对于造纸企业来说,纸机干燥部是其耗能最大的部位,其耗能可以占总能耗的16%~30%,而且这些能量的90%又被排风带走离开干燥部,因为这些排气的热量品位低,量很大,一般难以集中循环利用,因而,如何有效回收和利用是降低干燥部能耗的关键。
纸页经干燥部出来后,其含水量可从60%~70%降低到5%~8%,蒸发出来了大量的水分,形成了一定的水汽分压。为了降低这一水汽分压,则需要将大量的湿热空气排走,在纸机干燥部装备汽罩是一种有效的措施。汽罩是干燥部通风系统的首要设施,一般包括汽罩和汽罩抽风机,其最主要的作用是从干燥部捕集和除去水分。汽罩根据发展历程可以分为开放式顶盖汽罩、半密闭汽罩和密闭汽罩。早期的烘缸汽罩只是一个带抽气的风机夹层顶篷,所有的生产过程的空气都从纸机厂房中抽出来而没有得到有效的利用。局部封闭汽罩是一种改进,而全封闭汽罩则提供了更好的排气控制,保证了有更舒适的操作环境。现在的新型汽罩即高露点汽罩,不但密封而且隔热,渗漏空气被全部消除,补充新鲜空气的数量大大减少,空气用量就少,还可能从水汽冷凝实现更高水平的热回收,蒸汽用量较低,优化节能效率。
汽罩对热风交换系统通风装置和热回收装置等选择起决定作用,高湿度密闭汽罩可在烘缸外部形成一个相对封闭的空间,空间内的温度和湿度保持相对稳定,因此可以减少烘缸表面的无效散热损失,节约蒸汽量,同时排风温度和含湿量均高,为排风热回收创造了条件。根据热湿交换的基本原理,进风温度越高,则在相同的含湿量下,相对湿度就越低,纸张中水分向空气中传质速度越快,烘缸所需的加热温度越低;排风的相对湿度越高,则携带走的水蒸气量就越多。但是,进风温度的高低受到热损失、加热能力及生产安全性等因素的影响,而排风湿度过高时,容易使纸毛与空气中的水蒸气产生局部换热,析出的液态水跌落在纸面上形成纸疤影响产品质量。目前国际上流行的设计参数是进风温度95~110℃,排风温度78~85℃,露点温度58~63℃。
汽罩排风的热焓值虽然很高,但是,其热量主要积蓄在空气中所含的水蒸气里。目前排风大多采用二级或者三级热量回收方式。第一级热回收装置采用气—气换热器,用排风直接预热来自环境的新风,在气—气换热回收后,新风温度通常可提高到55~60℃,而排风温度降低至60~65℃;第二级热回收装置采用气—液换热器,加热冷水用于清洗毛毯或其他工艺用水,经过此级回收后,排风温度降至40~45℃;第三级回收主要用于北方寒冷地区,用来预热补充进车间的室外新风,但是在其他季节,大多不设置第三级热回收装置。
在干燥过程中,用于纸张干燥的蒸汽,尽管有部分蒸汽可能是因为操作不良的蒸汽/冷凝水系统浪费了,但是,最终浪费在排气(排风)上的蒸汽热能是绝大部分。因此,干燥部的实际蒸汽消耗量与所用空气量中回收利用到供风中的蒸汽热量有直接的关系。通常纸机装备密闭汽罩可以提高操作温度,有利于排气废热的回收利用,可以大大节省能源消耗量和降低成本。(www.xing528.com)
目前,现代造纸机配用的新型汽罩的热回收系统基本相似,其主要设备是空气热交换器,它将湿热排气中的热量传递给新鲜的外来供风。现代造纸机的基本热回收系统如图4-44所示。
图4-44 现代造纸机的基本热回收系统
1—送风机;2—热回收空气热交换器(气—气换热);3—排水管道;4—热回收水热交换器(气—水换热);5—水分离器;6—排风机;7—废气;8—水加热单元;9—净化喷淋水管道;10—汽罩内水汽(湿热空气);11—造纸机密闭汽罩;12—新空气进气;13—汽罩供风进气
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