DE102011084116A1

DE102011084116A1 - Verfahren zur Energierückgewinnung in einer Faserstoffbahnherstellungsmaschine und Energierückgewinnungssystem

Info

Publication number: DE102011084116A1
Application number: DE102011084116A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Kunicky
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2011-10-07
Filing date: 2011-10-07
Publication date: 2013-04-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Energierückgewinnung in einer Faserstoffbahnherstellungsmaschine, in welcher die Faserstoffbahn mit zumindest einem Trockenelement unter Anfall zumindest eines Abluftstroms, getrocknet wird, wobei der Abluftstrom durch ein Ausgangsdruckniveau charakterisiert ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teilstrom des Abluftstroms wenigstens mittelbar zur Erzeugung von Druckluft unter zumindest teilweiser Abgabe thermischer Energie an zumindest ein die thermische Energie aufnehmendes Fluid und/oder Stoff im Bereich der Faserstoffbahnherstellungsmaschine genutzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Energierückgewinnung in einer Faserstoffbahnherstellungsmaschine, in welcher die Faserstoffbahn mit zumindest einem Trockenelement unter Anfall zumindest eines Abluftstroms getrocknet wird, wobei der Abluftstrom durch einen Ausgangsdruckniveau charakterisiert ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Energierückgewinnungssystem.
Die Trocknung nasser Faserstoffbahnen, insbesondere Papier- oder Kartonbahnen erfolgt in Trockenpartien von Papier- oder Kartonherstellungsmaschinen durch die Zufuhr von Konvektions- oder Strahlungswärme, üblicherweise mittels einer Zylindertrocknung. Aufgrund der hohen Temperaturen sind derartige Trockenpartien in der Regel von einer, einen Gehäuseinnenraum zur Aufnahme von Prozessbereichen begrenzenden Schutzbeziehungsweise Dunsthaube umgeben. Durch den Kontakt der nassen Faserstoffbahn mit dem Trocknungsmedium beziehungsweise der beheizten Oberflächen verdampft die in der Faserstoffbahn enthaltene Flüssigkeit. Die Abfuhr der dadurch bedingten hohen Feuchtigkeitsmengen beziehungsweise Feuchtbeladungen der im Gehäuseinnenraum enthaltenen Luft erfolgt durch Absaugen aus dem Gehäuseinnenraum. Die abgesaugte Luft wird durch die fortlaufende Zufuhr trockener Luft ersetzt. Dazu sind effiziente Luftsysteme zur Erhöhung der Prozesssicherheit und zur optimalen Unterstützung des Trocknungsprozesses im Einsatz. Die aus dem Gehäuseinnenraum abgeführte Abluft ist durch ein hohes Energieniveau charakterisiert. Die feuchtebeladene Abluft aus Kontakttrocknungseinheiten umschließenden Hauben ist dabei durch Temperaturen im Bereich von ca. 70°C–100°C charakterisiert. Zur zumindest teilweisen Nutzung der Kondensationsenergie dieser wird die Abluft über mehrere Wärmetauscher geleitet. In diesen wird ein Teil der thermischen Energie an ein Fluid und/oder Stoff beziehungsweise Fluid- und/oder Stoffströme abgegeben. Aufgrund des nur sehr geringen thermischen Niveaus des Abluftstroms kann jedoch nur ein geringer Teil der in der Abluft enthaltenen Kondensationsenergie, d. h. Verdampfungsenergie genutzt werden.
Auch bei anderen Prozessen, beispielsweise der Drucklufterzeugung für Druckluftverbraucher im Bereich von Faserstoffbahnherstellungsmaschinen, kann die vorhandene thermische Energie häufig nicht genutzt werden, da diese nur mit einem zu niedrigen Potential verfügbar ist.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Energierückgewinnung in einer Faserstoffbahnherstellungsmaschine, in welcher die Faserstoffbahn mit zumindest einem Trockenelement unter Anfall zumindest eines Abluftstroms getrocknet wird, derart weiterzuentwickeln, dass nach Möglichkeit ein sehr hoher Anteil der Kondensationsenergie des Abluftstroms in optimaler Weise im Bereich der Faserstoffbahnherstellungsmaschine genutzt werden kann. Die erfindungsgemäße Lösung soll sich dabei durch einen geringen konstruktiven und steuerungstechnischen Aufwand auszeichnen.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale der Ansprüche 1, 11 und 19 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben, die jeweils einzeln oder in Kombination untereinander mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche kombiniert zur Ausführung gelangen können.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Energierückgewinnung in einer Faserstoffbahnherstellungsmaschine, in welcher die Faserstoffbahn mit zumindest einem Trockenelement und unter Anfall zumindest eines Abluftstroms getrocknet wird, wobei der Abluftstrom durch ein Ausgangsdruckniveau charakterisiert ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teilstrom des Abluftstroms wenigstens mittelbar zur Erzeugung von Druckluft unter zumindest teilweiser Abgabe thermischer Energie an zumindest ein, die thermische Energie aufnehmendes Fluid und/oder Stoff, vorzugsweise im Bereich der Faserstoffbahnherstellungsmaschine genutzt wird.
Die Faserstoffbahn kann in Form einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn vorliegen.
Unter Druckluft im Sinne der Erfindung wird komprimierte Luft verstanden, insbesondere Luft, die durch ein höheres Druckniveau als die Atmosphäre charakterisiert ist. Druckluft im Sinne der Erfindung ist dabei insbesondere, jedoch nicht abschließend, Luft mit den nachfolgenden Parametern:

– Druck p im Bereich von 2 bar abs bis 20 bar abs, vorzugsweise 2 bar abs bis 16 bar abs
– Temperatur T im Bereich von –10°C bis +40°C

Das Ausgangsdruckniveau ist das Druckniveau, welches der Abluftstrom nach Austritt aus der Haube aufweist.
Der Begriff Fluid umfasst Gase als auch Flüssigkeiten. Diese können in einer räumlichen Begrenzung vorliegen, beispielsweise in einem Speicher oder geschlossenem Raum. Diese können ferner auch als Medienströme in Form von Volumenströmen mit unterschiedlichster Funktion, beispielsweise in Form von Prozessströmen, Ein- oder Ausgangsströmen in/von Systemen vorliegen.
Der Begriff Stoff bezieht sich sowohl auf den Stoff in Reinform als auch in Form von Stoffgemischen.
Die erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil, die ohnehin als Ausgabeprodukt bei der Trocknung anfallende Abluft zur Erzeugung von Druckluft unter weitestgehender Ausnutzung des dabei vorliegenden thermischen Energieniveaus zu verwerten, indem ansonsten autark ablaufende Prozesse miteinander kombiniert werden, insbesondere die Drucklufterzeugung in die Abluftnutzung integriert wird. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht damit eine optimale Ausnutzung der bei Betrieb der Faserstoffbahnherstellungsmaschine ohnehin anfallenden Ausgabeprodukte in Form der Abluft.
Die wenigstens mittelbare Erzeugung von Druckluft beinhaltet sowohl die Möglichkeit der direkten Erzeugung von Druckluft aus zumindest einem Teilstrom des Abluftstroms als auch die nur mittelbare Nutzung eines Teilstromes aus Abluft bei der Bereitstellung von Druckluft. Erfindungsgemäß wird zwischen zwei Grundausführungen in der Nutzung des zumindest einen Teilstromes der Abluft, vorzugsweise vollständigen Nutzung der Abluft unterschieden. Eine erste Grundausführung ist durch die direkte Nutzung von Abluft, insbesondere einem Teilstrom des Abluftstroms charakterisiert. Dabei wird neben dem höheren Energieniveau der Abluft diese selbst unter Ausnutzung dieses höheren Energieniveaus derart aufbereitet, dass diese geeignet ist, einem anderen Verwendungszweck zugeführt zu werden. Die direkte Nutzung beinhaltet die energetische und materielle Nutzung des Abluftstroms, insbesondere der thermischen Energie als auch des Teilstromes der Abluft selbst als Medium für zumindest einen Druckluftverbraucher und/oder zur Zwischenspeicherung in einem Druckspeicher, insbesondere zur Einspeisung in ein Druckluftsystem. Die erste Grundausführung bietet den Vorteil, dass bei der Bereitstellung von Druckluft kein zusätzliches Medium zur Drucklufterzeugung erforderlich ist, sondern dem zumindest einem Teilstrom der Abluft selbst die erforderlichen Eigenschaften durch die einzelnen, im Energierückgewinnungssystem vorgesehenen Verfahrensschritte aufgeprägt werden. Die Erzeugung von Druckluft kann, jedoch nicht zwingend erforderlich, dadurch in einem geschlossenen System erfolgen, frei von der Zufuhr weiterer Medienströme von außen.
Eine zweite Grundausführung ist durch die indirekte Nutzung von Abluft zur Erzeugung von Druckluft aus Frischluft charakterisiert. Bei dieser Ausführung wird ein Großteil des im Teilstrom der Abluft enthaltenen Energieniveaus zum Ansaugen und Verdichten von Frischluft eingesetzt. Die zweite Grundausführung bietet den Vorteil, dass eventuell in der Abluft vorhandene Verunreinigungen nicht herausgefiltert werden müssen und für die Druckluft selbst ein entsprechen der erforderlichen Eigenschaften optimiertes Medium in Form von Frischluft genutzt wird.
Die erste Grundausführung ist im Einzelnen dadurch charakterisiert, dass aus zumindest einem Teilstrom des Abluftstroms Druckluft erzeugt wird, indem der zumindest eine Teilstrom komprimiert, das heißt verdichtet wird und der komprimierte Teilstrom wenigstens mittelbar auf eine Temperatur im Bereich von jeweils einschließlich –20° C bis 10 °C, vorzugsweise –10 °C bis 0 °C abgekühlt wird. Der komprimierte und abgekühlte Teilstrom wird zumindest einem Druckluftverbraucher direkt zugeführt und/oder in ein Druckluftsystem eingespeist. Der Abluftstrom kann dazu in zwei oder mehrere Teilströme unterteilt werden.
Ein Druckluftsystem ist zumindest durch eine Drucklufterzeugungseinrichtung und/oder einen Druckluftspeicher charakterisiert, die mit zumindest einem Druckluftverbraucher gekoppelt sind. Dabei sind auch sehr komplexe Strukturen denkbar. Das Druckluftsystem kann offene als auch geschlossene Kreisläufe umfassen.
In der zweiten besonders vorteilhaften Grundausführung wird der zumindest eine Teilstrom des Abluftstroms komprimiert. Der komprimierte Teilstrom treibt eine Ansaug-/Verdichtereinheit, insbesondere einen Turbolader an, welcher Frischluft mit einer Temperatur im Bereich von –20°C bis +40°C ansaugt. Die aus dem Turbolader austretende verdichtete Frischluft wird dann auf eine Temperatur im Bereich zwischen –20 °C und 10 °C, vorzugsweise –10 °C und 0 °C abgekühlt. Die derart abgekühlte und verdichtete Frischluft wird entweder einem Druckluftverbraucher direkt zugeführt und/oder in ein Druckluftsystem eingespeist. Der Vorteil dieser Lösung besteht darin, dass zum einen saubere Frischluft zugeführt werden kann und diese Frischluft direkt zu Druckluft komprimiert wird. Die Anforderungen an die Reinheit der Abluft der Haube können damit sehr gering gehalten werden beziehungsweise es kann auf aufwändige Filtereinrichtungen verzichtet werden. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, dass der komprimierte Teilstrom des Abluftstroms durch geringe Temperaturen, zum Teil erheblich unter 100°C charakterisiert ist, weshalb zur Abgabe thermischer Energie sehr große Wärmetauscher vorzusehen wären, auf welche nunmehr verzichtet werden kann. Bei der zweiten vorteilhaften Grundausführung kann die Ansaug-/Verdichtereinheit mit ungereinigter komprimierter Abluft ohne nachteiligen Einfluss auf die entstehende Druckluft betrieben werden.
Bei beiden Grundausführungen erfolgt die Abkühlung des komprimierten Teilstromes und/oder der angesaugten Frischluft durch zumindest eine oder mehrere der nachfolgenden Maßnahmen und/oder eine Kombination dieser:

– Führung über zumindest einen Wärmetauscher
– Kühlung mittels Kühlwasser
– Kältetrocknung.

In Abhängigkeit der gewählten Grundausführung kann jedoch die Anordnung und Ausbildung der Wärmetauscher variieren.
In vorteilhafter Weiterbildung ist die Verbindung zwischen Druckluftverbraucher und/oder Druckluftsystem und der dieser vorgeordneten Einrichtung zur Behandlung des komprimierten Teilstromes der Abluft oder der Frischluft schaltbar. Dadurch kann gewährleistet werden, dass nur im Fall des Vorliegens von Druckluft mit den geforderten Eigenschaften diese auch dem Druckluftverbraucher und/oder Druckluftsystem zugeführt wird.
Bei einem Wärmetauscher handelt es sich im Allgemeinen um Nutzwärmetauscher für Systeme oder Prozessbereiche der Faserstoffbahnherstellungsmaschine. Dabei werden Fluidströme oder Stoffströme der Systeme beziehungsweise Prozessbereiche der Faserstoffbahnherstellungsmaschine über diese unter Übertragung von thermischer Energie aus dem komprimierten Abluftstrom geführt. Die Wärmetauscher können verschiedenartig ausgeführt sein. Die konkrete Ausführung ist dabei abhängig von den Randbedingungen des jeweiligen Einzelfalls.
Um bei der ersten Grundausführung die erforderlichen Eigenschaften der Druckluft zu gewährleisten, d. h. insbesondere die erforderliche Reinheit sowie ein vordefiniertes Druck- und Temperaturniveau, ist es erforderlich, das am Austritt aus der letzten, die komprimierte Abluft behandelnden Einheit, insbesondere dem letzten Wärmetauscher diese Eigenschaftsparameter bereits vorliegen. Daher ist der letzte Wärmetauscher vorzugsweise als Hochdruckwärmetauscher ausgebildet, in welchem eine Kühlung der Druckluft mittels eines Kühlmittels erfolgt. In einer besonders vorteilhaften Ausbildung ist dieser als Kältetrockner ausgebildet. Die getätigten Ausführungen beziehen sich auch auf die zweite Grundausführung, insbesondere die Behandlung der mittels des Turboladers behandelten verdichteten Frischluft.
Zur Verhinderung des Eindringens von komprimierter und abgekühlter Luft des Teilstromes des Abluftstroms, welche noch nicht den Anforderungen entspricht, in ein Druckluftsystem beziehungsweise in die Kopplung mit dem Druckluftverbraucher, sind entsprechende Mittel vorgesehen, die nur bei Erreichen der geforderten Bedingungen die Verbindung mit dem Druckluftsystem beziehungsweise dem Verbraucher freigeben. Die Ausführung der Mittel kann vielgestaltig erfolgen. Im einfachsten Fall ist dazu zumindest eine schaltbare Ventileinrichtung vorgesehen. Diese kann beispielsweise als 1/1-Wege Ventil oder gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung als Rückschlagventil ausgebildet sein. Andere Ausführungen sind ebenfalls denkbar.
Die Verdichtung des zumindest einen Teilstromes des Abluftstroms, welcher beispielhaft durch ein Ausgangsdruckniveau kleiner 0,025 barg, insbesondere kleiner –0,025 barg und Temperaturen im Bereich von 50°C bis 110°C, vorzugsweise von 70°C bis 95°C charakterisiert ist, erfolgt in vorteilhafter Weise um 1 bar bis 19 bar und/oder auf einen Druck im Bereich von 2 bar abs bis 20 bar abs, vorzugsweise 2 bar abs bis 19 bar abs, besonders bevorzugt 2 bar abs bis 16 bar abs.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der zur wenigstens mittelbaren Erzeugung von Druckluft genutzte Teilstrom steuerbar. Die Steuerbarkeit erfolgt beispielsweise in Abhängigkeit einer Sollwertvorgabe für zumindest eine, die bereitzustellende Druckluft wenigstens mittelbar charakterisierende Größe, vorzugsweise die erforderliche Druckluftmenge. Dadurch kann die erforderliche Druckluftmenge im Betrieb der Faserstoffbahnherstellungsmaschine in Abhängigkeit des Anfalls an Abluft zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig aus Abluft bereitgestellt werden beziehungsweise der erforderliche Volumenstrom zum Antrieb der Ansaug-/Verdichtereinheit für Frischluft bereitgestellt werden.
Als Abluftstrom findet gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung der Abluftstrom einer das zumindest eine Trockenelement in Form einer Kontakttrockeneinrichtung, insbesondere eines Trockenzylinders umschließenden Haube Verwendung. Der Abluftstrom ist feuchtebeladen und in der Regel durch Temperaturen im Bereich von 70°C bis 95°C charakterisiert. Ohne die erfindungsgemäße Nutzung der Abluft konnte bisher die in dieser enthaltene Kondensationsenergie nur unzureichend genutzt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet jedoch gerade für diesen Anwendungsfall die Möglichkeit einer optimalen Ausnutzung.
Eine alternative Anwendung stellt die Nutzung zumindest eines Teils eines Abluftstroms einer Heißluft-Impingementtrockenvorrichtung dar.
Wird zumindest ein Teil des anfallenden Abluftstroms durch zumindest einen Zuluftstrom ersetzt, werden in vorteilhafter Weiterbildung der Zuluftstrom und der Abluftstrom über zumindest einen ersten Wärmtauscher geführt, insbesondere unter Wärmeabgabe vom Abluftstrom an den Zuluftstrom. Die Führung des Zuluftstromes und des Abluftstroms über den Wärmetauscher erfolgt bei nur teilweiser Nutzung des Abluftstroms zur Drucklufterzeugung vor der Unterteilung des Abluftstroms in zumindest zwei Teilströme. Nach dem Austritt aus dem ersten Wärmetauscher wird die Zuluft über zumindest einen weiteren Wärmetauscher geführt, wobei über den weiteren oder einen der weiteren Wärmetauscher auch der komprimierte Teilstrom unter Wärmeabgabe an den Zuluftstrom geführt wird. Aufgrund des nach Komprimierung des Teilstromes vorliegenden höheren thermischen Niveaus ist der komprimierte Abluftstrom als wärmeübertragendes Medium nutzbar.
Vorrichtungsmäßig ist das Energierückgewinnungssystem in einer Faserstoffbahnherstellungsmaschine mit zumindest einem Trockenelement mit einer Haube und ein der Haube zugeordnetes Luftsystem mit zumindest einem Ausgang für einen Abluftstrom, dadurch charakterisiert, dass dem Ausgang für einen Abluftstrom ein zumindest einen Ausgang aufweisender Verdichter für zumindest einen Teilstrom des Abluftstroms nachgeordnet ist und der Ausgang des Verdichters über Mittel zur Abkühlung des komprimierten Teilstromes mit einem Druckluftverbraucher und/oder Druckluftsystem wenigstens mittelbar verbindbar oder verbunden ist.
Wenigstens mittelbar beinhaltet sowohl die direkte Verbindung als auch Verbindungen über zwischengeordnete Mittel, insbesondere Zwischenelemente, Funktionseinheiten e. t. c. Verbindbar beinhaltet die Möglichkeit einer wahlweisen Kopplung und Entkopplung. Der Begriff Verbindung ist hinsichtlich funktional zu verstehen. Dieser ist nicht auf eine konkrete konstruktive Ausführung beschränkt.
Zur direkten Nutzung der Abwärme der aus dem Auslass des Luftsystems ausgebbaren Abluft ist in der Verbindung zwischen Verdichter und dem zumindest einen Ausgang des Luftsystems ein Wärmetauscher mit zumindest einem Eingang für Zuluft angeordnet.
Um nur einen Teil der Abluft zur Drucklufterzeugung nutzen zu können, ist zwischen dem zumindest einen Ausgang des Luftsystems und dem Verdichter eine Einrichtung zur Aufteilung von Volumenströmen angeordnet. Diese ist vorzugsweise steuerbar, so dass die Menge an Abluft, welche dem Verdichter zuzuführen ist, variabel und frei einstellbar ist.
Um Druckluft mit den geforderten Eigenschaften herstellen zu können, ist dem Verdichter zumindest eine oder eine Mehrzahl der nachfolgend genannten Einrichtungen nachgeordnet:

– Wärmetauscher
– Kühler
– Kältetrockner

Die gewählten Einrichtungen sind vorzugsweise in Reihe zueinander angeordnet. In Abhängigkeit der gewünschten Kopplung mit anderen Systemen können diese aber auch parallel oder im Bypass zueinander angeordnet sein. Dies gilt insbesondere bei Anbindung von Wärmetauschern, die als Nutzenergiewärmetauscher in Systemen beziehungsweise Kreisläufen von Prozessbereichen der Faserstoffbahnherstellungsmaschine zum Einsatz gelangen. Dadurch können entweder einzelne Systeme beziehungsweise Kreisläufe ständig mit der Verbindung zwischen Verdichter und Druckluftverbraucher und/oder Druckluftsystem gekoppelt sein oder aber nur wahlweise.
Zur Nutzung der Abwärme in Systemen und/oder Prozessbereichen der Faserstoffbahnherstellungsmaschine und/oder im Bereich dieser weist ein dem Verdichter nachgeordneter Wärmetauscher zumindest einen Eingang und einen Ausgang für ein Fluid eines Systems und/oder Prozessbereichs auf.
Gemäß einer ersten Grundausführung, in welcher das Medium des Abluftstroms auch das Druckluftmedium bildet, sind dem Verdichter eine oder mehrere der vorgenannten Einrichtungen nachgeordnet, wobei am Ausgang der letzten Einrichtung vor dem Druckluftverbraucher und/oder dem Druckluftsystem Druckluft mit den gewünschten Eigenschaften vorliegt.
In einer zweiten Grundausführung ist zwischen Verdichter und Druckluftverbraucher und/oder Druckluftsystem eine Ansaug-/Verdichtereinheit, insbesondere ein Turbolader angeordnet, umfassend zumindest eine Turbine und einen Verdichter, wobei der Verdichter der Ansaug-/Verdichtereinheit zumindest einen Frischlufteinlass und einen mit dem Druckluftverbraucher und/oder Druckluftsystem koppelbaren Frischlauftauslass aufweist und die Turbine mit dem, dem Auslass aus dem Luftsystem nachgeordneten Verdichter wenigstens mittelbar gekoppelt ist. Es gelten die Vorteile wie für das Verfahren in der zweiten Grundausführung ausgeführt. Durch den Einsatz bereits vorgereinigter Frischluft als Druckluft sind an die Aufbereitung der Abluft keine besonderen Anforderungen zu stellen. Aufwendige Filtereinrichtungen können entfallen.
Um mit Sicherheit die Bereitstellung von Druckluft mit den geforderten Eigenschaften zu gewährleisten, ist zwischen Druckluftverbraucher und/oder Druckluftsystem und der diesen direkt vorgeordneten Einrichtung zur Behandlung des komprimierten Teilstromes aus Abluft oder komprimierter Frischluft eine Einrichtung zur wahlweisen Kopplung/Entkoppelung, insbesondere eine schaltbare Ventileinrichtung vorgesehen.
Das erfindungsgemäße Energierückgewinnungssystem ist in besonders vorteilhafter Ausbildung in Faserstoffbahnherstellungsmaschinen einsetzbar, in welchen das einzelne Trockenelement in Form einer Kontakttrockeneinrichtung, insbesondere eines Trockenzylinders ausgeführt ist und das Luftsystem das einer Haube ist, die einen oder mehrere Trockenzylinder umschließt.
Die erfindungsgemäße Lösung ist nachfolgend anhand von Figuren erläutert.
Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:
1 zeigt in schematisiert vereinfachter Darstellung die Kopplung eines Druckluftsystems und/oder eines Druckluftverbrauchers mit einem Abluftstrom;
2 zeigt in schematisiert vereinfachter Darstellung den Aufbau eines Energierückgewinnungssystems gemäß der ersten Grundausführung;
3 zeigt in schematisiert vereinfachter Darstellung den Aufbau eines Energierückgewinnungssystems gemäß der zweiten Grundausführung;
4a und 4b zeigen anhand von Signalflußbildern die Funktion der Energierückgewinnungssysteme gemäß der ersten und zweiten Grundausführung;
5 verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung eine Steuereinrichtung für das Energierückgewinnungssystem.
Die 1 verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung den Grundaufbau und die Grundfunktion eines Energierückgewinnungssystems 1 in einer Faserstoffbahnherstellungsmaschine 4, in welcher die Faserstoffbahn mit zumindest einem Trockenelement 5 unter Anfall zumindest eines Abgasstromes, insbesondere Abluftstroms AL, getrocknet wird, wobei der Abluftstrom AL ein Ausgangsdruckniveau pA aufweist. Das Ausgangsdruckniveau liegt im Bereich von –0,025 barg. Das einzelne Trockenelement 5 ist in einer vorteilhaften Ausführung als mit Dampf beheizbarer Trockenzylinder ausgeführt, an welchem die Faserstoffbahn je nach Ausführung diesen direkt kontaktierend oder gestützt an einer Bespannung geführt wird. Der oder die Trockenzylinder sind von einer Haube 6 umschlossen. Die Faserstoffbahn wird aufgeheizt und das in dieser enthaltene Wasser verdampft. Der dabei entstehende Wasserdampf wird aus der geschlossenen Haube 6 abgesaugt. Vorzugsweise ist dazu der Haube 6 ein entsprechendes Luftsystem 7 zugeordnet. In dieses kann beispielsweise vorerwärmte Zuluft ZL eingespeist und der Wasserdampf enthaltende Abluftstrom AL ausgegeben werden. Die Abluft im Abluftstrom AL weist üblicherweise Temperaturen im Bereich von 70°C bis 95°C auf.
Erfindungsgemäß wird aus zumindest einem Teil des Abluftstroms AL zumindest mittelbar Druckluft DL, d. h. direkt oder indirekt für zumindest einen Druckluftverbraucher 20 erzeugt. Dabei kann die Druckluft DL entweder direkt dem Druckluftverbraucher 20 zugeführt werden und/oder zumindest teilweise in einem Druckluftspeicher 10 zwischengespeichert werden. In vorteilhafter Weise erfolgt die Einspeisung in ein, wenigstens einem Druckluftverbraucher zugeordnetes Druckluftsystem 3, in welchem auch eine Zwischenspeicherung erfolgen kann. Druckluftsystem 3, Druckluftverbraucher 20 und/oder Druckluftspeicher 10 sind vorzugsweise im Bereich der Faserstoffbahnherstellungsmaschine 4 angeordnet. Das Druckluftsystem 3 kann auch einen Drucklufterzeuger 11 umfassen. Zur Drucklufterzeugung unter Ausnutzung von Abluft wird der Abluftstrom AL in einer Ausführung in zumindest zwei Teilströme T1, T2 unterteilt. Die Unterteilung erfolgt beispielsweise mittels eines Stromteilers 8. Zumindest einer der Teilströme T1 und/oder T2, hier der Teilstrom T2 wird komprimiert. Durch die Verdichtung erfährt dieser eine Änderung seines Druckniveaus beispielsweise im Bereich von 2 bar abs bis 16 bar abs., vorzugsweise von 5 bar abs bis 11 bar abs. Der komprimierte Teilstrom T2´ wird dann wenigstens mittelbar auf eine Temperatur T im Bereich zwischen –20°C und 10°C, vorzugsweise –10°C und 0°C abgekühlt und in das Druckluftsystem 3 eingespeist. Das Energierückgewinnungssystem 1 umfasst dazu eine Drucklufterzeugungsvorrichtung 2 zur Drucklufterzeugung für das Druckluftsystem 3 beziehungsweise den Druckluftverbraucher 20. Die Drucklufterzeugungsvorrichtung 2 ist mit dem Luftsystem 7 der Haube 6, insbesondere einem Abluftauslass 21 gekoppelt. Die Drucklufterzeugungsvorrichtung 2 umfasst zumindest einen Verdichter 9 mit zumindest einem Einlass 16 für zu verdichtendes Medium, hier den Teilstrom T2 des Abluftstroms AL, und einen Auslass 17 zur Ausgabe des komprimierten Mediums, hier des komprimierten Teilstromes T2´ des Abluftstroms AL. Die Verdichtung des Teilstromes T2 des Abluftstroms AL erfolgt auf ein höheres Druckniveau als der Ausgangsdruck p_A, vorzugsweise auf ein Druckniveau im Bereich von 2 bar abs bis 20 bar abs.
Die sich an die Verdichtung anschließende Abkühlung des verdichteten Teilstromes T2´ erfolgt mittels entsprechender Mittel 18 zur Temperaturreduzierung. Diese umfassen im einfachsten Fall zumindest einen Wärmetauscher W, welcher derart ausgeführt und angeordnet ist, geeignet zu sein, die vom verdichteten Teilstrom T2´ bei Abkühlung abgegebene Wärme in einem anderen System 19 der Faserstoffbahnherstellungsmaschine 4 zu nutzen. Dazu ist der Wärmetauscher W auch in diesem anderen System 19 oder zumindest in einem Medienstrom des anderen Systems 19 integriert. Mit dieser Lösung kann die thermische Energie der Abluft AL und gleichzeitig diese selbst in optimaler Weise rückgewonnen werden.
Die 2 verdeutlicht beispielhaft eine vorteilhafte Ausführung eines Energierückgewinnungssystems 1 gemäß der ersten Grundausführung in einer Weiterentwicklung der Ausführung gemäß 1. Dargestellt ist hier schematisiert vereinfacht die Haube 6 einer Trockenpartie einer Faserstoffbahnherstellungsmaschine 4, aus welcher Wasserdampf enthaltendes Abgas, insbesondere Abluft AL mit einer Temperatur im Bereich von 50°C bis 110°C, einem Ausgangsdruckniveau pA kleiner 0,025 barg abgesaugt wird.
Zur Aufnahme von Wasserdampf ist in die Haube 6 heiße trockene Luft mit Temperaturen im Bereich von 80°C bis 130°C einzubringen. Zur Erwärmung der der Haube 6 zuzuführenden Zuluft ZL wird die Wärme der abgesaugten Abluft, insbesondere des Abluftstroms AL genutzt. Der Abluftstrom AL wird dazu zumindest über einen Wärmetauscher W1 geführt. Über diesen wird auch zumindest ein Zuluftstrom ZL geführt. Das Temperaturniveau des Abluftstroms AL´ nach dem Austritt aus dem Wärmetauscher W1 beträgt im Bereich von 55°C bis 70°C beziehungsweise auf jenes Druckniveau reduziert, welches dem Energiebedarf (zuzüglich Verluste) entspricht, welcher für die Erwärmung der Zuluft ZL´ auf 50°C bis 70°C entspricht. Der über den Wärmetauscher W1 geführte Zuluftstrom ZL nimmt thermische Energie aus dem Abluftstrom AL auf und wird wenigstens mittelbar, hier über noch zwei weitere Wärmetauscher oder Wärmetauschergruppen W2, W3 der Haube 6 in Form des erwärmten Zuluftstroms ZL´´´ zugeführt. Beim Wärmetauscher oder einer Gruppe von Wärmetauschern W2 handelt es sich in Abhängigkeit der Ausführung der Trockenelemente beispielsweise um Wärmetauscher, über welche Brüdendampf, Frischdampf oder Kondensat unter Abgabe von Wärme an den Zuluftstrom ZL, insbesondere den vorerwärmten Zuluftstrom ZL´ geführt wird.
Der aus dem Wärmetauscher W1 austretende Abluftstrom AL´ wird dann in mindestens zwei Teilströme T1 und T2 unterteilt, wobei der Teilstrom T1 über wenigstens einen weiteren Wärmetauscher W4 oder über eine Mehrzahl an Wärmetauschern zur Wärmeabgabe an zumindest einen weiteren Prozessstrom geführt wird. Nach Führung des Teilstromes T1 über den zumindest einen Wärmetauscher W4 wird der Teilstrom T1´ an die Umgebung ausgegeben.
Der zweite Teilstrom T2 wird erfindungsgemäß auf ein höheres Druckniveau komprimiert, wodurch dessen Temperatur und Taupunkt steigen. Aufgrund der dadurch verfügbaren höheren Nutzenergie kann die Kondensationsenergie im Teilstrom T2 besser genutzt werden. In vorteilhafter Weise wird zumindest ein Teil der thermischen Nutzenergie zur Erwärmung des Zuluftstroms ZL genutzt. Dazu wird der komprimierte Teilstrom T2´ über einen Wärmetauscher geführt, der im Zuluftstrom ZL zur Haube 6 und damit Luftsystem 7 liegt. Im dargestellten Fall erfolgt die Führung über einen Wärmetauscher W3, der im Zuluftstrom zur Haube 6 den Wärmetauschern W1 und W2 nachgeordnet angeordnet ist und vorzugsweise der Haube 6, insbesondere dem Einlass 22 in die Haube 6 vorgeordnet ist. Der komprimierte Teilstrom T2´ des Abluftstroms wird dann über wenigstens einen, vorzugsweise mehrere weitere Wärmetauscher geführt, hier W5 und W6 in Form von diversen Nutzenergiewärmetauschern, die in Systemen der Faserstoffbahnherstellungsmaschine 4 zur Wärmeabgabe an Prozessströme oder andere Stoffströme integriert sind. Im Einzelnen wird im dargestellten Fall der komprimierte Teilstrom T2, der nach Führung über den Wärmetauscher W3 als Teilstrom T´´ mit geringerem Energieniveau als am Austritt 17 aus dem Verdichter 9 vorliegt, über einen Wärmetauscher W5 geführt, wobei der am Austritt aus diesem vorliegende Teilstrom T2´´´ über beispielhaft einen weiteren Wärmetauscher W6 geführt wird. Der am Austritt des Wärmetauschers W6 vorliegende Teilstrom T2^IV kann bei Erreichen eines bestimmten Druckniveaus als Druckluft DL in ein Druckluftsystem 3 eingespeist werden, insbesondere einem Druckluftverbraucher 20 direkt zugeführt oder in einen Druckluftspeicher 10 zwischengespeichert werden. Vorzugsweise ist dazu das Drucklufterzeugungssystem 2 über Mittel zur wahlweisen Kopplung/Entkopplung mit dem zumindest einen Druckluftverbraucher 20 und/oder dem Druckluftsystem 3 koppelbar. Die Kopplung erfolgt dabei nach Vorliegen der Voraussetzungen, insbesondere der erforderlichen Eigenschaften des Teilstromes T^IV und des Druckniveaus. Dabei muss sichergestellt werden, dass die Druckluft des Teilstromes T^IV entsprechend trocken und durch ein bestimmtes vordefiniertes Druckniveau charakterisiert ist.
Die Mittel umfassen im einfachsten Fall ein 1/1-Wegeventil oder ein beispielhaft dargestelltes Rückschlagventil RS oder ein steuerbares Schaltventil.
3 zeigt eine vorteilhafte Ausführung eines Energierückgewinnungssystems 1 gemäß der zweiten Grundausführung. Der Grundaufbau entspricht bis zum Wärmetauscher W5 dem in der 2 beschriebenen, weshalb für gleiche Elemente die gleichen Bezugsziffern verwendet werden. Der Teilstrom T2´ wird in analoger Weise wie in 2 bereits beschrieben in der Ausführung gemäß 3 bis zum Wärmetauscher W5 gehandhabt. Dies gilt auch für den Zuluftstrom ZL und den Teilstrom T1. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird bezüglich der Behandlung der genannten Teilströme T1 und T2 auf die Ausführungen zur 2 verwiesen. Der nach der Verdichtung und Abkühlung am Austritt aus dem Wärmetauscher W5 vorliegende komprimierte und abgekühlte Teilstrom T2´´´ ist beispielhaft durch Temperaturen im Bereich von 40°C bis 60°C und ein Druckniveau im Bereich von 2 bar abs bis 19 bar abs charakterisiert. Die damit noch warme und nur grob vorgefilterte Druckluft ist nicht für alle Anwendungen ohne vorherige Weiterbehandlung geeignet. Bei einer Führung über einen weiteren Wärmetauscher W6 in Analogie zur Ausführung gemäß 2 wäre dieser entsprechend auszulegen, wobei über diesen nur einige geringe Energieübertragung möglich wäre. Um Druckluft DL mit den gewünschten Eigenschaften, insbesondere der gewünschten Reinheit und den entsprechenden Betriebsparametern bereitzustellen, wird der Teilstrom T2´´´ über eine Ansaug-/Verdichtereinheit, insbesondere einen Turbolader 12 geführt. Der Turbolader 12 umfasst eine Turbine 13 und einen Verdichter 14. Turbine 13 und Verdichter 14 sind auf einer gemeinsamen Welle angeordnet. Der Teilstrom T2´´´ bewirkt eine Rotation der Turbine 13, welche den Verdichter 14 antreibt, der kalte Frischluft E ansaugt und verdichtet. Die so verdichtete kalte Frischluft E´ wird dann wenigstens mittelbar dem Druckluftsystem 3 zugeführt. Die Führung erfolgt hier über einen weiteren Wärmetauscher W6, welcher als Hochdruckwärmetauscher ausgeführt ist. Der aus diesem austretende behandelte Druckluftstrom E´ wird als Druckluftstrom DL entweder einem Druckluftverbraucher 20 direkt zugeführt oder in einem Druckluftspeicher 10 zwischengespeichert. Das Druckluftsystem 3 umfasst im dargestellten Fall zur Sicherheit und/oder andere Anwendungen beispielhaft noch einen weiteren Drucklufterzeuger 11. Bei der in 3 dargestellten Ausführung wird die Druckluft nicht aus einem Teilluftstrom der Abluft direkt gewonnen sondern der Teilstrom T2 des Abluftstroms AL wird hier als Prozessstrom einem Turbolader 12 zum Antrieb dessen zugeführt und damit zum Ansaugen und Verdichten kalter Frischluft genutzt.
Die erfindungsgemäße Lösung zur Energierückgewinnung aus Abluft AL eines Luftsystems 7 eines Trockenelementes einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn ist nicht auf die beschriebenen Ausführungen in den 1 bis 3 beschränkt. Entscheidend ist, dass die Abluft AL zumindest mittelbar zur Erzeugung von Druckluft bei gleichzeitiger Wärmeabgabe genutzt wird, wobei die abgegebene Wärme als Nutzwärme für andere Systeme genutzt wird. Die Nutzwärme wird dabei primär zur Erwärmung von Fluid- und/oder Stoffströmen eingesetzt. Bei diesen kann es sich um Prozessströme, das heißt einem Prozess zugeführte und/oder aus diesen abgeführte Fluid- und/oder Stoffströme handeln, ferner um prozessbeeinflussende Ströme, worunter Fluid- und/oder Stoffströme verstanden werden, die einem Prozess zur wenigstens mittelbaren Beeinflussung eines Prozessstromes zugeführt werden. Andere Möglichkeiten der Nutzung der Abwärme sind ebenfalls denkbar.
Die 4a verdeutlicht anhand eines Signalflussbildes den Grundablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß der ersten Grundausführung. In einem Verfahrenschritt V1 wird Abluft AL, welche bei der Trocknung einer Faserstoffbahn anfällt, ausgegeben. Die Ausgabe kann über ein entsprechendes Luftsystem 7 erfolgen oder aber direkt. Die Abluft AL wird in einem weiteren Verfahrensschritt V2 aufgeteilt in zumindest zwei Teilströme T1 und T2, wobei wenigstens einer der Teilströme, beispielsweise T2 der Drucklufterzeugung wenigstens mittelbar zu Grunde gelegt wird. Die 4a verdeutlicht dabei den Verfahrensablauf für die Druckerzeugung gemäß 2. Dabei wird im Verfahrensschritte V3 der Teilstrom T2 verdichtet und der komprimierte Teilstrom T2 in zumindest einem weiteren Verfahrensschritt V4 abgekühlt. Die komprimiert und abgekühlte Luft wird als Druckluft DL im Verfahrensschritt V5 in ein Druckluftsystem 3 eingespeist beziehungsweise einem Druckluftverbraucher 20 direkt zugeführt.
Die 4b verdeutlicht demgegenüber anhand eines Signalflussbildes den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wie es mit einer Ausführung eines Energierückgewinnungssystems 1 gemäß 3, ausgeführt werden kann. Die Verfahrensschritte V1 bis V3 entsprechen denen in der 4a beschriebenen. Der komprimierte Teilstrom T2 kann dann direkt oder nach weiterer Behandlung, beispielsweise Führung über einen Wärmetauscher zum Antrieb eines Turboladers 12 (V6) genutzt werden, welcher Frischluft E ansaugt und verdichtet. In diesem Fall wird die Energie der Abluft AL zum Antrieb einer Einrichtung zum Ansaugen und zum Verdichten von kalter Frischluft unter Ausgabe von Druckluft DL genutzt. Die Abkühlung der komprimierten Frischluft E´ erfolgt in V7. Die Einspeisung in das Druckluftsystem 3 und/oder Zuführung zum Druckluftverbraucher 20 in V5. Zusätzlich kann zwischen V3 und V6 eine Abkühlung gemäß Verfahrensschritt V4 erfolgen.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung ist der Teilstrom T2 des Abluftstroms AL variabel einstellbar. Vorzugsweise wird die gesamte benötigte Druckluft DL aus der Abluft AL gewonnen. Dazu ist der erforderliche Teilluftstrom aus dem Abluftstrom AL vorzugsweise steuerbar. In Abhängigkeit der Art der Verwendung des Abluftstroms AL, das heißt direkte Nutzung als Druckluft oder Nutzung zum Antrieb einer Einrichtung zum Ansaugen und Verdichten von kalter Frischluft, erfolgt die Einstellung des erforderlichen Teilstromes T2 als Funktion einer, einen Sollwert Xsoll-DL wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe, einem Istwert Xist-AL einer die Abluft AL, insbesondere den Abluftstrom AL wenigstens mittelbar charakterisieren Größe (Volumenstrom, Parameter der Abluft). Als Parameter für den Istwert des Abluftstroms AL fungieren die Temperatur, der Volumenstrom als auch der Druck p. Die Steuerung erfolgt mittels einer Steuereinrichtung 15, welche in schematisiert vereinfachter Darstellung in 5 wiedergegeben ist. Ersichtlich ist dabei, dass in Abhängigkeit einer Vorgabe, insbesondere eines Sollwertes Xsoll-DL für die erforderliche Druckluftmenge zumindest eine Stelleinrichtung angesteuert wird. Die Ansteuerung erfolgt in Abhängigkeit zumindest einer die vorhandene Abluftmenge wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe und/oder einer den Abluftstrom AL wenigstens mittelbar charakterisieren Größe Xist-AL. Der Teilstrom T2 wird als Funktion der erforderlichen Druckluftmenge Xsoll-DL bestimmt. In Abhängigkeit der erforderlichen Druckluftmenge Xsoll-DL und Xist-AL wird eine Stellgröße Y8 zu Ansteuerung des Stromteilers 8 ausgegeben. Als weitere mögliche und optionale Eingangsgrößen der Steuereinrichtung 15 fungieren Istwerte der die Wärme an den Wärmetauschern W1 bis W6 aufnehmenden Medien wenigstens mittelbar charakterisierenden Größen. In Abhängigkeit dieser kann der Wärmeübergang an den einzelnen Wärmetauschern W1 bis W6 durch Vorgabe entsprechender Stellgrößen YW1-YW6 gesteuert werden.
Die erfindungsgemäße Lösung ist nicht auf eine der Ausführung gemäß den 1 bis 5 beschränkt. Modifikationen in der Behandlung der komprimierten Luft sind denkbar. Diese werden Abhängigkeitserfordernisse des Einsatzfalles festgelegt.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung ist die erfindungsgemäße Lösung für die Energierückgewinnung in Maschinen zur Herstellung von Faserstoffbahn, insbesondere Papier-, Karton oder Tissuebahnen geeignet. Bei derartigen Ausführungen fällt viel thermische Energie an, die Energierückgewinnungssystemen zugeführt werden kann. Neben den in den 1 bis 5 beschriebenen Haubenausführungen kann die erfindungsgemäße Lösung auch für Trockenelemente zum Einsatz gelangen, welche als Heißluft-Impingementtrockenvorrichtungen ausgeführt sind. Bei diesen wird die über einseitig oder beidseitig der Faserstoffbahn angeordnete Haubenelemente aufgebrachte Heißluft in einem entsprechenden Luftsystem in der Regel in einem Kreislauf geführt. Da auch dieser Feuchtigkeit aufnimmt, muss die mit Feuchtigkeit beladene Luft entsprechend ersetzt werden. Dabei wird die Kondensationsenergie genutzt, um wieder Heißluft zuzuführen. Das Temperaturniveau bei dieser Ausführung ist jedoch erheblich höher, als das der Ausführungen mit Trockenelementen in Form von Trockenzylindern, bei denen die Abluft durch Temperaturen im Bereich von 200°C bis 400°C charakterisiert ist. Zur Realisierung der in den 1 bis 5 beschriebenen Verfahrensschritte ist daher erforderlich, das Temperaturniveau der Abluft AL bei derartigen Anwendungen zu verringern. Dazu besteht eine Vielzahl von Möglichkeiten, wobei auch hier Wärmerückgewinnungssysteme genutzt werden können.
Bezugszeichenliste

1: Energierückgewinnungssystem
2: Drucklufterzeugungsvorrichtung
3: Druckluftsystem
4: Faserstoffbahnherstellungsmaschine
5: Trockenelement
6: Haube
7: Abgas-/Abluftsystem
8: Stromteiler
9: Verdichter
10: Druckluftspeicher
11: Drucklufterzeuger
12: Turbolader
13: Turbine
14: Verdichter
15: Steuereinrichtung
16: Einlass
17: Auslass
18: Mittel
19: System
20: Druckluftverbraucher
21: Abluftauslass
22: Einlass
AL: Abluft
AL´: Abluft nach Austritt aus Wärmetauscher W1
T1, T2: Teilstrom
T1´: Teilstrom T1 Austritt Wärmetauscher W4
T2´: Teilstrom T2 Austritt Verdichter
T2´´: Teilstrom T2 Austritt Wärmetauscher W3
T2´´´: Teilstrom T2 Austritt Wärmetauscher W5
T2^IV: Teilstrom T2 Austritt Wärmetauscher W6
E: Frischluft
E´: Frischluft nach Verdichtung
DL: Druckluft
RS: Rückschlagventil
W1: Wärmetauscher Zuluft ZL/Abluft AL
W2: Wärmetauscher
W3: Wärmetauscher, insbesondere Hochdruckwärmetauscher
W4: Wärmetauscher
W5: Wärmetauscher, Nutzenergiewärmetauscher
W6: Wärmetauscher, Hochdruckwärmetauscher
ZL: Zuluft
ZL´: Zuluft Austritt Wärmetauscher W1
ZL´´: Zuluft Austritt Wärmetauscher W2
ZL´´´: Zuluft Austritt Wärmetauscher W3
Xsoll-DL: Sollwert Druckluft
Xist-AL: Istwert Abluftstrom
Y8: Stellgröße
YW1-YW6: Stellgrößen Wärmetauscher
pA: Ausgangsdruckniveau Abluftstrom

Claims

Verfahren zur Energierückgewinnung in einer Faserstoffbahnherstellungsmaschine (4), in welcher die Faserstoffbahn (F) mit zumindest einem Trockenelement (5) unter Anfall zumindest eines Abluftstroms (AL), getrocknet wird, wobei der Abluftstrom (AL) durch ein Ausgangsdruckniveau (pA) charakterisiert ist; dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teilstrom (T2) des Abluftstroms (AL) wenigstens mittelbar zur Erzeugung von Druckluft (DL) unter zumindest teilweiser Abgabe thermischer Energie an zumindest ein die thermische Energie aufnehmendes Fluid und/oder Stoff im Bereich der Faserstoffbahnherstellungsmaschine (4) genutzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft (DL) direkt aus zumindest einem Teilstrom (T2) des Abluftstroms (AL) erzeugt wird, wobei der zumindest eine Teilstrom (T2) komprimiert wird, der komprimierte Teilstrom (T2´) wenigstens mittelbar auf eine Temperatur im Bereich von jeweils einschließlich –20°C bis 10°C, vorzugsweise –10°C bis 0°C abgekühlt wird und der komprimierte und abgekühlte Teilstrom (T^IV) zumindest einem Druckluftverbraucher (20) direkt zugeführt und/oder in ein Druckluftsystem (3) eingespeist wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft (DL) indirekt aus zumindest einem Teilstrom (T2) des Abluftstroms (AL) erzeugt wird, wobei der zumindest eine Teilstrom (T2) komprimiert wird, der komprimierte Teilstrom (T2´, T2´´, T2´´´) zum Antrieb einer Ansaug-/Verdichtereinheit, insbesondere Turboladers (12) genutzt wird, welcher Frischluft (E) mit einer Temperatur im Bereich von –20°C bis +40°C ansaugt und die aus der Ansaug-/Verdichtereinheit austretende verdichtete Frischluft (E´) auf eine Temperatur im Bereich zwischen –20°C und 10°C, vorzugsweise –10°C und 0°C abgekühlt wird und zumindest einem Druckluftverbraucher (20) direkt zugeführt und/oder in ein Druckluftsystem (3) eingespeist wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlung des komprimierten Teilstromes (T2´, T2´´, T2´´´) und/oder der angesaugten und komprimierten Frischluft (E´) durch zumindest eine oder mehrere der nachfolgenden Maßnahmen erfolgt: – Führung über zumindest einen Wärmetauscher (W3, W4, W5, W6) – Kühlung mittels Kühlwasser – Kältetrocknung
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Druckluftverbraucher (20) und/oder Druckluftsystem (3) und der dieser vorgeordneten Einrichtung (W6) zur Behandlung des komprimierten Teilstromes (T´´´) des Abluftstromes oder der Frischluft (E´) schaltbar ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Abluftstrom (AL) mit einem Ausgangsdruckniveau (pA) und Temperaturen im Bereich von 50°C bis 110°C, vorzugsweise von 70°C bis 95°C die Komprimierung des zumindest einen Teilstromes (T2) des Abluftstroms (AL) gegenüber dem Ausgangsdruckniveau (pA) um 1 bar bis 19 bar und/oder auf einen Druck im Bereich von 2 bar abs bis 20 bar abs, vorzugsweise 2 bar abs bis 19 bar abs, besonders bevorzugt 2 bar abs bis 16 bar abs erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zur wenigstens mittelbaren Erzeugung von Druckluft (DL) genutzte Teilstrom (T2) steuerbar ist, insbesondere in Abhängigkeit einer Sollwertvorgabe (Xsoll-DL) für zumindest eine, die bereitzustellende Druckluft (DL) wenigstens mittelbar charakterisierende Größe.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Abluftstrom (AL) der Abluftstrom (AL) einer das zumindest eine Trockenelement (5) in Form einer Kontakttrockeneinrichtung, insbesondere eines Trockenzylinders umschließenden Haube (6) verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Abluftstrom (AL) der Abluftstrom einer Heißluft-Impingementtrockenvorrichtung verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des anfallenden Abluftstroms (AL) durch zumindest einen Zuluftstrom (ZL) ersetzt wird, wobei der Zuluftstrom (ZL) und der Abluftstrom (AL) vor der Unterteilung in Teilströme (T1, T2) über zumindest einen ersten Wärmtauscher (W1) geführt werden und die Zuluft (ZL´) nach Austritt aus dem ersten Wärmetauscher (W1) über zumindest einen weiteren Wärmetauscher (W2, W3) geführt wird, wobei über den weiteren oder einen der weiteren Wärmetauscher (W3) auch der komprimierte Teilstrom (T2´) des Abluftstromes (AL) geführt wird.
Energierückgewinnungssystem (1) in einer Faserstoffbahnherstellungsmaschine (4), mit zumindest einem Trockenelement (5) mit einer Haube (6) und ein der Haube (6) zugeordnetes Luftsystem (7) mit zumindest einem Ausgang, insbesondere Abluftauslass (21) für einen Abluftstrom (AL), dadurch gekennzeichnet, dass dem Ausgang, insbesondere Abluftauslass (21) für einen Abluftstrom (AL) ein, zumindest einen Ausgang (17) aufweisender Verdichter (9) für zumindest einen Teilstrom (T2) des Abluftstroms (AL) nachgeordnet ist und der Ausgang (17) des Verdichters (9) über Mittel (18) zur Abkühlung des komprimierten Teilstromes (T2´, T2´´, T2´´´) mit einem Druckluftverbraucher (20) und/oder Druckluftsystem (3) wenigstens mittelbar verbindbar oder verbunden ist.
Energierückgewinnungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbindung zwischen Verdichter (9) und dem zumindest einen Ausgang, insbesondere Abluftauslass (21) des Luftsystems (7) ein Wärmetauscher (W1) mit zumindest einem Eingang für Zuluft (ZL) angeordnet ist.
Energierückgewinnungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zumindest einen Ausgang, insbesondere Abluftauslass (21) des Luftsystems (7) und dem Verdichter (9) eine Einrichtung (8) zur Aufteilung von Volumenströmen angeordnet ist.
Energierückgewinnungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Verdichter (9) zumindest eine oder eine Mehrzahl der nachfolgend genannten Einrichtungen nachgeordnet ist: – Wärmetauscher (W3, W4, W5, W6) – Kühler – Kältetrockner
Energierückgewinnungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Verdichter (9) und Druckluftverbraucher (20) und/oder Druckluftsystem (3) eine Ansaug-/Verdichtereinheit, insbesondere ein Turbolader (12), umfassend zumindest eine Turbine (13) und einen Verdichter (14) angeordnet ist, wobei der Verdichter (14) der Ansaug-/Verdichtereinheit zumindest einen Frischlufteinlass und einen mit dem Druckluftverbraucher (20) und/oder Druckluftsystem (3) wenigstens mittelbar verbindbaren oder verbundenen Frischlauftauslass aufweist und die Turbine (13) mit dem, dem Auslass aus dem Luftsystem (7) nachgeordneten Verdichter (9) wenigstens mittelbar verbunden ist.
Energierückgewinnungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Druckluftverbraucher (20) und/oder Druckluftsystem (3) und der diesen direkt vorgeordneten Einrichtung zur Behandlung des komprimierten Teilstromes (T2´) des Abluftstromes (AL) oder komprimierter Frischluft (E´) eine Einrichtung zur wahlweisen Kopplung/Entkoppelung, insbesondere eine schaltbare Ventileinrichtung oder Rückschlagventil (RS) vorgesehen ist.
Energierückgewinnungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Verdichter (9) nachgeordneter Wärmetauscher (W3, W4, W5, W6) zumindest einen Eingang und einen Ausgang für ein Fluid eines Systems (19) und/oder Prozessbereichs im Bereich der Faserstoffbahnherstellungsmaschine (4) aufweist.
Energierückgewinnungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das einzelne Trockenelement (5) in Form einer Kontakttrockeneinrichtung, insbesondere eines Trockenzylinders ausgeführt ist und als Luftsystem (7) das einer, den oder mehrere Trockenzylinder umschließenden Haube (6) verwendet wird.
Maschine zur Herstellung und/oder Veredlung einer Faserstoffbahn, insbesondere Faserstoffbahnherstellungsmaschine (4) mit zumindest einem Energierückgewinnungssystem (1) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 18.
Maschine nach Anspruch 19 mit einer zumindest ein Trockenelement umfassenden Trockenpartie, wobei das Energierückgewinnungssystem (1) der Trockenpartie zugeordnet ist.