CN111321622B - 一种在造纸工业中的蒸汽热能综合利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在造纸工业中的蒸汽热能综合利用系统，包括干燥部，所述干燥部内设置有用于穿设基纸的干燥腔，所述干燥腔内设置有用于干燥并传送所述基纸的干燥机构，所述干燥机构引入透平机输出的热蒸汽，所述基纸穿设过所述干燥机构内设置的若干个相互平行设置的烘缸；所述干燥腔内还设置有换热部，所述热蒸汽引入若干个所述烘缸或/和所述换热部。本发明提供了一种在造纸工业中的蒸汽热能综合利用系统，能将透平机排出的高温热风进行热能回收，将回收的热能加热空气应用到通风系统中，从而降低干燥部蒸汽耗用，达到节能的目的。

Description

一种在造纸工业中的蒸汽热能综合利用系统

技术领域

本发明涉及造纸技术领域，尤其涉及一种在造纸工业中的蒸汽热能综合利用系统。

背景技术

目前，透平机是将流体工质中蕴有的能量转换成机械功的机器。又称涡轮或涡轮机，意为旋转物体。透平的工作条件和所用工质不同，所以它的结构形式多种多样，但基本原理相似。透平的最主要的部件是一个旋转件即转子，或称叶轮，它安装在透平轴上具有沿均匀排列的叶片，流体所具能量在流动中，经过喷管时转换成功能，流过叶轮时流体冲击叶轮，推动叶轮转动，从而驱动透平轴旋转，输出机械功。

例如，车间湿部真空系统采用透平机产生真空，由于透平机排风温度达到120℃~140℃，不加以利用，则导致大量热能浪费，而且还会因为直接排出的热能，造成透平机周围的工作温度提升，恶化了工作环境。

在造纸生产的过程中，纸页通过压榨部后，纸页的干度范围在40%-50%之间，其余的水分需要借助于烘缸蒸发除去使纸页的干度提高到92%-95%。造纸干燥部是纸机蒸汽耗用的主要工段，蒸汽耗用占整个车间的80%-90%，是整个纸机能耗最大的工段，其蒸汽消耗占产品成本的5%-15%。因此，提高干燥部的干燥效率，对提高产品质量、降低产品的能耗和成本至关重要。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供了本发明提供了一种在造纸工业中的蒸汽热能综合利用系统，能将透平机排出的高温热风进行热能回收，将回收的热能加热空气应用到通风系统中，从而降低干燥部蒸汽耗用，达到节能的目的。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种在造纸工业中的蒸汽热能综合利用系统，包括干燥部，所述干燥部内设置有用于穿设基纸的干燥腔，所述干燥腔内设置有用于干燥并传送所述基纸的干燥机构，所述干燥机构引入透平机输出的热蒸汽，所述基纸穿设过所述干燥机构内设置的若干个相互平行设置的烘缸；所述干燥腔内还设置有换热部，所述热蒸汽引入若干个所述烘缸或/和所述换热部。

本发明一个优选的实施方案中，换热部设置在所述干燥部的上部，所述换热部还连通有进风口和出风口；所述换热部的进风口连接有引入新风的新风机构；所述换热部的出风口位于所述干燥腔内。

本发明一个优选的实施方案中，干燥部外部设置有与所述干燥腔连通的排风机构。

本发明一个优选的实施方案中，换热部包括用于换热的冷凝管，所述冷凝管的一端作为蒸汽引入口，所述冷凝管的另一端作为汽液排放口，所述冷凝管外表面设置或套设或缠绕有用于热传递的散热翅片。

本发明一个优选的实施方案中，烘缸包括加热体，以及一端同轴穿设入所述加热体的组合套管，所述组合套管的另一端位于所述加热体外部，所述加热体包括同轴套设的隔层缸体和外缸体，所述隔层缸体和外缸体之间形成换热腔，所述组合套管通过热蒸汽导管或/和汽液排放导管与所述换热腔连接。

本发明一个优选的实施方案中，换热腔内轴向上设置有若干条将所述换热腔分隔成独立腔体的分隔片，所述独立腔体远离所述热蒸汽导管的一端设置有网隔板，所述网隔板与所述外缸体之间构成了汽液收集部，所述汽液收集部与所述汽液排放导管连接。

本发明一个优选的实施方案中，分隔片是围绕所述隔层缸体和外缸体同轴向外发散排列的斜板或弧形板或螺旋板，相邻设置的所述分隔片与所述换热腔之间构成独立的斜条或弧条或螺旋条结构的独立腔体，所述独立腔体靠近所述热蒸汽导管的一端高于所述独立腔体靠近所述汽液排放导管的一端。

本发明一个优选的实施方案中，独立腔体内设置有若干片翅片，所述翅片与所述分隔片平行，所述翅片将所述独立腔体分隔成若干条相互平行的通槽。

本发明一个优选的实施方案中，组合套管包括同轴设置的外套管和内套管；所述组合套管穿设出所述加热体的一端的外套管通过热蒸汽引入旋转接头与外部蒸汽入口连接，所述组合套管穿设出所述加热体的一端的内套管通过汽液排放旋转接头与外部汽液出口连接。

具体的，所述组合套管穿设出所述加热体的一端外部设置有传动齿轮，通过所述传送齿轮与外部动力驱动连接。

本发明一个优选的实施方案中，外套管与所述内套管之间形成引入所述热蒸汽的蒸汽通路，所述蒸汽通路分别连接有若干个热蒸汽导管，所述热蒸汽导管分别与对应的所述独立腔体连通；所述内套管内形成导出所述汽液混合物的汽液通路，所述汽液通路分别连接有若干个汽液排放导管，所述汽液排放导管分别与对应的所述独立腔体连通。

本发明一个优选的实施方案中，进一步的，干燥部的排风机构出风口连接有排风冷凝管，通过排风冷凝管进一步降低干燥腔内的湿度，辅助提升干燥腔的干燥性效率。将排风机构冷凝后的令凝水、烘缸的冷凝水、换热部的冷凝水汇集后进行统一净化处理。提升了造纸作业的环保性能、资源的循环利用、可持续发展性能。

本发明解决了技术背景中存在的缺陷，本发明有益的技术效果是：

本发明公开了一种在造纸工业中的蒸汽热能综合利用系统，能将透平机排出的高温热风中进行热能回收，将回收的热能加热空气应用到通风系统中，从而降低干燥部蒸汽耗用，达到节能的目的。

将引入干燥部内的热蒸汽分成两路，一路引入干燥部内枢转设置的若干个烘缸中实现汽热交换，另一路引入换热部中，通过换热部中的冷凝管路与新风机构和排风机构的配合，实现多重干燥处理。通过调节外部环境的温度，以及用于传送基纸的烘缸的温度进而优化烘干部的烘干效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的优选实施例在造纸工业中的蒸汽热能综合利用系统的系统框图；

图2是本发明的优选实施例中干燥部的外部结构示意图；

图3是本发明的优选实施例中干燥部的内部结构示意图一（拆除两侧的侧板的内部结构示意图）；

图4是本发明的优选实施例中干燥部的内部结构示意图二（拆除一侧的侧板和顶部的内部结构示意图）；

图5是本发明的优选实施例中冷凝管和散热翅片组合的结构示意图；

图6是本发明的优选实施例中烘缸外部的结构示意图；

图7是本发明的优选实施例中烘缸拆除局部外缸体的内部结构示意图；

其中，1-干燥部，10-干燥腔，11-外壳体，2-新风机构，3-换热部，31-冷凝管，32-散热翅片，4-排风机构，5-烘缸，50-轮辐,51-中心轴管，52-隔层缸体，53-外缸体，54-支撑筋，55-换热腔，550-分隔片，551-翅片，552-通槽，553-网格板,57-轴承，571-热蒸汽引入旋转接头，572-热蒸汽导管，573-汽液排放旋转接头，574-汽液排放导管，58-汽液收集部，59-组合套管，591-外套管，592-内套管，593-传动齿轮，6-基纸。

具体实施方式

现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、底、顶等)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1~7所示，本发明一个优选的实施方案中，一种在造纸工业中的蒸汽热能综合利用系统，包括干燥部1，干燥部1内设置有用于穿设基纸6的干燥腔10，干燥腔10外部设置有罩设在干燥腔10外部的外壳体11。干燥腔10内设置有用于干燥并传送基纸6的干燥机构，以及给干燥腔10内部环境提供辅助干燥新风的新风机构2、换热部3、排风机构4。具体的，透平机输出的热蒸汽引入干燥机构或/和换热部3。

具体的，干燥部1引入透平机输出的热蒸汽，基纸6穿设过干燥部1的干燥腔10中设置的干燥机构，干燥机构包括若干个相互平行设置的烘缸5，和辅助转棍。基纸6至少部分贴合所述烘缸5 的用于加热传送基纸6的外表面。通过若干个相互平行设置的烘缸5和辅助转棍传送基纸6。干燥机构可以采用若干个水平设置的烘缸5，若干个水平设置的烘缸5相互平行枢转设置在干燥腔10内。但不仅限于此，还可以采用若干个垂直设置的烘缸5，若干个垂直设置的烘缸5相互平行枢转设置在干燥腔10内。

进一步的，如图6、图7所示，本发明一个优选的实施方案中，烘缸5包括加热体，加热体包括外缸体53，以及同轴设置在外缸体53内部的隔层缸体52，隔层缸体52内设置中心轴管51，中心轴管51上设置有与隔层缸体52内壁支撑抵靠的轮辐50。隔层缸体52和外缸体53之间形成换热腔55。换热腔55的轴向上设置有若干条将换热腔55分隔成独立腔体的分隔片550。具体的，换热腔55内设置的分隔片550是围绕隔层缸体52和外缸体53同轴向外发散排列的斜板或弧形板或螺旋板，相邻设置的分隔片550与换热腔55之间构成独立的斜条或弧条或螺旋条结构的独立腔体。独立腔体内设置有若干片翅片551，翅片551与分隔片550平行，翅片551将独立腔体分隔成若干条相互平行的通槽552。具体的，本发明优选，分隔片550和翅片551均采用相互间隔设置的斜板结构。

进一步的，烘缸5还包括一端同轴穿设入加热体的组合套管59，组合套管59的另一端位于加热体外部。具体的，组合套管59包括同轴设置的外套管591和内套管592，内套管32穿设在外套管591的内部。组合套管59穿设出加热体的一端的外套管591通过热蒸汽引入旋转接头571与外部蒸汽入口连接，组合套管59穿设出加热体的一端的内套管592通过汽液排放旋转接头573与外部汽液出口连接。更具体的，热蒸汽引入旋转接头571和汽液排放旋转接头573起到旋转连通和密封的作用。上述的热蒸汽引入旋转接头571和汽液排放旋转接头573，具体采用烘缸设备中通用的旋转接头,例如，QSG/QSGF旋转接头、QD/QDF旋转接头、QSX/QSXF旋转接头,但不仅限于此，其型号和尺寸根据具体尺寸选用，这属于公知技术，就不再赘述。

进一步的，组合套管59的外套管591与内套管592之间形成引入热蒸汽的蒸汽通路，蒸汽通路分别连接有若干个热蒸汽导管572，热蒸汽导管572分别与对应的独立腔体连通。内套管592内形成导出汽液混合物的汽液通路，汽液通路分别连接有若干个汽液排放导管574，汽液排放导管574分别与对应的独立腔体连通。具体的，独立腔体靠近热蒸汽导管572的一端高于独立腔体靠近汽液排放导管574的一端。独立腔体远离热蒸汽导管572的一端设置有网隔板553，网隔板553与外缸体53之间构成了汽液收集部58，汽液收集部58与汽液排放导管574连接。

更具体的，组合套管59穿设出加热体的一端外部设置有传动齿轮593，通过传动齿轮593与外部动力驱动连接。烘缸5的一端与传动齿轮593之间的外套管591上，以及烘缸5的另一端上分别设置有轴承57。烘缸5通过其两端设置的轴承57分别与外部支撑架枢转活动支撑，通过与外部动力驱动连接的传动齿轮593，由外部驱动力驱动传动齿轮593转动，传动齿轮593带动组合套管59中的外套管591转动，外套管591与烘缸5固定连接，且外套管591与烘缸5内设置的轮辐50和中心轴管51固定连接。传动齿轮593带动外套管591，驱动烘缸5在其两端轴承57的枢转支撑下转动。外界动力通过传动齿轮593带动整个烘缸5旋转，不过由于设置了热蒸汽引入旋转接头571和汽液排放旋转接头573的缘故，热蒸汽引入旋转接头571和汽液排放旋转接头573于外部连接的外部蒸汽入口和外部汽液出口并不随着旋转。

进一步的，如图1~图5所示，换热部3设置在干燥部1的上部的侧面和顶部，换热部3还连通有进风口和出风口；换热部3的进风口连接有引入新风的新风机构2；换热部3的出风口位于干燥腔10内。干燥部1外部设置有与干燥腔10连通的排风机构4。

具体的，换热部3包括用于换热的若干组冷凝管31，若干组冷凝管31成螺旋形管体结构或Z字形管体结构。冷凝管31的一端作为蒸汽引入口，冷凝管31的另一端作为汽液排放口，冷凝管31外表面设置或套设或缠绕有用于热传递的散热翅片32。新风机构2通过风机引入外部经过过滤层过滤后的空气，新风经过若干组冷凝管31以及散热翅片32外表面，使新风升温，然后经过过滤层，通过换热部3的出风口引入干燥腔10内，提升干燥腔10内的环境温度。更具体的，通过在干燥部1外部设置有与干燥腔10连通的排风机构4。提升了干燥腔10中热空气的流通性能。辅助提升干燥部1干燥基纸6的干燥性能。更进一步的，干燥部1的排风机构4出风口连接有排风冷凝管，通过排风冷凝管进一步降低干燥腔10内的湿度，辅助提升干燥腔10的干燥性效率。最后，将排风机构4冷凝后的冷凝水、烘缸5的冷凝水、换热部3的冷凝水汇集后进行统一净化处理。提升了造纸作业的环保性能、资源的循环利用、可持续发展性能。

具体的，汽液排放导管574将引出的汽液混合液通过汽液分离装置实现汽液分离，然后将带有余热的气流连接换热部3中的冷凝管31或/和引入排风机构4的排风冷凝管中。

更具体的，本发明中的用于流通热蒸汽流通的管路，用于流通汽液混合液的管路、以及用于流通冷凝水流通的管路，和用于流通新风的管路上分别设置有阀门，通过阀门的开断实现热蒸汽、冷凝水、新风、汽液混合液的通断。

本发明工作原理：

方式一,将透平机输出的热蒸汽引入若干个烘缸5，通过热蒸汽给烘缸5提供热能，对通过若干组烘缸5传送接触的基纸6进行干燥传送。经过烘缸5之后的汽液混合物经过通过汽液分离装置实现汽液分离，然后将带有余热的气流连接换热部3中的冷凝管31中；或者不需要对换热部3供热时，经过烘缸5之后的汽液混合物直接引入排风机构4的排风冷凝管中，对干燥腔10中排出的空气进行除湿冷凝然后将冷凝水和废气排出。

新风机构2通过风机引入外部经过过滤层过滤后的空气，新风经过若干组冷凝管31以及散热翅片32外表面，使新风升温，然后经过过滤层，通过换热部3的出风口引入干燥腔10内，提升干燥腔10内的环境温度。通过在干燥部1外部设置有与干燥腔10连通的排风机构4，以及排风冷凝管，对干燥腔10中排出的空气进行除湿冷凝然后将冷凝水和废气排出。

最后对烘缸5、换热部3、排风机构4输出的冷凝水和废液进行过滤净化然后排出。

方式二,将透平机输出的热蒸汽分别引入若干个烘缸5和换热部3。通过将透平机输出的热蒸汽给烘缸5提供热能，对通过若干组烘缸5传送接触的基纸6进行干燥传送。经过烘缸5之后的汽液混合物经过通过汽液分离装置实现汽液分离，然后将带有余热的气流连接换热部3中的冷凝管31中；或者烘缸5之排出的气体不需要对换热部3供热时，经过烘缸5之后的汽液混合物直接引入排风机构4的排风冷凝管中，对干燥腔10中排出的空气进行除湿冷凝然后将冷凝水和废气排出。

通过将透平机输出的热蒸汽还给换热部3提供热能；或者将透平机输出的热蒸汽以及烘缸5排出的气体均引入换热部3，实现温度的综合调节加热温度，给换热部3提供可控的热能。

热蒸汽引入换热部3中的冷凝管31中新风机构2通过风机引入外部经过过滤层过滤后的空气，新风经过若干组冷凝管31以及散热翅片32外表面，使新风升温，然后经过过滤层，通过换热部3的出风口引入干燥腔10内，提升干燥腔10内的环境温度。通过在干燥部1外部设置有与干燥腔10连通的排风机构4，以及排风冷凝管，对干燥腔10中排出的空气进行除湿冷凝然后将冷凝水和废气排出。

最后对烘缸5、换热部3、排风机构4输出的部分别设置有汽液分离装置，通过汽液分离装置将冷凝水和废液进行分离，然后分别进行过滤净化，然后排出。

以上具体实施方式是对本发明提出的方案思想的具体支持，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在本技术方案基础上所做的任何等同变化或等效的改动，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (6)

1.一种在造纸工业中的蒸汽热能综合利用系统，包括干燥部，所述干燥部内设置有用于穿设基纸的干燥腔，所述干燥腔内设置有用于干燥并传送所述基纸的干燥机构，所述干燥机构引入透平机输出的热蒸汽，其特征在于：所述基纸穿设过所述干燥机构内设置的若干个相互平行设置的烘缸；所述干燥腔内还设置有换热部，所述热蒸汽引入若干个所述烘缸或/和所述换热部；

所述烘缸包括加热体，以及一端同轴穿设入所述加热体的组合套管，所述组合套管的另一端位于所述加热体外部，所述加热体包括同轴套设的隔层缸体和外缸体，所述隔层缸体和外缸体之间形成换热腔，所述组合套管通过热蒸汽导管或/和汽液排放导管与所述换热腔连接；

所述换热腔内轴向上设置有若干条将所述换热腔分隔成独立腔体的分隔片，所述独立腔体远离所述热蒸汽导管的一端设置有网隔板，所述网隔板与所述外缸体之间构成了汽液收集部，所述汽液收集部与所述汽液排放导管连接；

所述分隔片是围绕所述隔层缸体和外缸体同轴向外发散排列的斜板或弧形板或螺旋板，相邻设置的所述分隔片与所述换热腔之间构成独立的斜条或弧条或螺旋条结构的独立腔体，所述独立腔体靠近所述热蒸汽导管的一端高于所述独立腔体靠近所述汽液排放导管的一端；

独立腔体内设置有若干片翅片，所述翅片与所述分隔片平行，所述翅片将所述独立腔体分隔成若干条相互平行的通槽。

2.根据权利要求1所述的一种在造纸工业中的蒸汽热能综合利用系统，其特征在于：所述换热部设置在所述干燥部的上部，所述换热部还连通有进风口和出风口；所述换热部的进风口连接有引入新风的新风机构；所述换热部的出风口位于所述干燥腔内。

3.根据权利要求2所述的一种在造纸工业中的蒸汽热能综合利用系统，其特征在于：所述干燥部外部设置有与所述干燥腔连通的排风机构。

4.根据权利要求2所述的一种在造纸工业中的蒸汽热能综合利用系统，其特征在于：所述换热部包括用于换热的冷凝管，所述冷凝管的一端作为蒸汽引入口，所述冷凝管的另一端作为汽液排放口，所述冷凝管外表面设置有用于热传递的散热翅片。

5.根据权利要求4所述的一种在造纸工业中的蒸汽热能综合利用系统，其特征在于：所述组合套管包括同轴设置的外套管和内套管；所述组合套管穿设出所述加热体的一端的外套管通过热蒸汽引入旋转接头与外部蒸汽入口连接，所述组合套管穿设出所述加热体的一端的内套管通过汽液排放旋转接头与外部汽液出口连接。

6.根据权利要求5所述的一种在造纸工业中的蒸汽热能综合利用系统，其特征在于：所述外套管与所述内套管之间形成引入所述热蒸汽的蒸汽通路，所述蒸汽通路分别连接有若干个热蒸汽导管，所述热蒸汽导管分别与对应的所述独立腔体连通；

所述内套管内形成导出汽液混合物的汽液通路，所述汽液通路分别连接有若干个汽液排放导管，所述汽液排放导管分别与对应的所述独立腔体连通。

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