BRPI0613331B1 - cúpula de escape de vapores para uma máquina de papel e/ou papelão - Google Patents

Abstract

cúpula de escape de vapores para máquina de papel e/ou papelão. a invenção é caracterizada pela idéia de projetar uma disposição de sensor de condensação ou um sistema de sensor de condensação na área interna da caixa da cúpula de escape de vapores, com a (o) qual a área superior interna da cúpula de escape de vapores seja monitorada quanto a uma formação potencial e iminente. uma formação de gotículas e conseqúentemente potencial influência negativa do processo de secagem serão antecipadas ou detectadas pelo sensor, podendo ser identificada antecipadamente e evitada por medidas técnicas uma condensação iminente. por isso, a operação da cúpula de escape de vapores se torna mais segura e mais controlada, podendo ser otimizadas as quantidades de ar de escape da cúpula e também a quantidade de alimentação de ar no processo. o ponto (teórico) de suor da operação da cúpula de escape de vapores da máquina de papel ou de papelão poderá ser aumentado e as reservas disponíveis do sistema poderão ser reduzidas a um mínimo seguro. além disso, é possível obter uma economia de energia tanto com relação à quantidade de vapor contida no ar de processo quanto na energia consumida dos ventiladores de alimentação de ar e ventiladores de ar de escape.

Description

"CÚPULA DE ESCAPE DE VAPORES PARA UMA MÁQUINA DE PAPEL E/OU PAPELÃO" Descrição [001] A invenção se refere a uma cúpula de escape de vapores para uma máquina de papel e/ou papelão.

[002] As máquinas de papel ou de papelão apresentam partes de secagem, nas quais a folha continua de papel ou de papelão é seca com a alimentação de ar proveniente do calor por convecção ou do calor por radiação, normalmente, por meio de um cilindro secador. Para transportar as grandes quantidades de umidade ou carregamentos de umidade do ar, que, às vezes, poderão ser superiores a 200 g por kg de ar seco, são empregados sistemas de ar eficientes para obter a segurança de processo e para a melhor assistência ao processo de secagem. Na parte de secagem da máquina de papel e de papelão está alojada uma cúpula de escape de vapores e esta área está instalada desta maneira. O ar úmido é levado pela cúpula de escape de vapores e por um sistema de ventilação agregado e substituído continuamente por ar mais seco recentemente alimentado.

[003] Em uma cúpula de escape de vapores conhecida na prática da empresa Wiessner GmbH, Bayreuth, os componentes da cúpula são projetados em alumínio ou também em aço inoxidável e são aparafusados em uma construção de aço estável e galvanizado com um sistema de vedação e isolados com lã mineral. Em uma lateral condutora, estão projetadas grades elevadiças com uma fita de janela/presilha. Ainda pode ser previsto uma regulagem do ponto de orvalho, bem como uma recuperação de calor do ar de escape da cúpula.

[004] Nas cúpulas de escape de vapores dessa espécie para máquinas de papel e de papelão é importante o consumo de energia ou o consumo de calor primário, que é inferior com teores maiores de umidade do ar de escape. Entretanto, em se tratando de maior teor de umidade na cúpula de escape de vapores, ganha importância o problema da precipitação ou da condensação do vapor de água na parede interna da caixa da cúpula de escape de vapores, que se manifesta, em especial, quando a temperatura na superfície interna da caixa é inferior à temperatura do ponto de orvalho ou a temperatura de condensação do ar com a respectiva carga de umidade. Esse problema de condensação é muito desvantajoso e implica, principalmente devido às goticulas de água que caem sobre folha contínua de papel ou papelão, um dano ou rasgo da folha contínua de papel ou papelão e, conseqüentemente, consideráveis falhas. A condensação ainda pode implicar uma corrosão na cúpula de escape de vapores.

[005] O problema da condensação se manifesta de forma intensificada nas pontes de frio na área da parede ou na superfície interna da caixa da cúpula de escape de vapores, por exemplo, nos elementos de reforço transversal nos painéis de metal ou nas janelas e grades da cúpula de escape de vapores.

[006] A temperatura na parte de secagem é tipicamente de 100°C a 120°C. Devidos às temperaturas comparativamente elevadas na área interna da cúpula de escape de vapores, são atualmente utilizados, pelo menos na área interna da caixa da cúpula, metais como alumínio ou aço inoxidável e não plásticos ou outros materiais isolantes térmicos.

[007] A carga de umidade do ar de escape depende do ponto de orvalho do ar. Exemplificando, em um ponto de orvalho de 60°C, poderá ser levada uma carga de umidade de 160 g/kg de ar seco e, em um ponto de orvalho de 72°C, uma carga de umidade de 400 g/kg de ar seco. Em uma máquina de papel moderna poderão ser levados pela cúpula de escape de vapores tipicamente até 1 milhão de m3/h de ar de escape e aproximadamente 100.000 kg de água/h.

[008] Por isso, seria uma grande vantagem se o ponto de orvalho pudesse ser aumentado na cúpula de escape de vapores, sem precisar admitir uma descondensação local do condensado e os problemas a ela associados. Poderia ser levada uma quantidade maior de umidade com uma quantidade menor de ar.

[009] Da DE 33 36 998 C2 é conhecido um processo para a ventilação nas partes de secagem das máquinas de papel com a caixa fechada, no qual o ar quente e úmido é evaporado das áreas laterais adjacentes da caixa da cúpula de escape de vapores, permitindo que sejam aumentados o teor de umidade e o nivel de temperatura na área das passagens da caixa e sejam reduzidos, conseqüentemente, a secagem excessiva das margens da folha contínua de papel e a perda de calor nas extremidades do cilindro de secagem, melhorando assim a exalação térmica da parte de secagem. O ar flui para baixo pelos bocais ou obliquamente para baixo pelos canais de ar na caixa. Assim, o ar se movimenta nos arredores das paredes laterais e a temperatura superficial das paredes internas da caixa aumenta, diminuindo o risco da condensação. O ar evaporado poderá ser o ar da área interna da caixa, bem como o ar da caixa ou o ar seco de substituição.

[0010] Por isso, também é possível evitar uma condensação, segundo a DE 33 36 998 C2, quando a umidade do ar de escape da caixa existir em ordens de grandeza de até 200 g/kg de ar seco. Na DE 33 36 998 C2, descreve-se que uma condensação com carga elevada de umidade de 200 g/kg de ar seco não poderá ser evitada devido à espessura progressiva do isolamento da parede da caixa e isso deverá ser atribuído às umidades de ar locais frequentemente elevadas ou às temperaturas superficiais inferiores, que se manifestam nas pontes térmicas ou nos pontos permeáveis, em especial, nas portas e janelas da caixa. Uma eliminação das pontes térmicas e dos pontos de perda exigiría uma solução dispendiosa, que não podería ser executada na prática. Na DE 33 36 998 C2, está projetada uma parede de isolamento térmico da caixa da cúpula de escape de vapores, em ambas as laterais, com uma chapa de alumínio com aproximadamente 1 mm de espessura e, na parte interna, um isolamento térmico de lã mineral de 100 mm. Essa estrutura revestida apresenta uma resistência térmica de 0,833 m2 °C/Watt, incluindo pontes térmicas. Na janela, são utilizadas janelas de isolamento com placas de isolamento com 23 mm de espessura e um entreferro com 15 mm de largura.

[0011] Na DE 699 14 920 T2, é conhecido um processo e um dispositivo para secagem de uma folha contínua de papel e papelão revestida.

[0012] A DE 39 25 595 Al revela um processo e um dispositivo para a medição do ponto de orvalho de gases, em especial, do gás/ar de escape de uma cúpula de secagem de uma máquina de papel. Neste caso, o gás processado para o ponto de orvalho é resfriado com o auxílio de um gás frio e, em seguida, o ponto de orvalho é determinado com base na luz disseminada pela névoa resultante. Também são descritos na DE 39 25 595 Al, para a medição do ponto de orvalho segundo a tecnologia mais recente, os assim chamados detectores "espelhos de refrigeração", que medem opticamente uma umidade a ser condensada em uma superfície refletora, ou os sensores do ponto de orvalho, que é caracterizada pela alteração da capacidade ou da resistência, bem como medições indiretas do ponto de orvalho através da absorção em espectros de UV ou IV ou de microondas, ou ainda um processo utilizando emissões acústicas.

[0013] Na DD 249 954 Al é revelado um processo para reduzir o consumo de energia em uma instalação de secagem fechada de uma máquina de papel através da regulagem do ponto de orvalho. Independentemente das diversas condições do ar externo e de um programa variado navegável pela máquina de papel, obtém-se um melhor estado do ar de escape específico da instalação, com base em testes, com um ponto de orvalho máximo possível através da regulagem da quantidade de ar portador, sendo que a temperatura do ar recolhido é mantida constante e a quantidade do ar portador é reduzida para o transporte do vapor de água através da redução da quantidade do ar de entrada e do ar de escape. Um sensor da umidade do ar de escape, disposto no canal do ar de escape entre uma saída da cúpula de escape de vapores e um ventilador do ar de escape regulável por número de rotações, mede a umidade absoluta do ar da cúpula e regula a umidade do ar de escape com o valor teórico, fazendo uma comparação com um valor teórico da umidade do ar de escape, através da alteração da quantidade do ar de escape.

[0014] A invenção tem por objetivo apresentar uma cúpula de escape de vapores para uma máquina de papel e/ou de papelão, na qual seja reduzido o problema da condensação, no mínimo parcialmente, e/ou na qual possa ser aumentado o ponto de orvalho da operação.

[0015] Esse objetivo é solucionado, de acordo com a invenção, com as características da superfície interna da caixa, onde está disposto, no mínimo em uma área parcial, um sensor de condensação para registrar uma formação de condensado ou uma formação de condensado iminente nessa área parcial.

[0016] A invenção é caracterizada pela idéia de projetar, na área interna da caixa da cúpula de escape de vapores, uma disposição de sensores de condensação ou um sistema de sensores de condensação, com a (o) qual a superfície interna da cúpula de escape de vapores seja monitorada quanto a uma possível ou iminente formação de condensação. Uma formação de gotículas e conseqüentemente uma possível influência negativa do processo de secagem serão antecipadas ou registradas pelos sensores, podendo ser identificado antecipadamente o início de uma condensação, bem como impedida essa condensação com base nas técnicas processuais. Por isso, a operação da cúpula de escape de vapores se torna mais segura e mais controlada, podendo ser otimizadas as quantidades de ar de escape da cúpula, assim como a quantidade de alimentação de ar no processo. O ponto de orvalho de operação (teórico) da cúpula de escape de vapores da máquina de papel ou de papelão pode ser aumentado e as reservas disponíveis do sistema podem ser reduzidas a um mínimo seguro. Além disso, ocorre uma economia de energia tanto com relação à economia de vapor do ar processado quanto à economia de energia dos ventiladores de alimentação de ar e ventiladores do ar de escape. Em outras palavras, poderá ser aumentado o grau de efeito do transporte de umidade e levada mais umidade com a mesma quantidade de ar, bem como reduzida a quantidade de ar com o mesmo transporte de umidade e, conseqüentemente, é alcançada uma velocidade menor de corrente e uma menor sobrecarga da folha continua de papel úmida em função da corrente de ar.

[0017] Os sensores de condensação (ou: sensores de condensação) estão dispostos, preferivelmente, nos pontos críticos ou áreas parciais da superfície interna da cúpula, nos quais a condensação se manifesta com maior probabilidade e freqüência. A tampa da cúpula ou a área da caixa da cúpula localizada acima da parte de secagem da máquina de papel e/ou a área de entrada da máquina de papel e/ou de papelão na cúpula de escape de vapores e/ou a área de saída da máquina de papel e/ou de papelão na cúpula de escape de vapores estão especialmente equipadas com sensores de condensação.

[0018] Os sensores de condensação poderão estar dispostos em seções ou alojamentos individuais, em especial, na forma de grades ou de outras formas, subdivididas ou distanciadas umas das outras.

[0019] Como sensores de condensação são utilizados, preferivelmente, os sensores de condensação elétricos, que registram uma alteração da capacidade elétrica ou da resistência elétrica entre os condutores elétricos em conseqüência de uma modificação da umidade de ar do ar intermediário ou de uma substituição no mínimo parcial do ar intermediário como meio de um material a ser condensado e utilizam essa alteração como medida para uma formação de condensado iminente ou já ocorrida. Poderão ser utilizados como sensores de condensação, em especial, os sensores de folhas provenientes de um material portador (substrato) com vias condutoras instaladas dispostas em pares. A alteração de uma carga elétrica ou de uma corrente elétrica das vias condutoras ou da condutibilidade ou capacidade é medida na forma de um sinal sensorial em um aparelho de avaliação.

[0020] A avaliação dos sinais dos sensores de condensação é realizada por escalas ou poderá ser realizada com diversas áreas de mediação ou sensibilidades de medição, sendo que poderá ser feita uma classificação das diversas dimensões previstas de goticulas do condensado, que se precipita especialmente entre as vias condutoras.

[0021] Entretanto, alternativamente, poderão ser projetados outros sensores de condensação, por exemplo, os sensores do ponto de orvalho descritos na DE 39 25 595 Al.

[0022] Os sinais ou dados de medição dos sensores de condensação são verificados ou avaliados continuamente durante a operação da cúpula de escape de vapores, individualmente para cada sensor de condensação ou por grupos de sensores de condensação, em especial, nas seções individuais, e poderão ser visualizados, em especial, por exemplo, em um medidor na forma de valores numéricos ou também ser graficamente representados, e/ou arquivados ou armazenados em memória. Além disso, os sinais ou valores dos sensores também poderão continuar sendo processados por meio de uma unidade de avaliação, em especial, um computador, e as avaliações continuarão sendo registradas em um sistema superior de condução do processo e disponibilizadas, por exemplo, através de uma interface, em particular, uma interface de barramento.

[0023] Os estados críticos, nos quais são excedidos os valores-limite previstos para a dimensão das goticulas ou da umidade do ar em um ponto de um ou de vários sensores de condensação na área interna da caixa (registro do ponto critico), continuam sendo registrados como um alarme antecipado e/ou principal.

[0024] Para realizar uma função otimizada, a regulagem do ponto de orvalho conhecida por si só com um sensor do ponto de orvalho é disposta em cascata em todo o ar de escape ou no canal do ar de escape da cúpula de escape de vapores através de um deslocamento do valor teórico. Isto significa que o valor teórico da regulagem do ponto de orvalho correspondente ao ponto de orvalho desejado é continuamente aumentado como dimensão-guia (= valor teórico variável) da regulagem do ponto de orvalho, reduzindo-se as quantidades de ar como dimensões de regulagem, até que o respectivo valor-limite de uma dimensão de gotícula ainda permitida do condensado seja excedido com o registro do ponto critico ou o(s) sensor(es) de condensação identifique(m) uma primeira pequena gotícula. O sistema de regulagem é ajustado ou nivelado nesse ponto de regulagem ou valor teórico (dimensão-guia constante), sendo que podem ser reguladas, preferivelmente, poucas reservas de segurança. O ponto de orvalho é mantido próximo ao registro do ponto crítico ou dos valores-limite dos sensores de condensação. Se, durante a operação, aumentar a condensação nos sensores de condensação ou a dimensão das gotas ou a formação de goticulas ou a quantidade das goticulas, a dimensão-guia da regulagem do ponto de orvalho será reduzida novamente até que seja ajustada novamente uma condição de operação não crítica, e também seja diminuída novamente a condensação registrada pelos sensores de condensação abaixo da medida máxima permitida.

[0025] Adicionalmente, também poderão ser projetados sensores de temperatura nas áreas parciais, nas quais estão dispostos os sensores de condensação, a fim de medir a temperatura local e eventualmente obter informações sobre as dimensões termodinâmicas, como por exemplo, o ponto de orvalho, dos sinais ou dados dos sensores de temperatura e dos sensores de condensação. Sendo assim, poderá ser realizada uma compensação de temperatura dos sinais dos sensores de condensação ou de sua escala com valores ou sinais de medição de temperatura.

[0026] A cúpula de escape de valores é subdividida, em uma outra forma de configuração vantajosa, em zonas individuais, por exemplo, em três zonas em sentido da extração da folha continua de papel ou de papelão, e o monitoramento de condensação descrito por meio dos sensores de condensação e, preferivelmente, também a regulagem do ponto de orvalho, dependendo desse monitoramento de condensação, realizado separadamente para cada uma dessas zonas. Por isso, o grau de efeito de cada uma dessas zonas poderá ser otimizado especificamente dependendo da respectiva sobrecarga de umidade na respectiva zona.

[0027] Também poderá ser ajustada uma distribuição da corrente de ar na área interna ou nas zonas da cúpula de escape de ar através do controle especifico das quantidades de ar dos canais individuais de alimentação de ar e/ou dos canais de eliminação de ar, dependendo do monitoramento de condensação.

REIVINDICAÇÕES

Claims (17)

1. Cúpula de escape de vapores de uma máquina de papel e/ou de papelão, em especial, a parte de secagem de uma máquina de papel e/ou de papelão, dotada de: a) uma caixa de cúpula, b) sendo que uma superfície interna da caixa da cúpula demarca uma área interna, na qual está ou poderá ser disposta uma área de processo, em especial, a parte de secagem da máquina de papel e/ou de papelão, caracterizada pelo fato de que, c) na superfície interna da caixa está disposto, no mínimo em uma área parcial, um sensor de condensação para registrar uma formação de condensado ou uma formação de condensado iminente nessa área parcial.

2. Cúpula de escape de vapores, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que no mínimo um sensor de condensação está disposto em várias áreas parciais da superfície interna da caixa.

3. Cúpula de escape de vapores, de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que sensor (es) de condensação está(ão) disposto (s) em uma área parcial ou em áreas parciais da superfície interna da caixa, na(s) qual(is) se manifesta(m) uma condensação com mais frequência e probabilidade.

4. Cúpula de escape de vapores, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizada pelo fato de que sensor(es) de condensação está(ão) projetado(s) na área parcial da superfície interna da caixa localizada na parte de secagem da máquina de papel ou da tampa da cúpula e/ou na área parcial da superfície interna da caixa localizada na área de entrada da máquina de papel e/ou de papelão na cúpula de escape de vapores e/ou na área parcial da superfície interna da caixa na área de saída da máquina de papel e/ou de papelão na cúpula de escape de vapores.

5. Cúpula de escape de vapores, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que está prevista uma disposição de vários sensores de condensação distanciados entre si pelo menos em uma área parcial.

6. Cúpula de escape de vapores, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que pelo menos um sensor de condensação apresenta vias condutoras distanciadas umas das outras ou isoladas ou passagens de condução, e uma alteração da resistência elétrica ou da capacidade elétrica entre as vias condutoras ou as passagens condutoras é ou perderá ser utilizada como medida para uma formação de condensado iminente ou já realizada.

7. Cúpula de escape de vapores, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que um equipamento de avaliação está projetado para avaliar os sinais de medição ou dados de medição no mínimo de um ou de cada um dos sensores de condensação, pelo menos, de uma área parcial da superfície interna da caixa ou de grupos dos sensores de condensação ligados simultaneamente.

8. Cúpula de escape de vapores, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que a área de mediação ou a sensibilidade de medição do equipamento de avaliação ou dos sinais de medição ou dados de medição dos sensores de condensação está disposta em escalas ou poderá ser ajustada de forma diferente, sendo que poderá ser realizada uma classificação das diversas dimensões previstas de goticulas do condensado ou das diversas umidades do ar.

9. Cúpula de escape de vapores, de acordo com as reivindicações 7 ou 8, caracterizada pelo fato de que o equipamento de avaliação analisa e/ou visualiza continuamente os sinais ou dados de medição dos respectivos sensores de condensação, por exemplo, em um medidor na forma de valores numéricos ou também graficamente, e/ou arquiva e/ou disponibiliza em um sistema de condução de processo superior.

10. Cúpula de escape de vapores, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 9, caracterizada pelo fato de que o equipamento de avaliação registra os estados críticos, nos quais são atingidos os valores-limite previstos dos sinais ou dados de medição ou são excedidos os valores-limite previstos para a dimensão das goticulas ou umidade do ar em um ponto de um ou de vários sensores de medição na superfície interna da caixa, em especial, como alarme antecipado e/ou principal.

11. Cúpula de escape de vapores, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de um sistema de regulagem do ponto de orvalho, preferivelmente, com no mínimo um sensor do ponto de orvalho em um sistema de alimentação do ar de escape da cúpula de escape de vapores, sendo que o ponto de orvalho é aumentado continuamente como dimensão-guia da regulagem do ponto de orvalho, reduzindo-se a quantidade de alimentação e saida de ar como dimensão(ões) de ajuste, e é ajustado um valor máximo da dimensão-guia, no qual, especialmente por meio do equipamento de avaliação, ainda não é identificado nenhuma formação não permitida de condensado com o auxilio do(s) sensor(es) de condensação, ou um valor pra a dimensão-guia localizado em uma intervalo previsto de segurança abaixo desse valor máximo de dimensão-guia, como valor teórico, para o sistema de regulagem do ponto de orvalho.

12. Cúpula de escape de vapores, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que, caso seja identificada uma formação de condensado não permitida com o auxilio do(s) sensor(es) de condensação, em especial, por meio do equipamento de avaliação, o ponto de orvalho é reduzido, como dimensão-guia da regulagem do ponto de orvalho, aumentado-se a quantidade de alimentação de ar e/ou ar de escape como dimensão (ões) de ajuste, até que seja atingido um novo valor máximo da dimensão-guia, no qual não seja identificada nenhuma formação de condensado não permitida, especialmente por meio do equipamento de avaliação, com o auxilio do(s) sensor(es) de condensação, e este novo valor máximo ou um valor localizado em um intervalo previsto de segurança inferior ao valor máximo de dimensão-guia seja utilizado como valor teórico para o sistema de regulagem do ponto de orvalho.

13. Cúpula de escape de vapores, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que também está instalado, no mínimo em uma área parcial da superfície interna da caixa, adicionalmente ao sensor de condensação, um sensor de temperatura para registrar a temperatura nessa área parcial.

14. Cúpula de escape de vapores, de acordo com a reivindicação 13, considerando a reivindicação 7 ou qualquer uma das reivindicações anteriores à reivindicação 7, direta ou indiretamente, caracterizada pelo fato de que o equipamento de avaliação realiza uma compensação de temperatura dos sinais ou dados de medição dos sensores de condensação ou de sua escala, através dos valores ou sinais de medição de temperatura.

15. Cúpula de escape de vapores, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que é ou poderá ser realizado em zonas individuais, independentemente uma da outra, um monitoramento ou registro da formação de condensado já efetuada ou iminente, por meio dos respectivos sensores de condensação e, preferivelmente, uma regulagem do ponto de orvalho.

16. Cúpula de escape de vapores, de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de que estão previstas no mínimo três zonas, preferivelmente, em sentido da extração da folha contínua de papel e/ou de papelão.

17. Cúpula de escape de vapores, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a distribuição da corrente de ar é regulada na área interna ou em uma zona por meio do controle específico das quantidades de ar dos canais individuais de alimentação de ar e/ou canais de eliminação de ar, dependendo do monitoramento da condensação.