造紙車(chē)間內依靠真空壓差脫水、排水、排氣（汽）的設備及附屬裝置都可歸類(lèi)于造紙機真空系統。除濕部真空系統外，還包括蒸汽冷凝水系統末段的冷凝水排出真空裝置及干部Vac.輥的配套真空裝置等。濕部真空系統主要包括：真空元件、前級氣水分離器、真空泵（或風(fēng)機）、后級氣水分離器、真空管道等組件。

真空元件

       1）成形部真空元件均為紙幅脫水、成形而設置，真空元件的形式及數量決定于成形器類(lèi)型。早期車(chē)速低于100m/min的圓網(wǎng)成形器（即圓網(wǎng)網(wǎng)槽成形器）不配置真空脫水元件。由圓網(wǎng)網(wǎng)槽成形器發(fā)展而來(lái)的圓網(wǎng)網(wǎng)籠成形器，如真空圓網(wǎng)成形器、Bristol成形器、超級成形器等，配置真空網(wǎng)籠、真空吸水箱等，其工作車(chē)速可達到500m/min甚至更高。

       長(cháng)網(wǎng)成形器一般均配置真空吸水箱、真空伏輥等真空元件。低速造紙機常配置非真空脫水元件案輥、案板等，但隨著(zhù)車(chē)速的提高，案輥、案板在脫水過(guò)程中造成的壓力—真空脈沖的強度急劇增加，嚴重影響紙幅成形質(zhì)量。在高速造紙機中案輥、案板逐漸被真空脫水板、真空吸水箱所代替。

       夾網(wǎng)成形器亦配置真空吸水箱、真空（伏）輥等真空脫水元件，但因其成形區短，真空脫水元件數量比長(cháng)網(wǎng)成形器少得多。

       由此可見(jiàn)，在幾種主要成形器中，真空脫水元件更多地被用于長(cháng)網(wǎng)成形器。對長(cháng)網(wǎng)成形器而言，車(chē)速越高真空脫水元件越多。真空脫水元件的真空度沿紙幅運行方向越來(lái)越高。

       2）壓榨部真空元件包括用于紙幅轉移的真空吸移輥，用于紙幅脫水的真空壓榨輥，用于毛布洗滌及脫水轉移的真空吸水箱。壓榨部真空元件的真空度比成形部高。

前級氣水分離器

       前級氣水分離器將真空元件排出的氣水混和物盡可能地分離，避免白水進(jìn)入真空管道，從而提高真空系統的工作效率。氣水混和物經(jīng)分離器分離后，白水經(jīng)水封槽溢流或泵至網(wǎng)下白水槽，然后回到車(chē)間白水系統內，濕空氣經(jīng)真空管道由真空泵排走。

       前級氣水分離器的體積決定于真空元件單位時(shí)間內所排出的氣水混和物的體積。氣水混和物的體積及氣水體積比決定了氣水分離器排水管及排氣管的直徑。在成形部，沿紙幅運行方向，氣水體積比隨著(zhù)紙幅干度提高而增大，可從0.25增大到125。在壓榨部，除毛布真空吸水箱所排出混和物的氣水體積比決定于吸水箱的結構及毛布含水量外，其他真空元件所排出混和物的氣水體積比也與紙幅干度有關(guān)。

       真空度相同的真空元件可共用一個(gè)氣水分離器。在氣水體積比很小的成形部前段，可將一個(gè)氣水分離器用于更多的真空元件。而在氣水體積比較大的成形部后段及壓榨部，不可將一個(gè)氣水分離器用于太多的真空元件。

       布置分離器時(shí)，在分離器進(jìn)口低于真空元件出口的前提下，盡量提高分離器的高度，保證足夠的水腿高度，同時(shí)提高水封槽的有效液位、網(wǎng)下白水池的有效容積。若由于空間及造紙機結構的原因，不能保證足夠的水腿高度，則應配置排水泵。一般情況下，用于真空伏輥、壓榨部下毛布真空吸水箱的分離器需要配置排水泵。

       為保證系統的穩定性，分離器水腿應垂直插入水封槽，水封槽內設置溢流隔板以保證液位穩定。水腿的傾斜會(huì )導致水腿內存氣，使真空度產(chǎn)生波動(dòng)影響紙幅成形。

真空泵及排風(fēng)機

       對位于成形區的開(kāi)始段，真空度較低（5-15kPa）的真空元件，應選用離心風(fēng)機或羅茨風(fēng)機作為真空發(fā)生裝置。對于其他真空元件，根據真空度要求選用羅茨真空泵或水環(huán)真空泵。羅茨真空泵機械排氣且噪音大，因存在機械磨損而導致維修工作量大，但不需要工作液，系統簡(jiǎn)單。水環(huán)真空泵維修工作量小、電耗小于前者、單機能力大，但需要工作液，系統相對復雜。大型造紙機的真空系統多選用水環(huán)真空泵，本文以下論述中，真空泵皆指水環(huán)真空泵。

       選用水環(huán)真空泵時(shí)，可選用帶隔板的一泵雙腔真空泵，2個(gè)腔體對應不同真空度要求的真空元件，在不同的真空度下工作。真空泵臺數的減少不但可節省設備投資，而且降低電動(dòng)機總裝機容量從而降低能耗及系統運行成本。同時(shí)減少占地面積，節省基建投資。

       真空泵抽氣速度根據真空元件的排氣速度、真空度、管道內平均壓力、管徑、管道長(cháng)度確定。布置真空泵時(shí)，盡量集中布置在靠近真空元件的區域，縮短真空管道的長(cháng)度，降低系統能耗。

后級氣水分離器

       后級氣水分離器將真空泵排出的氣水混和物分離，同時(shí)具有降低噪音作用?？諝饨?jīng)排氣管道排空，工作液（僅對水環(huán)真空泵而言）排出本系統或經(jīng)處理后循環(huán)使用。對規模較小的真空系統，為每臺真空泵配置鋼制后級氣水分離器或多臺真空泵共用1臺。規模較大時(shí)不配置鋼制后級氣水分離器，而將氣水混和物排入地溝，氣、水在地坑內分離。

       后級氣水分離器的排水量主要由真空泵工作液用量決定。在沒(méi)有前級氣水分離器的系統中，排水也包括真空元件排出的白水，水中纖維含量比前者高。在小型造紙機中，排水量小，水大多直接排走。而在大型造紙機中，排水量可達20m3/t紙甚至更高，無(wú)論從節約利用有限的水資源角度，還是從降低產(chǎn)品成本角度考慮，都應該將這部分水循環(huán)使用。

工作液的循環(huán)使用

       完整的工作液循環(huán)系統包括：收集槽、循環(huán)泵、過(guò)濾器、冷卻塔等。為收集工作液須設置一收集水槽。收集水槽是地溝的延伸和加深。后級氣水分離器和收集水槽合二為一。選擇合適的介質(zhì)流速設計地溝及收集水槽的尺寸尤其重要，各部位的介質(zhì)流速見(jiàn)表2。

       1）循環(huán)水泵：安裝在收集水槽（地坑）的蓋板上，泵送工作液至冷卻塔。循環(huán)水泵開(kāi)機吸水方式可設計為帶底閥吸水管或設置一自吸罐，自吸罐占地面積大，但比底閥安全可靠。

       2）過(guò)濾器：從真空泵（或經(jīng)后級氣水分離器）排出的工作液含有少量纖維、填料等（懸?。┕绦挝?，會(huì )導致真空泵轉子及冷卻塔結垢，故需在冷卻塔前設置過(guò)濾器。由于纖維短、填料粒度小，造紙行業(yè)廣泛使用的壓力篩、多圓盤(pán)過(guò)濾機在此并不適用，可根據水質(zhì)選用斜篩、管道過(guò)濾器等設備。一般設有前級氣水分離器的系統，可選用管道過(guò)濾器。在沒(méi)有前級氣水分離器的系統中應選用斜篩。

       3）冷卻塔：為改善紙幅在網(wǎng)部脫水成形而提高紙機流送系統及網(wǎng)部漿水的溫度，會(huì )導致進(jìn)入真空泵的空氣及飽和蒸汽混和物的溫度升高，從而使工作液溫度升高。真空泵工作過(guò)程中產(chǎn)生的熱能也被工作液吸收。

       工作液溫度的升高會(huì )導致真空泵工作效率的降低。只有工作液溫度低于吸入空氣及飽和蒸汽混和物的溫度時(shí)，真空泵才會(huì )正常工作?？蛇x用風(fēng)冷卻塔降低工作液的溫度以循環(huán)使用，比較合適的工作液溫度為20~30℃。

       4）內部及外部循環(huán)：在某些真空系統中，根據真空度要求將真空泵分為2組，收集高真空組排出的工作液不經(jīng)冷卻直接用作低真空組的工作液，稱(chēng)之為工作液內循環(huán)。內循環(huán)會(huì )使系統變得過(guò)于復雜，不易控制及改變系統參數，故一般只設置外循環(huán)。

真空系統管道

       造紙機真空元件所要求的真空度屬于低真空度范圍。低真空下，理論上真空管道管徑是通導率、管內平均壓力、管道長(cháng)度的函數，真空管道愈短愈粗愈好。

       為保證系統的密閉性，真空管道的聯(lián)接盡量用焊接方式。如需法蘭聯(lián)接，進(jìn)氣端選用凹槽法蘭或肩環(huán)和松套法蘭，出氣端選用平焊法蘭，選用配套的橡膠材料法蘭密封圈。系統內手動(dòng)閥可選用普通截止閥、閘板閥、蝶閥。

       真空管道布置的主要區別在于有無(wú)真空總管。無(wú)總管的布置方案適用于規模小，生產(chǎn)紙種、定量、車(chē)速變化不大的造紙機真空系統。大型復雜造紙機的真空系統應選擇總管布置方案，以利于操作參數的變化?？偣芸烧{隔板及旁路的設置可調節各真空泵的負荷，使系統工作在最佳狀態(tài)。

排氣管道

       排氣管道的布置決定于真空泵的排氣方式。氣水混和物不經(jīng)分離直接排入地坑（地坑作為后級氣水分離器）時(shí)，設置一條或幾條排氣管道將氣體從地坑引至室外，排氣管道也可用混凝土或磚制做?？諝饨?jīng)后級氣水分離器排出時(shí)，將排氣管匯總成一條或幾條排氣總管引至室外。室外排氣總管的高度可至屋頂，將安裝于排氣總管末端的消音器布置在屋頂上。

噪音防治

       真空系統是造紙車(chē)間主要的噪音源之一。噪音主要來(lái)自造紙機本體的真空元件、真空泵轉子、真空泵電機、共振。為減少噪音污染，將真空泵布置于單獨的房間內，其房間門(mén)、窗、墻體均需隔音處理；在真空泵與管道之間設置撓性短接防止噪音傳遞；合理設計后級氣水分離器、選用合理的介質(zhì)流速防止共振；在真空泵排到室外的排氣管道上裝消音器，以降低噪音對室外環(huán)境的污染。

系統自動(dòng)控制

       1）系統真空度的調節：真空元件真空度除通過(guò)其本身配備的可調進(jìn)氣裝置調節外，還可調節真空管道上的閥門(mén)。如果真空泵配置變速驅動(dòng)系統，將可通過(guò)調節真空泵的轉速更經(jīng)濟地調節系統真空度。

       2）系統開(kāi)停與造紙機的聯(lián)鎖：真空泵只能在相應的造紙機主傳動(dòng)點(diǎn)閉合并正常運行，與真空元件相關(guān)的噴水管正常噴水時(shí)才能被啟動(dòng)。與真空元件相關(guān)的造紙機主傳動(dòng)點(diǎn)停止運行時(shí)，真空泵聯(lián)鎖停機。減少成形網(wǎng)、毛布的非正常磨損，延長(cháng)其使用壽命。

       3）液位控制：前級氣水分離器液位控制：帶排水泵的分離器的液位與排水泵電機聯(lián)鎖，并通過(guò)調節排水泵出口管上的調節閥使液位穩定。其他分離器通過(guò)使帶隔板溢流的水封槽液位穩定而使其狀態(tài)穩定。收集水槽的液位與循環(huán)水泵電機聯(lián)鎖，調節循環(huán)水泵出口管上的調節閥使其液位穩定。

       4）溫度控制：循環(huán)水的溫度控制通過(guò)調節冷卻塔電機的轉速實(shí)現。

       5）組啟動(dòng)：DCS已成為現代化造紙車(chē)間的普遍選擇，甚至成為生產(chǎn)正常運行的必要條件。應將本系統的控制納入DCS，作為單獨的一個(gè)組自動(dòng)開(kāi)停。

       在影響造紙機濕部真空系統配置的主要因素中，造紙機濕部結構、真空元件組成及其要求是輸入條件，是基本依據；造紙機布置形式（單層或雙層）決定了設備布置的空間；保證濕部成紙質(zhì)量是目的；經(jīng)濟效益是檢驗系統合理與否的標準之一。單層布置且產(chǎn)量低的造紙機，因空間的局限可不設前級氣水分離器，但隨著(zhù)產(chǎn)量的提高，真空泵的電耗會(huì )顯著(zhù)提高。大規模真空系統中，氣水混和物排入地溝，氣在地坑內被分離、排出。

       工作液的循環(huán)使用與否，與系統穩定性無(wú)關(guān)，也不會(huì )影響濕部成紙質(zhì)量，只影響固定投資、產(chǎn)品成本。

       對大規模真空系統而言，工作液的循環(huán)使用雖增加部分固定投資、電耗，但因用水量的降低而降低最終產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

       對小規模真空系統而言，可比較工作液循環(huán)使用后所增費用與取水費用對最終產(chǎn)品成本的影響后，確定是否回用工作液。但是，面對水資源嚴重匱乏的現狀，工作液循環(huán)使用是發(fā)展趨勢。

（原載《中國造紙》，文章有刪減）