干燥系统及其造纸方法与流程

本发明涉及造纸工艺的技术领域，具体是涉及一种干燥系统及其利用该干燥系统进行干燥湿纸页的造纸方法。

背景技术：

在造纸行业中，通常设置有干燥装置，用于对经过成形部成形的湿纸页进行干燥得到含水率较低的纸页。通常干燥装置包括烘缸及烘缸气罩，其中在烘缸内部输入高温高压蒸汽及在烘缸气罩中输入高温的热风，湿纸页吸收烘缸内部蒸汽的热量从而蒸发出水分，烘缸气罩中的高温热风冲击湿纸页，在干燥纸页的同时带走蒸发出的水分，热风吸收水分的同时自身温度有所降低，含湿量增大。为了防止热风中含湿量持续增加从而影响干燥效果，除了一部分热风在系统内部循环外，还有一部分热风排出系统，而这部分排出的热风温度仍然很高，带有相当多的余热，这会造成能源的极大浪费。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种干燥系统及其利用该干燥系统进行干燥湿纸页的造纸方法，以解决现有技术中能源浪费的技术问题。

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种造纸过程中用于干燥湿纸页的干燥系统，所述干燥系统包括：烘缸、第一气罩、第二气罩、供气管路以及加热器，所述第一气罩和所述第二气罩设于所述烘缸的外周，用于对经过所述烘缸外周的湿纸页进行干燥；其中，所述供气管路用于向所述第一气罩和所述第二气罩供给热空气，所述加热器设于所述供气管路上，用于对流经所述供气管路的空气进行加热。

根据本发明一优选实施例，所述供气管路进一步包括进气管路和回 收管路，所述进气管路一端与气源连接，另一端与所述第一气罩的进气口连通，以向所述第一气罩提供热空气；所述回收管路一端与所述第一气罩的回流口连通，另一端与所述第二气罩的进气口连通，以使流经所述第一气罩的热空气流经第二气罩，进而二次利用热空气的热量。

根据本发明一优选实施例，所述回收管路进一步连通所述第二气罩的回流口和所述第二气罩的进气口，使流经所述第二气罩的热空气被所述第二气罩重新利用。

根据本发明一优选实施例，所述回收管路进一步连通所述第一气罩的回流口和所述第一气罩的进气口，使流经所述第一气罩的热空气被所述第一气罩重新利用。

根据本发明一优选实施例，所述进气管路进一步与所述第二气罩的进气孔连通，用于向所述第二气罩提供热空气。

根据本发明一优选实施例，所述干燥系统还包括增压器，所述增压器设于所述进气管路和/或所述回收管路上。

根据本发明一优选实施例，所述干燥系统还包括与所述回流管路连通的冷凝物分离器。

根据本发明一优选实施例，所述干燥系统进一步包括主换热器，所述主换热器一方面通过回流管路与所述第一气罩和/或所述第二气罩的回流口连通，用于加热流经所述第一气罩和/或所述第二气罩的热空气，另一方面通过支管与所述第一气罩和/或所述第二气罩的进气管路连通，以将加热的空气通入所述第一气罩和/或所述第二气罩。

根据本发明一优选实施例，所述干燥系统还包括第三气罩和第四气罩，其中，所述第三气罩的进气口与进气管路连通或者与其他气罩中的一个或多个的回流口连通或者与本身的回流口连通，所述第三气罩的回流口与本身的进气口连通或者与其他气罩中的一个或多个的进气口连通；所述第四气罩的进气口与进气管路连通或者与其他气罩中的一个或多个的回流口连通或者与本身的回流口连通，所述第四气罩的回流口与本身的进气口连通或者与其他气罩中的一个或多个的进气口连通。

根据本发明一优选实施例，所述进气管路中热空气的温度为350℃ -550℃。

根据本发明一优选实施例，所述供气管路内空气的流速为3000m/min-6000m/min。

根据本发明一优选实施例，从所述第一气罩的回流口流入所述第二气罩的热空气温度为100℃-300℃。

根据本发明一优选实施例，所述第一气罩设置在所述烘缸转动方向的上游，所述第二气罩设置在所述烘缸转动方向的下游。

根据本发明一优选实施例，所述第二气罩的数量为两个，分别布置在所述第一气罩的上游和下游，且所述第二气罩内热空气的温度低于所述第一气罩内热空气的温度。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种利用上述干燥系统干燥湿纸页的造纸方法，所述造纸方法包括：提供纸浆，并成形湿纸页；对湿纸页进行转移并贴附到烘缸表面；利用干燥系统对湿纸页进行干燥。

根据本发明一优选实施例，所述利用干燥系统对湿纸页进行干燥的步骤中，将第一气罩排出的湿热空气通入第二气罩，以对湿纸页进行干燥。

相对于现有技术，本发明提供的干燥系统及其利用该干燥系统进行干燥湿纸页的造纸方法，通过多次循环利用干燥气体的余热，节省了能源，提高了湿纸的干燥效率。另外，通过设置多个气罩对湿纸进行干燥，可以有效防止由于干燥过程中纤维断裂、脱落而产生的纸粉现象。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明干燥系统第一实施的结构示意图；

图2是本发明干燥系统第二实施的结构示意图；

图3是本发明干燥系统第三实施的结构示意图；以及

图4是本发明造纸方法一优选实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本发明，但不对本发明的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本发明的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本技术方案实施例提供的造纸设备用于造纸，其可以用于制造生活用纸，也可以用于制造铜版纸、文化用纸或者其他的纸张，优选的本发明的造纸设备用于抄造以湿法成形的纸张，更优选的为抄造以纤维素纤维为原料，以湿法成形的薄型棉纸。所述造纸设备包括干燥系统，用于对湿纸页进行干燥，并形成低水分的干纸页。可以理解的，该造纸设备在干燥系统的上游方向还设置有其他造纸必要设备，如浆料处理部、成形部等用于对浆料进行处理并使纤维成形为湿纸页。其中，浆料处理部可以是现有技术中习知的浆料处理机构，一般包括散浆机、打浆机、磨浆机、浆筒等设备，用于将原浆处理成符合纸张性能要求的纸浆。成形部可以是现有技术中习知的成形机构，一般包括成形网布和网笼中的一种、流浆箱、毛毯及传送机构等设备，纸浆经流浆箱流送到成形网布或网笼，形成湿纸页，并由毛毯将成形后的湿纸页运送至干燥系统。另外，造纸设备在干燥系统的下游方向还设置有其他造纸必要设备，如卷取部，用于将干燥后的纸页卷取成纸卷，便于后续加工或处理。当然，本领域技术人员可以理解，造纸设备还可以包括其他习知的结构，例如压榨辊、化药添加系统、清洗系统、白水系统等。在本领域技术人员的理解范围内，此处不再一一列举。

请参阅图1，图1是本发明干燥系统第一实施的结构示意图；该干燥系统用于干燥纸张幅面。干燥系统包括但不限于以下结构：烘缸12、第一气罩13、第二气罩14、供给管路以及加热器、增压器等。

具体而言，第一气罩13和第二气罩14位于烘缸12的外周边处， 烘缸12内通入有高温蒸汽，使得烘缸12表面也具有高温，从而使湿纸页中的水分蒸发进而达到干燥的目的。另外，第一气罩13用以朝烘缸12外周边的方向吹热空气。供给管路连接到第一气罩13，以向第一气罩13提供热空气。一般情况下，该热空气采用加热器132对空气加热产生，即供给管路的另一端连接有加热器132，加热器132可以采用现有技术中的加热结构对来第一空气进管133输送的空气进行加热，加热结构可以为电加热、蒸汽加热、红外加热、辐射加热、热交换、燃烧加热等。通常为了获得更高和更稳定的温度，在本发明中优选的采用燃烧加热的方式，即该加热器132为一燃烧器，更优选的，该燃烧器使用的燃料为天然气，当然在其他一些实施方式中也可以采用煤、油料、煤气等作为燃烧器的燃料。此处不做限定。

经过加热器132加热的热空气通过供给管路131输送至第一气罩13，以对经过第一气罩13且贴附在烘缸12表面的湿纸页加热并干燥纸页。可以理解的，为了使得干燥的效率提高，经过加热的热空气应具有尽可能高的温度，但是由于纸张的易燃性，较高的温度可能会导致纸页被高温损坏或起火燃烧，因此200℃-700℃是较为合适的温度，优选的350℃-550℃，更优选的控制热空气的温度为380℃-450℃，使得具有更高的干燥效率并使得纸页不易被损坏以及降低起火风险。

可以理解的，第一气罩13的具体形状和结构可以为现有技术的气罩形状和结构，但是通常来说，第一气罩13具有进气口、排风口(图中未标示)及设置在第一气罩13内部并朝向烘缸12的一面的若干气流喷口及气流回流口(图中未标示)，进气口用于连接供给管路131，以向第一气罩13内通入由加热器132加热后的高温热空气，通过朝向烘缸12的一面的若干气流喷口向贴附在烘缸12表面的湿纸页喷出高温热空气气流，携带有水分的湿热空气则通过气流回流口、排风口排出第一气罩13。

优选的该第一气罩13朝向烘缸12的一面呈与烘缸12外周相适配的圆弧面，并与烘缸12表面靠近设置，这样可以使得气罩与烘缸12之间的间隙较小，进而在烘缸12高速转动时，通入气罩中的热气流或热 蒸汽不会过多的从气罩与烘缸12表面之间的间隙泄漏，从而提高热效率。

可以理解的，为了尽可能提高热空气气流对湿纸页的干燥效率，更进一步，可以对第一气罩13内的热空气气流加压，即在供给管路131上设置增压器(图中未示)，使得第一气罩13内的热空气气流以高速冲击湿纸页100纸面，从而使得湿纸页100在快速干燥的同时，并快速带走蒸发的水分，同时降低起火风险，优选的该热空气气流相对烘缸12表面的速度应大于等于1000m/min，更优选的采用3000m/min-6000m/min的速度。

由于第一气罩13排出的湿热空气仍然具有较高的温度，若直接排出，则会导致热能的浪费，因此，本实施例的技术方案中，将从第一气罩13排风口排出的湿热气流经过回收管路140汇集，并输送至第二气罩14或者经过增压器134增压后返回到加热器132，进而形成通向第一气罩13的高温热空气气流。优选的，输入第二气罩的湿热空气具有100℃-300℃的温度，更优选的具有150℃-250℃的温度，最优选的为170℃-210℃。

烘缸12加热蒸发及第一气罩13的热空气气流干燥后的湿纸页被送至第二气罩14，被第二气罩14处的热蒸汽流加热干燥。

在本实施例中，第一气罩13排出的湿热空气与第二空气进管144进入的空气一同经第二加热器143进行加热至合适的温度，并由增压器142加压后送至第二气罩14。更具体的，第二加热器143可以为一换热器，通过蒸汽对湿热空气进行加热。在一些其他实施例中，也可以采用其他形式的加热器，如电加热、辐射加热、燃烧加热等。换热器可以采用板式换热器、蛇管式换热器、套管式换热器等常见的换热器等，此处不做限定。

在其他实施方式中可以直接引入高温蒸汽与湿热空气气流进行二次混合后再次回到干燥系统中(图中未示)。更进一步的，第一气罩13排出的湿热气流直接与高温蒸汽进行混合得到合适的高温气流，从而省去加热器等元件，并且直接混合的形式能够更有效的利用蒸汽热能，从 而降低能耗。

第二气罩14的具体形状和结构可以与第一气罩13相同，具体请参阅以上对第一气罩13的结构描述。可以理解的，为了尽可能提高高温湿热空气对湿纸页的干燥效率，更进一步，可以对第二气罩14内的高温湿热空气加压，即在蒸汽进管141上设置增压器142，使得第二气罩14内的高温湿热空气以高速冲击湿纸页纸面，从而使得湿纸页在快速干燥的同时，并快速带走蒸发的水分。在一些其他实施方式中，也可以采用高温热空气直接向纸面喷射的方式对湿纸页进行干燥，或者使用敞开式气罩对湿纸页进行干燥，此处不做具体限定。

在本实施例中，所述第二气罩14设置在烘缸12转动方向的下游，而第一气罩13设置在烘缸转动方向的上游，或者说第二气罩14设置在第一气罩13的后方，可以理解的，第一气罩13靠近造纸设备的湿端方向，更具体的，从干燥系统上游方向经毛毯运送的湿纸页100将先通过第一气罩13所覆盖的烘缸12面，经过烘缸12及第一气罩13中的热空气干燥后，转移至第二气罩14所覆盖的烘缸12面，在此种情况下，由于经过烘缸12加热干燥及第一气罩13内的高温热气流的冲击干燥，此时到达第二气罩14覆盖区域的湿纸页的水分相较于位于第一气罩13覆盖区域时大大降低，因此此时再进行干燥时，不再需要如第一气罩13覆盖区域时的高温，因此采用具有较低温度的湿热空气进行干燥不仅需要的能耗较少而且同样能够使得纸页含水率降低至合适范围。

另一方面，由于高温湿热空气中仍然含有较多的水分子，使得干燥过程中纤维断裂脱离的情形大大减少，从而大大降低了纸粉的出现。因此，本实施例中，第一气罩13和第二气罩14中可以通入不同的热空气。向第二气罩14的高温蒸汽可以采用现有技术制得，如通过锅炉制得，所得的高温蒸汽可以为现有技术中所称的饱和蒸汽或者过热蒸汽，更具体的，所述的高温蒸汽具有150℃-270℃的温度，更优选的所述高温蒸汽具有170℃-200℃的温度。

可以理解的，从排气口排出的携带有水分的蒸汽气流实际上仍然具有较高的温度，若直接排出，则会导致热能的浪费，因此优选的，从第 二气罩14排风口排出的蒸汽气流经过第二回风管146汇集，被再次加热(图中143既可以表示为加热器，也可以为混流器，在该处为加热器)至需要的温度后，送回第二气罩14内用于再次对湿纸页进行干燥，从而降低热能浪费。优选的，所述从第二气罩14的排气口排出的携带有水分的蒸汽气流经第二回风管146送至混流器143，与锅炉蒸汽进行混流共同形成合适温度的高温蒸汽气流，当然所述混流器143也可以是一换热器，通过蒸汽总管144送来的高温蒸汽对回流的低温蒸汽进行加热，从而使回流的蒸汽气流重新达到合适的温度，在另外一些实施例中，也可以采取其他加热方式对回流的蒸汽气流进行加热，如电加热等。回流的蒸汽气流经加热后再次被增压器142加压后送至第二气罩14，从而降低蒸汽热能损耗，降低整个系统的能耗。

为了进一步降低本发明的造纸设备的能耗，在本实施方式中，第一气罩13排出的携带有水分的热气流通过回收管路140与第二气罩14排出的蒸汽气流汇集，并通过混流器143的加热再次送至第二气罩14用于对第二气罩14覆盖区域的纸页进行加热，可以理解的在此种情况下，由于第一气罩13排出的携带有水分的热气流相当于也是一股蒸汽气流可以直接与第二气罩14排出的蒸汽气流进行汇集，从而节约热气流被导向加热器132过程中所需要的冷凝水分离装置。另外由于第一气罩13排出的热气流相对于第二气罩14排出的蒸汽气流温度高，因此在两股气流汇集过程中相对于对第二气罩14排出的蒸汽气流进行了加热，从而降低从蒸汽总管144导入新蒸汽的量，进一步降低了能耗。

在其他实施例中，也可以将第二气罩14布置到第一气罩13之前，即使得湿纸页先经过烘缸12和第二气罩14中的湿热空气的干燥，再经过第一气罩13的高温热空气干燥，相当于纸页在到达第一气罩13的高温热空气之前，经过第二气罩14内的湿热空气进行了预热和预干燥，该种干燥方式及干燥装置结构针对较厚的纸页和含有填料的纸页将具有更好的效果。在另外一些实施例中也可以设置有多个第二气罩14，如布置两个第二气罩14分别布置在第一气罩13之前和之后，使得湿纸页在第一气罩13的高温热空气干燥之前有预热，而经过第一气罩13干燥 之后，由湿热空气进行再次干燥，以达到纸页干燥充分且具有较少纸粉的目的。图中101表示经过干燥后的干纸页。

可以理解的，从第二气罩14排气口排出的二次湿热空气气流实际上仍然具有较高的温度，若直接排出，则会导致热能的浪费，因此优选的，从第二气罩14回流口排出的蒸汽可以流经过第二回风管146汇集，被再次加热至需要的温度后送回第一气罩13或第二气罩14用于再次对湿纸页进行干燥，从而降低热能浪费。当然还可以在第二气罩14之后布置第三气罩(图中未示)，根据调整纸页纸面情况后而直接用于对纸页进行干燥，或者是将第二湿热空气气流导入到烘缸12中用于对烘缸12进行加热，再或者可以将第二湿热空气气流引入温差发电装置或作为吸收式空调的热源从而综合利用余热。图中虽然未给出上述从第二气罩14排出的蒸汽返回到第一气罩13或者设置第三气罩以及发电装置、吸收式空调等的图示，但根据本实施例的设计思想，以上两种方案是很容易实现的，此处不再赘述。另外，在本实施例中，第二气罩14排出的二次湿热空气气流还可以被汇集到回收管路140，送回第二气罩14后而被吹出。

可以理解的，为了使本发明的造纸设备能够适应更多的纸张抄造需要，第一气罩13覆盖的烘缸12面积与第二气罩14覆盖的烘缸12面积可以根据不同纸张的需要进行设置，第一气罩13覆盖的烘缸12面积与第二气罩14覆盖的烘缸12面积之比可以为1～10:1～10，优选的的为1～5:1～2，更优选的第一气罩13覆盖的烘缸12面积与第二气罩14覆盖的烘缸12面积大致相当。

请参阅图2，图2是本发明干燥系统第二实施的结构示意图，在该实施例中，第一气罩13排出的湿热空气的一部分还可以被回送至第一气罩13上游的加热器，并被加热器加热后再次送至第一气罩13用于干燥湿纸页。在第一气罩13与第二气罩14之间还可以设置有第三气罩18和第四气罩19中的至少一个，其中，可以在第三气罩18中通入与第一气罩13相同的高温热空气气流，或在第三气罩18中通入与第二气罩14相同的高温蒸汽气流，同样的，在第二气罩19中也可以通入与第一气 罩13相同的高温热空气气流或者与第二气罩14相同的高温蒸汽气流。同样的，从第三气罩18和第四气罩19的回流口排出的湿热空气还可以返回至第一气罩13或者第二气罩14以及其自身，以将热空气中的热量进行充分的利用。而具体的热空气气流循环过程，本领域技术人员根据上述的技术描述，可以推理得到，因此，此处不再详述。

当然，还可以根据烘缸12表面不同区域而灵活配置气罩数量和加热方式，即在其他实施例中可以设置第四、第五、第六气罩等。此处不再一一列举。

第一气罩13、第二气罩14、第三气罩18、第四气罩19覆盖的烘缸12面积分别为S1、S2、S3、S4，则高温热空气干燥与蒸汽干燥的湿纸面面积之比可以为：S1：S2+S3+S4,S1+S2:S3+S4,S1+S2+S3:S4等多种方式，从而灵活调整不同干燥方式覆盖的纸面区域。当然还可以在第三气罩18、第四气罩19中分别通入不同温度的热空气流或蒸汽气流，其中，优选地，第三气罩中通入与第一气罩相同的热空气，第四气罩中通入与第二气罩相同的热空气；并且第三气罩设置在烘缸转动方向的上游，第四气罩设置在烘缸转动方向的下游；可以更进一步的灵活配置和降低造纸设备的能耗。

请参阅图3，图3是本发明干燥系统第三实施的结构示意图；与以上实施例不同的是，在该实施例中，为了更进一步是降低造纸设备整个系统的能耗，需要排出系统的低温蒸汽，具体的方案为在回收管路240上设置有冷凝物分离器236，用于排出湿热空气气流中过多的水分。经冷凝物分离器236除去水分后通过低温蒸汽回管253被引至主换热器25中，同样的，为保证低温蒸汽去除干净，还可以在低温蒸汽回管253上设置冷凝物分离器254。

通过主换热器25加热后的蒸汽利用热蒸汽回流管250及热蒸汽回流支管251,252而重新被引入至第一气罩13和第二气罩14的回流管中，从而再次参与对纸页的干燥。另外主换热器25同时还可以对进入加热器232的空气进行预热，从而提高加热器232的效率，因此降低加热器232的能耗。

另外，图中第一气罩23、第二气罩24、供气管路231、第一空气进管233(244)、增压器234(242)、第二加热器(混流器)243、蒸汽进管241、回收管路240以及烘缸22的工作原理及过程请参阅上述第一实施方式的相关描述，此处不再赘述。

本发明实施例提供的用于造纸设备的干燥系统，通过多次循环利用干燥气体的余热，节省了能源，提高了湿纸的干燥效率。另外，通过设置多个气罩，并在不同气罩中通入不同的热空气对湿纸进行干燥，可以有效防止由于干燥过程中纤维断裂、脱落而产生的纸粉现象。

另外，本发明还提供一种造纸方法，请参阅图4，图4是本发明造纸方法一优选实施例的流程图，该造纸方法包括但不限于以下步骤。

步骤S400，提供纸浆，并成形湿纸页。

该造纸方法可以用于制造生活用纸，也可以用于制造铜版纸、文化用纸或者其他的纸张。优选的本发明的造纸方法用于抄造以湿法成形的纸张，更优选的为抄造以纤维素纤维为原料，以湿法成形的薄型棉纸。更具体的该纸浆，不限于为木浆、草浆、芦苇浆、甘蔗浆等造纸纤维原料浆料，当然也不限于本领域通常说称的长纤浆、短纤浆或针叶木浆、阔叶木浆等。通常纸浆会经过一个浆料处理流程将原浆处理成符合纸张性能要求的纸浆，浆料处理流程可以是现有技术中习知的浆料处理流程，一般包括散浆、打浆、配浆等。在本发明实施例中成形呈湿纸页可以采用现有的各种抄纸方法，如新月成形、长网成型、圆网成型等。可以理解的，在成形呈湿纸页的过程中还可以有添加化药的过程，具体的，还可以添加有杀菌剂、柔软剂、湿强剂、干强剂等，特殊的还可以添加有填料。

步骤S410，对湿纸页进行转移并贴附到烘缸表面；

在湿纸页成形后，将其转移至烘缸表面，通常成形后的湿纸页使用毛毯转移至烘缸表面，当然还可以是其他转移方式。为了降低干燥系统的能量消耗，在转移过程中可以对湿纸页进行脱水，常用的脱水方式如压榨、真空吸附等可以被采用。关于湿纸页的转移及贴附过程，在本领域技术人员的理解范围内，此处不再赘述。

步骤S420，利用干燥系统对湿纸页进行干燥；

在步骤S420中，需要强调的是，本发明实施例中的干燥系统对湿纸页干燥的过程中主要有两种优选方案。其一，第一气罩和第二气罩被供给不同温度和湿度的热空气，即第一气罩中通入高温热空气，而第二气罩中通入较低温度的湿热蒸汽，目的为防止由于纤维断裂、脱落而产生的纸粉现象；其二，将第一气罩排出的湿热空气通入第二气罩，以对湿纸页进行干燥，目的为充分利用热能资源。

另外以上两种优选方案的一些变形结构、所产生的技术效果以及干燥系统的工作过程、工作原理已经在上述干燥系统实施例中已经做了详细描述，此处亦不再赘述。

以上所述仅为本发明的一种实施例，并非因此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。