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  RBT蒸汽热泵供气系统

    随着纸品产量的不断增加,目前国内外市场上纸品行业竞争愈来愈强烈,而纸品行业提高自身竞争力的主要途径一是提高产品质量,二是节约能源、降低成本。目前国内大部分纸机还是中小型纸机,供汽系统为传统的单段供汽,效率低、能耗大。要达到节约能源降低成本的目的,投资少、见效快、效果大的途径就是对纸机进行蒸汽和冷凝水系统的回收改造,实行多段热泵供汽技术。

本公司设计的蒸汽及冷凝水回收系统(热泵供汽)具有以下优点

● 1、适用范围广泛。本系统适应于多烘缸纸机、大直径单烘缸纸机、气垫式热风干燥机 . 依据不同的纸机,针对不同的纸种,该系统可以采用不同的方式。

● 2、保证生产质量。在纸的干燥过程中,纸和烘缸的温度差不能太大,加之纸品质量的要求烘缸升温不能过快过高,因此根据不同纸种的干燥要求,必须要有一定的烘缸温度曲线。该蒸汽及冷凝水回收系统,在各烘缸组之间都设有压力和压差控制,通过调节压力和压差,很容易地调节各烘缸组的温度,能据纸品干燥要求调节至最佳温度曲线,从而保证纸面平整;第一烘缸组保持一定的温度(一般设定为 70℃),以防止粘纸现象;同时也不易断纸。
● 3、保证冷凝水快速、通畅地排出。该系统中没有疏水阀,烘缸中的冷凝水能快速通畅地排到闪蒸罐,保证烘缸内无积水,提高干燥效率。有完善的压差排放控制系统,能保证在供汽压力波动的情况下保持各烘缸组之间的压差不变;同时,该系统末段还设有真空系统,可保证在零压力或负压(相对于大气压)状态下正常运行,能保证低温段冷凝水通畅地排出,提高烘缸的干燥能力。
● 4、最大限度地节约能源。该系统在整个运行过程中是在封闭状态下,从高温烘缸组收集的冷凝水及吹通汽收集到闪蒸罐。通过热泵抽吸,吹同汽被全部抽吸回用,闪蒸罐内形成负压,其中的冷凝水汽化闪蒸,产生的二次蒸汽,也被抽吸回用,从而使冷凝水温度降低。该系统最后一段排出烘缸的冷凝水的温度在 70 ~ 80℃左右,收集的冷凝水回收到锅炉;因为该系统是在封闭保温的状态下运行,能使能源完全热交换,无热能损失浪费,故为国内最节能系统。本系统与传统的单段供汽相比,可节约能源 20% 以上。
● 5、性能优越,自动化程度高。该系统设有自控器和自控软件,可与水份定量 QCS 系统和 DCS 系统相接;还设有手动控制程序,可随时由监控器或人工来决定供汽压力的高低控制纸的含水量;系统中的控制阀门、传感器、控制器等选用优质产品,保证系统的灵敏性和可靠性。
● 6、操作简单。由于该系统自动化程度高,操作简单易行,通过本公司对用户员工培训,用户员工能在短时间内培训成功,独立操作。

节能原理分析:

根据蒸汽的特性,蒸汽中所含的热能分为两种,即显热(将水提升至沸点所需的热能)和潜热(将在沸点的水转变为蒸汽所需的热能),而潜热通常是显热的三倍至四倍;在物理变化中,液态水吸收热量转化为蒸汽,蒸汽经使用放出潜热后冷凝生成凝结水,由气态转变为液态;凝结水吸收热量后又重新蒸发生成蒸汽。我国目前大部分利用蒸汽的工厂只是利用了蒸汽的潜热,约为蒸汽所含总热量的70~80%左右,蒸汽生成同温同压的凝结水,约为蒸汽所含总热量 20~30%的显热则大部分浪费掉了。
如:5.0kgf/cm2 压力下的饱和蒸汽全热为:657.99 Kcal/Kg
5.0kgf/cm2 压力下的饱和蒸汽潜热为:498.43 Kcal/Kg
5.0kgf/cm2 压力下的饱和水显热为:159.56 Kcal/Kg
1.0kgf/cm2 压力下(大气压)的饱和水显热为:100 Kcal/Kg
1.0kgf/cm2 压力下(大气压)70℃的热水热能为:70 Kcal/Kg
假如工厂没有蒸汽及凝结水回收系统,蒸汽做功后,只是放出蒸汽的潜热,为 498.43 Kcal/Kg,占蒸汽全热量的 76%,其余 159.56 Kcal/Kg 的热量被舍弃;若工厂用开放式回收系统,则此系统回收冷凝水的压力在 1.0kgf/cm2 压力(大气压)下,回收的热量为 100 Kcal/Kg,散失到大气中的热量为 159.56 - 100 = 59.56 Kcal/Kg,约占蒸汽全热的 9%左右。我公司的蒸汽及冷凝水回收系统在最后一段排出的冷凝水的温度为 70℃左右,则在纸机干燥中被利用的热能为657.99 - 70 = 587.99 Kcal/Kg,约占蒸汽总热量的 89.4%,并且该系统是在封闭状态下运行,收集的 70℃的冷凝水又被排到锅炉,故毫无热能散失,真正节约能源。
封闭式冷凝水回收系统的优点:


● 1、冷凝水回收,减少了锅炉补给水量,冷凝水水质较好,降低了水处理费用。
● 2、给水温度提高,给水与炉内温差变小,增加锅炉的蒸发量。
●3、 给水温度提高, 给水与炉内温差变小, 减小锅炉钢板热胀冷缩的程度, 延长了锅炉使用寿命。
● 4、密闭式回收,无热能散失。

烘缸内部冷凝水动态说明烘缸内冷凝水连续、均匀地排出,是保证纸机干燥部正常生产的重要条件之一。以往认为冷凝水只是聚集在缸内下部,经过研究证明,烘缸内部冷凝水的动态依烘缸转速、烘缸内径、残留冷凝水量可分为四种状态:水池状(图一所示)、小瀑布状(图二所示)、瀑布状(图三所示)、水环状(图四所示)。
当烘缸转速较低时,冷凝水聚集在缸内下部为水池状(图一),随着烘缸转速的上升,冷凝水流动愈来愈激烈,传热阻力变小,但随着烘缸转速的上升,离心力作用增大,凝水向着烘缸转动的一边上移,冷凝水的状态变为小瀑布状(图二)、至瀑布状(图三);当烘缸的转速超过一定的数值后,离心力克服了重力,冷凝水则在烘缸内形成水环(图四),随着烘缸一齐回转(或略滞后于烘缸) , 水环愈积愈厚, 到了临界厚度, 最终水环破裂。 由于烘缸内部水环的形成和破裂,引起烘缸传动电机负荷的变化。
车速愈高,缸径愈小,则水环愈厚,图五表明水环厚度、烘缸直径与车速三者之间的关系。从图中可知,当车速为 400m/min,缸内凝水数量较少就能产生水环,水环的厚度不大,仅 3.8mm。以后水环逐渐加厚,最后增加到临界厚度(18.6mm),再多则又破裂。因此,如不采取有效的办法及时排出缸内的凝水,则当烘缸直径为 1.5m、车速为 200m/min 时,水环厚度为 1.2mm;车速为 300 m/min 时,水环厚度可达 8mm;车速为 400 m/min 时为 18.6mm;车速为 500 m/min时为 32.4mm;而车速为 600 m/min 时更高,达49mm。车速低时,水环的临界厚度较小,水环易破裂。车速愈高,水环愈厚。如果不能将冷凝水及时排出缸外,将会大大影响蒸汽对烘缸内壁的传热,等到水环破裂,又会满满地聚在烘缸下部,占据了小瀑布状大部分的有效干燥面积,同样也会引起下层烘缸传热的恶化。因此,要使烘缸内的冷凝水及时排出,当 1270mm 的烘缸转速在 200m/min 以上时应采用回转式虹吸管,当转速在 200m/min 以下时,应采用固定式虹吸管。

蒸汽及冷凝水回收系统 ( 热泵供汽 ) 说明

●系统组成及控制
1、确保烘缸进出口有一定的压力差,冷凝水排出通畅,这是方便调节烘缸表面温度和提高烘缸干燥效率的重要条件,通过蒸汽喷射热泵的喷嘴产生高速蒸汽流,可以对冷凝水夹带蒸汽以及闪蒸的二次蒸汽产生抽吸,并通过其扩压管又把这些低品位的蒸汽压缩到可以循环回用的中品位蒸汽,在此同时又增大了烘缸的进出口压力差,使冷凝水的排出更通畅,其节能效果是表现在低品位蒸汽的循环使用以热泵供汽及冷凝水回收原理图断纸信号入(阀门关闭)+ 2192(输出 4mA)及冷凝水排出通畅后不仅烘缸表面温度易于调节,而且烘缸的传热效率也有极大的改善,从而提高了其干燥效率并稳定纸的品质。
2、在蒸汽喷射热泵作用下,汽水分离器的压力由PT-1第二组烘缸第一组烘缸0.2-0.02Mpa 逐步递减,在保证分离器液位稳定的第三组烘缸前提下,冷凝水靠压差由高到低递进行自流,而且水力喷射器逐级降温闪蒸,其闪蒸的二次蒸汽在热泵的作用下压缩回用,有显著的节能降耗效果。
3、采用热泵供热系统后汽耗比传统的供汽方式降低了 20% 以上,经济效益显著。尤其是由于烘缸无积水,有利于提高纸机车速和提高产品质量,其效益更为可观。
4、操作方便,该热泵供热系统中的手动阀门,只有在开机调试时一次调整后,改变品种和改变车速,都可不再调整,所有的操作者可以在操作键盘上通过计算机来完成,避免了人为因素的
5、蒸汽热泵供热系统由两大部分构成,一部分是热泵及冷凝水回收系统,另一部分是 PLC 及计算机控制系统。

供汽系统
根据多缸纸机烘干温度曲线,本系统将高温缸和低温缸分段,采用多级热泵多段供汽技术,科学、高效。
●冷凝水回收系统
高温段、中温段烘缸产生的冷凝水分别回到各自的闪蒸罐,该冷凝水一部分闪蒸成二次蒸汽,另一部分靠压差分别自动流到最后一级闪蒸罐。该闪蒸罐中的冷凝水继续闪蒸,产生的蒸汽供低温段烘缸使用,多余的冷凝水送回至锅炉用或作洗涤用。低温段烘缸的不凝气体及少量
●压力控制系统该系统
在各段供气管道上分别设有压力传感器,控制器会根据输入的压力和压差信号,通过与内部设定的程序进行比较后,输出指令,自动的控制各阀门的开启程度,使压力控制在稳定的设定值上。
●压差控制系统
该系统在各段烘缸进出汽管路上设有压差传感器(根据生产及工艺要求,设定合理的压力差),控制器会根据输入的压差信号,通过与内部设定的程序进行比较后,输出指令,自动的控制各阀门的开启程度,使压差控制在稳定的设定值上,从而使冷凝水通畅排出。
●闪蒸罐
闪蒸罐的作用有两个,一是利用闪蒸罐的特殊结构,形成压力降。由于高压下水的饱和温度高于低压下水的饱和温度,因此由烘缸来的高温冷凝水(包括夹带的蒸汽)在低压时放出大量热量,部分水吸收热量后蒸发产生二次蒸汽;未蒸发的冷凝水温度下降至相应压力下的饱和温度。闪蒸罐的第二个作用是将进入罐内的蒸汽、冷凝水完全地汽水分离,否则,当冷凝水未被有效分离重新回到烘缸时,将增大虹吸管的负荷,降低烘缸的干燥效率,同时也造成热泵的磨损。
●闪蒸罐液位自动控制系统
闪蒸罐内要始终保持一定的液位高度,液位控制器根据各闪蒸罐上的液位传感器输入的信号,会自动的调整各阀门的开启程度或泵的开启,将液位控制在设定值内。

 

 

 

 

 
 
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