Замкнутый цикл паровоздушной смеси в сушильной части бумагоделательной машины

Энергетическая эффективность бумагоделательной машины определяется технологией организации тепловых потоков в ее сушильной части. Сушка бумаги является наиболее энергетически затратным этапом производства бумажной продукции, так как наибольшее количество водяных паров выделяется именно в сушильной части БДМ.

Рациональное распределение потоков воздуха и паровоздушной смеси в сушильной части способствует повышению производительности и стабилизации работы машины.

Литературный обзор. Тепловой режим сушильной части обеспечивается входящей в еѐ состав пароконденсатной системой. Существующие системы теплоснабжения с каскадным распределением давления, в состав которых входят, как правило, двухступенчатые теплорекуперационные установки позволяют частично утилизировать низкопотенциальную теплоту отработавшего пара и сушильного воздуха.

Материалы и методы: Авторами были произведены расчеты сушильной части действующей бумагоделательной машины. Распределение энергии по функциональным частям БДМ в случае традиционной технологической схемы позволяет сделать следующий вывод: при незначительной доле удаляемой влаги в сушильной части БДМ (0,7 %), потребление энергии здесь максимально. Анализ приращений эксергии показывает, что практически все элементы теплового процесса сушки характеризуются низкими значениями эксергетических КПД. На основании эксергетического анализа в статье выделяются основные направления повышения степени термодинамического совершенства технологического процесса в сушильной части бумагоделательной машины.

Результаты и обсуждение: Предполагается, что глубокая внутренняя регенерация теплоты паровоздушной смеси для нагрева исходного воздуха позволит увеличить эксергетический КПД теплорекуперационной установки и снизить отвод теплоты в окружающую среду. Рассматривается эффективность разработки и реализации замкнутого цикла использования паровоздушной смеси в сушильной части. Организация замкнутого цикла предусматривает, что воздух, в основном, несет технологическую нагрузку, то есть является транспортным агентом в переносе влаги и теплоты по замкнутому контуру.

Выводы: Проведенные расчеты показывают, что эксергетический КПД процессов в рекуперационной установке сушильной части бумагоделательной машины действующих производств составляет 28,6 % против 66,29 % в предложенном способе. В целом, эксергетический КПД сушильной части БДМ в случае реализации замкнутого цикла паровоздушной смеси будет равен 72,4 %.

1. Бойков Л.М. Энергосбережение и ускорение сушки бумаги и картона. СПб.: СПбГУПТД: Высш. шк. технологии и энергетики 2018. - 258с

2. Бойков Л.М., Прохоров Д.А., Ионин Е.Н. Модернизация систем вентиляции на предприятиях ЦБП // Целлюлоза, бумага, картон. 2015. №10.

3. Dincer I., Rosen M.A. Exergy Analysis of Heating, Refrigerating and Air Conditioning: Methods and Applications. Elsevier Inc, 2015//J. Exergy., 2015. Vol. 18, № 2.pp129.

4. Mateos-Espejel E., Paris J., Savulescu L., Maréchal F. Unified methodology for thermal energy efficiency improvement; application to kraft process. // Chemical Engineering Science. 2011. V. 66, N 2.

5. Бельский А.П., Лотвинов М.Д. Вентиляция бумагоделательных машин. М.: Лесная промышленность, 1990.

6. Бродянский В. М. Эксергетический метод и его приложения. М.: Энергоатомиздат, 1988г.

7. В.С.Куров. Бумагоделательные и картоноделательные машины /. Под ред. В.С. Курова, Н.Н. Кокушина. СПб: Изд-во СПбПУ, 2008.

8. 8 Бойков Л.М. Вентиляция бумаго- и картоноделательных машин. СПб.: СПбГУПТД, 2018.

9. Суходуб И.О., Дешко В.И. Эксергетический анализ систем вентиляции с утилизацией полной теплоты // Инженерно-строительный журнал. 2014. №2 (46).

10. Hovey G., Allen D.G., Tran H. Drying kinetics of biosludge from pulp and paper mills.Pulping, engineering, environmental, recycling, sustainability conference;. Jacksonville.FL: TAPPI Press, 2019 Ссылка активна на :27-30 октября 2019.

11. 11.Немировская В.В., Кузовлев А.В. Энергосбережение с применением утилизаторов теплоты // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Холодильная техника и кондиционирование. 2015. № 2

12. Plaznik U., Poredoš A., Kitanovski A., Vrabelj M., Kutnjak Z., Malič B. Electrocaloric cooling; the importance of electric-energy recovery and heat regeneration // EPL. 2015. Vol. 111. N 5.

13. Gjennestad M.A., Aursand E., Magnanelli E., et al. Perfomance analysis of heat and energy recovery ventilators using exergy analysis and nonequilibrium thermodynamics // Energy and Buildings. 2018. Vol. 170.

14. Казаков В.Г., Луканин П.В., Смирнова О.С. Эксергетический анализ технологических схем производства целлюлозы и бумаги // Промышленная теплоэнергетика. СПб ГТУРП. - СПб. 2013.-c 93 . № 11.

15. Михайлов В.А., Сотникова Е.В., Калпина Н.Ю. Энергосбережение в системах вентиляции и кондиционирования воздуха. М. Сер. Научная мысль. 2017.