意大利特斯克公司钢制扬克烘缸应用的最新成果

2015-10-28PaoloRaffaelli意大利特斯克公司

生活用纸 2015年10期

Paolo Raffaelli　意大利特斯克公司

Latest Achievements in Toscotec Steel Yankee Cylinders

Paolo Raffaelli意大利特斯克公司

Paolo Raffaelli，毕业于意大利比萨理工大学机械工程专业，拥有在生活用纸行业20多年的丰富经验。Paolo Raffaelli先生曾任意大利特斯克公司机械工程设计和生活用纸以及纸和纸板部门的项目经理，目前担任特斯克公司的技术总监，负责协调项目管理、机械工程设计、工艺流程设计及研发工作。

历史背景

最初钢制扬克烘缸进入市场时，由于烘缸的直径和幅面宽度都较小，局限于生产能力和车速，业内仅考虑将其用于卫生纸机。特斯克（Toscotec）实际上已经在当时由铸铁烘缸所主导的传统市场上引起了一个重大变化。

扬克烘缸是确保卫生纸质量的一个主要部件也是干燥工艺的关键系统。扬克烘缸热传导性与气罩热传递性的结合决定了卫生纸机的干燥能力并对设备产能有着实质性的影响。热干燥是一个能耗集约过程，使得扬克烘缸在这一领域具有显著的节能潜力。时至今日成熟稳定的钢制扬克烘缸技术正推动卫生纸生产工艺的进一步发展。在能源成本和利润压力不断上升的年代，提高干燥能力的效益显而易见。

特斯克上世纪50年代制造的钢制压力容器

如今，经过多年应用钢制扬克烘缸的经验所获得的大量现场数据已经成为特斯克技术和制造工艺的指导原则。用钢材取代铸铁制造扬克烘缸显著地减少了缸体厚度，从而减小了热阻力并增强了热传递，因此提高了烘缸内部蒸汽冷凝效率从而实现更高的干燥能力。从钢制扬克烘缸安装中所获得的数据已经证实：在相同尺寸和运行压力情况下，钢制扬克烘缸的热交换系数与干燥能力明显高于铸铁烘缸30%以上。

技术上的最新成果允许增加扬克烘缸的尺寸。通过引进直径达22ft（6.7m）最新一代的高效率钢制扬克烘缸，将整体增加烘缸与纸幅的接触面积，并提高烘缸表面的单位面积的热交换能力，为不同的纸机结构和能源的使用提供了新的机会。

一般工艺原理

特斯克的钢制扬克缸TT SYD的运行温度分布

就蒸发1 kg水分而言，气罩干燥比扬克烘缸干燥所需能源多25%～35%。所以一般情况下，通过引入直径更大的扬克烘缸将最大提升扬克烘缸干燥潜力，根据生产需求和现场条件、特别是可以获得的能源条件来设计气罩。实际上扬克烘缸尺寸与气罩的结合是一项着眼于探索高效节能系统目标的要素。

原则上，大多数卫生纸生产商可以选择：要么以同等能耗或减少能耗输入提高产量，要么保持相同水平的产量但明显地减少能耗。然而最具说服力的是实现这些目标的技术途径。

持续创新

特斯克的22ft直径钢制扬克缸

就更新的设计而言，意识到更大直径烘缸的巨大优势可以带来机会，特斯克逐渐增加了扬克烘缸的尺寸。继推出第二代钢制扬克烘缸之后，特斯克设计并推出了TT-SYD-20FT（20ft直径）和TT SYD-22FT（22ft直径），尺寸更大，内壁带沟槽的扬克烘缸。

第一台22ft直径钢制扬克烘缸的装机时间安排在2016年第一季度。该项目相关的主要数据如下：

扬克烘缸直径：6.7m（22ft）

扬克烘缸面宽：6.3m

蒸汽最大运行压力：10bar

压区线压力：120kN/m

扬克缸端盖保温

蒸汽热风气罩

最高纸机车速：2，000m/min

工艺数据

特斯克为22ft直径钢制扬克缸设计的气罩湿部

尽管某些情况下，蒸汽是唯一可获得的热源，但燃气仍是最有效的干燥燃料。如今燃气热风气罩远不像过去那么具有挑战性，其能源适应性和综合效率方面的优势极具吸引力。而且燃气热风气罩比蒸汽热风气罩更容易清除蓄积纤维，保持气罩系统清洁。但采用特定的设计方案可以使蒸汽热风气罩在180℃～190℃时可靠运行且易于清洁。其他解决方案有仅考虑抽出湿气和内部通风的排风气罩和单边热风气罩，即仅在湿端气罩部分采用蒸汽或天然气热风干燥。这些系统与扬克烘缸以及压榨部组合在能源效率方面表现各异。

实测能耗数据概述，见图1—图3。

实例1：能耗与压榨部

图1 不同压榨配置的干燥能耗对比

图1是一个标准蒸汽热风气罩和一个直径5.5m（18ft）钢制扬克烘缸配置。压榨后的纸幅干度直接影响干燥所需的总热能消耗。使用大直径压榨辊可提高纸幅的出压区干度。出压区干度每提高1个百分点，可减少4%～7%的总能耗。

实例2：能耗与气罩系统

图2 不同热源气罩的干燥能耗对比

图2是一个5.5m（18ft）直径钢制扬克烘缸和一个单辊压榨配置。选定的气罩系统解决方案决定了总的能耗成本。排风气罩相对较低的能耗需求，纸幅干燥全部由扬克烘缸完成，但与其他气罩系统相比，生产能力受限制。考虑到吨纸所需能耗总量，和排风气罩相比，蒸汽热风气罩性能更好，生产能力更高。尽管某些情况下，蒸汽是唯一可以获得的热源，但燃气是最有效的干燥燃料。燃气热风气罩可提供最大的干燥能力，但并非代表热能应用的最佳方案。

实例3：能耗与钢制扬克烘缸直径

图3 不同扬克烘缸直径的干燥能耗对比

图3是一个标准蒸汽热风气罩和一个单辊压榨配置。扬克烘缸直径增加决定了缸面与纸张接触的长度。特斯克22ft钢制扬克烘缸的蒸发率超过110kg/m2h，配置排风和蒸汽加热气罩时其干燥能力仍然很高，使用蒸汽气罩（无需燃气），最高车速可达到2，000m/min。如果结合目前最先进的扬克缸端盖保温技术，大直径扬克烘缸的解决方案更加令人关注。