日益严格的节能减排政策、激烈的市场竞争和日益严峻的资源短缺,促使作为耗能大户的造纸行业必须狠下工夫。干燥部是造纸工艺中的主要耗能且最后一道能调整纸幅水分的工段,其中干燥部热风交换系统的工作状态与方式对其运行状况、节能效果和成纸质量等起着关键作用。本文首次对热风交换系统进行了系统的研究并充分挖掘其潜在功能,所取得的成果必将促进我国造纸业快速稳定的发展。本文对热风交换系统参数的动态特性、优化过程及其节能效果进行了系统的研究;探讨了纸机干燥部向更高排风露点发展的一限制因素和引起干燥部经常断纸的一可能原因;对干燥部重要参数-零位进行建模,通过量化分析了干扰对其的影响和应采取的控制策略;最后构造了利用热风交换系统进风和烘缸蒸汽压共同控制纸幅水分的阀位控制系统。本文研究成果如下:(1)热风交换系统排风露点的选取与气罩的材料、密闭性能等有关,目前高湿度密闭气罩的性能已能充分满足排风露点的继续提高,而干网材料在高湿度下易水解的特性才是限制更高排风露点的主要因素。(2)气罩进风温度有一最优化点且在排风露点、罩平衡和排风温度等选取之后才能确定,其值随进风湿度的变化而变化。(3)气罩进风湿度的变化会影响气罩进、排风量差和热动力都发生变化,但相对于进、排风量差变化对零位的影响,空气热动力变化引起的零位变化可以忽略。故在纸机稳定运行时,保证气罩进、排风量差稳定就可稳定气罩零位。(4)上层气罩内外压差曲线随高度呈线形变化且斜率为正;下层气罩压差曲线斜率接近于无穷大。上层气罩空气温度变化幅度约为进风温度变化幅度的55%且引起压差曲线斜率发生变化,下层气罩空气状态随车间空气状态而变;气罩进风湿度变化导致进排风量差变化约12.5%,进排风量差变化引起压差曲线左右平移,渗入风量变化显著。(5)对于高湿度密闭气罩来说,气罩进、排风量差过大会引起气罩内产生真空并导致纸幅断纸;在打开气罩门时更会有冲击式气流进入气罩而影响生产。(6)设计的新纸幅水分控制系统采用热风交换系统进风流量来快速稳定纸幅水分,而后经阀位控制器缓慢调整烘缸蒸气压来稳定进风流量,在此基础上设计了利用额外进风量来及时消除进干燥部纸幅水分波动的前馈控制系统,其测点设在压榨部末端。(7)热风交换系统新控制策略采用排风机排风量稳定气罩零位,排风循环风量稳定气罩内气流状况;阀位设定值对应的气罩进风量应根据车间来风湿度进行调整;同时研究发现干扰(纸机产量与进干燥部纸幅水分波动)对气罩排风露点的影响很小,排风露点设计值可取为最优化值。