CN102828434B - 一种用于多烘缸造纸机干燥部的通风系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于多烘缸造纸机干燥部的通风系统，应用于造纸业，其特征在于：包括循环管道、排气管道、进气管道、循环管道调节阀和排气阀；循环管道的输入端和排气管道的输入端设置在由气罩所围成的干燥区；所述循环管道的输出端与进气管道的输入端连接，所述进气管道的输出端与干燥区连接；所述循环管道调节阀设置在循环管道上；所述排气阀设置在排气管道上；所述干燥区是指从纸机压榨部出口到卷取部入口之间的区域。本发明通风系统可实现干燥部蒸汽的循环再用，减少能耗，提高造纸机干燥部能源利用效率，优化通风分配。本发明同时公开了该通风系统的工作方法，实现了原蒸汽的区别回用，减少新鲜蒸汽的用量。

Description

一种用于多烘缸造纸机干燥部的通风系统及其工作方法

技术领域

本发明涉及造纸机技术领域，特别涉及造纸机干燥部的通风系统及其工作方法。

背景技术

造纸业是资源和能源消费型产业，造纸业已被国家发改委列为九大高耗能重点监管行业之一。同时随着我国国民经济的快速发展，纸消费品的迅速增长，市场需求逐年扩大，迫切需要造纸业在节能减排上进行技术改进。

造纸过程是一个不断脱水的过程，虽然湿纸幅经造纸机干燥部脱除的水分量最少，不到上网浆料含水量的1%，但是干燥部却是造纸过程能耗最大的工段，占造纸过程总能耗的67%以上。多烘缸型是目前应用最多的造纸机干燥部类型，采用这种结构的现有造纸机干燥部约占85%～90%。造纸机干燥部是造纸过程最复杂的部分，涉及流体流动、传热、传质等基本过程，主要由蒸汽冷凝水系统和空气系统构成。其中蒸汽冷凝水系统的汽耗最大，也是人们研究的热点，围绕蒸汽冷凝水系统的研究已开展了很多基础工作，且该技术已基本趋于成熟。而对空气系统，定量研究较少，该技术还不成熟。纸机干燥部空气系统包括气罩本身、通风系统和热回收系统。空气系统是随着气罩的不断完善而逐渐发展起来的，气罩的形式经历了敞开式、半封闭式和密闭式气罩的发展。密闭气罩较半封闭式气罩，可降低纸页干燥过程的气耗约15%～20%。但是，由于现阶段通用做法是将干燥部气罩内的原蒸汽通过若干热交换器加热新鲜空气或工艺过程用水，然后直接排往空气中，因此，还存在大量的能源没利用就直接排往空气中了，由此，对多烘缸造纸机干燥部的通风系统的结构和运行进行优化已成为现阶段造纸机节能研究的重点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于多烘缸造纸机干燥部的通风系统，该通风系统可实现干燥部蒸汽的循环再用和余热回用，减少能耗，提高造纸机干燥部能源利用效率，优化通风分配。

本发明的另一目的在于提供一种用于多烘缸造纸机干燥部的通风系统的工作方法，该工作方法根据造纸机气罩内原蒸汽温、湿度的区别，实现了蒸汽的区别回用，减少新鲜蒸汽的用量。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种用于多烘缸造纸机干燥部的通风系统，其特征在于：包括循环管道、排气管道、进气管道、循环管道调节阀和排气阀；循环管道的输入端和排气管道的输入端设置在由气罩所围成的干燥区；所述循环管道的输出端与进气管道的输入端连接，所述进气管道的输出端与干燥区连接；所述循环管道调节阀设置在循环管道上；所述排气阀设置在排气管道上；所述干燥区是指从纸机压榨部出口到卷取部入口之间的区域。

更进一步的方案是：还包括用于将干燥区分隔成若干个干燥分区的隔板，相邻两个隔板之间的距离为2～5米；所述循环管道的输入端和排气管道的输入端设置在由气罩所围成的干燥区，是指各个干燥分区与循环管道的输入端、排气管道的输入端中的一项或两项连接；所述的进气管道的输出端与干燥区连接，是指进气管道的输出端与各个干燥分区连接。

具体地说，将最接近卷取部入口的2～4个干燥分区设为固定干区，将最接近压榨部出口的2～4个干燥分区设为固定湿区，其余干燥分区设为相对干湿区；所述的各个干燥分区与循环管道的输入端、排气管道的输入端中的一项或两项连接，是指设为固定干区中的干燥分区只与循环管道的输入端连接，设为固定湿区中的干燥分区只与排气管道的输入端连接，设为相对干湿区中的干燥分区同时与循环管道的输入端和排气管道的输入端连接。

优选的方案是：所述通风系统还包括控制器，所述干燥分区内设置有温湿度传感器；所述控制器与温湿度传感器、循环管道调节阀和排气阀连接。

所述隔板是指可以收起或放下的隔板，并带有实现收起或放下的执行机构；所述执行机构与所述控制器连接。

上述用于多烘缸造纸机干燥部的通风系统的工作方法，其特征在于：将由气罩所围成的干燥区划分为若干个干燥分区，每个干燥分区长度为2～5米，干燥区是指从纸机压榨部出口到纸机卷取部入口之间的区域；将最接近纸机卷取部入口的2～4个干燥分区设为固定干区，将最接近纸机压榨部出口的2～4干燥分区设为固定湿区，其余干燥分区设为相对干湿区；

将固定干区排放的气体直接进入循环管道进行循环而不向空气排放；将固定湿区排放的气体直接进入排气管道而不参与循环；对于相对干湿区排放的气体：当相对湿度RH≥60%时，气体直接进入排气管道而不参与循环；当相对湿度RH＜60%时，气体进入循环管道进行循环。

更进一步的方案是：所述每个干燥分区通过隔板隔开，每个干燥分区内设置有用于测量温度和湿度的温湿度传感器；将固定干区与循环管道的输入端连接，将固定湿区与排气管道的输入端连接，将相对干湿区同时与循环管道的输入端和排气管道的输入端连接，在所有循环管道上设置循环管道调节阀，在所有排气管道上设置排气阀。

优选的方案是：所述设置在相对干湿区的循环管道调节阀和排气阀及隔板的控制步骤如下：

第一步，采集相对干湿区内各干燥分区的湿度值、温度值；

第二步，干燥分区内的相对湿度RH≥60%时，关闭循环管管道调节阀，开启排气管道排气阀；当干燥分区内的相对湿度RH＜60%时，开启循环管道的循环管道调节阀，关闭排气管道的排气阀；

第三步，当干燥分区内的相对湿度RH＜60%时，当任一循环管道调节阀处于开启状态的干燥分区与其相邻的低温高湿度干燥分区之间的湿度差△RH’和温度差△T’，与上一次调节循环管道调节阀时的湿度差△RH和温度差△T相比：当△RH/△RH’≥2且△T/△T’≥2，减少该干燥分区循环管道调节阀的开度；当△RH/△RH’≤1/2且△T/△T’≤1/2，增大该干燥分区循环管道调节阀的开度；否则，循环管道调节阀维持原状态。

上述任一循环管道调节阀处于开启状态的干燥分区与其相邻的低温高湿度干燥分区中，与其相邻的低温高湿度干燥分区是指温度比其低且湿度比其高的那个相邻的干燥分区。

优选方案是，第三步之后还可以包括第四步：第四步，在循环管道调节阀维持原状态的情形下，当相邻的干燥分区的湿度差△RH≤5%，且温度差△T≤10℃，同时相邻两个干燥分区中循环管道调节阀的开度维持时间大于设定值时，相邻干燥分区之间的隔板收起；当相邻的干燥分区的湿度差△RH≥9%且温差△T≥20℃时，隔板放下。

所述循环管道调节阀的开度维持时间的设定值为1～3小时。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明的通风系统设置有循环管道，循环管道与进气管道连接，部分干燥分区中的蒸汽在使用后还比较干燥，该蒸汽通过循环管道再次使用到干燥分区的干燥作业中，实现了蒸汽的循环再用，减少了新鲜蒸汽的用量，提高了造纸机干燥部能源利用效率；

2．本发明的通风系统可通过调节循环管道调节阀的开度，以控制进入干燥分区的新鲜蒸汽的量，从而控制该干燥分区的温度和湿度，控制方法更灵活；

3、本发明的通风系统在干燥区内设置有隔板，使较干燥干燥区的蒸汽与较潮湿干燥区的蒸汽隔离开，使蒸汽回收的效果更好；而且在相邻的干燥分区湿度差值不大时，隔板可以收起，使隔板原来所在分区的干燥效果提高。

附图说明

图1是本发明通风系统的结构示意图；

图2是本发明通风系统的工作流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

本发明的通风系统应用于多烘缸造纸机干燥部，其结构示意图如图1所示。通风系统包循环管道1、排气管道2、进气管道3、循环管道调节阀和排气阀；还包括隔板4。

干燥区是指从纸机压榨部出口到卷取部入口之间、由气罩所围成的区域。气罩为密闭型气罩。隔板用于将干燥区分隔成若干个干燥分区，相邻两个隔板之间的距离为2～5米。各个干燥分区与循环管道1的输入端、排气管道2的输入端中的一项或两项连接，循环管道1的输出端与进气管道3的输入端连接，进气管道3的输出端与各个干燥分区连接。循环管道调节阀设置在循环管道1上；排气阀设置在排气管道2上。

本发明的原理是：部分干燥分区中，蒸汽在使用后还比较干燥，该蒸汽可通过循环管道1、进气管道3，在进气管道3中与新鲜蒸汽混合，再次使用到干燥分区的干燥作业中。新鲜蒸汽是指经过加热的新鲜空气。而部分干燥分区中，蒸汽在使用后湿度较高，不适宜循环使用，则可通过排气管道2经过热交换器后排出。由于使用到干燥作业中的蒸汽是需要经过加热处理的，所以将使用后还比较干燥的蒸汽回收再用，可以减少新鲜蒸汽的用量，减少空气加热干燥的能耗，提高造纸机干燥部的能源利用效率。

各个干燥分区与循环管道1的输入端和排气管道2的输入端中的一项或两项连接。具体的方案是，由于接近卷取部入口的干燥分区的湿度通常较低，所以将最接近卷取部入口的2～4个干燥分区设为固定干区；同理，由于接近压榨部出口的干燥分区的湿度通常较高，所以将最接近压榨部的2～4个干燥分区设为固定湿区；其余干燥分区设为相对干湿区。设为固定干区中的干燥分区只与循环管道1的输入端连接，设为固定湿区中的干燥分区只与排气管道2的输入端连接，设为相对干湿区中的干燥分区同时与循环管道1的输入端和排气管道2的输入端连接。这样设置的好处是：简化通风系统的结构，节省成本。

本发明的通风系统还包括控制器，控制器可采用SIEMENSS7-300系列PLC控制器。每个干燥分区内分别设置有温湿度传感器，可以实时监测各个干燥分区内的温度值和湿度值。控制器与温湿度传感器、循环管道调节阀和排气阀连接。控制器可以根据温湿度传感器采集的数据，控制各个循环管道调节阀和排气阀。具体地说，设定为相对干湿区的干燥分区中，可根据该干燥分区中的温湿度监控器所采集的湿度数据来控制循环管道调节阀和排气阀的状态，使循环管道的循环管道调节阀和排气管道的排气阀中任一个处于关闭状态，以控制干燥分区是与循环管道连通，使蒸汽再次使用，或是与排气管道连通，使蒸汽排走。可通过控制循环管道的循环管道调节阀的开度，控制干燥分区内蒸汽的排放量，从而控制该干燥分区的温度和湿度。

通风系统之后还连接热交换器5，热交换器5与排气管道2的输出端、进气管道3的输入端连接。其作用是利用排气管道2的蒸汽的温度，加热新鲜空气，再把新鲜空气输到进气管道中作纸张干燥使用。这充分利用了原蒸汽的余热，达到节能的目的。

隔板4具体是指可以收起或放下的隔板，并带有实现收起或放下的执行机构，执行机构与所述控制器连接。当相邻的干燥分区的湿度差和温度差不大时，可收起隔板4，使相邻的干燥分区变成一个贯通干燥区；当相邻的干燥分区的湿度差和温度差变大时，可放下隔板4，把贯通干燥区重新隔开为独立的干燥分区。

进气管道3设置在通风系统的底部，循环管道1、排气管道2设置在通风系统的顶部，循环管道1、排气管道2的输入端通过抽风口6与干燥分区连接，干燥分区内的蒸汽自下而上地流动。在排气管道2和进气管道3中可以设置风机，以加快蒸汽的流动。

本发明的通风系统的工作方法，其工作流程如图2所示。将由气罩所围成的干燥区划分为若干个干燥分区，每个干燥分区长度为2～5米，干燥区是指从纸机压榨部出口到纸机卷取部入口之间的区域；将最接近纸机卷取部入口的2～4个干燥分区设为固定干区，将最接近纸机压榨部出口的2～4干燥分区设为固定湿区，其余干燥分区设为相对干湿区；

将固定干区排放的气体直接进入循环管道进行循环而不向空气排放；将固定湿区排放的气体直接进入排气管道而不参与循环；对于相对干湿区排放的气体：当相对湿度RH≥60%时，气体直接进入排气管道而不参与循环；当相对湿度RH＜60%时，气体进入循环管道进行循环。

每个干燥分区通过隔板隔开，每个干燥分区内设置有用于测量温度和湿度的温湿度传感器；将固定干区与循环管道的输入端连接（循环管道上的调节阀可设为常开），将固定湿区与排气管道的输入端连接（排气管道2上的排气阀可设为常开），将相对干湿区同时与循环管道的输入端和排气管道的输入端连接，在所有循环管道上设置循环管道调节阀，在所有排气管道上设置排气阀。

设置在相对干湿区的循环管道调节阀和排气阀及隔板的控制步骤如下：

第一步，采集相对干湿区内各干燥分区的湿度值、温度值；

第二步，干燥分区内的相对湿度RH≥60%时，关闭循环管管道调节阀，开启排气管道排气阀；当干燥分区内的相对湿度RH＜60%时，开启循环管道的循环管道调节阀，关闭排气管道的排气阀；

第三步，当干燥分区内的相对湿度RH＜60%时，当任一循环管道调节阀处于开启状态的干燥分区与其相邻的低温高湿度干燥分区之间的湿度差△RH’和温度差△T’，与上一次调节循环管道调节阀时的湿度差△RH和温度差△T相比：当△RH/△RH’≥2且△T/△T’≥2（即湿度差和温度差均降低50%时），减少该干燥分区循环管道调节阀的开度，以减少排气量（排气量减少时，新鲜蒸汽进入该干燥分区的量减少，从而使该干燥分区的湿度升高、温度下降）；当△RH/△RH’≤1/2且△T/△T’≤1/2（即湿度差和温度差均增大50%时），增大该干燥分区循环管道调节阀的开度，以增大排气量（排气量增大时，新鲜蒸汽进入该干燥分区的量增加，从而使该干燥分区的湿度下降、温度升高）；该步骤的调节方法是通过PID控制方法，进行调节控制，从而维持相邻两个干燥分区的湿度和温度的相差值的相对稳定。否则，循环管道调节阀维持原状态；

第四步，在循环管道调节阀维持原状态的情形下，当相邻的干燥分区的湿度差△RH≤5%，且温度差△T≤10℃，同时相邻两个干燥分区中循环管道调节阀的开度维持时间大于设定值时（设定值为1～3小时），相邻干燥分区之间的隔板收起，使相邻的干燥分区变成一个贯通干燥区；当相邻的干燥分区的湿度差△RH≥9%且温差△T≥20℃时，隔板放下。

隔板可实现收起、放下，可使通风系统的通风分配更优化，造纸机的干燥效果更佳。由于生产中非稳态变化和有可能短时异常的原因，为了减少频繁地执行隔板的收起、放下，所以要对执行条件设定一个合适的范围。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于多烘缸造纸机干燥部的通风系统，其特征在于：包括循环管道、排气管道、进气管道、循环管道调节阀和排气阀；循环管道的输入端和排气管道的输入端设置在由气罩所围成的干燥区；所述循环管道的输出端与进气管道的输入端连接，所述进气管道的输出端与干燥区连接；所述循环管道调节阀设置在循环管道上；所述排气阀设置在排气管道上；所述干燥区是指从纸机压榨部出口到卷取部入口之间的区域；

还包括用于将干燥区分隔成若干个干燥分区的隔板，相邻两个隔板之间的距离为2～5米；所述循环管道的输入端和排气管道的输入端设置在由气罩所围成的干燥区，是指各个干燥分区与循环管道的输入端、排气管道的输入端中的一项或两项连接；所述的进气管道的输出端与干燥区连接，是指进气管道的输出端与各个干燥分区连接。

2.根据权利要求1所述的用于多烘缸造纸机干燥部的通风系统，其特征在于：将最接近卷取部入口的2～4个干燥分区设为固定干区，将最接近压榨部出口的2～4个干燥分区设为固定湿区，其余干燥分区设为相对干湿区；所述的各个干燥分区与循环管道的输入端、排气管道的输入端中的一项或两项连接，是指设为固定干区中的干燥分区只与循环管道的输入端连接，设为固定湿区中的干燥分区只与排气管道的输入端连接，设为相对干湿区中的干燥分区同时与循环管道的输入端和排气管道的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的用于多烘缸造纸机干燥部的通风系统，其特征在于：所述通风系统还包括控制器，所述干燥分区内设置有温湿度传感器；所述控制器与温湿度传感器、循环管道调节阀和排气阀连接。

4.根据权利要求3所述的用于多烘缸造纸机干燥部的通风系统，其特征在于：所述隔板是指可以收起或放下的隔板，并带有实现收起或放下的执行机构；所述执行机构与所述控制器连接。

5.一种用于多烘缸造纸机干燥部的通风系统的工作方法，其特征在于：将由气罩所围成的干燥区划分为若干个干燥分区，每个干燥分区长度为2～5米，干燥区是指从纸机压榨部出口到纸机卷取部入口之间的区域；将最接近纸机卷取部入口的2～4个干燥分区设为固定干区，将最接近纸机压榨部出口的2～4干燥分区设为固定湿区，其余干燥分区设为相对干湿区；

循环管道的输入端和排气管道的输入端设置在干燥区；循环管道的输出端与进气管道的输入端连接，进气管道的输出端与干燥区连接；循环管道上设置有循环管道调节阀；排气管道上设置有排气阀；

将固定干区排放的气体直接进入循环管道进行循环而不向空气排放；将固定湿区排放的气体直接进入排气管道而不参与循环；对于相对干湿区排放的气体：当相对湿度RH≥60％时，气体直接进入排气管道而不参与循环，位于相对干湿区的循环管道调节阀关闭，位于相对干湿区的排气阀打开；当相对湿度RH＜60％时，气体进入循环管道进行循环，位于相对干湿区的循环管道调节阀打开，位于相对干湿区的排气阀关闭。

6.根据权利要求5所述的用于多烘缸造纸机干燥部的通风系统的工作方法，其特征在于：所述每个干燥分区通过隔板隔开，每个干燥分区内设置有用于测量温度和湿度的温湿度传感器；将固定干区与循环管道的输入端连接，将固定湿区与排气管道的输入端连接，将相对干湿区同时与循环管道的输入端和排气管道的输入端连接，在所有循环管道上设置循环管道调节阀，在所有排气管道上设置排气阀。

7.根据权利要求6所述的用于多烘缸造纸机干燥部的通风系统的工作方法，其特征在于：所述设置在相对干湿区的循环管道调节阀和排气阀及隔板的控制步骤如下：

第一步，采集相对干湿区内各干燥分区的湿度值、温度值；

第二步，干燥分区内的相对湿度RH≥60％时，关闭循环管管道调节阀，开启排气管道排气阀；当干燥分区内的相对湿度RH＜60％时，开启循环管道的循环管道调节阀，关闭排气管道的排气阀；

第三步，当干燥分区内的相对湿度RH＜60％时，当任一循环管道调节阀处于开启状态的干燥分区与其相邻的低温高湿度干燥分区之间的湿度差△RH’和温度差△T’，与上一次调节循环管道调节阀时的湿度差△RH和温度差△T相比：当△RH/△RH’≥2且△T/△T’≥2，减少该干燥分区循环管道调节阀的开度；当△RH/△RH’≤1/2且△T/△T’≤1/2，增大该干燥分区循环管道调节阀的开度；否则，循环管道调节阀维持原状态。

8.根据权利要求7所述的用于多烘缸造纸机干燥部的通风系统的工作方法，其特征在于：所述第三步之后还可以包括第四步：

第四步，在循环管道调节阀维持原状态的情形下，当相邻的干燥分区的湿度差△RH≤5％，且温度差△T≤10℃，同时相邻两个干燥分区中循环管道调节阀的开度维持时间大于设定值时，相邻干燥分区之间的隔板收起；当相邻的干燥分区的湿度差△RH≥9％且温差△T≥20℃时，隔板放下。

9.根据权利要求8所述的用于多烘缸造纸机干燥部的通风系统的工作方法，其特征在于：循环管道调节阀的开度维持时间的设定值为1～3小时。