高速衛生紙機氣罩的節能優化設計方案

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　　隨著國家對環保工作的高度重視，很多生活用紙企業已經嚴格禁用燃煤鍋爐，取而代之的是燃氣鍋爐，造成生產成本增加。紙幅經過真空托輥后的干度36%~40%，氣罩和揚克烘缸在衛生紙機中是蒸汽消耗的主要部位（圖1），氣罩和烘缸相比，氣罩系統消耗蒸汽的量比較大，優化氣罩及其外循環是節約蒸汽的關鍵。

　　氣罩是利用高溫、高速氣流通過內部吹風箱吹到濕紙幅上，屬于射流傳熱。氣流噴射打破了紙幅的空氣分界層，產生了高效熱交換，熱轉移通常由強制對流產生。影響熱交換系數的主要參數是：（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，如何使用和發揮好飽和蒸汽的作用是提升氣罩效率的關鍵。

　　1　氣罩吹風箱的設計

　　吹風箱與烘缸間距，一般選取15~20mm，實踐證明，傳熱系數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）。為了保持吹風箱的剛度，箱板厚度一般在3mm以上。

　　2　氣罩的吹風寬度

　　吹風寬度太寬，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生問題；吹風寬度太窄，紙幅邊緣濕，加劇了刮刀片和揚克缸邊緣的磨損，烘缸邊緣噴涂化學品控制容易產生問題。一般氣罩吹風寬度等于揚克缸上的紙幅寬度（圖3）。

　　3　氣罩的外循環系統

　　氣罩是由并聯的、相互獨立的、帶有熱回收系統的兩個高溫高速熱風罩組成，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。熱風罩用管材和型鋼構成骨架，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風系統，但相互連接。循環風從氣罩排風口排出，經風機、蒸汽熱交換器后返回氣罩進風端。循環風機的電機速度控制風量和吹風速度。熱風溫度由進入熱交換器的蒸汽流量來控制。當氣罩張開時，相應降低循環風機轉速。

　　現今氣罩的外循環完全依賴乏汽和冷凝水加熱進風，盡量避免使用新鮮蒸汽加熱（圖4）。另外，如果真空系統使用透平風機，透平風機能釋放90~110℃熱風，這部分熱風也進入熱回收系統用來加熱進風。

　濕端排氣時，如果濕度大有滴水現象，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，平衡管路上設有氣動閥門，有效地控制濕氣排除的量。

　進風經過熱回收后溫度大約有60~70℃，然后再經過冷凝水加熱器（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、濕端循環風，用從烘缸出來的乏汽經第一個閃蒸罐分離出的高壓蒸汽進入干、濕端加熱器，把進風加熱到130℃以上，通過吹風箱噴射到紙頁上（圖5）。

　氣罩的熱風系統和烘缸的蒸汽冷凝水系統緊密相連，烘缸用新鮮蒸汽，氣罩利用其乏汽，從而實現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，工人可進入氣罩內部每個角落進行清理及維修工作。氣罩頂部的設計也考慮到了方便維修的問題。

　4　結語

　　由于以上特殊的設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。氣罩的結構設計也已詳盡地考慮到熱膨脹問題。要不斷地優化熱風系統的設計，減少熱損失，爭取創造最大的節能效果。

　　[ 轉載自《中華紙業》，2020年7月 ]

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