CN101375123A - 火焰干燥器 - Google Patents

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CN101375123A CNA2007800034186A CN200780003418A CN101375123A CN 101375123 A CN101375123 A CN 101375123A CN A2007800034186 A CNA2007800034186 A CN A2007800034186A CN 200780003418 A CN200780003418 A CN 200780003418A CN 101375123 A CN101375123 A CN 101375123A
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Abstract

本发明的目标是一种用于处理或生产幅面(12)的机器的干燥部分(26)。除了别的以外，该干燥部分(26)具有燃烧器组件(10)，其中该燃烧器组件(10)适于产生火焰(14)和排出气体(18)。所述火焰(14)或排出气体(18)或两者与待干燥的幅面(12)直接接触。火焰(14)或排出气体(18)或两者覆盖待干燥的幅面(12)的最大宽度并且这在超过600℃的温度，例如高于700℃，例如800℃，优选1000℃和以上。通过将这样的高温施加到待干燥的幅面(12)，可以获得大的温差，导致更好的热传递。考虑到热传递的理论方程qx＝kx.Ax.DTx，由于大的温差，显然系统的尺寸可以被减小和/或干燥过程的效率可以被提高。更高能量传递的进一步优点在于干燥过程被加速并且幅面可以以高速经过干燥器。

Description

火焰干燥器
技术领域
[0001]本发明涉及用于处理或生产材料幅面(material web)例如纸的机器的干燥部分，尤其涉及这样的机器的气载干燥部分。
背景技术
[0002]用于干燥材料幅面例如纸的机器可以包括用于干燥幅面的许多相互不同的部分。干燥幅面的技术通常是IR干燥，使用加热转鼓的接触干燥，或借助于气载干燥部分中的加热空气进行的干燥。
[0003]用于生产幅面例如纸的机器的气载干燥部分，尤其是这样的机器的气载干燥部分，例如从US6598315或US2001/0042316获知。
[0004]这样的当前已知的气载干燥部分的缺点有多个。提供热气体的加热源通常是将排出气体提供给管道系统的较大和粗壮的气体燃烧装置，在所述管道系统中排出气体由大量的冷空气稀释，在将该被稀释排出气体给送到喷嘴棒之前，将被稀释排出气体引导到幅面表面。
[0005]这具有的缺点是干燥空气的温度较低，待压缩和移动通过喷嘴的空气量大并且需要大型通风器，并且由于低温，该系统的效率较低。另外，由于所需燃烧器和管道系统的尺寸，该系统需要相当大的空间，并且由于被加热空气的大热质量，该系统相对不灵活。当燃烧器例如在幅面破裂的情况下通常未被关闭时，后者导致显著的能量损失。
发明内容
[0006]本发明的一个目标是提供一种用于生产材料幅面的机器的干燥部分，其能解决现有技术的当前问题。本发明的一个目标是提供一种用于生产材料幅面的机器的干燥部分，其具有增加的产量。本发明的一个目标是提供一种用于生产材料幅面的机器的干燥部分，其具有提高的灵活性。本发明的一个目标是提供一种用于生产材料幅面的机器的干燥部分，其在尺寸上更小并且可以在任何方向被使用。本发明的一个目标是提供一种用于生产材料幅面的机器的干燥部分，其能够使用更小的通风器并且在尺寸和部件的数量上被限制。本发明的一个目标是提供一种用于生产材料幅面的机器的干燥部分，其具有有限的和简化的管道系统。本发明的一个目标是提供一种用于生产材料幅面的机器的干燥部分，其具有上述改进并且是纸干燥机的一部分。本发明的一个目标是提供一种用于生产材料幅面的机器的干燥部分，其具有上述改进并且是气载干燥机的一部分。
[0007]根据本发明的第一方面，提供了一种用于处理或生产幅面的机器的干燥部分。除了别的以外，该干燥部分具有燃烧器组件，其中该燃烧器组件用于产生火焰和排出气体。所述火焰或排出气体或两者与待干燥的幅面直接接触。火焰或排出气体或两者覆盖待干燥的幅面的最大宽度并且这在超过600℃的温度，例如高于700℃，例如800℃，优选1000℃和更高。通过将这样的高温施加到待干燥的幅面，可以获得大的温差，导致更好的热传递。考虑到热传递的理论方程qx＝kx.Ax.DTx，由于大的温差，显然系统的尺寸可以被减小和/或干燥过程的效率可以被提高。更高能量传递的进一步优点在于干燥过程被加速并且幅面可以以高速经过干燥器。
[0008]本发明的优选实施例提供了一种燃烧器组件，其中燃烧器的燃烧器膜是金属纤维膜。在一个优选实施例中，燃烧器膜是针织金属纤维膜，例如本申请人的FURINIT
Figure A200780003418D0006133749QIETU
燃烧器，其在WO2004/092647中被更详细地描述。燃烧器组件用于在蓝焰模式中燃烧，但是也可以在辐射模式中燃烧。燃烧器组件可以是仅仅一个燃烧器元件或一组燃烧器。
[0009]本发明的另一优选实施例提供了一种燃烧器组件，该燃烧器组件是模块系统。模块表示燃烧器组件可以是一组燃烧器元件，所述燃烧器元件可以以不同方式被放在一起，这将在图中进一步被示出。
那些燃烧器元件可以同时地或在单个的基础上被控制。
本发明的另一优选实施例提供了一种干燥部分，其中幅面到燃烧器膜的距离为10cm或更小。
[0010]本发明的进一步方面是一种干燥部分，其中在燃烧器组件之后也有至少一个吹送喷嘴。这些喷嘴可以被放置在燃烧器组件之前和/或之后。这些喷嘴覆盖待干燥的幅面的最大宽度。
[0011]为了在幅面的干燥期间进一步增加使用的热能的产量，在本发明的一个优选实施例中，可以预见在第一幅面引导装置之前的喷嘴，所述喷嘴沿幅面移动方向的相反方向将空气吹送到幅面表面上，吹送到一侧但是优选两侧，并且在任何情况下吹送到待干燥的幅面的表面。在下文中被称为“柯恩达(coanda)型喷嘴”的这样的喷嘴在很大程度上防止幅面将冷空气层拖曳到干燥部分中，所述空气层在干燥部分的热空气和幅面之间产生绝缘屏障，防止热空气和幅面之间的良好热传递。
[0012]本发明的进一步优选的实施例提供了一种干燥部分，其中排出气体被收集和再使用供幅面的进一步干燥。被收集的排出气体然后将由适于吹送那些热燃烧气体的吹送喷嘴吹送到幅面上，这样的系统已经在现有技术例如FR-A-2771161或WO2005/085729中被描述。
[0013]根据本发明的进一步方面，再使用排出气体的系统是对流系统。该对流系统是用于抽吸燃烧产物的、带有朝着幅面的开口的外壳，将燃烧产物抽吸到对流系统中的第一和第二抽吸管道的组件。来自第一抽吸管道的燃烧产物通过所述外壳被引导到混合和吹送装置。冷空气在该混合和吹送装置中与燃烧产物混合，由此产生低温气体混合物。
所述对流系统也具有在所述外壳内部的内壳。该内壳具有至少一个朝着幅面的开口并且也具有允许气体从所述外壳流到所述气体混合物的内壳的开口。在所述内壳下方，也有吹送管道。
第二抽吸管道也被布置在该内壳下方，由此将第二燃烧产物流抽取到所述内壳中。该第二燃烧产物流然后与来自混合装置的低温气体混合物混合，由此产生温度高于第一气体混合物并且高于例如350℃，更优选400℃或450℃，更加优选500℃的气体混合物。这些热气体然后由所述内壳的吹送管道吹送到干燥幅面。
也根据本发明该改进对流系统可以通过简单手段，通过将内壳应用到外壳中实现。显然可以毫无困难地，因此以简单方式进行应用内壳。
应用内壳可以在完全新的对流系统和在现有的对流系统中实现而不用大幅改变尺寸。
[0014]热燃烧产物在内壳中的该直接再使用增加了被吹送气体的温度，导致干燥器系统所产生的热的更有效使用并且提高了系统中的热交换的效率。
[0015]根据本发明的另一方案，对流系统以这样的方式被设计使得吹送管道被布置在所述第一抽吸管道和所述第二抽吸管道之间。
[0016]本发明的一个优选实施例提供导致良好空气分布的内壳的特殊设计。
[0017]本发明的另一优选实施例在系统中提供空气压力传感器以便保证对待干燥的幅面的恒定浮动作用。也可以预见温度传感器。
[0018]本发明的一个优选实施例是一种对流系统，其中混合和吹送装置至少具有一个涡轮机，所述涡轮机的轴线垂直于幅面。本发明的另一方案是一种对流系统，其中混合和吹送装置至少具有一个涡轮机，所述涡轮机的轴线平行于幅面。
[0019]根据进一步的方面，本发明提供了一种通过使用上述对流系统保护风扇免于与热燃烧气体接触的方法。
[0020]根据进一步的方面，本发明提供了一种使用上述对流系统再使用被加热气体增强热交换效率的方法。
[0021]在本发明的更加优选的实施例中，再使用排出气体的系统被设置在级联系统中，其中在直接来自加热组件的排出气体由抽吸单元抽吸，其后这些热气体由吹送系统吹送幅面。然后在第二喷嘴可获得的暖气体再次被抽吸供再使用并且被再吹送，由此进一步利用由燃烧器组件产生的可用热能。例如，首先有温度在1000℃以上的燃烧器组件，其后有吹送400℃的再使用后的排出气体的第一吹送部分，并且其后有吹送200℃的气体的第二吹送部分。
这进一步增加了系统的干燥效率。
[0022]本发明的另一优选实施例是一种干燥部分，其中除了火焰侧之外所述燃烧器组件在所有侧由绝缘体封闭，所述绝缘体保护抽吸和吹送部分的金属部分免受来自燃烧器组件的高温并且保护火焰免受来自吹送喷嘴的空气湍流。
[0023]本发明的进一步方面提供了一种干燥器设备，干燥部分存在于所述干燥器设备中。在一个优选实施例中，这样的干燥器设备具有至少两个干燥部分，所述干燥部分沿幅面的经过方向一个接着一个地被布置并且由至少一个空气吹送喷嘴彼此分离。在另一优选实施例中，干燥器设备具有在待干燥的幅面的前和后侧的至少一个干燥部分。
[0024]本发明的另一方面提供了一种用于处理或生产幅面的机器的干燥部分，其可以用于纸或纸板生产或用于干燥诸如纸或纸板这样的幅面上的涂层。
附图说明
[0025]图1a，1b和1c是根据本发明的干燥部分的三个不同实施例的示意图；
图2a，2b和2c显示了本发明中的燃烧器组件的不同构造；
图3是干燥部分的横截面；
图4是干燥器设备的实施例；
图5是干燥器设备的实施例；
图6是再使用排出气体能量的干燥部分的示意图；
图7是带有再使用排出气体能量的另一系统的干燥部分的示意图。
图中使用的数字的参考列表
10  燃烧器组件
12  幅面
14  火焰
16  幅面的经过方向
18  排出气体
20  金属纤维燃烧器元件
22  柯恩达型喷嘴
24  吹送喷嘴
26  干燥部分
28  绝缘件
107 对流系统
109 抽取从热对流交换产生的暖气体的装置，箭头
113 外壳
114 朝着幅面的开口
115 第一抽吸管道
116 第二抽吸管道
117 混合和吹送装置
118 新鲜冷空气
119 燃烧产物
120 低温气体混合物20
121 内壳
122 朝着幅面的内壳中的开口
123 吹送管道
124 第二燃烧产物流
125 温度高于来自(20)的气体混合物
126 抽取管道
130 涡轮机
132 涡轮机的抽吸开口
133 涡轮机的切向出口
134 允许气体从混合装置17流到内壳的开口
具体实施方式
[0027]图1表示金属纤维燃烧器组件相对于经过幅面可以具有的三个不同位置的示意图。在图1a中幅面12经过燃烧器组件10的火焰14。在图1b中幅面12经过火焰14的尖端。在图1c中幅面经过排出气体18。
在图1中所示的任一位置，取决于幅面到燃烧器组件的距离，幅面将经过高于600℃，优选高于700℃和更高的温度区。因此可以局部地达到1500℃和更高的温度。
通过将这样的高温施加到待干燥的幅面，可以获得大的温差，产生更好的热传递。
考虑到热传递的理论方程qx＝kx.Ax.DTx，由于大的温差，显然系统的尺寸可以被减小和/或干燥过程的效率可以被提高。
更高能量传递的进一步优点在于干燥过程被加速并且幅面可以以高速经过干燥器。幅面12的速度范围典型地可以在50m/min和2000m/min之间，或者更大，例如100m/min，300m/min，500m/min，700m/min，900m/min，1100m/min，1300m/min，1500m/min，1700m/min，1900m/min，2100m/min。
在现有技术的干燥设备中，幅面的速度由于干燥部分被限制。更高的速度需要更大的干燥部分。
与这里形成强烈对比，本发明的干燥部分26提供了幅面12的有效干燥，使得允许更高的速度并且更加理想而不需要大的干燥单元。
对于高达11m或更高，例如高达9m的幅面，这可以实现。
幅面12和燃烧器组件10之间的距离优选地为10cm或更小，例如10cm；9cm；8cm；7cm；6cm；5cm；4cm；3cm；2cm；1cm或0.5cm。
[0028]在本发明的进一步实施例中，复杂高速控制器读取纸板上的湿气含量并且因此在常用的剖面法(profiling process)中调节燃烧器组件10的温度。
[0029]图2表示干燥部分中的燃烧器组件的不同的可能设置。
图2a显示了覆盖幅面12的整个宽度的一个金属纤维燃烧器元件20。图2b显示了垂直于幅面移动方向16一个接着一个的较小金属纤维燃烧器元件20的组件10，并且组件10覆盖幅面12的整个宽度。图2c显示了较小金属纤维燃烧器元件20的另一组件，所述燃烧器元件彼此平行被布置，但是相对于幅面移动方向16成一个角度，并且组件10覆盖幅面12的整个宽度。所述组件是一组小燃烧器元件并且可以同时地或在单个的基础上被控制。当燃烧器元件单个地被控制时，可以在整个幅面宽度上获得更均匀的温度。因为干燥器系统的中心将具有较小的热损失，所以应当在那里产生较少的热。在单个的基础上控制那些燃烧器元件使系统更容易控制并且增加完整的干燥部分的能量效率。
[0030]图3显示了本发明的一个实施例。金属纤维燃烧器组件10与柯恩达型喷嘴22组合，所述喷嘴沿幅面移动方向的相反方向将空气吹送到幅面表面上，吹送到一侧但是优选两侧，并且在任何情况下吹送到待干燥的幅面的表面。该喷嘴22因此相对于进入幅面12成钝角(a>90°)。喷嘴22由此防止幅面12将冷空气层拖曳到干燥部分26中。柯恩达型喷嘴22和燃烧器组件10进一步与将热气体吹送到待干燥的幅面12的吹送喷嘴24组合。除了火焰侧之外，燃烧器组件26在所有侧由绝缘件28封闭，所述绝缘件保护抽吸和吹送部分24的金属部分免受来自燃烧器组件10的很高温度，并且保护火焰14免受可能由吹送喷嘴24导致的空气湍流。绝缘件28可以由任何商业上可获得的绝缘材料制造，例如采用柔性板的形式的陶瓷绝缘材料。
[0031]如图4中示意性地所示，可以预见根据本发明的至少两个干燥部分26，所述干燥部分沿幅面12的经过方向16一个接着一个被布置在干燥器设备中。
[0032]根据图5的干燥器设备，至少一个干燥部分26可以被放置在前侧并且干燥部分26被放置在待干燥幅面12的后侧。
[0033]图6表示在干燥部分中再使用排出气体的一个原理。由燃烧器组件10产生的排出气体18以任何传统方式从系统被抽吸，并且这些热排出气体然后通过喷嘴24被吹送到幅面12上以便进一步干燥幅面12。通过再使用这些热气体，系统26的能量效率进一步被增加并且由于半湿热气体的湿气调节活动干燥过程进一步被增强。可以以本领域中已知的任何方式实现再循环热气体的系统，例如在本申请人的名义下的FR-A-2771161或WO2005/085729。
[0034]在图7A，7B和7C中显示了再使用排出气体的另一系统。对流系统107是用于抽吸燃烧产物的、带有朝着幅面的开口114的外壳113、将燃烧产物抽吸到对流系统107中的第一抽吸管道115和第二抽吸管道116的组件。来自第一抽吸管道115的燃烧产物通过外壳113被引导到混合和吹送装置117。冷空气118在该混合和吹送装置117中与燃烧产物119混合，由此产生低温气体混合物120。
对流系统107也具有在外壳113内部的内壳121。该内壳121具有至少一个朝着幅面122的开口并且也具有允许气体从混合装置117流到所述气体混合物120的内壳121的开口134。
在内壳121下方，也有吹送管道123。
第二抽吸管道116也被布置在该内壳121下方，由此将第二燃烧产物流24抽取到内壳121中。该第二燃烧产物流124然后与来自混合装置117的气体混合物120混合，导致温度高于第一气体混合物120并且高于例如350℃或370℃，更优选390℃或410℃，更加优选420℃，450℃或500℃的气体混合物125。这些热气体125然后由内壳121的吹送管道123吹送到干燥幅面。
[0035]图7B是根据垂直于幅面12的平面(根据A-A’)的对流系统107的横截面，所述平面沿幅面的横向方向展开。抽吸管道115和116以及吹送管道123在整个幅面宽度上展开，但是未在该图中被示出。为了在内管道121中获得良好的三维空气分布，对流系统107可以优选地如图7B中所示被设计。内壳121也包括作为装置109的一部分的抽取管道126。抽取管道126抽取部分暖气体125和部分燃烧气体119。该抽取管道126不对称地被布置在对流系统107中。为了获得良好的空气吹送分布，内壳121的内高度也是不对称的并且朝着抽取管道126增加。
装置109是已知的抽取装置，例如风扇。
在优选例子中，每个涡轮机130具有离心式涡轮机叶轮，所述离心式涡轮机叶轮的抽吸开口132相对于幅面102连接到横向抽吸管道115的上游。所述叶轮由如任何常规风扇中的发动机驱动。
[0036]混合气体120通过两个切向出口133被吹送，所述切向出口与幅面12的横向方向基本直接相对，并且连接到两个横向吹送管道134。
[0037]在本发明的更加优选的实施例中，再使用排出气体的系统是级联系统，其中直接来自燃烧器组件的排出气体由抽吸单元或对流系统抽吸，其后这些热气体由来自对流系统的吹送系统或吹送管道吹送到幅面。然后在第二喷嘴或对流系统可获得的暖气体可以再次被抽吸供再使用并且被再吹送，由此进一步利用由燃烧器组件产生的可用热能。例如，首先有温度在1000℃以上的燃烧器组件，其后有吹送400℃的再使用后的排出气体的第一吹送部分，并且其后有吹送200℃的气体的第二吹送部分。
[0038]因此我们描述和表示了用于干燥器设备中的干燥部分，该干燥部分被设计和布置成尽可能地限制热损失，以便保持这些燃烧产物的高能量潜力，并且因此允许幅面与被抽吸和被吹送燃烧产物之间的对流热交换的优良返回。
[0039]显然，上述本发明的装置可以以任何合适的方式被设计和布置使得它们可以持久地和可靠地耐受被抽吸和/或被吹送燃烧产物的高温。
[0040]除了燃烧产物和幅面之间的热交换的显著提高之外，上述本发明的装置可以在任何可能的方向被使用，导致幅面的生产线的实现方式的灵活性提高，而且不会成为生产速度的限制因素。
总之，每当你需要从移动幅面蒸发水时就可以使用该系统。

Claims (16)

1.一种用于处理或生产幅面的机器的干燥部分(26)，所述干燥部分包括燃烧器组件(10)，所述燃烧器组件(10)用于产生火焰(14)和排出气体(18)，其中在使用中所述火焰(14)或排出气体(18)或两者以超过600℃的温度直接覆盖所述幅面(12)的最大宽度，所述燃烧器组件进一步包括燃烧器膜，所述燃烧器膜是所述燃烧器元件(20)的一部分，其中所述燃烧器膜是金属纤维膜。
2.根据权利要求1所述的干燥部分(26)，其中所述幅面到燃烧器膜的距离为10cm或更小。
3.根据权利要求1或2所述的干燥部分(26)，其中所述燃烧器组件(10)用于在蓝焰模式中燃烧。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的干燥部分(26)，其中所述燃烧器组件(10)包括不同的模块。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的机器的干燥部分(26)，其中所述燃烧器组件(10)包括沿所述幅面(12)的横向方向并排的多个燃烧器(20)，所述数量等于或大于1个。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的机器的干燥部分(26)，其中所述燃烧器组件(10)包括沿所述幅面的纵向方向并排的多个蓝焰燃烧器(20)，所述数量等于或大于1个。
7.根据权利要求5或6所述的机器的干燥部分(26)，其中提供给每个所述燃烧器(20)的燃烧气体的量可单独地调节以用于燃烧器组件(10)中的每个所述燃烧器(20)。
8.根据权利要求5或6所述的机器的干燥部分(26)，其中提供给每个所述燃烧器(20)的燃烧气体的量可一起调节。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的干燥部分(26)，其进一步包括在所述燃烧器组件(10)之前和/或之后的至少一个空气吹送喷嘴(22，24)，所述空气吹送喷嘴(22，24)覆盖最大幅面宽度。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的干燥部分(26)，其包括在所述干燥部分的入口处的吹送喷嘴(22)，用于防止在待干燥的幅面上形成冷空气绝缘层，所述吹送喷嘴(22)覆盖所述幅面(12)的最大宽度。
11.根据权利要求10所述的干燥部分(26)，其中所述吹送喷嘴(22)的吹送方向沿着与幅面移动方向(16)相反的方向。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的机器的干燥部分(26)，其中所述干燥部分(26)包括用于收集所述排出气体(18)和再使用所述热排出气体以干燥正由吹送喷嘴(24)吹送的所述幅面(12)的机构，所述吹送喷嘴适于将所述被收集的排出气体(18)吹到所述幅面(12)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的机器的干燥部分，其中所述干燥部分进一步包括用于收集所述排出气体(18)和再使用所述热排出气体以干燥所述幅面(12)的对流系统，所述对流系统相对于待干燥的幅面横向地被布置，所述对流系统(17)包括:
用于抽吸燃烧产物(119)的、带有朝着幅面的开口(114)的外壳(113)；
将所述燃烧产物(119)抽吸到所述对流系统(107)中的第一和第二抽吸管道(115)和(116)；
所述第一抽吸管道(115)将所述燃烧产物(119)抽吸到所述外壳(113)中；
混合和吹送装置(112)，其用于再使用所述燃烧产物(119)，由此混合冷空气(118)与所述燃烧产物(119)，由此产生低温气体混合物(120)；
在所述外壳(113)内部、带有朝着幅面(12)的至少一个开口(114)的内壳(121)；
所述内壳(121)具有开口(134)以允许气流(120)从外壳(113)流到所述气体混合物(120)的内壳(121)；
在所述内壳(121)下方的吹送管道(123)；
其特征在于:
所述第二抽吸管道(116)也被布置在所述内壳(121)下方；
所述第二抽吸管道(116)将第二燃烧产物流(124)抽取到所述内壳(121)中；
所述第二燃烧产物流(124)由此与所述低温气体混合物(120)混合，由此产生温度高于所述第一气体混合物的气体混合物(125)；
所述产生的气体混合物(125)由所述吹送管道(123)吹送到干燥幅面(12)。
14.根据权利要求12或13所述的机器的干燥部分(26)，其中排出气体的所述再使用是级联的。
15.一种干燥器设备，其包括根据权利要求1-14中任一项所述的干燥部分(26)，其中所述干燥器设备包括至少两个干燥部分(26)，所述干燥部分沿幅面的经过方向(16)一个接着一个地被布置并且由至少一个空气吹送喷嘴(24)彼此分离。
16.一种干燥器设备，其包括根据权利要求1-15中任一项所述的干燥部分(26)，其中所述干燥器设备包括在所述幅面(12)的每一侧的至少一个干燥部分(26)。
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