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1、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。
2、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
3、同压的凝结水，约为蒸汽所含热量2030%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。以往认为冷凝水只 是聚集在缸内下部，经过研究证明，烘缸内部冷凝水的动态依烘缸转速、烘缸内径、残留冷凝水量 可
4、分为四种状态：水池状（图一所示）、小暴布状（图二所示）、暴布状（图三所示）、水环状（ 图四所示）。当烘缸转速较低时，冷凝水聚集在缸内下部，为水池状（图一），随着烘缸转速的上升，冷凝水流 动越来越激烈，传热阻力变小，但随着烘缸转速的上升，离心力作用增大，凝水随着烘缸转动的一 边上移，冷凝水的状态变为小暴布状（图二）、至暴布状（图三）；当烘缸的转速超过一定的数值 后，离心力克服了重力，冷凝水则在烘缸内形成水环（图四），随着烘缸一起回转（或略滞后于烘 缸），水环愈积愈厚，到了临界厚度。最终水环破裂。由于烘缸内部水环的形成和破裂，引起烘缸 传动电机负荷的变化。车速愈高， 缸径愈小，则水环愈厚，图五表明
5、水环厚度、烘缸直径与车速三者之间的关系。从图中可知，当车速为400mmin缸内凝水数量较少就能产生水环，水环的厚度不大，仅38mm。以后水环逐渐加厚，最后增加到临界厚度(186mm)，再多则又破裂。因此，如不采取有效的办法及时排出缸内的凝水，则当烘缸直径为15m、车速为200m/min时，水环厚度为12mm；车速为300 m/min时水环厚度可达8mm；车速为400 m/min时为186mm；车速为500 m/min时为324mm；而车速为600 m/min时更高，达49mm。车速低时水环的临界厚度较小，水环易破裂。车速愈高，水环愈厚。如果不能将冷凝水及时排出缸外，将会大大影响蒸汽对烘缸内壁的
6、传热，等到水环破裂，又会满满地聚在烘缸下部，占据了大部分的有效干燥面积，同样也会引起下层烘缸传热的恶化。因此，要使烘缸内的冷凝水及时排出，当1270mm的烘缸转速在200mmin以上时,应采用回转式虹吸管，当转速在200mmin以下时，应采用固定式虹吸管。采用热泵供热系统后汽耗比传统的供汽方式降低了20以上，经济效益显著。尤其是由于烘缸无积水，有利 闪蒸罐的作用有两个，一是利用闪蒸罐的特殊结构，形成压力降。由于高压下水的饱和温度高于低压下水的饱和温度，因此由烘缸来的高温冷凝水(包括夹带的蒸汽)在低压时放出大量热量，部分水吸收热量后蒸发产生二次蒸汽；未蒸发的冷凝水温度下降至相应压力下的饱和温度。
7、闪蒸罐的第二个作用是将进入罐内的蒸汽、冷凝水完全地汽水分离，否则，当冷凝水未被有效分离重新回到烘缸时，将增大虹吸管的负荷，降低烘缸的干燥效率，同时也造成热泵的磨损于提高纸机车速和提高产品质量，其效益更为可观。 闪蒸罐的作用有两个，一是利用闪蒸罐的特殊结构，形成压力降。由于高压下水的饱和温度高于低压下水的饱和温度，因此由烘缸来的高温冷凝水(包括夹带的蒸汽)在低压时放出大量热量，部分水吸收热量后蒸发产生二次蒸汽；未蒸发的冷凝水温度下降至相应压力下的饱和温度。闪蒸罐的第二个作用是将进入罐内的蒸汽、冷凝水完全地汽水分离，否则，当冷凝水未被有效分离重新回到烘缸时，将增大虹吸管的负荷，降低烘缸的干燥效率，
8、同时也造成热泵的磨损 在系统中总会有少量的不凝气体存在，影响热交换。其会通过水力喷射器被连续地抽吸排放。水力喷射器是利用高速水流产生一定的负压，从而对不凝气体进行不问断的抽吸，其要求是清水流的压力要达到0.2Mpa以上。如图1，利用热泵替代阀门节流减压执行器所需品位和数量的蒸汽，利用蒸汽减压前后的能量差使其工作蒸汽冷凝水系统产生的二次蒸汽，提高能级后再供生产使用。特别是在蒸汽喷射式热泵工作过程中，在闪蒸罐中将蒸汽冷凝水产生的二次蒸发汽增压后供给纸机烘缸加热，同时降低了闪蒸罐的工作压力，增大了烘缸排出蒸汽冷凝水的压差，有利于蒸汽冷凝水通畅排出。冷凝水经过多级闪蒸后热能得到充分利用。在热泵供汽系统
9、中，各段纸机烘缸排出的蒸汽冷凝水经过多级闪蒸，依次产生不同品位的二次蒸汽，蒸汽冷凝水降低温度后，再排出冷凝水罐。如I段烘缸排出的蒸汽冷凝水进入一级冷凝水闪蒸罐，产生二次蒸发汽经热泵增压后供一段烘缸加热用，由一级闪蒸罐排出的蒸汽冷凝水进入二级闪蒸罐进行多级闪蒸，热能得到了充分利用。图1三级闪蒸热泵供热系统工艺流程1.分汽缸2.一级闪蒸罐3.二级闪蒸罐4.三级闪蒸罐5.冷凝水贮水罐6.冷凝水水泵7-9.热泵10-16.差压排水器17.分离器18.真空泵19.水封槽纸幅在造纸机的网部成形并在压榨部脱水以后，大约尚有60%80%的水分，然后在造纸机的干燥部用加热蒸发扩散的方法进一步脱去，使纸幅达到成品
10、所需的94%左右的干度。湿纸页进入干燥部与烘缸接触干燥，要求干燥温度按一定的规律变化，称为干燥曲线。要在生产过程中得到合适的干燥曲线（图2），首先要选择好烘缸的分组和各组的烘缸个数，其次是用自动化仪表去调节和稳定干燥曲线。为了便于排除烘缸内的冷凝水，还必须保持烘缸内汽压和冷凝水箱汽压之差，即跨过吸管的压力之差的稳定。图2各种纸张烘缸温度曲线1-瓦楞纸2-新闻纸3-1号书写纸4-2号书写纸图3为DCS系统控制图，本系统中，各控制分部于上位机（操作员站）通过WinCC监控软件的OPC接口进行数据传送。OPC接口是OPC服务器实现的一套标准的COM接口，其基于OPC规范。OPC规范基于微软的COM技
11、术，规范了过程控制和生产自动化软件与用OPC服务器实现的硬件驱动程序之间的接口，并且提供基于工业自动化应用的统一数据传输平台。只要工业自动化软件符合OPC规范，它不需要做任何修改就能一致地访问所有OPC服务器实现的硬件驱动程序。图3DCS系统控制图本系统能实现以下几种控制功能1）低选与分层调节的组合功能本系统每组烘缸具有低选与分层调节的组合功能，其主要目的是解决纸机烘干部出现断纸时，系统会自动的去调节每组烘缸的排水能力，会自动的降低每组烘缸进汽压力，保证每个烘缸组在断纸时排水性能仍处于最佳状态。2）高选功能本系统第一组烘缸具有高选功能，第一组烘缸共有三个控制回路，第一个控制回路控制1#烘缸的进
12、汽压力，第二个控制回路控制2#烘缸的进汽压力，第三个控制回路控制3#4#烘缸的进汽压力，第一烘缸组首先利用其它四个热泵系统所吹泄出的少量蒸汽，当任何一个烘缸进汽压力不够时，通过高选功能自动打开补充新鲜蒸汽阀门进行补充，其目的主要是充分利用其它四个烘缸组尾汽和闪蒸蒸汽。3）串级控制功能PIC-101与纸张水分信号进行串级控制，即纸张水分信号作为PIC-101控制回路的外给定，PIC-101在外给定工作状态时PIC-101的压力大小由纸张水分来控制。4）比值控制功能PIC-102，PIC-103，与PIC-101实现了比值控制，即在PIC-102，PIC-103在外给定工作状态时，PIC-102，
13、PIC-103只要设定好比例系数即可实现比值控制。在比值控制状态下，只要改变PIC-101压力设定值，其它所有烘缸组的压力设定值就按比例系数自动得到改变。如果系统在串级控制状态下所有烘缸组的压力就会随着纸张水分大小自动进行调节，无需人工干预，因此，纸机烘干部可以实现完全自动化。5）断纸连锁功能当烘干部断纸时，每5分钟PIC-101压力设定值下降50Kpa，直至PIC-101压力值降至50Kpa为止，纸机处于稳定状态。当断纸结束纸张全部经过烘干部时PIC-101的设定值自动恢复断纸前的压力设定值，并由纸张的水分大小来自动改变PIC-101的压力设定值，因此纸机很快就进入稳定状态。=热泵的应用现代
14、较先进的蒸汽冷凝水系统，采用热泵作为烘缸排水的动力，二次蒸汽主要在本段内循环，从原理和本质上与原来的三段通汽有很大的区别，其热泵的作用意义也不同。它使三段通汽的许多弊病得以根本地解决。所谓蒸汽吹贯，是指利用控制汽水分离器出口管线上的孔板前后的压差，使一股相对稳定的蒸汽流在本组烘缸的进出口间形成回路。这股蒸汽流主要由从烘缸中排出的未冷凝蒸汽和从汽水分离器中闪蒸出来的二次蒸汽组成，称为吹贯蒸汽。该系统的主要特点是：（1）烘缸内冷凝水排出的动力主要不是靠压差，而是靠吹贯蒸汽。这样当烘缸压力和压差在很低的情况下（例如断纸时），烘缸内的冷凝水可以照常顺畅地排出，而不必打开排空阀。（2）二次蒸汽主要在本段
15、内循环，各段之间不会互相干扰。控制也比较简单，就象一个单段通汽独立控制。该系统的工作原理是：通过控制孔板前后的压差，从而控制流经孔板吹贯蒸汽的动压头。此动压头是控制吹贯蒸汽携带冷凝水量的关键。从下面气体的孔板流量计算式中可看出，当压差设定值（PaPb）为一个常数时，吹贯蒸汽的流量V是随着蒸汽密度m的平方根而变化。而烘缸内的冷凝率，基本上也是蒸汽密度平方根的函数。因此在任何烘缸压力之下，吹贯蒸汽流量与冷凝率都保持着一个固定的百分比。当冷凝率升高时，吹贯蒸汽的流量自动地升高；当纸机断纸时，冷凝率降低，吹贯的流量也自动地降低。V=C0A0 2（PaPb）/m式中：V流量C0流量系数A0孔板小孔截面积气体膨胀系数PaPb-孔板前后压差m气体密度如果采用烘缸组进出口压差来控制，情况则不同：当低压力或断纸时，为了保持压差值，吹贯蒸汽的流量将以指数倍增加，这时就必须把排汽阀打开。如图2的流程，当压差值低于设定值时，将自动打开通往下一段的控制阀，通过真空泵的抽吸力继续维持必要的压差值。借此机会，还能排除烘缸内的不冷凝气体。因此，这种流程也是可以的。蒸汽来源可以有两种：一种是低压蒸汽直接用于烘缸进汽，另一种是高压蒸汽用于运行热泵，控制热泵孔板前后的压差。在使用蒸汽压力较低的纸机，也可以只用一种蒸汽源，但总管压力必须保
