国内纸厂用的靴压，造纸课本只讲了20%

来源中华纸业

卫海明女士，致睿（亚太）技术有限公司，上海

毛布高级应用工程师

靴型压榨自从上世纪80年代初问世以来，使用逐渐增多，全球在用靴压辊已达几千套。

国内自1998年首次在大型高速文化纸机上使用靴压，至今已有几百套左右靴压辊在170多台文化纸机、纸板机、卫生纸机和浆板机上运行或即将投入运行。

这些靴压辊除随整机引进外，目前也逐渐有纸厂作为关键部件引进对国产纸机压榨部技术改造的。

我国靴压技术应用如以纸机类型划分，其分布与全球的分布基本一致，以纸板机占大多数，其次是文化纸机，纸机最窄幅宽3800mm，最宽幅宽10,960mm。

         （图片来源维美德）

如何用好靴型压榨，对提高纸机的运行效率，改善纸张性能，节约能源显然具有积极的作用。

靴型压榨的发展历程

Wahls trom和Schiel在1968年各自独立地提出压榨冲量（Pressimpulse）的理论，即压榨部脱水不仅取决于压辊的压力，还取决于压区内停留时间，压榨冲量这一概念（即纸幅在压区内承受的压强和受压时间的乘积）（压榨冲量=压力×压区停留时间=线压／纸机车速），将线压力、纸机车速和压区宽度结合成一体，从机理上表示了与压榨脱水量之间的关系。

这是靴型压榨的理论基础。

随着纸机速度的提高，纸页在压区停留的时间越来越短。

采用靴型板取代压辊，将压区宽度从40～70mm提高到250～300mm，有效地延长了压区停留时间，增大了压榨冲量。

最早的靴压是由Beloit开发的ENP-O（Extended Nip Press-Open，敞开式宽压区压榨）型靴压。

1980年首先在Weyerhaeuser（现国际纸业）Spring field厂的2号纸板机上安装运行（Liner，800m/min），此纸机压榨部为三辊二压加三压，三压下辊改为敞开式靴型压榨，靴板外有聚氨酯涂布的传送带。

这种敞开式靴压的弊端是两端润滑油溅出造成现场环境问题难以解决。

Beloit后期还推出敞开式双靴压压榨部，二者均用于包装类纸品生产。

我国除台湾地区有敞开式靴压应用外，大陆未见应用。 

1984年Voith首次推出了Flexonip靴压辊，将原来敞开式靴型压榨两端封闭起来，解决了两端溅油问题。

1986年Escher Wyss推出Intensa-S靴压辊和Nipcop分区控制中高辊，Escher Wyss1994年并入Voith公司，1996年集合两家之长的NipcoFlex靴压辊问世。

1994年Voith首次使用靴型压榨于新闻纸机，1999年使用靴型压榨于卫生纸机。

Beloit自1985年开始封闭式靴压（ENP—C）的研发，但直到90年代中期才开始上市，90年代末已破产停业。

Valmet1983年开始进行靴型压榨技术试验，1990年SymBelt靴压辊正式安装于纸板机，1996年安装于文化纸机。

近年来已有多家厂商制造靴压辊 。Voith 、Valmet、Bellmer、Andritz、PAPCEL、Gapcon、

PMP、PMT等在国内均有销售。

靴型压榨的位置安排

靴型压榨的位置和纸机压榨部压榨形式和压榨道数一样取决于纸种、浆种和纸机速度，各纸机厂商的压榨部布置曾经多种多样，但近年来有逐渐走向一致的趋势。

四辊三压型或五辊三压型压榨部三压采用靴压

这种形式压榨部湿纸页由吸移毛布自网部吸移进入压榨部直至出压榨全部封闭引纸，减少了断纸的机会，缺点是二压三压均为单毛布压榨，湿纸页的反面两次贴附在中心辊上，反面的平滑度明显高于正面，加上现代纸机干燥部烘缸多为单排布置，纸页仍是反面贴烘缸，进一步加大纸页的两面差。

我国早期（1998至1999年）投入运行的配置靴压的文化纸机都是此类形式。

因纸页出压榨部后需在无织物依托情况下进干燥部，纸机速度受到限制，不适用于1500m/min以上高速纸机。

此类型目前多用于包装纸（瓦楞芯纸）和新闻纸纸机等对纸页两面性无高要求的纸种。

为进一步提高速度及运行性能，有少数纸机在一压下也配置了靴压辊。

为改善纸页平滑度两面差问题，有纸机在四辊三压后加一道带靴压或不带靴压的四压，使纸页正面平滑度得以改善，但纸页在三四压之间存在开放式引纸，使纸机速度受到限制，有的纸机还存在纸页回湿和鼓泡等其他的问题。

四辊三压压榨布置形式因湿纸页在真空压榨辊上连续经过一压和二压两个压区，一旦操作不当或毛布设计缺陷，纸页上会留下真空辊印痕。

改四辊三压为五辊三压，使纸页只在一压经过真空辊，可解决真空辊印痕问题，但压榨部布置变得复杂，整体高度提高，厂房高度也相应提高。

直通式双靴压

直通式双靴压是目前高速纸机的主流压榨形式，湿纸页由真空吸移辊自网部吸移随吸移毛布进一压，出一压后由二压真空转移辊吸移进二压，出二压由第一组干网的真空转移辊吸移进干燥部，自网部经压榨部直到干燥部完全封闭运行，极大地减少了纸页在高速纸机上断纸的可能。

此类靴型压榨既使用于高速纸板机，也适应于高速文化纸机。

不同之处在于高速文化纸机的二压下毛布位置多改用不脱水的传送带，以防止纸页出二压时回湿，并进一步提高纸页表面特性。

值得注意的是两家主要供应商中Voith采用一压和二压大致相同的靴板宽度和线压力，Valmet则一压靴板较窄，线压力较低，二压则用较宽的靴板和较大的线压力，他们相信这样的设置有利于保持纸页的松厚度，见仁见智，用户当有体会。

当纸页表面性能有更高要求时，还可以在直通式双靴压二压后再增加一道带靴压或不带靴压的三压，此时三压的主要作用是改善纸页表面性能，脱水仅占压榨部总脱水量的5%左右。

目前国内最大最快的多长网三靴压白卡纸机，最大速度1200m/min，幅宽8100mm，单日产量4000t，该机以纸页贴底网面为纸页正面，三压下辊为无毛布的光辊，用以提高纸页正面的平整平滑。

紧凑型单靴压文化纸机

最经济有效最简单的压榨部布置形式是单靴压文化纸机，压榨部仅一道压榨，两条毛布，完全封闭式引纸，两面脱水，纸页两面性能一致，最高速度可达1500m/min，同时还具有厂房设备投资额低，运行费用低，便于操作维护等优点，局限在于目前仅适用于不含磨木浆的文化纸机。

世界上单靴压纸机最早在2000年问世，目前我国已有一台单靴压纸机于2011年投入运行。

国产纸板机压榨部改造

近年来我国国产纸板机各项技术经济指标已有很大的进步，抄宽可达6m，速度可达800m/min，在国际造纸装备市场已具有一定的竞争力。

但不可否认，有一些技术瓶颈限制了国产纸机车速的进一步提高，如在纸机压榨部，虽有个别纸厂仿制靴型压榨辊，就整体而言，还不能制造压榨部带靴压的高速纸机。

这几年有一些纸厂采取国产纸机局部引进关键部件（如靴压辊）的方法，提高了纸机的运行性能。

如某厂的纸板机原采用一道真空预压加两道大辊压的压榨部配置，压榨部占地较多，能耗较大，上下五至六条毛布，换毛布也很繁琐，出压榨部干度仅达到45%。

新纸机采用一道大辊压榨加一道靴压的方式，投资不多，但纸机速度由600m/min提高到800m/mi n，干度提高4至5个百分点，干燥部蒸汽耗量明显降低，同时纸板的松厚度指标也有提高，效益是显而易见的。

国产文化纸机压榨部改造

国产文化纸机多采用四辊三压或五辊三压复合压榨，再加一道正压（四压）以改善纸页的正面平滑度， 最快速度800m/min左右。为提高速度和改善纸机运行性能，最简单快捷的改造方法是将三压和四压由普通压榨改为靴压。

目前各主要靴压辊厂商均推出了微型靴压辊(Mini Shoe)，直径最小700mm，靴板宽度90～120m m。

用这样的靴压辊代替现有压榨辊，对压榨部的改变很小，改造周期短，投资省，纸机速度可提高到1000m/min，干度可提高三个百分点，由于干度提高，纸页湿强度相应提高，断纸频率降低一半，纸机运行性能得以明显提高，日常操作维护费用增加很少。

卫生纸机靴型压榨

卫生纸机与其它纸机比较有其独特性：

其一，压榨辊压在扬克烘缸上，而扬克烘缸不同于常规的压榨对辊。

除了扬克烘缸能承受的压力负荷以外，扬克烘缸还受制于其它影响因素如蒸汽压力，而蒸汽压力又会改变扬克烘缸盖以及外壳的运行温度从而改变该烘缸的变形情况。

所以卫生纸机的靴式压榨必须设计成在压区的整个宽度上都具有柔性，以便形成均匀一致的线压从而能够实现均匀一致的横幅水分分布。

其二，卫生纸机不仅要求出压区干度高以节能，还要尽可能保持高的松厚度。

因此用于卫生纸机的靴压辊有着特别的结构，目前Voith有NipcoFlex T柔性靴压辊，Valmet有ViscoNip靴压辊等专用于卫生纸机。

目前国内已有十多台高速卫生纸机采用了靴型压榨。

靴型压榨的毛布设计和使用

纸机压榨部配置靴型压榨后，如何最大地发挥靴压的作用，尽可能多地脱水，有一些因素是靴压使用中必须考虑的。

—靴压辊的靴套选型：靴套类型（平面、连续沟纹、间断沟纹、盲孔等），靴套的开孔面积，空隙率，靴套的硬度和其它特性。

各台纸机的靴压的配置和靴套的选型都是根据纸机的脱水需求和客户对纸页表面性能的要求来设计的。

配套毛布的设计：以毛布设计者的观点来看，靴套和毛布应该视为一个整体，根据使用靴套的类型选择相适应的毛布以取得在压区的最佳组合，以保证纸页有最大量的脱水，提高纸页出压榨部的干度，同时，又要保证纸页的性能。靴套和毛布的总容水空间是在毛布设计时要考虑的重要因素。

既保证有足够的容水空间又不因毛布空隙率过高影响毛布的适应期，如何保证足够的容水空间？这就需要毛布设计人员对靴套的设计和类型有一定的了解。

一般情况下，盲孔靴套多用于纸机车速相对较低，并且需要大量毛布脱水的压区中，并且此时的盲孔孔径相对较大，毛布设计时考虑使用定量比较大、透气度相对也较高的毛布。

换句话说，毛布需要有足够厚重的基布和相对流体阻力小的绒层结构。这样才能保证纸页的水分在压区里尽量多地从纸页传递到毛布，从而进入盲孔靴套，达到脱水的目的。

由于纸机车速高，毛布和纸页在压区停留时间短，如果有大量的水在短时间内通过毛布，很有可能在纸页上产生盲孔痕。

所以厚重基布的使用不仅能够提高毛布的容水空间，同时能够在一定程度上防止盲孔痕的产生。 

沟纹靴套多用于车速很高，有大量的压区脱水的环境中，此时的毛布设计就要考虑使用定量比较轻的毛布，意味着在保证毛布的容水空间的情况下，要选择比较轻的双层基布或者是1+1的复合基布。

同时，在绒的选择方面，要注意选择表面比较细腻的绒，这样能够使毛布表面在吸水饱和后，产生最大的表面张力，从而保证在压区中的水分传递。

沟纹靴套分为连续沟纹和间断沟纹，一般情况下，连续沟纹多运用在车速很高的纸机上。而运用间断沟纹靴套的纸机车速次之。

所以在毛布设计时，也需要考虑这一点，设计不同的毛布。

另外，连续沟纹和间断沟纹的过高的毛布空隙率，在毛布使用初期还会引起纸页掉边，毛布设计工程师也要引起注意。

在国内纸机的靴套使用中，个别的纸机还在运用平面靴套，平面靴套是第一代产品，虽然满足了靴压的需要，但是由于靴套表面没有沟槽，靴套本身不具有容水空间，从纸页中脱除的水分可能会在压区后又回到毛布中，从而引起纸页回湿。

因而，此时的毛布设计要注意采用厚重的毛布，并且使用相对比较细腻的绒，使在压区脱出的水分能很好地保留在毛布中，到真空箱处脱除。

毛布设计应考虑以压榨毛布在靴套沟纹间起桥梁作用，避免靴套的沟槽在纸面产生印痕。

同时，毛布设计也要关注客户对纸页的要求。这就要求毛布设计人员要很好地权衡毛布脱水与表面设计，做出对应的毛布定量和绒的选择。

纸板机和文化纸机由于定量的差异，脱水方式不同，在毛布设计的时候也要注意。

一般而言，纸板机的车速相对比较慢，但是纸页定量较高，所以在做毛布设计的时候，不仅要考虑压区脱水，而且毛布本身还要带走一定量的水分，达到真空箱脱水的目的。

所以纸板机靴压毛布定量相对较大，例如国内某大型双靴压纸板机，设计车速1000m/min，生产定量110～250g/m2。

牛皮挂面纸，一压线压力为500～650kN/m，二压线压力为1000～1100kN/m，此时一压毛布使用1800g/m2，二压毛布使用1900g/m2，出压区干度可达到49%～50%。 

对于高速文化纸机，毛布设计人员主要考虑压区脱水，真空箱脱水很少，甚至没有脱水，所以设计的毛布总定量会比较轻。

例如某双靴压高速文化纸机，设计车速为1800m/min，生产定量45～80g/m2涂布原纸，一压和二压的线压力均为1000kN/m以上，此时一压毛布使用1450g/m2，二压毛布使用1350g/m2，出压区干度可以达到52%。

但是由于纸机车速快，脱水需求大，纸机操控窗口小，所以对毛布的设计也相对苛刻。

小结

靴式压榨在我国使用历史仅十多年，目前主要集中于大型高速纸机，对靴压的使用似乎认识不足，仅知道靴压线压力可在1000kN/m以上，都以为对配套毛布有非常严格的要求。

其实从压榨冲量的理论就可以知道，靴压消除了压力峰值，毛布受压是缓和而时间较长的过程，使用寿命可以延长。

靴压由于宽压区还可以减轻以致消除由于毛布制造缺陷造成的压区振动。

目前国产毛布还未能在靴压纸机上成功运行，有制造工艺的局限性，也有认识上的误区。

纸机压榨部是否采用靴型压榨？应该破除偏见，并非只有大型高速纸机才使用靴压，只要综合考虑纸种的要求，纸机运行性的改进，产品质量的提高和产能的提高，以及采用靴压的一次性投入和运行费用，就能决定是否采用靴压。

目前国内采用靴压的最窄纸机抄宽为3800mm，而国外有抄宽2000mm的纸机也使用了靴压。

除了纸板、文化纸、卫生纸等大宗产品外，特种纸的纸机同样可以采用靴型压榨。

在当前纸业市场需求不旺、发展停滞的情况下，纸厂可以考虑对现有纸机进行包括采用靴压技术在内的技术改造，以降低生产成本，提高产品竞争力。

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