第五节 蒸汽加热系统
瓦楞纸板生产过程中，需对生产线的单面机、预热器、双面机、涂胶机等部位进行加热。常见的加热方式有蒸汽加热、导热油加热、电加热三种。无论采用哪种形式加热，瓦楞成型温度通常控制在160～180℃之间。若温度不足影响纸板的成型硬度，还容易出现高低楞、塌楞、黏合不良，以及纸板出现翘曲等现象。温度过高会影响原纸强度，甚至使原纸发脆、变黄，同时也容易因含水率不均衡使纸板出现翘曲现象。
蒸汽加热是一种最常见的加热方式，具有清洁卫生、使用方便、操作安全等优点，广泛用于不同幅宽、不同辊速的瓦楞纸板生产线。使用蒸汽加热时，由于冷凝水在容器内储积，容易造成热效率下降以及表面温度出现不均匀，因此必须设置虹吸装置。虹吸装置的导吸口距离瓦楞辊内壁间隙为0.3～0.8mm之间，这样可使冷凝水适时排放。
一、蒸汽系统工作原理
瓦楞纸板生产线蒸汽系统是由锅炉、供气管网、用热设备、疏水系统和回收管网组成的热力循环系统，其蒸汽系统气路构成见图2-34。饱和蒸汽通过主蒸汽管道沿着供气管网进入瓦楞机、预热器等用热设备中，经过用热设备中供气管道在瓦楞辊、压力辊和面纸热缸等用热单元内腔中冷凝放热，给原纸和成型瓦楞纸升温提供热量。在传热过程中，饱和蒸汽冷凝成同温度下的饱和冷凝水，通过固定虹吸管，经由蒸汽系统中的疏水系统排放到回收管网中，统一回收到锅炉房重新加热利用，整个回收过程处于封闭的状态。
图2-34 瓦楞纸板生产线蒸汽系统气路构成
二、蒸汽压力
1．蒸汽压力与辊速、温度的关系
蒸汽压力应该与瓦楞纸板机的辊速相对应，辊速越高，在一定时间内消耗的热量就越多，蒸汽消耗量就越大，同时对蒸汽的温度要求也不同。不同的蒸汽压力具有不同的温度，压力越高，温度就越高。过高的温度会使纸幅温度偏高，导致纸幅中的水分过多蒸发，不利于粘接。从工艺上考虑，当纸板温度达到110℃时，纸和淀粉黏合剂的结构就受到破坏，所以不能采用很高压力（温度）的蒸汽。另外，压力过大，容易发生蒸汽泄漏。表2-3表示不同速度下，瓦楞机使用的蒸汽压力与温度的关系。
表2-3 不同速度下，瓦楞机使用的蒸汽压力与温度的关系
根据加热器蒸汽管道上安装的压力表即可读出蒸汽压力（表压），然后就可知道其对应的温度。一般同纸幅接触的所有加热元件的表面温度较内部温度要低15～25℃，表面温度通常应保持在170℃左右。
根据异种金属熔接部分的热电效应原理，用表面温度计通过接触热辊面产生微弱电流来测知表面温度，简单明了。实际中也可以用滴水的方法近似判断表面温度，水滴滴到加热部件表面上，如发出“刺刺”声，则表明温度在150℃；若水滴仅限于内部沸腾，表面温度为100～150℃；若水滴呈半球状，没有沸腾，则温度在95℃以下。
2．蒸汽压与热压板控制
保证最小蒸汽压大于0.7MPa，热压板内部温度达到150℃，方可开机生产。实际生产中，依据瓦楞纸板的弯曲程度与辊速对热压板进行合理调整。当瓦楞纸板向箱板方向横向弯曲时，应抬起后一组热压板，保证黏合剂糊化前提下，降低热压板内部温度。当生产纵向尺寸小于600mm的瓦楞纸板时，应降低机速30%～40%，关闭或抬起后一组热压板蒸汽压装置，同时抬起热压板起到散热作用。对于预印纸板而言，要想实现150℃温度下生产无质量问题，预印面纸应采用耐高温光油，一旦发现预印面纸在此高温下出现油墨、光油拉花现象，应将热压板温度降低至130℃再生产。
三、蒸汽和冷凝水回收技术
蒸汽加热时会产生冷凝水和余热，对冷凝水和余热进行回收可节约能量。同时，加热过程中某些部件裸露在空气中，存在着热量损失，在热量损失的部分采取保温措施，可节约一定能量。
在瓦楞生产线上加装蒸汽和冷凝水回收系统，可把生产所产生的冷凝水和蒸汽，以活塞式压缩的原理加压后，把水汽混合物直接压进锅炉，从而达到最大限度节约能源的目的。锅炉因蒸发而补充冷水的次数减小，锅炉在设定的压力范围内保持压力的时间增加。这样既减少了锅炉重新升温的次数，也有利于生产线加热部位热量的恒定供给，改善纸板品质，提高辊速。这种蒸汽回收压缩机采用了耐高温、耐磨损新材料，具有无油耐磨特点。蒸汽回收机采用高温方式直接回收，热效率高达60%左右，并可取消用汽设备的疏水阀。蒸汽回收压缩机是由机械传动系统带动压缩系统工作，将高温汽水混合物加压，使其达到并高出锅炉运作时的压力，并将其压进锅炉，实现回收节约软水和节约电、煤能源。
在瓦楞纸板生产过程中高温饱和蒸汽冷凝放热，在用热单元内腔中形成饱和冷凝水。在瓦楞纸板生产线上，常见的冷凝水回收方式有三种。
1．开放式回收
开放式回收冷凝水是将用热设备中的冷凝水统一通过回收主管道收集到回收水池内，通过泵将冷凝水回收到锅炉中再次利用。由于水池和回收管处在开放式状态下，虽然在常温常压下，收集管不存在背压，疏水阀能顺利地排水，但在开放式环境下进行冷凝水回收，冷凝水的水温均低于100℃，而生产过程中的饱和冷凝水多在150℃以上，这样就造成了巨大的能源浪费。除此之外，冷凝水发生二次蒸发也容易导致水泵出现故障，影响整条生产线的冷凝水回收效果。开放式冷凝水回收系统结构简单，主要设备为回水池和冷凝水泵，操作简单方便，但二次蒸汽不能利用，余热损失大，如图2-35所示。
图2-35 开放式冷凝水回收系统
2．半封闭式回收
半封闭式回收系统回收的高温蒸汽和冷凝水先进入集水罐中降压扩容，然后用泵直接送入锅炉或补给水箱，操作使用比较方便，节能效果比开放式回收好。但是半封闭式冷凝水回收系统（图2-36）结构复杂，能源浪费也比较大。
图2-36 半封闭式冷凝水回收系统
3．封闭式回收
封闭式回收方式是指在处于完全密闭的状态下将生产过程中产生的冷凝水通过回收装置直接通入锅炉内。封闭式回收方式操作简单，回收效率高，尽可能地降低了能量的二次损失，是目前瓦楞纸板生产线上最节能的冷凝水回收方式，如图2-37所示。
图2-37 封闭式冷凝水回收系统
在加装蒸汽和冷凝水回收系统时，要结合瓦楞生产线的实际情况，选用最适合的蒸汽和冷凝水回收方式。原则是回收效率高、投资成本少。此外还要合理设计回收系统的管网布置，对管网进行保温，尽可能降低能量的二次损失。使用外购蒸汽的企业可将用后的余汽加压进行利用；回收蒸汽可用于弥补锅炉负荷不足的情况；用蒸汽回收压缩机代替锅炉的多级，具有维修方便、费用低、节约用电的优点。
四、二次蒸汽的回收利用
部分企业在蒸汽系统中增加一个闪蒸罐，实现了二次蒸汽的回收利用，大大节约了能源。
水由低温到达沸点所吸收的热叫“显热”，当一定压力下的饱和冷凝水（高压冷凝水）通过疏水阀时被降压，当产生压差的时候，冷凝水释放出一部分的显热，而显热会以潜热的形式被吸收，致使一部分水被“闪蒸”成蒸汽，所释放出的闪蒸蒸汽和系统主蒸汽是一样有用的，回收闪蒸蒸汽不仅具有经济性，而且具有环保意义。饱和冷凝水通过疏水阀，如图2-38所示，部分水二次蒸发，得到的汽水混合物通过闪蒸罐即可从冷凝水中分离闪蒸蒸汽，冷凝水和闪蒸蒸汽进入闪蒸罐后，冷凝水在重力作用下进入罐底部，通过疏水阀排出到集水槽内，而闪蒸蒸汽通过蒸汽喷射增压，利用高压蒸汽回收升压后，进入闪蒸罐上部的管道输送到用热单元进行传热，这样可以最大限度地利用闪蒸蒸汽。
图2-38 疏水阀组
1—高压冷凝水；2—疏水阀；3—止回阀；4—二次蒸汽；5—低压冷凝水；6，9—截止阀；7—感应腔；8—过滤器
五、利用导热油炉替代蒸汽锅炉实现节能降耗
能源是影响纸箱生产成本的突出因素，导热油炉可在较低的运行压力下，获得较高的工作温度，其供热温度一般在250～320℃之间，可以满足纸箱生产的要求。主要优点：在较宽的负荷范围内，热效率均能保持在最佳水平，可实现稳定的加热和精确的温度。由于导热油炉出口温度误差较小，并且具有可靠的运行控制和安全监测装置，可较好地实现节能降耗。所以，利用导热油炉取代传统的蒸汽锅炉，也是包装印刷企业实现节能降耗，可以考虑的一个生产方式的转变方向。