CN104988787B - 一种利用真空度调节纸张水分的蒸汽装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种利用真空度调节纸张水分的蒸汽装置及方法，蒸汽装置包括配对使用的蒸汽箱和真空箱，蒸汽箱设于湿纸页上方，真空箱设于湿纸页下方；蒸汽箱底面为蒸汽喷射区域，真空箱顶面为抽吸区域，抽吸区域的面积大于蒸汽喷射区域的面积。其方法是：湿纸页从蒸汽箱和真空箱之间连续输送，蒸汽箱从湿纸页上方向湿纸页表面提供蒸汽，以提高湿纸页的温度及湿度，真空箱从湿纸页下方对湿纸页进行抽吸，通过控制抽吸量控制湿纸页的温度和湿度。本发明利用真空度调节的方式来调节湿纸页中的温度和湿度，装置结构简单，蒸汽的利用率也高，可实现较好的水分调节效果，有效改善纸张质量。

Description

一种利用真空度调节纸张水分的蒸汽装置及方法

技术领域

本发明涉及制浆造纸技术领域，特别涉及一种利用真空度调节纸张水分的蒸汽装置及方法。

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，特别是对产品质量要求比较高的特种纸机上。

安装在网部和压榨部的蒸汽箱一般有两个目的，一是提高湿纸页的温度，有利于脱水，二是通过调节横幅各点温度来达到调节湿纸页横幅水分均匀的目的，以利于后续操作，获得更好的纸张性能。

网部的蒸汽箱一般是将蒸汽箱安装在水线后的真空箱上，因为网部水线后，或一两真空箱后的湿纸页中的水是比较难脱除的，因此，通过蒸汽箱提高湿纸页的温度可以更进一步地提高网部的脱水能力。

传统的蒸汽箱通过将蒸汽箱沿纸机横向分为多个蒸汽室，分别调节各个室中的蒸汽喷射量或调节各个室中蒸汽与湿纸页的接触时间(如申请号为US4249992的专利申请)来调节湿纸页水分的均匀性。但当蒸汽从蒸汽箱喷向网部的湿纸页时，由于两方面的原因，蒸汽在穿透纸页前会由湿度大的区域向湿度比较小的区域迁移，一是湿度小的区域真空效果更好，从而真空会通过纸页抽走更多的蒸汽。另一个原因是湿度大的一方阻力更大些。这样在纸张湿度比较大及真空箱的抽吸作用下，大大地降低了蒸汽箱提高网部脱水能力和调节横幅水分均匀的调节效果。

申请号为US5149401的专利申请中提供了解决上述问题的方法，即采用分室的蒸汽箱和分室的真空箱共同作用，除单独控制各个蒸汽室的蒸汽流量外，同时控制真空箱各个真空室的真空度，对于某一区域，当蒸汽的喷射量增加时，则真空室的真空抽吸量也增加，这种喷射蒸汽与抽吸蒸汽相结合的方法有效地解决了蒸汽迁移的问题，提高了蒸汽的效率，同时能更好地控制纸机的横幅湿度。

但上述方法的缺点也是显而易见，不但需要分室的蒸汽箱，还需要分室的真空箱，以及两套控制系统，并需要进行连锁控制，因此一方面增加了控制的复杂程度，另一方面大大地增加了投资和维护成本。事实上，由于蒸汽迁移的存在，对于真空度和抽吸量高的区域，就会吸引蒸汽迁移至该区域，从而无需刻意调节蒸汽箱的蒸汽量就基本能达到相同的效果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用真空度调节纸张水分的蒸汽装置，该装置结构简单，并可有效提高蒸汽利用率。

本发明的另一目的在于提供一种通过上述蒸汽装置实现的利用真空度调节纸张水分的方法。

本发明的技术方案为：一种利用真空度调节纸张水分的蒸汽装置，包括配对使用的蒸汽箱和真空箱，蒸汽箱设于湿纸页上方，真空箱设于湿纸页下方；蒸汽箱底面为蒸汽喷射区域，真空箱顶面为抽吸区域，抽吸区域的面积大于蒸汽喷射区域的面积。

所述真空箱包括真空总管、真空支管和真空箱体，真空总管通过多个真空支管与真空箱体连接，真空箱体内部为真空区。

所述真空箱体内部设有多个隔板，多个隔板将真空区分隔成多个独立的真空室。真空区沿纸张的横向分为多个真空室，每个真空室的真空度和抽气量进行单独控制。

所述真空箱体上，每个真空室的底部对应与一个真空支管连接；真空总管上设有真空总管控制阀，各真空支管上分别设有真空支管控制阀。

所述蒸汽箱包括蒸汽总管、蒸汽支管和蒸汽箱体，蒸汽总管通过多个蒸汽支管与蒸汽箱体连接，蒸汽箱体内部为整体式的蒸汽区。

蒸汽箱体内不分区，只包括一个整体式的蒸汽区，通过蒸汽总管控制阀对蒸汽喷射量进行总量控制，不对湿纸页的单个区域进行单独控制；结合真空箱体中多个相互独立的真空室。在运行过程中，当湿纸页横向某一区域湿度比较大时，提高对应区域真空室的真空度和抽气量，从而提高该区域真空脱水效果，同时，由于该区域抽气量增加，导致其它区域的蒸汽向该区域迁移，使该区域的蒸汽量增加，更多的蒸汽进入到该区域的湿纸页，提高该区域湿纸页的温度，更进一步地提高该区域的脱水效率和脱水量，从而达到调节横幅水分均匀性的目的。这样不但降低了控制的复杂性，降低了设备投资成本和维护费用，又确保了良好的调节效果。

沿湿纸页的输送方向，所述蒸汽支管成对分布于蒸汽箱体的前后两侧，蒸汽箱体上均匀分布有多对蒸汽支管，各蒸汽支管分别与蒸汽总管连接，蒸汽总管上设有蒸汽总管控制阀，用于控制蒸汽总管内的蒸汽流量。蒸汽从蒸汽箱体的侧面进入蒸汽区，一方面可避免蒸汽直接冲击湿纸页，保证湿纸页表面温度和湿度的均匀性，另一方面防止了蒸汽中可能带有的冷凝水喷到纸页上。

所述蒸汽箱体包括本体和底板，本体为底部开放的箱状结构，底板设于本体底部，并向蒸汽区的前后两侧分别延伸70～150mm，底板上分布有多个通孔。在真空箱的抽吸作用下，后面形成的区域阻止空气进入蒸汽箱底部的蒸汽喷射区，前面形成的区域阻止蒸汽溢出到纸机车间的环境中。

所述蒸汽箱体中，本体外周还设有预热箱体，本体与预热箱体之间形成箱体预热室，蒸汽总管上设有预热支管，预热支管与箱体预热室的一侧连接，箱体预热室的另一侧设有蒸汽回流管；预热支管上设有预热支管控制阀，用于控制预热支管内的蒸汽流量。预热蒸汽通过预热支管从蒸汽箱一侧进入箱体预热室中，然后从另一侧通过蒸汽回流管排出，排出的预热蒸汽和冷凝水经过排水和加热处理后可以再回箱体预热室中循环利用。

本发明通过上述蒸汽装置实现一种利用真空度调节纸张水分的方法，湿纸页从蒸汽箱和真空箱之间连续输送，蒸汽箱从湿纸页上方向湿纸页表面提供蒸汽，以提高湿纸页的温度及湿度，真空箱从湿纸页下方对湿纸页进行抽吸，通过控制抽吸量控制湿纸页的温度和湿度。

所述蒸汽箱向湿纸页提供蒸汽前，先对蒸汽箱进行预热，具体过程包括以下步骤：

(1)关闭蒸汽总管控制阀，打开预热支管控制阀，蒸汽通过预热支管进入箱体预热室，对蒸汽箱体进行预热；真空总管控制阀和真空支管控制阀处于常开状态；

(2)预热完成后，调节预热支管控制阀，减小预热支管中蒸汽的流量；

(3)打开蒸汽总管控制阀，蒸汽通过蒸汽支管进入蒸汽箱体内的蒸汽区，再通过底板上的通孔喷射到湿纸页表面；同时，真空箱的各真空室对湿纸页进行抽气；

(4)根据湿纸页的横幅水分含量差，分别调节各真空室对应真空支管上的真空支管控制阀开度，从而调节各真空室的真空度和抽气量，即可调节湿纸页的温度和湿度。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

1、本蒸汽装置通过真空箱和蒸汽箱配对的结构形式，利用真空度调节的方式来调节湿纸页中的温度和湿度，其结构简单，蒸汽的利用率也高，可实现较好的水分调节效果，有效改善纸张质量。

2、本蒸汽装置降低了控制的复杂程度和阀的数量，操作更简便，也降低了设备投资和维护的成本。

3、本蒸汽装置中，按纸张的运行方向，蒸汽箱底板前后伸出，阻止了空气进入到蒸汽喷射区，有效地提高了蒸汽的利用效率，同时防止了蒸汽外溢到造纸车间的环境中，更好地保护了抄造环境。

附图说明

图1为本蒸汽装置的结构示意图。

图2为图1的A-A向视图。

图3是图2的B-B向视图。

图4是底板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

本实施例一种利用真空度调节纸张水分的蒸汽装置，如图1、图2或图3所示，包括配对使用的蒸汽箱16和真空箱17，蒸汽箱设于湿纸页18上方，真空箱设于湿纸页下方；蒸汽箱底面为蒸汽喷射区域，真空箱顶面为抽吸区域，抽吸区域的面积大于蒸汽喷射区域的面积。

真空箱包括真空总管10、真空支管12和真空箱体19，真空总管通过多个真空支管与真空箱体连接，真空箱体内部为真空区。真空箱体内部设有多个隔板15，多个隔板将真空区分隔成多个独立的真空室14。真空区沿纸张的横向分为多个真空室，每个真空室的真空度和抽气量进行单独控制。真空箱体上，每个真空室的底部对应与一个真空支管连接；真空总管上设有真空总管控制阀11，各真空支管上分别设有真空支管控制阀13。

蒸汽箱包括蒸汽总管1、蒸汽支管3和蒸汽箱体20，蒸汽总管通过多个蒸汽支管与蒸汽箱体连接，蒸汽箱体内部为整体式的蒸汽区。如图3所示，蒸汽箱体内不分区，只包括一个整体式的蒸汽区，通过蒸汽总管控制阀对蒸汽喷射量进行总量控制，不对湿纸页的单个区域进行单独控制；结合真空箱体中多个相互独立的真空室。在运行过程中，当湿纸页横向某一区域湿度比较大时，提高对应区域真空室的真空度和抽气量，从而提高该区域真空脱水效果，同时，由于该区域抽气量增加，导致其它区域的蒸汽向该区域迁移，使该区域的蒸汽量增加，更多的蒸汽进入到该区域的湿纸页，提高该区域湿纸页的温度，更进一步地提高该区域的脱水效率和脱水量，从而达到调节横幅水分均匀性的目的。这样不但降低了控制的复杂性，降低了设备投资成本和维护费用，又确保了良好的调节效果。

沿湿纸页的输送方向，蒸汽支管成对分布于蒸汽箱体的前后两侧，蒸汽箱体上均匀分布有多对蒸汽支管，各蒸汽支管分别与蒸汽总管连接，蒸汽总管上设有蒸汽总管控制阀2，用于控制蒸汽总管内的蒸汽流量，蒸汽总管末端设有冷凝水管4。蒸汽从蒸汽箱体的侧面进入蒸汽区，一方面可避免蒸汽直接冲击湿纸页，保证湿纸页表面温度和湿度的均匀性，另一方面防止了蒸汽中可能带有的冷凝水喷到纸页上。

蒸汽箱体包括本体和底板9，本体为底部开放的箱状结构，底板设于本体底部，并向蒸汽区的前后两侧分别延伸70～150mm，如图4所示，底板上分布有多个通孔。在真空箱的抽吸作用下，后面形成的区域阻止空气进入蒸汽箱底部的蒸汽喷射区，前面形成的区域阻止蒸汽溢出到纸机车间的环境中。如图2或图3所示，蒸汽箱体中，本体外周还设有预热箱体21，本体与预热箱体之间形成箱体预热室8，蒸汽总管上设有预热支管5，预热支管与箱体预热室的一侧连接，箱体预热室的另一侧设有蒸汽回流管7；预热支管上设有预热支管控制阀6，用于控制预热支管内的蒸汽流量。预热蒸汽通过预热支管从蒸汽箱一侧进入箱体预热室中，然后从另一侧通过蒸汽回流管排出，排出的预热蒸汽和冷凝水经过排水和加热处理后可以再回箱体预热室中循环利用。

通过上述蒸汽装置实现可一种利用真空度调节纸张水分的方法，湿纸页从蒸汽箱和真空箱之间连续输送，蒸汽箱从湿纸页上方向湿纸页表面提供蒸汽，以提高湿纸页的温度及湿度，真空箱从湿纸页下方对湿纸页进行抽吸，通过控制抽吸量控制湿纸页的温度和湿度。

蒸汽箱向湿纸页提供蒸汽前，还可先对蒸汽箱进行预热，具体过程包括以下步骤：

(1)关闭蒸汽总管控制阀，打开预热支管控制阀，蒸汽通过预热支管进入箱体预热室，对蒸汽箱体进行预热；真空总管控制阀和真空支管控制阀处于常开状态；

(2)预热完成后，调节预热支管控制阀，减小预热支管中蒸汽的流量；

(3)打开蒸汽总管控制阀，蒸汽通过蒸汽支管进入蒸汽箱体内的蒸汽区，再通过底板上的通孔喷射到湿纸页表面；同时，真空箱的各真空室对湿纸页进行抽气；

(4)根据湿纸页的横幅水分含量差，分别调节各真空室对应真空支管上的真空支管控制阀开度，从而调节各真空室的真空度和抽气量，即可调节湿纸页的温度和湿度。其中，当湿纸页的某处水分含量过高时，加大对应部位真空室的真空度和抽气量，这样一方面对湿纸页的抽气量加大，可以抽走更多的水，另一方面，由于该部位有更多的气体被抽走，促使其它部位的蒸汽迁移到该部位，提高该部位的蒸汽量和湿纸页的温度，从而进一步促进该部位的脱水量和干度，同时相应地降低了其它部位的湿纸页温度和干度，达到调节湿纸页横幅水分均匀性的目的。

如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims (7)

1.一种利用真空度调节纸张水分的蒸汽装置，其特征在于，包括配对使用的蒸汽箱和真空箱，蒸汽箱设于湿纸页上方，真空箱设于湿纸页下方；蒸汽箱底面为蒸汽喷射区域，真空箱顶面为抽吸区域，抽吸区域的面积大于蒸汽喷射区域的面积；

所述真空箱包括真空总管、真空支管和真空箱体，真空总管通过多个真空支管与真空箱体连接，真空箱体内部为真空区；所述真空箱体内部设有多个隔板，多个隔板将真空区分隔成多个独立的真空室；

所述蒸汽箱包括蒸汽总管、蒸汽支管和蒸汽箱体，蒸汽总管通过多个蒸汽支管与蒸汽箱体连接，蒸汽箱体内部为整体式的蒸汽区。

2.根据权利要求1所述一种利用真空度调节纸张水分的蒸汽装置，其特征在于，所述真空箱体上，每个真空室的底部对应与一个真空支管连接；真空总管上设有真空总管控制阀，各真空支管上分别设有真空支管控制阀。

3.根据权利要求1所述一种利用真空度调节纸张水分的蒸汽装置，其特征在于，沿湿纸页的输送方向，所述蒸汽支管成对分布于蒸汽箱体的前后两侧，蒸汽箱体上均匀分布有多对蒸汽支管，各蒸汽支管分别与蒸汽总管连接，蒸汽总管上设有蒸汽总管控制阀。

4.根据权利要求1所述一种利用真空度调节纸张水分的蒸汽装置，其特征在于，所述蒸汽箱体包括本体和底板，本体为底部开放的箱状结构，底板设于本体底部，并向蒸汽区的前后两侧分别延伸70～150mm，底板上分布有多个通孔。

5.根据权利要求4所述一种利用真空度调节纸张水分的蒸汽装置，其特征在于，所述蒸汽箱体中，本体外周还设有预热箱体，本体与预热箱体之间形成箱体预热室，蒸汽总管上设有预热支管，预热支管与箱体预热室的一侧连接，箱体预热室的另一侧设有蒸汽回流管；预热支管上设有预热支管控制阀。

6.根据权利要求1～5任一项所述蒸汽装置实现一种利用真空度调节纸张水分的方法，其特征在于，湿纸页从蒸汽箱和真空箱之间连续输送，蒸汽箱从湿纸页上方向湿纸页表面提供蒸汽，以提高湿纸页的温度及湿度，真空箱从湿纸页下方对湿纸页进行抽吸，通过控制抽吸量控制湿纸页的温度和湿度。

7.根据权利要求6所述一种利用真空度调节纸张水分的方法，其特征在于，所述蒸汽箱向湿纸页提供蒸汽前，先对蒸汽箱进行预热，具体过程包括以下步骤：

(1)关闭蒸汽总管控制阀，打开预热支管控制阀，蒸汽通过预热支管进入箱体预热室，对蒸汽箱体进行预热；真空总管控制阀和真空支管控制阀处于常开状态；

(2)预热完成后，调节预热支管控制阀，减小预热支管中蒸汽的流量；

(3)打开蒸汽总管控制阀，蒸汽通过蒸汽支管进入蒸汽箱体内的蒸汽区，再通过底板上的通孔喷射到湿纸页表面；同时，真空箱的各真空室对湿纸页进行抽气；

(4)根据湿纸页的横幅水分含量差，分别调节各真空室对应真空支管上的真空支管控制阀开度，从而调节各真空室的真空度和抽气量，即可调节湿纸页的温度和湿度。