造紙廠――抄紙工藝教案

10/11枯燥部第一節(jié)引言紙頁經(jīng)過壓榨后，其中剩余的水分必需在枯燥部蒸發(fā)脫除。蒸發(fā)過程需要大量的熱能，通常以蒸汽形式供給?？菰锊恳话闶羌垯C中能耗最大的。熱能從蒸汽傳遞到紙幅，需要有相當?shù)膫鳠崦娣e，所以枯燥部通常是紙機最浩大的局部。枯燥部的目的：要以最少量的枯燥設(shè)備有效地蒸發(fā)掉水分為目標。要在保證紙頁的質(zhì)量的前提下進展?？菰锊考案綄僭O(shè)備的設(shè)計，必需能盡量的降低能耗?？菰锊康脑O(shè)計必需使紙機有較高的總效率。其次節(jié)傳統(tǒng)的烘缸枯燥最常見的枯燥方法是使用一系列蒸汽加熱的烘缸。從壓榨來的濕紙頁，通過一組單層烘缸，通過導(dǎo)輥承托紙頁，可以削減紙頁的拉伸和斷頭，但影響生產(chǎn)力量。之后是雙層布置的一系列烘缸。上下烘缸單獨使用干毯，上下烘缸之間的紙頁沒有承托。存在紙頁抖動問題。第三節(jié)枯燥的根本原理枯燥過程可以分成兩大局部，即：1.蒸汽傳熱給烘缸的同時，傳熱給紙頁；在出烘缸到進入下一個烘缸之間的部位，從紙頁蒸發(fā)出來的水分進入大氣中。在多烘缸紙機上濕紙幅的枯燥過程是間歇的，是由一系列反復(fù)循環(huán)的周期性枯燥過程組成的。每個周期內(nèi)都發(fā)生短暫的升溫順蒸發(fā)的過程，但時間只有格外只幾秒。枯燥曲線：指烘缸外表的溫度曲線，也就是將各個烘缸外表的溫度值連接起來畫成的曲線。一般是開頭時漸漸上升，然后平直，最終稍有降低。單個烘缸的枯燥機理：紙頁在烘缸上的四個分段區(qū)：一段紙頁四周空氣和水汽與紙頁一同進入烘缸，形成烘缸和紙頁間的空氣膜。二段干毯將大局部空氣趕出，蒸汽的熱量通過烘缸外殼傳入紙張中，隨著紙幅接觸烘缸外表，干毯將紙頁壓向烘缸面，并改善接觸狀況。紙頁在烘缸上時，干毯還阻擋水分蒸發(fā)。因此當熱量傳給紙頁時，烘缸上的紙頁溫度上升而很少有蒸發(fā)。紙頁溫度對枯燥效率的影響：增加傳熱將增加紙張離開烘缸的溫度，并增加在烘缸間紙頁的蒸發(fā)作用。同樣高效率的蒸發(fā)過程將使紙頁溫度降低，從而使紙頁進入下一個烘缸時的溫度較低，較低的溫度有利于熱量的傳遞，提高枯燥效率。三段和四段，紙頁開頭大量蒸發(fā)水分。影響枯燥效率的因素：主要有兩個方面：一蒸汽壓力，二是傳熱系數(shù)。為了提高枯燥效率可以通過提高蒸汽的壓力來提高烘缸溫度，但所使用的最高壓力是有局限性的。大多數(shù)低定量印刷紙是不能用高壓力的，特別是在枯燥初期，開頭壓力要低些，而后漸漸提高。所以存在在枯燥初期蒸汽壓力低于大氣壓力的狀況。壓力太高簡潔使紙頁外表的纖維粘在烘缸上，造成紙面粗糙，產(chǎn)生掉粉等紙病。并由于紙頁從烘缸剝離的不全都，消滅紙頁不公平問題。使用壓力的大小主要依據(jù)紙頁質(zhì)量。一般規(guī)律是：印刷的要求越高，初期的壓力越小，而且壓力提高的越緩慢。傳熱系數(shù)是傳熱阻力的大小。主要包括：分散水層的厚度和湍動程度?！苍O(shè)計因素和定期排放〕烘缸的厚度。〔設(shè)計因素，烘缸結(jié)垢〕烘缸外表的污垢或纖維。〔刮刀的使用，合理的枯燥曲線和進枯燥水分〕夾在紙頁和烘缸之間的空氣?！策M入角度、干毯張緊程度、干毯定量和透氣度〕紙頁的性能。〔定量、水分、厚度、粗糙度、透氣度等〕烘缸內(nèi)的不凝氣體。〔設(shè)計因素和定期排放〕第四節(jié)蒸發(fā)紙頁在烘缸上受熱后，紙頁中的水分由液相變成汽相。在傳統(tǒng)的枯燥條件2290KJ/Kg。大多數(shù)蒸發(fā)作用是在烘缸間的開放引紙區(qū)進展的。紙頁中的水汽壓力，直接與紙頁溫度有關(guān)系。紙頁溫度是傳熱過程和蒸發(fā)過程的聯(lián)系點，有效的傳熱提高了紙頁溫度，并提高了紙頁中水分的水汽分壓，在紙頁中蒸發(fā)水分時紙頁溫度下降。紙頁四周空氣中的水汽分壓與空氣確實定濕度有關(guān)。袋區(qū)內(nèi)的高濕度提高水汽分壓和降低蒸發(fā)作用。與透氣度良好的干毯相關(guān)的袋通風系統(tǒng)，其作用就是向袋區(qū)內(nèi)引入干熱的空氣，并沖洗袋區(qū)內(nèi)的濕空氣。袋區(qū)通風效率降低或干毯的透氣度降低是造成袋區(qū)高濕度的主要緣由。我們需要解決好干毯的透氣度和紙頁穩(wěn)定性之間的沖突。高透氣度的干毯可以將大量的空氣吸入袋區(qū)，但會造成紙頁的抖動。低透氣度的干毯可阻擋進入袋區(qū)的氣流，但袋區(qū)濕度增加，枯燥效率降低。一、枯燥變數(shù)的影響影響枯燥效率的變數(shù)很多，這些變數(shù)都是假設(shè)烘缸的幾何外形固定和蒸汽溫度不變。各種枯燥變數(shù)對烘缸總效率的影響的估量數(shù)字見下表：變數(shù)影響率302520變數(shù)影響率1555二、枯燥區(qū)紙頁中各點的枯燥速率不同，紙頁開頭進入枯燥部時的溫度低于蒸發(fā)所需要的溫度。烘缸必需將紙頁中的纖維和水分加熱到蒸發(fā)溫度。此階段稱為“加熱區(qū)”。紙頁的加熱區(qū)視紙頁的初溫、烘缸的蒸汽壓力、紙頁水分含量和紙頁的定量而定。紙頁中的水分分類：紙頁中存在結(jié)合水、吸附水和游離水三種形式結(jié)合水是以化學(xué)結(jié)合的形式存在于紙中，實質(zhì)上是紙頁的一局部，無法用枯燥的形式除去。吸附水和纖維以及物料之間的結(jié)合形式具有物理和化學(xué)性質(zhì)。它沒有嚴格的含量，但在吸附過程中伴有熱效應(yīng)和物料的收縮現(xiàn)象。紙張的吸水過程開頭是放熱，之后是吸熱。游離水存在于纖維的細胞腔中和毛細管中。紙頁蒸發(fā)作用始終持續(xù)到最高速率，然后進入“恒速區(qū)”。恒速區(qū)的蒸發(fā)速率很快，在該區(qū)內(nèi)很簡潔蒸發(fā)掉游離水。下一個枯燥區(qū)是“降速枯燥區(qū)”，在該區(qū)中紙頁外表不再存在游離水，這局部主要是除去結(jié)合水。紙頁中大量的空隙失去水分，傳質(zhì)的有效面積削減。蒸發(fā)速率降低，且隨著消滅更多的空隙，失水速率持續(xù)降低。最終一小局部的結(jié)合水很難除去，蒸發(fā)的速率極低。很多的紙機都將紙枯燥到低于規(guī)定的水分含量，假設(shè)橫向水分不均，有時承受通過過度枯燥來拉平橫幅的水分分布。但會增加能耗。最好的方法是找出水分不均的緣由。三、枯燥能耗枯燥部的蒸汽主要用于；紙頁的加熱、蒸發(fā)、不凝氣體的排解、不凝氣體的排解和排汽等方面。每局部所占的比重見下表：工程〔KJ/Kg〕200所占比重〔%〕7蒸發(fā)不凝氣體的排解不凝氣體的排解排汽4204502965781420100將紙頁的溫度提高到蒸發(fā)溫度所需要的熱量，視白水的溫度而定。現(xiàn)在消滅通過在進枯燥前噴蒸汽的方法，來提高進枯燥的紙頁溫度。蒸發(fā)需要的熱量根本是固定的，傳統(tǒng)的枯燥系統(tǒng)想要改造不是很簡潔。空氣加熱方面往往可以節(jié)約大量的能耗。應(yīng)當將加熱的空氣送入枯燥部把蒸發(fā)的水分帶走。也可以利用烘缸散失的輻射熱氣來加熱空氣。烘缸罩和空氣700KJ/Kg，是正常的一倍左右。不凝氣體可在枯燥部聚攏，并使枯燥效率降低。必需從系統(tǒng)中排解少量的465KJ/Kg，是正常的十倍左右。設(shè)計良好的枯燥排水系統(tǒng)是不應(yīng)當用排放蒸汽的方法來維持烘缸內(nèi)的壓差的，但很多時候操作者都習慣地將蒸汽排放到冷凝器或大氣中。排放的損失能1160KJ/Kg1/3左右。第五節(jié)蒸汽和冷凝水系統(tǒng)蒸發(fā)水分所需要的能量來自蒸汽，釋放能量后蒸汽在烘缸內(nèi)部產(chǎn)生冷凝。將蒸汽送入烘缸和排解冷凝水是枯燥部作業(yè)的重要組成局部。它對枯燥的效率、節(jié)能效率、紙張質(zhì)量和紙機的總效率都有影響。一、冷凝水層對枯燥的影響受車速狀況影響，烘缸內(nèi)冷凝水的三種存在形式：水塘型、瀑布型和甩邊型。車速極慢時〔150米〕，冷凝水在烘缸底部形成一個小水塘，小水塘的傳熱系數(shù)遠遠低于沒有水的區(qū)域。隨著車速的提高，由于烘缸壁和冷凝水的摩擦力，水開頭攀升到烘缸的側(cè)面上。水塘的內(nèi)部還會由于摩擦力而產(chǎn)生湍動現(xiàn)象，增加了傳熱作用。300米左右時，冷凝水攀升上缸壁，又跌落到烘缸的底部，這樣湍動程度更高，傳熱更好。但高湍動狀態(tài)會使烘缸的傳動功率和負荷增大和不穩(wěn)定。嚴峻時引起齒輪損壞。一旦烘缸到達肯定速度，冷凝水全部附著在烘缸的內(nèi)壁。發(fā)生這種甩邊現(xiàn)象的車速大小取決于烘缸的直徑、冷凝水的負荷和缸體內(nèi)外表的平滑度。通常300-400米之間發(fā)生這種現(xiàn)象。即使冷凝水層附著在周邊上，但它與烘缸外表仍有肯定的相對位移。冷凝水層呈現(xiàn)激蕩狀態(tài)。激蕩可以產(chǎn)生湍動并增進傳熱。隨著車速的提高，這種激蕩作用漸漸趨于凝滯。形成一道傳熱效率很低的水膜。水膜厚度的微小變化都會引起烘缸傳熱系數(shù)發(fā)生很大變化，進而導(dǎo)致枯燥質(zhì)量的波動，比方影響枯燥速率和導(dǎo)致橫向水分不均〔車速越高紙機越寬這種現(xiàn)象的影響越明顯〕。二、烘缸虹吸管作用：排解冷凝水。形式：旋轉(zhuǎn)虹吸管和固定虹吸管。通過缸內(nèi)蒸汽壓力和缸外冷凝水管之間的壓差，冷凝水和蒸汽的混合物被帶出。固定式和旋轉(zhuǎn)式的區(qū)分：旋轉(zhuǎn)式還要附加抑制離心力所需要的壓差。附加壓差主要是抑制虹吸管內(nèi)分散水和蒸汽的混合物的離心力，離心力的大小取決于混合物的密度，密度又取決于噴吹蒸汽的百分比，太低離心力大，水無法排解。由于固定虹吸管不用抑制汽水混合物的離心力，所以固定式要比旋轉(zhuǎn)式所需要的壓差要小。固定式的缺陷為，肯定要準確保持虹吸管的位置，通常距離0.75mm否則會造成事故。很多寬幅型紙機上裝有兩個虹吸管，即每個烘缸的一端使用一個。其緣由是為了供給一個更均一的冷凝水層。重力壓差是將冷凝水排入虹吸管的唯一動力。寬幅紙機的重力壓頭足以使整個烘缸的傳熱發(fā)生波動。使用兩個虹吸管大大削減了此類問題。900米時，想用單一的虹吸管獵取均一的水分分布，必需安裝烘缸肋條。三、烘缸肋條烘缸肋條是一系列沿長度方向安裝在烘缸內(nèi)外表的板條。肋條的作用：通460米時，增加肋條對提高枯燥效率的意義不大。除了提高枯燥效率外，肋條還大大改進紙機橫向的傳熱均一性，整個烘缸寬度上傳熱系數(shù)的均一，將削減冷凝水層的微小變化所帶來的影響，這一點對寬幅紙機格外重要。四、枯燥供汽形式老式低速紙機通常承受一段供汽的形式。蒸汽直接由總管道通到每個烘缸，并在每個烘缸上裝上疏水器〔疏水器的作用是使冷凝水通過而又防止蒸汽逸出〕所以全部進入烘缸的蒸汽都要在烘缸內(nèi)完全冷凝。沒有蒸汽通過烘缸時，空氣會漸漸在烘缸內(nèi)聚攏，影響傳熱，需要定期排放。大量的疏水器需要常?？垂芎途S護，使操作簡單。承受幾個烘缸共用一個疏水器，又限制了調(diào)整單個烘缸溫度的需求，并且在個別烘缸因進入的蒸汽削減而壓力下降時，冷凝水會經(jīng)過疏水器倒灌入烘缸內(nèi)。型紙機供汽方式：分段降壓的蒸汽系統(tǒng)一般是向枯燥部的中段和后段的烘缸和全部的干毯缸通入蒸汽，紙機的前后的一局部則使用一段各缸的剩余蒸汽和二次蒸汽，最前面的幾個缸則使用其次段的剩余蒸汽和二次蒸汽。分段供汽時烘缸排水必需依靠壓差和噴吹蒸汽。烘缸外部的蒸汽和冷凝水的處理系統(tǒng)對產(chǎn)生壓差和處理噴吹蒸汽起很大的作用。分段降壓系統(tǒng)的枯燥壓力是在主控烘缸設(shè)定的，它占了全部烘缸的大部分，二次蒸汽〔噴吹蒸汽〕和冷凝水從烘缸排解到分別器〔閃蒸罐〕，把二次蒸汽〔噴吹蒸汽〕和冷凝水分開，二次蒸汽送至下一枯燥段。冷凝水被統(tǒng)一回收。中間的蒸汽段的壓力是依據(jù)主控烘缸所需要的壓差而設(shè)定。因此，中間烘缸的壓力要低于主烘缸組，這樣二次蒸汽才能進入中間蒸汽段。中間蒸汽段的補充蒸汽壓力閥受主控烘缸組壓差掌握器的掌握。該閥允許適當?shù)恼羝M入中間烘缸組，為主烘缸組供給適宜的壓差。假設(shè)主烘缸組的壓差不夠，中間蒸汽段的補充閥門就會關(guān)閉，以降低中間烘缸組的壓力?？菰锴岸巍驳蜏囟巍澈娓椎牟计问较嘞瘛Ｋ牟僮鲏毫Φ陀谥虚g烘缸，從低溫段出來的蒸汽和冷凝水，送入真空冷凝器。用一臺真空泵將系統(tǒng)中的不凝氣抽走。排空閥的作用：在主控烘缸組和中間烘缸組上有排空閥，在正常狀況下，這些排空閥是關(guān)閉的。但壓差無法滿足要求時，排空閥翻開，直接排汽到冷凝器以保證烘缸冷凝水排解通暢。分段供汽的局限：1.有肯定的操作范圍限制。主烘缸組的壓力不能設(shè)定的太低，否則就會使壓差不夠，或需要過度排空。而主烘缸組的壓力過低會造成初期枯燥壓力提高，對紙頁產(chǎn)生不良影響〔初期強枯燥，紙頁水分急劇蒸發(fā)造成空隙度增加，收縮變形大〕。2.掌握系統(tǒng)不簡潔穩(wěn)定。蒸汽壓力的變化將使全部的烘缸壓力發(fā)生變化。3.系統(tǒng)消滅故障不簡潔處理。由于全部的烘缸都有聯(lián)系，很難找出故障的根源。最的枯燥控汽方式：到目前為止，大多數(shù)常用的控汽方法是壓差掌握。即測量并掌握主汽管道與主冷凝水管之間的壓差。但要建立正確的壓差很不簡潔，而且正確的設(shè)定常常由于紙機抄造條件的轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)變。“流量掌握”是當前最常用的方法。流量掌握是監(jiān)控前部來的二次蒸汽的流量，并自動調(diào)整壓差，以滿足穩(wěn)定二次蒸汽流量的需要。由于二次蒸汽量打算烘缸的排水狀況。流量掌握相對于壓差掌握的優(yōu)點為：操作簡潔，一旦設(shè)定不需要調(diào)整。使用的生蒸汽量削減，系統(tǒng)自動的將壓差設(shè)定在最低水平，并供給足夠的二次蒸汽來保證烘缸排水。削減蒸汽鋪張，在斷頭和冷凝速率降低時，掌握系統(tǒng)自動削減壓差。消退烘缸滿水的問題，掌握系統(tǒng)可以快速調(diào)整系統(tǒng)的不正常狀態(tài)。假設(shè)發(fā)生滿水現(xiàn)象，系統(tǒng)將降低二次蒸汽流量和增加排水壓差。第六節(jié)枯燥部通風系統(tǒng)一、熱風的作用：從枯燥部收集和除去水汽。提高枯燥力量和紙機產(chǎn)能。供給可控的枯燥環(huán)境。穩(wěn)定紙幅，提高紙機效率，保護紙機設(shè)備，優(yōu)化節(jié)能效率。二、通風系統(tǒng)的組成1.汽罩：捕集水汽。汽罩排風機：排解水汽。汽罩供風裝置：將熱風引入枯燥，平衡從汽罩排解的風量。如不引入熱風將產(chǎn)生冷凝現(xiàn)象和抄造問題。袋通風裝置：用袋通風噴嘴或熱風輥將空氣引入烘缸袋區(qū)，來吹除水汽，降低濕度?？梢蕴岣呖菰镄屎吞岣邫M向水分的均一。如何削減對紙頁的擾動是主要問題。穩(wěn)定紙幅的裝置：壓榨遞紙等吹風箱，穩(wěn)定紙幅的袋通風裝置等。熱回收裝置：汽-氣熱交換器，汽-液熱交換器。三、汽罩1.開放式的頂蓋汽罩：罩蓋是用低絕熱的板材制成，要用高的排汽量才能防止冷凝，同時泄漏和排汽溫度低是個大問題。高的排汽量要提高通風量，所以鋪張較大。2.中高濕度的封閉汽罩：汽罩保溫并封閉，操作側(cè)用升降屏，底部用不保溫的密封底板，防止氣流的外泄和防止升壓作用。四、袋通風袋區(qū)：干毯紙頁和烘缸三者形成的相對封閉區(qū)域。在袋通風裝置消滅前，干毯是一種不透氣的構(gòu)造?？諝馐怯脧膫?cè)邊引入，但對于寬幅紙機的袋區(qū)內(nèi)濕度高又不均一，造成橫幅水分波動。合成干