CN201665794U - 蒸汽冷凝水热泵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于纸机干燥部的蒸汽冷凝水热泵系统，包括低温烘缸组、中温烘缸组、高温烘缸组，其中各个烘缸组分别包括：流量调节热泵，所述流量调节热泵接收工作蒸汽并调节工作蒸汽的加入量；烘缸，所述烘缸与所述热泵连通；闪蒸罐，所述闪蒸罐的入口通过虹吸管与所述烘缸连通；汽水分离器，所述汽水分离器的入口与闪蒸罐连通，且其蒸汽出口与所述热泵相通；以及排水器，所述排水器与所述汽水分离器的液体出口相通。根据本实用新型的蒸汽冷凝水系统，以高压工作蒸汽作为引射动力源，通过热泵来提升通过各级闪蒸罐闪蒸出的二次蒸汽的压力，以循环使用。由此，可节省蒸汽，并提高纸机的抄造率，经济效果显著。

Description

蒸汽冷凝水热泵系统

技术领域

本实用新型涉及制浆造纸领域，尤其是涉及一种用于纸机干燥部的蒸汽冷凝水热泵系统。

背景技术

目前国内各类造纸机的干燥部普遍采用单段、二段或三段通汽方式的常规热力系统，致使废热蒸汽排放污染环境，烘缸积存蒸汽冷凝水，吨纸汽耗高，影响纸机提高车速和提高产品质量，是当前造纸行业普遍存在而又急需解决的问题。

纸机的干燥部的工作原理是：压榨部以后，纸业中残留水分必须在纸机干燥部蒸发脱除。蒸发过程需要大量热能，通常以蒸汽形式供给。干燥部一般是纸机中耗能最大的。纸机干燥部的主要干燥方式是接触干燥，是一个比较复杂的传热传质过程。干燥过程可以分成升温干燥、恒速干燥、均匀和变速降速干燥等三个阶段。升温干燥阶段的水分变化不大，因这阶段的热能供给大于热能消耗，湿纸的温度和干燥速率增长很快。恒速干燥阶段占纸机全部干燥时间的50％～60％，主要是去掉湿纸中的游离水。在这一阶段，纸页中的蒸汽压力远远高于周围空气的蒸汽分压，传质动力增大，热能消耗增加，将出现供热和耗热的平衡状态。降速干燥阶段主要是蒸发掉纸页中的毛细管水和结合水，为了克服表面张力的束缚而用于提高分子动能所消耗的热量会增加，供热和耗热之间的平衡状态被打破，蒸发速率降低。在这一阶段，其前期的干燥速率下降是均匀的，且纸页温度会出现下降现象；后期的干燥速率因蒸发耗热量的减少而出现下降趋势减缓的变速降速现象，纸页稳定会出现回升，有利于纸页中残余水分的蒸发和扩散。

根据上述纸幅干燥过程机理，对于不同品种、不同定量的湿纸，在不同的干燥阶段应供给不同品位的蒸汽。为此，一般做法是对干燥部的烘缸按所需蒸汽压力的高低进行分段(如分成低温、中温和高温等三个烘缸段)，形成满足干燥工艺要求的烘缸温度曲线。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种可循环利用二次蒸汽且提高纸机抄造率的用于纸机干燥部的蒸汽冷凝水热泵系统。

根据本实用新型的用于纸机干燥部的蒸汽冷凝水热泵系统，包括低温烘缸组、中温烘缸组、高温烘缸组，其特征在于，各个烘缸组分别包括：流量调节热泵，所述流量调节热泵接收工作蒸汽并调节工作蒸汽的加入量；烘缸，所述烘缸与所述热泵连通，从热泵中排出的蒸汽进入所述烘缸干燥纸页；闪蒸罐，所述闪蒸罐的入口通过虹吸管与所述烘缸连通，所述烘缸内形成的冷凝水与吹贯蒸汽混合成两相流体排至闪蒸罐，并在所述闪蒸罐中形成蒸汽；汽水分离器，所述汽水分离器的入口与闪蒸罐连通，且其蒸汽出口与所述热泵相通，所述汽水分离器接收闪蒸罐中形成的冷凝水进行汽水分离；以及排水器，所述排水器与所述汽水分离器的液体出口相通用于接收汽水分离器中排出的水。

根据本实用新型的蒸汽冷凝水系统，以高压工作蒸汽作为引射动力源，通过热泵来提升通过各级闪蒸罐闪蒸出的二次蒸汽的压力，以循环使用。由此，可节省蒸汽15～20％，纸机的抄造率提高5％左右，经济效果显著。

另外，根据本实用新型的蒸汽冷凝水热泵系统还具有如下附加技术特征：

所述流量调节热泵的喷嘴内安装有针形调节头，所述调节头截面与喷嘴横截面的相对位置可改变。这样，流量调节热泵1通过改变蒸汽流通过的截面积来调节工作蒸汽的加入量，在调节过程中，它基本不会改变新鲜蒸汽的压力，所以单位流量新蒸汽做功能力不会改变，调节性能好、热泵效率高。

在所述闪蒸罐的出口管道上安装有孔板，通过控制排汽阀开度和热泵开度，使孔板两侧的压差维持在预定数值。

热泵出口管道上设有带止回阀的不凝气体排出通道。不凝气体被连续不断地从该管道直接排出，其携带的热能被低温烘缸利用后，最终由真空泵抽吸至大气。这样中、高温段烘缸内积聚的不凝气体排出及时，相对较少，有利于提高烘缸的传热强度，烘缸传热效果好。

根据本实用新型的蒸汽冷凝水系统，可有效利用二次蒸汽，节约能源，又能稳定烘缸的干燥曲线，减少抄纸过程的断头和起皱，提高纸张的抄造率，且可降低生产成本。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型的蒸汽冷凝水系统中以其中一个烘缸组为例的构造示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考图1描述根据本实用新型的用于纸机干燥部的蒸汽冷凝水热泵系统。

根据本实用新型的用于纸机干燥部的蒸汽冷凝水热泵系统，包括低温烘缸组、中温烘缸组、高温烘缸组等。如图1所示，各个烘缸组分别包括流量调节热泵1、烘缸2、闪蒸罐3、汽水分离器4和排水器5。

流量调节热泵1接收工作蒸汽并可调节工作蒸汽的加入量，将低压蒸汽变为较高的压力。流量调节热泵1的喷嘴内安装有针形调节头，调节头截面与喷嘴横截面的相对位置可改变，这样，流量调节热泵1通过改变蒸汽流通过的截面积来调节工作蒸汽的加入量，在调节过程中，它基本不会改变新鲜蒸汽的压力，所以单位流量新蒸汽做功能力不会改变，调节性能好、热泵效率高。

烘缸2与热泵1连通，从热泵1中排出的蒸汽进入烘缸2干燥纸页。闪蒸罐3的入口通过虹吸管与烘缸2连通，烘缸2内形成的冷凝水与吹贯蒸汽混合成两相流体排至闪蒸罐3，并在闪蒸罐3中形成蒸汽。闪蒸罐3产生的蒸汽压力较低，如果将此蒸汽再经过热泵进行升压升温，则还可以进入烘缸中循环使用。

吹贯蒸汽是指进入烘缸内但却未发生冷凝的那部分蒸汽。它是冷凝水的载体，在烘缸内与冷凝水混合成两相流体，经由虹吸管排至闪蒸罐。其中，在闪蒸罐3的出口管道上安装有孔板，通过控制排汽阀开度和热泵1开度，使孔板两侧的压差维持在预定数值。

实践数据表明：当烘缸压力变化时，吹贯蒸汽的流量随蒸汽密度的平方根而变化；而烘缸中的冷凝速率也随蒸汽密度的平方根而变化。因此，在烘缸正常工作状态下，吹贯蒸汽的流量变化与冷凝速率的变化呈线性关系。这样，稳定了吹贯蒸汽流量，就相当于稳定了烘缸内的压力和冷凝速率。当烘缸内的冷凝水突然增加时，吹贯蒸汽流会因大量增加的水量阻碍而导致不通畅。该吹贯蒸汽控制技术能自动地将烘缸进、出口压差增加3～4倍，以维持固定的吹贯蒸汽流量。进、出口压榨的增大有助于烘缸快速排水，从而有效避免了烘缸积水问题。

汽水分离器4的入口与闪蒸罐3连通，且其蒸汽出口与热泵1相通，汽水分离器4接收闪蒸罐3中形成的冷凝水进行汽水分离，其分离出的低压蒸汽(即二次蒸汽)被引射进入热泵中重新利用，即当高压蒸汽进入热泵后，由于热泵的喉部直径变小，蒸汽流速加快，在高流速点附近形成负压，在负压周围引出管道，与低压蒸汽相连，则二次蒸汽就能进入热泵，经过增压后进入烘缸用于干燥纸页，从而可得到不断循环利用。

排水器5与汽水分离器4的液体出口相通用于接收汽水分离器4中排出的水。

根据本实用新型的蒸汽冷凝水系统，以高压工作蒸汽作为引射动力源，通过热泵来提升通过各级闪蒸罐闪蒸出的二次蒸汽的压力，以循环使用。由此，可节省蒸汽15～20％，纸机的抄造率提高5％左右，经济效果显著。

热泵1出口管道上设有带止回阀的不凝气体排出通道。不凝气体被连续不断地从该管道直接排出，其携带的热能被低温烘缸利用后，最终由真空泵抽吸至大气。这样中、高温段烘缸内积聚的不凝气体排出及时，相对较少，有利于提高烘缸的传热强度，烘缸传热效果好。

在本实用新型的一个示例中，在纸机干燥部的中温II段、高温I a段和Ib段分别配置1台流量调节热泵，以0.8-1.1MPa的高压蒸汽为动力源，引射相应高效闪蒸罐中的二次闪蒸蒸汽。通常情况下，各烘缸段内闪蒸出的二次蒸汽经热泵增压后仅供本段烘缸组使用，不足部分通过0.4MPa左右的低压新鲜蒸汽来补充。只有当出现断纸或烘缸积水时，才会通过排气阀直接往表面冷凝器。各段的闪蒸罐冷凝水也通过冷凝水泵或系统压差直接送往总冷凝水罐。这便于实现工艺要求的烘缸温度曲线，容易控制和操作。

根据本实用新型的蒸汽冷凝水系统，可有效利用二次蒸汽，节约能源，又能稳定烘缸的干燥曲线，减少抄纸过程的断头和起皱，提高纸张的抄造率，且可降低生产成本。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种用于纸机干燥部的蒸汽冷凝水热泵系统，包括低温烘缸组、中温烘缸组、高温烘缸组，其特征在于，各个烘缸组分别包括：

流量调节热泵，所述流量调节热泵接收工作蒸汽并调节工作蒸汽的加入量；

烘缸，所述烘缸与所述热泵连通，从热泵中排出的蒸汽进入所述烘缸干燥纸页；

闪蒸罐，所述闪蒸罐的入口通过虹吸管与所述烘缸连通，所述烘缸内形成的冷凝水与吹贯蒸汽混合成两相流体排至闪蒸罐，并在所述闪蒸罐中形成蒸汽；

汽水分离器，所述汽水分离器的入口与闪蒸罐连通，且其蒸汽出口与所述热泵相通，所述汽水分离器接收闪蒸罐中形成的冷凝水进行汽水分离；以及

排水器，所述排水器与所述汽水分离器的液体出口相通用于接收汽水分离器中排出的水。

2.根据权利要求1所述的蒸汽冷凝水热泵系统，其特征在于，所述流量调节热泵的喷嘴内安装有针形调节头，所述调节头截面与喷嘴横截面的相对位置可改变。

3.根据权利要求1所述的蒸汽冷凝水热泵系统，其特征在于，在所述闪蒸罐的出口管道上安装有孔板，通过控制排汽阀开度和热泵开度，使孔板两侧的压差维持在预定数值。

4.根据权利要求1所述的蒸汽冷凝水热泵系统，其特征在于，热泵出口管道上设有带止回阀的不凝气体排出通道。

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