第五章第五章 纸页的压榨与干燥纸页的压榨与干燥P240 一、压榨部的作用一、压榨部的作用 1、脱出纸页中的水分； 2、增加纸幅中纤维的结合力； 3、消除纸幅上的网痕； 4、将湿纸幅从网部传送到干燥部。 但对生产高吸收性纸种的纸机，压榨部主要起引纸作用。 第一节第一节 压榨部的作用及对纸页性能的影响压榨部的作用及对纸页性能的影响 从脱出湿纸页水分的角度来讲，压榨部的作用十分明显。1 纸机脱水情况图网 部 压榨部干燥部含水量耗费率脱水率干 度0.2517.582.2597210.7204092 某传统 纸机网部、压榨部和干燥部脱水的成本比例： 1 ： 70 ： 330P2402 脱水效率与压榨部结构、组合、压辊、毛毯等有关，现代 新技术可使纸页出压榨部的干度提高至4850。 脱水限制： 受水存在形式和设备限制： 主要脱出游离水，而其他形式如结合水难脱；即使 提高脱出游离水效率也会受到压榨部设备的限制。 受压力限制： 过高压力会使湿纸压溃（压花）。 二、压榨部的脱水效率P241 三、压榨脱水过程对纸页的“固化”作用 一般认为，湿纸页在约40干度时开始形成氢键，而压榨 是将湿纸页约20的干度提高至40以上。有研究者将形成氢 键的这一过程称为对纸页的固化作用。3P241 压榨可增加纤维间的接触，增加纤维间结合面积，因而提 高纤维的结合强度。压榨可使： 孔隙率、松厚度、紧度、耐破度、 抗张强度 耐折度？、对撕裂度影响不大 压榨的副作用： 两面性： 纸的毯面较紧密，吸收能力下降 （ 压区压力主要由机械压力与 流体压力构成，毯面机械压力大， 干度较大） 角质化： 压榨使纸浆的润胀能力损失，保水值下降 所以压榨后的湿损纸强度性质下降 四、压榨对纸页结构性能的影响4P243 压榨部通常由24组压榨辊组成 新型纸机由复合压榨替代前几组压榨 第二节第二节 压榨辊的型式与压榨部的组合压榨辊的型式与压榨部的组合5P243 种类：平压辊、真空压辊、沟纹压辊、盲孔压辊、 可控中高辊、宽压区和靴式压榨 石辊：花岗石，优缺点（P243） 胶辊：包胶铸铁辊，优缺点（P243） 偏心距问题： （P244） 2、网衬压榨垂直脱水衬网压榨套网压榨1、平辊压榨横向脱水 一、压榨辊的构造型式6P245 上辊：石辊 下辊：包胶真空辊 真空辊上眼孔： 4mm 开孔率：1525 一方面要使其有足够大的 脱水量；同时也要考虑开孔会影响辊子的强度及在纸上留下“影痕”。 选用细而蓬松的毛毯，比较软的胶层和采用较小的眼孔，可以减轻这种纸病。 优点： （P246） 缺点： （P246） 偏心距问题： （P246）3、真空压辊垂直脱水，多用于中、高速纸机7P246 4、沟纹压榨垂直脱水 上辊：石辊 下辊：包胶沟纹辊 沟纹形状：方形槽最佳 宽：0.5 0.6 mm 深：1.0 3.5 mm 沟纹距：3.2 3.6 mm 开孔率：16 19 特点： 结构简单，改造方便，不需增加动力消耗； 适应范围广： 适合各种纸机（从圆网到夹网） 适合各种纸品种（除电容器纸和描图纸外的薄纸到纸板） 效果显著（垂直脱水优点）8P247 5、盲孔压辊垂直脱水 上辊：石辊 下辊：盲孔辊 孔径：2 mm 深： 1215 mm 开孔率：25 30 特点：压区开孔面积比沟纹大 辊面可比沟纹辊面软 使纸幅横向水分更均匀 毛毯使用寿命更长等9P248 6、宽压区压榨新型压榨技术 由压脚（pressure shoe） 顶着压辊形成压区。 压区宽度可达250 mm 延长湿纸的受压时间 出压榨干度提高 现发展为将靴型压板安装 在旋转的有良好柔韧性的压 榨套内，称为“靴式压榨”。 “靴式压榨” 是宽压区压榨的 典型代表。 7、其他新型压辊（自学）10 靴式压榨11P250（一）正压榨 （二）反压榨（三）光泽压榨 （四）挤水压榨 （五）引纸压榨二、压榨部的压辊组合（双压辊的组合形式） （六）其他组合形式的新型双辊压榨（P251P252） （压辊的安装形式和部位不同）12P252三、压榨部的配置与组合 纸机压榨部通常由二至三道压榨构成。 （一）直通式组合 （二）反压榨组合13P253 由多个压辊构成的多压区压榨，也是一种多辊压榨组合。特点：（优点） 提高压榨部的脱水效率和进烘缸部的干度 压榨部的损纸易于处理，反压引纸无障碍 对称脱水，有利于减小纸的两面性 缩短纸机压榨部的长度，节省建筑面积 对纸种的适应性好，适应于高速纸机，引纸简单 可减少纸机断头次数，提高车速 有利于草浆抄纸问题： 能耗高、噪音大 （需真空辊将辊子连在一起） 结构复杂 （三）复合压榨14P253 几种实例：几种实例： （1）倾斜三辊双压区复合压榨15P254 几种实例：几种实例： （2）双压区紧凑 复合压榨16 几种实例：几种实例： （3）水平三辊双压区复合压榨17P25 几种实例：几种实例： （4）四辊三压区复合压榨18 几种实例：几种实例： 中冶美利2640mm纸机压榨部19 （四）靴式压榨组合P254 最常用的组合型式：第一道为普通压榨，第二道为靴式 压榨。 其他型式，如：20P255 将湿纸幅从伏辊处成形纸网上揭下来并传递到压榨部 有两种方式 1、开式引纸（适合中、低速纸机）开式引纸闭式引纸（黏舐引纸、真空引纸） 四、湿纸幅的传递21P257 2、粘舐引纸（主要用于中速和生产低定量纸的纸机） 3、真空引纸（用于高速纸机和生产薄型纸的超高速纸机）22 五、压辊中高及可控中高辊P258 上下压辊在本身自重和附加压力的作用下必然会发生一 定程度的弯曲变形（挠度），导致上下辊间某些部位不相接 触。其结果是上下压辊间不同的线压力使纸页脱水不均匀。 解决方法是将两压辊或下压辊磨制出中高。 1、压辊中高的影响与纸页脱水均匀性 2、可控中高辊 如：浮游辊 理论上能够精确抵消自身 和配对辊产生的挠度问题。23第三节第三节 压榨脱水机理压榨脱水机理P260 几个压榨术语： （1）压区 （2）压区宽度 （3）第一区和第二区24P260 一、横向脱水机理 特点：脱水距离长、阻力大、速度慢、效率低 压榨压力不能大（压力大，纸易压溃） 只能用在低速纸机25 二、垂直脱水机理（分四个区）P261 总压力机械压力流体压力总压力机械压力流体压力 第一区：湿纸水分饱和，毛毯第一区：湿纸水分饱和，毛毯 含水量尚未饱和，还没有产生含水量尚未饱和，还没有产生 流体压力。流体压力。 第二区：湿纸水分向毛毯转第二区：湿纸水分向毛毯转 移，纸与毛毯水分饱和，总移，纸与毛毯水分饱和，总 压力在中心线达到最高值，压力在中心线达到最高值， 水从毛毯内向下层空隙转移。水从毛毯内向下层空隙转移。 26P261 第三区：总压力下降，湿纸结构 压力增长到最高点对应于湿纸干 度的最高点，湿纸中流体压力为 零。 第四区：压力下降，湿纸和毛毯 开始膨胀，湿纸水分变得不饱 和，流体压力曲线出现负值，由 于湿纸膨胀形成的真空比毛毯 大，导致毛毯中的水返回湿纸。 特点：脱水距离短、阻力小、 速度快、效率高， 可提高压榨线压，利于提高车速。27P262 压控压榨 水脱出作用主要由压榨力大小所决定。流控压榨 水脱出作用主要取决于流体流动阻力。 对打浆度低的浆料抄造的低定量纸，纸的孔隙对水的流动影响不大，湿纸压榨脱水主要由压榨力大小所决定。影响压控压榨脱水的主要因素是浆料的保水值、打浆度及其可压缩性。 对打浆度较高的浆料抄造定量较高的纸，纸的 孔隙对水的流动影响大，脱水阻力越大，压榨脱水越困难。 湿纸压榨脱水主要由流控决定，同时湿纸经过压区的时间也是主要影响因素。 在流控压榨中使用双毯有利于纸的两面脱水、减少流 控压榨时浆料的流动路径和阻力，使压榨向压控压榨作用 方向转移。 一般来说，压控脱水效率要比流控高。三、压控压榨与流控压榨28P262 （一）水在毛毯中的流动阻力小 毛毯含水量低：利于减少水流动阻力 毛毯组织结实：利于维持压力的均匀湿纸水分均匀 毛毯透水性小（较好的保水性）：利于减少纸的回湿 （二）水在湿纸中的移动阻力大 水分转移的主要因素：压榨线压和加压时间 为保证出压榨的湿纸干度，压榨线压与加压时间的乘积 应为一常数。 四、压榨过程的水分流动转移29P263 六、压榨过程湿纸幅的“压花” 湿纸受压时水会产生横向流动而导致流体剪切力 压榨压力过大，湿纸会被压溃，产生所谓的“压花”现象 压花是流体剪切力对湿纸纤维结构产生破坏作用的直接后果 五、压区压力及其分布对脱水的影响 提高压区压力及其分布的均匀性对脱水有利 适当加大压辊直径和用弹性好的压辊胶层利于压力分布均匀30P264第四节第四节 压榨脱水的影响因素及强化途径压榨脱水的影响因素及强化途径 1、压榨压力主要因素 线压、 胶层硬度 ： 有利于脱水（要避免压溃） 压辊直径（则比压）：不利于脱水 同时注意加压的均匀性，否则会大大降低压榨的脱水效率。 这与毛毯和辊子覆面有关，现代毛毯和辊子覆面能够承受 较高的线压力： 大直径压榨辊线压力可达 350 kN/m；靴式压榨线压力可达 1000 kN/m，两种压榨装置可获得 4650的压榨干度。一、压榨工艺的影响因素分析31P265 2、加压时间、压区宽度和车速普通压榨：真空压榨：t：改善脱水 根据上述公式，可通过b 或v 来实现。 积极的方法是提高压区宽度 b。 如：大直径压辊压区宽度：75100mm 靴式压榨的压区宽度：230250mm32P266 3、进压区的毛毯含水量 毛毯含水量越小，出压区湿纸的干度越大。4、进压区湿纸的干度 一般：进压区干度：出压区干度 1：23 （进压区湿纸的干度越大，出压区湿纸干度相应也大） 5、纸的回湿 纸的回湿主要与：纸在压区中的停留时间、湿纸干度和 毛毯毯面粗糙程度有关。 停留时间：与车速、压区宽度有关。 应注意及时将湿纸与毛毯分离。 湿纸干度：干度越大，越易回湿。 毯面状况：表面匀整有助于减轻纸的回湿。 6、湿纸温度 提高温度可使水的粘度和表面张力降低，利于脱水。 一般，湿纸温度每升高 11 ，出纸干度可提高约1。 33P2671、浆料性质 改变浆料的组成或纤维特性能改变纤维结构的可压缩性，达到增加脱水量的目的。这与材种、制浆方法、打浆度等有关。2、纸的定量 定量愈大，湿纸出压区的干度愈低。 因为：属“流控压榨”（流动阻力大）二、抄造工艺的影响因素分析34P269 （一）提高湿纸幅温度升温压榨 提高湿纸温度可减小流体阻力、减小纤维压缩阻力和 减少回湿作用。 方法有：红外线、喷汽箱和热缸升温压榨三、几种强化压榨的途径和新技术35P270 （二）减少排水阻力双毯压榨 双毯压榨可以有效地提高脱水效率。 优点：P27136 靴式压榨特点： 静压下的长时间宽压区脱水 优良的结构特性及压榨效果 理想的压区压力分布曲线 （三）增加停留时间（三）增加停留时间宽压区压榨宽压区压榨 P27137P274 一、干燥部的作用和组成一、干燥部的作用和组成 作用： 1、干燥纸页； 2、提高纸的强度 3、提高纸的平滑度； 4、完成纸面施胶 结构： 主体设备烘缸 辅助装置蒸气系统、冷凝水的排除和处理系统 需表面施胶的配表面施胶系统第五节第五节 纸机干燥部纸机干燥部 长网纸机干燥部质量占纸机总质量的6070；设备费和 动力消耗均占整个纸机的一半以上；蒸汽消耗约占纸生产成本的 515。38P275 二、湿纸幅向干燥部的传递（方法及发展过程）39P276 三、干燥部的型式 （一）双排多缸布置常见的传统干燥部型式 优点：操作方便、引纸简单、干燥效率较高。40带沟纹和钻孔的VacRoll辊P276 （二）单排多烘缸布置 优点： 运行稳定； 传热面积、效率大，真空辊利于提高蒸 发脱水效率； 减少纸幅断头处理时间； 纸幅的纵向 伸长和横向皱褶都很低。 问题：干燥部占地面积增加。所以新近发展了V形排列。41P277 （三）气垫干燥系统 主要用在涂布加工纸、浆板和纸板生产上42P278 四、干燥部的通汽方式 每个缸都通新蒸汽 每个缸都有一个疏 水器 优点：简单 缺点：P278 （一）单独通汽43P278 （二）三段通汽44 如：某厂20个烘缸的三段通汽第一组烘缸第二组烘缸第三组烘缸第一段通汽（1#11 # 缸）第二段通汽（12#17 # 缸）第三段通汽（18#20 # 缸）纸页 蒸汽 注意：1、第三段最好要保持在真空状态下 作用：保持正常运行和抽出不凝气体 2、保持合适的段间压力差系统正常运行的关键 压力差不够：冷凝水排除不良 压力差太大：造成缸内大量蒸汽排除穿透现象 压力差的控制：关键是分组比例（P278） 主要优点：干燥效率高；合理的干燥曲线。45P279 五、热泵供汽系统 三段通汽存在的主要问题： 三段通汽平衡体系，不易各段单独调节、控制。热泵系统由主要部件热泵 和 汽水分离器（闪蒸罐）构成。 优点：（P281）（1）每段之间独立，可单独调节，避免相互干扰；（2）能更多地回用二次蒸汽，热利用率高；（3）每段烘缸进出压差更好调节。4647P305 热泵运行原理热泵运行原理 闪蒸罐运行原理闪蒸罐运行原理 热泵原理：高压蒸汽经喷嘴减压增速形成一股高速低压气流，带动低压蒸汽进入接受室；在混合室和扩散室，两股共轴蒸汽混合，速度降低，压力提高，得到中压蒸汽。 闪蒸罐原理：热泵可使闪蒸罐内形成较低的闪蒸汽化压力。冷凝水在塔板上跌落时形成细小的液滴，具有较大的传热传质面积并可形成较长的流动路线和汽化时间。48P281 第六节第六节 干燥过程与纸页性能干燥过程与纸页性能 干燥首先去掉游离水，其次是毛细管水（吸附水），最后 是纤维细胞壁中部分结合水。 干燥提高强度，其原因： 干燥去掉游离水后，水的 表面张力开始将纤维拉拢在一 起。干度小于40时，纤维结 合并不明显，一旦干度达到某 一临界值（约55），氢键数 量迅速增加，纸的强度迅速增 长。一、概述49P282 纸页伸长与纸页性质关系： 干燥时，纸被干布或干网压在烘缸表面上，横向收缩受到 阻碍；但纸的纵向受着牵引力的作用，不仅无法自由收缩，相 反受到拉伸。 牵引力使纸内部产生应力，可 增加作用力方向的刚性和抗张力， 利于书写纸和目录纸，但不利于需 韧性的纸袋纸和新闻纸等。 牵引力使纸的可伸长率减少， 耐破度下降；而裂断长、耐折度 随着纵向伸长先是增加，后下降。 （ 纤维塑性降低）50P283二、干燥过程的纸页收缩及其影响 纸在干燥时的收缩状况取决于纤维种类、化学组成、半纤 维素和木素含量、浆料的打浆度和纸机抄造情况。 这里主要分析干燥部的牵引力大小和干网的松紧状况： 厚度方向：收缩可达50以上。 纵向：无法自由收缩，甚至会被拉伸。 同时牵引力引起纤维的定向，加大纵横向抗张力差。 应根据生产纸种的质量要求控制牵引力的大小，即调整 各组烘缸之间的速度差。 横向：收缩比纵向大，只是受到干网的阻碍。 收缩越大，成纸的伸长率越高，吸湿变形也越大。 也应根据纸种的要求控制纸页的横向收缩，即调整干网 的松紧。 纸页收缩过程主要发生在干度5580之间， 调整牵引力和干网松紧应主要在此区间。51补充内容补充内容 纸的收缩与分组传动： 不同的浆料，其收缩性能不一样。 同一浆料，在不同的区域的收缩状况不一样。 原则上，每个烘缸的圆周速度应与纸的干燥收缩相适应。 三个措施三个措施： 逐步减小最后几个烘缸的直径 每个烘缸单独传动 将烘缸分组传动 52P284 纸是一种黏弹性材料。受力作用后既会产生弹性变形，也 会产生永久的塑性变形。 拉硬现象： 纸张每再拉伸一次，静态强度都要增高，而伸长率将降低，即拉伸会使纸页的蠕变性降低（塑性减小），刚性增强。 三、干燥过程纸页的应力/ 应变行为 53P284 四、干燥过程与纸页的增韧（生产韧性纸） 增韧装置有带式和辊式两种。54P286每个缸都有四个不同的干燥区：ab、cd：单面蒸发，干燥区短， 纸贴缸不紧，蒸发量 较少，占510。bc：干燥区长，纸贴缸紧，传热 好，蒸发量最多， 占60%(高速) 85(低速)。de：双面蒸发，因温度逐步降低， 蒸发量只有20 30。 第七节第七节 干燥过程原理干燥过程原理 一、干燥过程的传热原理 （一）烘缸的干燥过程55P286 （二）干燥方式和干燥过程的阶段性 干燥方式对流干燥（如双面蒸发干燥区中）接触干燥（纸机干燥的主要形式） 干燥过程的阶段性： 对流干燥恒速阶段降速阶段 接触干燥 升温阶段 恒速阶段（去游离水） 降速阶段（去毛细管水 和结合水）56P288 干燥部的传质三种形式： 二、干燥过程的传质原理 三、干燥部传热传质的基本计算（讲“单位出力”）分子扩散对流或湍流扩散通风57P291 （三）干燥部烘缸单位出力和有效干燥面积进出干燥部的纸页干度干燥部需要的烘缸有效面积：58P291 干燥部出力 m ： m 受许多因素的影响，其中重要的有纸机类型、生产纸种、蒸汽压力、干燥温度、干燥织物材料和张力以及干燥部通风状况等。 一般：单烘缸纸机可达5060 多烘缸纸机为1120 采用热风罩的单缸纸机甚至高达11359P292 一、烘缸干燥曲线 一般干燥分为三个阶段：升温、干燥和降温阶段 第八节第八节 干燥部的运行控制干燥部的运行控制60P293 二、冷凝水的排除61P295 冷冷 缸缸 烘缸干燥后纸的含水量为46，温度为70 90， 需要先经过冷缸降温，然后才能进入压光机压光。 冷缸的作用： 1、降低纸的温度，由70 90降至 50 55； 2、依靠外界空气冷凝在缸面上的水，提高纸的含水量， 即增加约1.52.5含水量以增加纸的塑性，通过 压光机提高纸的紧度和平滑度； 3、减少纸的静电。 为冷却纸的两面，一般装两个冷缸（也有只装一个）， 缸内通冷水。62P297 第九节第九节 干燥过程主要影响因素和强化措施干燥过程主要影响因素和强化措施 一、从传热原理分析 （一）提高传热推动力 具体强化措施：提高饱和蒸汽的温度。 （二）提高干燥部总传热系数 1、提高传热系数 a1 及时排除冷凝水和防止烘缸内壁形成水膜是关键。 除了及时排除冷凝水外，还可采取的措施： （1）烘缸树脂挂里 （2）加设扰流装置 （3）采用异形剖面烘缸 肋条烘缸、带沟烘缸63P298 2、提高导热系数 具体强化措施：可选择导热系数更大的合金制造烘缸。 3、提高传热系数 a2 具体强化措施：可考虑增加干网或干毯张力，使纸幅紧 贴缸壁。 二、从传质原理分析 具体强化措施有：64P299（1）通风罩和高效通风箱（2）气袋通风65 三、几种强化干燥工艺P300 1、高速热风干燥 综合运用接触干燥和对流干燥的原理来强化干燥66P300 2、穿透干燥 在正压或负压下，热风穿透整个湿纸层进行干燥67P302 3、单网干燥 又称无张力干燥或过渡干燥 分为：单上网和单下网 优点： 条68P302 第十节第十节 压榨部和干燥部的纸机织物压榨部和干燥部的纸机织物 （自 学） 作业： P308：1、3、5、6、7、8、9、1069 主要结构特点： 用专门的树脂成分使细的毛纤维形成纤维层，它可提供 极高的压榨均匀性，同时具有极好的耐磨性。 Voith 织物的 PrintFlex P 新开发的一种用于 改善表面均匀性和纸页干度的压榨毛毯概念70 1、压榨纸张平滑度 压榨试验数据分析 2、压榨纸张干度 3、毛毯的渗透性 （渗透性接近好的水平） 4、毛毯的耐磨性 （质量损失减少了43.5）71