一种提高纸机效能的系统及方法

技术领域

本发明属于蒸汽加热烘干技术领域，尤其涉及一种提高纸机效能的系统及方法。

背景技术

蒸汽加热烘干其会利用热泵系统对烘缸进行加热，传统的烘缸蒸汽加热，其利用新蒸汽对烘缸进行热交换方式达到加热的目的，热交换后的汽水混合物其进入汽水分离器中进行汽水分离。例如，中国专利公开了一种CN102317541B-使用蒸汽回收干燥棉纸幅面的装置和方法，这种利用热泵对冷凝水进行重复利用的方式其能够达到节能的目的；同时，中国专利还公开了一种CN204662174U-一种烘缸蒸汽高效循环利用系统，利用蒸汽喷射器将新蒸汽和回收的蒸汽进行混合利用，蒸汽回收利用达到节能的目的。

虽然上述的第一种方式其可以起到节能的目的，但是，其无法按将热交换后的低温蒸汽进行回收利用，导致蒸汽存在浪费；第二种方式其虽然可以将分离后的蒸汽进行回收利用，这种方式其利用较高压力的新蒸汽引射较低压力的回收蒸汽，获得中间某一压力的蒸汽，以达到低品高用"或余热利用的目的，但是，这种方式其势必会导致新蒸汽的蒸汽压力和温度下降，也就会进一步导致新蒸汽和回收蒸汽混合后的混合蒸汽其对于烘缸的加热需要更多的蒸汽消耗，节能效果还是不理想。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种可以解决上述技术问题的一种提高纸机效能的系统及方法。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种提高纸机效能的方法包括如下步骤：

S1.新蒸汽供给管将新蒸汽从烘缸进口处供给至烘缸内，烘缸烘干作业，从烘缸的出口将新蒸汽被烘缸热交换后的汽水混合物排放至汽水分离器中；

S2.汽水分离器分离处理汽水混合物后的冷凝水从冷凝水排放系统排出，汽水分离器分离处理汽水混合物后的分离蒸汽进入至汽水分离器顶部的蒸汽回收单向输送管路，并且蒸汽回收单向输送管路和新蒸汽供给管连通，开启蒸汽压缩机，蒸汽压缩机对进入至蒸汽回收单向输送管路中的分离蒸汽进行增压并且增压后的分离蒸汽其蒸汽压力大于新蒸汽的蒸汽压力，增压后的分离蒸汽进入新蒸汽供给管与新蒸汽供给管内的新蒸汽共混，混合后的蒸汽混合物最终进入至烘缸中；

重复上述的S2步骤，使得汽水分离器分离处理的分离蒸汽被增压循环利用。

在上述的S2步骤中，蒸汽回收单向输送管路与新蒸汽供给管的连接处通过加速共混方式使得蒸汽回收单向输送管路输送的增压分离蒸汽沿着新蒸汽供给管的新蒸汽输送方向输出并与新蒸汽混合。

在上述的S2步骤中，被增压后的分离蒸汽迫使蒸汽回收单向输送管路上的单向阀打开并最终进入至新蒸汽供给管内。

一种提高纸机效能的系统包括烘缸，在烘缸的进口处连接有新蒸汽供给管，在烘缸的出口处连接有汽水分离器，在汽水分离器的蒸汽出口处连接有蒸汽回收单向输送管路并且蒸汽回收单向输送管路远离汽水分离器的一端与新蒸汽供给管连通，在蒸汽回收单向输送管路上连接有用于对经过汽水分离器分离处理得到的分离蒸汽进行增压的蒸汽压缩机，经过蒸汽压缩机增压后的分离蒸汽其蒸汽压力大于新蒸汽供给管内的新蒸汽其蒸汽压力，增压后的分离蒸汽与新蒸汽在新蒸汽供给管中共混并且最终的蒸汽混合物从烘缸的进口处进入至烘缸内。

在上述的一种提高纸机效能的系统中，所述蒸汽回收单向输送管路和新蒸汽供给管连通的一端具有能够使得增压后的分离蒸汽与新蒸汽加速混合并进入至烘缸内的加速共混结构。

在上述的一种提高纸机效能的系统中，所述加速共混结构包括连接在蒸汽回收单向输送管路和新蒸汽供给管连通一端的倾斜管，新蒸汽供给管与烘缸进口处的一段为直管，倾斜管连接在直管上，倾斜管靠近蒸汽回收单向输送管路的一端和烘缸进口处的水平距离大于倾斜管靠近直管一端和烘缸进口处的水平距离。

在上述的一种提高纸机效能的系统中，所述倾斜管的轴心线和直管的轴心线形成钝角。

在上述的一种提高纸机效能的系统中，所述蒸汽回收单向输送管路上设有单向阀；在新蒸汽供给管上设有新蒸汽单向阀。

在上述的一种提高纸机效能的系统中，所述汽水分离器底部连接有冷凝水排放管路。

在上述的一种提高纸机效能的系统中，所述蒸汽压缩机包括高速电机，在高速电机的输出轴上连接有高速转子，在高速电机的外壳靠近高速转子的一端固定连接有套在高速电机输出轴外围的后盖，在后盖内侧固定有套在高速电机输出轴并与高速电机输出轴密封连接的密封器，在后盖外缘连接有蜗壳，连接在蜗壳远离后盖一端的蜗壳内体，在蜗壳内体远离蜗壳的一端连接有进口管，在蜗壳内体靠近蜗壳的一端内侧和蜗壳的内圆柱面之间设有静轮盖，高速转子的高速叶轮位于静轮盖内侧，高速转子远离高速电机输出轴一端的锥形部伸入至蜗壳内体内，在蜗壳的下侧最低处连接有排水口，在蜗壳的下侧连接有蒸汽排出口，蒸汽排出口的进汽口高于排水口的进水口。密封器和高速电机输出轴形成环抱式密封。

与现有的技术相比，一种提高纸机效能的系统及方法的优点在于：利用对回收的分离蒸汽进行增压，其可以进一步提高运行效率，节约运行成本。

利用对回收的分离蒸汽进行增压升温并与新蒸汽混合的方式，其可以进一步降低运行能耗，节省新蒸汽的输入量。

附图说明

图1是本发明提供的流程框图。

图2是本发明提供的蒸汽压缩机结构示意图。

图中，新蒸汽供给管1、新蒸汽单向阀10、烘缸2、排放管20、汽水分离器3、冷凝水排放管路4、冷凝泵40、蒸汽回收单向输送管路5、加速共混结构50、蒸汽压缩机6、高速电机60、高速转子61、高速叶轮610、后盖62、密封器63、蜗壳64、蜗壳内体65、进口管66、静轮盖67、锥形部68、排水口69、单向阀7、钝角a。

具体实施方式

以下是发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

如图1和图2所示，一种提高纸机效能的方法包括如下步骤：

S1.新蒸汽供给管1将新蒸汽从烘缸2进口处供给至烘缸2内，新蒸汽的压力小于0.6MPa，例如：0.5 MPa，烘缸2烘干作业，其可以对特种纸进行烘干，从烘缸2的出口将新蒸汽被烘缸2热交换后的汽水混合物排放至汽水分离器3中。

新蒸汽供给管1通过直管与烘缸2进口处连接。

汽水分离器3分离处理汽水混合物后的冷凝水从冷凝水排放系统排出，优选地，冷凝水排放系统包括冷凝水排放管路4，在冷凝水排放管路4上连接有冷凝泵40，冷凝泵40将冷凝水处理后排放至锅炉房或者热交换器，重复利用其可以进一步降低运行能耗，节能且更加环保。

烘缸2的出口连接有排放管20，排放管20连接在汽水分离器3的中部，而冷凝水排放管路4连接在汽水分离器3的底部，这种方式其可以确保汽水分离的充分性。

汽水分离器3分离处理汽水混合物后的分离蒸汽进入至汽水分离器3顶部的蒸汽回收单向输送管路5，并且蒸汽回收单向输送管路5和新蒸汽供给管1连通，进一步地，蒸汽回收单向输送管路5与新蒸汽供给管1的直管连通，开启蒸汽压缩机6，蒸汽压缩机6安装在蒸汽回收单向输送管路5靠近汽水分离器3的一端，蒸汽压缩机6对进入至蒸汽回收单向输送管路5中的分离蒸汽进行增压并且增压后的分离蒸汽其蒸汽压力大于新蒸汽的蒸汽压力，增压后的分离蒸汽进入新蒸汽供给管1与新蒸汽供给管1内的新蒸汽共混，混合后的蒸汽混合物最终进入至烘缸2中；

重复上述的S2步骤，使得汽水分离器3分离处理的分离蒸汽被增压循环利用。

蒸汽压缩机6对分离蒸汽增压后，此时的分离蒸汽其压力、速度和温度都被提高，对于被回收的蒸汽其进行增压并与新蒸汽进行混合，在混合之前增压后的分离蒸汽其压力等等都高于新蒸汽，即，增压后的分离蒸汽其可以进一步提升新蒸汽的压力，在相同的加热时间周期内，本申请可以大幅减少增压分离蒸汽和新蒸汽混合后对于烘缸的加热消耗总量，同时，分离蒸汽其回收量会明显低于新蒸汽供给量，蒸汽压缩机6对于回收的分离蒸汽进行增压，其容易使得分离蒸汽被迅速增压，增压简单且效率高，即利用增压后的分离蒸汽其和新蒸汽进行混合输送，这种方式的新蒸汽其压力、速度和温度不会受到增压后的分离蒸汽而出现降低的现象，相反，本申请还可以对新蒸汽进行提速、升温和增压，确保了混合蒸汽其对于烘缸的加热效率。

另外，利用蒸汽压缩机6增压后的分离蒸汽其压力大于新蒸汽压力，并最终混合的方式，在蒸汽回收单向输送管路5和新蒸汽供给管1的连通处，由于两个管路中的蒸汽压力不一致，增压后的分离蒸汽其会主动迫使新蒸汽加速混合，以及加速进入至烘缸内，以达到高效的运行效率，同时，这种方式其还可以进一步降低运行能耗。

在上述的S2步骤中，蒸汽回收单向输送管路5与新蒸汽供给管1的连接处通过加速共混方式使得蒸汽回收单向输送管路5输送的增压分离蒸汽沿着新蒸汽供给管1的新蒸汽输送方向输出并与新蒸汽混合。

加速共混方式采用机械结构实现。加速共混方式使得新蒸汽能够具有一个比原先速度更快的速度进入烘缸，并且还可以加速混合增压后的蒸汽和新蒸汽。

在上述的S2步骤中，被增压后的分离蒸汽迫使蒸汽回收单向输送管路5上的单向阀7打开并最终进入至新蒸汽供给管1内。单向阀7起到安全阀的作用，同时，在后续的烘缸排放汽水混合物时，汽水分离器3其内部压力低于烘缸内的压力，可以使得烘缸内的汽水混合物排放干净。

如图1和图2所示，一种提高纸机效能的系统包括烘缸2，在烘缸2的进口处连接有新蒸汽供给管1，在烘缸2的出口处连接有汽水分离器3，烘缸2和汽水分离器3之间通过排放管20连接。在汽水分离器3底部连接有冷凝水排放管路4。

在汽水分离器3的蒸汽出口处连接有蒸汽回收单向输送管路5并且蒸汽回收单向输送管路5远离汽水分离器3的一端与新蒸汽供给管1连通，在蒸汽回收单向输送管路5上连接有用于对经过汽水分离器3分离处理得到的分离蒸汽进行增压的蒸汽压缩机6，经过蒸汽压缩机6增压后的分离蒸汽其蒸汽压力大于新蒸汽供给管1内的新蒸汽其蒸汽压力，增压后的分离蒸汽与新蒸汽在新蒸汽供给管1中共混并且最终的蒸汽混合物从烘缸2的进口处进入至烘缸2内。

蒸汽回收单向输送管路5上设有单向阀7，单向阀7位于蒸汽压缩机6的蒸汽排出口后方。单向阀7其可以避免新蒸汽进入至蒸汽压缩机6，起到保护的作用，同时，烘缸在排放汽水混合物时能够被彻底排放。

其次，在新蒸汽供给管1上设有新蒸汽单向阀10。利用对回收的分离蒸汽进行增压，增压后的分离蒸汽再与新蒸汽进行混合，在这个过程中，可以减小新蒸汽单向阀10开启角度，以达到节能的目的。例如，未对分离蒸汽进行增压并与新蒸汽进行混合时，此时的新蒸汽单向阀10开启角度是80-90°，而当对分离蒸汽进行增压并与新蒸汽混合后，此时的新蒸汽单向阀10只要开启40-50°即可满足生产要求。

另外，利用对回收的分离蒸汽进行预先增压的方式，其可以使得系统能够适应于低压分离蒸汽的充分回收利用，避免了蒸汽的浪费，进一步节省了生产成本。

优选地，在蒸汽回收单向输送管路5和新蒸汽供给管1连通的一端具有能够使得增压后的分离蒸汽与新蒸汽加速共混并进入至烘缸2内的加速共混结构50。具体地，本实施例的加速共混结构50包括连接在蒸汽回收单向输送管路5和新蒸汽供给管1连通一端的倾斜管，新蒸汽供给管1与烘缸2进口处的一段为直管，倾斜管连接在直管上，倾斜管靠近蒸汽回收单向输送管路5的一端和烘缸2进口处的水平距离大于倾斜管靠近直管一端和烘缸2进口处的水平距离。

倾斜管的轴心线和直管的轴心线形成钝角a。例如，该钝角为58°、60°和62°等等，当然，还可以设计另外的钝角，本实施例在此不进行穷举。倾斜管a的倾斜，其可以使得增压后的分离蒸汽其按照新蒸汽的输送方向冲击新蒸汽，冲击并实现新蒸汽和增压后的分离蒸汽混合，这种方式其可以明显提高共混混合效率，以及提高进一步提升新蒸汽进入至烘缸中的速度。

倾斜管a为一字管，置于管径，优选地，倾斜管a的管内径等于或者小于直管的内径，以保证蒸汽供给的及时性和充足性。

具体地，本实施例的蒸汽压缩机6包括高速电机60，在高速电机60的输出轴上连接有高速转子61，高速转子61的形状呈伞状，高速转子61的侧部有若干呈圆周等间距分布的高速叶轮610，采用直驱的方式，其动力输出更加及时。

其次，高速转子61远离高速电机60输出轴的一端具有锥形部68，其可以对进入的分离蒸汽形成分流。

在高速电机60的外壳靠近高速转子61的一端固定连接有套在高速电机60输出轴外围的后盖62，在后盖62内侧固定有套在高速电机60输出轴并与高速电机60输出轴密封连接的密封器63，具体地，在后盖62的内壁设有第一台阶，在密封器63的外壁设有与所述第一台阶匹配的外凸部，这种结构其扩大了两者的接触面，以进一步提高两者之间的密封性。其密封器63的内壁设有若干呈间隔均匀分布的密封唇，密封唇和高速电机的输出轴动密封连接，以确保在增压时的密封性。另外，高速转子61与高速电机的输出轴连接的一端端面和密封器63以及后盖62之间留有间隙，以防止接触的干涉，并且所述高速转子61和后盖62形成的间隙小于所述高速转子61和密封器63形成的间隙，以提供一个分流压力的缓冲，起到保护作用。

在后盖62外缘连接有蜗壳64，具体地，在后盖62远离高速电机的一端外缘设有直角缺口，连接在蜗壳64远离后盖62一端的蜗壳内体65，蜗壳64的单边横向截面呈C形圆环，为了提高固定稳定性，在C形圆环的两个端部分别连接有方形固定部，其中一个方形固定部与直角缺口匹配，并且两者利用若干呈圆周分布的螺栓进行连接固定。

在蜗壳内体65远离蜗壳64的一端连接有进口管66，进口管66为锥形管，在蜗壳内体65靠近蜗壳64的一端内侧和蜗壳64的内圆柱面之间设有静轮盖67，静轮盖67的形状与高速叶轮610的形状相适应并且静轮盖67的单边截面弧长长于高速叶轮610的弧长，高速叶轮610位于静轮盖67内侧的中部位置，这种结构其可以在锥形部68的分流作用下使得分离蒸汽进入高速转子中，高速转子61的高速叶轮610位于静轮盖67内侧，高速转子61远离高速电机60输出轴一端的锥形部68伸入至蜗壳内体65内，在蜗壳64的下侧最低处连接有排水口69，便于及时将分离冷凝水排放，在蜗壳64的下侧连接有蒸汽排出口，蒸汽排出口的进汽口高于排水口69进水口。蒸汽排出口排出的增压分离蒸汽则进入至蒸汽回收单向输送管路5中，此时的增压分离蒸汽其迫使单向阀被打开，以及时将增压后的分离蒸汽输送至新蒸汽供给管1中。

另外一个方形固定部其一端的直角棱边与蜗壳内体65后端外缘的直角缺口槽配合，并且该方形固定部其另一端内表面与静轮盖67的大直径端端面密封，静轮盖67的小直径端端面和蜗壳内体65的后端面内缘密封连接。

未增压的分离蒸汽从进口管66进入，高速转子61通过高速电机60使得高速转子61和高速叶轮610高速旋转，对分离蒸汽做功，使流经弧形叶轮的分离蒸汽其压力、速度和温度被迅速提高，然后增压后的分离蒸汽流入静轮盖67和蜗壳64，使气流速度降低并且压力再提升的增压过程，蜗壳64内的冷凝水其从最下侧的排水口69排出，而被增压后的分离蒸汽则从蒸汽排出口进入至蒸汽回收单向输送管路5中并打开单向阀。

实施例二

本实施例的工作原理和结构与实施例一基本相同，不同的结构在于：所述的倾斜管为拱形管，并且拱形管的拱形向下拱起。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。