Trong quá trình chuyển đổi ngành công nghiệp giấy sang tốc độ cao và tinh chế hơn, khâu sấy, là mắt xích quan trọng quyết định chất lượng giấy và hiệu quả sản xuất, không ngừng cải tiến công nghệ thiết bị. Mặc dù các máy sấy hơi nước truyền thống có thể đáp ứng nhu cầu sấy cơ bản, nhưng chúng dễ gặp các vấn đề như mép giấy bị rung, nhăn và đứt trong điều kiện sản xuất tốc độ cao, gây khó khăn trong việc đáp ứng yêu cầu sản xuất các sản phẩm giấy chất lượng cao với số lượng ít. Trong bối cảnh đó, các trục sấy chân không (còn gọi là trục Vac) đã ra đời. Với chức năng hút chân không và sấy phụ trợ độc đáo, chúng đã trở thành thiết bị hỗ trợ cốt lõi trong khâu sấy của máy sản xuất giấy tốc độ cao, đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất lượng và hiệu quả của ngành công nghiệp giấy.

Trục sấy chân không (VAC) không phải là các bộ phận gia nhiệt và sấy truyền thống, mà là thiết bị ổn định màng giấy tốc độ cao và thiết bị hỗ trợ sấy, hoạt động phối hợp với các xi lanh sấy hơi nước. Chúng chủ yếu được sử dụng trong cấu hình sấy một dây của máy giấy tốc độ cao, và thường thấy trong các dây chuyền sản xuất giấy in ấn, giấy tráng phủ, bìa cứng trắng và giấy nền sóng sóng số lượng nhỏ. Khác với chế độ hoạt động của các xi lanh sấy hơi nước truyền thống dựa vào nguồn cung cấp hơi nước bên trong để tạo nhiệt sấy, trục sấy chân không đạt được sự ổn định màng giấy thông qua quá trình hấp phụ áp suất âm, đồng thời hỗ trợ đẩy nhanh quá trình thải khí ẩm, gián tiếp cải thiện hiệu quả sấy tổng thể, tạo thành một hệ thống sấy phối hợp “gia nhiệt + ổn định màng giấy”.

Về thiết kế cấu trúc, trục sấy chân không chủ yếu được chia thành hai loại để phù hợp với tốc độ xe và nhu cầu sản xuất khác nhau. Trong đó, trục sấy chân không có rãnh không cần hộp hút chân không tích hợp. Bề mặt trục được tạo các rãnh rộng 5mm và sâu 4mm, các lỗ nhỏ được phân bố ở đáy rãnh, với các lỗ dày đặc hơn ở mép để dễ dàng luồn giấy. Nó có thể tạo ra độ chân không khoảng 2kPa khi kết hợp với hộp thổi khí, và tỷ lệ mở được kiểm soát ở mức 0,1%~0,4%, thực hiện liên kết màng giấy bằng áp suất âm của luồng khí. Cấu trúc của nó tương đối đơn giản, phù hợp với sản xuất máy giấy tốc độ trung bình và cao. Loại còn lại là trục sấy chân không có hộp hút chân không tích hợp, được trang bị các lỗ bậc thang chính xác hoặc các lỗ dày đặc trên vỏ trục, và một buồng chân không có thể điều chỉnh theo chiều rộng bên trong, được kết nối trực tiếp với bơm hút chân không. Máy có độ chân không cao hơn và khả năng điều khiển chính xác hơn, được thiết kế đặc biệt cho các máy sản xuất giấy tốc độ cực cao với tốc độ vượt quá 1000m/phút, có thể giải quyết hiệu quả vấn đề ổn định màng giấy trong điều kiện làm việc khắc nghiệt. Trong một số dây chuyền sản xuất cao cấp, trục hút chân không và xi lanh sấy tạo thành một tỷ lệ chính xác. Ví dụ, một máy sản xuất giấy in cao cấp với sản lượng hàng năm 130.000 tấn có một bộ phận sấy gồm 29 xi lanh sấy hơi nước và nhiều trục hút chân không có đường kính 1500mm. Hàng xi lanh sấy truyền thống phía dưới được thay thế hoàn toàn bằng trục hút chân không, giúp sản xuất liên tục hiệu quả mà không cần luồn dây và cải thiện đáng kể sự ổn định vận hành.

Giá trị cốt lõi của trục lăn sấy chân không (VAC) nằm ở nguyên lý hoạt động khoa học và ưu điểm về hiệu suất trong điều kiện vận hành tốc độ cao. Trong sản xuất thực tế, hàng xi lanh sấy hơi nước phía trên có nhiệm vụ cung cấp nhiệt để làm bay hơi độ ẩm trong màng giấy, trong khi hàng trục lăn sấy chân không phía dưới hút chặt màng giấy lên bề mặt lưới khô bằng áp suất âm, bù đắp hiệu quả lực ly tâm sinh ra do vận hành tốc độ cao, và giải quyết triệt để các vấn đề thường gặp trong ngành như mép giấy bị rung, nhăn và đứt. Đồng thời, luồng khí trong hệ thống thông gió dạng túi được hút vào các lỗ trên trục lăn, đẩy nhanh quá trình thoát khí ẩm, phá vỡ lớp giữ ẩm trên bề mặt màng giấy, và gián tiếp cải thiện tốc độ sấy. Trong giai đoạn luồn giấy, thiết kế các lỗ dày đặc ở các cạnh có thể tăng cường hiệu quả hút ẩm, cải thiện đáng kể tỷ lệ luồn giấy thành công và rút ngắn thời gian luồn giấy. Trường hợp chuyển đổi của máy giấy PM15 của Lee & Man Paper đã chứng minh điều này một cách đầy đủ. Sau khi chuyển đổi các trục sấy đôi ban đầu thành trục sấy đơn và nâng cấp chúng lên trục lăn chân không, kết hợp với hộp ổn định được tối ưu hóa và thiết bị thông gió dạng túi, tỷ lệ đứt giấy giảm 60%, thời gian ngừng hoạt động ngoài kế hoạch giảm 30%, và khi sản xuất giấy nền sóng 70~90g/m² với tốc độ 1000m/phút, số lần đứt giấy trung bình hàng tháng chỉ là 10 lần, và hiệu suất sản xuất tăng 3%.

So với các xi lanh sấy hơi truyền thống, vị trí chức năng của trục sấy chân không nghiêng về ổn định khổ giấy và sấy phụ trợ, hai chức năng này bổ sung và phối hợp với nhau. Về nguồn nhiệt, trục sấy chân không không có cấu trúc gia nhiệt tích hợp và hoàn toàn dựa vào áp suất âm để hoạt động, trong khi xi lanh sấy hơi sử dụng hơi nước làm nguồn nhiệt và đảm nhiệm các nhiệm vụ truyền nhiệt và sấy chính; về cấu trúc bề mặt, trục sấy chân không có thiết kế rãnh hoặc khoan, trong khi xi lanh sấy hơi chủ yếu có bề mặt mạ crom hoặc gang nhẵn; về trọng tâm chức năng, trục sấy chân không tập trung vào ổn định khổ giấy, hút ẩm phụ trợ và giảm khuyết tật giấy, trong khi xi lanh sấy hơi tập trung vào truyền nhiệt hiệu quả để hoàn thành quá trình bay hơi chính của hơi ẩm trong giấy. Về khả năng sấy, khả năng sấy của một trục sấy chân không đơn lẻ bị hạn chế, và khoảng 2-3 trục sấy chân không tương đương với một xi lanh sấy tiêu chuẩn. Do đó, trong các ứng dụng thực tế, cần phải lựa chọn số lượng trục hút chân không và xi lanh sấy hơi nước sao cho phù hợp với tốc độ xe và lượng giấy cần dùng để đạt được sự cân bằng giữa hiệu quả và chi phí.

Trong bối cảnh thúc đẩy chiến lược “carbon kép” và chuyển đổi thông minh, tiết kiệm năng lượng trong ngành công nghiệp sản xuất giấy, việc ứng dụng trục sấy chân không (VAC) cũng cần tính đến việc kiểm soát tiêu thụ năng lượng và tối ưu hóa bảo trì. Trục sấy VAC cần hệ thống hút chân không và thông gió hỗ trợ, và so với các cấu hình sấy truyền thống, mức tiêu thụ năng lượng và chi phí bảo trì của chúng cao hơn một chút, nhưng có thể đạt được hiệu quả tiết kiệm năng lượng và giảm tiêu thụ thông qua tối ưu hóa kỹ thuật. Ví dụ, Lee & Man Paper đã nâng cấp hộp hút chân không SymRun trong quá trình chuyển đổi, giảm tải cho quạt cấp khí 30% đồng thời cải thiện độ chân không; Valmet Finland đã tối ưu hóa khoảng cách giữa các trục VAC và xi lanh sấy thông qua quét và mô hình hóa 3D, tăng góc quấn giấy của máy sấy, giảm số lượng quạt thổi và đường ống dẫn khí, đồng thời giảm tiêu thụ năng lượng và chi phí bảo trì. Trong bảo trì hàng ngày, cần thường xuyên thổi ngược các lỗ và rãnh của trục VAC bằng khí nén để ngăn ngừa tắc nghẽn, đồng thời kiểm tra hiệu suất làm kín chân không và nhiệt độ ổ trục, và kiểm soát độ chân không trong phạm vi yêu cầu của quy trình. Việc kết hợp với hệ thống thông gió túi khí hiệu quả và hệ thống bơm nhiệt có thể cải thiện đáng kể hiệu quả sấy tổng thể và giảm lượng hơi nước tiêu thụ.

Với sự nâng cấp liên tục của công nghệ máy giấy tốc độ cao và nhu cầu ngày càng tăng đối với các sản phẩm giấy cao cấp, sự phát triển công nghệ của trục sấy chân không (VAC) cũng sẽ hướng tới độ chính xác, tiết kiệm năng lượng và tính thông minh. Trong tương lai, với sự hỗ trợ của các công nghệ tiên tiến như mô phỏng CFD và tính toán số, thiết kế lỗ và cấu trúc buồng chân không của trục VAC có thể được tối ưu hóa hơn nữa để cải thiện độ chính xác điều khiển áp suất âm và độ bám dính của màng giấy; kết hợp với cảm biến thông minh và phân tích dữ liệu lớn, việc điều chỉnh động mức độ chân không có thể được thực hiện để thích ứng với nhu cầu sản xuất của các loại giấy khác nhau và tốc độ xe khác nhau; đồng thời, thông qua việc nâng cấp vật liệu và tối ưu hóa cấu trúc, mức tiêu thụ năng lượng và độ hao mòn của thiết bị có thể được giảm thiểu, và tuổi thọ có thể được kéo dài. Là một “công cụ ổn định chất lượng” cho hệ thống sấy giấy tốc độ cao, trục sấy chân không không chỉ giải quyết nhiều vấn đề khó khăn của các cấu hình sấy truyền thống trong điều kiện làm việc tốc độ cao, mà còn giúp các doanh nghiệp sản xuất giấy nâng cao chất lượng sản phẩm và tối ưu hóa hiệu quả sản xuất, tạo động lực mới cho sự phát triển chất lượng cao của ngành công nghiệp giấy.