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造纸机干燥部节能优化新技术-1

返回列表 来源: 中国纸业网 发布日期 2018-10-28 浏览: 362

近年来,随着国民经济的高速发展,我国造纸业产能逐年增加,据中国造纸协会调查资料,2017年全国纸及纸板生产量已达11130万吨,随着国际和国内市场竞争的加剧以及能源紧缺的情况下,造纸企业都在努力探索着提高产能和效率以及降低生产成本的方法,而纸机干燥部中的蒸汽冷凝水系统是一个非常重要但又常常被大多数纸厂所忽略的系统,纸机各部位脱水率和脱水成本的关系参见图1,干燥部脱水率仅为纸机总脱水率的1%,但脱水成本却高达78%,因此干燥部节能潜力巨大。本文主要介绍应用吹通蒸汽控制技术的原理和特点,以及应用吹通蒸汽控制技术的热泵系统改造传统多段通气系统后的节能效果,以供造纸同行借鉴。

图1,纸机各部位脱水率和脱水成本的关系

1. 多段通气系统运行的局限性

多段通气系统属于被动式蒸汽串联系统,高温段的冷凝水经过汽水分离器分离后的闪蒸汽进入中温段使用,中温段的闪蒸汽送到低温段进行使用,不足的蒸汽通过新鲜蒸汽阀门进行补充,低温段的闪蒸汽一般进入由表面冷凝器以及真空泵构成的真空系统进行换热进而形成真空,各组之间需保持一定的压差方可实现能量的梯级利用。虽然现代多段通气系统各组配备了具有分层控制逻辑的压差控制阀以及多种控制逻辑,但由于系统自身的原理特性,在运行时仍然有如下的问题以及局限性:

1.1  传统的固定压差控制方式意味着虹吸管固定的排水速率,系统不能自动响应纸张透气度以及网压部脱水变化导致纸张进缸干度的变化情况,一旦纸张进缸干度降低,烘缸进汽上升引起冷凝水增多,固定压差控制方式极易造成烘缸积水以及淹缸等问题。

1.2  当纸机断纸时,由于烘缸表面湿纸幅的脱离引起缸内冷凝水量的急剧下降,由于压差下降,传统的压差控制方式会将各组压差排空阀全部打开排放至表面冷凝器造成蒸汽的浪费,直到重新引纸成功排空阀才会关闭。

1.3  新纸机开机调试以及断纸后重新引纸前,各组烘缸进汽压力较低,无法保持段间压差,进而造成排空阀打开蒸汽浪费以及烘缸积水等问题。

1.4  纸机烘干能力无法达到最大化。

2. 吹通蒸汽控制的理论基础

为了避免传统压差控制方式多段通气系统的局限性,我们提出了采用吹通蒸汽控制方式的可调热泵系统,流程图参见图2。

图2, 采用吹通蒸汽控制方式的可调热泵系统流程图

2.1  吹通蒸汽的概念

蒸汽通入烘缸内,一部分冷凝,另有一部分未冷凝,此部分未冷凝的蒸汽称之为吹通蒸汽,它是冷凝水的载体,在烘缸内与冷凝水混合成两相流体,降低冷凝水的密度,具有冷凝水“运输机”的作用,同时也是烘缸的排水动力。烘缸虹吸管内排水示意图参见图3。

图3,烘缸虹吸管内排水示意图

2.2  虹吸管特性

不论蒸汽在任何压力下或是何种形式的虹吸管,虹吸管的工作表现和吹通蒸汽流的百分比有直接的关系。

2.3  吹通蒸汽控制原理

吹通蒸汽控制是把烘缸组排出的汽水混合物通入高效率汽水分离器,分离出的尾气(由吹通蒸汽和二次闪蒸蒸汽组成)经过一个流量孔板检测装置后,再通过可调式热泵压缩后回到本烘缸组继续使用。

由孔板流量计算公式得知,当孔板前后的压差设定值固定时,吹通蒸汽的流量是与蒸汽密度的平方根成比例关系。由大量实验得知:烘缸内的冷凝速率也与蒸汽密度平方根成比例关系。同时由于虹吸管自身的特性,因此,在正常操作状况之下,保持烘缸组尾气对烘缸组冷凝速率的比值为一个固定的值即可以实现烘缸可靠顺畅的排水。

采用吹通蒸汽控制方式的热泵系统的优势在于将整个烘干部在所有的操作条件及速度之下,提供可靠的冷凝水排放并具有最大的热传导效率以及蒸汽使用的最佳效率。系统在正常运转或断纸时均提供可靠的控制,以获得较高的纸机效率及较低的维修量。可以使整个系统控制快速灵敏并且随着冷凝速率的变化来自动调整烘缸的冷凝水排放量。当冷凝水增多时,系统自动增大烘缸进出口压差进而多排水,避免淹缸;当冷凝水减少时,系统自动降低烘缸进出口压差进而少排水,降低蒸汽的排放量,节约能源。

责任编辑:葛

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