CN108138442B - 用于运行造纸机的方法以及造纸机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行制造纸、纸板或者硬纸板的造纸机(10)的方法，所述造纸机具有输送装置(16)，借助所述输送装置沿输送方向输送至少一个由纤维悬浮液制造的纤维料幅(14)，所述造纸机具有至少一个干燥区域(20)，输送通过干燥区域(20)的纤维料幅(14)在所述干燥区域中借助至少一个干燥滚筒(26)进行干燥，将第一介质输入所述干燥滚筒中以干燥纤维料幅(14)，并且所述造纸机具有至少一个沿输送方向连接在干燥滚筒(26)上的轧光滚筒(28)，借助所述轧光滚筒将纤维料幅(14)在至少一侧上轧光，其中，将第二介质输入所述轧光滚筒(28)以加热轧光滚筒(28)，其中，将第一介质从干燥滚筒(26)导出并且作为热源输入热泵(34)，借助所述热泵加热第二介质。

Description

用于运行造纸机的方法以及造纸机

本发明涉及一种用于运行制造纸、纸板或者硬纸板的造纸机的方法以及这种造纸机。

用于制造纸、纸板或者硬纸板的这种造纸机以及这种方法已经由一般的现有技术充分已知。造纸机包括输送装置，借助所述输送装置沿输送方向输送至少一个由纤维悬浮液制造的纤维料幅。造纸机还具有至少一个干燥区域，输送通过干燥区域的纤维料幅在所述干燥区域中借助至少一个干燥滚筒进行干燥。换而言之，干燥滚筒布置在干燥区域中，因此纤维料幅借助干燥滚筒进行干燥。为此，纤维料幅例如导引通过干燥滚筒。在此例如规定，纤维料幅在垫子、尤其是无纺布上输送并且通过垫子围绕干燥滚筒导引。

将第一介质输入所述干燥滚筒中以干燥纤维料幅。换而言之，将第一介质导入干燥滚筒中。干燥滚筒具有外周侧的外周面，纤维料幅尤其通过垫子围绕外周面导引。在此，外周侧的外周面通常具有至少一个流通孔，尤其是多个流通孔，输入干燥滚筒并且尤其是导入干燥滚筒中的第一介质可以通过所述流通孔从干燥滚筒中流出。这意味着，第一介质流过流通孔。第一介质流过垫子并且尤其流过纤维料幅，由此使其干燥。由此能够将纤维料幅去潮湿。

造纸机还包括至少一个沿输送方向连接在干燥滚筒上的轧光滚筒，借助所述轧光滚筒将纤维料幅在至少一侧上轧光。在此，将第二介质输入轧光滚筒以加热轧光滚筒。

轧光滚筒例如也称为MG滚筒，其中，MG表示“Machine Glazed(机器抛光)”。由此例如可以制造所谓的“单侧光滑的”纸。在此涉及的是具有特别高强度的纸类型。

本发明所要解决的技术问题在于，对本文开头所述类型的方法和造纸机这样进行扩展设计，从而能够实现造纸机的特别有效的有效。

该技术问题按本发明通过一种用于运行制造纸、纸板或者硬纸板的造纸机的方法以及通过一种造纸机解决。

为了对所述类型的方法进行扩展设计，从而能够实现造纸机的特别有效的运行，按照本发明规定，将第一介质从干燥滚筒、尤其在纤维料幅干燥之后导出并且作为热源输入热泵，借助所述热泵加热第二介质。因此，热泵相对于第一介质从干燥滚筒向热泵的流动方向而言布置在干燥滚筒的下游，由此使第一介质相对于流动方向首先流过干燥滚筒。随即将第一介质从干燥滚筒排出。换而言之，第一介质可以从干燥滚筒流出，其中，从干燥滚筒流出的第一介质是干燥滚筒的废气。第一介质(废气)在干燥滚筒的下游输入热泵。在此，将废气用作热源，以便向热泵提供热量，借助所述热量加热第二介质。

相对于第二介质从热泵向也称为抛光滚筒或者MG滚筒的轧光滚筒的流动方向而言，热泵布置在轧光滚筒的上游。因此，第二介质首先流过热泵并且借助热泵被加热。在热泵之后或者说在热泵下游，可以将第二介质输入轧光滚筒，因此轧光滚筒随即借助第二介质被加热。在此可以考虑的是，第二介质以第一聚集态流入热泵并且以与第一聚集态不同的第二聚集态流出热泵或者以与第一聚集态不同的第二聚集态输入轧光滚筒。

第一聚集态例如是液态。通过借助热泵实现的第二介质的加热，第二介质例如被蒸发，因此第二聚集态是气态。介质则例如作为空气、尤其是热的空气，或者作为蒸汽、尤其是热的蒸汽输入轧光滚筒。

本发明基于这样的认知，即在造纸工业中存在非常高的热量需求，以便例如制造纸、纸板或者硬纸板。因此，所述高热量需求尤其导致首先非常湿的或者说含湿量非常高的纤维料幅被干燥。通过所述干燥可以调节纤维料幅的期望的含湿量。本发明所基于的理念在于，对干燥滚筒的废气或者包含在废气中的至少一部分热量加以使用，以便加热第二介质并且由此加热轧光滚筒。由此，与传统的造纸机相比，可以将造纸机的热量需求在整体上保持较小，因此借助按照本发明的方法能够以节能的方式制造纸、纸板或者硬纸板。

为了加热第二介质使用热泵，因为尤其在热泵上游的第二介质例如已经具有比尤其在热泵上游的第一介质更高的温度。但在热泵上游第二介质的温度尚不足以充分地加热轧光滚筒。因为使用热泵，所以可以从比第二介质更冷的第一介质中导出热量并且输入第二介质，因此能够呈现造纸机的特别有效的运行。

在一种有利的实施形式中规定，作为所述热泵使用热化学的热泵，在所述热泵中，借助输入热泵的热量进行吸收热量的化学反应，也就是吸热反应，其中，用于加热第二介质的热量借助放出热量的化学反应，也就是放热反应提供。

在一种有利的实施形式中规定，所述热泵包括与所述介质不同的工作介质，所述工作介质借助至少一个压缩机压缩并且借助至少一个膨胀装置膨胀。在此，热泵例如设计为压缩热泵。

在一种有利的实施形式中规定，所述热泵包括至少一个用于实现从第一介质向与之不同的另一介质的热传递的热交换器。所述另一介质例如是热泵的工作介质。

在一种有利的实施形式中规定，所述热泵包括至少一个用于实现从与第二介质不同的另一介质向第二介质的热传递的热交换器。所述另一介质例如是热泵的工作介质。

为了对所述类型的造纸机进行扩展设计，从而能够实现造纸机的特别有效的运行，按照本发明设置至少一个用于加热第二介质的热泵。在此，第一介质能够从干燥滚筒导出并且作为热源输入热泵。按照本发明的方法的有利设计方案可以视为按照本发明的造纸机的有利设计方案并且反之亦然。

本发明的其它优点、特征和细节由以下对优选实施例的说明以及根据附图得出。之前在说明书中提到的特征和特征组合以及之后在对附图的描述中提到的和/或在唯一的附图中单独示出的特征和特征组合不只能够应用在分别给出的组合中，而是也可以应用在其它的组合中或者单独应用，只要不离开本发明的保护范围即可。

图示在唯一的附图中示出用于制造纸、纸板或者硬纸板的造纸机的示意图，其中，设有至少一个用于加热介质的热泵，所述介质借助另一介质含有的热量被加热。

唯一的附图以示意图示出整体用10表示的用于制造纸、纸板或者硬纸板的造纸机。所述造纸机10包括至少一个容器装置12，在所述容纳装置中例如容纳有纤维悬浮液。由所述纤维悬浮液制造至少一个纤维料幅14，又由所述纤维料幅制造纸或者纸板或者硬纸板。纤维料幅14也称为纸幅、幅面或者纤维幅并且例如首先构造为非常潮湿的纤维网。借助造纸机10的整体用16表示的输送装置沿通过方向箭头18表示的输送方向输送纤维料幅。

造纸机10具有整体用20表示的干燥区域，借助输送装置16将纤维料幅14输送通过干燥区域。在干燥区域20中干燥纤维料幅14。对此理解为，原先具有非常高的含湿量的纤维料幅14被除湿，以便由此降低纤维料幅14的含湿量。尤其通过干燥纤维料幅14调节至所期望的含湿量。为了干燥纤维料幅14，将纤维料幅14在干燥区域20中加热，由此将之前包含在纤维料幅14中的潮气至少部分地从纤维料幅14中去除。

为此，在干燥区域20中布置有至少一个干燥滚筒26。干燥区域20在此包括第一部分区域22和第二部分区域24，所述第二部分区域相对于输送方向连接在第一部分区域22上。在此，在第一部分区域22中布置有多个干燥滚筒26，借助所述干燥滚筒干燥纤维料幅14。为此，纤维料幅14运行经过干燥滚筒26。纤维料幅14例如在透气或者说可透过蒸汽的垫子上尤其输送通过干燥区域20，其中，纤维料幅14通过垫子围绕相应的干燥滚筒26导引并且通过垫子支撑在相应的干燥滚筒26上。这意味着，垫子布置在纤维料幅14与相应的干燥滚筒26之间。

如以下还将更详细地阐述的那样，将形式为蒸汽的第一介质输入干燥滚筒26。相应的干燥滚筒26具有外周侧的外周面，纤维料幅尤其通过垫子支撑在所述外周面上。相应的外周侧的外周面具有至少一个通孔。相应的外周侧的外周面尤其具有多个通孔。输入相应的干燥滚筒26并且在此导入相应的干燥滚筒26的第一介质可以流动通过相应的通孔，因此第一介质能够以空气或者蒸汽的形式通过相应的通孔从相应的干燥滚筒26中流出。

第一介质可以流动通过垫子并且尤其通过纤维料幅14，由此将纤维料幅干燥或者说除湿。

造纸机10的至少一个轧光滚筒28布置在第二部分区域24中。轧光滚筒28因此是第二部分区域24的部分并且因此总体上是干燥区域20的部分，其中，轧光滚筒28相对于输送方向连接在干燥滚筒26上。纤维料幅14在其运行通过干燥区域20期间也运行经过轧光滚筒28，因此纤维料幅14例如接触轧光滚筒28。在此可行的是，轧光滚筒28如以下还将阐述的那样被加热，因此可以实现从轧光滚筒28向尤其与轧光滚筒28接触的纤维料幅14的热传递。

轧光滚筒28例如是高精度干燥滚筒并且也称为MG滚筒。在此，MG表示“MachineGlazed”并且表示“单侧光滑”。因此，借助MG滚筒例如可以制造单侧光滑的纸。在此涉及的是具有特别高强度的纸类型。为此，轧光滚筒28例如具有非常大的直径，其中，纤维料幅14以特别长的时间接触轧光滚筒28。通过纤维料幅14的至少一侧在轧光滚筒28的外周侧的外周面上的非常长的停留时间，可以产生纤维料幅14在朝向轧光滚筒28并且尤其是接触轧光滚筒28的一侧上的特别有利的光泽。这意味着，纤维料幅14借助轧光滚筒28在纤维料幅14的至少一侧上轧光，其中，这一侧朝向轧光滚筒28。

在附图中通过方向箭头30表示第一介质向相应干燥滚筒26的输入。第一介质优选指的是蒸汽或者说空气，所述蒸汽或者空气以第一温度T1输入相应的干燥滚筒26，因此蒸汽或者空气(第一介质)以第一温度T1流入相应的干燥滚筒。因此，第一介质是用于干燥纤维料幅14的干燥空气。

此外，将第二介质输入轧光滚筒28，第二介质的流动在附图中通过方向箭头32表示。借助所述第二介质加热轧光滚筒28。例如将具有第二温度T2的第二介质输入轧光滚筒28。第二温度T2例如为250摄氏度。第二介质尤其蒸汽状或者气态地输入轧光滚筒28。

为了能够实现造纸机10的特别有效的运行，造纸机10包括整体用34表示的热泵。在此，第一介质从相应的干燥滚筒26排出、尤其是导出，并且作为热源输入热泵34。在此，方向箭头36在附图中示出热源(第一介质)从干燥滚筒26向热泵34的流动。借助热泵34加热第二介质。为了加热第二介质，使用来自输入热泵34的第一介质的热量，因此至少一部分包含在第一介质中的热量从第一介质通过热泵34传递至第二介质。换而言之，热源、也就是第一介质包含热量，其至少一部分被热泵34用于加热第二介质。

第一介质以第一聚集态流入相应的干燥滚筒26。换而言之，第一介质以第一聚集态输入相应的干燥滚筒26。第一聚集态优选是气态，因此第一介质是蒸汽或者空气，也就是气体。

此外优选规定，第一介质以第二聚集态输入热泵34，其中，第二聚集态可以与第一聚集态一致。这意味着，第一介质例如蒸汽状地输入热泵34。由附图可以看出，第一介质以第三温度T3输入热泵34，其中，所述第三温度例如是150摄氏度。在此，第三温度T3可以小于第一温度T1。

在第一部分区域22中布置有罩38，所述罩至少部分地限定出容纳空间或者腔。通过通孔流出干燥滚筒26的第一介质(蒸汽)可以在容纳空间中聚集并且从容纳空间向热泵34导引。

通过相应的通孔流出相应的干燥滚筒26的第一介质在所述腔中聚集并且可以从所述腔中排出。由腔排出的第一介质随即以第三温度T3输入热泵34，如在附图中通过方向箭头36所示。

在附图中通过方向箭头40表示将具有第四温度T4的第二介质输入热泵34。第四温度例如是230摄氏度。第二温度T2例如是250摄氏度。因此，第四温度小于第二温度并且大于第三温度T3。

因此，需要借助热泵34加热到温度T2的第二介质在热泵上游具有比在热泵34上游的第一介质更高的温度。因此，实际上存在从第二介质朝向第一介质的温度降，由此原则上会进行从第二介质向第一介质的热传递。然而这是不期望的，因为这样应被加热的第二介质就被冷却了。因此使用热泵34，借助所述热泵从比需要加热的第二介质更冷的第一介质中导出热量并且输入第二介质。

在此，第二温度T2大于第一温度T1。这种情况是因为轧光滚筒28要求或者说必须具有比普通的干燥滚筒26更高的温度。

例如，第二介质以第三聚集态输入热泵34。此外可以考虑的是，第二介质以第四聚集态输入轧光滚筒28。在此，第四聚集态例如是与第三聚集态不同的聚集态。例如，第三聚集态可以是液态，因此第二介质作为液体尤其是水输入热泵34。第四聚集态例如是气态，因此第二介质例如作为气体或者蒸汽输入轧光滚筒28。

通过加热轧光滚筒28，第二介质冷却，由此使第二介质尤其在轧光滚筒28中例如冷凝。通过第二介质的冷凝产生冷凝液，也就是形式尤其为水的液体。例如，冷凝液以温度T4输入热泵34，这在附图中通过方向箭头40表示。借助热泵加热冷凝液，由此使冷凝液蒸发。第二介质则能够以气态输入轧光滚筒28。

在附图所示的实施形式中，热泵34设计为压缩热泵，尤其是电压缩热泵。热泵34例如包括循环42，所述循环可供热泵34的工作介质流通。在所述循环42中布置有热泵34的第一热交换器44。这意味着，第一热交换器44可供工作介质流通。第一热交换器44也称为冷的热交换器。此外，热泵34包括第二热交换器46，所述第二热交换器46布置在循环42中并且因此可供工作介质流通。第二热交换器46也称为暖的或者热的热交换器。

不只将工作介质，而且也将第一介质、尤其是具有第三温度T3的第一介质输入热交换器44。因此，热交换器44可供工作介质和第一介质流通。在此，通过热交换器44例如实现从第一介质向工作介质的热传递，由此加热工作介质并且冷却第一介质。第一介质例如以第五温度T5从热交换器44排出，其中，所述第五温度T5例如为135摄氏度。因此，第五温度T5小于第三温度T3。因此，通过热传递将第一介质从第三温度T3冷却至温度T5。

热交换器46可供工作介质流通。此外可以规定，第二介质输入热交换器46，因此热交换器46可供工作介质和第二介质、尤其是冷凝液流通。在此，可以通过热交换器46实现从工作介质向第二介质的热传递，由此使工作介质冷却并且第二介质加热。尤其将具有第四温度T4的第二介质输入热交换器46。通过加热第二介质，将第二介质加热到相对于第四温度T4更高的第二温度T2。通过加热第二介质使其蒸发，因此第二介质可以作为蒸汽输入轧光滚筒28。

此外例如规定，相对于工作介质流过循环42的流动方向在第二热交换器46的上游并且在此尤其在第一热交换器44的下游进行工作介质的加热。所述加热例如可以通过热泵34的加热装置48进行。在此加热装置48布置在热交换器44的下游和热交换器46的上游。

所述加热装置可以是指流体机，尤其是流体机械，其例如设计为压缩机。借助压缩机压缩工作介质并且由此加热工作介质，因此尤其可以通过热交换器46实现从工作介质向第二介质的特别有利的热传递。由此可以特别好地加热第二介质。

压缩机例如设计为电压缩机。压缩机例如包括至少一个能够压缩工作介质的压缩机叶轮。压缩机叶轮例如可以通过轴由压缩机的马达驱动，其中，马达设计为电动机。向电动机供给电能或者电流，以便通过轴驱动压缩机叶轮，由此压缩工作介质。由此实现压缩并且因此实现借助电能加热工作介质。

热交换器46例如是冷凝器，借助所述冷凝器使工作介质冷凝。沿工作介质流过循环42的流动方向在热交换器46的下游和尤其是热交换器44的上游布置膨胀装置50，借助所述膨胀装置使工作介质膨胀或者说减压。热交换器44例如是蒸发器，借助所述蒸发器使工作介质蒸发。

此外可以考虑的是，热泵34设计为热化学的热泵。在所述热化学的热泵中，借助尤其通过热源(第一介质)输入热泵34的热量实现吸收热量的并且因此吸热的化学反应。这例如在附图未示出的吸热反应器中进行，在所述吸热反应器中，吸热反应的反应物反应生成吸热反应的产物。

此外，在热化学的热泵中，用于加热第二介质的热量借助放出热量的化学反应、也就是放热反应提供。这例如在放热反应器中进行，在所述放热反应器中，放热反应的反应物反应生成放热反应的产物。

吸热化学反应所使用的热量例如由第一介质输入热泵34。因此，包含在第一介质中的至少一部分能量用于实现吸热化学反应。在吸热反应的产物中，输入热泵以进行吸热反应的至少一部分热量可以被存储。换而言之，在吸热反应的产物中，包含在第一介质中的能量或者说热量的至少一部分可以被存储。

在此，吸热反应例如形成化学平衡反应的正反应，其中，放热反应例如可以是所述化学平衡反应的逆反应。吸热反应的产物因此是放热反应的反应物，其中，放热反应的产物是吸热反应的反应物。由此可以将借助正反应存储在正反应产物中的热量通过逆反应、也就是通过放热反应释放出来，因此在逆反应中释放的热量的至少一部分可以用于加热第二介质。

热化学的热泵的优点在于，所述热泵不需要连续工作，而是能够将热量以所列举的方式、尤其在吸热反应的产物中特别好地存储并且例如在之后又释放并且因此使用。

用于作用产生吸热化学反应的热量例如这样输入热泵34，使得尤其在吸热反应器中进行从第一介质向正反应的反应物的热传递。这可以通过热交换器或者通过较大的热传递区域实现。尤其规定，第一介质不直接接触反应物，而是在空间上与其分隔开。备选地可以考虑，第一介质直接接触反应物，也就是迎流或者绕流。例如将第一介质输入吸热反应器。

为了实现或者进行放热反应(逆反应)，例如提供放热反应器，所述放热反应器可以是热泵34的组成部分。在此，放热反应器例如包括热交换器，通过所述热交换器可以将在逆反应中释放的热量的至少一部分传递至第二介质。在此，逆反应的反应物和/或产物例如在空间上与需要加热的第二介质分隔开。备选地可以考虑，第二介质直接接触逆反应的反应物和/或产物，也就是迎流或者绕流。在热化学的热泵中取消了例如压缩热泵的循环42、工作介质、加热装置48和膨胀装置50。

总地来说在造纸机10中可以特别有效地加热第二介质并且因此加热轧光滚筒28，因此可以将造纸机10的能量需求保持得特别小。第一介质在干燥滚筒26的下游是废气，其中尤其可以是潮湿的空气。第一介质例如具有每秒266千克的质量流量和1Bar的压力。第二介质在热泵34上游和轧光滚筒28下游优选是水。第二介质例如具有每秒1.8千克的质量流量和40Bar的压力。

Claims (10)

1.一种用于运行制造纸的造纸机(10)的方法，所述造纸机具有输送装置(16)，借助所述输送装置沿输送方向输送至少一个由纤维悬浮液制造的纤维料幅(14)，所述造纸机具有至少一个干燥区域(20)，输送通过干燥区域(20)的纤维料幅(14)在所述干燥区域中借助至少一个干燥滚筒(26)进行干燥，将第一介质输入所述干燥滚筒中以干燥纤维料幅(14)，并且所述造纸机具有至少一个沿输送方向连接在干燥滚筒(26)上的轧光滚筒(28)，借助所述轧光滚筒将纤维料幅(14)在至少一侧上轧光，其中，将第二介质输入所述轧光滚筒(28)以加热轧光滚筒(28)，其特征在于，将第一介质从干燥滚筒(26)导出并且作为热源输入热泵(34)，借助所述热泵加热第二介质。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述造纸机(10)设计用于制造纸板。

3.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述造纸机(10)设计用于制造硬纸板。

4.按权利要求1所述的方法，其特征在于，作为所述热泵(34)使用热化学的热泵，在所述热泵中，借助输入热泵(34)的热量进行吸收热量的化学反应，其中，用于加热第二介质的热量借助释放热量的化学反应提供。

5.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热泵(34)包括与所述第一介质和第二介质不同的工作介质，所述工作介质借助至少一个压缩机(48)压缩并且借助至少一个膨胀装置(50)膨胀。

6.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热泵(34)包括至少一个用于实现从第一介质向与所述第一介质不同的另一介质的热传递的热交换器(44)。

7.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热泵(34)包括至少一个用于实现从与第二介质不同的介质向第二介质的热传递的热交换器(46)。

8.一种用于制造纸的造纸机(10)，所述造纸机具有用于沿输送方向输送至少一个由纤维悬浮液制造的纤维料幅(14)的输送装置(12)，具有至少一个干燥区域(20)，所述干燥区域具有至少一个干燥滚筒(26)，应输送通过干燥区域(20)的纤维料幅(14)在所述干燥区域中借助干燥滚筒(26)进行干燥，其中，能够将第一介质输入所述干燥滚筒(26)中以干燥纤维料幅(14)，并且所述造纸机具有至少一个沿输送方向连接在干燥滚筒(26)上的轧光滚筒(28)，借助所述轧光滚筒将纤维料幅(14)在至少一侧上轧光，其中，能够将第二介质输入所述轧光滚筒(28)以加热轧光滚筒(28)，其特征在于，设置有至少一个用于加热第二介质的热泵(34)，其中，第一介质能够从干燥滚筒(26)导出并且作为热源输入热泵(34)。

9.按权利要求8所述的造纸机(10)，其特征在于，所述造纸机(10)设计用于制造纸板。

10.按权利要求8所述的造纸机(10)，其特征在于，所述造纸机(10)设计用于制造硬纸板。

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