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高速卫生纸机气罩的节能优化设计方案

2021-7-27 9:01:14 次浏览

  高速卫生纸机气罩的节能优化设计方案


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  随着国家对环保工作的高度重视,很多生活用纸企业已经严格禁用燃煤锅炉,取而代之的是燃气锅炉,造成生产成本增加。纸幅经过真空托辊后的干度36%~40%,气罩和扬克烘缸在卫生纸机中是蒸汽消耗的主要部位(图1),气罩和烘缸相比,气罩系统消耗蒸汽的量比较大,优化气罩及其外循环是节约蒸汽的关键。


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  气罩是利用高温、高速气流通过内部吹风箱吹到湿纸幅上,属于射流传热。气流喷射打破了纸幅的空气分界层,产生了高效热交换,热转移通常由强制对流产生。影响热交换系数的主要参数是:(1)喷射温度;(2)喷射速度;(3)喷射孔形状及布局;(4)喷射湿度。通常使用的是130℃以上的饱和蒸汽,如何使用和发挥好饱和蒸汽的作用是提升气罩效率的关键。


  1 气罩吹风箱的设计


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  吹风箱与烘缸间距,一般选取15~20mm,实践证明,传热系数随其间距增大而急剧下降。吹汽孔为圆形冲孔,这样的冲孔风阻较小,孔径大多为5~8mm,冲击速度为50~90m/s,孔为三角形布局,这种布局传热效果比较好(图2)。为了保持吹风箱的刚度,箱板厚度一般在3mm以上。


  2 气罩的吹风宽度


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  吹风宽度太宽,纸幅边缘干,纸边太热,易断纸,由于受到中高的影响,全幅横向定量水分会产生问题;吹风宽度太窄,纸幅边缘湿,加剧了刮刀片和扬克缸边缘的磨损,烘缸边缘喷涂化学品控制容易产生问题。一般气罩吹风宽度等于扬克缸上的纸幅宽度(图3)。


  3 气罩的外循环系统


  气罩是由并联的、相互独立的、带有热回收系统的两个高温高速热风罩组成,是运用了对流干燥的原理,来强化传热效果的高效干燥装置。根据纸幅的干度情况两部分压入的热空气温度不同,后面的部分温度相对较低。热风罩用管材和型钢构成骨架,用不锈钢板和隔热材料制成外壳。干部和湿部有各自独立的循环风系统,但相互连接。循环风从气罩排风口排出,经风机、蒸汽热交换器后返回气罩进风端。循环风机的电机速度控制风量和吹风速度。热风温度由进入热交换器的蒸汽流量来控制。当气罩张开时,相应降低循环风机转速。


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  现今气罩的外循环完全依赖乏汽和冷凝水加热进风,尽量避免使用新鲜蒸汽加热(图4)。另外,如果真空系统使用透平风机,透平风机能释放90~110℃热风,这部分热风也进入热回收系统用来加热进风。


 湿端排气时,如果湿度大有滴水现象,原则上都排掉;如果干度大一些,可以回流1/4,其余3/4排掉。


 干端、湿端回路上装有平衡管,平衡管路上设有气动阀门,有效地控制湿气排除的量。


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 进风经过热回收后温度大约有60~70℃,然后再经过冷凝水加热器(用最后一个闪蒸罐出来的冷凝水),温度上升至100℃左右,再各自进入干、湿端循环风,用从烘缸出来的乏汽经第一个闪蒸罐分离出的高压蒸汽进入干、湿端加热器,把进风加热到130℃以上,通过吹风箱喷射到纸页上(图5)。


 气罩的热风系统和烘缸的蒸汽冷凝水系统紧密相连,烘缸用新鲜蒸汽,气罩利用其乏汽,从而实现蒸汽及其余热利用的平衡。


 在引纸和清理缸面时,气罩可从缸面缩回大约200mm,且每一部分气罩都有一个人孔,工人可进入气罩内部每个角落进行清理及维修工作。气罩顶部的设计也考虑到了方便维修的问题。


 4 结语


  由于以上特殊的设计已把热量损失降到了最小限度,所以气罩里每一处表面都能保持干燥和高温。气罩的结构设计也已详尽地考虑到热膨胀问题。要不断地优化热风系统的设计,减少热损失,争取创造最大的节能效果。


  [ 转载自《中华纸业》,2020年7月 ]


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