3150mm纸机三段通汽系统的整改哈

3150mm纸机三段通汽系统的整改

高王王士峰，江西纸业集团有限公司设备动力部高级工程师。

提 要：通过对国产的两台3150mm纸机三段通汽系统烘缸重新分段设计、烘缸排水装置的改进和旋转接头的改进等整改措施，使纸机车速从原来的420m/min提高到560m/min，烘缸传动负荷降低80%以上，节约蒸汽用量60%以上，经济效益显著。

关键词：纸机干燥部；积水；电机负荷；分段布置；排水布置；旋转接头；提高车速

我公司#8、#9纸机是新一代国产化3150mm纸机，设计车速600m/min，工作车速550m/min，生产49g/m2纸，1995年投产。投产初期，经常因烘缸积水、传动超负荷、电机频繁跳闸、纸页烘不干而使两台纸机工作车速只能勉强维持在380～420m/min，故烘缸排水问题上升为制约纸机生产水平和工作车速的主要矛盾。针对这些问题，我们采取“边生产，边探索，边整改”的方法，有的放矢，使烘缸积水得到较好的解决。

1 改造前的状况

该纸机干燥部共由35个缸组成(其中引纸缸和冷缸不通蒸汽)，分四组传动，每组配9kW直流电机驱动，烘缸通汽方式为三段通汽，Ⅰ段#13～#34缸，共22个；Ⅱ段#6～#12缸，共7个；Ⅲ段#2～#5缸，共4个。烘缸不管是结构材料还是功能材料冷凝水的排水装置为旋转虹吸器。为提高纸机干燥效率，在#8～#28烘缸之间还设有袋通风装置。当三段通汽工作时，每段只有10～30kPa左右压差；而每当开机或短暂停机后再起动时，烘缸传动电流则成倍上升，以致于造成烘缸传动电机经常跳闸。我们通过测量烘缸表面温度，发现三段缸温度均低于正常温度：Ⅰ段缸只有60～80℃，Ⅱ、Ⅲ段缸温度有时反而高于Ⅰ段缸，这明显不符合干燥工艺要求。这时操作者往往采取两种方式来维持生产：一种方法是降低车速抄造；另一种方法是通过短暂关闭主段进蒸汽后再进汽，或短暂停机后再启动，有意识使得烘缸积水，以提高干燥效率。这两种方法虽然有时能奏效，但纸机车速始终升不高，而且虹吸管旋转接头、金属软管特别易损坏。末段抽气真空泵也因抽到大量未冷凝蒸汽而经常出故障。总之干燥系统运行很不理想，汽耗大。

2 整改思路与整改措施

根据上述干燥部运行状况，我们对照原设计方案进行了认真的分析，认为该系统存在以下问题：(1)烘缸分段设计不合理：原三段通汽烘缸比例为22∶7∶4，Ⅱ段7只烘缸显然“消化”不了Ⅰ段22只烘缸排出的过量二次蒸汽。同理，Ⅲ段又“消化”不了Ⅱ段排出的闪蒸汽。Ⅲ段排出大量的闪蒸汽和不凝性气体进入表面冷凝器和抽气真空泵，又使这些设备不堪重负无法正常工作，故整个系统始终处在不平衡状态，每段压差均低于烘缸排水所需50kPa左右，使得烘缸排水不畅，干燥效率低下等等一系列问题出现。(2)烘缸排水装置结构不合理：原虹吸器吸口几何尺寸不合理，使冷凝水雾化能力差，缸内冷凝水难以排出，也使得烘缸容易积水。(3)旋转蒸汽头存在质量问题，蒸汽头密封用碳精圈和盘根易磨损。蒸汽与冷凝水互通，进汽量减少，使烘缸热效率降低。对上述问题我们分别进行了整改：

图1 3150mm纸机三段通汽系统示意图

图2 改进后的旋转接头

2.1 对烘缸分段的重新设计

为了避免出现理论设计计算与实际生产运行发生矛盾，我们对有关工艺参数进行了多次测定和计算。主要工艺技术参数如下：(1)抄宽3200mm(以卷纸缸为准)；(2)最大工作车速V=550m/min；(3)定量q=49g/m2；(4)最大抄造量G=5.17t/h；(5)进干部纸页干度C1=42%；(6)出干部纸页干度C2=92%；(7)每个烘缸干燥面积F约为10m2；(8)每千克成品纸蒸发水量W=(C2-C1)/C1=因而对木材采取熏蒸、热处理等方法进行除虫处理1.2kg水；(9)纸机蒸发水量Q=W×G=6204kg水/h；(10)干燥速率m:当缸面温度tm1=100～110℃，m1=26～频率时固定几个档29kg/m2·h；tm2=80～90℃，m2=14～20kg水/m2·h；tm3=50～7目前全部行业都面临着产能多余和严峻的市场情势0℃，m3=4～10kg水/m2·h。

在设计中，一方面我们考虑到系统在运行中，个别虹吸器可能会被冷凝水击断；旋转接头可能存在内漏因素，这些因素会导致二次蒸汽量的大幅度上升，整个系统平衡点被破坏，使得每段压差下降，烘缸排水不畅；另一方面根据干燥工艺方面要求：纸页干度在50%以内时，烘缸表面温度不允许超过95℃，以免影响纸质。综合上述因素，我们认为原则上在确保干燥能力情况下，Ⅰ段(100～110℃)缸数量应尽量减少，而适当增加Ⅱ段(80～95℃)缸数量。目的在于加大Ⅰ段、Ⅱ段之间压差，有益烘缸排水，同时也符合干燥工艺要求。Ⅲ段(50～70℃)缸据干燥工艺要求数量不能太多，有4个左右即可。经过多方案比较我们选用：Ⅰ段缸16个，Ⅱ段缸10个，Ⅲ段缸4个(如图1)，并通过干燥能力计算：

Ⅰ总蒸发量+Ⅱ总蒸发量+Ⅲ总蒸发量≥Q纸页所需总蒸发水量(即Q=6204kg水/h)

每段总蒸发量：Q′=F·n·m(kg水/h)

其中：n—烘缸数量

其中：F—每个缸干燥面积，m2

其中：m—平均干燥速率，kg水/m2·h

因此：Q=Q′Ⅰ+Q′Ⅱ+Q′Ⅲ=F(nI·m1+n2· m2+n3·m3)=10(16×27+10×17+4×7)=6300＞6204kg/h。

说明这个方案干燥能力足够，这个方案与原方案比较：Ⅰ段缸减少6个，Ⅱ段缸增加3个，Ⅲ段缸数不变。考虑到Ⅱ段缸数量增加可能会引起Ⅲ段“消化不良”，因此把Ⅱ段一部分闪击蒸汽用于袋通风加热器，另一部分闪击蒸汽进入Ⅲ段，这样做既可节约大量生蒸汽(原袋通风加热器用生蒸汽加热)，又可增大Ⅱ、Ⅲ段压差。