptiDry干燥部
　　?。在干燥部初始部位增设了预干燥装置。预干燥装置除赋予了纸页更好的运行稳定性外，还可提高干燥部初始段的干燥效率。
　　?。应用了大直径真空辊和冲击干燥技术，提高了干燥效率。
　　?。OptiDry干燥技术实现了自动化。
　　?。提供了控制纸张质量的新机遇和手段，可做到有效的控制纸张性能，诸如纸张的卷曲、水分、纸页