夾網氣墊干燥漿板機工藝散濕散熱量的探究

摘 要： 本研究通過分析夾網氣墊干燥漿板機工藝參數和工藝通風的特點，結合暖通專業關于散濕量和散熱量的計算方法，探討關于夾網氣墊干燥漿板機濕部散濕量、干燥部散熱量的計算方法，以期為漿板車間廠房通風設計提供計算依據。

關鍵詞：夾網氣墊干燥漿板機；散濕量；散熱量

中圖分類號：TS78 文獻標識碼：A DOI：10. 11980/j. issn. 0254-508X. 2025. 06. 022

夾網氣墊干燥漿板機（以下簡稱“漿板機”），主要由高濃流漿箱、夾網脫水成形部、大輥徑壓榨部和氣墊干燥部組成，輔以驅動系統和控制系統，用以抄造以木漿、竹漿、草漿、蔗渣漿、葦漿、麻漿、棉漿等為原料的干漿板[1]。漿板機的主要結構如圖1所示。

截至 2005 年底，我國使用的漿板機仍主要依賴進口設備或引進國外二手設備[3-4]。值得關注的是，我國已于 2004 年成功自主研發了漿板機[1-5]，漿板機主要技術參數如表1所示。

與高速紙機相比，漿板機的工藝參數和紙機的工藝參數相差很大，以現代高速文化紙機為例，紙機主要參數如表2所示。

比較表 1和表 2的數據可知，漿板機的抄造定量遠大于高速紙機的抄造定量，漿板機的工作車速遠小于高速紙機的工作車速，漿板機漿板寬度小于高速紙機的凈紙寬度，漿板機的上漿溫度大于高速紙機的上漿溫度，漿板機的上漿濃度大于高速紙機的上漿濃度。漿板機和紙機的主要計算參數不同，故漿板機和紙機的散濕量的情況也不完全相同，有必要結合漿板機的主要技術參數，探討漿板的散濕量和散熱量的具體情況。

1 漿板車間通風現狀

漿板車間的通風包括工藝通風和廠房通風。工藝通風由漿板機設備供應商根據工藝設備本身的通風要求提供相應的設計內容。主要包括：網部排濕系統、濕損排濕系統、漿板機熱回收送排風系統、干損排濕系統、干燥箱的冷卻循環風系統等。

漿板車間廠房通風量的計算需區分設備類型，對于搬遷的二手設備，主要依據原有設計參數進行核算；對于新購漿板機的項目，需參照紙機車間的通風設計標準進行計算。《制漿造紙工藝設計手冊》[6]指出，排濕氣是造紙車間通風的重要內容。GB 51092—2015《制漿造紙廠設計規范》 指出，造紙車間通風設計應進行整個車間的熱、濕平衡計算。其中，造紙車間也包括漿板車間，并以車速 400 m/min 為分界線，給出了 35～50 ℃的漿溫范圍內，造紙車間散濕量的估算方法。

近年來，隨著大型漿廠的投入建設，漿板機的生產規模日趨增大，漿板車間普遍存在高溫高濕的現象。漿板機和紙機的工藝參數存在差異，漿板車間和紙機車間具有不同的散熱量和散濕量，有必要結合漿板機的工藝及其工藝通風特點，探討漿板車間工藝散熱量和散濕量的計算方法，為漿板車間通風計算提供依據。

2 漿板車間工藝及工藝通風的特點

2. 1 網部上漿溫度

上漿溫度越高，網面上的水蒸氣蒸發量越大。漿板機上漿溫度較高，通常為60～70 ℃。

2. 2 網部排濕

漿板機網部在頂網處設有電動噴水管、刮刀噴水管、低壓噴水管等噴水管路，在底網設有下網洗網水管、沖邊管等噴水管路。網部排濕系統在噴水管路對應區域的成形網下方進行排風，以排除噴水管區域網面上過多的水分。在現有漿板機工藝設計中，網部排濕系統相較于造紙機壓榨部排濕系統尚待完善[7]，噴水管下方雖設有排風裝置，但噴水的過程中會有水分的飄散，增加了網面附加散濕量。

圖 2和圖 3是某漿板機網面上水蒸氣蒸發的情況及噴水管路附近的蒸發情況。

2. 3 損紙漿槽排風

網壓部和干燥部分別設有損紙漿槽，將出壓榨部和出干燥部的損紙打碎成漿，此過程中需向漿槽內噴入損紙白水。工作過程中，損紙漿槽內的攪拌器、高壓噴淋水及漿板在池內劇烈攪動，會造成噴淋水飛濺，產生大量濕氣。損紙漿槽排濕系統用于排除槽體運行產生的濕氣，防止濕氣擴散至車間。該濕氣通過工藝排風系統直接外排，不計入車間散濕量計算。

2. 4 氣墊干燥箱通風

氣墊干燥裝置通過熱風氣流使漿板在懸浮狀態下進行對流干燥，適用于高定量漿板的干燥作業。干 燥 箱 的 熱 風 循 環 系 統 主 要 由 送 風 機、排 風 機、熱風層及回風層組成，系統所需的新鮮空氣首先進入熱回收系統，經排風預熱后再由蒸汽加熱器加熱到所需溫度，然后由送風機送入干燥箱底部熱風層，在循環風機的抽吸作用下，再經過蒸汽加熱器的進一步加熱，進入熱風嘴吹出。熱回收系統送入干燥箱的送風溫度gt;80 ℃，從干燥箱排出的 熱 濕 氣 體 的 溫 度 為 100～110 ℃，干 燥 箱 外 壁 溫度約 45 ℃，干燥箱內漿板蒸發的水分由熱回收系統負擔。

2. 5 漿板車間熱、濕負荷的特點

漿板機的上漿溫度高、上漿濃度大，網部的排濕系統不完善。現階段，國內漿板機制造商尚未提供設備濕部 （涵蓋網部與壓榨部） 的散濕量實測參數。由外方供貨的50萬t漿板機某項目，濕部工藝設計散濕量取值為8 t/h，該基準參數表明漿板機濕部具有典型的高散濕負荷特征。外方僅提供最終數據，若沒有外方提供漿板機的散濕量數值作為設計資料，漿板機的散濕量則無據可考。

氣墊干燥箱的排風溫度高于紙機，氣墊干燥箱外表面溫度高，故干燥箱外壁單位面積的輻射散熱量也很大。項目建設單位在漿板車間干燥箱區域內需加強通風，以消除此區域的余熱，降低車間內溫度。

3 漿板車間工藝散濕散熱量計算

漿板車間的余濕量主要來源為濕部的散濕量，漿板車間的余熱主要來源為濕部的散熱量、干燥箱外壁的散熱量、傳動電機及其他工藝設備電機的散熱量。漿板車間的余濕量和余熱量是廠房通風設計計算中確定廠房通風風量的依據。電機的散熱量可以根據電機的裝機功率計算，本研究著重探討濕部散濕量、散熱量及干燥箱外壁散熱量的計算，以解決工藝中關于余熱量、余濕量提資的問題。

3. 1 車間溫濕度狀況

漿板車間和紙機車間均屬于高溫高濕車間，盡管 GB 51092—2015 中給出了造紙車間冬季和夏季的室溫計算溫度，但考慮到車間外部圍護結構內表面防結露要求和車間舒適度要求，車間冬季室內 溫 度 不 低 于 20 ℃，室 內 相 對 濕 度 不 大 于 75%；夏 季 室 內 溫 度 30～35 ℃ ， 室 內 相 對 濕 度 不 大 于75%[8]。

3. 2 濕部散濕量計算

3. 2. 1 網面上的散濕量計算

文獻[6]和 GB 51092—2015 中關于紙機濕部的散濕量均采用估算的方法進行計算，如表3所示。

實際生產中，漿板機的車速和漿溫與表3并不對應。本研究借鑒文獻[9]和文獻[10]中關于常壓下，暴露水面或潮濕表面蒸發量的計算公式對網面上的散濕量進行具體計算。網面可等同于潮濕表面，車速等于蒸發表面的空氣流速，擴散系數α所對應的周圍空氣溫度范圍涵蓋了大部分車間的室內溫度范圍。因此，將文獻[9]和文獻[10]中的計算公式轉化為用以計算網面上的散濕量，見式（1）。

由于網部分為頂網和底網，底網上有洗網噴水、刮刀噴水等多個噴水管路，底網也屬于潮濕表面，網部區域面積的計算應以頂網和底網水平面面積之和計入。因此，網壓部區域的面積=網部水平面積×2+壓榨部水平面積。

利用式（1）可以對漿板機網面上的散濕量進行計算。以 車 速 180 m/min 為 例，得 出 室 內 溫 度 20 和30 ℃，相對濕度60%、65%、70%的條件下，每平方米網面區域散濕量計算結果，見表 4。圖 4 和圖 5 為不同室內溫度和相對濕度情況下網面蒸發量與車速、漿溫的關系曲線。

從表 4、圖 4 和圖 5 可以看出，網面散濕量隨漿溫的增量急劇增長。因為網面上的飽和空氣的水蒸氣分壓力隨上漿溫度增加而增大，尤其是上漿溫度gt;50 ℃以后室內水蒸氣分壓力迅速增大。相同的室內相對濕度情況下，室內溫度降低，室內含濕量減小，室內水蒸氣分壓力減小，相同上漿溫度情況下，網面散濕量增加。由式（1）可知，G1和車速 v 成正比，因此網面散濕量與上漿溫度、運行車速呈正相關，與環境蒸汽分壓呈負相關。

3. 2. 2 工藝噴水的散濕量

因漿板機工藝網部排濕系統效能較紙機工藝存在技術差距，導致設計工況下應被排出的散濕量出現車間逸散現象。然而，現行工藝參數體系尚未建立逸散水量的量化模型，對于網部工藝噴水系統的飄散水量的計算在無參考資料的條件下，需借鑒冷卻塔風吹損失水量的計算方法，計算車間的散濕量，見式（2）。

3. 3 濕部的散熱量

濕部上漿溫度較高，紙漿的溫度高于周圍空氣的溫度，熱量從高溫的紙漿傳遞到周圍低溫的空氣中。紙漿中的水吸收紙漿自身的內熱能而蒸發，紙漿中的水蒸發后形成的高溫水蒸氣又會和周圍低溫的空氣進行熱量交換，進一步把熱量釋放到周圍溫度較低的空氣中。濕部范圍內高溫的紙漿對車間散發的熱量構成了工藝濕部的散熱量，這部分散熱量包括濕部蒸發水分帶入車間的熱量和紙漿高溫上網時網面的散熱量。紙漿中水分蒸發過程中吸收的熱量，屬于紙漿的能量變化，不屬于車間的余熱范疇，因此本研究不做討論。

濕部蒸發水分帶入車間的熱量計算見式（3）。

紙漿高溫上網時網面的散熱量計算見式（4）

3. 4 干燥箱外壁的散熱量

干燥箱外壁溫度約 45 ℃，需計算干燥箱外壁對周圍空氣的輻射熱量。干燥箱外壁視為輻射板表面，輻射板的散熱量由輻射傳熱量和對流傳熱量2 部分構成。參考文獻[10]中關于輻射板表面傳熱的計算方法，單位面積輻射板的凈輻射傳熱量計算見式（5）。

文獻[13]中對 AUST 進行了計算，指出室內設計溫度為20 ℃左右時，AUST與室內溫度差異很小。因漿板車間室內溫度均在 20 ℃以上，故工程計算中AUST近似按室內溫度取值，可以滿足工程計算的需要。因此，干燥箱外壁的輻射傳熱量可由式（6）近似計算。

輻射板的單位對流傳熱量計算見式（7）。

干燥箱外壁的對流散熱計算見式（8）。

3. 5 計算實例

以某漿板車間為例，夏季車間室內溫度 30 ℃、室 內 相 對 濕 度 70%， 當 地 夏 季 室 外 大 氣 壓 B’=99 150 Pa，結合式（1）～（4）和式（6）計算工藝的散濕和散熱量。

3. 5. 1 漿板機工藝參數

表5是某年產50萬t漿板的漿板機工藝參數。

3. 5. 2 濕部的散濕和散熱量計算

3. 5. 2. 1 網面上的散濕量

網面區域散濕量 q1=21.61 kg/（h·m2），網壓部區域面積為 A=337 m2，根據式（1）計算網面上的散濕量：G1=7 280.57 kg/h。

3. 5. 2. 2 工藝噴水的散濕量

根據工藝資料，網部噴水系統水量：G0=3 119 L/min=187 140 kg/h。

根 據 式 （2）計 算 網 部 噴 水 系 統 飄 散 水 量 ： G2=0.3·G0/100=561.42 kg/h。

3. 5. 2. 3 濕部的散熱量

根據式（3）計算濕部蒸發水量帶入車間的熱量：Q1=366.52 kW。

根據式（4）計算紙漿高溫上網時網面的散熱量：Q2=359.02 kW。

3. 5. 2. 4 濕部總散濕量和總散熱量

濕部總散濕量：Gs=G1+G2=7 841. 99 kg/h；濕部總散熱量：Qs=Q1+Q2=725. 54 kW。

3. 5. 3 干部散熱量計算

干燥箱高度 16 m、寬度 14 m、長度 48 m，干燥箱側面及頂面的總面積為2 208 m2，根據式（6）和式（8）計算干燥箱外壁的輻射散熱量：Q3=992.04 kW，對流散熱量Q4=140 kW。

從上述計算結果可知，50萬t漿板機濕部總散濕量與外方提資的數據接近，另外，濕部蒸發水量帶入車間的熱量和紙漿高溫上網時網面的散熱量構成的工藝發熱量數值也較大，因此漿板車間濕部通風需要按消除余濕、消除余熱分別計算，取較大的數值作為廠房通風的風量。

干部以散熱為主，從計算結果看，干燥箱散熱量較大，需充分利用通風消除余熱，以創造良好的工作環境溫度。

4 結 論

漿板車間廠房全面通風量的計算，需排除車間的余熱、余濕，滿足工藝排風的補風，維持車間的熱、風平衡進行計算。余熱量、余濕量是廠房全面通風量計算的基本依據。

4. 1 本研究利用潮濕表面蒸發量的計算公式結合漿板機工藝參數，對漿板機網面上的蒸發量進行了計算，為漿板機濕部散濕量計算提供了方法，使漿板機濕部散濕量的數據不再完全依賴外方提資。

4. 2 明確了網面上的蒸發量與車速、漿溫的關系：單位面積網面蒸發水量隨上漿溫度的增加、車速的增加、室內水蒸氣分壓力的減小而增大。表明漿溫gt;50 ℃的情況下，濕部蒸發量隨漿溫的升高急劇增長的特點。

4. 3 漿板機干燥箱的外壁溫度較高，將其視為輻射板，利用輻射板表面傳熱的計算方法，計算干燥箱外壁的散熱量，為干部工藝散熱量的計算提供了計算方法。

4. 4 漿板機工藝的網部噴水系統和排濕系統還需得到設備廠家的重視，以減少網部噴水管路在工作時的飄水量。飄水量目前無法直接測量和計算，本研究中的計算也僅為估算。希望漿板機的設備廠家在今后的設備設計中進一步完善漿板機網部噴水系統和排濕系統的設計，盡量從工藝設備本身減少工藝的散濕量。

4. 5 漿板車間濕部廠房通風以排除工藝的余熱、余濕為主，干部廠房通風以排除工藝余熱為主。廠房通風設備的布置，氣流組織的設計還需結合濕部、干部熱濕負荷的特點進行設計。

參 考 文 獻

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（責任編輯：呂子露）