造纸机干燥部 · 蒸汽烘缸 / 扬克烘缸

干燥滚筒

纸机烘缸是靠内部蒸汽加热、外表面烘干湿纸幅的旋转承压容器。订货和改造时先定三件事:按车速选冷凝水排出方式,按设计规范定蒸汽压力和缸体材料,按检验计划安排在用探伤与测厚。

帮纸厂和设备方把一只蒸汽烘缸从排水、承压到在用检验说清楚,适用于普通烘缸和扬克烘缸;单独采购的旋转接头、干网和气罩另行选型。

干燥滚筒应用场景
示意图:纸机车间里的一只大型烘缸,左端是带螺栓的缸盖、轴承座和蒸汽管路,纸幅从缸体下方引出。

烘缸在纸机上做什么

产品作用

烘缸位于纸机压榨部之后的干燥部,湿纸幅包在缸面上,靠缸壁传来的热量把水分蒸发掉。Beloit 专利把这类烘缸描述为大型铸铁圆筒壳体,缸内通入蒸汽 [4];中文行业文献称作“烘缸”或“铸铁烘缸”,并把它归为承压容器管理 [9]。扬克烘缸是其中直径最大的一类,美国国家锅炉压力容器检验师协会(National Board)文章中的示例扬克烘缸外径约 6 m、宽 7.75 m、重约 180 t [1]。

工作原理

蒸汽在缸内冷凝放热,热量穿过缸壁传给纸幅;冷凝水要靠虹吸管和旋转接头连续排出。Johnson 公司专利描述了冷凝水随车速变化的三种状态:低速时积在缸底,车速升高后随缸壁带起再落回,高速时贴着整圈内壁形成环流层;这层水几乎停滞,像隔热层一样挡在蒸汽和缸壁之间,扰流棒的作用就是在环流层里制造湍流,提高并均匀传热 [3]。Beloit 专利同样指出,缸内冷凝水在离心力下铺满整个内表面,很薄的一层也会明显削弱传热 [4]。

缸体、汽水通道、轴头与传动

下表按缸体、汽水通道、轴头和传动四个接口分开写,订货技术条件可逐项对应。

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部件作用材料与配置
缸体(含缸盖)承受蒸汽内压的压力边界,同时是接触纸幅的烘干表面。缸体测厚结果决定允许的蒸汽压力;扬克烘缸还要同时核算压辊线压力 [1]。多为灰铸铁:National Board 示例扬克烘缸缸体为 SA-278 30、40、50 或 60 级灰铸铁,按 ASME 第 VIII 卷第 2 册设计 [1]。承压烘缸辊也可用球墨铸铁铸件,ASTM A476/A476M 适用温度到 450 °F(约 230 °C)[7]。扬克烘缸另有钢制结构,CN114481669A 背景技术称钢制扬克烘缸最大直径可达 5.6 m [12]。
蒸汽进入与冷凝水排出(旋转接头、虹吸管、扰流棒)旋转接头把蒸汽送进转动的缸体,虹吸管把冷凝水抽出,扰流棒打散高速时的冷凝水环流层 [3][5]。虹吸管分固定式和随缸旋转式,适用车速不同 [5][6]。按旋转接头和虹吸管厂家型号配套;Kadant 的重型旋转虹吸管(HDRS)吸水脚为不锈钢 [6]。
轴头与轴承(或轴套)支承缸体回转,蒸汽和冷凝水也经轴头通道进出。1914 年前后建造的老纸机用轴套支承,操作侧轴套摩擦与传动侧扭矩叠加,使缸体承受持续扭转载荷 [2]。高速宽幅纸机烘缸常用球墨铸铁轴头,国内有针对其球化率和内部缺陷的超声检测研究 [11];轴承型号按纸机设计配套。
传动齿轮与驱动带动烘缸按纸机车速旋转。起停、断纸和重新引纸都会给缸体加上循环扭转载荷,National Board 调查的 1989 年事故中,裂纹正是扭转疲劳裂纹 [2]。齿轮、电机和联轴件按纸机传动设计确定,常见为整组烘缸共用齿轮传动。

十项尺寸与工况,各自对应的公开数值

数值均注明出处和对象;普通烘缸与扬克烘缸尺寸差别很大,示例值只说明量级,订货以设计图纸为准。

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参数资料与范围选型含义
直径National Board 示例扬克烘缸外径约 6 m(19.5 ft)[1];CN114481669A 背景技术称钢制扬克烘缸最大直径可达 5.6 m [12]。普通烘缸直径按纸机设计选定。直径和车速共同决定转速:按 1,900 m/min、6 m 直径计算,约为 1,900 ÷ (π × 6) ≈ 101 r/min(编者计算)[1]。转速又影响冷凝水状态和虹吸管选型。
面宽National Board 示例扬克烘缸宽 7.75 m(25.5 ft)[1];Parason 铸铁烘缸页面给出最大纸幅 7,000 mm [13];Johnson 专利称现代纸机纸幅可达 400 英寸(约 10.2 m)[3]。面宽按纸机抄宽加两侧余量确定,同一干燥部内各缸一致。
壳体厚度Parason 铸铁烘缸壳厚 25–35 mm [13];CN114481669A 背景技术称传统铸铁烘缸壁厚约 43–70 mm,钢制扬克烘缸可减到 23 mm 并已接近额定压力下的安全极限 [12]。壳厚是计算允许蒸汽压力的依据;缸面每次磨削后都要重新测厚,用实测剩余厚度确定最高允许蒸汽压力和压辊载荷 [1]。
蒸汽工作压力Beloit 专利称烘缸蒸汽压力可达约 160 psig(约 1.10 MPa),常见约 125 psig(约 0.86 MPa)[4];National Board 示例扬克烘缸用 1.1 MPa(160 psi)蒸汽 [1];CN114481669A 背景技术称高速烘缸常用 3–6 公斤蒸汽 [12]。工作压力要低于铭牌上的最高允许工作压力,后者由设计规范、材料和实测壁厚共同决定;已投用烘缸提高压力属于改造 [8]。
缸面温度CN114481669A 背景技术给出高速烘缸蒸汽温度 133–159 °C、缸体温度 115–135 °C [12];Beloit 专利称蒸汽温度一般为 300–400 °F(约 149–204 °C)[4]。缸面温度随蒸汽压力和冷凝水层厚度变化,干燥能力按纸种和车速通过干燥曲线确定;材料使用温度上限也要对照,例如 ASTM A476 球墨铸铁适用到约 230 °C [7]。
表面硬度按缸体材料标准和合同规定的布氏硬度值验收,并写明取样或测点位置。现场测硬度要选对方法:一台连续服役 62 年的灰铸铁烘缸试验中,D 型冲击装置里氏硬度计与台式布氏硬度计偏差较大,G 型较接近,且灰铸铁硬度与强度之间没有明显线性关系 [10]。
缸面粗糙度按纸种、刮刀和剥离要求在合同中写明 Ra 值与测量位置。缸面磨削会减薄壳体,磨削量要与测厚和压力复核一起安排 [1]。
径向跳动(TIR)按纸机车速和压辊配合要求在合同中写明允许值、测量位置和测量状态(冷态或热态)。跳动影响缸面与纸幅、刮刀和压辊的接触均匀性;扬克烘缸的压辊载荷同样受厚度和设计限制 [1]。
缸体材料灰铸铁:SA-278 30/40/50/60 级(National Board 示例扬克烘缸)[1];球墨铸铁:ASTM A476/A476M,承压烘缸辊,适用到约 230 °C [7];钢制扬克烘缸见 CN114481669A [12]。铸铁较脆,修理方式受限(见在用检验一节);1989 年事故中的老烘缸为高磷(0.75%)灰铸铁,各缸抗拉强度约 10,500–17,600 psi [2]。
重量National Board 示例扬克烘缸约 180 t(200 短吨)[1];普通烘缸重量按图纸给出。重量决定起吊、运输和轴承座、机架的承载设计。

车速决定冷凝水状态,也决定虹吸管选型

Kadant Johnson 把虹吸管分成两类:固定式虹吸管不随烘缸转动,旋转式虹吸管随烘缸一起转 [5]。旋转式用于冷凝水还在缸底积水的低速纸机,固定式用于冷凝水已贴壁环流的高速纸机;Kadant 推荐固定式虹吸管加 Turbulator 扰流棒作为大多数纸机干燥部的排水方案 [5]。

Beloit 专利说明了固定式虹吸管的取舍:它无需克服离心力,所需压差较低;但受刚度限制,吸口只能离缸壁约 0.08–0.20 英寸(约 2–5 mm),缸内会留下一层冷凝水,所以要配纵向扰流棒,让较厚的水层也能保持传热 [4]。Johnson 专利补充,扰流棒截面按排数、预计环流水量、成本、刚度和安装搬运来选,棒组还要吸收与缸壳之间的热膨胀差 [3]。

下表是 Kadant 产品页列出的纸机用虹吸管及其最高车速,米每分钟为编者换算 [6]。同一厂家的技术文章给悬臂固定式虹吸管的上限是 6,500 fpm(2,000 m/min),常规旋转式用于 1,000–2,000 fpm(300–650 m/min)的环流工况 [5],与产品页数值略有出入,选型时以对应型号样本为准。

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Kadant 虹吸管类型产品页最高车速适用说明
悬臂固定式(Cantilever Stationary)固定式6,000 fpm(约 1,830 m/min)配 PT2X 旋转接头,高速闭式齿轮纸机
内支承固定式(ISSS)固定式4,000 fpm(约 1,220 m/min)碳套内支承,用于小孔径轴头和 ELS/ELSX 接头
重型旋转式(HDRS)旋转式3,300 fpm(约 1,010 m/min)环流工况,弹簧加载,不锈钢吸水脚
旋转勺式(Rotary Scoop)旋转式650 fpm(约 200 m/min)未形成环流的低速烘缸,需人孔安装

按承压容器订货:规范、材料、压力等级一起定

《中国造纸》2013 年一篇文章指出,纸机烘缸是用脆性铸铁制造的承压容器,按新的固定式压力容器安全技术监察规定要做破坏性试验,并介绍了国际上的破坏性试验标准和铸铁烘缸的试验步骤 [9]。国外项目常见的组合是 ASME 第 VIII 卷第 2 册设计加 SA-278 灰铸铁缸体 [1],球墨铸铁缸体则对应 ASTM A476/A476M,适用于承压造纸烘缸辊用球墨铸铁件 [7]。

旧纸机提速时常想同时提高蒸汽压力。TAPPI TIP 0420-14 是为 ASME 认证铸铁烘缸提高最高允许工作压力编写的指南,适用范围只限原本按 ASME 锅炉压力容器规范认证的烘缸,车速提高带来的附加旋转应力需另行计算 [8]。National Board 文章也把超出原制造商转速或压辊载荷限值、改用制造数据报告以外的承压件材料,列为需要审查的改造 [1]。

询价和验收时,请供货方随报价和随货提供:设计规范与设计压力、设计温度,缸体材料牌号及化学成分、力学性能和硬度报告,壳体设计厚度与最小允许厚度,耐压试验和适用的破坏性试验报告,压力容器制造与监检文件;同时写明虹吸管类型与适用车速、扰流棒排数、旋转接头型号、缸面粗糙度与径向跳动的测量方法,以及开机升温、停机降温规程。

在用检验:全缸面探伤、磨后测厚、按规程升温

National Board 收录的 Bennett 调查报告记录了一次事故:1989 年 4 月,一台约 1914 年建造的纸机上 4 只烘缸爆裂,起因是一只烘缸外表面萌生的扭转疲劳裂纹,长约 6 英寸,与缸轴线约成 35°;另一只烘缸同一位置有一条 5 英寸裂纹,已扩展到壁厚的四分之三 [2]。这些裂纹都在通常定期检查的缸盖附近“高应力区”之外,作者因此建议至少对老纸机做缸体外表面 100% 湿法荧光磁粉检测 [2]。

Parrish 关于扬克烘缸的文章建议每年停机做一次内外部目视检查,并可配合渗透、磁粉、超声和声发射方法;缸面磨削后要用超声等方法测剩余厚度,再据此定最高允许蒸汽压力和压辊载荷 [1]。国内有研究用超声检测烘缸球墨铸铁轴头的球化率和内部缺陷 [11];对老烘缸材料,另有研究建议在硬度之外结合显微组织检验综合判断 [10]。

下表是 National Board 扬克烘缸文章中明确的操作与修理限制,按原文强度列出 [1]。

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场景要求
开机升温严格控制加热;扬克烘缸曾因吹热风或在未先转动时通蒸汽而开裂,必须先转动再通汽。
断纸立即降低热输入。
喷水严格控制,喷水可能造成热冲击。
铸铁缸体修理禁止熔焊修补铸铁:焊接热输入会引起开裂。
贯穿性蒸汽泄漏外部堵漏和金属填补剂都恢复不了承压边界;热喷涂层也不计入壳体承压强度。
磨削与提速磨削改变设计厚度、超出制造商转速或压辊载荷限值,均按改造审查。

关联的应用系统与部件

以下入口来自产品关系,用于继续查阅;具体机型的装配和兼容性仍需对应型号资料。

应用系统

资料来源与适用范围

核对日期:2026-10-17。专利反映各公司自身设计,National Board 文章代表作者观点,厂家页面属产品宣传;ASTM、TAPPI 标准只读到条目和范围。

  1. National Board — Inspection, Repair, and Alteration of Yankee Dryers(D. Parrish,Bulletin 2001 冬季刊)示例扬克烘缸尺寸、重量、蒸汽压力与车速;SA-278 与 ASME VIII-2;年度检验、磨后测厚、升温与断纸要求、禁止熔焊及改造范围。
  2. National Board — Paper Machine Failure Investigation: Inspection Requirements Should Be Changed for Dryer Can(J. E. Bennett,1990 年第 59 届年会)1989 年烘缸爆裂事故、扭转疲劳裂纹、轴套扭转载荷、高磷灰铸铁、100% 荧光磁粉检测建议。
  3. US7028756B2 — Johnson Corp.(现 Kadant Johnson),提高纸机烘缸内表面传热的装置,2006 年公告冷凝水三种状态、环流层隔热、虹吸管与扰流棒作用、扰流棒选择与热膨胀、400 英寸纸幅。
  4. US4538360A — Beloit Corp.,带固定虹吸管和扰流棒的蒸汽烘缸,1985 年公告铸铁壳体、冷凝水层影响传热、固定式虹吸管间隙与压差、蒸汽温度和压力。
  5. Kadant Fluid Handling — The Two Types of Syphon Systems Used in Paper Drying(J. Maggard)两类虹吸管的定义、适用车速和推荐方案。
  6. Kadant Fluid Handling — Syphon Systems 产品页纸机用各型虹吸管最高车速与适用说明。
  7. 国家标准馆 — ASTM A476/A476M 造纸机烘缸辊用球墨铸铁件(条目)标准名称、版本状态和适用范围(承压造纸烘缸辊,450 °F 约 230 °C 以下)。用于材料参数和承压一节。
  8. 国家标准馆 — TAPPI TIP 0420-14 提高 ASME 铸铁纸机烘缸最高允许工作压力指南(条目)指南目的、适用范围(仅限 ASME 认证铸铁烘缸)、车速附加应力另行计算、监管与保险认可。用于压力参数、承压一节和 FAQ。
  9. 吕洪玉、张弛、卞学询:关于铸铁烘缸破坏性试验问题,《中国造纸》2013, 32(4): 49-52英文摘要:铸铁烘缸属承压容器,须做破坏性试验及其试验步骤。
  10. 刘课秀等:造纸烘缸用灰铸铁力学性能试验研究,《物理测试》2022, 40(4): 33-36摘要:服役 62 年灰铸铁烘缸的里氏、布氏硬度对比与拉伸试验结论。
  11. 党林贵等:造纸烘缸球墨铸铁轴头超声波检测,《无损检测》2012, 34(1)摘要:烘缸球墨铸铁轴头球化率与内部缺陷的超声检测。
  12. CN114481669A — 一种造纸钢制扬克烘缸增加内表面积方法(2022 年公开)背景技术中的壁厚、直径、蒸汽压力与温度数值。
  13. Parason — Iron Dryer 产品页铸铁烘缸壳厚、最大纸幅、车速和导热系数。
  14. 江苏华东造纸机械 — Paper Machine Drying Cylinder 产品页产品名称、自行铸造与加工流程、厂址;无规格数据。

干燥滚筒相关厂家

比较厂家官网列出的产品系列,在本页查看资料、准备采购需求。

1 家 · 产品来源可查

Jiangsu Huadong Paper Machinery Co., Ltd.

江苏华东造纸机械官网在“纸机铸件”栏目下列有纸机烘缸(Paper Machine Drying Cylinder),称自 20 世纪末起自行铸造烘缸,覆盖熔炼、成分调整、铸造成形和内外加工。产品页未列尺寸、压力等规格,需按项目询价。

查看产品资料依据
官网产品分类
江苏华东造纸机械 · 纸机烘缸(铸件)
资料核查日期
2026-10-17

采购需求由 CNFX 接收处理。厂家认领标识与产品资料来源分别展示;具体型号、供货及交期以双方确认为准。

常见问题

干燥缸、烘缸、烘干缸是同一种东西吗?

在造纸机上指的是同一类部件:干燥部里内通蒸汽、外包纸幅的旋转圆筒,行业文献和专利里最常用的叫法是“烘缸”,铸铁制的称“铸铁烘缸”。直径特别大、用于卫生纸等单缸干燥的叫扬克烘缸,承压和检验要求更严。

铸铁烘缸出现裂纹,可以补焊吗?

National Board 关于扬克烘缸检验修理的文章写明,熔焊对铸铁材料既不适用也不被允许,因为焊接热输入会引起开裂;外部堵漏、金属填补剂和热喷涂也恢复不了承压能力。发现裂纹应停用,交由有资质的检验机构评估,并按制造厂和监管要求处理。

纸机提速以后,原来的虹吸管还够用吗?

先算新车速下冷凝水是否已经贴壁环流,再对照虹吸管的适用车速。Kadant 产品页上,旋转勺式只到 650 fpm(约 200 m/min),重型旋转式到 3,300 fpm(约 1,010 m/min),悬臂固定式到 6,000 fpm(约 1,830 m/min);高速段一般换固定式虹吸管并加装扰流棒。

旧烘缸能把蒸汽压力调高吗?

有可能,但这属于改造。TAPPI TIP 0420-14 为按 ASME 认证的铸铁烘缸提供了提高最高允许工作压力的指南,需要检验、计算、监管和保险方认可;车速同时提高时,旋转应力要另外核算。按其他规范制造的烘缸,应由原制造厂和当地压力容器监管机构确定。

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