DE4120261A1 - Verfahren und vorrichtung zur entfeuchtung von feuchtluft - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur entfeuchtung von feuchtluftInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Entfeuchtung von Feuchtluft, die vorzugsweise
aus einer Flüssigkeitsringpumpe, und insbesondere aus einer
Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe ausströmt, die mit einem
Saugkasten, einer Gautschwalze oder der Pick-up-Walze einer
Papiermaschine verbunden ist.
Die letzte Entwässerungsvorrichtung einer
Langsiebpapiermaschine direkt vor der Preßpartie ist
normalerweise eine Reihe von Saugkästen. Die Anzahl der
Saugkästen und ihr Betriebsdruck variieren je nach dem
hergestellten Papiertyp. Zusätzlich wird an der Gautschwalze
und der Pick-up-Walze ein Vakuum erzeugt, und sie werden
normalerweise mit einem niedrigeren absoluten Druck betrieben
als die Saugkästen. Das Vakuum in diesen Saugkästen wird
durch die Anwendung von einer oder mehreren
Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen aufrechterhalten.
Der Auslaß solcher Vakuumpumpen wird normalerweise in die
Atmosphäre geleitet, und wegen der relativ niedrigen
Temperatur wird keine Wärme zurückgewonnen. Die durch Sieb
und Faservlies angesaugte Luft entzieht den bewegten Fasern
mechanisch Wasser und sprühkühlt das Wasser. Hierdurch wird
die durch die Vakuumpumpe geförderte Luft im wesentlichen mit
Wasserdampf gesättigt. Während der Verdichtungsphase in der
Vakuumpumpe wird weiteres Wasser aus dem Sperrwasser
evaporiert. Dasselbe gilt für Feuchtluft, die von den
Saugkästen der Gautschwalze und der Pick-up-Walze kommt.
Ein anderes bekanntes System benutzt eine
Trockengebläse-Vakuumpumpe und erzeugt dabei relativ trockene
Heißluft. Nach weiterem Erhitzen soll diese Luft als
Taschenblasluft für das Ventilationssystem der Papiermaschine
verwendbar sein. Das Problem bei diesem bekannten Verfahren
besteht im Mitführen von Fasern oder Feinstoff aus den
Saugkästen. Diese Fasern verursachen Probleme in den
Dampferhitzerbatterien, die normalerweise vom Rippentyp und
gegenüber jedem im Luftstrom mitgeführten Material
empfindlich sind.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur Entfeuchtung von Luft und vorzugsweise
von Feuchtluft vorzusehen, die aus einer
Flüssigkeitsringpumpe ausströmt.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur Entfeuchtung von
Feuchtluft vorzusehen, die aus einem Saugkasten oder einer
anderen Entwässerungsvorrichtung einer Papiermaschine durch
eine Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe entnommen wird und zur
Erwärmung der Luft auf eine Temperatur, die für das
Taschenblasen in der Trockenpartie einer Papiermaschine
geeignet ist.
Die Flüssigkeitsringpumpe kann in der Regel vom in den
US-Patenten Nr. 21 95 174 und 21 95 375 beschriebenen Typ
sein. Konstruktion und Betrieb dieser Pumpen sind als solche
bekannt und brauchen hier nicht detailliert beschrieben zu
werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
eine Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe mit einem
Trockenmittel-Absorber zur Entfeuchtung der Luft durch
Verwendung einer Absorbensflüssigkeit verbunden, und danach
wird der Dampf kondensiert und die ausströmende Luft
gleichzeitig erwärmt. Die Heißluft nach dem
Direkt-Kontakt-Absorber ist vollständig faserfrei und kann
jetzt durch eine Erhitzerbatterie auf eine für die
Taschenblasung geeignete Temperatur weiter erwärmt werden.
Als Heißmittel für die Luft kann z. B. Kondensationsdampf aus
einem Absorbens-Regenerator (einem Evaporator) verwendet
werden.
Sämtliche durch das Abkühlen des Faserstoffes auf dem Sieb
und durch die zum Antrieb der Vakuumpumpe verbrauchte
elektrische Energie verursachten Wärmeverluste werden somit
als Heißluft zurückgewonnen.
Die beigefügte Figur ist eine schematische Darstellung des
erfindungsgemäßen, auf einer Vakuumpumpe beruhenden
Luftrezirkulationssystems einer Papiermaschine.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, besteht das Umluftsystem
aus einer Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe 2, einem Absorber 4,
einem Evaporator 6 und einem Kondensator 8. Die Vakuumpumpe
ist durch einen Kanal 10 über einen Flüssigkeitsabscheider 12
mit einem Saugkasten 14 verbunden, der auf der Unterseite des
vliesbildenden Siebs 16 einer Papiermaschine ist. Die
Vakuumpumpe ist über Kanäle 20 und 21 mit einem zweiten
Flüssigkeitsabscheider verbunden. Das untere Ende des
Absorbers 4 ist durch einen Kanal 22 mit dem oberen Ende des
Abscheiders 18 verbunden.
Der Absorber 4 ist vorzugsweise eine Vorrichtung des
Füllkörperkolonne-Typs, die Schichten von Packungsmaterial 24
innerhalb eines Absorbergehäuses 26 enthält und einen innigen
Kontakt zwischen der Absorptionsflüssigkeit und der dadurch
vorzugsweise im Gegenstrom fließenden Feuchtluft bewirkt.
Der Kondensator 8 ist über dem Absorber angeordnet, und das
Gehäuse des Kondensators bildet mit dem Gehäuse 26 des
Absorbers einen Turm 27, durch den die Luft strömt. Der
Kondensator 8 ist vorzugsweise vom Rippentyp mit einem Rohr,
bei dem ein Kondensatorrohr 30 innerhalb des Gehäuses
serpentinenartig verläuft.
Der Verdampfer 6 kann entweder vom Rohr- oder Plattentyp
sein. Der in der Zeichnung dargestellte Verdampfer besteht
aus einer Vielzahl von Vertikalrohren 32 (nur eines ist
dargestellt). Die Enden der Rohre sind an einem oberen
Rohrboden 34 und einem unteren Rohrboden 36 befestigt. Eine
unterhalb dem oberen Rohrboden angeordnete Platte 38 bildet
ringförmige Spalte 39 rings um die Rohre. Die Rohre und die
Rohrböden sind in einem Gehäuse 40 eingeschlossen. Der obere
und der untere Rohrboden bilden zusammen mit der
Gehäusewandung einen geschlossenen Raum 42. Das Gehäuse weist
einen Eintritt 44 für ein Heizmittel wie Niederdruckdampf an
seinem oberen Ende und einen Austritt 46 für Heizmittel an
seinem unteren Ende auf. Ein Kanal 48 verbindet den oberen
Teil des geschlossenen Raumes 42 mit dem oberen Ende des
Kondensatorrohrs 30. Ein Kanal 50 verbindet den unteren Teil
des geschlossenen Raumes 42 mit dem Absorber auf einem Niveau
oberhalb der Packung 24. Ein Kanal 52 verbindet den Boden des
Absorbergehäuses 26 mit dem Raum zwischen dem oberen
Rohrboden 34 und der Platte 38 im Verdampfer.
Eine Pumpe 54 ist im Kanal 52 angeordnet. Die Ströme durch
die Kanäle 50 und 52 werden durch einen Wärmetauscher 56
geleitet, in dem Wärme aus einer Flüssigkeit auf einer Fläche
eines Wärmeaustauschelements zur zweiten Flüssigkeit auf der
anderen Fläche des Wärmeaustauschelements übertragen wird.
Ein Austritt 58 für Luft ist im Gehäuse des Kondensators
vorgesehen.
Luft wird durch das nasse Faservlies auf dem Sieb der
Papiermaschine durch das im Saugkasten 14 erzeugte Vakuum
angesaugt. Die feuchte Luft strömt zur Vakuumpumpe 2 mit
einem Druck von ca. 34-68 kPa (10-20 inch Hg). Die
Vakuumpumpe wirkt als Sperre gegenüber dem atmosphärischen
Druck, und als Sperrmittel wird in diesem Fall Wasser
verwendet, das während der Verdichtungsphase der Pumpe
teilweise verdampft. Die Luft wird aus der Vakuumpumpe
abgeführt und dem Flüssigkeitsabscheider 18 durch Kanal 20
zugeführt. Die Feuchtluft und das überschüssige Sperrwasser
werden im Abscheider 18 getrennt und das Sperrwasser wird
durch den Kanal 21 zur Vakuumpumpe zurückgeführt.
Die Feuchtluft wird anschließend durch den Kanal 22 dem
Absorber 4 zugeführt und veranlaßt, durch den
Absorber-Kondensator-Turm 27 zu fließen. Im Absorber wird die
Feuchtluft mit einer wäßrigen hygroskopischen
Absorptionsflüssigkeit in Kontakt gebracht, die durch den
Kanal 50 in das obere Ende der Packung 24 eingegeben wird und
im Gegenstrom zur Luft abwärts fließt. Es sind geeignete
Absorptionsflüssigkeiten bekannt, und sie enthalten eine
wäßrige Lösung aus Kaliumazetat oder Natriumazetat oder
Kaliumkarbonat oder Kalziumchlorid oder Lithiumchlorid oder
Lithiumbromid oder Natriumhydroxid und/oder deren Mischungen.
Wasserdampf wird in die hygroskopische Flüssigkeit infolge
des niedrigen Wasserdampfdruckes der Flüssigkeit kondensiert.
Während der Absorption von Wasserdampf aus der Feuchtluft
wird die dem Absorber zugeführte konzentrierte
Absorptionsflüssigkeit verdünnt, und die verdünnte
Absorptionsflüssigkeit sammelt sich danach auf dem Boden des
Absorbergehäuses, um durch die Pumpe 54 entfernt und dem
Verdampfer durch Kanal 52 zugeführt zu werden. Die Luft wird
somit adiabatisch getrocknet, indem die durch Kondensation
von Wasserdampf freigesetzte Wärme von der Luft als fühlbare
Wärme aufgenommen wird. Somit steigt folglich die Temperatur
der Luft.
Der in die Absorptionsflüssigkeit kondensierte Wasserdampf
wird im Evaporator 6 durch Niederdruckdampf verdampft, der
dem Eintritt 44 als Heizmittel zugeführt wird. Die verdünnte
Absorptionsflüssigkeit wird in den Raum zwischen dem oberen
Rohrboden 34 und der Platte 38 eingeführt und fließt durch
die Spalte 39 in solcher Weise, daß ein dünner Film von
Absorptionsflüssigkeit auf der Außenfläche 31 der Rohre 32
gebildet wird. Der dem Verdampfer durch Eintritt 44
zugeführte Dampf wird veranlaßt, durch die Rohre 32 zu
fließen, wobei die auf der Außenseite der Rohre abwärts
fließende Absorptionsflüssigkeit durch indirekten
Wärmeaustausch mit dem Dampf auf der Innenseite 33 der Rohre
erwärmt wird.
Der durch Verdampfung von Absorptionsflüssigkeit erzeugte
Wasserdampf wird aus dem geschlossenen Raum 42 des
Verdampfers abgezogen und durch Kanal 48 dem Kondensator 8
zugeführt, um kondensiert zu werden und als Heizmittel für
die Luft zu dienen, die die Absorptionszone und das
Packungsmaterial 24 durchströmt hat. Der Wasserdampf wird in
das Kondensatorrohr 30 eingeführt, und Wärme wird durch
indirekten Wärmeaustausch aus dem kondensierenden Dampf auf
der Innenseite des Rohres auf die Luft auf der Außenseite des
Rohres übertragen. Die erwärmte Luft wird aus dem
Absorber/Kondensator 4,8 durch den Austritt 58 abgezogen und
einer Trockenpartie einer Papiermaschine zugeführt, um als
Taschenblasluft, wie in der Zeichnung dargestellt, verwendet
zu werden, wobei ein Filz, der einen Teil des Umfangs von
Trockenzylindern 62 umläuft, durch Heißluft getrocknet wird,
die durch den Filz durch perforierte Walzen 64 geblasen wird.
Die folgenden Beispiele illustrieren ferner die vorliegende
Erfindung. Feuchtluft kann aus einem unter dem Formungssieb
einer Papiermaschine montierten Saugkasten einer Vakuumpumpe,
wie etwa einer Flüssigkeitsringpumpe mit einer
Strömungsgeschwindigkeit von 3.8 m3 (0°C, 101.325 kPa)/s
(8000 ACFM) zufließen. Die Luft hat eine relative
Feuchtigkeit von 100% und eine Temperatur von 43.3°C
(110°F). In diesem Fall arbeitet die Flüssigkeitsringpumpe
mit 298 kW (400 HP) und bewirkt ein Vakuum von 34 kPa
(10 inch Hg). Luft mit einer Temperatur von annährend 54.4°C
(130°F) verläßt den Abscheider 18 und wird dem Absorber 4
zugeführt und darin auf ca. 82.2°C (180°F) erhitzt. Die
Luft wird dem erfindungsgemäßen Verfahren zufolge weiter
erwärmt und verläßt den Kondensator 8 mit einer Temperatur
von 115.5°C (240°F).
Feuchtluft mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 9.9 m3
(0°C, 101.325 kPa)/s (21,000 ACFM) und einer relativen
Feuchtigkeit von 100% fließt von einer Gautschwalze zur
Vakuumpumpe hin (68 kPa (20 inch HgV) bei 746 kW (1000 HP))
und von dort zum Absorber/Kondensator, wie oben beschrieben.
Anfangs hat die Luft eine Temperatur von 43.3°C (110°F).
Die Luft verläßt den Abscheider 18 mit einer Temperatur von
54.4°C (130°F) und wird dem Absorber/Kondensator gemäß der
vorliegenden Erfindung zugeführt. Im Absorber wird die Luft
auf 82.2°C (180°F) und im Kondensator auf 115.6°C (240°F)
erhitzt, um als Taschenblasluft verwendet zu werden.
Feuchtluft aus der Saugvorrichtung einer Pick-up-Walze, die
mit einer 186-kW(250HP) -Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe bei
einem Vakuum von 68 kPa (20 inch HgV) verbunden ist, hat eine
Strömungsgeschwindigkeit von 2.8 m3 (0°C, 101.325 kPa)/s
(6000 ACFM), eine Temperatur von 37.8°C (100°F) und eine
relative Feuchtigkeit von 100%. Die aus dem Abscheider 18
abgezogene Luft hat eine Temperatur von 48.9°C (120°F) und
wird dem Absorber/Kondensator gemäß der vorliegenden
Erfindung zugeführt. Die Luft wird im Absorber auf 82.2°C
(180°F) und im Kondensator auf 115.6°C (240°F) erwärmt und
daraus abgezogen, um als Taschenblasluft verwendet zu werden,
wie beschrieben wurde.
Claims (10)
1. Verfahren zur Entfeuchtung von Feuchtluft, umfassend die
folgenden Schritte:
- a) Kontaktieren der Feuchtluft in einem Absorber mit zirkulierender Absorptionsflüssigkeit, die aus einer wäßrigen hygroskopischen Salzlösung besteht, um verdünnte Absorptionsflüssigkeit zu bilden;
- b) Erhitzen von mindestens einem Teil der Absorptionsflüssigkeit auf ihren Siedepunkt durch indirekten Wärmeaustausch mit einem Heizmittel in einem Verdampfer, um konzentrierte Absorptionsflüssigkeit und Wasserdampf zu bilden;
- c) Kondensation des durch Erhitzen der Absorptionsflüssigkeit erzeugten Wasserdampfes durch indirekten Wärmeaustausch mit einem Kühlmittel in einem Kondensator; und
- d) Rückführung der konzentrierten Absorptionsflüssigkeit zum Absorber.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Feuchtluft mit einer ersten Temperatur mit der
Absorptionsflüssigkeit unter adiabatischen Verhältnissen in
Kontakt gebracht wird, um verdünnte Absorptionsflüssigkeit
und Luft mit einer zweiten Temperatur zu bilden, die höher
ist als die genannte erste Temperatur.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Luft dem Absorber zugeführt wird; und die Luft als Kühlmittel
im Kondensator benutzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Feuchtluft durch den Betrieb einer Saugvorrichtung in einer
Papiermaschine erzeugt wird; die Feuchtluft aus einer
Saugvorrichtung veranlaßt wird, einer Flüssigkeitsringpumpe
zuzufließen; und die im Kondensator erhitzte Luft als
Taschenblasluft in einer Trockenpartie einer Papiermaschine
verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens ein Teil der verdünnten Absorptionsflüssigkeit
abgekühlt wird, indem sie in indirekten Wärmeaustauschkontakt
mit mindestens einem Teil der konzentrierten
Absorptionsflüssigkeit gebracht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Absorptionsflüssigkeit eine wäßrige Lösung ist aus
Kaliumazetat oder Natriumazetat oder Kaliumkarbonat oder
Kalziumchlorid oder Lithiumchlorid oder Lithiumbromid oder
Natriumhydroxid und/oder deren Mischungen.
7. Vorrichtung zur Entfeuchtung eines Feuchtluftstromes,
bestehend aus:
- a) einer Einrichtung (24) zur Absorption von Wasser aus dem Feuchtluftstrom durch Kontakt mit einer zirkulierenden Absorptionsflüssigkeit;
- b) einer Einrichtung (6) zur Erzeugung von Wasserdampf durch Verdampfung von verdünnter Absorptionsflüssigkeit, bestehend aus einem ersten Wärmeaustauschelement (32) mit einer ersten und einer zweiten Wärmeaustauschfläche, wobei die Verdampfung auf der genannten ersten Fläche des Wärmeaustauschelements durch Zuführung von Wärme auf die zweite Fläche des ersten Wärmeaustauschelements stattfindet;
- c) einer Einrichtung (8) zur Kondensation des Wasserdampfes, bestehend aus einem zweiten Wärmeaustauschelement (30) mit einer ersten und einer zweiten Wärmeaustauschfläche, wobei die Kondensation auf der ersten Fläche des zweiten Wärmeaustauschelements mit Wärmeübertragung zum Luftstrom auf der zweiten Fläche des zweiten Wärmeaustauschelements stattfindet;
- d) einer Einrichtung (52, 50), welche die Absorptionsvorrichtung (24) und Verdampfungsvorrichtung (6) zur Zirkulierung der Absorptionsflüssigkeit von der Absorptionsvorrichtung zur Verdampfungsvorrichtung und zurück zur Absorptionsvorrichtung verbindet; und
- e) einer Einrichtung (48), welche die Verdampfungsvorrichtung (6) und die Kondensationsvorrichtung (8) zur Beförderung von Wasserdampf aus dem Verdampfer (6) zur Kondensationsvorrichtung (8) verbindet.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
sie eine Einrichtung (56) aufweist, die mit der
Zirkulationseinrichtung (52, 50) für Absorptionsflüssigkeit
zur Abkühlung der verdünnten Absorptionsflüssigkeit verbunden
ist, und welche Einrichtung (56) aus einem dritten
Wärmeaustauschelement mit einer ersten und einer zweiten
Wärmeaustauschfläche besteht zur Abkühlung der verdünnten
Absorptionsflüssigkeit auf der ersten Fläche des dritten
Wärmeaustauschelements mit Wärmeübertragung zur
konzentrierten Absorptionsflüssigkeit auf der zweiten Fläche
des dritten Wärmeaustauschelements.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kondensationseinrichtung (8) und die
Absorptionseinrichtung (24) in ein und demselben Gehäuse
(26, 28) angeordnet sind und die Kondensationseinrichtung
über der Absorptionseinrichtung angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Absorptionsflüssigkeit eine wäßrige Lösung ist, die aus
Kaliumazetat oder Natriumazetat oder Kaliumkarbonat oder
Kalziumchlorid oder Lithiumchlorid oder Lithiumbromid oder
Natriumhydroxid und/oder deren Mischungen besteht.
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DE4120261A Withdrawn DE4120261A1 (de) | 1990-06-19 | 1991-06-19 | Verfahren und vorrichtung zur entfeuchtung von feuchtluft |
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