CH664586A5

CH664586A5 - DEVICE FOR RECYCLING RESIDUAL HEAT TO A DRY HOOD OF A PAPER MACHINE.

Info

Publication number: CH664586A5
Application number: CH1006/83A
Authority: CH
Inventors: Alfred Dr Weinmann; Friedrich Dipl-Ing Schweinzer
Original assignee: Stroemungsmasch Anst
Priority date: 1982-03-03
Filing date: 1983-02-23
Publication date: 1988-03-15
Also published as: SE448891B; DE3307358C2; FI78137B; DE3307358A1; FI830729L; ATA81482A; SE8301158D0; AT374214B; FI830729A0; SE8301158L; FI78137C

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die Erfindung betrifft eine an eine Trockenhaube einer Papiermaschine anschliessbare Einrichtung zur Restwärmeverwertung, welcher Trockenhaube Hochtemperaturluft zugeführt und von welcher Trockenhaube feuchte Trocknerluft in einer Abluftleitung weggeführt wird, die an einen Kompressor einer Wärmepumpe zur Wärmerückgewinnung angeschlossen ist, wobei die Wärmepumpe von einer offenen Kaltgaswärmepumpe mit einem Kompressor-Turbinenaggregat gebildet ist, deren vom Kompressor versorgter Hochdruckteil über einen Wärmetauscher, in dem der Abluft Wärme zum Erwärmen eines Frischluftstroms entzogen wird, zum Hochdruckteil der Turbine zu deren Antrieb geführt ist und zur Aufbringung der Differenzleistung von Turbine und Kompressor ein Fremdantrieb vorgesehen ist. The invention relates to a device for residual heat utilization which can be connected to a drying hood of a paper machine, to which drying hood high-temperature air is supplied and from which drying hood moist dryer air is led away in an exhaust air line which is connected to a compressor of a heat pump for heat recovery, the heat pump being operated by an open cold gas heat pump with a Compressor-turbine unit is formed, the high-pressure part supplied by the compressor via a heat exchanger, in which heat is extracted from the exhaust air for heating a fresh air stream, is guided to the high-pressure part of the turbine to drive it, and an external drive is provided to apply the differential power of the turbine and compressor.

Eine Einrichtung dieser Gattung ist in «Energie» Jahrgang 5, Nr. 11,1953 beschrieben. Bei dieser bekannten Einrichtung wird die feuchte Trocknerluft zwischen dem Kompressor und der Turbine durch einen einzigen Wärmetauscher hindurchgeleitet, um Frischluft zu erwärmen. Als Fremdantrieb für den Kompressor dient ein Elektromotor. A device of this type is described in «Energy» Volume 5, No. 11.1953. In this known device, the moist dryer air between the compressor and the turbine is passed through a single heat exchanger in order to heat fresh air. An electric motor serves as an external drive for the compressor.

Über die Aufbereitung des in der Trockenhaube anfallenden Kondenswassers ist in dieser Druckschrift nichts ausgeführt. This publication does not say anything about the treatment of the condensate water accumulating in the drying hood.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsge-mässe Einrichtung dahingehend weiterzubilden, dass das in der Trockenhaube anfallende Kondenswasser mit einem möglichst geringen Energieaufwand in Dampf umgewandelt werden kann, der zu Trocknungszwecken in die Trockenhaube zurückgeführt wird. The invention has for its object to further develop the generic device in such a way that the condensation water accumulating in the drying hood can be converted into steam with as little energy expenditure as possible, which is returned to the drying hood for drying purposes.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Wärmetauscher in eine Anzahl von in Reihe geschalteten Wärmetauschern für eine Dampfleitung, eine Hochtemperaturleitung und eine Niedertemperaturleitung für den aufgespalteten Frischluftstrom aufgeteilt ist, dass über den Wärmetauscher für die Dampfleitung eine aus der Trockenhaube kommende Kondensatleitung geführt ist und das mit einer Kondensatpumpe geförderte Kondensat bis zur Sattdampftemperatur erhitzt und teilverdampft wird, und dass über einen weiteren Wärmetauscher, der dem Wärmetauscher für die Dampfleitung nachgeordnet ist, der erzeugte Dampf in die Trockenhaube rückgeführt ist. According to the invention, this object is achieved in that the heat exchanger is divided into a number of heat exchangers connected in series for a steam line, a high-temperature line and a low-temperature line for the split fresh air stream, that a condensate line coming from the drying hood is led through the heat exchanger for the steam line and the condensate pumped with a condensate pump is heated up to the saturated steam temperature and partially evaporated, and that the steam generated is returned to the drying hood via a further heat exchanger, which is arranged downstream of the heat exchanger for the steam line.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht der Fremdantrieb der Turbine aus einer Brennkraftmaschine, deren Abgase über den weiteren Wärmetauscher geführt sind. In a particularly advantageous embodiment of the invention, the external drive of the turbine consists of an internal combustion engine, the exhaust gases of which are passed over the further heat exchanger.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist schliesslich noch vorgesehen, dass die Abgase der Brennkraftmaschine vom weiteren Wärmetauscher einem Hochtemperaturwärmetauscher zugeführt sind, der dem Wärmetauscher für die Hochtemperaturleitung nachgeschaltet und über diese mit der Trockenhaube verbunden ist. Diese Ausführungsform ermöglicht eine besonders hohe Energieausnutzung, weil den Abgasen der Brennkraftmaschine in einem zweistufigen Vorgang Wärme entzogen wird. Die Abgase der Brennkraftmaschine werden nämlich zunächst durch den zusätzlichen Wärmetauscher hindurchgeführt, in welchem das in dem Wärmetauscher für die Dampfleitung teilverdampfte Kondensat restlos verdampft wird, und sodann durch den Hochtemperaturwärmetauscher hindurchgeleitet, in welchem die zuvor in dem Wärmetauscher für die Hochtemperaturleitung vorgewärmte Frischluft weiter erwärmt wird. In a further embodiment of the invention, it is finally provided that the exhaust gases of the internal combustion engine are fed from the further heat exchanger to a high-temperature heat exchanger which is connected downstream of the heat exchanger for the high-temperature line and is connected to the drying hood via the latter. This embodiment enables particularly high energy utilization because heat is extracted from the exhaust gases of the internal combustion engine in a two-stage process. The exhaust gases of the internal combustion engine are first passed through the additional heat exchanger, in which the condensate partially evaporated in the heat exchanger for the steam line is completely evaporated, and then passed through the high-temperature heat exchanger, in which the fresh air previously preheated in the heat exchanger for the high-temperature line is further heated .

Die erfindungsgemässe Einrichtung ermöglicht den Betrieb einer Anlage zum Trocknen einer Papierbahn mit äusserst geringem Energieaufwand, weil der Abluft, d.h. der feuchten Trocknerluft einerseits und den Abgasen der Brennkraftmaschine anderseits die Wärme weitestgehend entzogen wird. The device according to the invention enables the operation of a system for drying a paper web with extremely low energy consumption because the exhaust air, i.e. Heat is largely removed from the moist dryer air on the one hand and the exhaust gases from the internal combustion engine on the other hand.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die nachfolgend näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer der Trockenhaube einer Papiermaschine zugeordneten Einrichtung, die eine Wärmepumpe umfasst, und Fig. 2 eine Darstellung ähnlich wie Fig. 1, wobei als Fremdantrieb für den Verdichter der Wärmepumpe eine Brennkraftmaschine dient. The drawing shows two exemplary embodiments of the invention, which are explained in more detail below. 1 shows a schematic illustration of a device assigned to the drying hood of a paper machine, which comprises a heat pump, and FIG. 2 shows an illustration similar to FIG. 1, an internal combustion engine serving as an external drive for the compressor of the heat pump.

In Fig. 1 ist schematisch die Schaltung einer Wärmepumpe dargestellt, wie sie beispielsweise bei einer Trockenhaube 1 für eine Papiermaschine eingesetzt werden kann. Die Wärmepumpe besteht im wesentlichen aus einem Kompressor 2 und einer Turbine 3. Für die Differenzleistung muss ein Motor 5 aufkommen, der gemeinsam mit Kompressor 2 und Turbine 3 auf einer Welle 4 sitzt. Selbstverständlich können getriebliche Mittel zur Drehzahlanpassung herangezogen werden, diese sind jedoch in der Zeichnung nicht angeführt. Ferner sind noch eine Anzahl von Wärmetauschern vorgesehen, nämlich ein Wärmetauscher 6 für eine Dampfleitung 21, ein Wärmetauscher 7 für eine Hochtemperaturluftleitung 11 und ein Wärmetauscher 8 für eine Niedertemperaturluftleitung 20. Schliesslich wird noch ein Wärmetauscher 9 für In Fig. 1, the circuit of a heat pump is shown schematically, as it can be used for example in a drying hood 1 for a paper machine. The heat pump essentially consists of a compressor 2 and a turbine 3. For the differential power, a motor 5 must be installed, which sits on a shaft 4 together with the compressor 2 and the turbine 3. Of course, gear means for speed adjustment can be used, but these are not shown in the drawing. Furthermore, a number of heat exchangers are provided, namely a heat exchanger 6 for a steam line 21, a heat exchanger 7 for a high-temperature air line 11 and a heat exchanger 8 for a low-temperature air line 20. Finally, a heat exchanger 9 for

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

die Erwärmung der Frischluft 17 verwendet. Von der Trok-kenhaube 1 aus wird durch eine Abluftleitung 10 feuchte Trocknerabluft zum an diese Leitung 10 bei 18 angeschlossenen Kompressor 2 geleitet und dort verdichtet. Die so verdichtete Luft gelangt durch eine Leitung 13 über die Wärmetauscher 6,7 und 8 zur Turbine 3. Die in der Turbine 3 entspannte Luft wird als Abluft über eine Rohrleitung 14 abgeblasen. Schliesslich ist noch der Wärmetauscher 9 vorgesehen, dem feuchte Trocknerabluft über einen Verteiler 18 von der Abluftleitung 10 zugeführt wird, die durch eine Abluftleitung 16 austritt. the heating of the fresh air 17 used. From the drying hood 1, moist dryer exhaust air is passed through an exhaust air line 10 to the compressor 2 connected to this line 10 at 18 and compressed there. The air compressed in this way reaches the turbine 3 through a line 13 via the heat exchangers 6, 7 and 8. The air expanded in the turbine 3 is blown off as exhaust air via a pipeline 14. Finally, the heat exchanger 9 is also provided, to which moist dryer exhaust air is fed via a distributor 18 from the exhaust air line 10, which exits through an exhaust air line 16.

Die Trockenhaube 1 wird nun in der Weise versorgt, dass zunächst Frischluft über eine Frischluftleitung 17 im Wärmetauscher 9 vorgewärmt wird und über eine Niedertemperaturluftleitung 20 zu einem Verteiler 19 gelangt. Hier wird der Luftstrom aufgeteilt und durch weitere Niedertemperaturluftleitungen 20 einmal zum Wärmetauscher 8 gebracht, aus dem die Restluft 15 beispielsweise in die Papiermaschinenhalle gelangt. Die zweite Niedertemperaturluftleitung 20 führt zum Wärmetauscher 7, in dem die Frischluft weiter erwärmt wird. The drying hood 1 is now supplied in such a way that first fresh air is preheated via a fresh air line 17 in the heat exchanger 9 and reaches a distributor 19 via a low-temperature air line 20. Here the air flow is divided and brought through further low-temperature air lines 20 to the heat exchanger 8, from which the residual air 15 reaches, for example, the paper machine hall. The second low-temperature air line 20 leads to the heat exchanger 7, in which the fresh air is further heated.

Die so erwärmte Frischluft gelangt dann zu einem Wärmetauscher 24, wird dort erhitzt und als Hochtemperaturluft mittels der Hochtemperaturleitung 11 in die Trockenhaube 1 gebracht. Ein weiterer Wärmetauscher 22 wird für die Dampferzeugung herangezogen. Von der Frischluftleitung The fresh air heated in this way then reaches a heat exchanger 24, is heated there and brought into the drying hood 1 as high-temperature air by means of the high-temperature line 11. Another heat exchanger 22 is used for steam generation. From the fresh air line

3 664586 3 664586

17 gelangt Frischluft in den Wärmetauscher 22, wo sie durch einen Gasbrenner 23 erhitzt wird, zum Wärmetauscher 24 gelangt und über eine Abluftleitung 28 ins Freie führt. Das Kondensat kommt von der Trockenhaube 1 durch eine Kon-s densatpumpe 25 mittels einer Kondensatleitung 26 zum Wärmetauscher 6, wird dort bis zur Sattdampftemperatur erhitzt und teilverdampft, während im Wärmetauscher 22 die Restverdampfung erfolgt. Über eine Dampfleitung 21 erreicht der so erzeugte Dampf die Trockenhaube 1. 17 fresh air enters the heat exchanger 22, where it is heated by a gas burner 23, reaches the heat exchanger 24 and leads to the outside via an exhaust air line 28. The condensate comes from the dryer hood 1 through a condensate pump 25 by means of a condensate line 26 to the heat exchanger 6, where it is heated up to the saturated steam temperature and partially evaporated, while the residual evaporation takes place in the heat exchanger 22. The steam generated in this way reaches the drying hood 1 via a steam line 21.

10 In Fig. 2 ist eine Variante der Einrichtung gezeigt, bei der anstelle des in Fig. 1 verwendeten Gasbrenners 23 die Abgase eines Motors 5a, der als Brennkraftmaschine ausgebildet ist, über eine Leitung 27 in den Wärmetauscher 22 gebracht werden. Die Abgase gelangen nach Abgabe der Restwärme im Wärmetauscher 24 über die Abluftleitung 28 ins Freie. Die übrigen Bauteile entsprechen denselben wie in Fig. 1, wobei die gleichen Bezugszeichen gelten. FIG. 2 shows a variant of the device in which, instead of the gas burner 23 used in FIG. 1, the exhaust gases of an engine 5a, which is designed as an internal combustion engine, are brought into the heat exchanger 22 via a line 27. After the residual heat has been given off in the heat exchanger 24, the exhaust gases are released into the open via the exhaust air line 28. The remaining components correspond to the same as in Fig. 1, with the same reference numerals.

Der Vorteil der erfindungsgemässen Einrichtung an einer 20 Trockenhaube, wie sie in der Papierindustrie verwendet wird, besteht insbesondere darin, dass die Energie der Abluft bei der Papiertrocknung mehr als bisher nützbar ist und dadurch Primärenergie gespart wird. Wesentlich ist, dass keine Zusatzmedien (Kältemittel) erforderlich sind und auch 25 höhere Temperaturen nutzbringend dem Prozess zuführbar sind. The advantage of the device according to the invention on a drying hood, such as is used in the paper industry, is in particular that the energy of the exhaust air is more useful in the drying of paper than before, and primary energy is thereby saved. It is essential that no additional media (refrigerants) are required and that 25 higher temperatures can also be usefully fed to the process.

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2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

664586 PATENT CLAIMS

1. On a dryer hood (1) of a paper machine connectable device for residual heat recovery, which dryer hood high temperature air is supplied and from which dryer hood moist dryer air is led away in an exhaust air line (10) which is connected to a compressor (2) of a heat pump for heat recovery, the Heat pump is formed by an open cold gas heat pump with a compressor-turbine unit, the high-pressure part supplied by the compressor (2) via a heat exchanger, in which heat is extracted from the exhaust air for heating a fresh air flow, to the high-pressure part of the turbine (3) for driving it and An external drive (5) is provided for applying the differential power of the turbine (3) and the compressor (2), characterized in that the heat exchanger is divided into a number of heat exchangers (6, 7, 8) connected in series for a steam line (21), a high temperature line (11) and a low temperature line (20) for the stored lten fresh air flow is divided that a condensate line (26) coming out of the drying hood (1) is guided via the heat exchanger (6) for the steam line (21) and the condensate pumped with a condensate pump (25) is heated up to the saturated steam temperature and partially evaporated and that the steam generated is returned to the drying hood (1) via a further heat exchanger (22), which is arranged downstream of the heat exchanger (6) for the steam line (21).

2. Device according to claim 1, characterized in that the external drive is an internal combustion engine (5a) and the exhaust gases are guided over the further heat exchanger (22).

3. Device according to claim 1, characterized in that the further heat exchanger (22) is heated by gas burners (23).

4. Device according to claim 2, characterized in that the exhaust gases of the internal combustion engine (5a) from the further heat exchanger (22) are fed to a high-temperature heat exchanger (24) which is connected downstream of the heat exchanger (7) for the high-temperature line and with the drying hood (1 ) is connected via the high-temperature line (11).