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山東省輕工業(yè)設(shè)計院     劉新軍 張瑩

摘  要：本文介紹了一個高速紙機(jī)密閉汽罩排風(fēng)采用兩級余熱回收系統(tǒng)的工程實例，通過列舉工程參數(shù)，并對換熱過程進(jìn)行簡要計算，得出熱回收系統(tǒng)的總回收熱量。闡述了設(shè)置合理的熱回收系統(tǒng)對于降低產(chǎn)品能耗，提高經(jīng)濟(jì)效益所具有的重要意義。

關(guān)鍵詞：密閉汽罩、汽—氣熱回收系統(tǒng)、汽—水熱回收系統(tǒng)、節(jié)能降耗

 高速紙機(jī)密閉式汽罩及其通風(fēng)系統(tǒng)是紙機(jī)的一個重要組成部分，合理的密閉汽罩及其通風(fēng)系統(tǒng)是保證紙機(jī)高速平穩(wěn)運行、保證成紙質(zhì)量和紙機(jī)產(chǎn)量的關(guān)鍵因素，密閉汽罩的送排風(fēng)及熱回收系統(tǒng)設(shè)計是整臺紙機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計的主要工作內(nèi)容。

紙機(jī)烘干部的作用是將紙幅烘干，而紙幅蒸發(fā)的水分必須及時排除，以免汽罩內(nèi)部空氣含濕量過高，不利于紙幅水分的順利蒸發(fā)，從而影響紙幅干燥速度。密閉汽罩排風(fēng)溫度高、排風(fēng)量大，如果直接排掉的話將會造成熱能的巨大浪費，加大紙機(jī)蒸汽消耗，增加生產(chǎn)成本。余熱回收系統(tǒng)的作用就是將汽罩排風(fēng)所攜帶的熱能盡可能多地回收，用以加熱含濕量、溫度均較低的室內(nèi)或室外空氣和工藝給水，被汽罩排風(fēng)預(yù)熱的空氣再經(jīng)過蒸汽加熱器二次加熱后以較高的溫度送入汽罩，平衡汽罩內(nèi)部壓力，提高汽罩內(nèi)部環(huán)境溫度，降低環(huán)境濕度，從而加快紙頁的干燥速度，保證較高的車速和產(chǎn)量。

一、工程介紹

該工程是一臺年產(chǎn)25萬t瓦楞紙造紙機(jī)烘干部汽罩通風(fēng)及余熱回收系統(tǒng)，包括汽罩排風(fēng)系統(tǒng)、汽罩送風(fēng)系統(tǒng)、一級余熱回收系統(tǒng)、二級余熱回收系統(tǒng)、蒸汽加熱系統(tǒng)五部分。紙機(jī)烘干部密閉汽罩分為前干燥部、后干燥部兩部分，中間為半開式的施膠部。

紙機(jī)主要工程參數(shù)如下：

1．產(chǎn)量：            791t/d

2．車速：            825m/min

3．紙幅寬度：           6660mm

4．紙幅干度：

  出壓榨干度：        48%

  出前干燥部干度：   92%

  施膠后干度：        62%

  成紙干度：          92%

密閉汽罩主要工程參數(shù)如下：

1．汽罩內(nèi)溫度：         85℃

2．排風(fēng)含濕量

  前干燥部排風(fēng)含濕量：  160g/kg·da

  后干燥部排風(fēng)含濕量：  140g/kg·da

  注：da表示干空氣，下同

3．汽罩排風(fēng)量：

  前干燥部排風(fēng)量：    68.8kg·da/s

  后干燥部排風(fēng)量：    37.3kg·da /s

4．汽罩送風(fēng)溫度：       110℃

5．汽罩送風(fēng)量

  前干燥部送風(fēng)量：    48.1kg·da/s

  后干燥部送風(fēng)量：    26.1kg·da /s

6．蒸發(fā)水量

  前干燥部蒸發(fā)水量：     31680kgH2O/h

  后干燥部蒸發(fā)水量：    14000kgH2O/h

二、系統(tǒng)設(shè)計說明

1．汽罩排風(fēng)系統(tǒng)

汽罩排風(fēng)系統(tǒng)由排風(fēng)離心風(fēng)機(jī)、排風(fēng)溫濕度變送器、風(fēng)機(jī)變頻控制系統(tǒng)組成，車間DCS系統(tǒng)根據(jù)溫濕度變送器探測到的排風(fēng)溫濕度信號，通過變頻控制系統(tǒng)改變離心風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而對汽罩排風(fēng)量進(jìn)行調(diào)整。

按照紙機(jī)排風(fēng)要求，前干燥部設(shè)置2臺排風(fēng)離心風(fēng)機(jī)，每臺風(fēng)機(jī)風(fēng)量均為2300m3/min，全壓1500Pa；后干燥部設(shè)置1臺排風(fēng)離心風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)風(fēng)量為2300m3/min，全壓1500Pa。由于排風(fēng)含濕量較高，離心風(fēng)機(jī)的葉片等與排風(fēng)接觸的部位采用sus304不銹鋼材質(zhì)。

2．汽罩送風(fēng)系統(tǒng)

汽罩送風(fēng)系統(tǒng)由送風(fēng)離心風(fēng)機(jī)、送風(fēng)溫度變送器組成，車間DCS系統(tǒng)根據(jù)溫度變送器反饋的送風(fēng)溫度信號，通過調(diào)節(jié)蒸汽加熱系統(tǒng)蒸汽管路上的電動調(diào)節(jié)閥的開度來保證送風(fēng)溫度恒定為110℃。

汽罩送風(fēng)取自車間內(nèi)部，取風(fēng)溫度全年平均25℃。前干燥部設(shè)置2臺送風(fēng)離心風(fēng)機(jī)，每臺風(fēng)機(jī)風(fēng)量均為1500m3/min，全壓3000Pa；后干燥部設(shè)置1臺送風(fēng)離心風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)風(fēng)量為1700m3/min，全壓3000Pa。離心風(fēng)機(jī)與送風(fēng)接觸部位采用ss41鍍鋅鋼材質(zhì)。

3．一級熱回收系統(tǒng)

一級汽—氣熱回收系統(tǒng)的用途是利用熱回收裝置回收排風(fēng)熱能，用以預(yù)熱汽罩送風(fēng)，將送風(fēng)由25℃加熱至62℃。一級汽—氣熱回收裝置包括：

◎  鋁管式換熱器，垂直排列，中間配置固定孔版，端管口全密閉。

◎  支撐換熱器的鋼制基架。

◎  不銹鋼制斜底式熱底風(fēng)室，附有凝結(jié)水排放溝槽。

◎  清洗噴淋水管及氣動開關(guān)閥，3㎏/s流量。

汽罩排風(fēng)走鋁管管程，送風(fēng)走殼程，利用噴淋水管定時清洗換熱鋁管內(nèi)附著的少量紙毛，保證較高的換熱系數(shù)。本工程前干燥部設(shè)置2臺一級汽—氣熱回收裝置，后干燥部設(shè)置1臺一級汽—氣熱回收裝置。

4．二級熱回收系統(tǒng)

為提高上漿質(zhì)量，造紙生產(chǎn)工藝要求打漿工藝給水水溫40~50℃，而廠區(qū)給水溫度通常只有20~30℃。本工程二級汽—水熱回收系統(tǒng)的用途是加熱紙機(jī)工藝用水，利用經(jīng)過一級熱回收裝置回收過部分熱能的汽罩排風(fēng)中蘊(yùn)含的余熱將25℃的廠區(qū)給水加熱至45℃，進(jìn)一步從汽罩排風(fēng)中回收熱能。本工程被加熱的工藝水流量為60kg/s，溫度為25/45℃。二級汽—水熱回收裝置包括:

◎板管式熱回收裝置，不銹鋼材質(zhì)。以板管為水流通道，冷水經(jīng)過6行程，熱風(fēng)為單行程通過。

◎熱交換器安裝在鋼制的基架上，附有工作保養(yǎng)平臺。

◎不銹鋼制熱回收頂風(fēng)室，附有保養(yǎng)人孔。

◎不銹鋼清洗噴淋水管，5㎏/s流量。

本工程前干燥部設(shè)置2臺二級汽—水熱回收裝置，后干燥部設(shè)置1臺二級汽—水熱回收裝置。在工程現(xiàn)場，二級熱回收裝置與一級熱回收裝置串聯(lián)布置，并且距離越近越好，因為管路越短散熱損失越小，熱能回收效率越高。

5．蒸汽加熱系統(tǒng)

蒸汽加熱系統(tǒng)由蒸汽—空氣換熱器、蒸汽管道電動調(diào)節(jié)閥、疏水器組成。被一級熱回收系統(tǒng)預(yù)熱過的汽罩送風(fēng)經(jīng)過蒸汽加熱器，溫度由62℃進(jìn)一步提高至110℃，達(dá)到汽罩送風(fēng)溫度要求。

蒸汽—空氣換熱器為鋼管鋁鰭片，換熱效率較高，并且比較耐用。

三、計算過程

本工程回收的熱能由兩部分組成：一級熱回收裝置回收的熱能和二級熱回收裝置回收的熱能。以下分別對這兩部分熱能進(jìn)行計算，并根據(jù)排風(fēng)狀態(tài)參數(shù)對傳熱過程進(jìn)行校核。

1．一級熱回收裝置回收的熱能

本工程一級熱回收裝置用于預(yù)熱汽罩送風(fēng)，通過進(jìn)、出熱回收裝置的空氣狀態(tài)參數(shù)變化值，可以計算得出回收得到的熱量。計算過程見下表：

2．二級熱回收裝置回收的熱能

二級熱回收裝置用于加熱工藝給水，提升工藝給水溫度。二級熱回收裝置回收得到的熱量計算見下表：