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Technischer Bereich
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Anlagen zur Herstellung von Wellpappe.
Insbesondere betrifft die Erfindung Optimierungen an dem Teil der
Anlage, der für die Erhitzung der Organe vorgesehen ist,
die, in Kontakt mit der Kartonbahn, deren Erhitzung und die Bearbeitungen
zur Wellung und Verklebung ermöglichen.
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Technischer Hintergrund der Erfindung
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Anlagen
zur Herstellung von Wellpappe weisen typischerweise zwei Abschnitte
auf, die als ”Wet-End” bzw. als ”Dry-End” bezeichnet
werden. Der erste Abschnitt oder Teil der Anlage, das so genannte ”Wet-End”,
weist die Organe auf, die ausgehend von einzelnen Bahnen glatten
Kartons Wellpappe mit drei oder mehr abwechselnd glatten und gewellten
Lagen bilden, die miteinander verklebt sind. Dieser Abschnitt der
Anlage weist eine Vielzahl von Organen auf, die erhitzt werden müssen,
um die Bearbeitungen an den Kartonbahnen durchzuführen. Typischerweise
weisen die Anlagen dieser Art Abwickelvorrichtungen für
Rollen glatten Kartons, einseitige Wellpappenmaschinen mit Heizwalzen
und Riffelwalzen auf, um eine Bahn gewellten Kartons zu erzeugen
und eine Bahn glatten Kartons mit dieser zu verbinden, sowie Leimwerke
und so genannte Heizplatteneinheiten für die Verbindung
mehrerer Bahnen gewellten Kartons miteinander und mit Außendecken.
Auch den Leimwerken und der Heizplatteneinheit sind üblicherweise
Heizwalzen zugehörig.
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Die
verschiedenen Organe der Anlage (Heizwalzen, Riffelwalzen, Heizplatten),
die auf Temperatur gehalten werden müssen, um den Karton
zu erhitzen, sind normalerweise in einen Kreislauf für
die Zirkulation von Dampf eingebunden, der das Wärmeträgerfluid
bildet. In einigen Ausführungsformen wird in den Walzen
und den Heizplatten typischerweise Dampf mit einem erhöhten
Arbeitsdruck zur Zirkulation gebracht, der aus einem Heizkessel
kommt. Bei der Zirkulation in den Organen der Anlage gibt der Dampf
Wärme an den Karton ab und bildet Kondensat im Innern der
mechanischen Organe. Dieses Kondensat wird in einem System zur Rückgewinnung von
Kondensat aufgefangen, in dem ein Rückgewinnungsdruck herrscht,
der niedriger als der Arbeitsdruck ist, so dass ein Kondensatstrom
vom Hochdruckabschnitt in Richtung des Niederdruckabschnitts bewirkt
werden kann. Vom Rückgewinnungssystem wird das Kondensat
durch Pumpen erneut in den Heizkessel eingeleitet, wodurch es wieder
auf den Arbeitsdruck gebracht wird.
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In
diesen Anlagen führt der Druckabfall zwischen dem Hochdruckabschnitt
oder Arbeitsdruckabschnitt und dem Niederdruckabschnitt oder Rückgewinnungsdruckabschnitt
zu einer erneuten Verdampfung des Kondensats mit Bildung von gesättigtem Dampf.
Dieser Dampf trägt den Namen Nachdampf, und seine Erzeugung
beruht auf der Tatsache, dass das System bei Rückgewinnungsdruck
und Rückgewinnungstemperatur zweiphasig ist, d. h. das
Kondensat befindet sich in flüssigem Zustand im Gemisch
mit Dampf.
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Dieser
Nachdampf wird normalerweise an die Außenumgebung ausgestoßen,
da es nicht gelingt, seine Kondensation herbeizuführen.
Dies bringt aufgrund der latenten Verdampfungswärme und
der fühlbaren Wärme, die durch den Ablass von
Dampf aus der Anlage austritt, Energieverluste mit sich. Aufgrund
der Tatsache, dass das in der Anlage verwendete Wasser aufbereitet
wurde und der Verlust von Dampf aus der Anlage daher die Notwendigkeit
des Zusatzes von Wasser, das seinerseits aufbereitet wurde, mit
sich bringt, mit dem sich daraus ergebenden Verbrauch von aufbereitetem
Wasser und den jeweiligen Kosten für die Reinigung und
für die Enthärtung des Wassers, führt
der Ablass von Dampf aus der Anlage noch zu weiteren Nachteilen.
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Typischerweise
wird bei herkömmlichen Anlagen circa 10% des rückgewonnenen
Kondensats in Form von Nachdampf abgelassen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß einem
Aspekt dient die Erfindung dazu, eine Anlage zur Herstellung von
Wellpappe der oben beschriebenen Art zu realisieren, die einen oder mehrere
der Nachteile herkömmlicher Anlagen vollständig
oder teilweise einschränkt oder überwindet.
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Aufgabe
einer Ausführungsform der Erfindung ist die Realisierung
einer Anlage, die über den Abzug des Nachdampfs aus dem
Kondensatrückgewinnungskreislauf eine Rückgewinnung
von Energie oder eine Reduzierung der verschwendeten Energie ermöglicht.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt dient die Erfindung dazu, ein Verfahren für
die Rückgewinnung von Energie oder für die Reduzierung
der Energie, die beim Betrieb einer Anlage zur Herstellung von Wellpappe
der oben beschriebenen Art verschwendet wird, umzusetzen.
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In
einer Ausführungsform wird eine Anlage zur Herstellung
von Wellpappe vorgesehen mit einer Vielzahl von durch Dampf erhitzten
Organen, die in Kontakt mit Kartonbahnen sind; einem Kreislauf für die
Erzeugung von Dampf bei einem Arbeitsdruck und für die
Zuführung des Dampfs zu den erhitzten Organen; und einem
System zur Rückgewinnung des Kondensats aus diesen Organen
bei einem Rückgewinnungsdruck, der niedriger als der Arbeitsdruck
ist; einem Wärmetauscher in dem Rückgewinnungssystem,
um dem Kondensat bei Rückgewinnungsdruck Wärme
zu entziehen und um das Kondensat zu erhitzen, dem vor der Einleitung
in einen Heizkessel gegebenenfalls Zusatzwasser zugesetzt wurde.
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Mit
einem derart angeordneten Tauscher reduziert sich die Menge an Nachdampf,
der in dem Bereich des Kreislaufs erzeugt wird, in dem der Rückgewinnungsdruck
herrscht, indem die Wärme aus dem Kondensat bei Niederdruck
absorbiert und an das Kondensat bei höherem Druck übertragen wird,
mit der Folge, dass die Menge an Wärme und Energie, die
an die Umgebung verschwendet werden, und der im Heizkessel verbrauchte
Brennstoff reduziert werden.
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In
einigen Ausführungsformen weist der Kreislauf für
die Erzeugung und Zirkulation von Dampf den Heizkessel und eine
Anordnung von Rohrleitungen zur Verteilung von Dampf bei Arbeitsdruck
in Richtung der erhitzten Organe auf. Vorzugsweise weist das Rückgewinnungssystem
eine Anordnung von Rohrleitungen zur Rückgewinnung des Kondensats
bei Rückgewinnungsdruck; zumindest einen Auffangbehälter
für das Kondensat, der mit dem Heizkessel durch eine Rohrzuleitung
zum Heizkessel verbunden ist; zumindest eine Pumpe für
die Zuführung des Kondensats in den Heizkessel im Wesentlichen
bei Arbeitsdruck auf. In einigen Ausführungsformen ist
der Wärmetauscher ferner angeordnet, um Wärme
zwischen dem Kondensat, das in den Rohrleitungen zur Rückgewinnung
rückgewonnen wurde, und dem Kondensat, das in der Rohrzuleitung zum
Heizkessel zirkuliert, zu tauschen.
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Um
eine höhere Effizienz beim Wärmetausch zu bewirken,
ist der Wärmetauscher vorzugsweise ein Gegenstromtauscher.
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In
einigen Ausführungsformen weist das System zur Rückgewinnung
des Kondensats einen Auffangbehälter für das Kondensat
auf, der mit dem Wärmetauscher verbunden ist, um das abgekühlte Kondensat
aufzunehmen, und über eine Rohrleitung zur Rückführung
des Kondensats über den Tauscher mit dem Heizkessel verbunden
ist. Das aus den erhitzten Organen kommende Kondensat gibt bei Rückgewinnungsdruck
in dem Tauscher Wärme an das Kondensat ab, das dem Heizkessel
im Wesentlichen bei Arbeitsdruck aus dem Behälter zugeführt wird.
Der Auffangbehälter kann auch die Funktion eines Entlüfters übernehmen
und zu diesem Zweck einen Abzug aufweisen, um aus dem Kreislauf
nicht kondensierbare Gase und eventuellen Restnachdampf zu entfernen,
der allerdings in begrenzter Menge vorhanden ist. In dieser Ausführungsform wird
somit ein einziger Sammelbehälter für das rückgewonnene
und über den Tauscher abgekühlte Kondensat vorgesehen.
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In
anderen Ausführungsformen kann das System zwei Auffangbehälter
für das Kondensat aufweisen. Zum Beispiel kann das System
für die Rückgewinnung des Kondensats einen ersten
Auffangbehälter für das Kondensat, der an den
Tauscher angeschlossen ist, um das in dem Tauscher abgekühlte Kondensat
aufzunehmen, und an den Heizkessel angeschlossen ist mit einer ersten
Rohrzuleitung zum Heizkessel und zumindest einer Pumpe; einen zweiten
Auffangbehälter für das Kondensat, der an den ersten
Auffangbehälter für das Kondensat und an den Heizkessel
durch eine zweite Rohrzuleitung zum Heizkessel und zumindest eine
zweite Pumpe angeschlossen ist, aufweisen. Die zweite Rohrleitung
für die Zuführung des Kondensats zum Heizkessel durchläuft
den Wärmetauscher, um das in dieser strömende
Kondensat zu erhitzen, indem es Wärme aus dem Kondensat
absorbiert, das dem ersten Auffangbehälter für
das Kondensat zugeführt wurde. Der zweite Auffangbehälter
für das Kondensat kann die Funktion eines Entlüfters
haben.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Rückgewinnung
von Energie in einer Anlage zur Herstellung von Wellpappe mit folgenden
Schritten: Zuführung von Dampf bei Arbeitsdruck zu erhitzten
Organen, die in Kontakt mit dem Karton sind, um den Karton zu erhitzen;
Auffangen des Kondensats, das durch die Abgabe von Wärme
aus dem Dampf an den Karton über die erhitzten Organe erzeugt
wurde, wobei dieses Kondensat bei einem Rückgewinnungsdruck
aufgefangen wird, der niedriger als der Arbeitsdruck ist; Erhöhung
des Kondensatdrucks und Rückführung des Kondensats
zu einem Heizkessel für die Erzeugung des Dampfs. Dieses
Verfahren sieht ferner die Rückgewinnung von Wärme
aus dem Kondensat bei Rückgewinnungsdruck vor, indem das
in Richtung des Heizkessels zurückgeführte Kondensat
erhitzt wird, dem gegebenenfalls Zusatzwasser zugegeben wurde, das einen
höheren Druck aufweist. Mit anderen Worten wird dem Kondensat
bei niedrigerem Druck Wärme entzogen, wo es Erzeugung von
Nachdampf geben kann, und diese Wärme wird an das Kondensat
und eventuelles Zusatzwasser abgegeben, das in der Rohrzuleitung
zu dem Heizkessel zirkuliert, das vorzugsweise unter höherem
Druck steht, in der Praxis zum Beispiel ungefähr gleich
dem Druck des Dampfes.
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In
einigen Ausführungsformen des Verfahrens gemäß der
Erfindung wird das von den erhitzten Organen abgelassene Kondensat
bei Rückgewinnungsdruck aufgefangen und durchströmt
einen Wärmetauscher, wobei es Wärme an einen Kondensatstrom
im Wesentlichen bei Arbeitsdruck abgibt, der in Richtung des Heizkessels
zugeführt wurde. In einigen Ausführungsformen
ist vorgesehen, dass das Kondensat aus den Organen bei einem Rückgewinnungsdruck
aufgefangen wird, einen Wärmetauscher durchströmt
und in einem Auffangbehälter für das Kondensat
aufgefangen wird, aus dem gegebenenfalls nicht kondensierter Dampf
ausgestoßen wird. Ferner kann vorgesehen werden, dass das
Kondensat im Wesentlichen bei Arbeitsdruck gepumpt und dem Heizkessel
zugeführt wird und dass das dem Heizkessel zugeführte
Kondensat den Wärmetauscher durchströmt, bevor
es in den Heizkessel eingeleitet wird, wobei es aus dem Kondensat,
das aus den erhitzten Organen kommt, Wärme aufnimmt.
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In
anderen Ausführungsformen sind folgende Schritte vorgesehen:
das Kondensat aus den erhitzten Organen wird bei einem Rückgewinnungsdruck
aufgefangen, durchströmt einen Wärmetauscher und
wird in einem ersten Auffangbehälter für das Kondensat
aufgefangen; ein Teil des Kondensats wird von dem ersten Auffangbehälter
für das Kondensat in den Heizkessel gepumpt; ein Teil des
Inhalts des ersten Behälters strömt in Richtung
eines zweiten Auffangbehälters für das Kondensat,
aus dem gegebenenfalls nicht kondensierter Dampf ausgestoßen
wird; aus dem zweiten Auffangbehälter für das Kondensat
wird das Kondensat im Wesentlichen bei Arbeitsdruck gepumpt und
dem Heizkessel zugeführt, und das dem Heizkessel aus dem
zweiten Auffangbehälter für das Kondensat zugeführte
Kondensat durchströmt den Wärmetauscher, bevor
es in den Heizkessel eingeleitet wird, wobei es aus dem Kondensat,
das aus den erhitzten Organen kommt, Wärme aufnimmt.
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Weitere
Merkmale und Ausführungsformen des Verfahrens und der Anlage
gemäß der Erfindung sind in den beigefügten
Ansprüchen genannt und werden unter Einbeziehung der beigefügten
Zeichnungen näher beschrieben.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen Die Erfindung lässt sich besser anhand
der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung verstehen,
die eine praktische, nicht eingeschränkte Ausführungsform der
Erfindung zeigt.
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Insbesondere
zeigen in der Zeichnung:
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1A, 1B und 1C insgesamt
den Abschnitt am Beginn einer Anlage zur Herstellung von Wellpappe,
das so genannte ”Wet-End”, in einer möglichen
Ausführungsform;
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2 und 3 vereinfachte
schematische Darstellungen des Systems zur Dampferzeugung und zur
Rückgewinnung und Aufbereitung der Kondensate in zwei verschiedenen
Ausführungsformen, und
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4A, 4B, 4C und 4D die schematische
Darstellung von 3 mit Angabe der wesentlichen
Prozessparameter in drei verschiedenen Betriebshypothesen, um die
Vorteile aufzuzeigen, die in Sachen Reduzierung des Energieverbrauchs
und somit der Betriebskosten der Anlage erzielt werden.
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Ausführliche
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
Unter Einbeziehung der 1A, 1B und 1C wird
zu Beginn eine mögliche Ausgestaltung des Abschnitts am
Beginn der Anlage zur Herstellung von Wellpappe, das so genannte ”Wet-End”,
beschrieben. Es gilt zu verstehen, dass die Darstellungen hier lediglich
ein Beispiel für eine mögliche Ausführung
einer Linie dieser Art sind, die von einer Ausgestaltung zur anderen
aufgrund der Anordnung und der Anzahl der Maschinen, der Einheiten
und der Geräte, aus denen sie besteht, auch erheblich variieren
kann. Allgemein wiesen Anlagen dieser Art jedoch einige Organe auf,
die, in Kontakt mit dem Karton, konstant auf Temperatur gehalten
werden müssen, um den Karton zu erhitzen und somit eine
bequemere Bearbeitung desselben zu ermöglichen, insbesondere,
was die Arbeitsgänge der Wellung und der gegenseitigen
Verklebung der gewellten und glatten Bögen miteinander
anbelangt.
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Die
einzelnen Komponenten des Abschnitts ”Wet-End” sind
an sich bekannt und werden daher nicht im Detail beschrieben.
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Da
die Anlage eine bedeutende Länge aufweist, wurde die Linie
in Abschnitte unterteilt, die in den verschiedenen Figuren dargestellt
sind, um eine Gesamtdarstellung in einem Maßstab zu ermöglichen,
der ausreicht, um sämtliche wesentlichen Elemente der Linie
darzustellen. Insbesondere zeigen die 1A, 1B, 1C aufeinander
folgende Abschnitte, die sich in Wirklichkeit allesamt auf der selben
Ebene und entlang der Hauptzuführungsrichtung der Kartonbahnen
in Reihe befinden. Zwischen einer Figur und der nächsten
ist eine Verbindung angegeben, welche den Weg der einzelnen Kartonbahnen
veranschaulicht. Dem Abschnitt ”Wet-End, der in den 1A–1C dargestellt
ist, ist ein weiterer Abschnitt der Bearbeitungslinie, das so genannte ”Dry-End”,
nachgeordnet, wo die kontinuierliche Bahn gewellten Kartons geschnitten
und in Längsrichtung mit Rillen versehen wird und danach
in einzelne Bögen unterteilt wird, die gestapelt werden,
um für den Transport bestimmte Pakete oder Stapel zu bilden.
Der Abschnitt ”Dry-End” ist in der Zeichnung nicht
veranschaulicht.
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Die
Anlage weist eine erste Abwickelvorrichtung
1 auf, um eine
erste Rolle einer ersten Bahn glatten Kartons abzuwickeln. Auf an
sich bekannte Art und Weise weist die erste Abwickelvorrichtung
1 zwei
Armpaare
5A,
5B auf, um eine Rolle BA1 in Arbeitsstellung
und eine Rolle BA2 in Wartestellung zu halten. Diese Anordnung ermöglicht
die Bereitstellung der ersten Kartonbahn N1 auf kontinuierliche Weise
dank des Vorhandenseins einer Spleißvorrichtung, die das
Ende der aus der Rolle BA1 kommenden Bahn mit dem Anfang der aus
der Rolle BA2 kommenden Bahn vereint, wenn die Rolle BA1 zu Ende
geht oder wenn die auf ihr aufgewickelte Bahn abreißt.
Die Spleißvorrichtung ist in der Zeichnung einer besseren Übersichtlichkeit
halber nicht dargestellt, kann jedoch auf an sich bekannte Weise
von den Fachleuten auf diesem Gebiet realisiert werden. Beispiele
für Abwickelvorrichtungen und Spleißvorrichtungen,
die in diesen Abwickelvorrichtungen eingesetzt werden können,
sind in
GB-A1569886 ,
EP-A-0378721 ,
EP-A-0341642 ,
EP-A-0341605 ,
US-A-5,171,396 ,
US-A3,858,819 ,
EP-A-1348658 ,
US-A-6,966,961 ,
EP-A-1609749 ,
US-A-7,441,579 beschrieben,
deren Inhalte in diese Beschreibung einbezogen sind.
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Die
erste Kartonbahn N1 wird einer ersten einseitigen Wellpappenmaschine
7 zugeführt.
Diese einseitige Wellpappenmaschine ist nicht im Detail beschrieben,
da sie an sich bekannt ist. Sie kann beispielsweise wie in
EP-A-1362690 und
in
EP-A1362691 beschrieben
realisiert werden, deren Inhalte in diese Beschreibung einbezogen
sind. Kurzum weist eine einseitige Welllpappenmaschine eine erste
Riffelwalze
9, eine zweite Riffelwalze
11, eine Presswalze
13,
eine erste Heizwalze
15 auf, um welche die Bahn N1 umgelenkt
wird, bevor sie um die Riffelwalze
9 herum zugeführt
wird. Es wird auch eine weitere Heizwalze
17 für
eine zweite Kartonbahn N2 vorgesehen. Die erste Bahn N1 bildet die
Decke oder den glatten Bogen einer ersten Bahn gewellten Kartons
Nx, die beim Austritt aus der einseitigen Wellpappenmaschine
7 erhalten
wird. Umgekehrt wird die zweite Bahn N2 gewellt, indem sie durch
die Kehle zwischen den Riffelwalzen
9 und
11 hindurchläuft. Die
zweite Kartonbahn N2 wird von einer zweiten Abwickelvorrichtung
21 zugeführt,
die ein doppeltes Armpaar aufweist, um eine Rolle BB1 in Arbeitsstellung
und eine Ersatzrolle BB2 zu halten, vollkommen analog zu den Ausführungen
für die Abwickelvorrichtung
1. Die Abwickelvorrichtung
21 kann
in der gleichen Weise realisiert sein wie die Abwickelvorrichtung
1.
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Die
Bahn gewellten Kartons Nx wird oberhalb der Abwickelvorrichtung 21 entlang
einer Brücke zugeführt, auf der sie eine Reserve
bildet und von der aus sie wie nachfolgend beschrieben bis zu einer Heizplatteneinheit
zugeführt wird.
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Der
Abwickelvorrichtung 21 nachgeordnet befindet sich eine
dritte Abwickelvorrichtung 23 mit einer Rolle BC1 und einer
Rolle BC2, wobei die erste in Arbeitsstellung und die zweite in
Wartestellung ist. Die dritte Abwickelvorrichtung 23 führt
eine dritte Bahn glatten Kartons N3 einer zweiten einseitigen Wellpappenmaschine 25 zu,
die im Wesentlichen gleich der ersten einseitigen Wellpappenmaschine 7 ausgestaltet
ist und nicht weiter im Detail beschrieben wird. Außer
der dritten Kartonbahn N3 wird der einseitigen Wellpappenmaschine 25 eine
vierte Kartonbahn N4 zugeführt, die von einer Abwickelvorrichtung 31 bereitgestellt
wird. Die Kartonbahnen N3 und N4 werden verbunden, um eine zweite
Bahn gewellten Kartons Ny zu bilden, von dem die Kartonbahn N3 die
Decke und die Kartonbahn N4 den gewellten Bogen bildet. Die Wellpappe
Ny wird einer oben liegenden Brücke zugeführt,
um eine Reserve gewellten Kartons zu bilden.
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Diese
Reserve befindet sich unterhalb eines Wegs Px, entlang dessen die
erste Bahn gewellten Kartons Nx umgeleitet wird.
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Die
vierte Kartonbahn N4 wird der zweiten einseitigen Wellpappenmaschine 25 von
einer Abwickelvorrichtung 25 zugeführt, die beispielsweise
auf gleiche oder äquivalente Weise wie die erste Abwickelvorrichtung 1 und
die zweite Abwickelvorrichtung 23 ausgestaltet ist. Mit
BD1 und BD2 sind die Arbeitsrolle und die Reserverolle in der Abwickelvorrichtung 31 bezeichnet,
die ihrerseits auch wie die erste Abwickelvorrichtung 1 und
die zweite Abwickelvorrichtung 23 mit einer Spleißvorrichtung
ausgestattet sind, um das Ende der zu Ende gehenden Bahn mit dem
Anfang der Bahn in Wartestellung zu vereinen.
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Der
vierten Abwickelvorrichtung 31 nachgeordnet befindet sich
eine fünfte Abwickelvorrichtung 33, die im Wesentlichen
gleich den Abwickelvorrichtungen 1, 21, 23 und 31 ist.
Diese führt eine fünfte Bahn glatten Kartons N5
in Richtung einer Heizplatteneinheit zu, die insgesamt mit 37 bezeichnet
ist, der auch die Bahnen gewellten Kartons Nx und Ny zugeführt
werden.
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Zwischen
der fünften Abwickelvorrichtung 33 und der Heizplatteneinheit 37 sind
drei Heizwalzen 41, 43 und 45 und ein
Leimwerk 47 angeordnet. Die erste Heizwalze 41 nimmt
die von den Bahnen N1 und N2 gebildete Bahn gewellten Kartons Nx
auf, die aus dem Weg Px in oberer Höhe kommt. Die zweite Heizwalze 43 nimmt
die Bahn gewellten Kartons Ny auf, die entlang des Weges Py transportiert
wird, der unterhalb des Weges Px angeordnet ist. Die dritte Heizwalze 45 nimmt
die Bahn glatten Kartons N5 auf, die von der fünften Abwickelvorrichtung 33 zugeführt wird.
Auf an sich bekannte Weise bewirken die drei Heizwalzen 41, 43 und 45,
dass die Bahnen Nx, Ny und N5 vor ihrem Eintritt in das Leimwerk 47 auf
geeignete Temperatur gebracht werden.
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Die
durch Kontakt mit den Heizwalzen
41,
43 und
45 erhitzten
Bahnen Nx, Ny und N5 werden dem Leimwerk
47 zugeführt.
Dieses ist auf an sich bekannte. Weise realisiert, wie beispielsweise
in
WO-A-00/48743 beschrieben.
Dieses Leimwerk sorgt dafür, dass auf den Spitzen der gewellten
Bögen N2 und N4 ein Klebstoff verteilt wird, so dass dadurch,
dass die Bahnen Nx, Ny und N5 anschließend der Heizplatteneinheit
37 zugeführt
werden, diese drei Komponenten miteinander verklebt werden. Die Heizplatteneinheit
37 kann
auf an sich bekannte Weise realisiert werden, wie beispielsweise
in
EP-A-1491325 beschrieben,
deren Inhalt in diese Beschreibung einbezogen ist.
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Der
Heizplatteneinheit 37 nachgeordnet befindet sich der Abschnitt ”Dry-End” der
Anlage, der nicht veranschaulicht ist.
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Wie
aus den obigen schematischen Beschreibungen und Veranschaulichungen
hervorgeht, weist eine typische Linie zur Herstellung von Wellpappe
eine Vielzahl von Organen (insbesondere Riffelwalzen, Heizwalzen,
Heizplatten) auf, die kontinuierlich erhitzt werden müssen.
Dies wird durch Zuführung eines Dampfstroms, der aus einem
Heizkessel. kommt, durch diese Organe hindurch erreicht. 2 zeigt
eine mögliche schematische Ausgestaltung einer Anlage zur
Erzeugung und Zirkulation von Dampf und zur Rückgewinnung
der Kondensate, die gemäß der vorliegenden Erfindung
abgeändert und perfektioniert wurde.
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In 2 ist
mit 101 schematisch ein Heizkessel angegeben, der mit einem
Gasbrenner 103, für Dieselöl oder dergleichen,
versehen ist. Die Art von Energie, die für die Erzeugung
des Dampfs verwendet wird, ist zum Zwecke der vorliegenden Beschreibung
unerheblich. Mit 105 ist die Zuleitung für den
Dampf zu den verschiedenen Organen der. Anlage angegeben, die auf
Temperatur gehalten werden müssen. In der schematischen
Darstellung in 2 ist mit 107 schematisch
und zusammenfassend eine Gruppe von Organen angegeben, durch die
hindurch der Dampf zur Zirkulation gebracht wird. In diesem Beispiel
sind zusammengefasst Walzen 107A, 107B, 107C und 107D angegeben,
die Heizwalzen, Riffelwalzen oder andere erhitzte Organe der Anlage
darstellen können. Es gilt zu verstehen, dass der mit 107 angegebene
Abschnitt in Wirklichkeit ausschließlich eine schematische
Angabe für das Vorhandensein von erhitzten Organen ist,
die in Anzahl und Aufbau in Abhängigkeit von der Ausgestaltung
der Linie zur Bearbeitung der Wellpappe abweichen können.
In der in den 1A–1C dargestellten
Linie weisen die erhitzten Organe, wie oben erwähnt, zum
Beispiel die Heizplatten 37, die Walzen 41, 43, 45,
die Walzen 9, 13, 15, 17 der
einseitigen Wellpappenmaschine 25 und die äquivalenten
Walzen der einseitigen Wellpappenmaschine 7 auf.
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Die
Zuleitung 105 für den Dampf weist einen Verteiler 109 auf, über
den der Dampf mit den einzelnen Rohrleitungen 111A, 111B, 111C und 111D den verschiedenen
Organen zugeführt wird, die erhitzt werden müssen.
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Wie
oben angegeben, gibt der Dampf Wärme ab und kondensiert
folglich im Innern der erhitzten Organe, wobei er Wasser bildet,
das von diesen Organen entfernt werden muss.
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Mit 113A, 113B, 113C und 113D sind
Rohrleitungen für den Abzug des Kondensats aus den verschiedenen
erhitzten Organen angegeben. Über einen Kondensatablasser 115A, 115B, 115C und 115D ist
jede dieser Rohrleitungen an einen Kollektor 117 anschlossen,
der Teil eines Rückgewinnungssystems ist. Der Kollektor 117 steht
in Verbindung mit einer Rohrleitung 119, die das Kondensat
zu einem Wärmetauscher 121 transportiert.
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In
der Zuleitung 105, in den Verteilern 111A–111B,
in den Organen 107A–107B und in den Auffangleitungen 113A–113B herrscht
ein Arbeitsdruck, der in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen
der Anlage und deren Aufbau zum Beispiel zwischen 8 und 20 bar,
vorzugsweise zwischen 10 und 16 bar und insbesondere vorzugsweise
zwischen 11 und 15 bar schwanken kann, wobei die Werte als rein
beispielhaft und als nicht einschränkend anzusehen sind.
In dem Kollektor 117 und allgemein den Kondensatablassern 115A–115B nachgeordnet
herrscht ein Druck, der nachfolgend als Rückgewinnungsdruck
angegeben ist, der gegenüber dem Arbeitsdruck niedriger
ist. Zum Beispiel kann der Rückgewinnungsdruck zwischen
2 und 10 bar, vorzugsweise zwischen 5 und 7 bar betragen, wobei
die Werte auch in diesem Fall als rein beispielhaft und als nicht
einschränkend anzusehen sind.
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Das über
die Rohrleitung 119 dem Tauscher 121 zugeführte
Kondensat tritt aus dem Tauscher über eine Rohrleitung 123 aus
und wird einem ersten Auffangbehälter für das
Kondensat zugeführt, der mit 125 angegeben ist.
In Wirklichkeit neigt in der Rohrleitung 119 ein Teil des über
die Rohrleitungen 113A–113D rückgewonnenen
Kondensats aufgrund des Druckabfalls vom Wert des Arbeitsdrucks
auf den Wert des Rückgewinnungsdrucks dazu, sich erneut
in Dampf (Nachdampf) umzuwandeln. In dem Wärmetauscher 121 wird
der Fluidstrom abgekühlt, indem er Wärme an einen
Kondensatstrom bei Hochdruck abgibt, der in diesem Tauscher 121 vorzugsweise
im Gegenstrom fließt, wie nachfolgend beschrieben, wobei
er dann im Innern des Tauschers eine Reduzierung der Wirkung der
erneuten Verdampfung des Kondensats und somit eine Reduzierung des
Nachdampfs bewirkt.
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Der
durch die Rohrleitung 123 aus dem Tauscher 121 austretende
Strom wird dem Behälter 125
zugeführt,
wo eine Trennung der flüssigen Phase von der Restdampfphase
stattfindet, die dank des in dem Tauscher 121 bewirkten
Abzugs von Wärme gegenüber dem, wie dies bei herkömmlichen
Anlagen der Fall ist, in geringerer Menge vorhanden ist.
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Ein
Teil zumindest der flüssigen Phase wird durch die Rohrleitung 127 aus
dem Behälter 125 abgezogen und durch eine erste
Pumpe 129 in eine erste Rohrleitung 131 für
die Zuführung des Kondensats zu dem Heizkessel 101 gepumpt.
Die Förderleistung der Pumpe 129 liegt im Wesentlichen
ungefähr beim Arbeitsdruck. Die Möglichkeit, mehr
als eine Pumpe in Reihe zu verwenden, um den Druck des Kondensats
schrittweise vom Rückgewinnungsdruck auf den Arbeitsdruck
zu bringen, wird nicht ausgeschlossen. Falls notwendig können
auch mehrere Pumpen parallel vorgesehen sein, zum Beispiel, um eine
angemessene Förderleistung sicherzustellen.
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Dem
oberen Teil des Behälters 125 wird Dampf entzogen,
der über eine Rohrleitung 133 einem zweiten Auffangbehälter
für das Kondensat 135 zugeführt wird,
wobei der Behälter auch die Funktion eines Entlüfters
hat, d. h. eines Abscheiders für Dampf und eventuelle nicht
kondensierbare Gase, die an die Außenseite der Anlage abgelassen
werden.
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In
dem zweiten Auffangbehälter für das Kondensat 135 herrscht
ein Druck, der niedriger als der Rückgewinnungsdruck ist,
zum Beispiel ein Druck zwischen 1 und 2 bar, vorzugsweise zwischen
1,1 und 1,5 bar und insbesondere vorzugsweise zwischen 1,2 und 1,3
bar, wobei die Werte als rein beispielhaft und als nicht einschränkend
anzusehen sind. Diese Druckwerte sind wie die oben angegebenen relative
Druckwerte.
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Dem
zweiten Auffangbehälter für das Kondensat 135 wird
das Kondensat durch eine Rohrleitung 137 mittels einer
zweiten Pumpe 139 entzogen, die den Druck des Kondensats
auf den Wert des Arbeitsdrucks bringt und es in eine zweite Rohrzuleitung 141 zu
dem Heizkessel 101 einleitet. Auch in diesem Fall können
in Abhängigkeit von dem Anstieg des Drucks und der Druckleistung,
die in der Anlage sicherzustellen ist, mehrere Pumpen in Reihe und/oder
mehrere Pumpen parallel vorgesehen sein.
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Die
Rohrleitung 141 bildet einen Kreislauf für die
Zirkulation des Kondensats, das dem zweiten Auffangbehälter
für das Kondensat 135 über den Tauscher 121 entzogen
wurde. Die aus dem Kondensat abgegebene Wärme, die von
der Rohrleitung 119 zu der Rohrleitung 123 strömt,
wird in dem Tauscher 121 aufgefangen, um das Kondensat
zu erhitzen, das bei einem höheren Druck, vorzugsweise
bei Arbeitsdruck, in der Rohrzuleitung 141 zu dem Heizkessel 101 strömt.
Auf diese Weise tritt das Kondensat, das entlang der zweiten Rohrzuleitung 141 zu
dem Heizkessel zugeführt wurde, in den Heizkessel mit einer Temperatur
ein, die gegenüber derjenigen Temperatur, die es hätte,
wenn es direkt aus dem Behälter 135 zugeführt
würde, wie das bei herkömmlichen Anlagen der Fall
ist, höher ist.
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Der
zweite Behälter 135 weist auch einen Abzug 135A für
den Ablass kleiner Mengen Dampf an die Umgebung auf, die nicht erneut
kondensiert werden.
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Mit
einer Ausgestaltung dieser Art ist es möglich, die Menge
an Nachdampf, der aufgrund des Druckabfalls vom Hochdruckbereich
(Arbeitsdruck) zum Niederdruckbereich (Rückgewinnungsdruck)
erzeugt wird, wesentlich zu reduzieren. Auf diese Weise wird sowohl
die Menge an Nachdampf, der nach außen abgelassen wird,
als auch die Menge des vom Brenner 103 verbrauchten Brennstoffs
reduziert. Außerdem wird die Menge an Dampf reduziert,
der vom Entlüfter oder Auffangbehälter für
das Kondensat 135 abgelassen wird, und somit die Menge
an aufbereitetem Wasser, das über eine Leitung 151 zugesetzt werden
muss, die aufbereitetes Wasser aus einem Behälter 153 zuführt,
dem seinerseits Wasser über eine Leitung 155 bereitgestellt
wird, das aus einem Filter- und Enthärtungssystem 157 kommt.
Die Reduzierung der Menge an Zusatzwasser aus dem Behälter 153 reduziert
den Verbrauch von Material zur Wasseraufbereitung.
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In 3 ist
eine andere Anlage dargestellt, welche die Erfindung auf vereinfachte
Weise umsetzt. Teile, die mit denen in dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel
gleich oder äquivalent sind, werden mit gleichen Bezugszeichen
bezeichnet und nicht erneut beschrieben. In dieser schematischen Darstellung
der Ausführung durchläuft das aus den erhitzten
Organen 107A–107D rückgewonnene
Kondensat den Tauscher 121 und gelangt durch eine Rohrleitung 123 direkt
in den Auffangbehälter 135, der in diesem Fall
der einzige ist und sowohl zum Auffangen des Kondensats als auch
als Entlüfter für den Ablass desjenigen Anteils
von Dampf dient, der im Innern der Anlage nicht kondensieren kann.
Von hier wird das Kondensat durch die Pumpe 139 im Wesentlichen
auf Arbeitsdruck gebracht und über eine einzige Rohrzuleitung
zu dem Heizkessel 141 statt durch zwei Rohrleitungen 141, 131,
wie in der Ausführungsform der 2, erneut
in den Heizkessel 101 eingeleitet. In diesem Fall findet
ein Druckanstieg vom Arbeitsdruck, noch ungefähr zwischen
10 und 15 bar, zum Rückgewinnungsdruck statt, der in diesem
Fall im Innern des Entlüfters 135 zum Beispiel
zwischen 1 und 2 bar beträgt.
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Die
in 3 schematisch dargestellte Anlage erzielt die
gleichen Vorteile mit dem gleichen, bereits in Bezug auf 2 beschriebenen
Kriterium, da auch in diesem Fall das von der Pumpe 139 gepumpte
Kondensat durch eine Rohrleitung 141 hindurch in einer
Rückführungsleitung durch den Tauscher 121 hindurch
zirkuliert, wo es Wärme zu Lasten des Kondensatstroms abgibt,
der aus der Rohrleitung 119 kommt, wodurch die Menge an
Nachdampf reduziert wird.
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Die 4A bis 4D zeigen
die schematische Darstellung in 3 ohne Bezugszeichen,
jedoch mit Angabe einer Reihe von Werten einiger Parameter der Anlage,
die zum Teil ausgewählt sind, und andere, die sich aus
der Berechnung ableiten, um in verschiedenen Betriebshypothesen
den Vorteil in Sachen Reduzierung des Energieverbrauchs und der
sich daraus ergebenden wirtschaftlichen Einsparung aufzuzeigen,
der sich mit der Erfindung gegenüber einer äquivalenten
Anlage erzielen lässt, die zwar mit den gleichen Parameter,
jedoch ohne den Wärmetauscher 121 betrieben wird.
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Insbesondere
in 4A wird hypothetisch von einem Arbeitsdruck von
13 bar, einem Druck im Entlüfter 135 von 1,2 bar,
einer Dampferzeugung pro Stunde gleich 3 t/h in einer Anlage mit
einem Heizkessel mit einem Wirkungsgrad von 87%, die in 3 Schichten
arbeitet, und einem Wirkungsgrad des Tauschers von circa 70,3% ausgegangen.
Bei einem Preis des für den Brenner 103 des Heizkessel 101 verwendeten
Methangases in Höhe von 0,42 EUR pro m3 beträgt
die monatliche Einsparung, die dank des Wärmetauschers 121 erzielt
wird, 4.449 EUR bei einer Rückgewinnung von 70,75% der
Energie, die ansonsten an die Luft abgelassen werden würde.
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In 4B ist
dieselbe Anlage unter anderen Betriebsbedingungen und insbesondere
mit einem Arbeitsdruck von 15 bar statt 13 bar veranschaulicht. Es
ergibt sich eine monatliche Einsparung von 5.061 EUR bei der gleichen
durchschnittlichen Erzeugung von Dampf pro Stunde.
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In
beiden Fällen wurde die Effizienz des Tauschers unter der
Annahme einer Ausgangstemperatur des Kondensats vom Tauscher in
Richtung des Entlüfters von 143,7°C bestimmt.
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Bei
einer besseren Effizienz des Wärmetauschers, durch den
die Ausgangstemperatur des Kondensats in der Zuleitung zum Entlüfter 135 gleich 130°C
gesenkt werden kann, ist die Energieeinsparung, die sich bei einem
Arbeitsdruck von 13 und 15 bar erzielen lässt, in 4C bzw. 4D dargestellt. Es
leuchtet ein, dass durch Erhöhung der Effizienz des Tauschers
und somit der Menge an Wärme, die dem rückgewonnenen
Kondensat entzogen werden kann, folglich auch die Effizienz der
Anlage insgesamt und damit die monatliche Einsparung gesteigert wird.
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Es
versteht sich von selbst, dass die Zeichnung nur eine Veranschaulichung
anhand eines Beispiels zeigt, das als praktische Vorführung
der Erfindung dient, die in Formen und Anordnungen variieren kann,
ohne den Rahmen des Konzepts zu verlassen, das der Erfindung zu
Grunde liegt. Bezugszeichen, die in den beiliegenden Ansprüchen
ggf. angegeben sind, sollen unter Bezugnahme auf die Beschreibung und
die Zeichnung das Lesen der Ansprüche erleichtern; der
von den Ansprüchen dargestellte Schutzbereich wird dadurch
nicht eingeschränkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - GB 1569886
A [0028]
- - EP 0378721 A [0028]
- - EP 0341642 A [0028]
- - EP 0341605 A [0028]
- - US 5171396 A [0028]
- - US 3858819 A [0028]
- - EP 966961 A [0028]
- - US 6966961 A [0028]
- - EP 1609749 A [0028]
- - US 7441579 A [0028]
- - EP 1362690 A [0029]
- - EP 1362691 [0029]
- - WO 00/48743 A [0036]
- - EP 1491325 A [0036]
