CN115369676A - 用于生产幅状纸张材料的设施 - Google Patents

Abstract

本申请描述了用于生产幅状纸张材料的设施，该设施包括使用来自扬克罩的排放物来生成处于三个或更多个压力水平的蒸汽的系统。该系统允许回收由扬克罩的排放物供应的能量。第一热交换器将混合相的排出物递送到第一加压罐中，在该第一加压罐中蒸汽与水分离。蒸汽从第一加压罐被引入到用于纸干燥过程中的线路中，而处于与蒸汽平衡的温度的水被输送到第二加压罐中，该第二加压罐的压力比第一罐的压力低。最后，残留水被引入到第三加压罐中，该第三加压罐的压力比第二加压罐的压力低，该第三加压罐对来自扬克缸筒的冷凝液连同吹出蒸汽一起进行收集，使得该吹出蒸汽被重新压缩到设施的工作压力，并且将该蒸汽重新引入到设施中。

Description

用于生产幅状纸张材料的设施

技术领域

本发明总体上涉及一种用于生产幅状纸张材料的设施，并且特别地涉及一种在用于生产幅状纸张材料的设施中生成蒸汽的系统，该系统包括至少一个高效抽取罩。

背景技术

众所周知，在通常的纸张生产过程中，特别是在薄纸生产过程中，必须进行通过蒸发来对被处理产品进行干燥的步骤，以抽取产品中的过剩水含量。通常由基于纤维素并且用水稀释的纤维浆料构成的待被脱水的产品最初在适当的成型装备中被制备，并且因此在中间的真空抽取步骤之后被输送至后续的干燥和脱水装备。在干燥和脱水装备的入口处，形成被处理纸张的浆料含有较低的干燥部分含量，其含量可以等于约24％至约28％。换言之，在真空抽取步骤之后，浆料可能仍含有达75％或更多的水。因此，真空抽取步骤不能消除浆料纤维中的所有水，因此这些水必须通过蒸发来去除。

通常但不完全由薄纸构成的最终产品要求干燥部分含量远高于上述值，通常等于约94％至约98％。因此，显然需要在干燥步骤中通过蒸发从纤维浆料中抽取大部分残留水含量，以获得足够干燥的连续纸张页。在通过蒸发进行干燥和脱水的步骤之后，纸张页以卷筒方式存储以便随后进行处理(所谓的“转换”步骤)，以及最后进行包装以供运输和最终零售。

纸张生产设施特别是厕纸生产设施中最常见的干燥和脱水装备包括两个独立的干燥设备，但即使这两个设备同时作用在被处理的幅状纸张材料上，这些幅状纸张材料仍处于待干燥的纤维浆料状态。第一干燥设备包括一个或更多个高效“扬克”罩，该一个或更多个高效“扬克”罩将温度通常处于在350℃与650℃之间的热空气吹送到被处理的纤维浆料上。在吹送的同时，被处理的纤维浆料与至少一个经蒸汽加热的缸筒的侧表面相接触，该缸筒的直径通常介于约1.5m至约6m之间的范围。通常被称为“扬克”的这种缸筒一般包括加压容器，该加压容器在其中包含压力范围通常处于约4bar G至约10bar G之间的工艺蒸汽。

一般来说，在上述类型的纸张生产设施中，仅部分高温湿润的空气至少被部分地回收利用，这种高温湿润的空气通常被称为“雾气(mist)”，随后由被处理的纤维浆料通过扬克罩抽取出。换言之，由脱水空气和蒸发水构成的雾气的一部分被一个或更多个风扇抽吸，并且随后在适当的加热之后被重新引入到干燥和脱水装备中。由扬克罩抽取的剩余部分雾气通常替代地被处置到大气中，随之而来的是大量潜在的有用能量的消散。

现有技术文献IT MI 20090364 A1公开了一种用于生产幅状纸张材料的设施。然而，根据现有技术文献IT MI 20090364 A1所述的一种用于生产幅状纸张材料的设施没有提供任何作为可变流速节流器的热交换设备，这种热交换设备被设计成处理大量湿润空气，该湿润空气的量随着在预定压力值下待产生的蒸汽的量而变化。

现有技术文献DE 102010041231 A1公开了一种用于生产幅状纸张材料的设施，其中，从雾气中收集热能的热交换设备是空气-水类型的，而不是空气/水-蒸汽类型的。因此，没有提供用于同时生成具有两个或更多个压力水平的蒸汽的任何系统。

最后，现有技术文献EP 2775030 A1公开了一种用于生产幅状纸张材料的设施，其中，利用烟管式锅炉来收集雾气的热能。在这种情况下，也没有提供用于同时生成具有两个或更多个压力水平的蒸汽的任何系统。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种在用于生产幅状纸张材料的设施中生成蒸汽的系统，该系统能够以极其简单、具有成本效益且特别实用的方式来克服现有技术的上述缺点。

详细地，本发明的目的是提供一种在用于生产幅状纸张材料的设施中生成蒸汽的系统，该系统能够对包含在雾气中的全部能量或至少大部分能量进行回收，从而在相应的干燥和脱水装备中直接重新使用这些能量。

本发明的另一目的是提供一种在用于生产幅状纸张材料的设施中生成蒸汽的系统，与根据现有技术的用于生产幅状纸张材料的设施相比，该系统允许将雾气的热回收率提升达50％以上。

根据本发明的这些目的是通过提供根据本发明所述的在用于生产幅状纸张材料的设施中生成蒸汽的系统来实现的。本发明的另外的特征由作为本说明的组成部分的具体实施方式概述。

附图说明

通过以下在附图中涉及的示例性和非限制性的描述，根据本发明的在用于生产幅状纸张材料的设施中生成蒸汽的系统的特征和优点将更加明显，在附图中，唯一的图1是示出了以下二者的示意图：干燥和脱水装备的一部分；以及根据本发明的在用于生产幅状纸张材料的设施中生成蒸汽的系统的优选实施方式。

具体实施方式

参照图1，事实上，所示出的是根据本发明的、在用于生产幅状纸张材料的设施中生成蒸汽的系统的优选实施方式。该设施整体上用附图标记10表示，并且该设施以本身已知的方式包括干燥和脱水装备，该干燥和脱水装备被设计成对纸张材料浆料进行脱水，从而将纸张材料浆料转化成幅状纸张材料。该纸张材料浆料是使用已知类型的任何成型装备制成的，因此，在下文中将不再描述这种成型装备。

详细地，设施10的干燥和脱水装备包括第一干燥设备，该第一干燥设备又包括被供应有加压蒸汽的至少一个旋转干燥缸筒12。纸张材料浆料动态地粘附在干燥缸筒12的侧表面上。因此，干燥缸筒12是所谓的“扬克”型，并且该干燥缸筒被供应有处于预定工作压力的流通(live)蒸汽，优选地，该预定工作压力在介于约4bar G至约10bar G之间。通过在扬克缸筒12的内部侧表面上冷凝，蒸汽将热传递至扬克缸筒12的外部侧表面，即被干燥的纸张材料浆料所粘附的表面。

设施10的干燥和脱水装备还包括第二干燥设备，该第二干燥设备又包括至少部分地围绕着扬克缸筒12的至少一个扬克罩14、16。在图1中所示的实施方式中，扬克罩由仅作为示例的第一半罩14和第二半罩16构成，第一半罩和第二半罩均能够将处于较高温度的干燥空气吹送到包绕在扬克缸筒12的侧表面上的纸张材料浆料上，并且抽吸由纸张材料浆料释放的湿热空气。优选地，扬克罩14、16可以被设计成以约350℃至约650℃之间的温度以及以约100m/s至约150m/s之间的速度吹送干燥空气。

设施10的干燥和脱水装备还包括：至少一个液压排放回路18，该至少一个液压排放回路被设计成对从扬克罩14、16离开的湿润空气进行排放；以及至少一个液压供应回路20，该至少一个液压供应回路被设计成供应蒸汽进入到扬克缸筒12中。湿润空气以第一预定温度值从扬克罩14、16离开，优选地，该第一预定温度值在约250℃至约400℃之间。

根据本发明，设施10包括用于生成蒸汽的系统，该系统又包括空气/水-蒸汽类型的至少一个第一热交换器22，该第一热交换器沿着用于对从扬克罩14、16离开的湿润空气进行排放的液压回路18定位。这种第一热交换器22被设计成将处于上述第一预定温度值的湿润空气作为第一级流体进行接纳，该湿润空气由扬克罩14、16抽取出。第一热交换器22在与第二级流体进行热交换之后对处于第二预定温度值的湿润空气进行排放，该第二预定温度值低于第一预定温度值。优选地，该第二预定温度值等于约220℃。还优选地，第一热交换器22的第二级流体可以包括第二级冷凝液，该第二级冷凝液以约等于200℃的温度且以约等于16bar G的压力进入到第一热交换器22中，并且该第二级冷凝液以约等于200℃的温度以水/蒸汽混合相的形式从第一热交换器22离开。

然后，设施10的用于生成蒸汽的系统包括作为可变流量式节流器(economizer)起作用的空气-水类型的至少一个第二热交换器24，该第二热交换器相对于第一热交换器22被布置成串联的方式。该第二热交换器24被设计成将处于第二预定温度值的的可变量的湿润空气作为第一级流体进行接纳。第二热交换器24在与第二级流体进行热交换之后对处于第三预定温度值的湿润空气进行排放，该第三预定温度值低于第二预定温度值。优选地，该第三预定温度值等于约180℃。还优选地，第二热交换器24的第二级流体可以包括第二级冷凝液，该第二级冷凝液以约等于150℃的温度进入到第二热交换器24中，并且该第二级冷凝液以约等于200℃的温度从第二热交换器24离开。

多个分离罐26、28、30被连接至第一热交换器22和/或被连接至第二热交换器24。这些分离罐26、28、30被设计成将下述水中的蒸汽分离：该水以水/蒸汽混合相供应至这些分离罐26、28、30并且来自于第一热交换器22和第二热交换器24中的至少一者。因此，来自于分离罐26、28、30中的至少一个分离罐的蒸汽通过适当的蒸汽供应装置32、34、36、38、50被供应给扬克缸筒12的液压供应回路20。

根据本发明，如图1中所示，用于生成蒸汽的系统的多个分离罐26、28、30包括：

至少一个第一加压罐26，该至少一个第一加压罐通过第一液压连接回路40以液压的方式连接至第一热交换器22，并且该至少一个第一加压罐能够输送处于第一预定压力值的蒸汽；

至少一个第二加压罐28，该至少一个第二加压罐通过第二液压连接件42以液压的方式连接至第一加压罐26，并且该至少一个第二加压罐能够输送处于第二预定压力值的蒸汽，该第二预定压力值小于第一预定压力值；以及

至少一个第三加压罐30，该至少一个第三加压罐通过第三液压连接回路44以液压的方式连接至第二加压罐28，并且该至少一个第三加压罐能够输送处于第三预定压力值的蒸汽，该第三预定压力值小于第二预定压力值。

第一加压罐26被设计成将蒸汽从下述水中进行分离：该水以水/蒸汽混合相供应至该第一加压罐26并且来自于第一热交换器22。第二加压罐28被设计成对来自于第一加压罐26的冷凝液的闪蒸汽进行分离。最后，第三加压罐30被设计成对来自于第二加压罐28的冷凝液的剩余闪蒸汽进行分离。第一加压罐26和第二加压罐28二者均可以设置有用于对填充水平进行自动调节的相应阀52、54。

第三加压罐30可以设置有用于与所述扬克缸筒12连接的第四液压回路46，使得该第三加压罐被设计成对来自于这种扬克缸筒12的冷凝液进行收集。第三加压罐30还可以被操作地连接至至少一个热压机48，该至少一个热压机48被设计成对来自第三加压罐30的吹出蒸汽和闪蒸汽进行抽吸，从而提高该蒸汽的压力，并且通过相应的液压供应回路20将该蒸汽发送至扬克缸筒12以供使用。

因此，第二热交换器24被设计成处理大量湿润空气，该湿润空气的量随由第二加压罐28产生的处于第二预定压力值的蒸汽的量而变化。然后，第二加压罐28中的水位保持恒定，自动地达到接近于朝向第三加压罐30溢流的水位。通过热压机48对来自该第三加压罐30的吹出蒸汽和闪蒸汽进行抽吸，然后将该蒸汽输送至用于冷凝的扬克缸筒12。

第二热交换器24也具有双重用途。第一功能是对由第一热交换器22所使用的补充(make-up)水进行预加热，这会为第一加压罐26产生高压蒸汽。然而，第二热交换器24的第二主要功能是为了收集热能，从而加热比所需多得多的水(2倍至3倍)，然后这些水作为闪蒸汽而被释放在第二加压罐28上以及被释放在以串级(cascade，级联)的方式连接的第三加压罐30上，因此会产生处于两个相应较低压力值的蒸汽。由于这种雾气例如与现有技术文献IT MI 20090364A1中所示的设施相比可以以明显较低的温度被释放到大气中，这种用于生成蒸汽的系统允许以较有效的方式来使用来自于扬克罩14、16的雾气的热含量。

优选地，蒸汽供应装置32、34、36、38、50被设计成将来自于分离罐26、28、30的蒸汽供应给扬克缸筒12的液压供应回路20，该蒸汽供应装置32、34、36、38、50包括：用于对来自于第一加压罐26的蒸汽进行输送的至少一个第一自动马达驱动阀32；以及用于将该第一自动马达驱动阀32与扬克缸筒12的液压供应回路20相连接的一个第一液压连接件34。蒸汽供应装置32、34、36、38、50还可以包括：用于对来自于第二加压罐28的蒸汽进行输送的至少一个第二自动马达驱动阀36；以及用于将该第二自动马达驱动阀36与扬克缸筒12的液压供应回路20相连接的一个第二液压连接件38。

蒸汽供应装置32、34、36、38、50还可以包括一个或更多个循环泵50，该一个或更多个循环泵50用于将来自于分离罐26、28、30中的至少一个分离罐的蒸汽供应给扬克缸筒12的液压供应回路20。每个循环泵50均设置有压力控制装置。

特别地，循环泵50中的至少一个循环泵被安装在第三加压罐30处，该第三加压罐30是通过第四液压连接回路46来对由扬克缸筒12产生的冷凝液进行收集的罐。优选地，该循环泵50在高温和高流通(prevalence)下运行，并且该循环泵被用作水循环器以用于对空气-水类型的第二热交换器24、也就是节流器进行供应。然后，这些水以串级的方式并且以初始量返回到这些水的初始罐，完全没有所产生的蒸汽。

因此，到目前为止所描述的设施10的用于生成蒸汽的系统使用扬克罩14、16的排放雾气，从而产生处于三个或更多个预定压力值的蒸汽。使用两个热交换器22、24来产生对将包绕扬克缸筒12的纸张材料浆料进行干燥的过程有用的蒸汽，该两个热交换器22、24相对于由扬克罩14、16抽取的雾气的通道是以逆流的方式布置的。因此，设施10的用于生成蒸汽的系统如下文来运行。

由空气/水-蒸汽类型的第一热交换器22所产生的高压蒸汽在第一加压罐26中与水分离。因此，该蒸汽通过第一液压连接件34和第一自动马达驱动阀32被引入到扬克缸筒12的液压供应回路20中，从而被添加至来自于锅炉56的主蒸汽流。

与蒸汽处于热平衡的过剩水从第一加压罐26被转移至第二加压罐28。在该第二加压罐28中，水释放出闪蒸汽，该闪蒸汽在通过第二液压连接件38和第二自动马达驱动的阀36被引入到扬克缸筒12的液压供应回路20中之前也用于干燥浆料的过程。

由第二加压罐28输送的闪蒸汽的第二预定压力值小于由第一加压罐26输送的蒸汽的第一预定压力值，此外，该第二预定压力值非常接近于扬克缸筒12的工作压力值，使得通过适当的调整可以在干燥幅状纸张材料的过程中直接使用该闪蒸汽。优选地，事实上，由第二加压罐28输送的闪蒸汽的第二预定压力值相对于由第一加压罐26输送的蒸汽的第一预定压力值小了在介于约4bar G至约8bar G之间的量。还优选地，由第二加压罐28输送的闪蒸汽的第二预定压力值大致等于扬克缸筒12的工作压力值。

最后，残留水从第二加压罐28被转移至第三加压罐30，该第三加压罐是初始加压罐。通过热压机48从该第三加压罐30对现已缩减到很小的量的闪蒸汽进行抽吸，该热压机48使用在扬克缸筒12的液压供应回路20中循环的高压蒸汽的能量来将该闪蒸汽和用于抽取扬克缸筒12的冷凝液的吹出蒸汽一起重新压缩，从而将这些蒸汽的压力提高到该扬克缸筒12的工作压力值。还优选地，由第三加压罐30输送的闪蒸汽的第三预定压力值因此相对于由第二加压罐26输送的闪蒸汽的预定压力值要小约1bar G。

由于在第三加压罐30中可以测量到的温度相对于在第一加压罐24中可以测量到的温度要小约30℃至约40℃之间的量，根据本发明的设施10的用于生成蒸汽的系统允许将来自于扬克罩14、16的雾气的温度降低若干摄氏度，该降低的温度等于第一加压罐24与第三加压罐30之间的上述温度差。用于生成回收蒸汽的这种系统以压力串级的方式被管理成通过控制用于输送蒸汽的自动马达驱动阀32、36并且通过控制循环泵50的旋转速度来进行调整，使得所产生的蒸汽的压力水平可以在较宽的数值范围内进行调节。

因此，已经示出的是，根据本发明的在用于生产幅状纸张材料的设施中生成蒸汽的系统可以达到上面概述的目的。实际上，用于生成蒸汽的这种系统——其产生的蒸汽具有至少三个不同的压力水平——的逻辑允许扬克罩的雾气的热回收率相对于根据现有技术的用于生产幅状纸张材料的设施增加达50％。

如此构想的本发明的用于生成蒸汽的系统在任何情况下均可以进行各种修改和变型，所有修改和变型均落入相同的发明构思内；此外，所有细节均可以用在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均可以根据技术需要而变化。

因此，本发明的保护范围由所附权利要求限定。

Claims (11)

1.用于从待被脱水的纸张材料浆料开始来生产幅状纸张材料的设施(10)，所述设施(10)包括：

第一干燥设备，所述第一干燥设备包括被供应有加压蒸汽的至少一个旋转的扬克缸筒(12)，其中，所述纸张材料浆料动态地粘附在所述扬克缸筒(12)的侧表面上；

第二干燥设备，所述第二干燥设备包括至少一个扬克罩(14、16)，所述至少一个扬克罩(14、16)至少部分地围绕所述扬克缸筒(12)，并且所述至少一个扬克罩(14、16)能够将处于较高温度的干燥空气吹送到包绕在所述扬克缸筒(12)的侧表面上的所述纸张材料浆料上，并且能够对从所述纸张材料浆料释放的湿热空气进行抽吸；

至少一个液压排放回路(18)，所述液压排放回路(18)被设计成对从所述至少一个扬克罩(14、16)离开的处于第一预定温度值的湿润空气进行排放；

至少一个液压供应回路(20)，所述液压供应回路(20)被设计成将所述加压蒸汽以预定工作压力供应进入到至少一个所述扬克缸筒(12)中；以及

蒸汽生成系统，所述蒸汽生成系统又包括：

空气/水-蒸汽类型的至少一个第一热交换器(22)，所述第一热交换器(22)沿着所述液压排放回路(18)定位，并且所述第一热交换器(22)被设计成：将处于所述第一预定温度值的所述湿润空气作为第一级流体进行接纳，以及，在与所述第一热交换器(22)的第二级流体进行热交换之后对处于第二预定温度值的所述湿润空气进行排放，所述第二预定温度值小于所述第一预定温度值；

多个分离罐(26、28、30)，所述多个分离罐(26、28、30)被以液压的方式连接至所述第一热交换器(22)，并且所述多个分离罐(26、28、30)被设计成将下述水中的蒸汽分离：所述水以水/蒸汽混合相供应至所述多个分离罐(26、28、30)并且来自于所述第一热交换器(22)；以及

蒸汽供应装置(32、34、36、38、50)，所述蒸汽供应装置(32、34、36、38、50)被设计成将来自于所述多个分离罐(26、28、30)中的至少一个分离罐的蒸汽供应给所述液压供应回路(20)；

所述设施(10)的特征在于，所述设施(10)包括用作可变流量式节流器的空气-水类型的至少一个第二热交换器(24)，所述第二热交换器(24)被布置成与所述第一热交换器(22)串联，以及所述第二热交换器(24)被设计成：将处于所述第二预定温度值的可变量的所述湿润空气作为第一级流体进行接纳，以及，在与第二级流体进行热交换之后对处于第三预定温度值的所述湿润空气进行排放，所述第三预定温度值低于所述第二预定温度值，其中，所述多个分离罐(26、28、30)包括：

至少一个第一加压罐(26)，所述第一加压罐(26)通过第一液压连接回路(40)以液压的方式连接至所述第一热交换器(22)，并且所述第一加压罐(26)能够输送处于第一预定压力值的蒸汽；

至少一个第二加压罐(28)，所述第二加压罐(28)通过第二液压连接回路(42)以液压的方式连接至所述第一加压罐(26)，并且所述第二加压罐(28)能够输送处于第二预定压力值的蒸汽，其中，所述第二预定压力值小于所述第一预定压力值；以及

至少一个第三加压罐(30)，所述第三加压罐(30)通过第三液压连接回路(44)以液压的方式连接至所述第二加压罐(28)，并且所述第三加压罐(30)能够输送处于第三预定压力值的蒸汽，其中，所述第三预定压力值小于所述第二预定压力值。

2.根据权利要求1所述的设施(10)，其特征在于，相对于所述第一预定压力值而言，所述第二预定压力值小了在介于约4bar G与约8bar G之间的量。

3.根据权利要求1或2所述的设施(10)，其特征在于，所述第二预定压力值大致等于所述扬克缸筒(12)的工作压力值。

4.根据权利要求3所述的设施(10)，其特征在于，所述扬克缸筒(12)的所述工作压力值在介于约4bar G与约10bar G之间。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的设施(10)，其特征在于，所述第三预定压力值相对于所述第二预定压力值小约1bar G。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的设施(10)，其特征在于，所述第三加压罐(30)设置有用于与所述扬克缸筒(12)连接的第四液压回路(46)，使得所述第三加压罐(30)被设计成对来自于所述扬克缸筒(12)的冷凝物进行收集。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的设施(10)，其特征在于，所述第三加压罐(30)被操作地连接至至少一个热压机(48)，所述热压机(48)被设计成对来自所述第三加压罐(30)的吹出蒸汽和闪蒸汽进行抽吸，从而提高所述吹出蒸汽和闪蒸汽的压力，并且通过所述液压供应回路(20)将所述吹出蒸汽和闪蒸汽输送至所述扬克缸筒(12)以供使用。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的设施(10)，其特征在于，所述蒸汽供应装置(32、34、36、38、50)包括：至少一个第一自动马达驱动阀(32)，所述第一自动马达驱动阀(32)用于对来自于所述第一加压罐(26)的蒸汽进行输送；以及，一个第一液压连接件(34)，所述第一液压连接件(34)用于将所述第一自动马达驱动阀(32)与所述液压供应回路(20)相连接。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的设施(10)，其特征在于，所述蒸汽供应装置(32、34、36、38、50)还包括：至少一个第二自动马达驱动阀(36)，所述第二自动的马达驱动阀(36)用于对来自于所述第二加压罐(28)的蒸汽进行输送；以及，一个第二液压连接件(38)，所述第二液压连接件(38)用于将所述第二自动马达驱动阀(36)与所述液压供应回路(20)相连接。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的设施(10)，其特征在于，所述蒸汽供应装置(32、34、36、38、50)包括一个或更多个循环泵(50)，所述循环泵(50)用于将来自于所述多个分离罐(26、28、30)中的至少一个分离罐的蒸汽供应给所述液压供应回路(20)，所述循环泵(50)设置有压力控制装置。

11.根据权利要求10所述的设施(10)，其特征在于，所述循环泵(50)中的至少一个循环泵被安装在所述第三加压罐(30)处并且被设计成将水供应给所述第二热交换器(24)。

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