纸机干燥部通风系统对效率、能耗和品质的影响

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：（一）通风系统的作用干燥部的通风影响纸机效率、生产能耗和产品质量。（三）袋区通风1.袋区通风的作用在纸机的干燥部上下烘缸纸页进出口之间，以及相邻两烘缸间干毯进入和离开干毯辊的区域称为气袋。进入袋区的空气量受纸机车速、干毯透气度和毯辊位置的控制。⑤因为在高定量和低车速下，没有纸页抖动问题，所以低速高定量纸机可使用高透气的干毯和简单的袋通风装置。

（一）通风系统的作用

干燥部的通风影响纸机效率、生产能耗和产品质量。随着纸机车速的不断增加，加强通风对纸机的运行具有十分重要的作用。

1.从干燥部捕集和除去水汽

汽罩和抽气系统可将干燥部的水汽集中，并将其逐出厂房。否则水蒸气在车间的天棚凝结滴水，滴落在纸面上会形成斑点和破洞。

2.提高干燥能力和产量

如果蒸发的水分不能有效地从袋区排走，袋区湿度将增加，干燥能力和产量降低。

3.提供可控的干燥环境

袋区湿度不均一会造成纸机横向干燥能力的变化，使纸卷中横幅水分分布产生波动。导致纸病（如皱纹、烂边和卷曲）。所以袋区湿度必须控制很低，而且很均一。

4.稳定纸幅，提高纸机效率

如果干燥部的纸页不稳，将产生大量断头，使车速受到限制。所以，必须处理好干燥部内的气流，使纸页能稳定地运行。

5.保护纸机装备

如果汽罩的抽风和供风的平衡不好，就可能产生冷凝现象，这会导致毯辊、烘缸机架、结构件等锈蚀。

6.优化节能效率

通风系统装有热交换器回收排出的湿汽中的废热。

（二）干燥部通风系统的组成

1.汽罩

汽罩的用途是捕集干燥部水汽并将其排出纸机厂房。

2.汽罩排风机

排风机可使用轴流风机和离心风机。当排出水汽处于饱和状态时，应该用不锈钢风机。如果是不饱和（没有热回收）水汽，则可用低碳钢或铝材结构。

3.汽罩供风装置

供风设备包括加热盘管、风机、风管和喷嘴配置。也可将汽罩供风用于烘干干毯。

4.袋通风装置

袋通风喷嘴（或毯辊）将空气引入烘缸袋区，降低袋区湿度，提高干燥效率。袋通风必须将足够的空气吹入袋区，不过分扰动纸页，并降低纸卷横幅水分的波动。

5.稳定纸幅的设施

主要作用是控制被干毯和辊子带入的界面层气流。包括压榨递纸吹风箱、Unorun吹风箱和稳定纸页的袋通风装置等。

6.热回收设备

①热回收设备可回收排出水汽中的热量。回收的热量可用于预热供风空气。热回收设备有三种：直接喷水、汽—气热交换器和汽—液热交换器。

②直接喷水是在排出水汽中设置一喷水器，喷水将水分雾化，使热量从水汽转移到水中。然后将热水收集起来供纸机使用。

③汽—气热交换器是将热量转移到空气，可将汽罩供风从26℃加热到60℃。

④汽—液热交换器是将热量转移到水或水/乙二醇溶液中，水/乙二醇溶液可用于加热建筑物通风的空气。特别在建筑物取暖费用较高的北方地区纸厂。

（三）袋区通风

1.袋区通风的作用

在纸机的干燥部上下烘缸纸页进出口之间，以及相邻两烘缸间干毯进入和离开干毯辊的区域称为气袋（图4-146）。

①合成干毯与袋通风结合，可提高干燥能力（达20%），使横幅水分分布更为均一。

②图4-147显示袋区内空气流动的状况。干毯表面附着大量空气，在毯辊与干毯汇聚区形成正压区，使气流强制穿过干毯进入袋区。在毯辊的出口侧，随着干毯离开毯辊而形成了一个负压区。抽吸入袋区的空气是汽罩区的湿空气，使袋区的湿度提高。

图4-146 袋区内的空气流动状况

图4-147 袋通风装置

③自然袋通风条件下，高透气度干毯将过量空气抽吸入袋区，袋区产生“过压”，迫使空气从两端逸出。同时过量空气使纸页产生抖动。低透气度干毯限制空气吸入袋区，但又会造成袋区中心部位湿度高，使纸卷横幅水分分布不均。

④袋通风系统必须控制干毯的自然抽吸作用，并将干空气引入袋区。进入袋区的空气量受纸机车速、干毯透气度和毯辊位置的控制。

⑤因为在高定量和低车速下，没有纸页抖动问题，所以低速高定量纸机可使用高透气的干毯和简单的袋通风装置。但对于高速纸机来说，必须很好地控制空气的流动。干毯透气度要低，自然抽吸效应要少。

2.袋区通风的要求

（1）平衡和控制进出袋区的空气流量

高速袋通风装置要求使用高透气度干毯而又不使纸页产生过分抖动。如图4-147袋通风装置。上面的风嘴能阻挡干毯带来的气流，下面的风嘴可挡住被毯辊吸过来的空气，在风嘴之间形成一个压力区，通过该压力区将干热空气送入袋区。而湿空气则通过自然抽吸而排出。

（2）使袋区的湿度低而均一

袋区通风系统要保持袋区的湿度低而均一。一般在烘缸压力低于207kPa时，袋区湿度0.18kg水/kg干空气是最好的。当较高压力时可为0.2。横向波动最好不要超过0.02kg水/kg干空气。目前大多数纸机所需的空气流量为14m³/（m·min）左右。

（3）有矫正纸卷横幅水分分布的能力

横幅水分分布受到横向空气流量的影响。影响大小取决于纸种、成品纸卷水分、车速、干毯透气度和袋区平均湿度。当成纸的含水量为4%时，可矫正1%的横幅水分。

（4）可将热风送到汽罩

汽罩需要有供给热风的来源。良好的袋通风系统可将空气供给到产生水汽的地点。

使用特种结构的毯辊。毯辊设计成可使空气进入辊内，然后通过辊上的一系列孔眼喷出。空气被迫通过干毯进入袋区。图4-150列示出袋通风的毯辊。

3.袋区通风所需空气量

①排风温度为40～60℃，相对湿度为50%～70%，车间温度在20～23℃。排除由1kg蒸发的水量所需要的空气量为：

式中 c₁，c₂——进、出干燥部纸的含水量，%

x₀，x₁——进、出车间的空气湿含量，kg水/kg空气

②通风装置需要空气量为：

式中 L_T——通风所需的空气量（kg空气/h）

G——纸机的生产能力（kg纸/h）

③考虑到造纸车间湿部潮湿地面和开口槽内的水分蒸发，通风量增加5%～10%。

④排风机的能力应比送风机略大，以免潮湿空气扩散。

4.袋区通风的措施

（1）对低速窄幅纸机

使用热空气对着气袋横向吹风，或者在气袋中安装热风管，控制风速在20～25m/s范围内吹送热风。

（2）机械通风装置

①通风箱缝口高速吹风（图4-148）。采用高风速低流量吹风。各烘缸（除前、末端3～4个）气袋中都装有通风箱，可提高干燥能力约8%。

②通风管缝口低压吹风（图4-149），采用低风速高流量的吹风，透过干毯使气袋通风。

③用热风辊代替干毯辊（图4-150），热风穿过干毯使气袋通风。因空气穿过干毯可把毯中的水蒸气排出，故可以不用烘毯缸。

图4-148 通风箱

图4-149 通风管

图4-150 气袋通风辊

（四）汽罩和汽罩排汽

1.开放式汽罩

这类汽罩的泄漏是个大问题。只用低绝热的板材制成。要用高排汽量才能防止冷凝。也有采用外加保温护板，以提供较好的绝热性能，其湿度可略为提高。

设计的排汽湿度范围为0.04～0.07kg蒸发水/kg干空气。由于高汽流量通过干燥部而使能耗增加。低排汽温度又使热回收费用增加，多数是不可取的。

新型纸机已很少使用开放式汽罩。它们正逐步被高效率的封闭式汽罩所替代。

2.中湿度封闭式汽罩

①这是操作楼面上的保温密闭罩。前面用升降屏和后面用滑移屏作为干燥部的进出口。干燥部底面为不保温的密闭底板以限制气流量，防止从底板漏汽。否则干燥部内的自然烟囱效应造成封闭汽罩的“升压”作用。

②中湿度汽罩在0.11～0.13kg/kg范围运行，排汽温度为80℃。

③中湿度封闭汽罩回收的热量，常用于预热汽罩供风和加热建筑物补充空气。

3.高湿度封闭汽罩

①高湿度汽罩排汽湿度约为0.16～0.17kg蒸发水/kg干空气。排汽温度为85℃。

②高湿度汽罩是使用高绝热值的板材，而且密封性好。要注意门的密封和汽罩的渗漏。

③高湿度汽罩可减少能耗，减少经过汽罩的空气流量及空气流量对纸页运行产生的影响。

纸机干燥部通风系统对效率、能耗和品质的影响

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