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3150mm纸机三段通汽系统的整改

时间:2022-04-28 来源网站:湛江化工机械网

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新闻纸,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=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=26~29kg/m2·h;tm2=80~90℃,m2=14~20kg水/m2·h;tm3=50~70℃,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。

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