高强瓦楞纸机干燥部能耗协同控制系统的设计及优化研究

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1、中!国!造!纸!学!报=E,-./0.123#/0#4563/.78$9./:7.9;-"#$%&'!(#%&!')*+高强瓦楞纸机干燥部能耗协同控制系统的设计及优化研究*!&'!&'!&*!&汤!伟!孙振宇!池东明!冯晓会!*%陕西科技大学电气与信息工程学院"陕西西安"+*))'*&'%陕西科技大学轻工科学与工程学院"陕西西安"+*))'*&&%陕西科技大学工业自动化研究所"陕西西安"+*))'*#摘!要!为了进一步地降低纸机干燥部能耗%提高能源的利用效率"本课题提出了能耗协同控制的概念"即同时考虑烘缸内部蒸汽冷凝水热力系统的能量消耗与气罩通风热力系统的能量消耗"实现二

2、次热能的循环综合利用$针对高强瓦楞纸机干燥部设计了一套基于西门子Q+>&))7C5的能耗协同_5Q控制系统"实现了干燥部上述系统的整合"不但能够降低纸机干燥部的能耗"也为干燥部全局优化方案的实现打下了基础$本控制系统已在多条高强瓦楞纸机生产线上得到了应用"收到了较好的节能效果$为了实现干燥部的全局优化"本课题搭建了基于数据驱动的控制策略优化控制框架"将工业现场的大量运行数据用于模型的修正并建立控制策略优化数据库"可以快速寻找与当前工艺条件最为匹配的优化控制策略"实现节能降耗$关键词!蒸汽冷凝水热力系统&密闭气罩热力系统&能耗协同控制&_5Q控制系统&数据驱动中图分类号!,

3、Q+!!!!文献标识码!I!!!!文章编号!*)))>HEG'!')*+#)&>))=E>)H!!造纸工业中"能耗成本在生产总成本中所占比例统!烘缸外部#内的湿热蒸汽的排放和热能的回收(*)越来越高$干燥部主要发挥蒸发脱除湿纸幅中残利用问题$然而"蒸汽冷凝水系统供应商和密闭气罩留水分%提高纸张强度的作用"其能耗占整个造纸生设备供应商各自只考虑自己的供汽方案"不考虑二者产过程的H)F"所消耗的蒸汽量占制浆造纸生产过之间的能量综合利用问题"导致了蒸汽能量的大量浪程汽耗总量的H=F"所以干燥部的节能降耗成为了费$为了解决这个问题"笔者提出了能耗协同控制的('>&)降低造纸能耗和

4、生产成本的重要环节$而干燥部概念"即将烘缸内部蒸汽冷凝水热力系统的能量消耗的能耗主要来源于两部分"一个是烘缸内部即蒸汽冷与密闭气罩通风热力系统的能量消耗一起考虑"实现凝水系统的能耗"另一部分是烘缸外部即气罩通风系二次热能的循环综合利用$本课题针对高强瓦楞纸机统的能耗"所以对于烘缸内外部的节能研究都显得尤干燥部"设计了一套_5Q控制系统"以达到节能降为重要"其控制系统更是在其中起着举足轻重的耗的目的$系统中"为了解决传统多段供汽与热泵供作用$汽系统存在的缺陷"采用了一种多段供汽与闭式热泵目前"大多蒸汽冷凝水热力系统采用传统多段供供汽系统相结合的供汽方案"加强热泵的作用%有效

5、(H>+)汽系统或热泵供气系统"其中多段供汽系统存在烘缸地避免烘缸积水现象&纸机车速较高时"由于密积水及由其导致的烘缸传热效率低%能耗增加等问闭气罩具有热回收效率高%进排风量较小%操作时温题"在供汽系统中加入热泵虽然在一定程度上解决了湿度较高等优势"故在干燥部中采用全封闭的密闭气这些问题"但是当工况发生较大变化时"由于热泵自罩&为了提高干燥部整体的能源利用效率"实现热能身的调节范围较窄"作用有限&在气罩通风系统中"的循环利用%降低损耗"设计了干燥部能耗协同控制随着纸机车速的提高"气罩形式逐渐从敞开式气罩发系统$(G>=)展为半密闭气罩再到密闭式气罩$立足于降低纸!!纸机干

6、燥部能耗协同系统机干燥部整体的能耗"不但要提高蒸汽冷凝水系统!烘缸内部#的干燥效率"而且还要考虑气罩通风系经过多年的发展"纸机干燥部两大系统!即蒸!收稿日期'')*H>)H>''!基金项目'陕西省重点科技创新团队计划项目!')*GD5,>*=#&咸阳市科技计划项目!')*'D)&>)*#&陕西省教育厅重点实验室科研计划项目!*=cQ)*&#$!作者简介'汤!伟"男&博士"教授&主要研究方向'制浆造纸全过程自动化"工业过程控制"大时滞过程控制及应用$J>B.3$'g2./WS)HX*H&%1#B!第&'卷!第&期高强瓦楞纸机干燥部能耗协同控制系统的设计及优化研究=S汽冷凝水

7、系统和气罩通风系统#单体能耗逐渐趋于分热能直接送回锅炉或电厂"会在管道运输过程中造稳定"很大程度上提高了纸机干燥部的能源利用效成大量的热量损失$在气罩通风系统中"采用密闭气率$为了进一步地降低纸机能耗%提高能源利用效罩方案排除纸幅蒸发出的水蒸气并改善干燥环境"因率"将上述两系统协同起来"最大化地回收利用二次为相较于敞开式气罩可以节约蒸汽*=FZ')F"干能源将成为新的发展趋势"其控制系统更是在其中起燥部干燥能力提高*=FZ')F$系统需要大量热源着至关重要的作用$将室温空气加热到*))左右并送入密闭气罩内去提!"!!工艺流程