Оборудование целлюлозно-бумажного производства Том 2. Бумагоделатель
.pdfвоздушной смеси и одежды сушильной части машины различ ные системы вентиляции помимо колпаков сушильной части, теплорекуперационных и вентиляционно-рекуперационных аг регатов включают сетко- и сукнопродувные устройства и кон вективные сушители.
Необходимый для ассимиляции тепла и влаги расход воз духа зависит в первую очередь от количества влаги, испаряе мой в сушильной части, принятой системы вентиляции и задан ных параметров поступающего и удаляемого воздуха.
Необходимый воздухообмен (L кг/ч) может быть определен из известного соотношения
WУД dух — dnр
где №уд— масса испаренной воды, отнесенная к 1 кг сухого по лотна, кг/кг; G4— производительность машины, кг/ч; dnp, dyx— влагосодержание соответственно приходящего и уходящего воздуха, кг/кг.
Как видно из этого соотношения, расход воздуха в систе мах вентиляции будет тем меньше, чем выше его параметры на выходе. В свою очередь температура и влагосодержание уда ляемого воздуха определяются заданными начальными пара метрами подводимого воздуха и состоянием паровоздушной смеси в сушильной части. Увеличение температуры воздуха, ассимилирующего тепло и влагу паровоздушной смеси, харак теризуемой высокой температурой и влагосодержанием, значи тельно повышает степень использования теплообменного потен циала и уменьшает удельный расход тепла. Параметры удаляе мого воздуха часто характеризуются температурой точки росы (^росы) или температурой смоченного термометра tu.
Система вентиляции закрытого типа (рис. 9.1, а) обеспечи вает процесс сушки бумаги при относительно высоких парамет рах воздуха. Температура точки росы удаляемого воздуха в си стемах вентиляции закрытого типа составляет 50—60 °С. Эти системы оборудуются колпаками закрытого типа, теплорекуперационными установками с многоступенчатой схемой утилиза
ции тепла и промежуточным подогревом воздуха, |
подаваемого |
|||||||||
в сушильную часть. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Машины, вырабатывающие тонкие и специальные виды бу |
|||||||||
маги с низкой механической прочностью, |
а |
также |
машины |
|||||||
Рис. 9.1. Системы вентиляции: |
|
|
|
|
|
|
||||
а —■закрытого |
типа: / — укрытие закрытого типа; 2 — укрытие |
1-го |
этажа |
машины; |
||||||
3 — вытяжной |
патрубок; 4 — вытяжной канал; 5 — воздухозаборный |
канал |
системы |
|||||||
подачи воздуха на |
сушку; |
6 — приточный канал системы |
подачи |
воздуха |
|
на сушку; |
||||
7 |
теплообменник |
нагрева |
воздуха; 8 — канал подачи приточного |
воздуха; |
9 — тепло |
|||||
обменник нагрева |
приточного воздуха; 10 — теплообменник-скруббер |
для |
нагрева во |
|||||||
ды; |
б — открытого |
типа: / — укрытие открытого типа; 2 — теплорекуперационный агре |
||||||||
гат типа BPA; 3 — вытяжная установка |
|
|
|
|
|
|
||||
6 |
Заказ № 1504 |
|
|
|
|
|
|
|
161 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с малой производительностью и низким расходом тепла обору дуются вентиляционными системами открытого тИпа (рис. 9.1, б). Температура точки росы удаляемого из системы воздуха составляет 30—37 °С. Системы включают колпаки от крытого типа и теплорекуперационные установки с одноступен чатой и двухступенчатой схемами утилизации тепла. Из опыта эксплуатации известно, что при закрытой системе вентиляшш удельный расход тепла на 15—20 % ниже, чем при открытой.
9.2. ТЕПЛОРЕКУПЕРАЦИОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Важнейшее направление в повышении технического уровня теплоснабжения машины и вентиляции — более полное исполь зование энергии пара в процессе сушки бумаги. Из сушильной части машины паровоздушная смесь вследствие ее высокой температуры и наличия большого количества водяных паров удаляется с высоким теплосодержанием. Утилизация тепла па ровоздушной смеси значительно снижает расход тепла, затраты на вентиляцию и себестоимость вырабатываемой продукции. Для утилизации тепла все шире применяются теплорекупера ционные установки, включающие специальные теплообменные устройства — теплоуловители, скрубберы, сборники теплой и холодной воды, оборудованные насосами, системами автомати ческого управления. В настоящее время эксплуатируется ряд отечественных теплорекуперационных агрегатов, отличающихся как схемами утилизации тепла, так и компоновочными реше ниями основных узлов.
Основными устройствами, утилизирующими тепло, явля ются: поверхностные пластинчатые теплообменники, выполнен ные из гладких и профилированных алюминиевых листов; по верхностные трубчатые теплообменники, изготовленные из алю миния или стали; контактные теплообменники, в том числе оросительные камеры, в которых подогревается распыленная через сопла вода.
Отечественное теплорекуперационное оборудование (табл. 9.2) по схеме улавливания тепла, назначению и конструктив ному исполнению делится на два основных типа — теплореку перационные агрегаты (ТРА) и вентиляционно-рекуперацион- ные агрегаты (ВРА). Агрегаты ТРА с многоступенчатой схемой утилизации тепла применяются на бумагоделательных ма шинах с закрытой системой вентиляции, работающей при высо ких параметрах воздуха. Агрегаты типа ВРА с одноили двух ступенчатой схемой утилизации тепла применяются на маши нах с открытой системой вентиляции, работающей при низких параметрах воздуха.
Для нагрева воздуха, поступающего на сушку бумаги и вентиляцию сушильной части, применяются теплоуловители из гладких и гофрированных пластин и трубчатые теплоуловители
с коридорньш и шахматным расположением трубок. Вода на гревается в контактных теплообменниках — скрубберах [19].
Отечественные теплорекуперационные агрегаты выполня ются с двумя, тремя и более последовательными ступенями ре куперации тепла в зависимости от параметров паровоздушной смеси и потребности в теплой воде. Для бумагоделательных машин с колпаками закрытого типа применяются агрегаты с трех- и четырехступенчатой схемой утилизации тепла. Из кол пака, установленного над сушильной частью машины, паровоз душная смесь с высокими температурой и влагосодержанием подается на первую ступень рекуперации — подогрев воздуха, нагнетаемого в сушильную часть машины, в теплоуловителях, далее на вторую ступень — подогрев в теплоуловителях наруж ного воздуха для вентиляции цеха и, наконец, в скруббер, где происходит начальный подогрев распыляемой свежей или обо ротной воды.
Схема с четырьмя ступенями рекуперации тепла применена в первом отечественном теплорекуперационном агрегате ТРА-1. Агрегат предназначен для вентиляции сушильной части и ути лизации тепла паровоздушной смеси, отходящей от колпака су шильной части широкоформатных и картоноделательных ма шин. Технологическая схема агрегата ТРА-1 представлена на рис. 9.2.
В отличие от других теплорекуперационных установок в агрегате ТРА-ЗН имеются три ступени нагрева воды. Скруб бер для нагрева воды представляет собой камеру, в которой паровоздушная смесь орошается водой, разбрызгиваемой фор сунками при давлении 0,15—0,2 МПа. В результате непосред
ственного |
контактного |
теплообмена |
происходит нагрев |
воды |
||
9.2. Характеристика отечественных теплорекуперационных агрегатов |
|
|||||
|
|
|
Приток |
|
|
|
|
|
|
наруж |
Подача |
|
|
Тип и |
Система |
Вытя ж- |
ного |
Термический |
|
|
воздуха |
<а |
|||||
марка |
вентиляции |
ка, |
воздуха |
на суш |
кпд |
|
агрегата |
м:| |
в поме |
о |
|||
|
щение, |
ку, м:*ч |
|
и |
||
|
|
|
|
|
<л |
|
|
|
|
м:',ч |
|
|
£ |
ВРА-ЗВ |
Открытая |
65 000 |
75 000 |
|
0,25 |
10,2 |
ВРА-ЗВМ |
» |
70 000 |
75 000 |
|
0,45 |
12,0 |
ВРА-ЗВ2 |
» |
70 000 |
84 500 |
|
0,30 |
11,0 |
ВРА-4 |
» |
60 000 |
72 000 |
66 000 |
0,45 * |
15,0 |
ТРА-1 |
Закрытая |
88 000 |
96 000 |
0,77 |
40,0 |
|
ТРА-2 |
» |
50 500 |
62 500 |
41 400 |
0,78 |
22,5 |
ТРА-3 |
|
70 500 |
69 000 |
54 000 |
0,78 |
30,2 |
ТРА-ЗН |
|
85 000 |
120 000 |
59 400 |
0,70—0,77 ** |
28,2 |
ТРА-4 |
|
66 000 |
100 000 |
50 000 |
0,65-0,70 ** |
24,0 |
*КПД уточняется по данным промышленных испытании.
**Значение КПД зависит от количества утилизированного тепла, израсхо
дованного на нагрев воды в скруббере агрегата.
и охлаждение смеси, удаляемой из агрегата в атмосферу. В<?Аа движется сверху вниз, а паровоздушная смесь поступает снизуПоверхность контакта воды с паровоздушной смесыо в скруб-
1
Рис. 9.2. Технологическая схема теплорекуперационного агрегата ТРА-1:
i —укрытие закрытого типа; 2 —скруббер II ступени для нагрева воды; 3 — трубча
тый теплообменник |
для нагрева воздуха, |
поступающего на |
сушку; 4 — трубчатый |
теплообменник для |
нагрева воздуха для |
вентиляции зала; |
5 — скруббер I ступени |
для нагрева воды; 6 — осевой вентилятор; 7 — калорифер |
|
бере увеличивается благодаря сопловой насадке. Приемная ка мера, теплообменники и вытяжной вентилятор расположены вертикально, что делает агрегат более компактным.
Щиты на трактах подвода воздуха теплоизолированы и снаружи обшиты алюминиевыми листами. Нагнетательными
установками удаляется паровоздушная смесь из сушильной части, подается на сушку и на вентиляцию цеха.
На бумагоделательных машинах с колпаками открытого типа применяются вентиляционно-рекуперационные агрегаты (ВРД), которые предназначены для нагрева воздуха, подавае мого на вентиляцию цеха. В отдельных агрегатах для нагрева воды используется скрубберная установка.
Существует ряд отечественных вентиляционно-рекупераци- онных агрегатов, как правило, с одноступенчатой или двухсту пенчатой схемой утилизации тепла.
На рис. 9.3 представлен вентиляционно-рекуперационный агрегат ВРА-4. Ряд новых конструктивных решений позволил достигнуть высоких теплотехнических и эксплуатационных ха рактеристик установки. Агрегат создан на базе новых пластин чато-штампованных теплообменников и укомплектован вытяж ной нагнетательной установкой, имеющей проточную часть с меридиальноускоренным потоком. Перед теплообменниками для предотвращения их засорения устанавливают съемные ячейковые фильтры, составляющие единый блок с секцией теп лообменника. Трехсторонний подвод наружного воздуха осу ществляется через секции пластинчатых штампованных тепло обменников, для предотвращения засорения которых в прием ной камере предусмотрена спрысковая очистка паровоздушной смеси с циркуляцией воды. В качестве поверхности теплооб менника использованы профильные листы с каналами для по тока теплоносителя.
Следует отметить, что теплорекуперационные установки, в которых нагревается только наружный воздух, обычно мало
эффективны |
(степень рекуперации тепла в них не превышает |
11 —16%), |
поэтому установки совершенствуются в направле |
нии использования их для нагрева оборотной или свежей воды и создания более эффективных теплоуловителей. В ряде слу чаев теплотехническая возможность нагрева технологической воды в агрегатах выше, чем потребность в теплой воде на ма шине.
Эксплуатация скрубберов связана с работами по гермети зации отдельных узлов и с установкой дополнительных филь тров. В связи с этим скрубберные установки на ряде машин не работают, что снижает фактический КПД теплоулавливаюЩей установки.
Перспективным направлением в повышении эффективности контактных теплообменников, как показывают отечественные исследования [27], следует считать создание комбинированных
конструкций.
Применение теплообменников с насадками для пенной и пле ночной теплопередачи позволяет снизить металлоемкость уста новок и повысить интенсивность теплообмена по сравнению с теплообменом в форсуночных скрубберах.
нольдса; Fr = v2/gl — число Фруда; g — ускорение свободы0™
падения, м/с2.
На рис. 9.4 представлена построенная в соответствии с вы шеприведенными выражениями номограмма тепло- и влаговыделений в сеточной части бумаго- и картоноделательных ма шин, работающих с нагретой массой в пределах от 30 до 60 °С,
|
|
|
0 |
10 20304050 6070 80 90 WOW 120150т 150180170160 |
||||||||
|
|
|
|
I |
Удельное 6лпгодыделение}кг/(мг ч) |
|||||||
|
|
|
|
I |
Удельное тепловыделение,МДж/(м2■ч) |
|||||||
|
|
|
1 |
I У |
' \ |
| |
| |
| |
|_____|_____\____ | |
|||
|
|
|
0 |
50 |
100 |
15D |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
450 |
Нис. 9.4. Н омограм ма |
влаго- и тепловы делений |
в |
сеточной ‘части |
бум агодел а |
||||||||
тельной машины: |
|
*м—температура |
массы на сетке; tQ—температура ок |
|||||||||
v— скорость |
движения |
сетки; |
||||||||||
ружающего воздуха; I, II, III, |
IV — семейства прямых |
|
|
|
|
|
|
|||||
с учетом температуры окружающего воздуха |
(20—29 °С) и ско |
|||||||||||
рости движения сетки от 150 до 1200 м/мин. |
|
часть воздуха |
||||||||||
При |
температуре |
окружающего |
сеточную |
23 °С следует пользоваться только правой частью номограммы. В зависимости от скорости движения и температуры массы на сетке по номограмме определяются удельное влаговыдеде. ние и удельное тепловыделение (линия 1—2—3—3'). При Дру гих температурах окружающего воздуха в пределах от 17 д0
29 °С левая |
часть |
номограммы |
для массы температурой Зд: |
40; 50 и 60 |
°С вносит поправку удельных значений тепло- и |
||
влаговыделений. На |
номограмме |
(рис. 9.4) показан пример оп |
ределения тепло- и влаговыделений для машины с сеточной частью, работающей при скорости 1000 м/мин, температуре массы 40 °С, температуре окружающего воздуха 27 °С. Для графического определения значений при помощи номограммы необходимо пользоваться следующим ключом. Проводится ли ния 4—5 от значения скорости движения сетки до температуры окружающего воздуха 23 °С в одном из семейств прямых (//), соответствующих заданной температуре массы 40 °С, затем проводится линия 5—6 до линии, соответствующей температуре окружающей среды (27 °С), затем горизонтальная линия б—1—2 до пересечения с линией, соответствующей температуре массы на сетке 40 °С. На оси абсцисс точки 3, 3' указывают значения тепло- и влаговыделений с 1 м2 поверхности сеточ ного стола.
В табл. 9.3 приведены значения влаговыделений в сеточной части современных бумаго- и картоноделательных машин.
9.3. Значения влаго- и тепловыделений в сеточной части бумагоделательных машин
Предприятие
а
Скорость маш им, м мин
2
S
S
<и
и
СО
X X о.
I
о |
|
и |
|
г> |
|
сеточш |
/, м |
Длина |
стола |
|
а |
|
ьГ |
и |
|
о |
||
2 |
та |
|
та |
||
н |
||
<и |
о. |
|
и |
>» |
|
л |
н |
|
та |
та |
|
Си |
||
t=C |
|
|
3 |
|
|
О |
|
|
Че, |
|
|
Е 2 |
|
Влаговыделения в сеточной чзстн Оисп, ч
Данные по дейст |
Расчетные уравнепо |
нию |
вующим |
|
|
машинам |
|
|
Тепловыделения в сеточной части, по расчетам ЦНИИбуммаша, Q•10“ в, кДж/ч
Балахнинский |
560 |
7,00 |
18,4 |
129,0 |
42 |
4570 |
4024 |
11,20 |
ЦБК |
|
|
|
|
(ГПИ Промстрой- |
|
||
|
|
|
|
|
|
проект) |
2280 |
6,4 |
То же |
500 |
7,00 |
18,7 |
130,9 |
35 |
2151 |
||
» |
500 |
7,00 |
18,7 |
130,9 |
45 |
4759 |
4423 |
12,3 |
» |
500 |
7,00 |
18,7 |
130,9 |
55 |
8233 |
7028 |
19,3 |
Бумажная |
660 |
7,15 |
19,2 |
137,3 |
42 |
4370 |
4446 |
12,6 |
фабрика |
|
|
|
|
(фирма «Свенска |
|
|
|
в Швеции [35] |
680 |
8,80 |
21,0 |
184,8 |
флектфабрикен») |
24,8 |
||
То же |
45 |
8481 |
8540 |
|||||
Сеточная |
часть — мощный источник |
тепло- и |
влаговыделе- |
ния, поэтому необходимы специальные укрытия с системой местной приточно-вытяжной вентиляции. Для улучшения состоя ния воздушной среды подсеточное пространство с боковых сто рон сеточного стола отделялось от напорного ящика вертикаль ными щитами (от пола до верхней ветви сетки) и воздух из подсеточного пространства обычно удалялся вентилятором со стороны грудного вала, к которому воздух увлекается нижнеи
ветвью сетки. |
в |
ог |
При повышении температуры бумажной массы свыше cto |
^ |
|
влаговыделение в сеточной части |
резко возрастает, и для ооес- |
печения в рабочей зоне параметров воздуха, удовлетворяющих санитарным нормам, требуется установка систем местной при точно-вытяжной вентиляции. В связи с этим разрабатываются отечественные конструкции быстросъемных пневмокаркасных укрытий сеточной части машины на базе однослойных и много слойных полимерных пленок и тканевых материалов. Преиму щества тканевых укрытий заключаются в значительном сниже нии металлоемкости конструкции, более легком доступе к се точному столу машины, сокращении продолжительности про стоя машины при смене сетки и демонтаже укрытия, а также
Рис. 9.5. Пневмокаркасное укрытие сеточной части
в возможности изготовления укрытия из светопрозрачного ма териала [49; А. с. 301396 (СССР)].
На рис. 9.5 изображен общий вид пневмокаркасного укры тия и элемент его оболочки. Пневмокаркасное укрытие состоит из ячейковой надувной оболочки, образованной тремя слоями полимерной пленки или ткани, и механизма наведения. Ячеи стая оболочка одним своим концом закрепляется на штанге, а другая ее сторона крепится к задней неподвижной стенке колпака, расположенной с приводной стороны. Пневмокаркас ное укрытие оборудуется вытяжной установкой и системой автоматической подкачки.
Колпаки закрытого типа над сушильной частью современ ных бумагоделательных машин позволяют при одновременном улучшении состояния воздушной среды в цехе повысить темпе ратуру и влагосодержание паровоздушной смеси в сушильной части. Колпаки закрытого типа позволяют в 1,5—2 раза сокра тить требуемый воздухообмен как в цехе, так и в сушильной части бумагоделательной машины. По конструктивным сообра жениям колпаки бывают с односкатной и двухскатной потолоч ной частью с отсасывающими патрубками на приводной Сто