PDF《造纸厂蒸汽系统节能措施》

节能降耗 造纸厂蒸汽系统节能措施王汝武 ( 沈 阳飞鸿达节能设备技术开发有 限公 司辽宁沈阳 l

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5 ) 王汝武,现任沈阳飞鸿 达节能设备技术开发有限公司总 经理.

历任北京重型电机 厂技术员,沈阳汽轮机厂工程师,设计科长、总工程师,辽宁省节能中心总工程师.持有国家专利9项 , 国 内热 能动力领 域公认专家.关键词:蒸汽节能;

纸机干 燥;

凝结水回收;

蒸煮乏汽回收;

蒸球 变压 供汽;

量调节多喷 嘴热泵中图分 类号:TS734,8文献标识码:B文章编号:1O07--9 2l

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0 3 我 国造 纸工业蒸汽能耗约占造纸成本的15%, 远高于世界 先进水平.面对能源供求的严峻形势,造纸行业节能课 题 引起 各界广泛重视,各种节能技术逐渐得到应用.结合沈阳飞 鸿达节能设备技术公司开发的一系列新技术新设备,本文就造纸企业中制浆蒸煮和纸机烘干两大耗汽工序的节能技术装备做一介绍.1新型量调节多喷嘴热泵用于凝结水的回收在引进国外 先进纸机的基础上,国内企业逐渐推广了蒸汽喷射式热泵,用于纸机烘干部,利用锅炉新蒸汽引射 烘缸回水 的闪蒸汽,升压后再利用.这使得烘缸凝结水回水背压降低,回水 通畅,减少了烘 缸积水,提高了烘 缸转速和产量.另一方面回收 了凝结水的闪蒸汽,减少了锅炉的新蒸汽用量.我公司为某纸板厂3500纸机生产的热泵式凝结水回收装置如图1所示.这套凝结水回收系统采用的热泵是新型的 量调节多喷嘴热泵 , 性能原理均不同于目前 市场上常用的 质调 节单喷嘴热泵 .后者在输出蒸汽流量变化时,是靠装在热泵前的驱动蒸汽调节阀来调节的,以保持出口压 力不变.其缺点是调节阀的 开关改变阀后的蒸汽压力,由于节流损失了驱 动蒸汽的做 功能力,使其引射 能力大大下降.实验表明当驱动蒸汽的流量下降40%时 , 引射 能力下降为零 , 即热泵不能工作.这就是不少纸厂反映 热泵 不好用的原因.新型多喷嘴热泵的结构如图2 所示.其特点是:(1)采用量调节,即在喷嘴中装 入调节阀,用来改变喷嘴的喉部面积,而喷嘴前的蒸汽压力不变,提高了热 泵的效率;

(2) 引入 具有专利技术的 多喷 嘴 结构,专门解决用户蒸汽流量变化大的工况问题,可以在输出流量30%~

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0 %范围变化时,都能高效率运行.理论分析:图2新型多喷嘴热泵的结构示意China&

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图3 是热 泵的各种调 节方式特性 曲线 . 纵座标是驱动蒸汽的流量G. , 横座标是热泵的出口流 量G.(1)没有任何调节手段,在0a线上G=G , 也就是热泵不吸入低压汽,直到a点以后G>

G , 低压蒸汽流量G不断增加.线0ab是 热泵没有任何调节手段,流量的改变只靠热泵出口阀门来 控制的情况.(2)在实行 质调 节时 , 即在 驱动 蒸汽进 口管路上装上调 节阀时 , 热泵 的特性曲线 变为0cb, 即在C点时热泵开始吸入低压汽,C点 的驱动蒸汽流量G. 大概为设计值的70%. ( 3) 如果实行量调节,即在喷嘴中装入调节阀,用来改变喷嘴的喉部面积,喷嘴前的蒸汽压力不变,这时热泵的特性曲线 为0db, 即在d点热 泵开始吸入低压汽,该点驱动 蒸汽流量G. 为设计值的50%左 右.因此量调节比质调节提高了热 泵的有效运行范围.图3热泵在不同调节方式时特性曲线图4 向蒸 球供汽流程1一汽轮机2一压 力匹配器5一压 力 变送 器4一手操 器(或差压变送 器)5一执 行器22彳 华执 I第28喜增 刊2 o o

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4 ) 在量调节热泵中引进 多喷 嘴结构.多喷 嘴量调节热泵的特性曲线如图0efghi b所示.该曲线表示三喷嘴喷射式热泵流量特性,第一只喷 嘴从e点就开始吸入低压汽,在f点第二只喷嘴开始开启,在h点 第三只喷嘴开始开启,直到b点 达到设计输出流 量.0b是引射 系数 u =c o n s t 的特性线,按0b运行是效 率最高的运 行 方式 , 可以看到0efghi b~ 接近0b线 , 喷嘴数愈多,运行曲线愈接近0b线 , 因此 多喷嘴热泵运行效率最高.新型多喷嘴量调节热泵经几年来的实践证明,验证了理论计算,它和单喷嘴质调节热泵相比较 , 有诸多优越性:(1)驱动蒸汽可以引射 多回收闪蒸汽,节能效果显著;

(2)具有多喷嘴结构,能满足用户蒸汽流量变化 大(30%~

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0 %) 的工况需要;

(3)不用旁通阀,投资下降;

(4) 系统运行好,不发生积水问题 .

2 蒸煮工序乏汽回收蒸球间断蒸煮,喷放仓放出的乏汽,其回收方法主要有两种:一是用乏汽加热水,二是乏汽送入下一个蒸球.2.1用乏汽加热水蒸球乏汽排放时间短 , 瞬时流量大,对25m的蒸球乏汽排放量折合成9t/h左 右,50m的蒸球乏汽排放量折合成15t/h左右 . 这些乏汽中含 有碱,其热量只能 在蒸球中循 环利用,用乏汽加热水,热水用于洗浆和配碱.膜式加热器是该流程中的关键设备.在膜式加热器中乏汽和水直接接触,传热系数大,阻力小,适合短时间凝结大量低压蒸汽.系统运行平稳、安全.流程中还需配置循环泵和储水箱 , 循环 泵的流量 应为 回收 乏汽 流量的4 0~6

0 倍,扬程30m左右 , 储水 箱的容积为循环水量的5倍.2.2乏汽送入下一蒸球由于蒸球喷放时瞬时流量大,下一个蒸球不能短时间将 大量乏汽凝结,致使下一个蒸球内压力很快升高,阻止第一个蒸球排汽.为了克服这一问题,利用蒸汽喷射式热泵将乏汽升压送入下一个蒸球.利用0.8MPa 蒸汽作驱动蒸汽,吸入蒸球乏汽,混合后送入下一个蒸球.蒸汽喷射式热泵的出口压 力可随蒸球内压力的升高不断增压,最后直到下一个蒸球保温压力达 0.

8 MPa. 用这种方法可以把排汽蒸球的压力降低到常压或真空.可用手操器控制喷射式热泵出口压 力,升压平稳.以蒸汽的形式或以热水的形式回收各有优缺 点,用蒸 汽喷射式热泵 回收 蒸汽,设备投资少,不需要水泵和储水箱,但各个蒸球的生产工序需紧密连 结.而乏汽加热水则不受生产工序 的严格控制.2.3连续 蒸煮 乏汽 回收 连续蒸煮 时,乏汽连 续 排放 , 乏汽回收 的难 度相对较低,连续回收 乏汽也可以用上述两种方式一以蒸汽方式回收 或以热水方式回收 . 其 回收 流程和上述相同.只是连续回收 , 在生产相同纸 浆时,平均单位时间的乏汽流量大大减 少,因此 回收 设备的容量一 蒸汽喷射泵或膜式加热器、水泵及水箱的容量也随着减少.3蒸球蒸煮用汽的变压供汽蒸球蒸煮可分为三个过程,一是预热过程;

二是升温升压过程;

三是保温过程,压力和温度都不变.预热段是将常温 下的原料和碱液加到1O0℃左 右,这一段的蒸汽用量为整个蒸煮用汽量的50%左 右;

第二段是将原料和碱液从100℃加 热到174℃左右,球内压 力从0 .

0 MP a 升压到

0 .

8 MP a ( 或要求的某个压力),这一阶段的用汽量占整个蒸煮用汽量的45%左右 ;

第三段为保温段,这一段时间通常较短,耗用的蒸汽量很少,约为5%. 维普资讯 http://www.cqvip.com 分析蒸球加热曲线 可知 , 蒸煮用汽很大一部分可以用低压汽,只有升温的最后阶段及保温阶段需要用0.

8 MPa 的蒸汽.对于由汽 轮机供汽的造纸厂,汽轮机多为抽背式机组,背压汽0.

3 ~0 .

5 MPa 可 供烘 缸用汽,汽机抽汽0.

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3 M P a 可供蒸煮用汽.利用压力匹配器可以实现向蒸球的变压供汽,从而节约高压蒸汽,多发电.向蒸 球变压供汽的流程如图4所不.'

利 用手 操器,根据压力变送器测量的压力,通过电动 执行器不断调整高........