CN114960265A - 用于生产幅状纸材料的设备 - Google Patents

Abstract

本文描述了一种用于生产幅状纸材料的设备，其包括将纸材料浆料分配在支撑帆布上的成型装备和对纸材料浆料进行脱水以形成幅状纸材料的脱水装备。脱水装备包括第一旋转穿孔筒状件和第二旋转穿孔筒状件以及产生并将热过程空气递送至第一旋转穿孔筒状件和第二旋转穿孔筒状件中的至少一者的加热系统。第一旋转穿孔筒状件是在相对压力条件下操作的筒状件，热过程空气被从第一旋转穿孔筒状件内部吹向由支撑帆布传送的幅状纸材料。第二穿孔筒状件是在相对真空条件下操作的筒状件，热过程空气从由支撑帆布传送的幅状纸材料被抽吸穿过第二旋转穿孔筒状件。回收回路回收从第二旋转穿孔筒状件抽吸的热过程空气并将这种热过程空气递送至第一旋转穿孔筒状件。

Description

用于生产幅状纸材料的设备

技术领域

本发明总体上涉及用于生产幅状纸(web-like paper)材料的设备，并且特别地涉及用于生产高质量薄纸(tissue paper)的所谓TAD(“通过空气干燥(Through AirDrying)”的首字母缩写词)类型的设备。

背景技术

众所周知，在一般的造纸过程中，特别是在薄纸的生产过程中，必须进行通过蒸发来干燥被处理产品以抽出其剩余水分的步骤。通常由基于纤维素并用水稀释的纤维浆构成的待脱水产品最初在适当的成型装备中被制备，并且因此在中间压制步骤之后被递送至随后的干燥及脱水装备。在干燥及脱水装备的入口处，形成被处理纸张的浆料含有可以等于约24％至约28％的较低的干燥部分含量。换言之，在压制步骤之后，浆料可能仍含有达75％及更多的水。因此，在真空下抽出的步骤不能从浆料的纤维中去除所有的水，因此这些水必须通过蒸发来移除。

通常但不完全由薄纸组成的最终产品要求远高于上述值的通常等于约94％至约98％的干燥部分含量。因此，显然需要在干燥步骤中通过蒸发将大部分残留水分从纤维浆料抽出，以获得充分干燥的连续纸张。在通过蒸发进行的干燥及脱水步骤之后，纸张被存储在卷轴中，以便随后进行处理(所谓的“转换”步骤)，以及最后进行包装以供运输和最终零售。

在用于生产幅状纸材料的设备中，已知类型的所谓TAD(“通过空气干燥”的首字母缩写词)的设备是已知的并且特别受重视。TAD技术使用热空气射流，该热空气射流在纤维浆料缠绕在常规杨克式干燥机(yankee dryer)上之前穿过纤维浆料。基本上，通过传递敏感的热，空气允许由纸材料纤维保留的水和化学结合至纤维素纤维的水蒸发。

在TAD工艺中，纸材料纤维浆料由连续移动的支撑带支撑并随着该支撑带，支撑带通常包括耐达200℃至250℃的温度的帆布。帆布以及因此还有纸材料纤维浆料沿循穿孔筒状件的旋转表面，这允许热空气与纸材料纤维浆料的交换。

因此，TAD技术允许生产高质量的薄纸，因为它是一种这样的干燥技术：对纸材料纤维浆料施加非常轻微的冲击机械作用，从而避免了常规抽吸压机和/或盲孔的强烈作用。最终结果是纸张具有与利用常规技术制造的纸张相比更大的体积度、柔软度和吸收能力，从而允许较低的纤维的特定消耗。

TAD型设备目前提供两种操作类型的纸材料纤维浆料干燥装备，该纸材料纤维浆料干燥装备基本上连结至两种对应类型的穿孔筒状件。事实上，这种穿孔筒状件可以在相对压力条件下操作(所谓的“竖向流(Vertiflow)型”)或在相对真空条件下操作(所谓的“流入(Inflow)型”)。对于每种类型的穿孔筒状件，被干燥的纸材料纤维浆料的缠绕可以在两个或更多个筒状件上进行。

例如，文献US 3303576 A公开了一种用于生产幅状纸材料的设备，其中，穿孔干燥筒状件是在相对压力条件下操作的。替代地，文献FR 2733522A1中公开了一种用于生产幅状纸材料的设备，其中，穿孔干燥筒状件是在相对真空条件下操作的。在文献US 2003/019601 A1和US 2018/073195 A1中公开了另外的已知类型的用于生产幅状纸材料的设备。

包括在相对压力条件下操作的穿孔筒状件(“竖向流型”)的TAD型设备在特定干燥能力方面存在缺陷，这是由于难以通过使帆布张紧来保持粘附到每个筒状件的表面上的纸材料纤维浆料。相反，包括在相对压力条件下操作的穿孔筒状件的TAD型设备具有更简单的结构特征，因为在相对压力条件下操作的这些穿孔筒状件受到低的机械应力。

包括在相对真空条件下操作的穿孔筒状件(“流入型”)的TAD型设备具有更大的特定蒸发能力，然而，这取决于这些设备所设置的再循环风扇的能力。相反，包括在相对真空条件下操作的穿孔筒状件的TAD型设备需要更坚固的机械结构，因为在操作条件下每个筒状件受到非常高的机械应力。

无论设备的类型如何，每个穿孔筒状件都设置有相应的抽出罩和过程空气循环回路，该循环回路包括一个或更多个再循环风扇、一个或更多个空气加热燃烧器以及用于抽出热且潮湿的空气(所谓的“烟气”)的一个或更多个抽出风扇。抽出风扇除了去除通过接触密封件从机房透入的空气外，还必须去除由于纸材料纤维浆料的干燥而产生的水蒸气。考虑到透入空气的量，尽管抽出温度为约100℃或略高，但在这种情况下发生的热损失是显着的。

应当观察到的是，当在TAD型设备中使用两个或更多个穿孔筒状件时，纸材料纤维浆料的平均单位蒸发从第一个筒状件到最后一个筒状件显着降低。此外，还应观察到的是，在包括于相对压力条件下操作的穿孔筒状件(“竖向流型”)的TAD型设备中，对被干燥的纸材料纤维浆料(湿法成型的)进行支撑并保持该纸材料纤维浆料粘附至每个穿孔脱水器筒状件的帆布特别地处于机械应力下，因为必须支持所穿过空气从穿孔筒状件的内部必须朝向外部通过的推力。

相反，在包括于相对真空条件下操作的穿孔筒状件(“流入型”)的TAD型设备中，帆布受到低机械应力，而穿孔筒状件受到高机械应力，因为穿孔筒状件必须支持所穿过空气从穿孔筒状件的外部朝向穿孔筒状件的内部的整个推力。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于生产幅状纸材料的设备、特别是所谓的TAD型设备，该设备能够以极其简单的、具有成本效益的且特别实用的方式克服现有技术的上述缺陷。

详细地，本发明的目的是提供一种相对于根据现有技术的类似TAD型设备更易于制造的用于生产幅状纸材料的TAD型设备。

本发明的另一目的是提供一种尽管相对于根据现有技术的类似TAD型设备构建起来更简单但却能够制造高质量的幅状纸材料的用于生产幅状纸材料的TAD型设备。

本发明的另一目的是提供一种允许相对于根据现有技术的类似TAD型设备节省能量的用于生产幅状纸材料的TAD型设备。

根据本发明的这些目的通过提供如本发明的实施方式所描述的用于生产幅状纸材料的设备来实现。本发明的另外的特征由作为本申请文件的一体部分的本发明的优选实施方式概述。

附图说明

通过以下参照附图的示例性和非限制性的描述，根据本发明的用于生产幅状纸材料的设备的特征和优点将更加明显，在附图中：

图1是根据本发明的用于生产幅状纸材料的设备的主要部件的示意图；

图2是用于生产图1的幅状纸材料的设备中的脱水装备(desiccating equipment)的详细示意图；

图3是图2的脱水装备的第一干燥装置的局部截面图；以及

图4是图2的脱水装备的第二干燥装置的局部截面图。

具体实施方式

参照附图，示出根据本发明的用于生产幅状纸材料的设备的优选实施方式。设备整体上用附图标记10表示。如图1的示意图所示，设备10首先包括至少一个连续的支撑带14、16，支撑带通过多个辊18、20是可移动的。

设备10还包括用于形成幅状纸材料200的至少一个成型装备12。该成型装备12又包括用于对纸材料浆料100进行分配的至少一个装置22。分配装置22被设计成用于在支撑带14、16上沉积纸材料浆料100，该纸材料浆料100必须随后被干燥。纸材料浆料100可以是现有技术中的任何已知的类型，并且纸材料浆料可以包括纤维素纤维和/或适于制造幅状纸材料200的任何其他的材料，纸材料浆料优选地但非排他性地包括薄纸。

在成型装备12的下游设置有至少一个脱水装备24，至少一个脱水装备被设计为对由支撑带14、16传送的纸材料浆料100进行至少部分地脱水，以便形成幅状纸材料200A。在图中所示的设备10的实施方式中，提供了属于成型装备12的第一支撑带14和属于脱水装备24的第二支撑带16。支撑带14、16的构型可以根据需要在任何情况下进行修改，同时保持在整个设备10内首先对纸材料浆料100进行支撑和传送，然后对幅状纸材料200进行支撑和传送的技术功能。优选地，每个支撑带14、16可以包括具有平纹组织的织物，每个支撑带14、16由耐达200℃至250℃的温度的材料制成。

脱水装备24包括用于对纸材料浆料100进行干燥的至少一个第一装置，第一装置包括第一旋转穿孔筒状件26，由支撑带16传送的纸材料浆料100被动态地粘附在第一旋转穿孔筒状件26的整个表面上。具体地，第一旋转穿孔筒状件26是具有环形基部的筒状件，该环形基部具有预定直径D1。

脱水装备24还包括用于对纸材料浆料100进行干燥的至少一个第二装置，第二装置包括第二旋转穿孔筒状件28，由支撑带16传送的纸材料浆料100被动态地粘附在第二旋转穿孔筒状件28的整个表面上。该第二旋转穿孔筒状件也是具有环形基部的筒状件，该环形基部具有预定直径D2。因此，该第二旋转穿孔筒状件28设置在第一旋转穿孔筒状件26的下游。

脱水装备24还包括加热系统30、32、34、36、38、40，加热系统被设计为产生热过程空气并且将这种热过程空气递送至这样的第一旋转穿孔筒状件26和这样的第二旋转穿孔筒状件28中的至少一者。特别地，加热系统可以按顺序并且相对于第一旋转穿孔筒状件26包括：一个或更多个助燃空气风扇34、一个或更多个过程空气加热燃烧器30、以及一个或更多个泵40，一个或更多个泵40用于将经加热的过程空气供应到第一旋转穿孔筒状件26。类似地，相对于第二旋转穿孔筒状件28，加热系统可以按顺序包括：一个或更多个助燃空气风扇36、一个或更多个过程空气加热燃烧器32、一个或更多个过程空气风扇38以使得经加热的过程空气和一个或更多个抽出风扇54移动。

脱水装备24还可以以本身已知的方式包括另外的旋转加热筒状件52，该旋转加热筒状件52也被称为“杨克式干燥机”。该杨克式干燥机52设置在第二旋转穿孔筒状件28的下游，纸材料浆料100被动态地粘附在该杨克式干燥机52的整个表面上，以用于对纸材料浆料进行最终干燥。

第一旋转穿孔筒状件26是在相对压力条件下操作的筒状件(“竖向流型”)，使得热过程空气被从第一旋转穿孔筒状件26的内部朝向由支撑带16传送的纸材料浆料100吹送，并且纸材料浆料100至少部分地缠绕在第一旋转穿孔筒状件26的表面上。第二旋转穿孔筒状件28是在相对真空条件下操作的筒状件(“流入型”)，使得热过程空气从由支撑带16传送的纸材料浆料100被抽吸穿过第二旋转穿孔筒状件28，该纸材料浆料100至少部分地缠绕在这样的第二旋转穿孔筒状件28上。

有利地，第一旋转穿孔筒状件26的直径D1小于或大于第二旋转穿孔筒状件28的直径D2。具有低单位蒸发量(low specific evaporation)的第二旋转穿孔筒状件28可以在高温(高达200℃及以上)下操作，从而使得抽出烟气在以下温度下是可获得的：该温度用于使烟气以阶式方式(cascade fashion)吹送在第一旋转穿孔筒状件26上。

根据本发明，脱水装备24实际上设置有至少一个回收回路42，该回收回路42被设计成用于回收从第二旋转穿孔筒状件28吸入的热过程空气(抽出烟气)并且将这种热过程空气递送至第一旋转穿孔筒状件26。这允许将除了由连接至第一旋转穿孔筒状件26的加热系统的部件30、34、40直接产生的热过程空气之外的热过程空气吹送到纸材料浆料100上。

基于设备10的优选但非限制性的构型，第一旋转穿孔筒状件26的直径D1可以包括在约2m与约2.2m之间，该直径D1对应于英制单位中约7英尺的直径D1。第二旋转穿孔筒状件28的直径D2可以替代地包括在约2m与约7.5m之间，直径D2对应于从最小7英尺(等于约2.13m)及7英尺以上的优选直径D2。

具有近似等于约7英尺的小直径的第一旋转穿孔筒状件26允许在以下情况下进行操作：支撑带16的帆布上具有低张力，具有低横向空气流速以及纸材料浆料100具有高单位蒸发量，以及空气在低温(通常等于约85℃至约90℃)和高计数(通常等于每千克干燥空气约200克至约350克蒸汽)的情况下流出。替代性地，具有大直径(近似大约24英尺、18英尺或14英尺的数量级)的第二旋转穿孔筒状件28允许在高温下从纸材料浆料100中抽出空气，并且空气的流速足以完全或部分地满足第一旋转穿孔筒状件26的吹送需求，由于回收回路42，产生了整体或几乎整体的阶式装置(cascade)。第一旋转穿孔筒状件26和第二旋转穿孔筒状件28各自的吹气流速、吹送温度、抽出流速和抽出计数的平衡通过与干燥过程有关的计算机化的算法进行管理。

仍然基于如图2所示的设备10的优选但非限制性构型，加热系统30、34、40被设计为产生热过程空气，并且将热过程空气从底部向上(或反之亦然)通过设置在这样的第一旋转穿孔筒状件26下方的至少一个第一传送机44递送至所述第一旋转穿孔筒状件26。回收回路42对由第二旋转穿孔筒状件28吸入的热过程空气进行回收，回收回路42也可以设计成将热过程空气从底部向上通过第一传送机44递送至第一旋转穿孔筒状件26。替代性地，从第一旋转穿孔筒状件26抽出热过程空气通过设置在这样的第一旋转穿孔筒状件26上方的至少一个抽出器46来执行。

在如图2所示的设备10的优选但非限制性的构型中，加热系统32、36、38被设计为产生热过程空气并且将热过程空气仍然从底部向上、通过设置在这样的第二旋转穿孔筒状件28下方的至少一个第二传送机48递送到第二旋转穿孔筒状件28。然而，不能排除在第二旋转穿孔筒状件28中的热过程空气可以以不同的方式进行递送，例如从顶部向下传送，而这种热过程空气从第二旋转穿孔筒状件28的流出可以由第二旋转穿孔筒状件的侧向头部或由两个侧向头部执行。

优选地，可以在抽出回路50上设置一个或更多个能量回收装置，一个或更多个能量回收装置可以设置在抽出器46的下游，以将热过程空气从第一旋转穿孔筒状件26抽出。此外，由第一旋转穿孔筒状件26抽出的热过程空气也可以传送到设置在脱水装备24上游的成型装备12，以用作借助于一个或更多个分配装置对纸材料浆料100进行加热的空气。

优选地，由第一旋转穿孔筒状件26吹送的热过程空气的温度范围可以包括在约80℃与约250℃之间。用于由第二旋转穿孔筒状件28抽吸的热过程空气的温度范围可以包括在约100℃与约230℃之间。

仍然优选地，第一旋转穿孔筒状件26的吹送计数值(blowing count value)可以在从每千克干燥空气100克蒸汽到每千克干燥空气350克蒸汽的范围内。对于第二旋转穿孔筒状件28而言，该值可以从每千克干燥空气70克蒸汽到每千克干燥空气200克蒸汽的范围内。

如图3所示，在支撑带16和由支撑带支撑的纸材料浆料100动态地粘附至第一旋转穿孔筒状件26的步骤中，纸材料浆料100粘附至第一旋转穿孔筒状件26的表面，而支撑带16在外侧并缠绕在纸材料浆料100上。这种构型允许纸材料浆料100在第一旋转穿孔筒状件26处于吹送模式时不会与支撑带16分离。

反之亦然，如图4所示，在支撑带16和由支撑带支撑的纸材料浆料100动态地粘附至第二旋转穿孔筒状件28的步骤中，支撑带16粘附至第二旋转穿孔筒状件28的表面，而纸材料浆料100位于外侧。这种构型允许在第二旋转穿孔筒状件28处于吸入模式时，纸材料浆料100不会渗透到第二旋转穿孔筒状件28的孔中。

在设备10的脱水装备24中，还可以提供将第一旋转穿孔筒状件26替换为毛细吸收特定辊的可能性，毛细吸收特定辊可以提供与第一旋转穿孔筒状件26相似或更高的性能，但是不使用横穿的空气。在这种情况下，毛细吸收辊以与第二旋转穿孔筒状件28并行的方式进行操作。

脱水装备24的加热系统可以通过如图2所示的燃料驱动的燃烧器32、34以及通过热交换电池(热交换电池使用蒸汽、导热油或其他流体)来获得。可以提供以下可能性：也使用添加到主流中的热电联供装置(涡轮机或内燃发动机)的废气作为加热流体。

因此，已经观察到根据本发明的用于生产幅状纸材料的设备实现了上述目的，特别地获得了以下优点：

-构造成本高的第一旋转穿孔筒状件26(所谓的“竖向流型”)仍然具有小直径，因此降低了成本；

-具有低单位蒸发量的第二旋转穿孔筒状件28(所谓的“流入型”)在高温(达200℃及以上)下操作，使得抽出烟气在用于以阶式方式吹送在第一旋转穿孔筒状件26上的温度下是可用的；

-干燥周期的管理通过PLC或DCS来控制，以优化干燥周期，从而优化所生产的纸张的质量并降低特定成本。

如此构思的用于生产本发明的幅状纸材料的设备在任何情况下都易于进行各种修改和变型，所有这些都落入相同的发明概念内；此外，所有细节都可以用技术上等效的元件来代替。基本上，使用的材料以及形状和尺寸可以会根据技术需要而有所不同。

因此，本发明的保护范围由所附权利要求限定。

Claims (9)

1.一种用于生产幅状纸材料(200)的设备(10)，所述设备(10)包括：

-至少一个连续的支撑带(14、16)，所述至少一个支撑带(14、16)能够通过多个辊(18、20)移动；

-至少一个成型装备(12)，所述至少一个成型装备(12)用于形成所述幅状纸材料(200)，所述成型装备(12)包括用于分配纸材料浆料(100)的至少一个装置(22)，所述至少一个装置(22)被设计成将所述纸材料浆料(100)沉积到所述至少一个支撑带(14、16)上；

-至少一个脱水装备(24)，所述脱水装备(24)设置在所述至少一个成型装备(12)的下游并且被设计为对由所述至少一个支撑带(14、16)传送的所述纸材料浆料(100)进行至少部分地干燥，以形成所述幅状纸材料(200)，所述脱水装备(24)包括：

-至少一个第一干燥装置，所述至少一个第一干燥装置包括第一旋转穿孔筒状件(26)，由所述至少一个支撑带(14、16)传送的所述纸材料浆料(100)动态地粘附在所述第一旋转穿孔筒状件(26)的表面上，所述第一旋转穿孔筒状件(26)是具有预定直径(D1)的环形筒状件，

-至少一个第二干燥装置，所述至少一个第二干燥装置包括第二旋转穿孔筒状件(28)，由所述至少一个支撑带(14、16)传送的所述纸材料浆料(100)动态地粘附在所述第二旋转穿孔筒状件(28)的表面上，所述第二旋转穿孔筒状件(28)是具有预定直径(D2)的环形筒状件，并且所述第二旋转穿孔筒状件(28)设置在所述第一旋转穿孔筒状件(26)的下游，以及

-加热系统(30、32、34、36、38、40)，所述加热系统(30、32、34、36、38、40)被设计成产生热过程空气并将所述热过程空气递送至所述第一旋转穿孔筒状件(26)和所述第二旋转穿孔筒状件(28)中的至少一者，

其中，所述第一旋转穿孔筒状件(26)是在相对压力条件下操作的筒状件，并且其中，所述热过程空气被从所述第一旋转穿孔筒状件(26)的内部朝向由所述至少一个支撑带(14、16)传送的所述纸材料浆料(100)吹送，所述设备(10)的特征在于，所述第二旋转穿孔筒状件(28)是在相对真空条件下操作的筒状件，其中，所述热过程空气从由所述至少一个支撑带(14、16)传送的所述纸材料浆料(100)被抽吸穿过所述第二旋转穿孔筒状件(28)，以及，所述脱水装备(24)包括至少一个回收回路(42)，所述至少一个回收回路(42)被设计成对从所述第二旋转穿孔筒状件(28)抽吸的热过程空气进行回收并将所述热过程空气递送至所述第一旋转穿孔筒状件(26)，使得：所述热过程空气能够附加于由连接至所述第一旋转穿孔筒状件(26)的所述加热系统的部件(30、34、40)直接产生的热过程空气而被吹送到所述纸材料浆料(100)上。

2.根据权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，所述第一旋转穿孔筒状件(26)的直径(D1)小于或等于所述第二旋转穿孔筒状件(28)的直径(D2)。

3.根据权利要求2所述的设备(10)，其特征在于，所述第一旋转穿孔筒状件(26)的直径(D1)包括在约2m与约2.2m之间。

4.根据权利要求2所述的设备(10)，其特征在于，所述第二旋转穿孔筒状件(28)的直径(D2)包括在约2m与约7.5m之间。

5.根据权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，所述加热系统(30、34、40)被设计成产生热过程空气并将热过程空气从底部向上通过至少一个第一传送机(44)递送至所述第一旋转穿孔筒状件(26)，所述第一传送机(44)设置在所述第一旋转穿孔筒状件(26)的下方。

6.根据权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，对由所述第二旋转穿孔筒状件(28)抽吸的所述热过程空气进行回收的所述回收回路(42)被设计成将所述热过程空气从底部向上通过所述第一传送机(44)递送至所述第一旋转穿孔筒状件(26)。

7.根据权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，所述加热系统(32、36、38)被设计成产生热过程空气并将所述热过程空气从底部向上通过至少一个第二传送机(48)递送至所述第二旋转穿孔筒状件(28)，所述第二传送机(48)设置在所述第二旋转穿孔筒状件(28)的下方。

8.根据权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，所述支撑带(14、16)包括具有平纹组织的织物，所述支撑带(14、16)由耐达200℃至250℃温度的材料制成。

9.根据权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，所述第一旋转穿孔筒状件(26)被设计为对处于包括在约80℃与约250℃之间的温度的所述热过程空气进行吹送，而所述第二旋转穿孔筒状件(28)被设计为对处于包括在约100℃与约230℃之间的温度的所述热过程空气进行抽吸。

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