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高速衛(wèi)生紙機氣罩的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計方案
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隨著國家對環(huán)保工作的高度重視,很多生活用紙企業(yè)已經(jīng)嚴格禁用燃煤鍋爐,取而代之的是燃氣鍋爐,造成生產(chǎn)成本增加。紙幅經(jīng)過真空托輥后的干度36%~40%,氣罩和揚克烘缸在衛(wèi)生紙機中是蒸汽消耗的主要部位(圖1),氣罩和烘缸相比,氣罩系統(tǒng)消耗蒸汽的量比較大,優(yōu)化氣罩及其外循環(huán)是節(jié)約蒸汽的關(guān)鍵。
氣罩是利用高溫、高速氣流通過內(nèi)部吹風(fēng)箱吹到濕紙幅上,屬于射流傳熱。氣流噴射打破了紙幅的空氣分界層,產(chǎn)生了高效熱交換,熱轉(zhuǎn)移通常由強制對流產(chǎn)生。影響熱交換系數(shù)的主要參數(shù)是:(1)噴射溫度;(2)噴射速度;(3)噴射孔形狀及布局;(4)噴射濕度。通常使用的是130℃以上的飽和蒸汽,如何使用和發(fā)揮好飽和蒸汽的作用是提升氣罩效率的關(guān)鍵。
1 氣罩吹風(fēng)箱的設(shè)計
吹風(fēng)箱與烘缸間距,一般選取15~20mm,實踐證明,傳熱系數(shù)隨其間距增大而急劇下降。吹汽孔為圓形沖孔,這樣的沖孔風(fēng)阻較小,孔徑大多為5~8mm,沖擊速度為50~90m/s,孔為三角形布局,這種布局傳熱效果比較好(圖2)。為了保持吹風(fēng)箱的剛度,箱板厚度一般在3mm以上。
2 氣罩的吹風(fēng)寬度
吹風(fēng)寬度太寬,紙幅邊緣干,紙邊太熱,易斷紙,由于受到中高的影響,全幅橫向定量水分會產(chǎn)生問題;吹風(fēng)寬度太窄,紙幅邊緣濕,加劇了刮刀片和揚克缸邊緣的磨損,烘缸邊緣噴涂化學(xué)品控制容易產(chǎn)生問題。一般氣罩吹風(fēng)寬度等于揚克缸上的紙幅寬度(圖3)。
3 氣罩的外循環(huán)系統(tǒng)
氣罩是由并聯(lián)的、相互獨立的、帶有熱回收系統(tǒng)的兩個高溫高速熱風(fēng)罩組成,是運用了對流干燥的原理,來強化傳熱效果的高效干燥裝置。根據(jù)紙幅的干度情況兩部分壓入的熱空氣溫度不同,后面的部分溫度相對較低。熱風(fēng)罩用管材和型鋼構(gòu)成骨架,用不銹鋼板和隔熱材料制成外殼。干部和濕部有各自獨立的循環(huán)風(fēng)系統(tǒng),但相互連接。循環(huán)風(fēng)從氣罩排風(fēng)口排出,經(jīng)風(fēng)機、蒸汽熱交換器后返回氣罩進風(fēng)端。循環(huán)風(fēng)機的電機速度控制風(fēng)量和吹風(fēng)速度。熱風(fēng)溫度由進入熱交換器的蒸汽流量來控制。當(dāng)氣罩張開時,相應(yīng)降低循環(huán)風(fēng)機轉(zhuǎn)速。
現(xiàn)今氣罩的外循環(huán)完全依賴乏汽和冷凝水加熱進風(fēng),盡量避免使用新鮮蒸汽加熱(圖4)。另外,如果真空系統(tǒng)使用透平風(fēng)機,透平風(fēng)機能釋放90~110℃熱風(fēng),這部分熱風(fēng)也進入熱回收系統(tǒng)用來加熱進風(fēng)。
濕端排氣時,如果濕度大有滴水現(xiàn)象,原則上都排掉;如果干度大一些,可以回流1/4,其余3/4排掉。
干端、濕端回路上裝有平衡管,平衡管路上設(shè)有氣動閥門,有效地控制濕氣排除的量。
進風(fēng)經(jīng)過熱回收后溫度大約有60~70℃,然后再經(jīng)過冷凝水加熱器(用最后一個閃蒸罐出來的冷凝水),溫度上升至100℃左右,再各自進入干、濕端循環(huán)風(fēng),用從烘缸出來的乏汽經(jīng)第一個閃蒸罐分離出的高壓蒸汽進入干、濕端加熱器,把進風(fēng)加熱到130℃以上,通過吹風(fēng)箱噴射到紙頁上(圖5)。
氣罩的熱風(fēng)系統(tǒng)和烘缸的蒸汽冷凝水系統(tǒng)緊密相連,烘缸用新鮮蒸汽,氣罩利用其乏汽,從而實現(xiàn)蒸汽及其余熱利用的平衡。
在引紙和清理缸面時,氣罩可從缸面縮回大約200mm,且每一部分氣罩都有一個人孔,工人可進入氣罩內(nèi)部每個角落進行清理及維修工作。氣罩頂部的設(shè)計也考慮到了方便維修的問題。
4 結(jié)語
由于以上特殊的設(shè)計已把熱量損失降到了最小限度,所以氣罩里每一處表面都能保持干燥和高溫。氣罩的結(jié)構(gòu)設(shè)計也已詳盡地考慮到熱膨脹問題。要不斷地優(yōu)化熱風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計,減少熱損失,爭取創(chuàng)造最大的節(jié)能效果。
[ 轉(zhuǎn)載自《中華紙業(yè)》,2020年7月 ]
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