特种纸造纸机蒸汽冷凝水系统的调节和改造

龚小冬 曾德银

(民丰特种纸股份有限公司，浙江嘉兴，314000)

民丰特种纸股份有限公司投产的幅宽3570 mm，车速700 m/min的特种纸生产线是由德国福伊特公司制造的。由于产品结构的不断优化，工艺控制参数要求不同，纸张的干燥曲线也在调整中，蒸汽冷凝水系统在实际生产过程中需不断进行优化改造，使该系统更加适合各纸种的生产。本文介绍了该系统的结构，并将实际生产中所碰到的问题及优化措施进行总结，以供借鉴。

1 蒸汽冷凝水系统设备构成

该造纸机设计车速700 m/min，干燥部由24个烘缸 (Φ1808 mm×4050 mm)组成，分前干燥部和后干燥部，详见图1。前干燥部采用三段通汽，末端配置了小真空系统和表面冷凝器，各段干燥部配置汽水分离器 (S1～S4)，将各段之间的供汽、压差的控制、水分的控制、余汽的回收利用等一些关联控制紧密地联系在一起。可以说从开机初期，无论是水分控制、纸张匀度、特种器材的使用寿命，还是蒸汽压力控制、余热回收利用等方面，该系统运行还是比较稳定的。同时，设计中将造纸机配套的热风干燥箱、热风回收系统、硬压光加热单元的尾汽和冷凝水全部回用到前干燥部汽水分离器，充分回收了蒸汽余热，使吨纸耗汽量控制在0.5 t标煤汽左右。

2 生产过程中进汽的操作和过程控制

2.1 两纸种蒸汽压力的控制与调节

从图1中可知，干燥部进汽时，前干燥部9#～17#烘缸和后干燥部20#～24#烘缸进汽后，排出的冷凝水和余汽参与到其余烘缸的进汽中，通过压差控制调节阀的开度，使各个烘缸的进汽压力、烘缸进出口的压差都得到控制，从而使各段的蒸汽得到充分的利用，纸张整体水分达到工艺控制的要求。

一般情况下，所有烘缸的压差控制均变化不大，进汽压力低的如1#～5#烘缸和18#～19#烘缸，压差控制在30 kPa左右，其余烘缸压差控制在45～50 kPa。最终使得前干燥部水分控制在3%以下，卷纸缸处水分控制在6%。其余周边蒸汽加热设备如硬压光加热单元、热风干燥箱和热风回收系统的冷凝水均进入汽水分离器得到进一步的利用。这里需要指出的是这些设备产生的冷凝水和尾汽均是通过疏水阀后再到各汽水分离器的，一旦疏水阀失效，蒸汽直接进入汽水分离器，将造成烘缸压差无法正常控制，烘缸冷凝水无法排出，进而造成烘缸负荷增大等影响生产的问题，因此需要对这些外围的设备进行检查，防止窜汽［1］。

该生产线从2005年开始生产轻涂纸和超压格拉辛纸，由于浆种、打浆度、脱水情况、车速的不同，烘缸进汽压力变化较大，见图2和图3。

图1 蒸汽冷凝水系统流程图

图2 生产超压格拉辛纸时的蒸汽参数调节

图3 生产轻涂纸时的蒸汽参数调节

由图2和图3中可知，蒸汽参数主要表现在6#～17#烘缸和20#～24#烘缸的进汽量、压力的变化较大。生产超压格拉辛纸时，由于打浆度高，前干燥部烘缸数量少，较难达到干燥能力的要求，为保证出前干燥部水分控制在3%以下，6#～19#烘缸进汽压力需达到500 kPa左右。又由于超压原纸水分需达到10%以上，后干燥部20#～24#烘缸的压差低至20 kPa左右甚至更低，这样烘缸进出口压差就很难得到满足，导致烘缸冷凝水排出困难，烘缸负荷增大。而生产轻涂纸时由于打浆度低、定量轻、脱水和干燥能力均有富余，各烘缸进汽压力均能满足压差控制的要求。

2.2 末端真空泵的配置和使用

系统末端配置的真空泵采用11 kW、400 m3/h流量的水环泵，确保长期运行中末端真空度及冷凝水的排放，对整个系统的压差控制起到了至关重要的作用。真空度一般控制在45 kPa，开车时需要对该真空泵补加一定量的清水，但开车后应停止补水，使用其自带的冷却后的冷凝水作为工作液参与工作，以防止结垢卡死现象的发生。

3 实际生产过程中产生的问题和改造

3.1 导毯辊的锈蚀及前干燥部烘干能力低的原因查找和改进

生产超压格拉辛纸时 (车速420 m/min)，由于6#～17#烘缸的进汽压力快速提高，强干燥使水分在该部位快速蒸发，导致干毯导辊表面锈蚀严重，干毯磨损快，寿命只有4个月左右。检查发现上下排烘缸之间FR12、FR20(见图4)的导辊表面均锈蚀严重，表面坑洼严重。通过进一步的分析，主要原因是送入袋区通风的热风流量和压力不足，导致无法将强干燥后从纸张蒸发出来的湿气吹到烘缸两侧并抽到汽罩外，长期运行，辊面锈蚀［2］。

图4 上下排烘缸袋区通风辊布置示例

根据这一思路，排查了热回收系统送热风的管路，发现:①部分耐温软管接头处漏风;②测量送风风速6 m/s(图5改造前所示)。并通过计算得出送风风量只有16000 m3/h，回风温度为75℃，回风湿度118 g/kg。原因应该为送风量过小引起一系列的问题。通过检查入口汽-气换热器发现进风面积累的杂质堵塞了进风面。通过清洁并加装进风过滤装置后再次检查上述数据 (见图5改造后)，情况大有改观。通过实际运行中发现汽罩内变得更加干燥，送风风速提高至14 m/s，回风温度提高到90℃，回风湿度提高到156 g/kg，汽罩能力得到很大提高，车速最终提高至480 m/min，还能满足水分的要求，导毯辊表面也不像以前那样产生锈蚀，干毯的寿命也提高至1年以上。

图5 汽罩送风、回风参数改造前后的比较

3.2 后干燥部烘缸负荷大的排查和改造

实际运行过程中，后干燥部20#～24#烘缸经常出现传动负荷过大并跳停而造成的断纸现象、烘缸传动背包齿箱轴承损坏频繁等故障，对生产运行极为不利。当遇到负荷大的情况时，检查冷凝水视镜孔，只有少量冷凝水被排出，有时还出现倒吸冷凝水现象。停车打开烘缸倒门检查发现半缸冷凝水及虹吸管断裂。通过上述现象并结合图2分析可知，当生产超压格拉辛纸时，由于20#～24#烘缸进汽压力过低，导致压差无法满足冷凝水排出的要求。同时进汽阀门虽已自动关闭，但还有泄漏进烘缸的可能，因此连续生产时冷凝水越积越多，且无法排出，引起传动负荷增大等一系列问题。

解决的关键是如何在不增大进汽压力的前提下，满足压差的要求。通过分析讨论，生产超压格拉辛纸时这几只烘缸的进汽压力要求极低，类似于18#～19#烘缸，而18#～19#烘缸的冷凝水是接至S1分离器的，真空泵产生的真空保证了这两个缸的压差要求。因此对后干燥部5个烘缸也进行了相应的管路改造，将这几只烘缸的冷凝水管也接至S1上，并在冷凝水管上加装手阀以方便生产轻涂纸时切换回去［3］。通过这样的改造，满足了烘缸压差的要求。从2010年改造后的3年里未出现烘缸背包齿箱损坏的故障，而在2007年到2010年却有5个背包齿箱损坏。同时，运行过程中时常出现的负荷增大的问题也得到了有效的解决。

4 总结

通过实际操作、现场分析相结合研究了蒸汽冷凝水系统，对该造纸机蒸汽冷凝水系统的设计和使用略有心得。现将日常的维护运行保养过程中积累的经验和体会总结如下，以资借鉴。

(1)造纸机蒸汽冷凝水系统的使用必须科学、认真地去分析相应的参数控制，并找到问题的关键加以控制解决。针对现在的特种纸造纸机，由于市场的因素，多品种生产会对系统原设计带来问题。通过认真仔细的分析，并进行有效的改造，可以提高不同纸种在同一台造纸机生产的适应性。

(2)热回收系统中送风的管路入口必须增加进风过滤纱网，并定期对换热器迎风面和过滤纱网水洗清洁，以防止长期使用后脏物积聚引起送风风压、风量降低，进而影响干燥部的蒸发能力，对车速和纸张水分控制产生影响。经验数据表明，送风风量是回风风量的60%～70%为最佳。

(3)该系统配置的真空泵对整个冷凝水系统的排放和负荷的控制起到关键作用，因此在真空泵的选型方面需做到选型能稳定使用并采用变频电机控制。真空泵的工作液必须使用冷却后的冷凝水，以防止长期使用的结垢卡死问题。

(4)蒸汽、冷凝水管在长期使用后，由于冲刷严重引起漏汽，因此如果是新项目时，应考虑使用耐磨的碳钢管道以提高蒸汽冷凝水系统的稳定性。

(5)烘缸内的扰流棒安装必须牢固，如遇烘缸内冷凝水排不出而引起负荷大时，扰流棒受冷凝水冲击而脱落，会造成虹吸装置的进一步破坏。特别是车速在700 m/min以上时，扰流棒必须保持良好状态，以确保烘缸内冷凝水环的形成，提高热传导和干燥的均匀性。

［1］ ZHANG Xiu-wen．Technology and Equipment of Waste Heat Recovery in Dryer Section of Paper Machine［J］．China Pulp ＆ Paper，2012，31(5):56．张秀文．纸机干燥部余热回收技术与设备［J］．中国造纸，2012，31(5):56．

［2］ Chen Dao-zhang．The Innovation Strategy of Accelerating the Speed of the Dry End of Paper Machine［J］．China Pulp and Paper Industry，2001，22(1):18．陈道彰．纸机干燥部提速改造策略［J］．中华纸业，2001，22(1):18．

［3］ KE Xiao-jun．The Ooptimization Scheme for PM Dryer Section［J］．China Pulp ＆ Paper，2007，26(2):41．柯晓军．纸机干燥部的最优化方案［J］．中国造纸，2007，26(2):41．CPP