夾網(wǎng)氣墊干燥漿板機(jī)工藝散濕散熱量的探究

摘 要： 本研究通過分析夾網(wǎng)氣墊干燥漿板機(jī)工藝參數(shù)和工藝通風(fēng)的特點(diǎn)，結(jié)合暖通專業(yè)關(guān)于散濕量和散熱量的計(jì)算方法，探討關(guān)于夾網(wǎng)氣墊干燥漿板機(jī)濕部散濕量、干燥部散熱量的計(jì)算方法，以期為漿板車間廠房通風(fēng)設(shè)計(jì)提供計(jì)算依據(jù)。

關(guān)鍵詞：夾網(wǎng)氣墊干燥漿板機(jī)；散濕量；散熱量

中圖分類號：TS78 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10. 11980/j. issn. 0254-508X. 2025. 06. 022

夾網(wǎng)氣墊干燥漿板機(jī)（以下簡稱“漿板機(jī)”），主要由高濃流漿箱、夾網(wǎng)脫水成形部、大輥徑壓榨部和氣墊干燥部組成，輔以驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，用以抄造以木漿、竹漿、草漿、蔗渣漿、葦漿、麻漿、棉漿等為原料的干漿板[1]。漿板機(jī)的主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。

截至 2005 年底，我國使用的漿板機(jī)仍主要依賴進(jìn)口設(shè)備或引進(jìn)國外二手設(shè)備[3-4]。值得關(guān)注的是，我國已于 2004 年成功自主研發(fā)了漿板機(jī)[1-5]，漿板機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

與高速紙機(jī)相比，漿板機(jī)的工藝參數(shù)和紙機(jī)的工藝參數(shù)相差很大，以現(xiàn)代高速文化紙機(jī)為例，紙機(jī)主要參數(shù)如表2所示。

比較表 1和表 2的數(shù)據(jù)可知，漿板機(jī)的抄造定量遠(yuǎn)大于高速紙機(jī)的抄造定量，漿板機(jī)的工作車速遠(yuǎn)小于高速紙機(jī)的工作車速，漿板機(jī)漿板寬度小于高速紙機(jī)的凈紙寬度，漿板機(jī)的上漿溫度大于高速紙機(jī)的上漿溫度，漿板機(jī)的上漿濃度大于高速紙機(jī)的上漿濃度。漿板機(jī)和紙機(jī)的主要計(jì)算參數(shù)不同，故漿板機(jī)和紙機(jī)的散濕量的情況也不完全相同，有必要結(jié)合漿板機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)，探討漿板的散濕量和散熱量的具體情況。

1 漿板車間通風(fēng)現(xiàn)狀

漿板車間的通風(fēng)包括工藝通風(fēng)和廠房通風(fēng)。工藝通風(fēng)由漿板機(jī)設(shè)備供應(yīng)商根據(jù)工藝設(shè)備本身的通風(fēng)要求提供相應(yīng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容。主要包括：網(wǎng)部排濕系統(tǒng)、濕損排濕系統(tǒng)、漿板機(jī)熱回收送排風(fēng)系統(tǒng)、干損排濕系統(tǒng)、干燥箱的冷卻循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)等。

漿板車間廠房通風(fēng)量的計(jì)算需區(qū)分設(shè)備類型，對于搬遷的二手設(shè)備，主要依據(jù)原有設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行核算；對于新購漿板機(jī)的項(xiàng)目，需參照紙機(jī)車間的通風(fēng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算。《制漿造紙工藝設(shè)計(jì)手冊》[6]指出，排濕氣是造紙車間通風(fēng)的重要內(nèi)容。GB 51092—2015《制漿造紙廠設(shè)計(jì)規(guī)范》 指出，造紙車間通風(fēng)設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)行整個(gè)車間的熱、濕平衡計(jì)算。其中，造紙車間也包括漿板車間，并以車速 400 m/min 為分界線，給出了 35～50 ℃的漿溫范圍內(nèi)，造紙車間散濕量的估算方法。

近年來，隨著大型漿廠的投入建設(shè)，漿板機(jī)的生產(chǎn)規(guī)模日趨增大，漿板車間普遍存在高溫高濕的現(xiàn)象。漿板機(jī)和紙機(jī)的工藝參數(shù)存在差異，漿板車間和紙機(jī)車間具有不同的散熱量和散濕量，有必要結(jié)合漿板機(jī)的工藝及其工藝通風(fēng)特點(diǎn)，探討漿板車間工藝散熱量和散濕量的計(jì)算方法，為漿板車間通風(fēng)計(jì)算提供依據(jù)。

2 漿板車間工藝及工藝通風(fēng)的特點(diǎn)

2. 1 網(wǎng)部上漿溫度

上漿溫度越高，網(wǎng)面上的水蒸氣蒸發(fā)量越大。漿板機(jī)上漿溫度較高，通常為60～70 ℃。

2. 2 網(wǎng)部排濕

漿板機(jī)網(wǎng)部在頂網(wǎng)處設(shè)有電動(dòng)噴水管、刮刀噴水管、低壓噴水管等噴水管路，在底網(wǎng)設(shè)有下網(wǎng)洗網(wǎng)水管、沖邊管等噴水管路。網(wǎng)部排濕系統(tǒng)在噴水管路對應(yīng)區(qū)域的成形網(wǎng)下方進(jìn)行排風(fēng)，以排除噴水管區(qū)域網(wǎng)面上過多的水分。在現(xiàn)有漿板機(jī)工藝設(shè)計(jì)中，網(wǎng)部排濕系統(tǒng)相較于造紙機(jī)壓榨部排濕系統(tǒng)尚待完善[7]，噴水管下方雖設(shè)有排風(fēng)裝置，但噴水的過程中會(huì)有水分的飄散，增加了網(wǎng)面附加散濕量。

圖 2和圖 3是某漿板機(jī)網(wǎng)面上水蒸氣蒸發(fā)的情況及噴水管路附近的蒸發(fā)情況。

2. 3 損紙漿槽排風(fēng)

網(wǎng)壓部和干燥部分別設(shè)有損紙漿槽，將出壓榨部和出干燥部的損紙打碎成漿，此過程中需向漿槽內(nèi)噴入損紙白水。工作過程中，損紙漿槽內(nèi)的攪拌器、高壓噴淋水及漿板在池內(nèi)劇烈攪動(dòng)，會(huì)造成噴淋水飛濺，產(chǎn)生大量濕氣。損紙漿槽排濕系統(tǒng)用于排除槽體運(yùn)行產(chǎn)生的濕氣，防止?jié)駳鈹U(kuò)散至車間。該濕氣通過工藝排風(fēng)系統(tǒng)直接外排，不計(jì)入車間散濕量計(jì)算。

2. 4 氣墊干燥箱通風(fēng)

氣墊干燥裝置通過熱風(fēng)氣流使?jié){板在懸浮狀態(tài)下進(jìn)行對流干燥，適用于高定量漿板的干燥作業(yè)。干 燥 箱 的 熱 風(fēng) 循 環(huán) 系 統(tǒng) 主 要 由 送 風(fēng) 機(jī)、排 風(fēng) 機(jī)、熱風(fēng)層及回風(fēng)層組成，系統(tǒng)所需的新鮮空氣首先進(jìn)入熱回收系統(tǒng)，經(jīng)排風(fēng)預(yù)熱后再由蒸汽加熱器加熱到所需溫度，然后由送風(fēng)機(jī)送入干燥箱底部熱風(fēng)層，在循環(huán)風(fēng)機(jī)的抽吸作用下，再經(jīng)過蒸汽加熱器的進(jìn)一步加熱，進(jìn)入熱風(fēng)嘴吹出。熱回收系統(tǒng)送入干燥箱的送風(fēng)溫度gt;80 ℃，從干燥箱排出的 熱 濕 氣 體 的 溫 度 為 100～110 ℃，干 燥 箱 外 壁 溫度約 45 ℃，干燥箱內(nèi)漿板蒸發(fā)的水分由熱回收系統(tǒng)負(fù)擔(dān)。

2. 5 漿板車間熱、濕負(fù)荷的特點(diǎn)

漿板機(jī)的上漿溫度高、上漿濃度大，網(wǎng)部的排濕系統(tǒng)不完善。現(xiàn)階段，國內(nèi)漿板機(jī)制造商尚未提供設(shè)備濕部 （涵蓋網(wǎng)部與壓榨部） 的散濕量實(shí)測參數(shù)。由外方供貨的50萬t漿板機(jī)某項(xiàng)目，濕部工藝設(shè)計(jì)散濕量取值為8 t/h，該基準(zhǔn)參數(shù)表明漿板機(jī)濕部具有典型的高散濕負(fù)荷特征。外方僅提供最終數(shù)據(jù)，若沒有外方提供漿板機(jī)的散濕量數(shù)值作為設(shè)計(jì)資料，漿板機(jī)的散濕量則無據(jù)可考。

氣墊干燥箱的排風(fēng)溫度高于紙機(jī)，氣墊干燥箱外表面溫度高，故干燥箱外壁單位面積的輻射散熱量也很大。項(xiàng)目建設(shè)單位在漿板車間干燥箱區(qū)域內(nèi)需加強(qiáng)通風(fēng)，以消除此區(qū)域的余熱，降低車間內(nèi)溫度。

3 漿板車間工藝散濕散熱量計(jì)算

漿板車間的余濕量主要來源為濕部的散濕量，漿板車間的余熱主要來源為濕部的散熱量、干燥箱外壁的散熱量、傳動(dòng)電機(jī)及其他工藝設(shè)備電機(jī)的散熱量。漿板車間的余濕量和余熱量是廠房通風(fēng)設(shè)計(jì)計(jì)算中確定廠房通風(fēng)風(fēng)量的依據(jù)。電機(jī)的散熱量可以根據(jù)電機(jī)的裝機(jī)功率計(jì)算，本研究著重探討濕部散濕量、散熱量及干燥箱外壁散熱量的計(jì)算，以解決工藝中關(guān)于余熱量、余濕量提資的問題。

3. 1 車間溫濕度狀況

漿板車間和紙機(jī)車間均屬于高溫高濕車間，盡管 GB 51092—2015 中給出了造紙車間冬季和夏季的室溫計(jì)算溫度，但考慮到車間外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面防結(jié)露要求和車間舒適度要求，車間冬季室內(nèi) 溫 度 不 低 于 20 ℃，室 內(nèi) 相 對 濕 度 不 大 于 75%；夏 季 室 內(nèi) 溫 度 30～35 ℃ ， 室 內(nèi) 相 對 濕 度 不 大 于75%[8]。

3. 2 濕部散濕量計(jì)算

3. 2. 1 網(wǎng)面上的散濕量計(jì)算

文獻(xiàn)[6]和 GB 51092—2015 中關(guān)于紙機(jī)濕部的散濕量均采用估算的方法進(jìn)行計(jì)算，如表3所示。

實(shí)際生產(chǎn)中，漿板機(jī)的車速和漿溫與表3并不對應(yīng)。本研究借鑒文獻(xiàn)[9]和文獻(xiàn)[10]中關(guān)于常壓下，暴露水面或潮濕表面蒸發(fā)量的計(jì)算公式對網(wǎng)面上的散濕量進(jìn)行具體計(jì)算。網(wǎng)面可等同于潮濕表面，車速等于蒸發(fā)表面的空氣流速，擴(kuò)散系數(shù)α所對應(yīng)的周圍空氣溫度范圍涵蓋了大部分車間的室內(nèi)溫度范圍。因此，將文獻(xiàn)[9]和文獻(xiàn)[10]中的計(jì)算公式轉(zhuǎn)化為用以計(jì)算網(wǎng)面上的散濕量，見式（1）。

由于網(wǎng)部分為頂網(wǎng)和底網(wǎng)，底網(wǎng)上有洗網(wǎng)噴水、刮刀噴水等多個(gè)噴水管路，底網(wǎng)也屬于潮濕表面，網(wǎng)部區(qū)域面積的計(jì)算應(yīng)以頂網(wǎng)和底網(wǎng)水平面面積之和計(jì)入。因此，網(wǎng)壓部區(qū)域的面積=網(wǎng)部水平面積×2+壓榨部水平面積。

利用式（1）可以對漿板機(jī)網(wǎng)面上的散濕量進(jìn)行計(jì)算。以 車 速 180 m/min 為 例，得 出 室 內(nèi) 溫 度 20 和30 ℃，相對濕度60%、65%、70%的條件下，每平方米網(wǎng)面區(qū)域散濕量計(jì)算結(jié)果，見表 4。圖 4 和圖 5 為不同室內(nèi)溫度和相對濕度情況下網(wǎng)面蒸發(fā)量與車速、漿溫的關(guān)系曲線。

從表 4、圖 4 和圖 5 可以看出，網(wǎng)面散濕量隨漿溫的增量急劇增長。因?yàn)榫W(wǎng)面上的飽和空氣的水蒸氣分壓力隨上漿溫度增加而增大，尤其是上漿溫度gt;50 ℃以后室內(nèi)水蒸氣分壓力迅速增大。相同的室內(nèi)相對濕度情況下，室內(nèi)溫度降低，室內(nèi)含濕量減小，室內(nèi)水蒸氣分壓力減小，相同上漿溫度情況下，網(wǎng)面散濕量增加。由式（1）可知，G1和車速 v 成正比，因此網(wǎng)面散濕量與上漿溫度、運(yùn)行車速呈正相關(guān)，與環(huán)境蒸汽分壓呈負(fù)相關(guān)。

3. 2. 2 工藝噴水的散濕量

因漿板機(jī)工藝網(wǎng)部排濕系統(tǒng)效能較紙機(jī)工藝存在技術(shù)差距，導(dǎo)致設(shè)計(jì)工況下應(yīng)被排出的散濕量出現(xiàn)車間逸散現(xiàn)象。然而，現(xiàn)行工藝參數(shù)體系尚未建立逸散水量的量化模型，對于網(wǎng)部工藝噴水系統(tǒng)的飄散水量的計(jì)算在無參考資料的條件下，需借鑒冷卻塔風(fēng)吹損失水量的計(jì)算方法，計(jì)算車間的散濕量，見式（2）。

3. 3 濕部的散熱量

濕部上漿溫度較高，紙漿的溫度高于周圍空氣的溫度，熱量從高溫的紙漿傳遞到周圍低溫的空氣中。紙漿中的水吸收紙漿自身的內(nèi)熱能而蒸發(fā)，紙漿中的水蒸發(fā)后形成的高溫水蒸氣又會(huì)和周圍低溫的空氣進(jìn)行熱量交換，進(jìn)一步把熱量釋放到周圍溫度較低的空氣中。濕部范圍內(nèi)高溫的紙漿對車間散發(fā)的熱量構(gòu)成了工藝濕部的散熱量，這部分散熱量包括濕部蒸發(fā)水分帶入車間的熱量和紙漿高溫上網(wǎng)時(shí)網(wǎng)面的散熱量。紙漿中水分蒸發(fā)過程中吸收的熱量，屬于紙漿的能量變化，不屬于車間的余熱范疇，因此本研究不做討論。

濕部蒸發(fā)水分帶入車間的熱量計(jì)算見式（3）。

紙漿高溫上網(wǎng)時(shí)網(wǎng)面的散熱量計(jì)算見式（4）

3. 4 干燥箱外壁的散熱量

干燥箱外壁溫度約 45 ℃，需計(jì)算干燥箱外壁對周圍空氣的輻射熱量。干燥箱外壁視為輻射板表面，輻射板的散熱量由輻射傳熱量和對流傳熱量2 部分構(gòu)成。參考文獻(xiàn)[10]中關(guān)于輻射板表面?zhèn)鳠岬挠?jì)算方法，單位面積輻射板的凈輻射傳熱量計(jì)算見式（5）。

文獻(xiàn)[13]中對 AUST 進(jìn)行了計(jì)算，指出室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度為20 ℃左右時(shí)，AUST與室內(nèi)溫度差異很小。因漿板車間室內(nèi)溫度均在 20 ℃以上，故工程計(jì)算中AUST近似按室內(nèi)溫度取值，可以滿足工程計(jì)算的需要。因此，干燥箱外壁的輻射傳熱量可由式（6）近似計(jì)算。

輻射板的單位對流傳熱量計(jì)算見式（7）。

干燥箱外壁的對流散熱計(jì)算見式（8）。

3. 5 計(jì)算實(shí)例

以某漿板車間為例，夏季車間室內(nèi)溫度 30 ℃、室 內(nèi) 相 對 濕 度 70%， 當(dāng) 地 夏 季 室 外 大 氣 壓 B’=99 150 Pa，結(jié)合式（1）～（4）和式（6）計(jì)算工藝的散濕和散熱量。

3. 5. 1 漿板機(jī)工藝參數(shù)

表5是某年產(chǎn)50萬t漿板的漿板機(jī)工藝參數(shù)。

3. 5. 2 濕部的散濕和散熱量計(jì)算

3. 5. 2. 1 網(wǎng)面上的散濕量

網(wǎng)面區(qū)域散濕量 q1=21.61 kg/（h·m2），網(wǎng)壓部區(qū)域面積為 A=337 m2，根據(jù)式（1）計(jì)算網(wǎng)面上的散濕量：G1=7 280.57 kg/h。

3. 5. 2. 2 工藝噴水的散濕量

根據(jù)工藝資料，網(wǎng)部噴水系統(tǒng)水量：G0=3 119 L/min=187 140 kg/h。

根 據(jù) 式 （2）計(jì) 算 網(wǎng) 部 噴 水 系 統(tǒng) 飄 散 水 量 ： G2=0.3·G0/100=561.42 kg/h。

3. 5. 2. 3 濕部的散熱量

根據(jù)式（3）計(jì)算濕部蒸發(fā)水量帶入車間的熱量：Q1=366.52 kW。

根據(jù)式（4）計(jì)算紙漿高溫上網(wǎng)時(shí)網(wǎng)面的散熱量：Q2=359.02 kW。

3. 5. 2. 4 濕部總散濕量和總散熱量

濕部總散濕量：Gs=G1+G2=7 841. 99 kg/h；濕部總散熱量：Qs=Q1+Q2=725. 54 kW。

3. 5. 3 干部散熱量計(jì)算

干燥箱高度 16 m、寬度 14 m、長度 48 m，干燥箱側(cè)面及頂面的總面積為2 208 m2，根據(jù)式（6）和式（8）計(jì)算干燥箱外壁的輻射散熱量：Q3=992.04 kW，對流散熱量Q4=140 kW。

從上述計(jì)算結(jié)果可知，50萬t漿板機(jī)濕部總散濕量與外方提資的數(shù)據(jù)接近，另外，濕部蒸發(fā)水量帶入車間的熱量和紙漿高溫上網(wǎng)時(shí)網(wǎng)面的散熱量構(gòu)成的工藝發(fā)熱量數(shù)值也較大，因此漿板車間濕部通風(fēng)需要按消除余濕、消除余熱分別計(jì)算，取較大的數(shù)值作為廠房通風(fēng)的風(fēng)量。

干部以散熱為主，從計(jì)算結(jié)果看，干燥箱散熱量較大，需充分利用通風(fēng)消除余熱，以創(chuàng)造良好的工作環(huán)境溫度。

4 結(jié) 論

漿板車間廠房全面通風(fēng)量的計(jì)算，需排除車間的余熱、余濕，滿足工藝排風(fēng)的補(bǔ)風(fēng)，維持車間的熱、風(fēng)平衡進(jìn)行計(jì)算。余熱量、余濕量是廠房全面通風(fēng)量計(jì)算的基本依據(jù)。

4. 1 本研究利用潮濕表面蒸發(fā)量的計(jì)算公式結(jié)合漿板機(jī)工藝參數(shù)，對漿板機(jī)網(wǎng)面上的蒸發(fā)量進(jìn)行了計(jì)算，為漿板機(jī)濕部散濕量計(jì)算提供了方法，使?jié){板機(jī)濕部散濕量的數(shù)據(jù)不再完全依賴外方提資。

4. 2 明確了網(wǎng)面上的蒸發(fā)量與車速、漿溫的關(guān)系：單位面積網(wǎng)面蒸發(fā)水量隨上漿溫度的增加、車速的增加、室內(nèi)水蒸氣分壓力的減小而增大。表明漿溫gt;50 ℃的情況下，濕部蒸發(fā)量隨漿溫的升高急劇增長的特點(diǎn)。

4. 3 漿板機(jī)干燥箱的外壁溫度較高，將其視為輻射板，利用輻射板表面?zhèn)鳠岬挠?jì)算方法，計(jì)算干燥箱外壁的散熱量，為干部工藝散熱量的計(jì)算提供了計(jì)算方法。

4. 4 漿板機(jī)工藝的網(wǎng)部噴水系統(tǒng)和排濕系統(tǒng)還需得到設(shè)備廠家的重視，以減少網(wǎng)部噴水管路在工作時(shí)的飄水量。飄水量目前無法直接測量和計(jì)算，本研究中的計(jì)算也僅為估算。希望漿板機(jī)的設(shè)備廠家在今后的設(shè)備設(shè)計(jì)中進(jìn)一步完善漿板機(jī)網(wǎng)部噴水系統(tǒng)和排濕系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，盡量從工藝設(shè)備本身減少工藝的散濕量。

4. 5 漿板車間濕部廠房通風(fēng)以排除工藝的余熱、余濕為主，干部廠房通風(fēng)以排除工藝余熱為主。廠房通風(fēng)設(shè)備的布置，氣流組織的設(shè)計(jì)還需結(jié)合濕部、干部熱濕負(fù)荷的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

參 考 文 獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯：呂子露）