熱泵供汽冷凝水回收系統(tǒng)的概述隨著紙品產(chǎn)量的不斷增加，目前國內(nèi)外市場(chǎng)上的紙品行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)愈來愈激烈，而紙品行業(yè)的提高自身競(jìng)爭(zhēng)力的主要途徑一是提高產(chǎn)品質(zhì)量，二是節(jié)約能源、降低成本

熱泵供汽冷凝水回收系統(tǒng)的概述

      隨著紙品產(chǎn)量的不斷增加，目前國內(nèi)外市場(chǎng)上的紙品行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)愈來愈激烈，而紙品行業(yè)的提高自身競(jìng)爭(zhēng)力的主要途徑一是提高產(chǎn)品質(zhì)量，二是節(jié)約能源、降低成本。目前國內(nèi)大部分紙機(jī)還是中小型紙機(jī)，供汽系統(tǒng)為傳統(tǒng)的單段供汽，效率低、能耗大。要達(dá)到節(jié)約能源降低成本的目的，投資少、見效快、效果大的途徑就是對(duì)紙機(jī)進(jìn)行蒸汽和冷凝水系統(tǒng)的回收建設(shè)與改造。節(jié)能達(dá)18%以上 。
熱泵供汽系統(tǒng)的組成
●熱泵部分
     1、確保烘缸進(jìn)出口有一定的壓力差，冷凝水排出通暢，這是方便調(diào)節(jié)烘缸表面溫度和提高烘缸干燥效率的重要條件，通過蒸汽噴射熱泵的噴嘴產(chǎn)生高速蒸汽流，可以對(duì)冷凝水夾帶蒸汽以及閃蒸的二次蒸汽產(chǎn)生抽吸，并通過其擴(kuò)壓管又把這些低品位的蒸汽壓縮到可以循環(huán)回用的中品位蒸汽，在此同時(shí)又增大了烘缸的進(jìn)出口壓力差，使冷凝水的排出更通暢，其節(jié)能效果是表現(xiàn)在低品位蒸汽的循環(huán)使用以及冷凝水排出通暢后不僅烘缸表面溫度易于調(diào)節(jié)，而且烘缸的傳熱效率也有極大的改善，從而提高了其干燥效率并穩(wěn)定紙的品質(zhì)。
    2、在蒸汽噴射熱泵作用下，汽水分離器的壓力由O．2-0．02Mpa逐步遞減，在保證分離器液位穩(wěn)定的前提下，冷凝水靠壓差由高到低遞進(jìn)行自流，而且逐級(jí)降溫閃蒸，其閃蒸的二次蒸汽在熱泵的作用下壓縮回用，有顯著的節(jié)能降耗效果。
    3、采用熱泵供熱系統(tǒng)后汽耗比傳統(tǒng)的供汽方式降低了18％以上，經(jīng)濟(jì)效益顯著。尤其是由于烘缸無積水，有利于提高紙機(jī)車速和提高產(chǎn)品質(zhì)量，其效益更為可觀。
    4、操作方便，該熱泵供熱系統(tǒng)中的手動(dòng)閥門，只有在開機(jī)調(diào)試時(shí)一次調(diào)整后，改變品種和改變車速，都可不再調(diào)整，所有的操作可以在操作鍵盤上通過計(jì)算機(jī)來完成，避免了人為因素的干擾，而且所有參數(shù)都可以貯存，隨時(shí)查詢，可以強(qiáng)化車間管理和考核。
    5、蒸汽熱泵供熱系統(tǒng)由兩大部分構(gòu)成，一部分是熱泵及冷凝水回收系統(tǒng)，另一部分是PLC及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。

蒸汽噴射式熱泵

 

　　代汽動(dòng)引射器（熱泵）

第二代、第三代汽動(dòng)引射器（熱泵）產(chǎn)品
第三代可調(diào)噴嘴熱泵 對(duì)比 代固定噴嘴熱泵

1. 通過調(diào)節(jié)噴嘴喉部截面積的大小，保持蒸汽噴射流速基本不變的前提下改變工作蒸汽的噴射流量；
2. 噴嘴截面積由向最小調(diào)節(jié)的過程中，因噴射流速變化很小，熱泵引射效率衰減慢，對(duì)產(chǎn)量、車速等紙機(jī)工況變化適應(yīng)性較寬；
3. 可調(diào)噴嘴熱泵的引射效率可達(dá)60%；
4. 可調(diào)噴嘴熱泵前無可調(diào)節(jié)蒸汽壓力的自控閥門，蒸汽總壓直接作用于噴嘴前，沒有附加蒸汽自控閥門在調(diào)節(jié)過程中的壓力損失，對(duì)總壓的要求比固定噴嘴熱泵低0.1MPa；
5. 由于可調(diào)噴嘴熱泵調(diào)節(jié)范圍寬，可省去雙閥聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)方式中的副閥，減少系統(tǒng)設(shè)備數(shù)量，降低設(shè)備故障率。
6. 通過調(diào)節(jié)固定噴嘴前的工作蒸汽壓力，間接改變工作蒸汽的噴射流量，同時(shí)噴嘴的蒸汽噴射流速也相應(yīng)發(fā)生改變
7. 固定噴嘴前的蒸汽壓力由向最小調(diào)節(jié)的過程中，因噴射流速跟著下降，熱泵引效率衰減快，對(duì)紙機(jī)工況變化適應(yīng)性差；
8. 固定噴嘴熱泵的引射效率不足40%；
9. 固定噴嘴熱泵前安裝有調(diào)節(jié)蒸汽壓力的自控閥門,實(shí)際作用于噴嘴前的蒸汽壓力與總蒸汽壓力有一個(gè)壓損,為了保證熱泵的引射效率,對(duì)總壓的要求比可調(diào)噴嘴熱泵高0.1MPa；
10. 由于固定噴嘴存在調(diào)節(jié)范圍窄的缺點(diǎn)，為了擴(kuò)展適應(yīng)范圍，一般要采用雙閥聯(lián)動(dòng)增加副閥，調(diào)試繁瑣，故障率增多。

背景概述 鍋爐生產(chǎn)的蒸汽壓力肯定要高于用汽設(shè)備的壓力要求的，于是高壓蒸汽輸送到末端用汽設(shè)備處，往往要通過蒸汽減溫減壓裝置，將高品質(zhì)的蒸汽參數(shù)降低到生產(chǎn)所需要的低品質(zhì)蒸汽參數(shù)。盡管減溫減壓裝置從熱力學(xué)定律（能量轉(zhuǎn)化及守恒定律）的觀點(diǎn)來看沒有能量損失，輸人能量與輸出能量相等，但從熱力學(xué)第二定律（能量朝品質(zhì)降低轉(zhuǎn)換的過程是不可逆過程）的觀點(diǎn)來看，則造成了很大的不可逆損失，即減溫減壓后的蒸汽做功能力大大降低，也就是蒸汽的熵焓值降低。而且，蒸汽做完功，釋放部分熱量后，會(huì)形成低壓凝結(jié)水閃蒸汽，或者低壓蒸汽，由于這些蒸汽參數(shù)很低，不能滿足工藝生產(chǎn)的需要而白白浪費(fèi)，其結(jié)果造成設(shè)備能耗大，成本高，嚴(yán)重制約企業(yè)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。其實(shí)，這些低品位蒸汽仍然蘊(yùn)藏著巨大的熱值，善加利用前景無限。
    蒸汽噴射式熱泵  利用蒸汽噴射式熱泵替代閥門節(jié)流減壓，同時(shí)回收低壓蒸汽或凝結(jié)水閃蒸汽，實(shí)現(xiàn)廢熱資源的合理梯級(jí)利用，提高能源利用率，有效降低產(chǎn)品單位能耗，達(dá)到節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境的目的。蒸汽噴射式熱泵是提高低壓蒸汽壓力的專用設(shè)備，由噴嘴、吸入室、混合室、擴(kuò)壓管等部件組成。其工作機(jī)理是利用高壓驅(qū)動(dòng)蒸汽的高速噴射，造成真空，從而不斷抽吸低壓蒸汽或凝結(jié)水閃蒸汽，經(jīng)過混合擴(kuò)壓，最終降低了高壓蒸汽的品位，提高了低壓蒸汽或凝結(jié)水閃蒸汽的品位，從而形成的中壓蒸汽能夠滿足生產(chǎn)工藝所需要的蒸汽參數(shù)，達(dá)到充分利用工業(yè)廢熱蒸汽資源的目的，是一種高效節(jié)能設(shè)備。該設(shè)備屬于非標(biāo)產(chǎn)品，需要根據(jù)具體的熱力系統(tǒng)，介質(zhì)參數(shù)和現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行設(shè)計(jì)制造。

蒸汽噴射式熱泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無轉(zhuǎn)動(dòng)部件，壽命長(zhǎng)，運(yùn)行可靠，安裝方便，操作簡(jiǎn)便，維修容易；可帶全套自控裝置，保證出口壓力溫度穩(wěn)定（亦可手動(dòng)調(diào)節(jié)控制）；節(jié)能效益顯著，可以充分回收企業(yè)原來不能再利用的低壓蒸汽和閃蒸汽，設(shè)備投資回收期在半年左右。
    因此蒸汽噴射式熱泵非常適合造紙、紡織、化工、啤酒、酒精、熱電聯(lián)產(chǎn)和集中供熱企業(yè)用于回收放散的低壓蒸汽，以及鍋爐定連排的閃蒸汽和末端用汽設(shè)備經(jīng)疏水閥出來的凝結(jié)水閃蒸汽，并在高壓蒸汽節(jié)能減壓、高溫蒸汽節(jié)能降溫、汽輪機(jī)蒸汽壓力匹配等方面有著非常廣泛的用途
●供汽系統(tǒng)
    根據(jù)多缸紙機(jī)烘干溫度曲線，本系統(tǒng)將高溫缸和低溫缸分段，采用多級(jí)熱泵多段供汽技術(shù)，科學(xué)、高效。
●冷凝水回收系統(tǒng)
    高溫段、中溫段烘缸產(chǎn)生的冷凝水分別回到各自的閃蒸罐，該冷凝水一部分閃蒸成二次蒸汽，另一部分靠壓差分別自動(dòng)流到級(jí) 閃蒸罐。該閃蒸罐中的冷凝水繼續(xù)閃蒸，產(chǎn)生的蒸氣供低溫段烘缸使用，多余的冷凝水送回至鍋爐用或作洗滌用。低溫段烘缸的不凝氣體及少量冷凝水受水力噴射器的抽吸與清水混合后用于其它用途。
●壓力控制系統(tǒng)
    該系統(tǒng)在各段供氣管道上分別設(shè)有壓力傳感器，控制器會(huì)根據(jù)輸入的壓力和壓差信號(hào)，通過與內(nèi)部設(shè)定的程序進(jìn)行比較后，輸出指令，自動(dòng)的控制各閥門的開啟程度，使壓力控制在穩(wěn)定的設(shè)定值上。
●壓差控制系統(tǒng)
    該系統(tǒng)在各段烘缸進(jìn)出汽管路上設(shè)有壓差傳感器(根據(jù)生產(chǎn)及工藝要求，設(shè)定合理的壓力差)，控制器會(huì)根據(jù)輸人的壓差信號(hào)，通過與內(nèi)部設(shè)定的程序進(jìn)行比較后，輸出指令，自動(dòng)的控制各閥門的開啟程度，使壓差控制在穩(wěn)定的設(shè)定值上，從而使冷凝水通暢排出。
●閃蒸罐
    閃蒸罐的作用有兩個(gè)，一是利用閃蒸罐的特殊結(jié)構(gòu)，形成壓力降。由于高壓下水的飽和溫度高于低壓下水的飽和溫度，因此由烘缸來的高溫冷凝水(包括夾帶的蒸汽)在低壓時(shí)放出大量熱量，部分水吸收熱量后蒸發(fā)產(chǎn)生二次蒸汽；未蒸發(fā)的冷凝水溫度下降至相應(yīng)壓力下的飽和溫度。閃蒸罐的第二個(gè)作用是將進(jìn)入罐內(nèi)的蒸汽、冷凝水地汽水分離，否則，當(dāng)冷凝水未被有效分離重新回到烘缸時(shí)，將增大虹吸管的負(fù)荷，降低烘缸的干燥效率，同時(shí)也造成熱泵的磨損。
●閃蒸罐液位自動(dòng)控制系統(tǒng)
    閃蒸罐內(nèi)要始終保持一定的液位高度，液位控制器根據(jù)各閃蒸罐上的液位傳感器輸入的信號(hào)，會(huì)自動(dòng)的調(diào)整各閥門的開啟程度或泵的開啟，將液位控制在設(shè)定值內(nèi)。
●暖機(jī)、斷紙、開機(jī)方便
    本系統(tǒng)暖機(jī)、斷紙、開機(jī)控制方便，生產(chǎn)中可根據(jù)不同情況直接在控制面板上人工設(shè)定控制。
●手動(dòng)控制程序
    系統(tǒng)設(shè)有手動(dòng)控制程序，在手動(dòng)狀態(tài)下，可根據(jù)需要任意調(diào)節(jié)各閥門的開度。
●熱水泵
    熱水泵的作用是將經(jīng)過閃蒸后的較低溫度的冷凝水泵送到鍋爐或其它用途。其要求是不發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。
熱泵供汽系統(tǒng)節(jié)能原理分析
根據(jù)蒸汽的特性，蒸汽中所含的熱能分為兩種，即顯熱（將水提升至沸點(diǎn)所需的熱能）和潛熱（將在沸點(diǎn)的水轉(zhuǎn)化為蒸汽所需的熱能），而潛熱通常是顯熱的三倍至四倍；在物理變化中，液態(tài)水吸收熱量轉(zhuǎn)化為蒸汽，蒸汽經(jīng)使用放出潛熱后冷凝生成凝結(jié)水，由汽態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)；凝結(jié)水吸收熱量后又重新蒸發(fā)生成蒸汽。我國目前大部分利用蒸汽的工廠只是利用了蒸汽的潛熱，約為蒸汽所含總熱量70-80%左右，蒸汽生成同溫同壓的凝結(jié)水，約為蒸汽所含熱量20~30%的顯熱則大部分浪費(fèi)掉了。
   如：5.0Kgf/cm2壓力下的飽和蒸汽全熱為：657.99Kcal/Kg
       5.0Kgf/cm2壓力下的飽和蒸汽潛熱為：498.43Kcal/Kg
       5.0Kgf/cm2壓力下的飽和水顯熱為：159.56Kcal/Kg
       1.0Kgf/cm2壓力下（大氣壓）的飽和蒸汽潛熱為：100Kcal/Kg
       1.0Kgf/cm2壓力下（大氣壓）70度的熱水熱能為：70Kcal/Kg
假如工廠沒有蒸汽及冷凝水回收系統(tǒng)，蒸汽做功后，只是放出蒸汽的潛能，為498.43Kcal/Kg，占蒸汽全熱量的76%，其余159.56Kcal/Kg的熱量被舍棄；若工廠用開放式回收系統(tǒng)，則此系統(tǒng)回收冷凝水的壓力在1.0Kgf/cm2壓力（大氣壓）下，回收的熱量為100Kcal/Kg，散失到大氣中的熱量為159.56-100=59.56Kcal/Kg,約占蒸汽全熱的9%左右。我公司的蒸汽及冷凝水回收系統(tǒng)在段排出的冷凝水的溫度為70度左右，則在紙機(jī)干燥中被利用的熱能為657.99-70=587.99Kcal/Kg,約占蒸汽總熱量的89.4%，并且該系統(tǒng)在封閉干燥狀態(tài)下運(yùn)行，收集的70度的冷凝水又被排到鍋爐，故毫無熱能散失，真正節(jié)約能源。
烘缸內(nèi)部冷凝水動(dòng)態(tài)說明
   烘缸內(nèi)冷凝水連續(xù)、均勻的排除，是保證紙機(jī)干燥部正常生產(chǎn)的重要條件之一。以往認(rèn)為冷凝水只 是聚集在缸內(nèi)下部，經(jīng)過研究證明，烘缸內(nèi)部冷凝水的動(dòng)態(tài)依烘缸轉(zhuǎn)速、烘缸內(nèi)徑、殘留冷凝水量 可分為四種狀態(tài)：水池狀（圖一所示）、小暴布狀（圖二所示）、暴布狀（圖三所示）、水環(huán)狀（ 圖四所示）。
    當(dāng)烘缸轉(zhuǎn)速較低時(shí)，冷凝水聚集在缸內(nèi)下部，為水池狀（圖一），隨著烘缸轉(zhuǎn)速的上升，冷凝水流 動(dòng)越來越激烈，傳熱阻力變小，但隨著烘缸轉(zhuǎn)速的上升，離心力作用增大，凝水隨著烘缸轉(zhuǎn)動(dòng)的一 邊上移，冷凝水的狀態(tài)變?yōu)樾”┎紶睿▓D二）、至暴布狀（圖三）；當(dāng)烘缸的轉(zhuǎn)速超過一定的數(shù)值 后，離心力克服了重力，冷凝水則在烘缸內(nèi)形成水環(huán)（圖四），隨著烘缸一起回轉(zhuǎn)（或略滯后于烘 缸），水環(huán)愈積愈厚，到了臨界厚度。最終水環(huán)破裂。由于烘缸內(nèi)部水環(huán)的形成和破裂，引起烘缸 傳動(dòng)電機(jī)負(fù)荷的變化。
    車速愈高， 缸徑愈小，則水環(huán)愈厚，圖五表明水環(huán)厚度、烘缸直徑與車速三者之間的關(guān)系。從圖中可知，當(dāng)車速為400m／min．缸內(nèi)凝水?dāng)?shù)量較少就能產(chǎn)生水環(huán)，水環(huán)的厚度不大，僅3．8mm。以后水環(huán)逐漸加厚，最后增加到臨界厚度(18．6mm)，再多則又破裂。因此，如不采取有效的辦法及時(shí)排出缸內(nèi)的凝水，則當(dāng)烘缸直徑為1．5m、車速為200m/min時(shí)，水環(huán)厚度為1．2mm；車速為300 m/min時(shí)．水環(huán)厚度可達(dá)8mm；車速為400 m/min時(shí)為18．6mm；車速為500 m/min時(shí)為32．4mm；而車速為600 m/min時(shí)更高，達(dá)49mm。車速低時(shí)．水環(huán)的臨界厚度較小，水環(huán)易破裂。車速愈高，水環(huán)愈厚。如果不能將冷凝水及時(shí)排出缸外，將會(huì)大大影響蒸汽對(duì)烘缸內(nèi)壁的傳熱，等到水環(huán)破裂，又會(huì)滿滿地聚在烘缸下部，占據(jù)了大部分的有效干燥面積，同樣也會(huì)引起下層烘缸傳熱的惡化。因此，要使烘缸內(nèi)的冷凝水及時(shí)排出，當(dāng)1270mm的烘缸轉(zhuǎn)速在200m／min以上時(shí),應(yīng)采用回轉(zhuǎn)式虹吸管，當(dāng)轉(zhuǎn)速在200m／min以下時(shí)，應(yīng)采用固定式虹吸管。 

　　電動(dòng)調(diào)節(jié)閥                           差壓變送器

PLC模塊

"

　　　　　　　觸摸屏控制畫面 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　電腦畫面