提高烘缸干燥效率的新技术

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1．沟纹烘缸

沟纹烘缸是在烘缸外圆周围加工成许多相同间隔的沟槽、沟槽的形式可以呈螺纹形或菱形。目的是改善烘缸与纸页的接触程度，同时也扩大了烘缸表面积，增加传热效率。沟纹烘缸外表面的示意图及烘缸壁轴向断面图见图11－5－97和图11－5－98。

表11－5－47 沟纹烘缸沟纹尺寸

W－湿纸页

A－空气(以近似纸页的速度进入沟槽)

B－沟槽充满空气，由于受热，形成一定的压力

C－被加热后的空气冲出

D－由于空气C冲出后，沟槽空隙D内形成真空状态，使纸页被迫向烘缸外表面靠拢，加强纸页与烘缸接触，以提高干燥效率

沟纹烘缸与普通烘缸的干燥效率的比较见图11－5－101。

2．拢流条板

烘缸内冷凝水膜影响热传导率，当纸机车速超过350m／min时，烘缸内壁形成水环，传热系数降低。常在车速高于600m／min时，沿烘缸内表面轴线方向装设拢流条板，以提高烘缸表面温度。拢流条板随著烘缸一块转动，由于共振现象使其中的冷凝水流动激烈，使波动扩大激化，阻止水环形成，以改善热的传导率。

根据Lamb理论，推导出公式：

举例：烘缸直径为1524mm，冷凝水膜厚度为3mm，计算拢流条板数及其间距(若以等间距排列)。从图11－5－102查得：拢流条板为135个，间距为139．6mm。

烘缸内径为1500mm，拢流条板的断面为6．35mm×6．35mm的正方形，条板间距为152mm，转速为83r／min、115r／min和165r／min时，测得平均冷凝水膜厚度与冷凝水膜传热系数间的关系，见图11－5－103。(图中虚线为无拢流条板的情况)。从图知，冷凝水膜厚度为3mm时，传热系数可保持最大值。

设置拢流条板效果：

(1)提高烘缸蒸发量。

(2)改善纸页横幅湿度。

实例1：

纸品种 新闻纸

纸机车速 902m／min

烘缸表面温度 98℃

装拢流条板后烘缸表面温度 108℃

实例2：

美国长景纤维公司(Long View Fiber Company)在纸机上设置拢流条板，效果显著(传热效率提高20%以上)。

纸机抄宽 6045mm

设计车速 914．6m／min

烘缸 Φ1500mm 51只

拢流条板 在烘缸内壁一圈内装设拢流条板(高60mm×宽40mm，长度与缸面一致)，用固紧圈固定在烘缸内壁，其效果如下示：

单帆布操作法优点：

❶ 消除了纸页颤动现象。

❷ 大大减少了3P／1D间的牵引力(减少50%～75%)；

❸ 减少皱纹

❹ 减少了压光线痕。

❺ 提高了纸页水分均匀性。

❻ 减少了化学浆配比。

❼ 增加了纸幅宽度。

❽ 车速提高(在同样条件下，提高15%)。

❾ 提高了纸页边缘的表面性能。

❿ 卷纸质量提高。

⑾增加了纸页的松厚度、柔软性、抗张强度，并提高了干燥效率。

⑿减少干毯使用面积，可节约30%。

⒀不需用干毯辊，节省了设备和维修费用。

⒁由于不需用干毯辊，故没有挠曲影响，干毯接缝受力也较均匀。

⒂动力耗降低。

⒃通风好。

⒄湿纸页与烘缸的包角大。

⒅纸面起毛现象减少。

⒆断纸减少。

单帆布操作法缺点：

❶ 使用一条毛毯，烘缸齿轮易损坏，且噪音增加。

❷ 干毯孔堵塞现象增加。

❸ 增加了上部烘缸的污染。

采用单帆布(干毯)运行的实例，见表11－5－48。

图11－5－48 单帆布法使用实例

在直径为5000mm的大烘缸下面，装设一台2m×2．17m的气垫干燥器，其生产能力可提高40%(由5t／h提高到7t／h)。气垫干燥器可多蒸发出水分达3400kg／h；能源消耗费用仅为使用蒸汽的70%，并且纸张质地松软，强度有上升的趋势。

表11－5－49 气垫式干燥的使用性能

纸幅宽度 4．5m

纸张定量 150g／m²

生产能力 12t／h

气垫式干燥器规格(长×宽) 2m×2m(1台)

纸页进入时水分 80%～82%

纸页离开时水分 92%左右

(3)气垫式干燥器安装于纸机涂布器的后面

纸机车速 600m／min

涂布量 10g／m²(涂布剂浓度为50%)

蒸发速度 90kg／(m²·h)

(4)气垫式干燥器用于现代纸机上的典型布置

(5)气垫式干燥器

气垫式干燥器由气垫喷嘴组成，干燥器应设计得简单实用，因此干燥器内除了几个简单的风挡以外，热风罩内设有机动零件。加热系统包括风扇、加热器、温度控制器等，安装在热风罩附近。需要经常检查的零件都安装在造纸机的外面，开机时用引纸绳进行引纸。

气垫式喷嘴的特点是能使纸页保持最好的稳定性，使热量传递达到最高速度。纸页与喷嘴之间形成的间隙，其气流平均速度相当于喷嘴出气口速度的50%～70%。例如出气口速度为70m／s时，其间隙内的有效风速为42m／s。

气垫式干燥较传统的干燥装置(如烘缸干燥、热风干燥等)能得到更好的热传递速度，如图11－5－144。

5．内沟槽烘缸

1981年日本某公司研制了一种内沟槽烘缸或称为干烘缸(Interally grooved dryer或Drydryer)。这种烘缸主要是利用烘缸转动时产生较大的离心力迫使冷凝水排出。经实践证明，采用内沟槽烘缸，纸机干燥能力得到提高，而烘缸表面温度与普通烘缸相同。内沟槽烘缸的内部形状参见图11－5－145。

(1)沟槽与离心力

烘缸外径为D₀(m)，内径D_i(m)，纸机烘缸外周抄速为v(m／min)，重力加速度g(m／s²)，对于内沟槽烘缸内壁表面上的冷凝水受到离心力与重力之比k为：

内沟槽烘缸的内表面经过特殊的加工(有专利)，使烘缸内具有较大的离心力，以排除冷凝水。

❶ 烘缸内径具有较小的锥度，锥角为θ，见图11－5－147。

内沟槽烘缸内壁离心力分力K′=K·sinθ(G)在缸内的顶部与底部，则分别为(K－1)sinθ和(K+1)sinθ，见图11－5－148。离心力分力作用于沟槽底部流动著的冷凝水。

❷ 沿烘缸轴向呈三角形的沟槽(倾斜角α)见图11－5－149。

沿沟槽壁离心力分力K″=Ksinθ(G)，K″值使冷凝水流到沟槽底部，冷凝水的表面张力亦起到这样的作用。

K′、K″两种离心力分力作用的结果，加速了冷凝水的流动，见图11－5－150，并使冷凝水膜的平均厚度降低。

(2)内沟槽烘缸冷凝水排出装置

内沟槽烘缸内壁的中间或两端设有成圆周形的沟道，以收集冷凝水，使其通过虹吸管排出，见图11－5－151。

(3)传热性能

对内沟槽烘缸纸机实测结果见图11－5－152。

从图11－5－152知：

❶ 沟槽烘缸的传热系数随车速的提高而急速上升，而普通烘缸则随车速的提高而下降。

❷ 总传热系数U提高不大(在车速为400m／min时，U值分别为25%和6%)，这是由于烘缸外表面与纸页之间的传热不良而引起的。U值不是影响干燥能力的唯一因素，U值还受到其他因素的影响如袋式通风等。对于高速纸机，U值可能得到较大的改善，(见图11－5－153)。

(4)烘缸的表面温度

内沟槽烘缸与普通烘缸表面温度的分布，见图11－5－154。

(5)内沟槽烘缸的效果

1—钻孔外壳 2—纸页 3—高速热风罩 4—细网 5—粗网 A～H略解

1—纸页走向 2—穿透气流 3—再循环空气 4—供气 5—到抽风机 6—退出．距离约0．93m 7—真空(穿透)缸 8—β射线仪测纸页定量 32、33、36、37、38—烘缸编号

巴伯列干燥器运行参数：

温度，℃ 173～344

热风速度，m／min 3596～5120

真空(穿透)缸真空度，Pa 2．0～7．2

其工艺参数见表11－5－50。

表11－5－50 巴伯列干燥器的工艺参数

注：1in=0．0254m，1ft=0．3048m，1lb=0．454kg

*优点：

❶ 抄速高；
❷ 控制纸页颤动；
❽ 控制纸辊水分；
❹ 在低成本条件下，提高生产能力；
❺ 松厚度(不透明度)；
❻ 卷曲控制；
❼ 质量(粘合剂移动)；
❽ 控制纸页水分分布；
❾ 松厚度；
❿ 成本低；⑾控制纸页表面涂层均匀或变质；⑿控制纸页表面硬化；⒀控制尺寸稳定性。