压榨辊类型及布置对水排除的影响

普通压榨有时候又称平压榨。它的上辊是花岗石辊或人造石辊，下辊是包胶辊，常用在低速造纸机，尤其是抄造高级纸和电容器纸等特种用纸的低速造纸机上。普通压榨的组成和布置可参见图6-6。

图6-6 普通压榨

1—包胶的压榨下辊 2—花岗石压榨上辊 3—刮刀 4—承水盘 5—压辊的加压抬辊装置6—毛毯 7—毛毯洗涤压榨 8—毛毯校正器 9—毛毯张紧器10—毛毯真空吸水箱 11—走板

在普通压榨上，压榨上辊的中心线相对于下辊有一定的偏移（不位于同一铅垂面内），偏移的方向与纸幅进入方向相反。压辊的这种布置方法是为了使压区挤出的水较易排除。偏移量通常为50～100mm。车速较高，压辊直径较大时，偏移量较大一些。在同一台造纸机上，压榨部内较前的压榨的偏移量通常也较大一些。此外，在普通压榨上，压榨前的一个导毯辊通常都是高于压辊的压区位置，使毛毯是向下倾斜地进入压区。这样的布置可以使湿纸幅先和上辊接触，减少压区前水层对纸幅的回湿，避免毛毯和纸幅间有空气被带入压区。同时，为了防止毛毯和纸幅间有空气，在作为第一压榨的普通压榨，压区前的部位还常设置有毛毯真空吸水箱来吸走纸与毛毯间的空气。

真空压榨的下辊是真空吸水辊，上辊通常是花岗石辊。真空压辊的结构和真空伏辊类似，只是辊面开孔率较低，小孔的直径较小，而且辊筒是包胶的。一般的真空压榨的布置及其附属设备和普通压榨相似，只是压榨上辊中心线相对下辊向前偏移50～60mm。一种常用的真空压榨的结构如图6-7所示。

目前，除去抄造某些特殊纸种的造纸机外，真空压榨几乎在所有的较大型造纸机上取代了普通压榨，在高速造纸机上更是毫无例外。真空压榨被广泛地使用在各种中速和高速造纸机上作第一压榨（第二压榨往往仍可采用普通压榨）。在生产新闻纸、牛皮纸等的高速造纸机上，包括传递压榨在内的三道压榨均采用真空压榨。和普通压榨比较，真空压榨可以从湿纸中脱去更多的水，也较少压溃纸幅，沿横幅宽度上脱水比较均匀，毛毯较能保持稳定的良好状态。

图6-7 真空压榨

1—压榨下辊（真空压辊）2—压榨上辊 3—压榨上辊轴承臂 4—压辊加压气压室 5—压辊提升气压室6—膜片 7—顶盘 8—气动压力调节器 9—机架

图6-8 真空压榨的脱水过程

1—压榨上辊 2—纸幅 3—毛毯 4—真空压榨辊5—真空箱

湿纸幅在真空压榨上的脱水过程如图6-8所示。当湿纸幅通过真空压榨的压区时，由于纸幅被上辊紧紧压住，真空抽吸力并不对纸幅直接发生作用，湿纸幅仍是在压力作用下脱水的。所以真空压榨的脱水动力和普通压榨是相同的。真空抽吸力的作用主要是把聚集在压区前侧的水吸掉，并使毛毯保持良好的滤水性能。真空压榨脱水的特点在于压区内水分的排除方式。压区内被挤压出的水分，可以经过不大的水平移动后，垂直地进入吸水辊的辊面小孔中。因为排水距离短，水流阻力较小，因而真空压榨有较高的脱水效能。

因为辊面上的小孔主要是一种排水渠道，所以在具有相同开孔率的条件下，采用较小开孔直径的真空压辊具有较好的脱水性能。小孔直径较大时，位于小孔处纸幅受到的压力较小，纸幅湿度偏高，容易在纸幅上引起真空压榨特有的孔痕（迎光看时，纸幅内有与小孔位置相对应的斑痕），如图6-9所示。目前常用的小孔直径为5mm左右，但也有采用孔径小至 2.8mm辊筒的实例。

图6-9 影痕图

真空反压榨的作用是为了减少纸幅两面平滑度的差别。但是，由于真空压榨上不存在压榨排水问题，压辊的布置就灵活一些，压辊不一定要作上下垂直排列。在某些造纸机上，真空反压榨的上辊倾向烘干部，与下辊作倾斜布置；也有采用水平布置的形式，使湿纸幅垂直地引入压榨的压区。

典型沟纹压榨的结构和布置与普通压榨相类似，只是采用了表面有很多沟纹的辊筒作为压榨下辊。使用沟纹压辊时，可以提高压榨的线压力而无压溃和产生印痕的危险，压榨后的纸幅干度高而且脱水均匀。在某些高速造纸机上，沟纹压榨部分地取代了真空压榨。此外，沟纹压榨适用于旧纸机普通压榨的改造，不需要添设真空系统及其动力装置，既方便，又经济。

图6-10 沟纹压榨的脱水原理示意图

1—压榨上辊 2—湿纸幅 3—毛毯 4—沟纹压辊的辊面沟纹

沟纹压榨的脱水原理如图6-10所示。下压辊的辊面有很细密的、环形或螺旋形的沟槽。这些沟槽为压区内被挤压出的水分提供了排泄渠道。沟槽使压区的下方与大气相通，压区内的水分可以沿着垂直的或接近于垂直的方向穿过毛毯进入沟槽。水分在毛毯内所需横向（水平）移动的距离不大于沟纹间距离的一半，流阻较小，使压区的排水有比较理想的条件，这是沟纹压榨具有较高脱水效能的主要原因。

压榨的脱水原理是基于把水分从湿纸幅转移到毛毯，再把毛毯中的水分压掉。毛毯的含水量对压榨的影响十分重要。尤其在使用定量大的厚实毛毯和使用双毛毯压榨的情况下，降低毛毯的含水量会使压榨后纸幅干度明显地提高。

图6-11 分离压榨示意图

1—毛毯 2—包胶压榨下辊 3—花岗石上辊 4—湿纸幅 5—包胶真空毯压辊 6—硬质毯压辊

分离压榨就是把湿纸幅的脱水和毛毯的脱水分离开来，并分别在两个压榨上完成。如图6-11所示，湿纸的脱水在一组普通压榨上进行，而毛毯的脱水和处理则使用单独的真空压榨。显然，这种压榨比较复杂，但它可以使用较高的线压力，压区前没有聚集的水层，也没有真空压榨高负荷下容易在纸幅中引起孔痕的问题。

从压榨的压区内需要排水渠道的观点来考虑，真空压榨在压区内的排水不是真空抽吸力造成的，而是由于辊面存在大量小孔的缘故。因此，就尝试用盲孔压辊代替结构复杂并需要大量动力消耗的真空压辊。盲孔压榨的布置如图6-12所示。盲孔压辊的包胶硬度约肖氏“A”90度，表面钻有很密的小孔。通常使用孔径2.5mm，孔深10～15mm，开孔率约29%。要保证盲孔压榨的效率，运转时小孔内不应当充水，在每转一圈时，孔内的水分都应排空。在高速造纸机上，盲孔内的水分大部分被离心力甩到辊面，用一般的刮刀即可清除。另一部分水分被毛毯吸收，再借助吸水箱从毛毯中吸走。在车速低于250m/min时，可以采用气刀，借助高速喷向辊面的空气，把水分从盲孔内吹出。

图6-12 盲孔压榨示意图

高强压榨（见图6-13）的压区是由花岗石辊和一个小直径的不锈钢沟纹辊组成，由于压区很窄，能产生相当高的压强。同时，窄小的压区有利于水分的排除和缩短压区后半部纸幅与毛毯的接触时间，从而减少毛毯对纸幅的回湿作用。生产规模试验表明，高强压榨在纸幅定量变化很大范围内均有良好脱水效果，在幅宽上的脱水匀度好，并能纠正纸幅横向湿度波动。

高强压榨上的小直径不锈钢辊通常称高强辊。设计中要十分注意选用其直径（通常为75～250mm）和沟纹的形式。高强辊位于花岗石上辊和包胶底辊之间，如果位置调整恰当，它会在所有外力均相互平衡的状态下转动（去掉高强辊的支承后仍能保持其平衡状态）。所以要求操作者在每一次车速或负荷变动时，要对高强辊位置细心加以调整。高强压辊要求使用高质量的毛毯。

图6-13 高强压榨示意图

1—花岗石辊 2—高强辊 3—包胶底辊 4—承水盘5—挡板 6—毛毯 7—调节棘轮手柄 8—液压缸9—湿纸幅

图6-14 平滑压榨示意图

平滑压榨往往又被称为光泽压榨，它没有压榨毛毯，不起脱水作用，如图6-14所示。平滑压榨的下辊通常包铜，上辊包胶。湿纸幅通过平滑压榨时，较粗糙的网面与平滑的金属面接触，可以减少纸幅两面平滑度的差别，同时使纸幅紧度提高。据称平滑压榨可以改善纸幅与烘缸表面之间的热传导，能够减少需用烘缸数量的3%～5%。(www.xing528.com)

纸幅通常是呈直线地通过平滑压榨。用压缩空气或引纸绳递纸时，没有引纸的困难，可以在各种车速的造纸机上应用。平滑压榨要求浆料的清洁度高。如果浆料中的砂粒和树脂等杂质的含量较高时，平滑压榨的包胶辊很快便被这些杂质黏住，失去平滑的表面，从而被迫停用平滑压榨。

20世纪80年代初推出的新型压榨，即宽压区压榨，也称为靴式压榨或靴形压榨。这种压榨有很宽的压区，纸页在高压力下有较长停留时间。该压榨更有利于纸幅的固化，使去干燥部的纸页更干更强韧。关键性部件是固定的靴形加压板和不透水的合成胶带，它们组成双毛毯压区的底部。靴形板用润滑油连续润滑，其作用好似胶带的“滑动支撑面”。

由于压力可维持很长时间（直至传统压辊压榨的8倍），这就实现了脱水方面的一个重大跃进（见图6-15）。靴式压榨到目前为止，主要用于高定量纸种（挂面纸板和瓦楞芯纸）。将靴式压榨的原理应用于低定量纸种时，上辊挂面层要有良好的“不黏纸”性能，允许单毛毯运行和能经得起压榨的加压，并可获得高纸页干度和良好的纸幅固化性能。图6-16是其中的一种形式。该装置下辊有一个转动壳体、固定轴和液压靴形板。带抗扰控制的液压承托辊在液压靴形板的对面运行，最大加压负荷相当于980kN/m。

图6-15 宽压区压榨装置

图6-16 Flexonip压榨（Voith公司）

图6-17 Intensa压榨（Sulzer Escher Wyss）

图6-18 串联式宽区压榨（Beloit公司）

图6-19 压区的压力分布（1 b/in²=6.9kPa）

图6-20 油压槽对线压分布的影响

另一种靴式压榨，包括一个含中凹靴形板的柔性辊壳的下辊，其上辊为抗挠辊。该压榨简图示于图6-17。不少工厂安装了两台串联的靴式压榨。串联靴式压榨的出口干度，比靴式压榨后面接一个或几个辊式压榨的干度要高出3%～4%。

图6-18所示为典型的靴式压榨，其特点是简单、可靠。压榨靴全部使用液体动力润滑，并保证最佳的线压分布（见图6-19和图6-20）。其特点是脱水前压力急剧上升，紧接着在脱水期压力较平稳地上升到相对低的最大压力。在出压区时压力又急剧下降以防止回湿。这种靴式压榨由被隔离层隔离的中凹状的顶部和刚性的底部组成，隔离层是一种复合结构，它可防止压榨靴由于进压区时的冷区和出压区时的热区所引起的热变形。因为油变热，在润滑区引起的热变形是不可避免的。

热压榨指的是在压榨部提高湿纸温度以强化压榨脱水的一项措施。提高湿纸温度可以从3个方面提高脱水效率，即减小流体流动阻力、减小纤维压缩阻力和减少回湿作用。流动阻力随着水的黏度下降而降低，因此升温有利于促进脱水效率。湿纸温度升高到60～65℃，半纤维素和木素开始软化，湿纸纤维层的压缩阻力也随之减小。有利于更多的水从压区中压榨脱除；另外，温度上升，水表面张力减小，出压区后纸的回湿也会减小。

这种新型压榨设计，是用一个大型钢辊，内通蒸汽加热，以改善纸页的脱水。纸页在2～3m直径的大辊上加热，辊面是用特种合金制成以加强热量的传递。大直径钢辊可与各种不同的压榨装置结合使用。常用作三压区压榨中的中心辊。这类压榨已在生产低、高定量纸种的纸机上使用。典型的压榨加压为140～175kN/m。要求出口纸页干度为52%～56%。这样高的纸页干度主要是由于纸页加热的结果。生产上使用的升温压榨技术，包括红外线升温、喷汽箱升温和热缸升温3种方法，分别介绍如下。

图6-21 红外线或喷汽箱加热升温压榨

1. 红外线升温压榨

常用的红外线装置有气体如煤气或天然气燃烧发生器或电红外发生器两种，以天然气燃烧红外线发生器使用的较为普遍。图6-21为加拿大制浆造纸研究所实验纸机使用的天然气燃烧产生红外线和用喷汽箱进行升温压榨的工作示意图。红外线发生器和喷汽箱安装在实验纸机的三辊双压区复合压榨中，真空引纸辊真空室的外缘位置，加热升温后的湿纸进入第一压区进行升温压榨。

对比试验证明红外线升温压榨的效果不如喷汽箱升温压榨。原因是红外线发生器所提供的热量不如喷汽箱多，而且红外辐射时从纸面蒸发出来的蒸汽可能重新在湿纸上凝结，所以红外线发生器的升温脱水效果不及喷汽箱。普通长网纸机的红外线加热器多装在第三道反压的部位。

2. 喷汽箱升温压榨

喷汽箱升温压榨的工作原理是用喷汽箱直接喷射高压蒸汽以提高压榨时的湿纸温度，以提高压榨脱水效率。喷汽箱的蒸汽不应直接冲击湿纸，以免破坏纸页结构。喷汽箱一般安装在真空引纸辊真空室的外缘，也可以安装在网部后面的几个真空箱的上面和其他相关部位，如图6-22所示。

图6-22 配有蒸汽箱的文化纸机压榨部

实践表明利用喷汽箱对湿纸进行加热升温压榨是降低干燥成本和提高纸机车速的行之有效办法。借助于控制喷向湿纸的蒸汽量，还可以改善纸的横幅水分均匀性。可以将喷汽箱分隔成若干室，每室的蒸汽流量由气动阀分别控制，从而控制横幅水分的均匀性。阀门可由人工控制，亦可用电子计算机自动控制。喷汽箱每室宽为75～300mm，常用150mm。

一台大烘缸薄页纸机车速为1250m/min，生产定量为18～22g/m²的薄纸，采用喷汽箱升温压榨后，车速提高了15%，干纸蒸汽用量为0.17t蒸汽/t纸，节约蒸汽14.5%。喷汽箱横向共分12室，用电子计算机控制蒸汽流量，纸的横幅水分偏差从4.5%～10.9%减小到6.2%～7.9%，而平均水分从5.0%改善为7.0%。

3. 热缸升温压榨

瑞典某公司根据三辊双压区复合压榨的原理研究开发出一种热缸升温压榨装置，如图6-23所示。这套装置是将三辊双压区复合压榨的中央石辊换成一个蒸汽加热的大烘缸，缸内通入压力高达0.3MPa的蒸汽。升温压榨时，热缸的操作温度保持在80～100℃之间。

图6-23 三压区排列的中间试验HRP

热缸是一个直径为1.5～3.0m的铸铁扬克烘缸，为了避免湿纸中的纤维黏缸，铸铁烘缸上喷镀一层抗腐蚀、耐磨、导热性能良好的特种合金。同时烘缸上装有两个摆动刮刀以保持缸面清洁。加热烘缸的直径大小，取决于纸和纸板的类别、定量以及纸或纸板机的车速。

在热缸升温压榨中，左、右两压区压辊的挂面胶层为10～15勃氏硬度，压辊可用沟纹或盲孔压辊。湿纸在热缸的两个压辊之间，包覆180°～250°。压区的操作线压为800～2800N/cm。第一压区的线压约为800～1400N/cm。第二压区的线压力约为1100～1800N/cm。为了防止压榨胶辊的热积累影响胶层硬度，压辊内部可以通水冷却。

第一台热缸升温压榨于1983年10月正式投入运行。热缸升温压榨，可以大大节省烘缸部的蒸汽用量，正常情况下可节约蒸汽消耗量达0.1～0.25t/t纸。热缸升温压榨有如下优点：a. 压榨出纸干度可提高至50%或更多。b. 进烘缸部的湿纸干度大、温度高，可节省干燥纸的蒸汽消耗，降低成本。c. 改善成纸的质量。