造纸机热泵供气系统的应用
热泵在纸机干燥部蒸汽--冷凝水系统的应用
目 前 在 控 制 水 平 非 常 高 的 纸 机 上 仍 然 使 用 这 种 通 汽 方
式也就不足为奇 。
２ ．级 联 通 汽 存 在 的 问 题
２ １ 烘 缸 中 蒸 汽 冷 凝 水 难 以 通 畅 排 出 ， 纸 机 烘 缸 排 ．
出 蒸 汽 冷 凝 水 的 动 力 是 烘 缸 和 对 应 的 汽 水 分 离 器 的 压
■
宁
ｉ
蔼．
图 １ 级 联 （ 段 ） 供 汽 系 统 工 艺 流 程 图 三 ｌ ３ 一 ～ 段 烘 缸 组 ４ 汽 水 分 离 器 ５ 真 空 泵 ６ 冷 凝 器 ￣ ． 三 ． ． ． ７ 冷 凝 水 泵 ８ 热 交 换 器 ． ．
图 １ 为 典 型 级 联 （ 段 ） 供 汽 系 统 工 艺 流 程 图 。 该 三
力 差 ，采 用 三 段 通 汽 的 纸 机 烘 缸 和 对 应 的 汽 水 分 离 器 的
压 力 差 同 时 又 是 推 动 各 段 烘 缸 热 力 系 统 循 环 的 动 力 ，特 别 是 向 各 段 烘 缸 补 入 新 蒸 汽 时 ，汽 水 分 离 器 压 力 不 稳 定 破 坏 了 热 力 系 统 平 衡 ， 同 时 会 减 少 烘 缸 和 对 应 的 汽 水 分
水 分 离 技 术 、湿 端 烘 缸 的通 汽 技 术 、吹 贯 蒸汽 控 制 技 术 的特 点 。
【 键 词 】 干 燥 烘 缸 汽 水 分 离 器 蒸 汽 冷 凝 水 虹 关
吸管 热泵 吹 惯 蒸 汽
一
、
前 言
蒸 汽 喷 射 式 热 泵 是 一 种 没 有 运 转 部 件 的 蒸 汽 压 缩 机 ， 直 不 接 消 耗 机 械 能 或 电 能 而 提 高 低 压 蒸 汽 参 数 的 设 备 ， 高 压 蒸 汽 与 吸 入 蒸 汽 同 时 输 出用 于 生 产 工 艺 ，在 动 力 、冶 金 、 纺 织 、
蒸汽喷射式热泵在多段通汽系统中的应用
，
使 用P
，
R O F IB U S
现场 总 线减 少 了工 程
，
的 设 计 和 施 工 的 工 作 量 也 减 少 了现 场 电 缆 的 使 用 量 节 约
。
了工 程 成 本 并 且 提 高 了 工 程 的 可 靠性 和 控 制 的 精 确 度 所
，
，
￡f
。。 。
以P R O F I B u s 现场总线是
目的 。
热泵 是 一种 利 用 高位能 使 热 能从 低 位热 源 流 向高 位热 源的 节能 装 置 ， 工 作原 理 是从 低 位热 源 吸收 热 能 ， 使 此 其 并 热能 伴随 着 某些 功 的输 入 ， 一并 传 递到 高位 热 源 ， 从而 得 到
较 高 温 度的 可利 用的 热 能 。
总 之 本 套 控 制 系 统 中P R O F I B U S 现 场 总 线 将 所 有 的
站 连 接到
一
起 系统 所有 的 信息都通 过 P
，
R O F IB U S
现场总
线 进 行 传 递 本 控 制 系统 使 用 P R O F I B U S 现 场 总 线 与 传 统
。
中
#
的控制 方 案相 比较
热泵 供 热 系统 ， 能有 效 解决 纸机 烘 缸蒸 汽 冷凝 水 的积 存 ， 大
件组 成 ， 图１ 示 。 如 所 高压 蒸汽 以很 高的 速度 通过 喷嘴进 入接
受 室 ， 压 力较 低 的低 压 蒸汽 吸 走 ， 将 在混 合 室 中高压 蒸 汽和
低压 蒸汽 两股 共轴 流体 进 行速度 和压 力均 衡 ， 在扩 压室 中流
，
．
：
热泵在蒸汽冷凝水系统中的应用
本刊大１６开本，内页双色印刷，国内外公开发行。国内统一刊号：ＣＮ １１－２７０９／ＴＳ，国际连续出版物刊号：ＩＳＳＮ １００１－６３０９，邮 发代号６２—１１１，订刊者可到当地邮局订阅冶、港、澳及国外读者以及错过邮局征订期的读者，直接汇款到本部订阅。
总之，使用热泵供热的蒸汽冷凝水系统，具有纸 机生产效率高和纸页品质好、运行性能好等优点。而 且在正常生产期间具有无蒸汽排放，减少了从低温预 热烘缸中排出来的通往冷凝器的冷凝水，更加节约蒸
参考文献
【１】辛承梁实用喷射技术ｆＭ １北京：北京科学技术出版社，１９９３．５
（４）：４４—４９—— 【２】阎尔平．造纸机热泵干燥技术的研究Ｕ１中国造纸，１９９４，（６）：４７—５１
用控制软件组态还可实现如下功能： 暖缸功能：纸机刚开机时，由于工艺需要，系统会 自动进入暖缸程序（可选测是否暖缸），此时各段蒸汽 压力维持在０．１Ｍｐａ左右（可修改暖缸设定值），暖缸 时间一般１０～１５ｍｉｎ。 自动排空功能：在纸机未进汽之前，烘缸中充满 空气，当蒸汽过来后，由蒸汽赶着空气直至排空，这一 过程在有些纸机上时间太长。为了使暖缸迅速，高达 科技在软件上设计自动排空功能，在自动排空期间， 所有排水阀门全开，真空泵提前启动，变被动排空为 主动排空。 断纸降温功能：纸机断纸时，点击断纸命令（或引 入断纸信号），系统进入断纸处理程序。此时，各干燥 段压力调节阀全关，待各干燥段压力低于断纸设定值 后，压力调节控制压力之稳定在对应的断纸设定值。 此程序可有效避免因断纸发生后冷凝（下转第４５页）
双热泵供热系统在纸机干燥部的应用研究
及 纸 幅干燥 速 率．
（ ）热力 系统 自控 环路 互 不干扰 ． Ｓ
＊ 收 稿 日期 ：０ ７ ０ —０ ２０— ６ ２ 作 者 简 介 ： 继 先 （ ９７ ）男 。 西 省 礼 泉 县 人 ， 授 。 究 方 向 ： 纸 设 备 与 控 制 董 １５ ． 陕 教 研 造
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文章 编 号 ：０ ０ ５ １ ｛ ｏ ７ ０ — ０ ４０ １ ０ — ８ １ ２ ｏ ） ４０ ６ — ４
双 热泵 供 热 系统 在 纸 机 干燥 部 的应 用 研 究
董 继 先 ，张艳 华
（ 西 科 技 大 学 机 电工 程学 院 ， 西 西 安 ７ ０ ２ ） 陕 陕 １ ０ １
（ ）采用 高效 汽水 分离 罐 进 行 扩容 闪蒸 和 汽 水 分 离 ， 减少 湿 蒸 汽及 ２ 并 蒸汽 冷凝水 进 入造 纸机 烘缸 ．
图 １ 热 泵 供 热 系统 结 构 图
１ 低 压 蒸 汽 管 ，２ 高 压 蒸 汽 一 一 管 。３ 烘缸 组 管 ，４ 支 进 汽 管 ， 一 一 ５ 一热 泵 ，６ 出 汽 口 ，７ 高 压 蒸 一 一 汽 进 汽 口 ，８ 一低 压 蒸 汽 进 汽 口，
９ １ 一 调 节 阀 ，１ ， １ ，２ ０ １ 一阻 隔 阀
（ ）采用 小压 差 、 ３ 大流量 的疏水 装置 用于烘 缸 疏水 阻 汽 ， 以连续 通 畅 可
（ ）设置 不凝 性气 体排 出系 统 ， 高 蒸 汽冷 凝 速 度 和 烘 缸传 热 强 度 以 ４ 提
地 排 出冷凝 水 ．
摘 要 ： 原 有蒸 汽喷射 式 热 泵的基础 上 ， 出了可调 式蒸 汽 喷射 式热 泵 ， 在 提 并将 该 热 泵应 用 于
一种造纸蒸汽回收用可调式热泵
一种造纸蒸汽回收用可调式热泵摘要：近年来随着经济的快速发展，能源短缺的矛盾越来越突出，能源消耗占生产成本的比例越来越大，造纸行业纸机烘干部的能源消耗量占整个造纸过程中的能源消耗量的45%～55％，从某种程度上说，蒸汽消耗的多少成为直接影响造纸企业利润和竞争力的关键因素。
因此国内很多纸厂越来越重视降低烘干部的能源消耗量来降低造纸成本。
关键词：造纸；蒸汽回收；可调式热泵引言为了解决现有技术中存在传统热泵在进行使用时不便于进行调节装置内部的温度，使得装置内部的温度变为不可控因素，使得装置内部存在极大的危险，使得装置不便于进行有效的运作，增大了装置内部的安全隐患，进而降低了装置的工作效率的问题，而提出的一种造纸蒸汽回收用可调式热泵。
1制浆造纸业能源计价现状大型制浆造纸企业一般都配有自备发电厂，使用燃煤产生电力和蒸汽。
除蒸汽和电力外，制浆造纸企业还会使用一定数量的天然气或石油液化气，具体到不同的制浆造纸企业，这些能源的使用比例也不相同，文化纸厂蒸汽（热能）和电力的比例约为7∶3，而卫生纸厂的比例约为6∶4，同时还得消耗一部分燃气，对于不使用燃气的低速卫生纸机，这个比例仍旧约为7∶3，可见纸厂蒸汽消耗是十分巨大的，这也是制浆造纸企业大部分情况下都配有自备发电厂的原因。
电力作为电动机的驱动能源以及照明使用，还可以作为制冷设备的驱动能源；蒸汽作为热源供烘缸使用、给空气及水加热使用，也可以作为制冷设备的驱动冷源，用来制冷；燃气则用在空气干燥器给空气加热，供纸页干燥使用，也用在闪干系统供纸浆干燥使用、白泥石灰窑煅烧石灰使用等，当然也可以用来驱动制冷设备制冷。
如何优化搭配、合理使用这些能源，应从能源的使用成本上考虑。
燃气是商品，其价格可以由市场来确定；自备电厂产生的电和蒸汽是由煤转化而来，如何确定蒸汽及电的价格，历来都有争议，目前大致有三种计算方法：固定汽价来计算电价、固定电价来计算汽价、运行热电比来确定汽价和电价。
热泵烘干及减风系统在印刷行业中的应用
给热泵一颗强劲的心
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56 热泵烘干 Heat Pump Drying
新沪屏蔽泵
因此在印刷行业中，对溶剂在印刷品上的残留浓度有着 非常严格的要求。
在 2014—2018 年间，国家倡导节能政策，因此在 印刷烘干上首次应用的产品为全新风型的排风控制系 统，全新风型指的是每一个色组新风送风量和废气排风 量 是 一 样 的， 由 于 烘 箱 需 要 微 负 压 状 态， 因 此 排 风 量 要比新风送风量还要更大些。假设每个色组需要的风 量为 4000m³/h，则一台 10 色印刷机组排放处理大于 40000m³/h 的有机废气，并且溶剂的浓度比较低，为末 端的处理设备增加了太高的处理成本，比如常见的 RTO 末端处理设备是按处理风量的大小来进行配套收费的， 处理风量越大成本越高。但当年国家对减排的环保政策 并不严格，因此很多印刷行业的废气都是直接排放的， 并没有经过处理后再排放，省了末端处理设备的购买和 运行费用成本投入。
3 优劣势对比
印刷机开机速度在 200m/h，烘干设备设置送风量 为 4000m³/h：
1）减风系统方案 热风经过第一色组到最后一色组的串联循环使用， 加上烘箱需要负压，以及克服风管阻力等因素，排风机 选型实际可以选择 1 台 11kW 的离心风机，铭牌最大风 量为 10000m³/h。
2）全新风系统方案 每一色组的废气需单独全排走，10 个色组的废气 量总和为 40000m³/h，加上烘箱负压克服风管阻力等因 素，排风机需要选择 37kW 的离心风机，铭牌最大风量 为 60000m³/h。
新沪屏蔽泵
55 Heat Pump Drying 热泵烘干
热泵烘干及减风系统 在印刷行业中的应用
热泵供汽系统
热泵供汽系统在纸的干燥过程中，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，在个烘缸组之间都设有压力和压差控制，通过调节压力和压差，很容易的调节个烘缸组的温度，能根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度），以防止粘纸现象；同时也不易断纸。
该系统在整个运行过程中是在封闭状态下，从高温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度-80度左右，收集的冷凝水回收到锅炉；因为该系统是在封闭的状态下运行，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，可节约能源在16%以上。
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（将在沸点的水转化为蒸汽所需的热能），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，由汽态转变为液态；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70-80%左右，蒸汽生成同温同压的凝结水，约为蒸汽所含热量20~30%的显热则大部分浪费掉了。
5.0Kgf/cm2压力下的饱和蒸汽全热为：657.99Kcal/Kg5.0Kgf/cm2压力下的饱和蒸汽潜热为：498.43Kcal/Kg5.0Kgf/cm2压力下的饱和水显热为：159.56Kcal/Kg1.0Kgf/cm2压力下（大气压）的饱和蒸汽潜热为：100Kcal/Kg1.0Kgf/cm2压力下（大气压）70度的热水热能为：70Kcal/Kg烘缸内冷凝水连续、均匀的排除，是保证纸机干燥部正常生产的重要条件之一。
造纸机传统供汽控制系统的应用及改造实例
科技信息2009年第35期SCIENCE &TECHNOLOGY INFORMATION 纸机干燥部传统上采用三段通汽，甚至一段供汽，但是由于烘缸回水温度仍然很高，余汽得不到再利用，浪费严重。
国际流行的引射式热泵技术由于价格较高，管道改造较多，还需要一套较为复杂的控制仪表，投资较大。
如果把传统的三段通汽系统稍加改造，投资不多，达到采用引射式热泵技术的效果，对于中小纸机和已经投产的传统纸机，将是最佳选择。
山东某大型纸厂某车间，建成五年之久，进行改造，采用了台湾某公司设计的纸机五段供热和冷凝水回收系统，如图1其工作过程如下：第一段是一个小的预热段，每只烘缸的通汽压力单独控制，以确保纸页逐渐受热。
通入本段的蒸汽来自5公斤（表压）主蒸汽源的新鲜蒸汽和来自第三段汽水分离器的吹通蒸汽。
本段的冷凝水和吹通蒸汽通过压差控制系统被排到闪蒸罐1中去。
这样可使烘缸在很低的压力下正常运行。
第二段进一步预热，并通过阀门控制本段的通汽压力。
通入本段的蒸汽来5公斤（表压）的新鲜蒸汽和来自第三段汽水分离器的吹通蒸汽。
本段的压力一般高于第一段，但低于第三段。
冷凝水和吹通蒸汽通过压差控制系统被排放到闪蒸罐2中去。
这样可使烘缸在很低的压力下正常运行。
通入第三段的蒸汽为来自压力为5公斤（表压）的新鲜蒸汽和来自第四段汽水分离器的吹通蒸汽。
本段的压力一般高于第二段，但低于第四段。
从该段出来的冷凝水和吹通蒸汽被排到汽水分离器中去，分离出来的冷凝水通过液位控制系统被排到闪蒸罐3中去，吹通蒸汽则通入第一和第二段再利用。
通入第四段的蒸汽为来自压力为5公斤（表压）的新鲜蒸汽和来自第五段汽水分离器的吹通蒸汽。
本段的压力一般高于第三段，但低于第五段。
从该段出来的冷凝水和吹通蒸汽被排到汽水分离器中去，分离出来的冷凝水通过液位控制被排到闪蒸罐4，吹通蒸汽则通入第三段再利用。
通入第五蒸汽来自压力为5公斤（表压）的新鲜蒸汽。
压力一般高于第四段。
从该段出来的冷凝水和吹通蒸汽被排到汽水分离器中去，分离出来的冷凝水通过液位控制被排到闪蒸罐5，吹通蒸汽则通入第四段再利用。
蒸汽喷射式热泵供热系统在纸机干燥部的应用
第 ９期
２１ ０ １年 ３月
科
学
技
术Ｖｏ．１１ Ｎｏ Ｍａ ． １ ．９ ｒ ２０１ １
１７ — １ １ （ ０ １ ９ ２ ２ —５ ６ １ ８５ ２ １ ） －０ ５ ０
Ｓ ｉｎｃ ｃ ｎｏｏ ｙ ａ ｄ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎｇ ｃ ｅ ｅ Ｔｅ ｈ ｌ ｇ ｎ ｇ ｎ ｅ ｉ
造纸机
供热 系统 Ａ
中图法分类号
文献标志码
次 蒸 汽 经 热泵 由一 部 分 高 压 新 鲜 蒸 汽 引射 增 压 后
１ 纸机干燥部供 汽系统概述
湿 纸 在 网部 成 型 压 榨 部 脱 水 后 仍 然 含 有 ５ ％ ０
～
仍 供 给 高 温段 使 用 ， 足 部 分 由低 压 蒸 汽 补 充 ， 不 闪 蒸 罐 中余 下 的 蒸 汽 冷 凝 水 流 人 中温 段 闪蒸 罐 ， 依 次 类 推 。此 系 统 的 优 点 ： 泵 装 置 提 高 了 二 次 蒸 热 汽 的利 用 率 ， 时 降 低 了闪 蒸 罐 的工 作 压 力 ， 大 同 增 了烘 缸 排 出 蒸 汽 冷 凝 水 的 压 差 ， 效 解 决 烘 缸 积 有
２ １ ＳｉＴ ｃ． ｎｎ． ０ ｃ． ｅｈ Ｅ ｇ ｇ １
轻 工技 术
蒸 汽 喷 射 式 热 泵 供 热 系 统 在 纸 机 干 燥 部 的 应 用
党 睿 董 继 先
（ 林 学 院 ， 林 ７ ９０ 陕 西 科 技 大 学 ， 安 ７ ０ ２ ） 榆 榆 １００； 西 １０ １
摘
要
就蒸汽喷射 式热泵在 造纸机烘干部供 热系统上的应用进 行 了论述 。重点就纸机 干燥部供 汽 系统 中蒸 汽喷射式热 泵
的种 类 、 汽 喷射 式 质 量 调 节 热 泵 系统 的 设 计 分 析 以及 在 应 用 中的 注 意 事 项 进 行 了分 析 。 蒸
喷射热泵在蒸汽干燥系统中的应用
该 公 司 采 用 喷 射 热 泵 控 制 系 统 （ 图 １所 示 ） 如 ， 热 泵 以少 量 高 压蒸 汽 （ ．ＭＰ ）作 为 动 力 ，以 高 速 通 １ ０ ａ
过热 泵 喷 嘴 时 产生 的抽 吸 力 （ 丘 利 原 理 ）将 汽 水 分 文
离器 的二 次 蒸 汽 吸人 热 泵 内 ，混 合 后 获 得 高 品 位 的 蒸 汽重 新 回用 于 烘 缸 中 。 热 泵 系 统 采 用 流 速 控 制 方 法 ，
９ ． ９５
９ ． ９５ ９ ． ９７
９ ． ９２
制 系 统 组 成 ， 见 图 １ 。 ３ ．技 术 特 点 ： （ ） 安 装 方 便 ， 操 作 和 维 护 简 １ 单 ； （ ） 作 业 温 度 范 围 宽 ，在 ２ ０ １２ ０ ２ ０ ～ ０ ℃均 可 使 用 ； （ ） 声 波 作 用 可 达 到 整 个 声 场 空 间 ，声 场 内 任 ３ 何部 位 的 积 灰 都 可 有 效 清 除 ； （ ） 对 声 场 内设 备 无 ４ 腐 蚀 和 磨 损 ； （ ） 全 自动 化 运 行 。 ５ 四 、效 果
燥 系 统 技 术 调 研 之 后 ， 采 用 美 国 Ｇ ｒｎ ｒ 司 的 喷 射 ａｄ ｅ 公
热 泵 控 制 系统 对 原 系统 进 行 了改 造 。
一
、
喷 射 热 泵 控 制 系 统节 能 原 理 及 特 点
图 １ 热 泵 控 制 流 程 示 意 图
来 控 制 二 次 蒸 汽 管 道 上 的 孔 板 前 后 压 差 不 变 ， 从 而 实
从 ２０ ０ １年 ｌ 月 应 用 至 今 ， 运 行 状 况 良 好 ， 二 次 １
应 ２ ｏ ／ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ／ ２ ２ ９ ０ ０ ２ ２ ５ ｏ １ ． １ ０ １ ２ ３ ４ ７ ０ ７６ ８６ １ 用 ２ ｏ ／１ ／ ４ ２ １５ ０ ２ ３ ６ ｏ １ ．８ ０ １ ２ ２ ２ ０ ４ ０ １２ ４ ８
热泵技术在工业和生活中的应用
热泵技术在工业和生活中的应用热泵技术是一种高效、环保的节能技术，其应用范围广泛，包括工业和生活等领域。
本文将分别从工业和生活两个方面来介绍热泵技术的应用。
一、工业领域中的热泵应用1. 制冷与制热在工业生产中，冷却和加热是很常见的工艺过程。
热泵可以利用空气中、水中或者地下的热量资源，将低温热量提升到高温热量，从而实现制冷和制热，减少了能源的浪费和对环境的污染。
通过热泵技术的应用，可以大大提高工艺过程的效率，降低能耗，实现节能减排的目标。
2. 工业热水热水在许多工业领域中也是一个必不可少的元素。
例如，食品加工和生产中需要大量的热水清洗设备；纺织工业中的缩胶机、染色机、预热机等也需要大量的热水。
通过热泵技术，可以从低温源中提取热量，将热量集中到高温水中，提供高温热水供应。
3. 温室农业温室农业需要大量能量来保持温度和湿度，满足植物生长的需求。
传统的供暖方式往往存在能量利用低效、能源浪费等问题。
而热泵技术则可以从周围环境中提取热量，将其转化为温室内的热能，满足植物生长的需要。
二、生活领域中的热泵应用1. 空调与采暖空调与采暖是生活领域中广泛使用热泵技术的领域之一。
热泵空调通过从室外空气中收集热量，来保持室内温度平衡。
将室内空气的热量传送至室外，实现室内制冷，从而改善室内空气质量。
在采暖方面，热泵技术也可以通过反向循环，从室外提取热量，来实现室内采暖。
2. 水暖设备热泵技术可以应用于太阳能热水器、热水锅炉、地暖等水暖设备。
通过从周围环境中收集热量来对水进行加热或者冷却，满足生活用水或者采暖的需求。
3. 游泳池加热在游泳池的加热方面，热泵技术也有非常广泛的应用。
传统的游泳池加热方式往往存在能源浪费，而热泵技术则通过从周围环境中收集热量，将其利用于加热游泳池，实现能源的高效利用。
结论热泵技术在工业和生活中的应用非常广泛。
通过从周围环境中收集热量或者冷量，热泵技术可以实现制冷、制热、供暖、供热水、加热游泳池等多种功能，大大提高了生产、生活效率，同时也减少了能源消耗和对环境的影响，实现了节能减排的目标。
造纸机干燥部热泵供热系统的研究的开题报告
造纸机干燥部热泵供热系统的研究的开题报告一、研究背景及意义造纸工业是我国传统的支柱产业之一，其产品种类繁多，广泛应用于各个领域，对国民经济起着重要作用。
然而，传统的纸张生产过程存在着能源消耗高、环境污染等问题。
其中，造纸机干燥部是造纸过程中能源消耗量较大的环节，其热能来源主要来自于蒸汽锅炉等传统供热设备，因此如何提高干燥部的能源利用效率，减少能源消耗，是造纸行业亟待解决的问题之一。
热泵技术是近年来发展迅速的一种新能源技术，在节能、环保、安全等方面具有较大优势。
利用热泵技术实现造纸机干燥部的供热，可以大大降低造纸工业的能源消耗，提高资源利用效率，对于推动我国造纸行业的可持续发展具有重要意义。
二、研究内容本研究拟从热泵运行机理、热力学模型、控制策略等方面，对热泵供热系统进行研究，重点探讨以下几个问题：1. 研究热泵供热系统的性能参数，包括COP、能效比等指标，分析造纸机干燥部热泵供热系统的节能潜力和经济优势；2. 建立热力学模型，探讨热泵供热系统运行的热力学特性，以及工作状态调节方法和装置；3. 分析热泵供热系统的控制策略，研究系统调节和优化控制方法，提高系统控制精度和效率；4. 在实际工程应用中，运用热泵供热系统对造纸机干燥部进行温度和湿度调节，并对系统运行进行实时监测和优化，验证热泵供热系统的可行性和有效性。
三、研究方法和技术路线本研究将采用理论分析与实验相结合的方法，首先在实验室内建立热泵供热系统，进行热泵运行机理和性能参数测试，研究热泵供热系统的性能特点和操作问题。
然后，采用数值模拟方法建立热力学模型，分析热泵供热系统的热力学特性和动态特性，探讨工作状态调节方法和装置。
最后，以造纸机干燥部为基础，通过实际工程应用进行验证，对热泵供热系统的性能进行实时跟踪和优化。
四、预期研究成果本研究拟通过对热泵供热系统的研究和应用，达到以下预期成果：1. 建立造纸机干燥部热泵供热系统的热力学模型，探讨系统的运行机理和特性。
浅析卫生纸机冷凝水系统的应用
浅析卫生纸机冷凝水系统的应用张 亮（杭州大路装备有限公司，浙江杭州，311234）摘 要：主要介绍了在卫生纸机中使用最广的两种冷凝水系统，并重点阐述冷凝水系统在卫生纸机中应用。
关键词：冷凝水;蒸汽；烘缸；热泵；疏水阀近年来，随着国民经济的飞速发展，我国的造纸业也得到了高速发展，尤其卫生纸行业尤为突出，从一开始国外引进高速卫生纸机，到现在国内造纸机械设备的崛起，在市场上基本淘汰了原先车速在300米/分钟以内的小型国产低速卫生纸机，主流设备为车速在600米/分钟至1200米/分钟的中高速卫生纸机和车速在1200米/分钟以上的高速卫生纸机。
随着市场竞争越来越激烈，纸厂要在市场竞争中胜出不仅需要提高成纸的质量，更需要降低各项成本，而造纸行业纸机烘干部能源消耗占整个造纸过程中的能源消耗量的35%～45%。
[1]国内很多卫生纸企业越来越重视减低能源的消耗量。
进而在原来普通铸铁烘缸和普通疏水阀为核心的冷凝水系统基础上引进了很多先进的技术和设备，比如：钢制烘缸、沟槽烘缸、热泵等。
本文分析了疏水阀冷凝水系统和热泵系统的基本原理，比较了两种系统在各种设备上应用的优缺点，给出了在选择和设计冷凝水系统是应该注意的几个问题。
1两种冷凝水系统1.1疏水阀冷凝水系统1.1.1 蒸汽疏水阀蒸汽疏水阀是一种在阻止蒸汽泄露的同时能够自动排除管道和用热设备中凝结水的自动装置；由于疏水阀具有阻汽排水的作用，可以使蒸汽加热设备均匀加热，充分利用蒸汽潜热提高效率，可防止凝结水对设备的腐蚀，并可防止蒸汽管道中发生水锤，振动，结冰胀裂等现象。
[2]1.1.2 疏水阀冷凝水系统的工作原理如图1所示，该系统主要设备包括纸机、疏水阀阀组、冷凝水罐、液位自动控制、冷凝水泵等。
它们的作用分别如下：1）纸机（烘缸）主要是通过传热传质（烘干），保证纸的产量与质量能很好地满足要求。
为此，要求烘缸传热属于相变传热（不积水、不出现过热），以求加热稳定、传热效率高。
一种造纸蒸汽回收用可调式热泵
车间内的正常湿度，避免水汽对造纸生产过程中产生的影响，提高造纸生产的质量。
（2）导热液体吸收罩体顶端水蒸气的热量后，能够将热量传递至第一壳体内的换热管内，对将要进入第二壳体内的气体进行预热，有效利用烘干过程中的热能，减少加热装置的能耗。
申请公布号：CN 114382679 A 发明人：吴军 孙益科 王彬彬申请人：无锡荣成环保科技有限公司近年来随着能源短缺的矛盾越来越突出，能源消耗占生产成本的比例越来越大，造纸行业纸机烘干部的能源消耗量占整个造纸过程中的能源消耗量的45%～55％，从某种程度上说，蒸汽消耗的多少成为直接影响造纸企业利润和竞争力的关键因素。
因此国内很多纸厂越来越重视降低烘干部的能源消耗量来降低造纸成本。
纸机烘干部的蒸汽冷凝水系统的优劣，关键取决于纸机烘干部冷凝水排放与纸机烘干部尾汽回用的效果。
如果二者得不到很好的解决，纸机的吨纸耗汽量会明显提高，且操作非常不方便。
而纸机烘干部的蒸汽冷凝水系统排水性能的好与坏取决于排水工具与排水动力，两者缺一不可。
我公司研发升级的蒸汽回收系统，能够明显改善烘缸排水性能、提高排水动力，并充分回收低压蒸汽，能满足各种类型纸机和生产规模的需求。
为了解决现有技术中存在传统热泵在进行使用时不便于进行调节装置内部的温度，使得装置内部的温度变为不可控因素，使得装置内部存在极大的危险，使得装置不便于进行有效的运作，增大了装置内部的安全隐患，进而降低了装置的工作效率的问题，而提出的一种造纸蒸汽回收用可调式热泵。
如图1所示，该种造纸蒸汽回收用可调式热泵箱体的顶部靠近两侧的边缘处均固定连通有出气管，两个出气管的顶部均固定设置有连接盘，两个连接盘的顶部均开设有凹槽，两个凹槽的内部均安装有转动轴，两个转动轴的外表面均沿圆周方向等距固定连接有多个螺旋叶片，箱体的一侧外表面固定设置有温度盘，温度盘的一侧外表面沿圆周方向等距设置有多个刻度标。
温度盘的内部中心处转动连接有转动杆，转动杆的外表面固定连接有指针，通过转动杆的设置，使得指针便于进行固定。
热泵在造纸工业节能减排中的应用
热泵在造纸工业节能减排中的应用刘俊杰【摘要】对热泵的原理及特点等进行了介绍．并详细地阐述了其在造纸行业几个能源消耗较大的节点，包括纸机干燥部、化学制浆黑液蒸发、化学机械制浆高浓废水高效预浓缩等方面应用的节能减排效果。
【期刊名称】《天津造纸》【年(卷),期】2011(000)003【总页数】4页(P22-25)【关键词】热泵;节能减排;制浆;造纸【作者】刘俊杰【作者单位】天津科技大学材料与化学工程学院,天津300222;中国制浆造纸研究院,北京100020【正文语种】中文【中图分类】TS743.1对热泵的原理及特点等进行了介绍，并详细地阐述了其在造纸行业几个能源消耗较大的节点，包括纸机干燥部、化学制浆黑液蒸发、化学机械制浆高浓废水高效预浓缩等方面应用的节能减排效果。
热泵蒸发装置有节能效果，且适于在较小温差下工作，因而引起国内外的广泛重视。
特别是70年代西方世界能源危机以来，能源价格猛涨，而且蒸汽价格比电价增长得快，这就使得热泵蒸发节能和经济效益的重要性更为显著。
热泵不仅用于核工业、食品、制药以及溶剂回收，还用于能源消耗较大的造纸工业，在造纸工业中应用的热泵主要为喷射型吸收式热泵和压缩型开路循环式热泵。
造纸工业虽然没有列入“高能耗、高污染”的六大行业中，但节能减排仍是造纸工业一项重要和紧迫的工作，能否降低造纸工业的能源消耗成为造纸工业可持续发展的关键所在。
在造纸工业生产过程中，经常需要数种不同压力等级的蒸汽作为生产用汽，但是热源能提供的蒸汽压力一般比较单一，目前普遍采用的供热方式是对蒸汽进行节流减压的方式。
节流减压式供热造成热能的无效贬值和浪费，蒸汽喷射泵技术能有效利用高品位蒸汽的热能，进行供热蒸汽的压力匹配，回收废蒸汽，使蒸汽热能得到充分利用，起到节能作用。
另外，在制浆造纸过程中产生大量的二次低压蒸汽，难以直接应用于生产，通过压缩型热泵提高蒸汽的压力及温度重新用于生产而达到回用水平，降低新鲜蒸汽的耗量，达到显著的节能效果。
热泵在工业中的应用
（2）余热回收目前，我国工业能源利用率低于世界平均水平，工业产品的平均单位能耗比发达国家高出约30%，工业消耗的能源有50%以上转变为废气和废水形式的余热，但仅有30%的废热得到回收再利用。
大量的工业余热为热泵的使用提供了良好的条件，利用中高温热泵技术，结合具体工艺生产进行系统性的设计，不但可减少对环境的热污染，又可把低温余热提高到可直接利用的温度，提高能源的利用率，降低二氧化碳排放。
如在原油产业中，原油在联合站的加热分离和集输都要消耗大量的热能，目前热能主要由燃油锅炉和天然气锅炉提供。
如果利用高温热泵对石油开采过程中油水分离产生的30～50℃的余热水进行热回收，输出70℃～90℃的高温热水，取代原油加热炉对输油管道进行加热，可以降低原油的粘度，提高原油输送效率，同时节省外供热，从而获得节能效果。
原油集输系统加热工艺原理如图4所示。
另外，生产酸奶制品过程中，要对牛奶进行一级降温，须将37℃冷却水降至30～32℃循环使用，同时车间每天需要用80℃～85℃的热水进行间歇式清洗，应用高温热泵+蓄热水箱系统回收冷却水中的热量制取高温热水供清洗生产线使用，充分利用低谷电价，省掉了冷却系统，同时节省外供热的能源消耗，节能和经济效果良好。
酸奶厂的热泵工艺原理如图5所示。
图4 原油集输系统加热工艺流图5 酸奶厂应用热泵流程利用热泵还可以回收电厂冷却水、工业废水和城市污水排放中所含的热量。
工业废水的出水温度往往比较高，利用水源热泵回收其中的热量，可以用于冬季供暖或生产工艺，并逐渐应用于石油、化工、冶金、纺织、食品等各行业。
据统计，直接利用加热泵技术回收电厂余热和工业余热可承担170亿平米的供热面积。
利用城镇污水资源，发展污水源热泵具有显著的减排效益。
现阶段，我国城市污水年排放量约750亿吨，蕴涵的热能按4℃温差回收和利用50%的水量估算，可实现约4.5亿m2建筑的清洁取暖。
污水热能回收所具有的节能环保特征完全契合清洁取暖需要，这种鲜明的需求导向使得工程推广迅速，但面临的普遍问题是污水换热器阻塞引起的换热器频繁拆洗和传热性能低下。
热泵技术及其在工业节能中的应用
1.能量系统的转换1.1能量的品位能量是物质的基本特性参数,它表示物质所具有的做功能力。
热力学第一定律说明了不同形式的能量可以转换，但在转换过程中数量守恒，热力学第二定律指出，能量除了有量的多少外，还有品位的高低，不同品位的能量转变为功的能力不同。
物质的总能中可用能所占的比例代表了能量的品质。
世界各国学者对“可用能”的理论和在各个领域中的应用进行了深入的研究和广泛的实践。
1960年至1963年间，南斯拉夫学者郎特把能量分为可转变为技术功部分火用（Exergy）和不可转变为技术功部分火无（Anergic）。
火用表示热力系统中物质在任意状态下相对于环境零态（dead state）所具有的最大做功能力。
火无表示物质所具有的总能中，相对于环境零态，不可转变为技术功部分。
根据火用的定义，对于开口系物质所具的比火用为：e = h-h0-T0(s-s0) （1-1）根据火无的定义，物质流的物理火无为：e = h-e = h0+T0(s-s0) （1-2）火用的概念是建立在热力学第一定律和第二定律基础上的热力参数,它表示能量在给定的环境条件下(P0、T0及其它参数），所能产生的最大有用功。
它既可以表示能量的数量，又可以表示能量的品位及其可利用程度，火用的单位与焓的单位相同。
稳流工质可逆变化到环境状态，可设想由等熵和可逆等温两个过程组成。
当忽略流动工质动能和位能的变化，由状态1可逆变化到环境状态零态（P0、T0）。
稳定物流火用的数值可以用工质热力性能参数表计算得出，也可用火用 --- 熵图（e-s）表示。
在实际过程中流入火用一定大于流出火用。
即ex1＞ex2+ew 。
它同能量概念不同，进出设备的火用并不守恒，只会减少，其减少的数值就是火用损失，见公式（1-3）。
Δex表示能量的变质。
ew 表示火用转变为机械功部分。
Δex = ex1 – ex2 -ew （1-3）根据孤立体系熵增原理，对于整个体系来说，不可逆过程熵只会增加，即产生有用功的能力减少。
吹通蒸汽控制技术在纸机蒸汽冷凝水热泵系统中的应用
吹通蒸汽控制是把烘缸组排出的汽水混合物通入 高 效率 汽 水分离器，分离出的尾气（由吹 通 蒸 汽 和 二 次 闪 蒸 蒸 汽 组 成）经 过一 个 流 量孔 板检 测 装 置 后，再通 过 可调式热泵压缩后回到本烘缸组继续使用。
1 多段通气系统运行的局限性 多段 通气系统 属于被动 式 蒸汽串联系统，高温段
的冷凝水经过汽 水分离器分离后的闪蒸汽进入中温段 使 用，中 温 段 的 闪 蒸 汽 送 到 低 温 段 进行 使 用，不足 的 蒸 汽通过新鲜蒸汽阀门进行补充，低温段的闪蒸汽一般进 入由表面冷凝器以及真空泵构成的真空系统进行换热 进而形成真空，各组之间需保持一定的压差方可实现能 量 的 梯 级 利 用。虽 然 现代多段 通气系统 各 组 配备了具 有 分层控制逻辑的压差控制阀以及多种控制逻辑，但由于 系统自身的原理特性，在运行时仍然有如下的问题以及
中图分类号：TS734+.8; TS736; TS737+.2 文献标志码：B 文章编号：1007-9211(2018)18-0006-07
6 第39卷第18期 2018年9月
近年来，随 着国民经济 的 高速 发 展，我国造 纸 业 产 能 逐 年 增 加，据中国造 纸协 会 统计 资 料，2 017年 全国纸 及纸板生产量已达11130万t。随着国际和国内市场竞争 的加 剧以及能源紧 缺的情况下，造 纸 企 业都 在努力探 索提高产能和 效率以及降低 生产成本的方法。纸 机干 燥 部 中的 蒸 汽 冷 凝 水系 统 是 一 个 非 常 重要 但 又常 常 被 大多数纸 厂所忽略的系统，纸机各部位脱水率和脱水 成 本 的 关系 参见图1，干 燥 部 脱 水 率 仅 为 纸 机 总 脱 水 率 的1% ，但 脱 水成 本却 高达7 8 % ，因此 干 燥 部 节 能 潜力巨 大。本文主要介绍应用吹 通蒸汽控制技术的原理和特 点，以及应用吹 通蒸汽控制技术的热泵系统改 造传统 多段通气系统后的节能效果，以供造纸同行借鉴。