浅谈泰国Inter Pacific纸厂纸机干燥部改造总承包工程

于 雷

(江苏腾旋科技股份有限公司,江苏无锡,214112)



·纸机干燥部改造·

浅谈泰国Inter Pacific纸厂纸机干燥部改造总承包工程

于 雷

(江苏腾旋科技股份有限公司,江苏无锡,214112)

介绍了泰国Inter Pacific纸厂纸机干燥部改造总承包工程的具体改造内容,对比了改造前后的运行效果,解决了干燥部传动负荷大的问题,提高了干燥部干燥能力,达到了预期效果。

蒸汽冷凝水系统；干燥部；旋转接头；虹吸器；扰流棒

(E-mail: yulei@tengxuan.net )

泰国Inter Pacific纸厂的PM1是2006年从新西兰Carter Holt Harvey纸业公司购买的Beloit二手双叠网箱纸板机,幅宽4450 mm,设计车速600 m/min,传统浸泡式施胶机,前干燥部46只1500 mm烘缸,后干燥部12只1500 mm烘缸,半密闭式气罩。蒸汽冷凝水系统为随纸机配套的传统热泵系统,自开机以来,纸机一直在470 m/min左右车速下运行,纸机车速提高一直主要受制于干燥部的高负荷以及高的蒸汽消耗量,因此Inter Pacific纸厂决定对纸机关键部件以及干燥部进行整体改造。文章主要介绍该公司纸机干燥部改造总承包工程的主要项目和优化措施,以供造纸同行借鉴。

1 干燥部干燥能力和运行状态测试

通过对纸机现场生产状况的观察，以及与现场管理人员交流分析与统计运行参数,确定在纸机平稳运行过程中,用烘缸内外温差法判定每只烘缸传热性能的好坏[1]。烘缸内部温度即为蒸汽的温度(可通过每组烘缸进气压力来判定),烘缸表面温度使用“烘缸表面接触式测温仪”直接接触烘缸表面来精确测量,测量距离为从操作侧烘缸纸边缘向内500 mm(测量位置见图1(a)),仪器原理为数字型热电偶温度计,以摄氏度的度数直接显示所对应数字,准确率高达98%以上；将记录的所有烘缸表面温度以及内部蒸汽温度输入软件中,即得出每只烘缸内外的温差,温差大意味着传热效果差,相反,意味着传热效果好。一般而言,如果烘缸排水良好,合理的温差约为15～25℃。另外,纸张的温度测量可使用红外线测温仪,测量位置如图1(b)所示。

采用上述测量方法,对PM1所有烘缸进行烘缸表面温度测量,计算烘缸内蒸汽温度与烘缸表面温度差,其结果见图2。

同时通过用干球温度和湿球温度测量法,来测量袋区湿度,结果见图3。

图1 烘缸表面温度和纸张温度的测量位置

图2 纸机烘缸内蒸汽温度和烘缸表面温度差

图3 纸机干燥部袋区湿度

由以上数据得知,约1/2的烘缸温差超过正常值,也就意味着排水效果不好,传热效率低,部分烘缸存在淹缸现象。袋区湿度测试表面有约1/3的袋区湿度过高,传热效率差。因此建议对整个系统的排水工具虹吸器、蒸汽冷凝水系统以及气罩进行彻底改造。

2 更换现代动态密封旋转接头和固定悬臂式虹吸器

原纸机烘缸配备老式旋转接头和旋转式虹吸器,由于运行多年,接头存在密封O形圈老化和石墨环破裂等现象,运行时存在漏气问题,极大地浪费了蒸汽能源，并污染了环境[2],因此需更换所有烘缸的旋转接头；另外,旋转式虹吸器运行时存在排水所需压差大、吹通蒸汽(Blow-through steam)量大的现象,特别是车速越高,所需要的排水压差越大,当系统不足以提供足够压差时,就会导致排水不畅甚至淹缸现象。而现代固定悬臂式虹吸器(见图4)排水所需压差小、吹通蒸汽量小,约为12～25 kPa排水压差,另外,车速越高,排水压差越小。旋转式虹吸器和固定式虹吸器不同车速下所需压差见图5。因此将所有烘缸的虹吸器更换为现代固定悬臂式虹吸器。

3 烘缸内部加装扰流棒以促进烘缸传热

蒸汽通过旋转接头进入烘缸内释放出汽化潜热后形成冷凝水,冷凝水在不同车速烘缸内的运行状态见图6。

当烘缸静止时,由于重力作用冷凝水沉积在烘缸底部,随着车速越来越高,由于摩擦力的作用冷凝水逐渐成翻腾状态,当车速继续升高时,就形成水环,对于直径1500 mm的烘缸而言,当车速超过300 m/min时,即形成水环状态,水环状态对烘缸传热非常不利。因此烘缸内部需要加装扰流棒以破坏水环,增加传热。烘缸内部加装扰流棒后如图7所示。

图4 现代固定悬臂式虹吸器

图5 旋转式虹吸器和固定式虹吸器不同车速下排水所需压差

图6 不同车速下冷凝水在烘缸内的状态

图7 烘缸内部加装扰流棒

4 蒸汽冷凝水系统流程的设计

由于多年的运行以及纸种参数的变化,旧的蒸汽冷凝水系统存在设备老旧、流程不合理,热泵工作点发生变化,部分阀门定位器失灵,系统不能良好控制压差,吨纸耗汽量高以及操作不灵活等问题,通过对旧系统的拆除,更换成现代灵活控制的多段通气系统。通过对纸机整体干燥能力进行核算,经过前干燥部加装3只烘缸后,可确保系统有足够的干燥能力以确保纸机车速提高至750 m/min。

结合纸机的传动分组布置,考虑纸张的伸缩性,系统流程通过有效合理的烘缸分组,使下游低、中温段充分利用上游高温段所产生的闪蒸汽进行全部的热交换循环,系统设计了表面冷凝器以产生足够的真空度,使低温段可以在负压条件下进行操作,避免了烘缸过热对经过压榨后的纸张产生粘缸等纸病,同时系统配备了真空泵吸取整个系统中的不凝结气体,增强传热效率。蒸汽冷凝水系统多余的闪蒸汽送入气罩的闪蒸汽热交换器进行换热,使能源进一步充分利用；气罩所有换热器所产生的热冷凝水进入到总的冷凝水槽进行回收,使蒸汽冷凝水系统和气罩系统有效地结合,达到了能源的统一利用和回收。

控制方面：系统配备了多种控制回路(如压力控制、压差控制、分层控制、液位控制、真空控制等)；同时QCS的水分监测与后干燥部进气压力进行连锁确保了纸张的干度；上下排压力控制避免高定量纸张翘曲现象；断纸降压功能,当前干燥部断纸时,所有烘缸组进气压力按设定值进行压力降低,当后干燥部断纸时,后干燥部进气压力降低,前干燥部压力不变,断纸降压功能确保了重新引纸的可操作性以及灵活性。比值控制,确保了各段压力随着最后一段压力的变化而变化,确保了多段通气系统的可操作性。

5 将半密闭式气罩改造为高温全密闭式气罩

本项目将原半密闭式气罩改造为高温全密闭式气罩,给气罩内部提供了高温的环境,改造后气罩内送风温度保持在95℃左右,排风温度达到83℃,露点为60℃,排风的含湿量达到150 g水/kg绝干空气,大大减少了排风量,利于热量的回收,同时节约了电耗；与此同时通过对袋区通风箱的局部改造,袋区的湿度由原来的0.43 kg水/kg绝干空气降低至0.25 kg水/kg绝干空气,降低了空气中的水蒸气分压,提高了传质的推动力,进而提高了干燥部的干燥能力。

6 三维管道图纸工程设计

本项目提供详细的工程设计,提供平面设备布置图、平面管道布置图以及立面管道布置图,所有图纸均由三维软件设计完成,三维软件的应用,确保了工程项目的进度和安装的准确性,减少了管道间的相互碰撞,所有管道均可实施预焊接、预安装等作业,为加快改造进度做好了充分的准备,所有管道提供ISO单线图,本项目整个系统的安装在10天内完成。图8为三维软件生成的局部三维图。

图8 蒸汽冷凝水系统三维管道设计图

改造前改造后对比说明纸机车速/m·min-1470700提高了230前干燥部烘缸出力/kg水·h-1·m-216252258提高了633后干燥部烘缸出力/kg水·h-1·m-221612797提高了636袋区湿度/kg水·(kg绝干空气)-1043025降低了018各组排水压差/kPa4512降低了33高温段进汽压/kPa657487降低了170蒸发水量/t·h-11984526873提高了7028吨纸耗汽量/t18616降低了026

7 项目改造后系统测试以及改造前后重要参数对比

本项目经过干燥部的整体改造后,对系统重新进行干燥部测试,测试后的结果见图9。测试表面所有的烘缸温差值均在可接受范围内,这就意味着所有的烘缸传热效率均达到预期值。纸机改造前后重要参数对比见表1。

8 结 语

综合上述的干燥部系统改造以及纸机其他关键部件的改造,目前该纸机车速提高至700 m/min,系统改造前生产中能够从纸幅中蒸发19.845 t水/h,改造后在该纸机能够蒸发26.873 t水/h,比改造前提高了35%,即意味着改造以后,该纸机干燥部的干燥能力提高了35%。与此同时,针对于吨水耗汽量来说,改造前从纸幅中蒸发1 t水所需要的蒸汽量为1.24 t蒸汽,改造后从纸幅中蒸发1 t水所需要的蒸汽量为1.19 t,约合吨纸耗汽量为1.6 t,大大减少了吨纸耗汽量,为企业提高了生产能力并节约了生产成本。

[1] GONG Xiao-dong. Operation Experience and Retrofit of Steam and Condensate System of the Special Paper Machine[J]. China Pulp & Paper, 2014, 33(5): 46.

龚小冬. 特种纸造纸机蒸汽冷凝水系统的调节和改造[J]. 中国造纸, 2014, 33(5): 46.

[2] KE Xiao-jun. The Optimization Scheme for PM Dryer Section[J]. China Pulp & Paper, 2007, 26(2): 41.

(责任编辑：董凤霞)

Brief Introduction to Dryer Section of Paper Machine Rebuilding Turnkey Project in Thailand Inter Pacific Paper Co., Ltd.

YU Lei

(TengxuanTechnologyCo.,Ltd.,Wuxi,JiangsuProvince, 214112)

The dryer section rebuilding turnkey project of Inter Pacific Paper Co., Ltd., Thailand was introduced. The problem of high condensate load at dryer section was solved, the drying capacity was increased. The project achieved expected effect and satisfied the requirements of production.

steam and condensate system; dryer section; rotary joint; syphon; tabulator bar

于 雷先生,系统工程师；主要从事纸机干燥部蒸汽冷凝水系统设计、检测和安装调试服务工作。

2016- 01-14(修改稿)

TS734

A

10.11980/j.issn.0254- 508X.2016.08.012