意大利特斯克公司鋼制揚(yáng)克烘缸應(yīng)用的最新成果

Paolo Raffaelli　意大利特斯克公司

意大利特斯克公司鋼制揚(yáng)克烘缸應(yīng)用的最新成果

Latest Achievements in Toscotec Steel Yankee Cylinders

Paolo Raffaelli意大利特斯克公司

Paolo Raffaelli，畢業(yè)于意大利比薩理工大學(xué)機(jī)械工程專業(yè)，擁有在生活用紙行業(yè)20多年的豐富經(jīng)驗。Paolo Raffaelli先生曾任意大利特斯克公司機(jī)械工程設(shè)計和生活用紙以及紙和紙板部門的項目經(jīng)理，目前擔(dān)任特斯克公司的技術(shù)總監(jiān)，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)項目管理、機(jī)械工程設(shè)計、工藝流程設(shè)計及研發(fā)工作。

歷史背景

最初鋼制揚(yáng)克烘缸進(jìn)入市場時，由于烘缸的直徑和幅面寬度都較小，局限于生產(chǎn)能力和車速，業(yè)內(nèi)僅考慮將其用于衛(wèi)生紙機(jī)。特斯克（Toscotec）實際上已經(jīng)在當(dāng)時由鑄鐵烘缸所主導(dǎo)的傳統(tǒng)市場上引起了一個重大變化。

揚(yáng)克烘缸是確保衛(wèi)生紙質(zhì)量的一個主要部件也是干燥工藝的關(guān)鍵系統(tǒng)。揚(yáng)克烘缸熱傳導(dǎo)性與氣罩熱傳遞性的結(jié)合決定了衛(wèi)生紙機(jī)的干燥能力并對設(shè)備產(chǎn)能有著實質(zhì)性的影響。熱干燥是一個能耗集約過程，使得揚(yáng)克烘缸在這一領(lǐng)域具有顯著的節(jié)能潛力。時至今日成熟穩(wěn)定的鋼制揚(yáng)克烘缸技術(shù)正推動衛(wèi)生紙生產(chǎn)工藝的進(jìn)一步發(fā)展。在能源成本和利潤壓力不斷上升的年代，提高干燥能力的效益顯而易見。

特斯克上世紀(jì)50年代制造的鋼制壓力容器

如今，經(jīng)過多年應(yīng)用鋼制揚(yáng)克烘缸的經(jīng)驗所獲得的大量現(xiàn)場數(shù)據(jù)已經(jīng)成為特斯克技術(shù)和制造工藝的指導(dǎo)原則。用鋼材取代鑄鐵制造揚(yáng)克烘缸顯著地減少了缸體厚度，從而減小了熱阻力并增強(qiáng)了熱傳遞，因此提高了烘缸內(nèi)部蒸汽冷凝效率從而實現(xiàn)更高的干燥能力。從鋼制揚(yáng)克烘缸安裝中所獲得的數(shù)據(jù)已經(jīng)證實：在相同尺寸和運(yùn)行壓力情況下，鋼制揚(yáng)克烘缸的熱交換系數(shù)與干燥能力明顯高于鑄鐵烘缸30%以上。

技術(shù)上的最新成果允許增加揚(yáng)克烘缸的尺寸。通過引進(jìn)直徑達(dá)22ft（6.7m）最新一代的高效率鋼制揚(yáng)克烘缸，將整體增加烘缸與紙幅的接觸面積，并提高烘缸表面的單位面積的熱交換能力，為不同的紙機(jī)結(jié)構(gòu)和能源的使用提供了新的機(jī)會。

一般工藝原理

特斯克的鋼制揚(yáng)克缸TT SYD的運(yùn)行溫度分布

就蒸發(fā)1 kg水分而言，氣罩干燥比揚(yáng)克烘缸干燥所需能源多25%～35%。所以一般情況下，通過引入直徑更大的揚(yáng)克烘缸將最大提升揚(yáng)克烘缸干燥潛力，根據(jù)生產(chǎn)需求和現(xiàn)場條件、特別是可以獲得的能源條件來設(shè)計氣罩。實際上揚(yáng)克烘缸尺寸與氣罩的結(jié)合是一項著眼于探索高效節(jié)能系統(tǒng)目標(biāo)的要素。

原則上，大多數(shù)衛(wèi)生紙生產(chǎn)商可以選擇：要么以同等能耗或減少能耗輸入提高產(chǎn)量，要么保持相同水平的產(chǎn)量但明顯地減少能耗。然而最具說服力的是實現(xiàn)這些目標(biāo)的技術(shù)途徑。

持續(xù)創(chuàng)新

特斯克的22ft直徑鋼制揚(yáng)克缸

就更新的設(shè)計而言，意識到更大直徑烘缸的巨大優(yōu)勢可以帶來機(jī)會，特斯克逐漸增加了揚(yáng)克烘缸的尺寸。繼推出第二代鋼制揚(yáng)克烘缸之后，特斯克設(shè)計并推出了TT-SYD-20FT（20ft直徑）和TT SYD-22FT（22ft直徑），尺寸更大，內(nèi)壁帶溝槽的揚(yáng)克烘缸。

第一臺22ft直徑鋼制揚(yáng)克烘缸的裝機(jī)時間安排在2016年第一季度。該項目相關(guān)的主要數(shù)據(jù)如下：

揚(yáng)克烘缸直徑：6.7m（22ft）

揚(yáng)克烘缸面寬：6.3m

蒸汽最大運(yùn)行壓力：10bar

壓區(qū)線壓力：120kN/m

揚(yáng)克缸端蓋保溫

蒸汽熱風(fēng)氣罩

最高紙機(jī)車速：2，000m/min

工藝數(shù)據(jù)

特斯克為22ft直徑鋼制揚(yáng)克缸設(shè)計的氣罩濕部

盡管某些情況下，蒸汽是唯一可獲得的熱源，但燃?xì)馊允亲钣行У母稍锶剂?。如今燃?xì)鉄犸L(fēng)氣罩遠(yuǎn)不像過去那么具有挑戰(zhàn)性，其能源適應(yīng)性和綜合效率方面的優(yōu)勢極具吸引力。而且燃?xì)鉄犸L(fēng)氣罩比蒸汽熱風(fēng)氣罩更容易清除蓄積纖維，保持氣罩系統(tǒng)清潔。但采用特定的設(shè)計方案可以使蒸汽熱風(fēng)氣罩在180℃～190℃時可靠運(yùn)行且易于清潔。其他解決方案有僅考慮抽出濕氣和內(nèi)部通風(fēng)的排風(fēng)氣罩和單邊熱風(fēng)氣罩，即僅在濕端氣罩部分采用蒸汽或天然氣熱風(fēng)干燥。這些系統(tǒng)與揚(yáng)克烘缸以及壓榨部組合在能源效率方面表現(xiàn)各異。

實測能耗數(shù)據(jù)概述，見圖1—圖3。

實例1：能耗與壓榨部

圖1 不同壓榨配置的干燥能耗對比

圖1是一個標(biāo)準(zhǔn)蒸汽熱風(fēng)氣罩和一個直徑5.5m（18ft）鋼制揚(yáng)克烘缸配置。壓榨后的紙幅干度直接影響干燥所需的總熱能消耗。使用大直徑壓榨輥可提高紙幅的出壓區(qū)干度。出壓區(qū)干度每提高1個百分點(diǎn)，可減少4%～7%的總能耗。

實例2：能耗與氣罩系統(tǒng)

圖2 不同熱源氣罩的干燥能耗對比

圖2是一個5.5m（18ft）直徑鋼制揚(yáng)克烘缸和一個單輥壓榨配置。選定的氣罩系統(tǒng)解決方案決定了總的能耗成本。排風(fēng)氣罩相對較低的能耗需求，紙幅干燥全部由揚(yáng)克烘缸完成，但與其他氣罩系統(tǒng)相比，生產(chǎn)能力受限制?？紤]到噸紙所需能耗總量，和排風(fēng)氣罩相比，蒸汽熱風(fēng)氣罩性能更好，生產(chǎn)能力更高。盡管某些情況下，蒸汽是唯一可以獲得的熱源，但燃?xì)馐亲钣行У母稍锶剂?。燃?xì)鉄犸L(fēng)氣罩可提供最大的干燥能力，但并非代表熱能應(yīng)用的最佳方案。

實例3：能耗與鋼制揚(yáng)克烘缸直徑

圖3 不同揚(yáng)克烘缸直徑的干燥能耗對比

圖3是一個標(biāo)準(zhǔn)蒸汽熱風(fēng)氣罩和一個單輥壓榨配置。揚(yáng)克烘缸直徑增加決定了缸面與紙張接觸的長度。特斯克22ft鋼制揚(yáng)克烘缸的蒸發(fā)率超過110kg/m2h， 配置排風(fēng)和蒸汽加熱氣罩時其干燥能力仍然很高，使用蒸汽氣罩（無需燃?xì)猓?，最高車速可達(dá)到2，000m/min。如果結(jié)合目前最先進(jìn)的揚(yáng)克缸端蓋保溫技術(shù)，大直徑揚(yáng)克烘缸的解決方案更加令人關(guān)注。

結(jié)論

特斯克的Ahead 2.0L型衛(wèi)生紙機(jī)

鋼制揚(yáng)克烘缸尺寸的增加，除了高蒸發(fā)率等為人熟知的優(yōu)點(diǎn)之外，還可消除鑄鐵缸面多孔性引發(fā)的問題、提高干燥均勻度、由于材料的穩(wěn)定特性優(yōu)化壓榨中高，可明顯提高紙機(jī)性能的標(biāo)準(zhǔn)。