CN101258286B - 用于造纸机和/或纸板机的排气罩 - Google Patents

Abstract

本发明基于这样的考虑：在排气罩外壳的内表面上设有冷凝传感器装置或冷凝传感器系统，利用该冷凝传感器装置或冷凝传感器系统监视排气罩的内表面可能的或要发生的冷凝液形成。液滴的形成以及由此造成的对干燥处理的可能不利影响因此由传感器预测或检测，并且，可以在早期发现正在开始的冷凝并通过处理技术阻止所述冷凝。因此，所述排气罩的运行方式更可靠并更受控制，并且罩排气量以及处理进气量都能够被优化。造纸机或纸板机的排气罩的(理论)运行露点可以提高，并且现有系统的系统贮备可以减到一个可靠的最小值。而且，由此产生了与对处理空气的蒸汽节约以及对进气鼓风机和排气鼓风机的电流节约有关的能量节约。

Description

用于造纸机和/或纸板机的排气罩

本发明涉及一种用于造纸机和/或纸板机的排气罩。

纸板机或造纸机具有干燥部，其中，通过引入对流热量或辐射热量以常规方式借助滚筒干燥器对潮湿的纸幅或纸板幅(Kartonbahn)进行干燥。为了排出空气的有时会超过200g/每公斤干燥空气的高潮气量或潮气载荷，使用有效的通风系统来提高处理可靠性并优化对干燥处理的支持。排气罩设在造纸机或纸板机的干燥部的上方并因而罩住该区域。潮湿空气通过该排气罩以及为其配设的通风系统排出并由新供给的干燥空气连续地替代。

在从实践中已知的位于Bayreuth的Wiessner有限责任公司的排气罩的情形下，罩部由铝或优质钢制成并以螺纹方式拧在一个带有密封系统的稳定的、镀锌的钢结构上，并且以形状稳定的矿渣棉进行绝缘。在一操纵控制侧设有具有窗带(Fensterband)的升降门(Hubtore)。还可以提供露点调节以及从罩排气中回收热量。

在这种用于造纸机或纸板机的排气罩的情况下，造纸机的干燥部的能耗或主要耗热量是重要的，所述能耗或主要耗热量在排气具有较高的含湿量的情况下是小的。不过，在排气罩内有较高的含湿量的情况下，如果外壳内表面处的温度低于露点或带有有关潮气载荷的空气的冷凝温度，那么在此时发生的在排气罩外壳内侧处的凝结或水蒸气的冷凝的问题会起到决定性的作用。这种冷凝问题非常不利，且首先导致落向纸幅或纸板幅的水滴对纸幅或纸板幅造成损坏或撕裂，并由此导致相当大的故障。而其，冷凝还导致对排气罩的腐蚀。

冷凝的问题突出发生在排气罩外壳的壁或内表面的区域内的冷桥上，例如在由金属制成的面板上的横向加固件或在排气罩的窗或门上。

干燥部内的温度典型地为100℃至120℃。由于排气罩内腔内相对较高的温度，至少在排气罩外壳的内表面上使用现有金属，比如铝或者优质钢，并且没有塑料或其它隔热材料。

废气的潮气载荷取决于空气的露点。例如，可以在露点为60℃时排出160g/kg干燥空气的潮气载荷，而在露点为72℃时排出400g/kg干燥空气的潮气载荷。在现代造纸机中，直至典型地为1百万立方米/小时的废气以及约100,000kg/小时的水通过排气罩排出。

因此，如果能够提高排气罩中的露点而不必忍受局部冷凝液的凝结以及由此带来的问题，这将会是一个很大的优点。这样就能够以较小的空气量排出较大的潮气量。

由DE3336998C2已知一种用于在造纸机的具有封闭外壳的干燥部内进行通风的方法，其中，从排气罩外壳的邻近侧腔吹出热且潮湿的空气，从而使外壳的通道的范围内的含湿量和温度水平得以提高并由此降低纸幅边缘的过度干燥以及干燥滚筒端部的热损耗，并因而改进干燥部的散热。空气通过喷嘴向下或斜向下从外壳的空气通道中流出。由此，空气在侧壁的周围运动并且外壳内壁的表面温度升高，从而降低了冷凝的风险。吹出的空气可以是外壳内部的空气，或者是一部分来自外壳的空气和一部分干燥的替换空气。

由此，在外壳的排气的湿度在直至200g/kg干燥空气的量级时，根据DE3336998C2也避免了冷凝。在DE3336998C2中记载了，在200g/kg干燥空气的高潮湿载荷下，不再可能通过增加外壳壁隔热层的厚度来避免冷凝，并且这反过来造成常见的在热桥或未加厚位置处(尤其是在外壳的门、窗处)出现的高的局部空气湿度或低的表面温度。对热桥以及耗热位置的去除要求这样一种在实践中无法实施的昂贵的技术方案。在DE3336998C2中，设有排气罩外壳隔热壁，该隔热壁在两侧分别有约1毫米厚的铝板并在内部有100毫米厚的矿渣棉隔热层。这种壳装结构具有0.833m²℃/W的热阻，包括热桥在内。对于窗口，采用具有23毫米厚隔热板以及15毫米宽的气隙的隔热玻璃窗。

由DE69914920T2已知一种用于干燥涂层造纸机或纸板机的方法和装置。

DE3925595A1公开了一种用于测量气体、尤其是造纸机干燥罩所排出气体的露点的方法和装置。在此，将处理气体借助冷气体冷却到露点并根据由所产生的雾折射的光来确定露点。此外，在DE3925595A1中，为了测量露点而说明了：作为现有技术的所谓“冷镜”检测器，其以光学方式测量在镜面抛光面上凝结的潮气；或者基于电容和电阻的改变的露点传感器；以及通过在紫外或红外光谱内的吸收或由微波直接测量露点，或者一种应用声学发射的方法。

由DD249954A1公开了一种通过调节露点在造纸机的封闭干燥设备中降低能耗的方法。与不同的外部空气状态以及在造纸机上经过的分拣程序无关地，通过调节介质空气量获得了尝试性地确定的特定于设备优化的带有尽可能高的露点的排气状态，从而使所引入的空气温度保持恒定并通过减少进气量和排气量降低用于水蒸气输运的介质空气量。通过在排气通道内设置在排气罩出口和转速可调的排气鼓风机之间的排气湿度传感器测量罩空气的绝对湿度并与排气湿度额定值相比较，从而通过改变排气量而将排气湿度调节到额定值。

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于造纸机和/或纸板机的排气罩，其中冷凝的问题至少部分地得到了减小，并且/或者其中运行露点可以提高。

这一技术问题由一种用于造纸机和/或纸板机、并尤其用于造纸机和/或纸板机的干燥部的排气罩加以解决，该排气罩具有：a)罩外壳；b)由该罩外壳的外壳内表面限定出的内腔，在该内腔中设有或可以设有造纸机和/或纸板机的处理区域、尤其是干燥部；以及c)设在外壳内表面上的至少一个局部区域中的至少一个冷凝传感器，所述冷凝传感器用于在该局部区域内检测冷凝液形成或即将出现的冷凝液形成。

本发明基于这样的考虑：在排气罩外壳的内表面上设有冷凝传感器装置或冷凝传感器系统，利用该冷凝传感器装置或冷凝传感器系统监视排气罩的内表面上可能的或要发生的冷凝液形成。液滴的形成以及由此对干燥处理的可能不利影响因此由传感器预测或检测，并且，可以在早期发现正在开始的冷凝并通过处理技术阻止所述冷凝。因此，所述排气罩的运行方式更可靠并更受控制，并且罩排气量以及处理进气量都能够被优化。造纸机或纸板机的排气罩的(理论)运行露点可以提高，并且现有系统的系统贮备可以减到一个可靠的最小值。而且，由此产生了与对处理空气的蒸汽节约以及对进气鼓风机和排气鼓风机的电流节约有关的能量节约。也就是说，潮气排放的效率可以提高，并且对相同的空气量排放了更多的潮气或对相同的潮气排放降低了空气量，并由此实现了空气流对潮湿纸幅的较小载荷。

冷凝传感器(或冷凝感受器)优选设在排气罩内表面的最可能或以极大概率地发生冷凝的关键位置或部分区域。尤其在罩顶或罩外壳的位于造纸机干燥部上方的区域和/或造纸机和/或纸板机在排气罩内的入口区域和/或造纸机和/或纸板机在排气罩内的出口区域设有冷凝传感器。

冷凝传感器可以划分在尤其是呈栅格或其它图案的形式的各个区段或装置中，或者彼此间隔地设置。

优选应用电冷凝传感器作为冷凝传感器，该冷凝传感器检测由于导体间空气的空气湿度变化或作为介质的导体间空气至少部分被所冷凝出的冷凝液替代而引起的导体间的电容或电阻的变化量，并将其作为判断是否即将要出现或已有冷凝液形成的量度。尤其可采用由一种支承材料(基层)和成对地安设其上的导轨制成的箔片传感器作为冷凝传感器。通过分析装置测量出导轨之间或之中的电压或电流改变或者电导率或电容作为传感器信号。

对冷凝传感器的传感器信号的分析计算是可缩放的，或者可以以不同测量范围或不同测量灵敏度进行，在这样的情况下或由此可以实现一种与尤其是在导轨之间凝结的不同的预定冷凝液液滴的相应配置。

不过作为替换，也可以提供其它的冷凝传感器，例如在DE3925595A1中描述的露点传感器。

在排气罩运行期间，逐个地针对各个冷凝传感器或各组冷凝传感器、尤其是在各个区段内连续地监视或分析各冷凝传感器的测量信号或测量数据，并尤其可以将其可视化，例如在显示器上以数值形式或以图形方式显示，和/或归档或存储。此外，传感器信号或传感器值也借助分析单元、尤其是计算机进一步地处理，并且分析单元例如通过接口、尤其是总线接口供上级的处理控制系统使用。

临界状态作为预警和/或主要警报再次报告，在该临界状态中，在外壳内表面上的一个或多个冷凝传感器的位置处的液滴大小或空气湿度超出了它们的预定边界值(坏点检测)。

为了实现优化功能，将本身已知的露点调节器与露点传感器通过额定值调节而级联在整个排气内或排气罩的排气通道内。这意味着，露点调节器的与所期望的露点相对应的额定值被作为露点调节的主导参量(变化的额定值)，其通过降低作为调节量的空气量而连续地提高，直至通过坏点检测超过所属的一个还允许的冷凝液液滴大小的边界值或者冷凝传感器首先发现小液滴。在此调节点或额定值(恒定的主导参量)上设置调节系统或对其进行电平调整，从而优选可以设定较小的安全贮备。露点也在坏点检测或冷凝传感器的边界值的附近运动。如果在运行时在冷凝传感器处的冷凝增加或者液滴大小增大或者液滴形成或液滴数目增多，那么露点调节的主导参量再次减少，直到再次设定非临界状态，即，由冷凝传感器检测的冷凝再次在最大许用量上降低。

另外，在设有冷凝传感器的局部区域也可以设有温度传感器，以便测量局部温度或在必要时根据温度传感器和冷凝传感器的信号或数据获得关于热力学参数(如露点)的信息。再次，可以通过温度测量值或温度测量信号对冷凝传感器的传感器信号进行温度补偿或缩放。

排气罩在另一个优选的实施形式中被划分为单个的区，例如沿纸幅或纸板幅进给方向划分成三个区，并且，借助冷凝感受器进行的所述冷凝监视以及优选的与这些冷凝监视有关的对于露点的调节被分开地对每个区执行。由此可以视各区内的各潮气载荷而定地为这些区中的每一个有针对性地优化效率。

同样，也可以通过有针对性地根据冷凝监视对各进气通道和/或排气通道的空气量进行控制来设定在排气罩的内腔或区内的空气流分布。

Claims (22)

1.一种排气罩，其用于造纸机和/或纸板机，该排气罩具有：

a)罩外壳；

b)其中，该罩外壳的外壳内表面限定出一内腔，在该内腔中设有造纸机和/或纸板机的处理区域；

c)其中，在外壳内表面上的至少一个局部区域中设有至少一个冷凝传感器，以便在该局部区域内检测冷凝液形成或即将出现的冷凝液形成。

2.根据权利要求1所述的排气罩，其中，所述排气罩用于造纸机和/或纸板机的干燥部。

3.根据权利要求2所述的排气罩，其中，所述造纸机和/或纸板机的处理区域是干燥部。

4.根据权利要求3所述的排气罩，其中，在所述外壳内表面的多个局部区域中分别设有至少一个冷凝传感器。

5.根据权利要求4所述的排气罩，其中，所述冷凝传感器设在所述外壳内表面的最可能或有最大概率发生冷凝的一个或若干个局部区域上。

6.根据权利要求4所述的排气罩，其中，所述冷凝传感器设在一个或多个下述局部区域中：所述外壳内表面或罩顶的位于造纸机干燥部上方的局部区域中、所述外壳内表面的在造纸机和/或纸板机的入口区域处位于所述排气罩内的局部区域中、所述外壳内表面的在造纸机和/或纸板机的出口区域处位于所述排气罩内的局部区域中。

7.根据权利要求4所述的排气罩，其中，在至少一个局部区域中设有多个彼此间隔地设置的冷凝传感器。

8.根据权利要求4所述的排气罩，其中，所述至少一个冷凝传感器具有彼此间隔的或绝缘的导轨或导体部段，并且，在所述导轨或导体部段之间的电阻或电容的变化被用作或可被用作为判断是否已形成或即将要形成冷凝液的量度。

9.根据权利要求4所述的排气罩，其中，设有分析单元，以分析所述外壳内表面的至少一个局部区域的至少一个或每个冷凝传感器的测量信号或测量数据或者相互联接在一起的冷凝传感器组的测量信号或测量数据。

10.根据权利要求9所述的排气罩，其中，所述分析单元的测量范围或测量灵敏度或者所述冷凝传感器的测量信号或测量数据是可以缩放的或者可以被不同地设定，在这样的情况下或者由此实现了与不同的预定冷凝液液滴大小或不同的空气湿度的相应配置。

11.根据权利要求9所述的排气罩，其中，所述分析单元连续地分析有关冷凝传感器的测量信号或测量数据和/或将其可视化，和/或归档和/或提供给上级的处理控制系统使用。

12.根据权利要求11所述的排气罩，其中，所述可视化是在显示器上以数值形式或以图形方式进行可视化。

13.根据权利要求9所述的排气罩，其中，所述分析单元报告临界状态，在该临界状态中，所述测量信号或测量数据达到了预定边界值或者在外壳内表面上的一个或多个冷凝传感器的位置处的液滴大小或空气湿度超过了它们的预定边界值。

14.根据权利要求13所述的排气罩，其中，所述分析单元以预警和/或主要警报的形式报告临界状态。

15.根据权利要求4所述的排气罩，其具有露点调节系统，其中，通过减少作为调节参数的进气量和排气量，连续提高作为露点调节的主导参量的露点，并且，将该主导参量的一个最大值或者将处在该主导参量最大值以下一个预定安全距离的主导参量值设定为露点调节系统的额定值，其中，在所述主导参量为该最大值时，通过分析单元借助冷凝传感器尚未发现不允许的冷凝液形成。

16.根据权利要求15所述的排气罩，所述排气罩的废气排放系统中具有至少一个露点传感器。

17.根据权利要求15所述的排气罩，其中，当通过分析单元借助冷凝传感器发现不允许的冷凝液形成时，通过提高作为调节参数的进气量和/或排气量而降低作为露点调节的主导参量的露点，直至其达到一个新的主导参量最大值，在该最大值处，尤其通过分析单元借助冷凝传感器还没有发现不允许的冷凝液形成，并且，将该新的最大值或者将处在该主导参量最大值以下一个预定安全距离的主导参量值设定为露点调节系统的额定值。

18.根据权利要求4所述的排气罩，其中，在所述外壳内表面的至少一个局部区域内除了至少一个冷凝传感器之外还另外配设有用于检测该局部区域内的温度的温度传感器。

19.根据权利要求9所述的排气罩，其中，所述分析单元通过所述温度测量值或温度测量信号对所述冷凝传感器的所述测量信号或测量数据进行温度补偿或者缩放。

20.根据权利要求15所述的排气罩，其中，在各区内彼此独立地分别借助所属的冷凝传感器对冷凝液形成或即将要发生的冷凝液形成进行监视或检测，并执行对露点的调节。

21.根据权利要求20所述的排气罩，其中，优选沿所述造纸机或纸板机的方向设有至少三个区。

22.根据权利要求4所述的排气罩，其中，通过根据所述冷凝监视有针对性地控制各进气通道和/或排气通道的空气量来设定在所述内腔或区中的空气流分布。