意大利特斯克公司鋼制揚克烘缸應用的最新成果

Paolo Raffaelli　意大利特斯克公司

意大利特斯克公司鋼制揚克烘缸應用的最新成果

Latest Achievements in Toscotec Steel Yankee Cylinders

Paolo Raffaelli意大利特斯克公司

Paolo Raffaelli，畢業于意大利比薩理工大學機械工程專業，擁有在生活用紙行業20多年的豐富經驗。Paolo Raffaelli先生曾任意大利特斯克公司機械工程設計和生活用紙以及紙和紙板部門的項目經理，目前擔任特斯克公司的技術總監，負責協調項目管理、機械工程設計、工藝流程設計及研發工作。

歷史背景

最初鋼制揚克烘缸進入市場時，由于烘缸的直徑和幅面寬度都較小，局限于生產能力和車速，業內僅考慮將其用于衛生紙機。特斯克（Toscotec）實際上已經在當時由鑄鐵烘缸所主導的傳統市場上引起了一個重大變化。

揚克烘缸是確保衛生紙質量的一個主要部件也是干燥工藝的關鍵系統。揚克烘缸熱傳導性與氣罩熱傳遞性的結合決定了衛生紙機的干燥能力并對設備產能有著實質性的影響。熱干燥是一個能耗集約過程，使得揚克烘缸在這一領域具有顯著的節能潛力。時至今日成熟穩定的鋼制揚克烘缸技術正推動衛生紙生產工藝的進一步發展。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50年代制造的鋼制壓力容器

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

技術上的最新成果允許增加揚克烘缸的尺寸。通過引進直徑達22ft（6.7m）最新一代的高效率鋼制揚克烘缸，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，為不同的紙機結構和能源的使用提供了新的機會。

一般工藝原理

特斯克的鋼制揚克缸TT SYD的運行溫度分布

就蒸發1 kg水分而言，氣罩干燥比揚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克烘缸將最大提升揚克烘缸干燥潛力，根據生產需求和現場條件、特別是可以獲得的能源條件來設計氣罩。實際上揚克烘缸尺寸與氣罩的結合是一項著眼于探索高效節能系統目標的要素。

原則上，大多數衛生紙生產商可以選擇：要么以同等能耗或減少能耗輸入提高產量，要么保持相同水平的產量但明顯地減少能耗。然而最具說服力的是實現這些目標的技術途徑。

持續創新

特斯克的22ft直徑鋼制揚克缸

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

第一臺22ft直徑鋼制揚克烘缸的裝機時間安排在2016年第一季度。該項目相關的主要數據如下：

揚克烘缸直徑：6.7m（22ft）

揚克烘缸面寬：6.3m

蒸汽最大運行壓力：10bar

壓區線壓力：120kN/m

揚克缸端蓋保溫

蒸汽熱風氣罩

最高紙機車速：2，000m/min

工藝數據

特斯克為22ft直徑鋼制揚克缸設計的氣罩濕部

盡管某些情況下，蒸汽是唯一可獲得的熱源，但燃氣仍是最有效的干燥燃料。如今燃氣熱風氣罩遠不像過去那么具有挑戰性，其能源適應性和綜合效率方面的優勢極具吸引力。而且燃氣熱風氣罩比蒸汽熱風氣罩更容易清除蓄積纖維，保持氣罩系統清潔。但采用特定的設計方案可以使蒸汽熱風氣罩在180℃～190℃時可靠運行且易于清潔。其他解決方案有僅考慮抽出濕氣和內部通風的排風氣罩和單邊熱風氣罩，即僅在濕端氣罩部分采用蒸汽或天然氣熱風干燥。這些系統與揚克烘缸以及壓榨部組合在能源效率方面表現各異。

實測能耗數據概述，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是一個標準蒸汽熱風氣罩和一個直徑5.5m（18ft）鋼制揚克烘缸配置。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干度。出壓區干度每提高1個百分點，可減少4%～7%的總能耗。

實例2：能耗與氣罩系統

圖2 不同熱源氣罩的干燥能耗對比

圖2是一個5.5m（18ft）直徑鋼制揚克烘缸和一個單輥壓榨配置。選定的氣罩系統解決方案決定了總的能耗成本。排風氣罩相對較低的能耗需求，紙幅干燥全部由揚克烘缸完成，但與其他氣罩系統相比，生產能力受限制。考慮到噸紙所需能耗總量，和排風氣罩相比，蒸汽熱風氣罩性能更好，生產能力更高。盡管某些情況下，蒸汽是唯一可以獲得的熱源，但燃氣是最有效的干燥燃料。燃氣熱風氣罩可提供最大的干燥能力，但并非代表熱能應用的最佳方案。

實例3：能耗與鋼制揚克烘缸直徑

圖3 不同揚克烘缸直徑的干燥能耗對比

圖3是一個標準蒸汽熱風氣罩和一個單輥壓榨配置。揚克烘缸直徑增加決定了缸面與紙張接觸的長度。特斯克22ft鋼制揚克烘缸的蒸發率超過110kg/m2h， 配置排風和蒸汽加熱氣罩時其干燥能力仍然很高，使用蒸汽氣罩（無需燃氣），最高車速可達到2，000m/min。如果結合目前最先進的揚克缸端蓋保溫技術，大直徑揚克烘缸的解決方案更加令人關注。

結論

特斯克的Ahead 2.0L型衛生紙機

鋼制揚克烘缸尺寸的增加，除了高蒸發率等為人熟知的優點之外，還可消除鑄鐵缸面多孔性引發的問題、提高干燥均勻度、由于材料的穩定特性優化壓榨中高，可明顯提高紙機性能的標準。