本發明涉及制漿造紙技術領域,特別涉及一種尾氣冷凝水循環裝置。
背景技術:
我國制漿造紙工業規模越來越大,現代化程度越來越高,但高產量的背后高排放量,高耗能成為人們日益關注的焦點。造紙業可持續發展,節能減排就顯得尤為重要。
紙機干燥部封閉氣罩中產生的濕熱空氣的滯留,會降低紙頁蒸發水分帶走的能力,導致干燥速率因蒸發率的減少而出現下降趨勢,而將其直接排放到室外卻又造成濕熱空氣中所含的大量熱量造成浪費。
技術實現要素:
為了解決上述問題,本發明提供了一種尾氣冷凝水循環裝置,通過換熱器的濕熱蒸汽,產生的冷凝水和品質較低的熱蒸汽,可以通過中央循環蒸發器和壓縮機對蒸汽冷凝水進行循環利用,冷凝水蒸發過程中不需要外加蒸汽,僅用少量的電能來驅動壓縮機來獲得較多的熱能,從而減少對外界熱能的需求,將從氣罩內排出的濕熱蒸汽真正地做到能量利用最大化,具有結構簡單,高效的特點。
為實現上述目的,本發明采用的技術方案是:
一種尾氣冷凝水循環裝置,包括換熱器2,所述的換熱器2上端分別設置有濕熱蒸汽進口與干燥冷空氣進口,換熱器2下端分別設置有干燥熱空氣出口3與濕熱蒸汽出口4;
濕熱蒸汽進口通過可調熱泵1與氣罩的出氣口相連,換熱器2底部的濕熱蒸汽出氣口4通過循環水泵一5連接在中央循環蒸發器15的加熱室入口6上;進入加熱室11的氣體一路進入蒸發室13,另一路通過與中央循環蒸發器15下方相連的閃蒸罐9進入蒸汽壓縮機10,蒸汽壓縮機10出氣口循環連接在加熱室11上;
所述的中央循環蒸發器15由上至下依次設置有噴頭14、蒸發室13和加熱室11;
中央循環蒸發器15底部產生的冷凝水通過循環水泵三12連接在蒸發室13上;
所述的中央循環蒸發器15頂部通過管線連接可調熱泵1。
所述的可調熱泵1與氣罩之間設置有熱泵的噴嘴16。
所述的可調熱泵1上設置有氣動操作閥17。
所述的閃蒸罐9下方設置有冷凝水排水閥8,冷凝水排水閥8上安裝有循環水泵二7。
本發明的有益效果:
本發明將氣罩內的濕熱蒸汽用于換熱器,加熱通過送風機補充氣罩內新鮮干燥空氣的熱量和品質,提高了濕熱蒸汽能量的使用率,并且降低了封閉氣罩空氣內的水分,提升了紙頁蒸發速率,進而提高了紙機的生產能力和紙頁干燥質量,通過換熱器的濕熱蒸汽,產生的冷凝水和品質較低的熱蒸汽,可以通過中央循環蒸發器和壓縮機對蒸汽冷凝水進行循環利用,冷凝水蒸發過程中不需要外加蒸汽,僅用少量的電能來驅動壓縮機來獲得較多的熱能,從而減少對外界熱能的需求,將從氣罩內排出的濕熱蒸汽真正地做到能量利用最大化。
附圖說明
圖1為本發明結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明做詳細說明。
如圖1所示:濕熱蒸汽與中央循環蒸發器產生的二次蒸汽在可調熱泵的作用下對換熱器中的干燥冷空氣進行加熱。換熱器產生的干燥熱蒸汽被送往紙機封閉的氣罩內,而產生的高溫冷凝水被送到中央循環蒸發器中進行循環使用。在中央循環蒸發器中的高溫冷凝水通過蒸發室的加熱蒸發成為二次蒸汽,剩余的冷凝水被排出中央循環蒸發器進入閃蒸罐進行汽液分離,并通過蒸汽壓縮機提高其蒸汽的壓力和溫度,并用于加熱從換熱器來的高溫冷凝水。
通過閃蒸罐和蒸汽壓縮機對中央循環蒸發器產生的冷凝水進行循環蒸發。
通過蒸汽壓縮機對閃蒸罐產生的品質較低的蒸汽進行體積壓縮,從而快速的提高蒸汽的壓力和溫度,并且沒有再次通入新鮮蒸汽而節省了熱量。
中央循環蒸發器產生的二次蒸汽與從氣罩內直接產生的濕熱蒸汽在可調熱泵中進行混合,并且當工況條件發生改變時,可通過氣動操作閥去改變可調熱泵的噴嘴處的橫截面積,從而獲得更大的引射系數。
循環尾氣冷凝水蒸發裝置中,在閃蒸罐內的冷凝水可通過冷凝水排水閥和循環水泵二送出到鍋爐之中,來控制閃蒸罐內液位,從而保持閃蒸罐內汽液分離的效率。冷凝水排水閥進行去調節,循環水泵二進行細調節。
在傳統的紙機封閉式氣罩的換風裝置里加入換熱器,用濕熱蒸汽去提升從外界吸入的干燥冷空氣的品質和溫度,通過換熱器內蒸汽管道的布置將提升換熱器換熱效率,提高蒸汽直接的傳導面積,使導熱率最大化。
濕熱蒸汽通過換熱器后產生品質較低的濕熱蒸汽以及冷凝水,由出口處的循環水泵一吸入中央循蒸發器加熱室中。冷凝水通過蒸發,品質較高的蒸汽通過中央循環蒸發器進入蒸發室,進而成為二次濕熱蒸汽;品質低的蒸汽和冷凝水通過閃蒸罐的汽水分離后進入蒸汽壓縮機,壓縮稀薄的蒸汽體積后其溫度會隨之提升,從而使低溫低壓的蒸汽變成高溫高壓的熱蒸汽,使之能重新作為熱源去加熱需要被蒸發的冷凝水,從而達到循環利用蒸汽的目的。
中央循環蒸發器產生的冷凝水通過循環水泵,將蒸發器下部的冷凝水抽出,通過蒸發室內的噴頭重新進入蒸發器加熱室(位置)進行循環加熱蒸發。
通過中央循環蒸發器的二次蒸汽進入因為壓力和溫度較低,需要加入可調熱泵,通過可調熱泵快速提升二次蒸汽的品質和壓力,并且減少二次蒸汽直接混合,因為能量轉換而產生的能量浪費。將從氣罩來的濕熱蒸汽通過可調熱泵的噴嘴,濕熱蒸汽流量速度瞬間提升,壓力減小,在噴嘴出口處形成負壓帶。在此區域,壓力和溫度較小的二次蒸汽因為壓力差被吸入可調熱泵,高壓蒸汽在膨脹的同時壓縮低壓蒸汽,用高壓蒸汽的裕壓來提高低壓蒸汽的品質,混合后的蒸汽在恢復壓力損失后,供給換熱器加熱新進入的干燥冷空氣。
影響可調熱泵的噴射系數的主要影響因素是紙機工況條件以及熱泵自身的結構設計,當紙機工況條件發生改變時,工作蒸汽即氣罩濕熱蒸汽的壓力提高,將會使熱泵噴嘴處的負壓減少,使得引射流體的能力降低;而當工作蒸汽降低時,不能形成有效的抽射能力,并且熱泵出口處的壓力相對較大,可能會導致熱泵流體無法正常的工作。通過氣動操作閥來推動連桿從而改變熱泵噴嘴處截面積,來改變工作蒸汽通過噴嘴處的流體速度與壓降,從而增加熱泵的引射系數。
閃蒸罐的液位連鎖,紙機工況發生改變時,氣罩內產生的濕熱蒸汽增多,大量的冷凝水進入閃蒸罐內,針對閃蒸罐內液體不易排放出去的特點,如果單用冷凝水排水閥來放出冷凝水的速度過慢,容易造成閃蒸罐內冷凝水過滿,閃蒸效果降低等影響,而使用冷凝水泵變頻控制,會造成水泵的頻繁啟停,容易造成設備的損壞。采用循環水泵二7和冷凝水排水閥連鎖控制去避免這一不良因素。通過冷凝水排水閥通過pid對閃蒸罐內液位進行小范圍調節,使得液位穩定在某一設定值;當紙機工況條件發生改變,閃蒸罐內液位急劇提升,達到液位上限時,將冷凝水排水閥pid調節調到手動,并使之達到全開狀態,并且開啟冷凝水泵,將閃蒸罐內液位快速地降低至下限后,停止循環水泵二工作,冷凝水排水閥pid調節調至自動,對閃蒸罐內液位進行微調節。
紙機封閉氣罩內高溫濕熱蒸汽通過可調熱泵的噴嘴處,因為速度的提升,壓力的降低,使得噴嘴出口處形成負壓的狀態,引射蒸汽即通過中央循環蒸發器產生的二次蒸汽被吸入至可調熱泵,在可調熱泵的混合室進行壓力,溫度混合后,在擴散室通過蒸汽速度的降低來恢復壓力的損耗,并進入到換熱器的濕熱蒸汽進氣口。
本發明的工作原理:
在換熱器2中,通過濕熱蒸汽的加熱,提高了從外界吸入的干燥冷空氣的溫度,并將加熱后的干燥熱空氣吹入紙機的氣罩中,來增加氣罩內的溫度以及降低濕度,從而提高紙機干燥紙頁水分蒸發效率,從換熱器2濕熱蒸汽的出口4處,通過循環水泵一5將換熱器2產生的冷凝水抽入到中央循環蒸發器15的加熱室11。在加熱室11中,冷凝水被再次蒸發,汽水分離后的蒸汽成為二次濕熱蒸汽,并流入可調熱泵1的引射室,而部分蒸發產生的冷凝水,離開加熱室11后進入閃蒸罐9內,進行氣液分離;部分冷凝水被循環水泵三12抽入到中央循環蒸發器15的蒸發室13,對冷凝水進行循環蒸發。閃蒸罐9內產生的二次蒸汽的品質太低,因而采用蒸汽壓縮機10,將二次蒸汽的體積減少,來增加蒸汽的壓力和溫度從而再次通入中央循環蒸發器15內,來蒸發冷凝水實現濕熱蒸汽能量的循環利用。