CN104746378B - 一种采用空气与过热蒸汽的蒸汽箱及调节纸张水分的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用空气与过热蒸汽的蒸汽箱及调节纸张水分的方法，包括空气总管、蒸汽总管、蒸汽室、箱体预热室；蒸汽总管设有多个混合室，混合室的一端连通蒸汽总管，另一端由空气支管连通空气总管，使蒸汽总管内的过热蒸汽进入混合室时的方向与空气总管内的干燥空气进入混合室时的方向相对；每根蒸汽支管的一端分别对应连接在一个混合室的顶部，蒸汽支管的另一端分别对应连接在蒸汽箱上，使蒸汽进入相应的蒸汽室时的方向与湿纸页运行方向相反。与现有技术相比，只改变各蒸汽室蒸汽与空气比例，来调节纸张横幅的水分含量和干度，不改变各蒸汽室气体流量和压力，从而避免了蒸汽在各蒸汽室之间的流动。
Description
技术领域
本发明涉及制浆造纸技术领域，尤其涉及一种采用空气与过热蒸汽的蒸汽箱及调节纸张水分的方法。
背景技术
蒸汽箱沿纸张横幅喷射蒸汽，蒸汽在纸张中冷凝，释放潜热，从而提高湿纸幅的温度、降低湿纸幅中水的表面张力和粘度，能改善网部、压榨部的脱水能力和烘缸部的干燥能力，同时能调节纸张横幅水分含量的均匀性，能改善压光后纸张的印刷性能和涂布纸的涂布性能，及印刷性能的横幅均匀性，因此蒸汽箱广泛地应用于各种纸机上，特别是对产品质量要求比较高的特种纸机上。然而传统的蒸汽箱在蒸汽进入蒸汽箱时，蒸汽直接冲击纸页产生不利影响，而且蒸汽不均匀并夹带湿的水滴(如冷凝水)容易喷到纸页上，影响纸张品质。
除此之外，传统的蒸汽箱还存在如下缺陷。
传统的蒸汽箱调节纸张横幅水分含量的功能是通过将蒸汽箱沿横幅分为多个蒸汽室，单独调节进入每个蒸汽室的蒸汽流量来实现的。这种方法的缺点是当一个蒸汽室流量比较低时，周围流量高的蒸汽室的蒸汽就会流过来补充，特别是当蒸汽箱安装在网部与真空箱配合使用时，这种方法的缺点就非常明显，当某一个室的蒸汽流量下降，低于真空抽吸的能力时，真空箱将从周围的蒸汽流量大的蒸汽室中抽取蒸汽，即使流量小的蒸汽室位于两边，由于边板比中间的隔板厚，甚至还有其它隔离装置，因此抽取空气补充的可能性比较小，这样真空箱就使各处的蒸汽流量向均匀方向发展，从而影响了蒸汽箱的调节效果。
美国专利US3945881为了解决上述问题，通过将真空箱也分为与蒸汽箱同样数量的真空室，且单独进行控制，从而当某一室蒸汽流量降低时，相对应的真空室的抽气流也降低，但这种方法的缺点是要采用两套控制系统，同时使真空箱变得更复杂。
美国专利US4249992和US4331510提出了另一个解决方法，横幅各室蒸汽流量与压力相同，通过改变横幅各室蒸汽与纸张的接触面积来调节纸张横幅水分含量，对湿度大的部位提供更大的蒸汽作用时间，而湿度小的部位则减少蒸汽与纸张的接触面积，由于各室的蒸汽流量是相同的，因此蒸汽流量不会在各室之间流动，但这种方法需要复杂、独特的内部结构。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种采用空气与过热蒸汽的蒸汽箱及调节纸张水分的方法。不仅克服了传统蒸汽箱的蒸汽冲击纸页产生的不利影响，而且还解决了现有技术蒸汽中带有冷凝水喷到纸页上的技术问题。除此之外，本蒸汽箱与现有技术相比，只改变蒸汽箱横幅各蒸汽室蒸汽与空气的比例，来调节纸张横幅的水分含量和干度，不改变各蒸汽室气体流量和压力，从而避免了蒸汽在各蒸汽室之间的流动。
本发明通过下述技术方案实现：
一种采用空气与过热蒸汽的蒸汽箱，包括空气总管1、蒸汽总管5、蒸汽箱12-1、多个通过隔板12-2间隔的蒸汽室12、蒸汽箱12-1外部的箱体预热室14；箱体预热室14通过预热支管11连接蒸汽总管5；蒸汽室12通过多根蒸汽支管7连通空气总管1及蒸汽总管5；所述蒸汽总管5的外壁间隔设有多个混合室8，混合室8的一端连通蒸汽总管5，相对的另一端通过空气支管3连通空气总管1，使蒸汽总管5内的过热蒸汽进入混合室8时的方向与空气总管1内的干燥空气进入混合室8时的方向相对；
每根蒸汽支管7的一端分别对应连接在一个混合室8的顶部，蒸汽支管7的另一端分别对应连接在蒸汽箱12-1湿纸页的出纸端的侧壁上，使每根蒸汽支管7内的混合蒸汽进入相应的蒸汽室12时的方向与湿纸页运行方向相反。
每根蒸汽支管7的一端分别对应连接在一个混合室8的顶部，使进入混合室8内的混合蒸汽先向上进入蒸汽支管7中，然后再沿蒸汽支管7向下进入相应的蒸汽室12。
所述蒸汽总管5为方锥形总管，其尺寸按拜纳斯方程法制得，空气总管1为矩形管，空气总管1的入口端设有空气总管控制阀2；所述蒸汽总管5的外壁与空气总管1的外壁相互贴合。
所述空气支管3的直径小于蒸汽支管7的直径，每根空气支管3上均设置有支管控制阀4。
所述蒸汽总管5蒸汽进入段设有蒸汽总管控制阀6，所述预热支管11连接在蒸汽总管控制阀6的上游，预热支管11上设置有预热控制阀10。
所述箱体预热室14还设有一带阀门的蒸汽回流管15。
所述蒸汽总管5的末端安装有带疏水阀的冷凝水管9；所述混合室8安装在蒸汽总管控制阀6与冷凝水管9之间。
蒸汽箱12-1的混合蒸汽出口设有孔阵列底板13。
采用蒸汽箱调节纸张横幅水分含量的方法如下：
蒸汽箱预热阶段
首先关闭空气总管控制阀2和蒸汽总管控制阀6，打开预热支管11上的预热控制阀10和蒸汽回流管15上的阀门，此时蒸汽总管5内的蒸汽进入箱体预热室14内，对蒸汽室12在工作之前先进行预热，目的是防止蒸汽支管7内的蒸汽进入蒸汽室12中时产生冷凝水；当蒸汽箱12-1及蒸汽室12的温度达到过热蒸汽的温度时，完成蒸汽箱的预热；
蒸汽箱工作阶段
蒸汽箱预热完成后，同时打开空气总管控制阀2和蒸汽总管控制阀6，此时，空气总管1内的干燥空气通过空气支管3进入混合室8内与蒸汽总管5来的过热蒸汽在混合室8内混合，形成混合蒸汽；蒸汽总管5内的过热蒸汽进入混合室8时的方向与空气总管1内的干燥空气进入混合室8时的方向相对；
混合室8内的混合蒸汽先向上进入蒸汽支管7中，然后再沿蒸汽支管7向下进入相应的蒸汽室12内，混合蒸汽进入相应的蒸汽室12内时的方向与湿纸页运行方向相反；接着，蒸汽室12内的混合蒸汽再通过设置在蒸汽箱12-1混合蒸汽出口的孔阵列底板13喷到纸张的表面上。
在蒸汽箱工作阶段，通过调节预热控制阀10及蒸汽回流管15上的阀门开度，控制箱体预热室14内的蒸汽流量。
所述过热蒸汽温度为120℃～130℃；空气总管1内的干燥空气温度为25℃～40℃。
本发明相对于现有技术，至少具有如下的优点及效果：
每根蒸汽支管的一端分别对应连接在一个混合室的顶部，蒸汽支管的另一端分别对应连接在蒸汽箱湿纸页的出纸端的侧壁上，使每根蒸汽支管内的混合蒸汽进入相应的蒸汽室时的方向与湿纸页运行方向相反，也就是说进入蒸汽室内的混合蒸汽喷射方向与纸页的方向垂直。这样一方面避免了混合蒸汽冲击纸页产生的不利影响，另一方面防止了混合蒸汽中可能带有的冷凝水喷到纸页上，从而影响纸张的品质。
每根蒸汽支管的一端分别对应连接在一个混合室的顶部，目的是，由于混合蒸汽是向上进入蒸汽支管中的，因此混合室中干燥空气与过热蒸汽混合时，可能产生的冷凝水不会进入蒸汽室中，而会流入蒸汽总管中，并随冷凝水管排走。
由于蒸汽总管为方锥形总管，其尺寸按拜纳斯方程法制得，因此进入各混合室中蒸汽的流量和压力相等，由于进入混合室中干燥空气的流向和过热蒸汽的流向相对，而且混合室比较小，干燥空气的入口与过热蒸汽的入口靠近，因此干燥空气进入到混合室增加了过热蒸汽进入到混合室的阻力，从而相应地减少了混合室中的过热蒸汽流量，进一步减少了干燥空气流量变化对进入各蒸汽室中混合蒸汽流量的影响。
综上所述，采用干燥空气和过热蒸汽混合调节，确保各蒸汽室中的气体流量和压力相等，从而避免了由蒸汽在各蒸汽室之间流动而影响调节效果。仅在空气支管上设置支管控制阀，只对空气流量进行控制；蒸汽支管上无需设置阀门，因此不用控制过热蒸汽的流量，减少了阀门的数量和尺寸，降低了控制成本。空气总管所采用的空气只需进行干燥处理无需加热，因此大大节省了能源成本。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为图1中A-A剖视图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图1、2所示。本发明一种采用空气与过热蒸汽的蒸汽箱，包括空气总管1、蒸汽总管5、蒸汽箱12-1、多个通过隔板12-2间隔的蒸汽室12、蒸汽箱12-1外部的箱体预热室14；箱体预热室14通过预热支管11连接蒸汽总管5；蒸汽室12通过多根蒸汽支管7连通空气总管1及蒸汽总管5；
所述蒸汽总管5的外壁间隔设有多个混合室8(矩形体)，混合室8的一端连通蒸汽总管5，相对的另一端通过空气支管3连通空气总管1，使蒸汽总管5内的过热蒸汽进入混合室8时的方向与空气总管1内的干燥空气进入混合室8时的方向相对；
每根蒸汽支管7的一端分别对应连接在一个混合室8的顶部，蒸汽支管7的另一端分别对应连接在蒸汽箱12-1湿纸页的出纸端的侧壁上，使每根蒸汽支管7内的混合蒸汽进入相应的蒸汽室12时的方向与湿纸页运行方向相反，也就是说进入蒸汽室12内的混合蒸汽喷射方向与纸页的方向垂直。这样一方面避免了混合蒸汽冲击纸页产生的不利影响，另一方面防止了混合蒸汽中可能带有的冷凝水喷到纸页上，从而影响纸张的品质。
每根蒸汽支管7的一端分别对应连接在一个混合室8的顶部，目的是，由于混合蒸汽是向上进入蒸汽支管7中的，因此混合室中干燥空气与过热蒸汽混合时，可能产生的冷凝水不会进入蒸汽室12中，而会流入蒸汽总管5中，并随冷凝水管9排走。
每根蒸汽支管7的一端分别对应连接在一个混合室8的顶部，使进入混合室8内的混合蒸汽先向上进入蒸汽支管7中，然后再沿蒸汽支管7向下进入相应的蒸汽室12。
所述蒸汽总管5为方锥形总管，空气总管1为矩形管，空气总管1的入口端设有空气总管控制阀2；所述蒸汽总管5的外壁与空气总管1的外壁相互贴合，可以利用蒸汽总管5散发的热量加热空气总管1内的干燥空气，节省能源。
方锥形总管，其尺寸按拜纳斯方程进行设计，从而确保经每个混合室8后从蒸汽支管7出来的混合蒸汽压力和流量相等。具体说，由于蒸汽总管为按拜纳斯方程设计的方锥形总管，干燥空气与过热蒸汽在靠近蒸汽总管的混合室中混合，同时空气进入混合室的方向与蒸汽的进入方向完全相反，因此混合后通过蒸汽支管7进入各蒸汽室12内混合蒸汽的流量是基本相等的，也就是说增加空气流量就会相应减少进入蒸汽支管7的蒸汽流量。
蒸汽箱提高纸机脱水效率、降低纸张水分含量的功能主要是通过蒸汽在湿纸页中冷凝释放潜热来实现的，而干燥空气与过热蒸汽混合一方面降低了混合蒸汽的温度和混合蒸汽的热含量，更重要的是干燥空气是不凝气体，干燥空气的存在会阻止过热汽蒸汽在纸张中的冷凝，极大地降低过热蒸汽的传热效果，因此减少过热蒸汽的流量相应增加干燥空气的流量就能有效地降低相应部位的蒸汽箱作用，从而通过调节干燥空气和过热蒸汽的比例就能达到调节纸张水分含量的目的。
所述空气支管3的直径小于蒸汽支管7的直径，每根空气支管3上均设置有支管控制阀4，支管控制阀4控制干燥空气进入各混合室8中流量，反过来控制混合蒸汽温度和混合蒸汽的热含量。
所述蒸汽总管5蒸汽进入段设有蒸汽总管控制阀6，所述预热支管11连接在蒸汽总管控制阀6的上游，预热支管11上设置有预热控制阀10，用于控制进箱体预热室14的蒸汽流量。
所述箱体预热室14还设有一带阀门的蒸汽回流管15。可以使箱体预热室14中的排出蒸汽加热后循环利用并排出箱体预热室14中的冷凝水，从而确保蒸汽箱12-1箱体的温度。
所述蒸汽总管5的末端安装有带疏水阀的冷凝水管9，用于排出总管中的冷凝水；所述混合室8安装在蒸汽总管控制阀6与冷凝水管9之间；
蒸汽箱12-1的混合蒸汽出口设有孔(或者缝)阵列底板13。
采用蒸汽箱调节纸张横幅水分含量的方法包括如下两个基本步骤：
蒸汽箱预热阶段
首先关闭空气总管控制阀2和蒸汽总管控制阀6，打开预热支管11上的预热控制阀10和蒸汽回流管15上的阀门，此时蒸汽总管5内的蒸汽进入箱体预热室14内，对蒸汽室12在工作之前先进行预热，目的是防止蒸汽支管7内的蒸汽进入蒸汽室12中时产生冷凝水；当蒸汽箱12-1及蒸汽室12的温度达到过热蒸汽的温度时，完成蒸汽箱的预热；
蒸汽箱工作阶段
蒸汽箱预热完成后，同时打开空气总管控制阀2和蒸汽总管控制阀6，此时，空气总管1内的干燥空气通过空气支管3进入混合室8内与蒸汽总管5来的过热蒸汽在混合室8内混合，形成混合蒸汽；蒸汽总管5内的过热蒸汽进入混合室8时的方向与空气总管1内的干燥空气进入混合室8时的方向相对；
混合室8内的混合蒸汽先向上进入蒸汽支管7中，然后再沿蒸汽支管7向下进入相应的蒸汽室12内，混合蒸汽进入相应的蒸汽室12内时的方向与湿纸页运行方向相反；接着，蒸汽室12内的混合蒸汽再通过设置在蒸汽箱12-1混合蒸汽出口的孔阵列底板13喷到纸张的表面上。
在蒸汽箱工作阶段，通过调节预热控制阀10及蒸汽回流管15上的阀门开度，控制箱体预热室14内的蒸汽流量。
过热蒸汽温度为120℃～130℃；空气总管1内的干燥空气温度为25℃～40℃(造纸车间的温度)。干燥空气与过热蒸汽的比为0～20％。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种采用空气与过热蒸汽的蒸汽箱，包括空气总管(1)、蒸汽总管(5)、蒸汽箱本体(12-1)、多个通过隔板(12-2)间隔的蒸汽室(12)、蒸汽箱本体(12-1)外部的箱体预热室(14)；箱体预热室(14)通过预热支管(11)连接蒸汽总管(5)；蒸汽室(12)通过多根蒸汽支管(7)连通空气总管(1)及蒸汽总管(5)；其特征在于：
所述蒸汽总管(5)的外壁间隔设有多个混合室(8)，混合室(8)的一端连通蒸汽总管(5)，相对的另一端通过空气支管(3)连通空气总管(1)，使蒸汽总管(5)内的过热蒸汽进入混合室(8)时的方向与空气总管(1)内的干燥空气进入混合室(8)时的方向相对；
每根蒸汽支管(7)的一端分别对应连接在一个混合室(8)的顶部，蒸汽支管(7)的另一端分别对应连接在蒸汽箱本体(12-1)湿纸页的出纸端的侧壁上，使每根蒸汽支管(7)内的混合蒸汽进入相应的蒸汽室(12)时的方向与湿纸页运行方向相反。
2.根据权利要求1所述的蒸汽箱，其特征在于：每根蒸汽支管(7)的一端分别对应连接在一个混合室(8)的顶部，使进入混合室(8)内的混合蒸汽先向上进入蒸汽支管(7)中，然后再沿蒸汽支管(7)向下进入相应的蒸汽室(12)。
3.根据权利要求1所述的蒸汽箱，其特征在于：所述蒸汽总管(5)为方锥形总管，其结构按拜纳斯方程法制得，空气总管(1)为矩形管，空气总管(1)的入口端设有空气总管控制阀(2)；所述蒸汽总管(5)的外壁与空气总管(1)的外壁相互贴合。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的蒸汽箱，其特征在于：所述空气支管(3)的直径小于蒸汽支管(7)的直径，每根空气支管(3)上均设置有支管控制阀(4)。
5.根据权利要求4所述的蒸汽箱，其特征在于：所述蒸汽总管(5)蒸汽进入段设有蒸汽总管控制阀(6)，所述预热支管(11)连接在蒸汽总管控制阀(6)的上游，预热支管(11)上设置有预热控制阀(10)。
6.根据权利要求5所述的蒸汽箱，其特征在于：所述箱体预热室(14)还设有一带阀门的蒸汽回流管(15)。
7.根据权利要求5所述的蒸汽箱，其特征在于：所述蒸汽总管(5)的末端安装有带疏水阀的冷凝水管(9)；所述混合室(8)安装在蒸汽总管控制阀(6)与冷凝水管(9)之间。
8.根据权利要求4所述的蒸汽箱，其特征在于：蒸汽箱本体(12-1)的混合蒸汽出口设有孔阵列底板(13)。
9.采用权利要求1至8中任一项所述蒸汽箱调节纸张横幅水分含量的方法，其特征在于包括蒸汽箱预热阶段和蒸汽箱工作阶段；
蒸汽箱预热阶段
首先关闭空气总管控制阀(2)和蒸汽总管控制阀(6)，打开预热支管(11)上的预热控制阀(10)和蒸汽回流管(15)上的阀门，此时蒸汽总管(5)内的蒸汽进入箱体预热室(14)内，对蒸汽室(12)在工作之前先进行预热，目的是防止蒸汽支管(7)内的蒸汽进入蒸汽室(12)中时产生冷凝水；当蒸汽箱本体(12-1)及蒸汽室(12)的温度达到过热蒸汽的温度时，完成蒸汽箱的预热；
蒸汽箱工作阶段
蒸汽箱预热完成后，同时打开空气总管控制阀(2)和蒸汽总管控制阀(6)，此时，空气总管(1)内的干燥空气通过空气支管(3)进入混合室(8)内与蒸汽总管(5)来的过热蒸汽在混合室(8)内混合，形成混合蒸汽；蒸汽总管(5)内的过热蒸汽进入混合室(8)时的方向与空气总管(1)内的干燥空气进入混合室(8)时的方向相对；
混合室(8)内的混合蒸汽先向上进入蒸汽支管(7)中，然后再沿蒸汽支管(7)向下进入相应的蒸汽室(12)内，混合蒸汽进入相应的蒸汽室(12)内时的方向与湿纸页运行方向相反；接着，蒸汽室(12)内的混合蒸汽再通过设置在蒸汽箱本体(12-1)混合蒸汽出口的孔阵列底板(13)喷到纸张的表面上。
10.根据权利要求9所述采用蒸汽箱调节纸张横幅水分含量的方法，其特征在于：过热蒸汽温度为120℃～130℃；空气总管(1)内的干燥空气温度为25℃～40℃。
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| Date | Code | Title | Description |
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Granted publication date: 20170308 |
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