高速衛(wèi)生紙機氣罩的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計方案

夏吉瑞 山東信和造紙工程股份有限公司

夏雷之 山東工程技師學(xué)院

張鳳玉 聊城市技師學(xué)院

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。

圖1 衛(wèi)生紙機干燥部的構(gòu)造

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。

圖2 吹風(fēng)箱吹汽孔的布局

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）。

圖3 氣罩吹風(fēng)寬度

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)。

圖4 2850/1500衛(wèi)生紙機氣罩外循環(huán)流程

圖5 蒸汽冷凝水系統(tǒng)

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。