專利名稱：蒸汽冷凝水熱泵系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及制漿造紙領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于紙機干燥部的蒸汽冷凝水熱 泵系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)各類造紙機的干燥部普遍采用單段、二段或三段通汽方式的常規(guī)熱力系 統(tǒng)，致使廢熱蒸汽排放污染環(huán)境，烘缸積存蒸汽冷凝水，噸紙汽耗高，影響紙機提高車速和 提高產(chǎn)品質(zhì)量，是當(dāng)前造紙行業(yè)普遍存在而又急需解決的問題。紙機的干燥部的工作原理是壓榨部以后，紙業(yè)中殘留水分必須在紙機干燥部蒸 發(fā)脫除。蒸發(fā)過程需要大量熱能，通常以蒸汽形式供給。干燥部一般是紙機中耗能最大的。 紙機干燥部的主要干燥方式是接觸干燥，是一個比較復(fù)雜的傳熱傳質(zhì)過程。干燥過程可以 分成升溫干燥、恒速干燥、均勻和變速降速干燥等三個階段。升溫干燥階段的水分變化不 大，因這階段的熱能供給大于熱能消耗，濕紙的溫度和干燥速率增長很快。恒速干燥階段占 紙機全部干燥時間的50% 60%，主要是去掉濕紙中的游離水。在這一階段，紙頁中的蒸 汽壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于周圍空氣的蒸汽分壓，傳質(zhì)動力增大，熱能消耗增加，將出現(xiàn)供熱和耗熱的 平衡狀態(tài)。降速干燥階段主要是蒸發(fā)掉紙頁中的毛細(xì)管水和結(jié)合水，為了克服表面張力的 束縛而用于提高分子動能所消耗的熱量會增加，供熱和耗熱之間的平衡狀態(tài)被打破，蒸發(fā) 速率降低。在這一階段，其前期的干燥速率下降是均勻的，且紙頁溫度會出現(xiàn)下降現(xiàn)象；后 期的干燥速率因蒸發(fā)耗熱量的減少而出現(xiàn)下降趨勢減緩的變速降速現(xiàn)象，紙頁穩(wěn)定會出現(xiàn) 回升，有利于紙頁中殘余水分的蒸發(fā)和擴散。根據(jù)上述紙幅干燥過程機理，對于不同品種、不同定量的濕紙，在不同的干燥階段 應(yīng)供給不同品位的蒸汽。為此，一般做法是對干燥部的烘缸按所需蒸汽壓力的高低進(jìn)行分 段(如分成低溫、中溫和高溫等三個烘缸段)，形成滿足干燥工藝要求的烘缸溫度曲線。

實用新型內(nèi)容本實用新型旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本實用新型的 一個目的在于提出一種可循環(huán)利用二次蒸汽且提高紙機抄造率的用于紙機干燥部的蒸汽 冷凝水熱泵系統(tǒng)。根據(jù)本實用新型的用于紙機干燥部的蒸汽冷凝水熱泵系統(tǒng)，包括低溫烘缸組、中 溫烘缸組、高溫烘缸組，其特征在于，各個烘缸組分別包括流量調(diào)節(jié)熱泵，所述流量調(diào)節(jié)熱 泵接收工作蒸汽并調(diào)節(jié)工作蒸汽的加入量；烘缸，所述烘缸與所述熱泵連通，從熱泵中排出 的蒸汽進(jìn)入所述烘缸干燥紙頁；閃蒸罐，所述閃蒸罐的入口通過虹吸管與所述烘缸連通，所 述烘缸內(nèi)形成的冷凝水與吹貫蒸汽混合成兩相流體排至閃蒸罐，并在所述閃蒸罐中形成蒸 汽；汽水分離器，所述汽水分離器的入口與閃蒸罐連通，且其蒸汽出口與所述熱泵相通，所 述汽水分離器接收閃蒸罐中形成的冷凝水進(jìn)行汽水分離；以及排水器，所述排水器與所述 汽水分離器的液體出口相通用于接收汽水分離器中排出的水。[0007]根據(jù)本實用新型的蒸汽冷凝水系統(tǒng)，以高壓工作蒸汽作為引射動力源，通過熱泵 來提升通過各級閃蒸罐閃蒸出的二次蒸汽的壓力，以循環(huán)使用。由此，可節(jié)省蒸汽15 20%,紙機的抄造率提高5%左右，經(jīng)濟效果顯著。另外，根據(jù)本實用新型的蒸汽冷凝水熱泵系統(tǒng)還具有如下附加技術(shù)特征所述流量調(diào)節(jié)熱泵的噴嘴內(nèi)安裝有針形調(diào)節(jié)頭，所述調(diào)節(jié)頭截面與噴嘴橫截面的 相對位置可改變。這樣，流量調(diào)節(jié)熱泵1通過改變蒸汽流通過的截面積來調(diào)節(jié)工作蒸汽的 加入量，在調(diào)節(jié)過程中，它基本不會改變新鮮蒸汽的壓力，所以單位流量新蒸汽做功能力不 會改變，調(diào)節(jié)性能好、熱泵效率高。在所述閃蒸罐的出口管道上安裝有孔板，通過控制排汽閥開度和熱泵開度，使孔 板兩側(cè)的壓差維持在預(yù)定數(shù)值。熱泵出口管道上設(shè)有帶止回閥的不凝氣體排出通道。不凝氣體被連續(xù)不斷地從該 管道直接排出，其攜帶的熱能被低溫烘缸利用后，最終由真空泵抽吸至大氣。這樣中、高溫 段烘缸內(nèi)積聚的不凝氣體排出及時，相對較少，有利于提高烘缸的傳熱強度，烘缸傳熱效果 好。根據(jù)本實用新型的蒸汽冷凝水系統(tǒng)，可有效利用二次蒸汽，節(jié)約能源，又能穩(wěn)定烘 缸的干燥曲線，減少抄紙過程的斷頭和起皺，提高紙張的抄造率，且可降低生產(chǎn)成本。本實用新型的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述 中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。

本實用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中 將變得明顯和容易理解，其中圖1是根據(jù)本實用新型的蒸汽冷凝水系統(tǒng)中以其中一個烘缸組為例的構(gòu)造示意 圖。
具體實施方式
下面詳細(xì)描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始 至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參 考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的 限制。在本實用新型的描述中，術(shù)語“上”、“下”、“頂”、“底”等指示的方位或位置關(guān)系為 基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型而不是要求本實用新型必 須以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。下面參考圖1描述根據(jù)本實用新型的用于紙機干燥部的蒸汽冷凝水熱泵系統(tǒng)。根據(jù)本實用新型的用于紙機干燥部的蒸汽冷凝水熱泵系統(tǒng)，包括低溫烘缸組、中 溫烘缸組、高溫烘缸組等。如圖1所示，各個烘缸組分別包括流量調(diào)節(jié)熱泵1、烘缸2、閃蒸 罐3、汽水分離器4和排水器5。流量調(diào)節(jié)熱泵1接收工作蒸汽并可調(diào)節(jié)工作蒸汽的加入量，將低壓蒸汽變?yōu)檩^高 的壓力。流量調(diào)節(jié)熱泵1的噴嘴內(nèi)安裝有針形調(diào)節(jié)頭，調(diào)節(jié)頭截面與噴嘴橫截面的相對位置可改變，這樣，流量調(diào)節(jié)熱泵1通過改變蒸汽流通過的截面積來調(diào)節(jié)工作蒸汽的加入量， 在調(diào)節(jié)過程中，它基本不會改變新鮮蒸汽的壓力，所以單位流量新蒸汽做功能力不會改變， 調(diào)節(jié)性能好、熱泵效率高。烘缸2與熱泵1連通，從熱泵1中排出的蒸汽進(jìn)入烘缸2干燥紙頁。閃蒸罐3的 入口通過虹吸管與烘缸2連通，烘缸2內(nèi)形成的冷凝水與吹貫蒸汽混合成兩相流體排至閃 蒸罐3，并在閃蒸罐3中形成蒸汽。閃蒸罐3產(chǎn)生的蒸汽壓力較低，如果將此蒸汽再經(jīng)過熱 泵進(jìn)行升壓升溫，則還可以進(jìn)入烘缸中循環(huán)使用。吹貫蒸汽是指進(jìn)入烘缸內(nèi)但卻未發(fā)生冷凝的那部分蒸汽。它是冷凝水的載體，在 烘缸內(nèi)與冷凝水混合成兩相流體，經(jīng)由虹吸管排至閃蒸罐。其中，在閃蒸罐3的出口管道上 安裝有孔板，通過控制排汽閥開度和熱泵1開度，使孔板兩側(cè)的壓差維持在預(yù)定數(shù)值。實踐數(shù)據(jù)表明當(dāng)烘缸壓力變化時，吹貫蒸汽的流量隨蒸汽密度的平方根而變化； 而烘缸中的冷凝速率也隨蒸汽密度的平方根而變化。因此，在烘缸正常工作狀態(tài)下，吹貫蒸 汽的流量變化與冷凝速率的變化呈線性關(guān)系。這樣，穩(wěn)定了吹貫蒸汽流量，就相當(dāng)于穩(wěn)定了 烘缸內(nèi)的壓力和冷凝速率。當(dāng)烘缸內(nèi)的冷凝水突然增加時，吹貫蒸汽流會因大量增加的水 量阻礙而導(dǎo)致不通暢。該吹貫蒸汽控制技術(shù)能自動地將烘缸進(jìn)、出口壓差增加3 4倍，以 維持固定的吹貫蒸汽流量。進(jìn)、出口壓榨的增大有助于烘缸快速排水，從而有效避免了烘缸 積水問題。汽水分離器4的入口與閃蒸罐3連通，且其蒸汽出口與熱泵1相通，汽水分離器 4接收閃蒸罐3中形成的冷凝水進(jìn)行汽水分離，其分離出的低壓蒸汽(即二次蒸汽)被引 射進(jìn)入熱泵中重新利用，即當(dāng)高壓蒸汽進(jìn)入熱泵后，由于熱泵的喉部直徑變小，蒸汽流速加 快，在高流速點附近形成負(fù)壓，在負(fù)壓周圍引出管道，與低壓蒸汽相連，則二次蒸汽就能進(jìn) 入熱泵，經(jīng)過增壓后進(jìn)入烘缸用于干燥紙頁，從而可得到不斷循環(huán)利用。排水器5與汽水分離器4的液體出口相通用于接收汽水分離器4中排出的水。根據(jù)本實用新型的蒸汽冷凝水系統(tǒng)，以高壓工作蒸汽作為引射動力源，通過熱泵 來提升通過各級閃蒸罐閃蒸出的二次蒸汽的壓力，以循環(huán)使用。由此，可節(jié)省蒸汽15 20%,紙機的抄造率提高5%左右，經(jīng)濟效果顯著。熱泵1出口管道上設(shè)有帶止回閥的不凝氣體排出通道。不凝氣體被連續(xù)不斷地從 該管道直接排出，其攜帶的熱能被低溫烘缸利用后，最終由真空泵抽吸至大氣。這樣中、高 溫段烘缸內(nèi)積聚的不凝氣體排出及時，相對較少，有利于提高烘缸的傳熱強度，烘缸傳熱效 果好。在本實用新型的一個示例中，在紙機干燥部的中溫II段、高溫I a段和Ib段分別 配置1臺流量調(diào)節(jié)熱泵，以0. 8-1. IMPa的高壓蒸汽為動力源，引射相應(yīng)高效閃蒸罐中的二 次閃蒸蒸汽。通常情況下，各烘缸段內(nèi)閃蒸出的二次蒸汽經(jīng)熱泵增壓后僅供本段烘缸組使 用，不足部分通過0.4MPa左右的低壓新鮮蒸汽來補充。只有當(dāng)出現(xiàn)斷紙或烘缸積水時，才 會通過排氣閥直接往表面冷凝器。各段的閃蒸罐冷凝水也通過冷凝水泵或系統(tǒng)壓差直接送 往總冷凝水罐。這便于實現(xiàn)工藝要求的烘缸溫度曲線，容易控制和操作。根據(jù)本實用新型的蒸汽冷凝水系統(tǒng)，可有效利用二次蒸汽，節(jié)約能源，又能穩(wěn)定烘 缸的干燥曲線，減少抄紙過程的斷頭和起皺，提高紙張的抄造率，且可降低生產(chǎn)成本。盡管已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進(jìn)行多種變化、修改、替換 和變型，本實用新型的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求一種用于紙機干燥部的蒸汽冷凝水熱泵系統(tǒng)，包括低溫烘缸組、中溫烘缸組、高溫烘缸組，其特征在于，各個烘缸組分別包括流量調(diào)節(jié)熱泵，所述流量調(diào)節(jié)熱泵接收工作蒸汽并調(diào)節(jié)工作蒸汽的加入量；烘缸，所述烘缸與所述熱泵連通，從熱泵中排出的蒸汽進(jìn)入所述烘缸干燥紙頁；閃蒸罐，所述閃蒸罐的入口通過虹吸管與所述烘缸連通，所述烘缸內(nèi)形成的冷凝水與吹貫蒸汽混合成兩相流體排至閃蒸罐，并在所述閃蒸罐中形成蒸汽；汽水分離器，所述汽水分離器的入口與閃蒸罐連通，且其蒸汽出口與所述熱泵相通，所述汽水分離器接收閃蒸罐中形成的冷凝水進(jìn)行汽水分離；以及排水器，所述排水器與所述汽水分離器的液體出口相通用于接收汽水分離器中排出的水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽冷凝水熱泵系統(tǒng)，其特征在于，所述流量調(diào)節(jié)熱泵的噴 嘴內(nèi)安裝有針形調(diào)節(jié)頭，所述調(diào)節(jié)頭截面與噴嘴橫截面的相對位置可改變。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽冷凝水熱泵系統(tǒng)，其特征在于，在所述閃蒸罐的出口管 道上安裝有孔板，通過控制排汽閥開度和熱泵開度，使孔板兩側(cè)的壓差維持在預(yù)定數(shù)值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽冷凝水熱泵系統(tǒng)，其特征在于，熱泵出口管道上設(shè)有帶 止回閥的不凝氣體排出通道。
專利摘要本實用新型公開了一種用于紙機干燥部的蒸汽冷凝水熱泵系統(tǒng)，包括低溫烘缸組、中溫烘缸組、高溫烘缸組，其中各個烘缸組分別包括流量調(diào)節(jié)熱泵，所述流量調(diào)節(jié)熱泵接收工作蒸汽并調(diào)節(jié)工作蒸汽的加入量；烘缸，所述烘缸與所述熱泵連通；閃蒸罐，所述閃蒸罐的入口通過虹吸管與所述烘缸連通；汽水分離器，所述汽水分離器的入口與閃蒸罐連通，且其蒸汽出口與所述熱泵相通；以及排水器，所述排水器與所述汽水分離器的液體出口相通。根據(jù)本實用新型的蒸汽冷凝水系統(tǒng)，以高壓工作蒸汽作為引射動力源，通過熱泵來提升通過各級閃蒸罐閃蒸出的二次蒸汽的壓力，以循環(huán)使用。由此，可節(jié)省蒸汽，并提高紙機的抄造率，經(jīng)濟效果顯著。
文檔編號D21F5/20GK201665794SQ20102015987
公開日2010年12月8日 申請日期2010年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月15日
發(fā)明者李德輝, 李金山, 果斌 申請人:中國輕工建設(shè)工程有限公司