纸机干燥部热泵供汽系统

造纸烘干蒸汽三段汽原理
造纸烘干蒸汽三段汽原理是一种新型的造纸烘干技术，它主要利用蒸汽作为加热介质，将经过特定处理后的造纸浆在按照一定顺序和时间段内移动到烘干机中进行烘干。

具体而言，这种技术包括三个段：
第一段：传动装置。

这个部分主要由传动机构、传动带和驱动轮组成。

传动机构的作用是使用蒸汽的能量将造纸浆从机器的一端传送到另一端，通过传动带和驱动轮来实现。

第二段：烘干机。

这个部分由烘干机、热风机、热风管道和烘干系统组成，它的作用是将蒸汽加热空气供给到烘干机中，以达到烘干的目的。

第三段：出料装置。

它由出料轴承和出料机构组成，其功能是将烘干好的造纸浆从烘干机上传送到其他设备中，如卷筒机等。

总之，造纸烘干蒸汽三段汽原理就是用一种新型的烘干技术，利用蒸汽作为加热介质，将经过特定处理后的造纸浆在按照一定顺序和时间段内移动到烘干机中进行烘干。

它主要由传动机构、烘干机、热风机、出料机构以及其他设备组成，能够有效地实现烘干造纸浆的工作，为生产加快了速度，提高了生产效率。

为什么在造纸机烘干部不应该采用过热蒸汽为热媒厂区或电厂的热力管网输送过热蒸汽主要为了防止蒸汽在输送过程中产生蒸汽冷凝水，造成蒸汽在输送过程中产生水击现象。

而造纸机干燥部供热不应该采用过热蒸汽，必须设臵过热蒸汽减温器，原因如下：1、采用过热蒸汽，造成烘缸传热强度降低纸机烘缸应该采用饱和蒸汽，纯饱和蒸汽对清洁金属的传热系数相当大，属于水蒸汽的膜状凝结及少量的珠状凝结。

请见下表中序号1和2。

而过热蒸汽的放热系数α值远低于饱和蒸汽的放热系数α值，尽管在从过热蒸汽降温至饱和蒸汽阶段，过热蒸汽传热温差较大，但是其放热系数α值同饱和蒸汽相比相差极大，致使烘缸传热强度降低。

2、过热蒸汽的传热属于气体传热。

纯过热蒸汽的放热相当于热气体在烘缸内没有相态转变的流体传热，其放热系数α值很低，请见下表中的序号3。

各种气体放热时的特点，可以参见下表。

（1kcal＝4.187KJ）过热蒸汽在其温度没有降低至饱和蒸汽温度前，属于不凝性气体。

实验及生产运行数据证明，当蒸汽夹带着不凝性气体时，蒸汽的放热系数a值迅速下降，如含有2％的不凝性气体，放热系数仅为纯饱和蒸汽放热系数的25％。

3、过热蒸汽温度高，还会造成烘缸局部表面温度高，影响产品质量。

阀门、垫片、管件容易损坏，增加了漏汽点和泄漏量，也影响烘缸汽头的安全运行，增加检修工作量。

4、过热蒸汽在蒸汽减温器中，采用干燥部烘缸排出的蒸汽冷凝水进行过热蒸汽减温，利用过热蒸汽的过热焓值，使蒸汽冷凝水汽化成饱和蒸汽，同时，过热蒸汽转换成饱和蒸汽，实现了热能的合理转换和使用。

综上分析，造纸机干燥部应该采用饱和蒸汽，不应该采用过热蒸汽做为热媒。

目前国内、外较大型造纸机和石油化工在热力系统设计中十分重视这个问题，如外网供给过热蒸汽均在车间入口或装臵内设臵过热蒸汽减温器，以保证采用饱和蒸汽进入造纸机烘缸。

我们专门研究制造各种类型的过热蒸汽减温器。

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。

热泵供热及烘缸干燥强度的研究目前，纸机干燥部通汽系统主要分为三段通汽、热泵供热两种基本类型。

其中三段通汽属于被动式蒸汽串联供热系统，是将新蒸汽用调节阀减压到高温段烘缸要求的供汽压力，对中温段、低温段烘缸同样采用调节阀进行蒸汽减压补汽，浪费了蒸汽能量品位和数量；热泵供热属于主动式蒸汽并联供热系统，在纸机干燥部各段烘缸设置热泵，按纸机烘缸温升曲线设定热泵供汽压力。

将新蒸汽和纸机烘缸用汽品位产生的有效能差值转变为热泵的工作动力，但当纸机运行工况变化时，热泵进isl新蒸汽调节阀开度会减小，从而造成蒸汽有效能损失，降低热泵工作效率。

本课题将可调节式热泵供热系统用于纸机干燥部，从而增大了纸机干燥部热泵供热系统调节范围，保证烘缸供汽压力和烘缸排水压差，回收了二次蒸汽，降低了冷凝水排放温度，提高了烘缸表面温度和纸幅表面水蒸气分压力，在纸幅干燥过程中起到了强化传热、传质的作用。

1 蒸汽喷射式热泵1.1 热泵工作原理纸机干燥部热泵采用蒸汽喷射式热泵(或称蒸汽压缩机)。

蒸汽喷射式热泵利用热电站或锅炉供给蒸汽压力和烘缸用汽压力差的能量转换为热泵的动力。

工作流体通过喷嘴l在接受室2中将低品位流体吸入，工作流体和被引射的低压流体在混合室3内进行混合和能量交换后，逐步充满整个截面，建立起均匀的速度场，在扩压器4中压缩后的混合流体流速降低，混合流体压力增加至热用户要求的供汽压力。

1.2 热泵分类蒸汽喷射式热泵供热系统必须按热用户用汽参数的要求对运行工况进行调节。

蒸汽喷射式热泵按调节控制方式，可分为质量调节和流量调节两种类型。

(1)蒸汽质量调节热泵(也称不可调节热泵)。

不可调节式热泵的工作蒸汽干管上设置了调节阀，热泵本身不配有调节装置，当纸机运行工况即供汽压力和流量发生变化时，需调节热泵进口工作蒸汽干管上的调节阀。

在调节过程中，蒸汽调节阀开度变化会改变进入热泵的工作蒸汽压力，从而改变热泵进口新蒸汽做功的能力。

特别是当纸机用汽负荷减少，蒸汽调节阀开度减小，实际供给热泵进口的新蒸汽压力降低，致使热泵进口工作蒸汽和热泵出口蒸汽压差减小，热泵做功能力降低，工作效率下降。

造纸机供汽系统工作原理
造纸机供汽系统是造纸机的重要组成部分，其主要作用是为造纸机提供运转所需的蒸汽和热量。

该系统一般由锅炉、汽机、凝汽器、蒸汽管道和阀门等设备组成。

锅炉是供汽系统的核心，其主要工作原理是利用燃料燃烧产生的热量将水加热成蒸汽，并将蒸汽输送到造纸机各个部位。

汽机则是将锅炉产生的蒸汽转换成机械能，为造纸机提供动力。

凝汽器是将汽机产生的冷凝水重新加热成蒸汽并输送至造纸机
的重要设备，它能够将汽机排放的冷凝水回收再利用，节约了能源和水资源。

蒸汽管道和阀门则是将蒸汽输送至造纸机各个部位的重要通道，阀门的开闭控制能够实现对蒸汽的精确调节，确保造纸机能够稳定运行。

总之，供汽系统为造纸机提供稳定的蒸汽和热量，保证了造纸机的正常运转。

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