Введение к работе
Актуальность работы.
Определяющая роль энергетики в экономике страны очевидна. Общеизвестны такие характерные черты нашей экономики, как высокая энергоемкость различных видов продукции, превышающая в несколько раз аналогичные показатели развитых стран.
В последние годы вопросы энергосбережения и энергоиспользования на промышленных предприятиях приобрели важное значение в связи с высокой стоимостью мазута, природного газа и твердого топлива, поэтому должны разрабатываться и реализовываться мероприятия по сокращению расходов топлива и теплоты на действующем и вновь проектируемом энергетическом и технологическом оборудовании с целью обеспечения конкурентоспособности выпускаемой продукции.
Целлюлозно-бумажная промышленность является одной из стратегических и социально значимых отраслей для экономики России.
Основной вид продукции ЦБП – сложные композиционные материалы, обладающие самыми разнообразными свойствами, к ним относятся бумага, картон, товарная целлюлоза и др.
Процесс сушки является одним из важнейших этапов производства бумаги и картона. В целлюлозно-бумажной промышленности сушка целлюлозы, бумаги и картона наиболее часто осуществляется контактно-конвективным методом на многоцилиндровых сушильных установках, которые занимают лидирующее место по затратам тепловой и электрической энергии, металлоемкости и стоимости в технологическом цикле производства бумаги.
В современных условиях все большую актуальность приобретают мероприятия, направленные на совершенствование действующих и создание новых, более экономически выгодных сушильных установок бумаго- и картоноделательных машин.
В настоящее время нет четкого представления о соотношении количества испаряющейся влаги во время пребывания бумажного полотна на сушильном цилиндре и на участках свободного пробега. Также отсутствуют представления о механизме тепломассообмена и тепломассопереноса при однорядном расположении сушильных цилиндров. При однорядном расположении сушильных цилиндров существенным образом изменяется и гидродинамика пароснабжения и конденсатоудаления из сушильных цилиндров.
Эти и другие вопросы, связанные с проектированием и эксплуатацией многоцилиндровых контактно-конвективных установок рассмотрены в представленной диссертации.
Цель и задачи.
1.Разработка методики теплового расчета многоцилиндровых контактно-конвективных установок с однорядным расположением сушильных цилиндров;
2. Обоснование мероприятий по повышению эффективности работы действующих сушильных установок;
3.Проведение исследований диффузионных процессов, протекающих по толщине материала при контактно-конвективной сушке во время пребывания бумажного полотна на сушильном цилиндре и на участках свободного хода.
Основные положения методики исследования.
Теоретические исследования кинетики тепло- и массообменных процессов при однорядной компоновке сушильных цилиндров выполнялись на основании анализа влияния основных физических факторов, как то температуры поверхности греющих цилиндров, скорости движения полотна, удельной массы бумаги и др.
Расчеты выполнялись при помощи компьютерных программ MathCAD и Excel, полученные результаты представлены в виде графических зависимостей.
Научная новизна.
1. Проведены исследования диффузионных процессов, протекающих по толщине материала при контактно-конвективной сушке во время пребывания бумажного полотна на сушильном цилиндре и на участках свободного хода;
2. На основании анализа существующих конструкций сушильных частей бумагоделательных машин предложена методика определения длины участка свободного пробега при однорядной компоновке сушильных цилиндров;
3. Разработана математическая модель определения максимального угла охвата сушильного цилиндра бумажным полотном, при существующей компоновке позволяющая увеличивать поверхность теплообмена бумагосушильных цилиндров;
4. Предложена методика теплового расчета многоцилиндровых контактно-конвективных сушильных установок по отдельным циклам «сушильный цилиндр – свободный ход».
Практическая ценность.
Разработанная методика теплового расчета многоцилиндровых контактно-конвективных сушильных установок с однорядной компоновкой сушильных цилиндров при проектировании новых бумагоделательных машин позволяет более точно определять конструктивные характеристики по заданному температурному графику сушки, производительности машины и виду выпускаемой продукции. Также представляется возможным определять рациональные температурные графики сушки для получения максимальной производительности на уже существующих машинах, качественных показателей выпускаемой продукции, определения расхода пара на каждый цилиндр, выбора конденсатоудаляющих устройств при модернизации действующих БДМ.
Разработанная методика передана на производство ОАО «Выборгская целлюлоза» и ОАО «СПб КПК» для проведения проектных работ и мероприятий по модернизации действующих установок. По результатам данного мероприятия имеется два акта внедрения.
Положения, выносимые на защиту:
1. Теоретическая модель диффузионных процессов тепло- и масссообмена, при однорядном расположении бумагосушильных цилиндров;
2. Математическая модель определения максимального угла охвата сушильного цилиндра бумажным полотном;
3. Методика определения длины участка свободного пробега при при однорядной компоновке сушильных цилиндров;
4. Методика теплового расчета многоцилиндровых контактно-конвективных сушильных установок;
5. Влияние параметров окружающей среды на интенсивность контактно-конвективной сушки бумаги.
Апробация работы.
Основные результаты диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на международной научно-практической конференции «Энергетика в ЦБП» , Санкт-Петербург, 2-4 июля 2008 года; на обучающем семинаре «Школа теплоэнергетика», СПбГТУРП, Институт комплексного развития и обучения «Крона», 1-5 марта 2010 года.
Структура и объем диссертации.
