造紙機(jī)干燥部的發(fā)展

造紙機(jī)干燥部的發(fā)展：

1、單干毯干燥裝置

傳統(tǒng)的多缸造紙機(jī)的干燥部都是上下兩層烘缸，雙干毯配置。為了有效地排出干燥部?jī)?nèi)的濕空氣，獲得良好的通風(fēng)效果，要使用高透氣度的干毯。但這種高透氣度的干毯在有效排出濕空氣的同時(shí)也把強(qiáng)氣流帶入袋區(qū)，從而在生產(chǎn)低定量高速造紙機(jī)上產(chǎn)生了紙頁(yè)抖動(dòng)問(wèn)題，即在上下缸無(wú)支撐段的紙頁(yè)產(chǎn)生波動(dòng)和拍打，在紙頁(yè)邊緣產(chǎn)生起皺和斷紙，在干燥部的濕端濕紙頁(yè)十分脆弱，非常易斷頭，且車(chē)速越高抖動(dòng)越嚴(yán)重，越易斷頭。解決這個(gè)問(wèn)題比較有效的辦法是采用單干毯配置。如圖6-2所示，取消了下干毯，上干毯帶著紙頁(yè)包繞上下烘缸。因此在上下烘缸之間的牽引部分，干毯也托著紙頁(yè)，紙頁(yè)不受牽引力作用，從而減輕紙頁(yè)抖動(dòng)、起皺和斷頭。同時(shí)還消除了氣袋，紙頁(yè)橫向水分均勻了，省掉干毯輥，烘缸可以靠近力；紙頁(yè)是在無(wú)牽引下干燥，避免了因受牽引干燥時(shí)的縱向被過(guò)分拉長(zhǎng)和橫向過(guò)分收縮現(xiàn)象，可以提高成紙質(zhì)量。

2、單排烘缸干燥裝置( SymRun干燥）

上述的單干毯干燥裝置對(duì)于車(chē)速在500m/min以下的中低速造紙機(jī)，能夠有效地控制紙頁(yè)抖動(dòng)，減少斷頭。但當(dāng)車(chē)速進(jìn)一步提高時(shí)其作用就大大減弱，而且下排烘缸對(duì)干燥作用不大，從而就產(chǎn)生了單排烘缸、單干毯配置的SymRun干燥裝置，如圖6-3所示。

在SymRun干燥裝置中所有通蒸汽加熱的烘缸均在上部，而下部所有的輥?zhàn)泳鶠檎婵蛰?VacRoll)，真空輥的結(jié)構(gòu)如圖6-4(a)、(b)所示。圖6-4(a)為帶溝紋而無(wú)內(nèi)部真空箱的真空輥，其與吹風(fēng)箱配合使用，可以使溝紋中保持一定的負(fù)壓，使紙頁(yè)緊貼在干網(wǎng)上包覆輥筒而不受離心力及氣流影響，從而進(jìn)一步提高操作的適應(yīng)性，另外為了將紙頁(yè)蒸發(fā)出來(lái)的高含濕量空氣吸入，排到氣罩頂部，在其輥的端部有與風(fēng)機(jī)相連的接管，以便形成負(fù)壓。真空輥表面加工有深4mm，寬5mm的溝槽，每隔一條溝槽在溝底鉆出小孔同輥內(nèi)真空相通，而在兩端部位處則每個(gè)溝槽均鉆孔，且孔數(shù)較多，使紙頁(yè)部位更為密貼干網(wǎng)且便于引紙。通孔開(kāi)孔率約0.1%-0.4%，表面溝槽有效開(kāi)孔率20%-35%。真空輥的真空度為2kPa

圖6-4(b)為表面鉆有階梯通孔和內(nèi)置真空箱的真空輥，外表面開(kāi)孔率達(dá)50%以上、內(nèi)表面為3%-8%。內(nèi)置真空箱形成的真空區(qū)超過(guò)被紙幅包圍的區(qū)域，被紙幅包圍的區(qū)域支撐紙幅，而未被包圍的區(qū)域吸入被真空輥和紙幅泵入到紙幅與真空輥接觸點(diǎn)的空氣。

這種全密閉式和紙頁(yè)被支撐通過(guò)整個(gè)干燥部，紙頁(yè)的運(yùn)行性能更穩(wěn)定，又由于紙頁(yè)與干網(wǎng)包繞烘缸的弧長(zhǎng)更長(zhǎng)，有利于傳熱，紙頁(yè)沿下輥運(yùn)行有更大的蒸發(fā)距離，故干燥效率更高。也有全單排烘缸干燥裝置采用上下交錯(cuò)單排烘缸的布置方式，其作用是使紙頁(yè)兩面都得到干燥，因?yàn)橛行┘埛N對(duì)單面干燥較為敏感，容易產(chǎn)生皺紋和卷曲等現(xiàn)象，而采用烘缸和真空輥上下交錯(cuò)布置可以克服這些現(xiàn)象。

3、opti干燥裝置

單排烘缸干燥裝置的主要缺點(diǎn)是干燥裝置較長(zhǎng)，為了克服這一缺點(diǎn)，許多研發(fā)工作者多年前就開(kāi)始重點(diǎn)開(kāi)發(fā)一種新型的、運(yùn)行可靠的干燥方法，其主要宗旨是提高干燥部單位長(zhǎng)度的干燥效率、運(yùn)行的穩(wěn)定性以及獲得優(yōu)異的紙質(zhì)。Opti干燥裝置正是集極佳的運(yùn)行穩(wěn)定性、最大的干燥能力以及最佳的紙頁(yè)質(zhì)量于一體的新型干燥裝置，同時(shí)干燥部的長(zhǎng)度也比單排烘缸干燥裝置縮短25%左右，如圖6-5所示。

在Opti干燥裝置中，紙幅是通過(guò)封閉傳遞的方式從壓榨毛毯上傳遞到第一個(gè)烘缸的干網(wǎng)上，這種傳遞是靠真空傳遞輥來(lái)完成的，紙幅可以在高速、穩(wěn)定的狀態(tài)下封閉的通過(guò)整個(gè)干燥部。

最新的研究認(rèn)為只有保證紙幅處于無(wú)擾動(dòng)狀態(tài)的操作，才能提高紙幅在高速紙機(jī)上的穩(wěn)定性及可運(yùn)行性。而要做到這一點(diǎn)就必須使?jié)窦埛�在生產(chǎn)過(guò)程中處于支撐狀態(tài)，以減小其張力從而減小斷頭。對(duì)于低速造紙機(jī)，空氣的黏度對(duì)有支撐紙幅干燥部的干燥操作影響很小，而對(duì)高速造紙機(jī)則影響很大，即在高速造紙機(jī)上的干燥部，快速運(yùn)行著的紙幅拖曳著其表面的空氣一同運(yùn)行，其中距離紙幅表面最近的空氣分子的運(yùn)動(dòng)速度幾乎與紙幅本身的運(yùn)動(dòng)速度一樣快。這些處于邊界層的空氣因其具有足夠的黏度而吸附到紙幅或干毯的表面上，從而導(dǎo)致袋區(qū)內(nèi)濕熱空氣的大量充塞現(xiàn)象。充塞現(xiàn)象使得袋區(qū)內(nèi)壓力升高以致發(fā)生過(guò)壓力化，這種過(guò)壓力以及伴隨而來(lái)的空氣擾動(dòng)可能會(huì)將紙幅吸離干毯，如圖6-6(a)所示。而濕紙幅一旦離開(kāi)干毯的支撐作用必然容易發(fā)生抖動(dòng)，伸長(zhǎng)乃至斷頭，從而影響正常操作。為了解決這個(gè)問(wèn)題，在Opti干燥裝置中使用SymRun Hs風(fēng)箱，風(fēng)箱位于真空輥之上，兩個(gè)烘缸之間的干毯袋區(qū)之內(nèi)。

SymRun HS風(fēng)箱的工作原理如圖6-6(b)所示。風(fēng)箱的作用是由噴嘴和袋區(qū)兩側(cè)同時(shí)通風(fēng)而除去濕熱空氣來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通風(fēng)箱邊緣的固定噴嘴位于干毯與烘缸切線的上方，送風(fēng)的方向與干毯和烘缸運(yùn)行方向相反，從而可以有效地防止干毯將其表面的濕熱空氣拖曳到袋區(qū)里。與此同時(shí)，由于噴嘴噴出熱空氣的流動(dòng)，產(chǎn)生足夠的負(fù)壓將紙幅牢牢地吸附在干毯表面上，使干毯能有效地支撐紙幅，防止抖動(dòng)等現(xiàn)象產(chǎn)生。

在干毯與烘缸的下行方向一側(cè)，可通過(guò)噴嘴來(lái)調(diào)節(jié)最高負(fù)壓值所出現(xiàn)的準(zhǔn)確位置；在干毯與烘缸的上行方向一側(cè)，除了送風(fēng)以外，隨干毯表面一起運(yùn)動(dòng)的空氣邊界層也能起到&ldquo；通風(fēng)&rdquo；作用，即干毯本身也能將部分空氣帶出袋區(qū)。

通風(fēng)箱的通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)高、低速造紙機(jī)都適宜，當(dāng)造紙機(jī)車(chē)速提高時(shí)，干毯的運(yùn)行速度也隨之加快，而干毯將濕熱空氣移出袋區(qū)的速度也加快，這樣即使是在車(chē)速提高的情況下，負(fù)壓值也能容易保持在一定的水平上。而且，根據(jù)風(fēng)箱的適度調(diào)整，負(fù)壓值還可以隨車(chē)速的提高而增大。 Sym Run HS型通風(fēng)箱外形結(jié)構(gòu)如圖6-7所示。

這種風(fēng)箱的特點(diǎn)是，能夠在整個(gè)袋區(qū)實(shí)現(xiàn)負(fù)壓化，在造紙機(jī)的橫向無(wú)機(jī)械密封，從而可大大減少設(shè)備的維護(hù)工作量，減少磨損。

在Opti干燥裝置中，單排烘缸干燥與熱風(fēng)沖擊式干燥交替結(jié)合，一般含有3個(gè)熱風(fēng)沖擊式干燥裝置。造紙機(jī)是在干毯的支撐下運(yùn)行的，斷紙的可能性很小，即便出現(xiàn)斷紙現(xiàn)象，也很容易排除。

4、帶預(yù)干燥裝置的Opti干燥裝置

在Opticoncept整個(gè)技術(shù)中，帶預(yù)干燥裝置的opti干燥裝置是一種比較理想的干燥形式，其結(jié)構(gòu)形式如圖6-8所示。

帶預(yù)干燥的Opti干燥的目標(biāo)就是在紙頁(yè)的控制和運(yùn)行性能等方面有重大提高，尤其是在干燥部的開(kāi)始部位。帶預(yù)干燥的Opti干燥裝置是緊隨OptiPress后面的高效干燥方式，紙幅從壓榨部傳遞到預(yù)干燥部是通過(guò)干毯全封閉式傳遞，因此，當(dāng)紙頁(yè)進(jìn)入干燥部第一個(gè)烘缸前，就已經(jīng)獲得了較高的溫度和干度，這樣就大大提高了紙幅在干燥部第一個(gè)烘缸這一關(guān)鍵部位的運(yùn)行性能，同時(shí)也獲得較高的干燥能力。在預(yù)干燥之后就是單排烘缸干燥和沖擊干燥交替排列。在帶預(yù)干燥的Opti干燥裝置中，有效地利用三個(gè)干燥階段對(duì)紙幅進(jìn)行干燥。在預(yù)干燥階段，紙幅被有效地加熱和干燥，使得紙幅進(jìn)人干燥部前就獲得了較高的溫度和干度，從而為紙幅提供極好的運(yùn)行性能；在熱風(fēng)沖擊干燥階段，紙幅獲得極高的蒸發(fā)效率，最大化的蒸發(fā)水分，從而縮短了干燥部長(zhǎng)度；在單排烘缸干燥階段，雖然干燥效率降低了，但可以通過(guò)不同的方法對(duì)紙頁(yè)質(zhì)量進(jìn)行控制。

5、雙鋼帶( Condebelt)干燥裝置

雙鋼帶干燥裝置目前主要適于紙板的干燥，車(chē)速可達(dá)到850m/min，抄寬可達(dá)4.6m，據(jù)介紹雙鋼帶干燥技術(shù)不僅干燥效率高，節(jié)約原材料，熱能回收潛力大，而且可顯著提高紙板的質(zhì)量。這主要是其可使紙板緊度提高10%-40%，從而極大增加纖維間結(jié)合力，提高強(qiáng)度；若在保持強(qiáng)度不變下可降低定量20%-30%，節(jié)約大量纖維原料，也可用廢紙漿料生產(chǎn)出與原生纖維紙漿相當(dāng)?shù)南浼埌搴团Ｆは浼埌濉ｋp鋼帶干燥裝置的結(jié)構(gòu)和干燥過(guò)程原理如圖6-9所示。

由圖6-9(a)可知，上部為蒸汽加熱室，由鋼板焊成的外殼、上鋼帶和上密封條組成，其中通入過(guò)熱蒸汽，壓力0.05-0.70MPa，溫度110-170℃，上鋼帶與濕紙頁(yè)接觸，并隨紙頁(yè)一起移動(dòng)，以便加熱紙頁(yè)、蒸發(fā)水分，在紙頁(yè)的下面有細(xì)、粗目網(wǎng)和下鋼帶，細(xì)目網(wǎng)是為了降低紙面的網(wǎng)痕，粗目網(wǎng)是用于收集從紙頁(yè)中蒸發(fā)出來(lái)蒸汽冷凝后所形成的冷凝水。為了在紙頁(yè)的下面形成一個(gè)真空區(qū)空間，以提高紙頁(yè)中水分的蒸發(fā)，在上下鋼帶的兩側(cè)設(shè)有邊緣密封板，在下鋼帶的下面是由鋼板焊接成外殼，下鋼板和密封板形成冷卻水室，其中通入60-90℃冷卻水，壓力與蒸汽壓力相一致。粗、細(xì)目網(wǎng)和下鋼帶也與紙頁(yè)一同移動(dòng)，以便除水和清潔。鋼帶厚度一般為1mm。

雙鋼帶干燥裝置的工作原理如圖6-9(b)所示：熱的上鋼帶提高紙幅的溫度，使紙幅中的水分蒸發(fā)并向下移動(dòng)，然后在下鋼帶上面被冷凝，冷凝水蓄存在粗目網(wǎng)空間中，隨粗目網(wǎng)移出冷凝區(qū)間時(shí)被真空排出。在上下兩條鋼帶之間形成真空空間，不僅提高蒸發(fā)速度，而且也提高紙幅的Z向壓力，一般可達(dá)0.2-1.0MPa，提高紙幅緊度和平滑度。

在相同的蒸汽壓力下，雙鋼帶干燥工藝的干燥速度高于烘缸的干燥速度。原因是：①由于鋼帶一般為lmm厚，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于烘缸壁厚，所以熱鋼帶的傳熱性優(yōu)于烘缸；②由于在雙鋼帶干燥工藝中Z向壓力很高，使紙幅與鋼帶間熱接觸充分；③在雙鋼帶干燥工藝中紙幅在上下兩條鋼帶的真空區(qū)間干燥時(shí)無(wú)空氣存在，紙幅與鋼帶接觸傳熱和擴(kuò)散阻力小，其傳熱阻力比烘缸干燥小1/3-1/2。這是由于冷熱鋼帶間較大溫度差引起的熱管現(xiàn)象。熱管現(xiàn)象的特點(diǎn)是在一小溫差下就可實(shí)現(xiàn)大量熱量的傳遞，其熱傳遞率是普通烘缸熱傳遞率的10倍，這主要是因?yàn)樵陔p鋼帶干燥中從紙幅蒸發(fā)出的蒸汽向冷的鋼帶表面移動(dòng)中不受空氣分子的阻力，因?yàn)榘l(fā)生熱管現(xiàn)象的前提是紙幅溫度必須超過(guò)水的沸點(diǎn)，這樣紙幅表面就不存在空氣。