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山東省輕工業(yè)設(shè)計(jì)院 劉新軍 張瑩
摘 要：本文介紹了一個(gè)高速紙機(jī)密閉汽罩排風(fēng)采用兩級(jí)余熱回收系統(tǒng)的工程實(shí)例，通過列舉工程參數(shù)，并對(duì)換熱過程進(jìn)行簡要計(jì)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(duì)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—?dú)鉄峄厥障到y(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(gè)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(yùn)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(jì)是整臺(tái)紙機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shí)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(huì)造成熱能的巨大浪費(fèi)，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(tái)年產(chǎn)25萬t瓦楞紙?jiān)旒垯C(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(jí)余熱回收系統(tǒng)、二級(jí)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(jì)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(cè)到的排風(fēng)溫濕度信號(hào)，通過變頻控制系統(tǒng)改變離心風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而對(duì)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(tái)排風(fēng)離心風(fēng)機(jī)，每臺(tái)風(fēng)機(jī)風(fēng)量均為2300m3/min，全壓1500Pa；后干燥部設(shè)置1臺(tái)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(hào)，通過調(diào)節(jié)蒸汽加熱系統(tǒng)蒸汽管路上的電動(dòng)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(tái)送風(fēng)離心風(fēng)機(jī)，每臺(tái)風(fēng)機(jī)風(fēng)量均為1500m3/min，全壓3000Pa；后干燥部設(shè)置1臺(tái)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(jí)熱回收系統(tǒng)
一級(jí)汽—?dú)鉄峄厥障到y(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(jí)汽—?dú)鉄峄厥昭b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(dòng)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(shí)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(tái)一級(jí)汽—?dú)鉄峄厥昭b置，后干燥部設(shè)置1臺(tái)一級(jí)汽—?dú)鉄峄厥昭b置。
4．二級(jí)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(jí)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(jí)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(jí)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(tái)。
◎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(tái)二級(jí)汽—水熱回收裝置，后干燥部設(shè)置1臺(tái)二級(jí)汽—水熱回收裝置。在工程現(xiàn)場(chǎng)，二級(jí)熱回收裝置與一級(jí)熱回收裝置串聯(lián)布置，并且距離越近越好，因?yàn)楣苈吩蕉躺釗p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(dòng)調(diào)節(jié)閥、疏水器組成。被一級(jí)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(jì)算過程
本工程回收的熱能由兩部分組成：一級(jí)熱回收裝置回收的熱能和二級(jí)熱回收裝置回收的熱能。以下分別對(duì)這兩部分熱能進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)排風(fēng)狀態(tài)參數(shù)對(duì)傳熱過程進(jìn)行校核。
1．一級(jí)熱回收裝置回收的熱能
本工程一級(jí)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(jì)算得出回收得到的熱量。計(jì)算過程見下表：
項(xiàng) 目 | 數(shù) 值 | 單 位 |
送風(fēng)風(fēng)量（前、后干燥部之和） | 74.2 | kg/s |
進(jìn)風(fēng)溫度（車間取風(fēng)） | 25 | °C |
進(jìn)風(fēng)含濕量 | 17 | gH2O/kg.da |
進(jìn)風(fēng)焓值（查表） | 68.4 | kJ/kg |
出風(fēng)溫度 | 62 | °C |
出風(fēng)含濕量 | 17 | gH2O/kg.da |
出風(fēng)焓值（查表） | 105.6 | kJ/kg |
回收熱量 | 2760 | kW |
2．二級(jí)熱回收裝置回收的熱能
二級(jí)熱回收裝置用于加熱工藝給水，提升工藝給水溫度。二級(jí)熱回收裝置回收得到的熱量計(jì)算見下表：
項(xiàng) 目 | 數(shù) 值 | 單 位 |
工藝水流量（前、后干燥部之和） | 60 | kg/s |
進(jìn)水溫度（常溫給水） | 25 | °C |
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