Оценка эффективности сушильной части машин для выработки санитарно-гигиенических видов бумаги

УДК

676.056.5 + 676.252

DOI:

10.37482/0536-1036-2020-2-159-168

Аннотация

Цель исследования – совершенствование методики оценки эффективности работы колпаков скоростной сушки при производстве санитарно-гигиенических видов бумаги. С ее помощью установлены сухость бумажного полотна, давление воздуха в мокрой и сухой частях скоростных конвективных сушителей, а также температура воздуха, выбиваемого из колпаков скоростной сушки. в основе методики лежит измерение этих показателей в процессе эксплуатации действующего оборудования с дальнейшей регулировкой отдельных узлов системы. При проведении эксперимента осуществлялась термографическая съемка. Установлено, что выдувание горячего воздуха на лицевой стороне колпака и подсасывание холодного на приводной стороне приводит к неравномерному профилю влажности по ширине бумажного полотна, измеренному на накате бумагоделательной машины, снижению энергетической эффективности и производительности агрегата. Индикатором эффективности может служить, например, температура выбиваемого воздуха, которая на исследуемой машине существенно отличается от нормы и составляет 175 ^оC. Доказана целесообразность регулярного контроля параметров воздуха при изменении технологических режимов производства. обоснована актуальность применения каскадной системы с возможностью прямого перепуска горячего воздуха из сухой части колпака в мокрую, а также опционального регулирования влажности отработанного воздуха путем добавления или уменьшения части отработанного воздуха из сухой части. Подтверждено прямое влияние регулировки влажности отработанного в сушильной части воздуха на сокращение затрат энергоносителя, а также добавочного воздуха на величину инфильтрации и воздушный баланс системы. Комплекс мероприятий, реализуемых в рамках этой методики, позволяет добиться экономии энергоресурсов на действующих производствах. возможный потенциал экономии газа для исследуемой машины составил 62 м³/ч, или 17 % от действующего потребления, электроэнергии на привод вентиляторов – 6,8 квт∙ч, или 4 % от актуального потребления.

Сведения об авторах

Д.А. Прохоров, инженер технического сервиса Voith Paper, аспирант; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5206-4119
А.С. Смолин, д-р техн. наук, проф. 
Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна, ул. Ивана Черных, д. 4, Санкт-Петербург, Россия, 198095; e-mail: daniel.prokhorov@gmail.com, gturp.tbik@mail.ru 

Ключевые слова

бумагоделательная машина, санитарно-гигиенические виды бумаги, тиссью, сушильная часть, колпаки скоростной сушки, потребление энергоносителя, поперечный профиль влажности, производительность машины

Для цитирования

Прохоров Д.А., Смолин А.С. Оценка эффективности сушильной части машин для выработки санитарно-гигиенических видов бумаги // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 2. с. 159–168. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-2-159-168

Литература

1. Бельский А.П., Лотвинов М.Д. вентиляция бумагоделательных машин. М.: лесн. пром-сть, 1990. 216 с. [Belʼskiy A.P., Lotvinov M.D. Ventilation of Paper Machines. Moscow, Lesnaya promyshlennostʼ Publ., 1990. 216 p.].
2. Бойков Л.М. совершенствование процессов контактно-конвективной сушки картона и бумаги: дис. ... д-ра техн. наук. СПб., 2001. 422 с. [Boykov L.M. Improving the Processes of Contact-Convective Drying of Cardboard and Paper: Dr. Eng. Sci. Diss. Saint Petersburg, 2001. 422 p.].
3. Бойков Л.М. Повышение эффективности сушки путем модернизации пароконденсатных систем бумагоделательных, картоноделательных машин и гофроагрегатов. СПб.: СПбГТУРП, 2014. 511 с. [Boykov L.M. Improving the Drying Efficiency of Paper and Board Machines, and Corrugators. Saint Petersburg, SPbSTUPP Publ., 2015. 534 p.].
4. Бойков Л.М., Прохоров Д.А., Ионин Е.Н. Модернизация систем вентиляции на предприятиях ЦБП // Целлюлоза. Бумага. Картон. 2015. № 10. с. 60–64. [Boykov L.М., Prokhorov D.A., Ionin E.N. Upgrade of Ventilation Systems at the Pulp and Paper Mills. Tsellyulosa. Bumaga, Karton [Pulp. Paper. Board], 2015, no. 10, pp. 60–64].
5. Лакомкин В.Ю., Бельский А.П. тепломассообменное оборудование предприятий (сушильные установки). СПб.: СПбГТУРП, 2006. 100 с. [Lakomkin V.Yu., Belʼskiy A.P. Heat and Mass Exchangers of Mills (Drying Systems). Saint Petersburg, SPbSTUPP Publ., 2006. 100 p.].
6. Свидетельство № 2016615260 Российская Федерация. Программа расчета кинетики сушки кровельного картона в периоде прогрева: № 2016612521/69: заявл. 22.03.2016, опубл. 19.05.2016, Реестр программ для ЭВМ / Д.А. Прохоров. [Prokhorov D.A. Program for Calculating the Drying Kinetics of the Roofing Paperboard in Warmup Phase. Certificate RF, no. 2016615260, 2016].
7. Свидетельство № 2017615668 Российская Федерация. Программа расчета рекуперативных воздухоподогревателей № 2017612493: заявл. 24.03.2017, опубл. 19.05.2017, Реестр программ для ЭВМ / Д.А. Прохоров, Е.Н. Ионин, Т.А. Антоненко, В.Н. Белоусов. [Prokhorov D.A., Ionin E.N., Antonenko T.A., Belousov V.N. Program for Calculating Recuperative Airheaters. Certificate RF, no. 2017615668, 2017].
8. Смолин А.С., Пяткова И.А. Перспективные направления развития тиссью продукции // технология и оборудование в производстве санитарно-гигиенических материалов. СПб.: МНПК, 2010. с. 20–22. [Smolin A.S., Pyatkova I.A. Promissing Directions for Tissue Production Development. Technology and Equipment in the Production of Tissue Materials. Saint Petersburg, MNPK Publ., 2010, pp. 20–22].
9. Berardi R., Scherb T. Tissue Goes High-Speed. Twogether, 2012, no. 33, pp. 30–31.
10. Blechschmidt J. Taschenbuch der Papiertechnik. München, Carl Hanser Verlag, 2013. 650 S.
11. Boykov L.M., Prokhorov D.A., Ionin E.N., Lukianov S.A. Modernization of Steam and Condensate Systems of Drying Plants of Paper and Cardboard-Making Machines. Materials of the 102nd International Scientific-Practical Conference “The Technical Progress of Humanity in the Context of the Continued Expansion of the Material Needs of Society”. London, 2015, pp. 77–84.
12. Engelking P.D. Thermodynamik. Friedrichshafen, Germany, 2016. 134 p.
13. Fisher Tissue Databank 2018. Fisher International, 2019. 78 p.
14. Fleschhut E. Development of a Technical Design Tool for Tissue Machines. Bachelor Thesis. Ravensburg, 2018. 72 p.
15. Greenleaf C. Where Will the Tissue Market Be in 2025? Fisher International, Inc., 2017. Available at: https://www.fisheri.com/images/features/insights/Fisher_Analysis_ Tissue_by_2025.pdf (accessed 15.07.19).
16. Kilby E. CEPI Annual Statistics 2016. 2017. 95 p.
17. Miller T., Kramer C., Fisher A. Brandwidth Study on Energy Use and Potential Energy Saving Opportunities in U.S. Pulp and Paper Manufacturing. U.S. Department of Energy, 2015. 94 p.
18. Perryʼs Chemical Engineerʼs Handbook. Ed. by D.W. Green, R.H. Perry. New York, McGraw-Hill, 2008. 2700 p.
19. Poling B.E., Prausnitz J.M., OʼConnell J.P. The Estimation of Physical Properties. Ch. 1. Properties of Gases and Liquids. New York, McGraw-Hill, 2001. 721 p.
20. Sarli A. Energy Optimization Package for Yankee Hoods. Ravensburg, Voith Paper Air Systems, 2012. 4 p.
21. Transport Phenomena and Drying of Solids and Particulate Materials. Ed. by J.M.P.Q. Delegao, A.G. Barbosa de Lima. Basel, Switzerland, Springer, 2014. 204 p. DOI: 10.1007/978-3-319-04054-7
22. Vogt M., Blum O., Hutter A., Jung H., Meyer B. Branchenleitfaden für die Papierindustrie. Duisburg, Arbeitsgemeinschaft Branchenenergiekonzept Papier, 2008. 180 p.

Ссылка на английскую версию:

Performance Assessment of the Drying Section of Machines for the Production of Tissue Paper Grades

PERFORMANCE ASSESSMENT OF THE DRYING SECTION OF MACHINES
FOR THE PRODUCTION OF TISSUE PAPER GRADES

D.A. Prokhorov, Postgraduate Student; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5206-4119
A.S. Smolin, Doctor of Engineering, Prof.
Saint-Petersburg State University of Industrial Technologies and Design, ul. Ivana Chernykh, 4, Saint Petersburg, 198095, Russian Federation; e-mail: daniel.prokhorov@gmail.com, gturp.tbik@mail.ru

The paper presents the method for assessment the performance of high-speed Yankee hoods in the production of tissue paper grades and the results of its use in working machine. The following parameters are found applying this method: paper web dryness, air pressure in the wet and dry ends of high-speed convective dryers and temperature of the air spilled out of the hoods. The methodology is based on the measurement of these characteristics during the operation of working equipment with further adjustment of the separate system units. Thermal imaging was carried out during the experiment. It has been found that blowing hot air on the front side of the hood and sucking in the cold air on the drive side leads to uneven moisture profile (measured on the paper machine roll) across the paper web width, a decrease in energy efficiency and the machine capacity. Performance indicator may be, for instance, the spilled air temperature, which on the studied machine is significantly different from the standard value and is 175 °C. The rationality of regular monitoring of air characteristics when changing processing modes is proved. The relevance of the cascade system is substantiated, where not only a direct cascade from the dry end to the wet end is possible, but also there is an opportunity to adjust the humidity of exhaust air by addition/reduction of part of it to/from the dry end. The direct effect of adjusting the humidity of exhaust air in the drying section on reduction of energy costs, as well as the effect of makeup air on the amount of infiltration and the air balance of the system are confirmed. A set  of measures implemented within the framework of this methodology makes it possible to achieve energy saving in existing industries. The prospective saving potential of gas is 62 m3/h or 17 % of the current consumption and actual electricity consumption is 6.8 kWh or 4 % for the studied machine.
For citation: Prokhorov D.A., Smolin A.S. Performance Assessment of the Drying Section of Machines for the Production of Tissue Paper Grades. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 2, pp. 159–168. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-2-159-168

Keywords: paper machine, tissue paper grades, tissue, drying section, Yankee hood, energy consumption, cross-direction moisture profile, machine productivity.

Поступила 15.07.19 / Received on July 15, 2019