DE60303195T2

DE60303195T2 - Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von treibkraft in einer papier- oder kartonfabrik

Info

Publication number: DE60303195T2
Application number: DE60303195T
Authority: DE
Inventors: Mika Viljanmaa
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 2002-03-19
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2023-03-18
Also published as: CA2479180A1; FI20020519A0; CN1316120C; ATE315680T1; DE60303195D1; US20050160618A1; FI20020519A; AU2003219193A1; AU2003219193A8; US7150111B2; WO2003078728A2; EP1485534B1; FI120366B; CN1643210A; WO2003078728A3; CA2479180C; EP1485534A2

Description

Deutschsprachige Übersetzung der Beschreibung
der Europäischen Patentanmeldung Nr. 03 714 989.5
des Europäischen Patents Nr. 1 485 534
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren, das in dem Oberbegriff von Anspruch 1 definiert ist.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung, die in dem Oberbegriff von Anspruch 8 definiert ist.
In dieser Anwendung ist mit Erzeugung von Antriebsenergie die Erzeugung von zumindest Wärme, Dampf, Unterdruck, Überdruck, Gebläseluft und Elektrizität gemeint.
In einer Papiermühle oder Kartonmühle werden Wärmeenergie, Unterdruck, Druckluft, Gebläseluft und elektrische Energie an verschiedenen Stellen verwendet. Die verwendete Wärmeenergie kann in der Form von beispielsweise heißer Gebläseluft oder in der Form von Dampf sein.
Viel Wärmeenergie und Unterdruck wird speziell in der Trockenpartie der Papiermühle oder Kartonmühle angewendet und bei Papiermühlen oder Kartonmühlen des Standes der Technik bildet die Trockenpartie einen Flaschenhals. Mit zunehmenden Geschwindigkeiten der Papiermaschine oder Kartonmaschine muss die Trockenpartie länger gestaltet werden, um eine ausreichende Trocknungsleistung zu erzielen. Außerdem müssen bei hohen Geschwindigkeiten verschiedene Laufverhaltenskomponenten angewendet werden, wie beispielsweise Saugkästen und Unterdruckwalzen, das heißt sogenannte VAC-Walzen, um das Laufverhalten zu verbessern. Derartige Laufverhaltenskomponenten der unterschiedlichen Arten werden sowohl bei der Trockenpartie als auch beispielweise bei der Formerpartie und bei der Pressenpartie angewendet.
In der Trockenpartie von Papiermühlen oder Kartonmühlen des Standes der Technik wird das Papier oder der Karton herkömmlich durch Trocknungszylinder getrocknet, die Dampf als ihre Wärmequelle verwenden. Der erforderliche Dampf wird üblicherweise in einer separaten Dampferzeugungsanlage produziert, die in Verbindung mit der Papiermühle oder Kartonmühle angeordnet ist. Die fragliche Anlage kann eine Anlage sein, die lediglich Dampf produziert, oder eine Anlage sein, die sowohl Dampf als auch Elektrizität produziert. Die Trockenpartie der Papiermühle oder Kartonmühle, die das Zylindertrocknen anwendet, ist üblicherweise so aufgebaut, dass jede zweite Walze ein erwärmter Trocknungszylinder ist, während jede zweite Walze eine VAC-Walze ist. Hierbei läuft die Bahn entlang einer Zickzackbahn von dem Trocknungszylinder zu der VAC-Walze und von der VAC-Walze zu dem Trocknungszylinder.
Der Unterdruck, der in der Papiermühle oder Kartonmühle benötigt wird, wird üblicherweise durch mehrere separate Unterdruckpumpen erzeugt. Diese Unterdruckpumpen haben eine große physikalische Größe und der Antriebsmotor von jeder Unterdruckpumpe ist von der Hochleistungsart und somit auch ein großer Elektromotor. Der Wirkungsgrad (Koeffizient der Effizienz) von derartigen Unterdruckpumpen ist sehr gering, wodurch es sehr kostspielig ist, den Unterdruck zu erzeugen.
Bei einer Papiermühle oder Kartonmühle wird Druckluft beispielsweise bei den Bahnübertragungen und beim Aufführen und auch bei verschiedenen Teilen einer Druckluftanlage verwendet. Druckluft wird außerdem für ein Erzeugen eines Unterdrucks beispielsweise bei verschiedenen Gebläsesaugkästen angewendet. Ein Unterdruck wird an derartigen Orten erzeugt, bei denen dies unter Anwendung von Druckluft möglich ist, da die Erzeugung von Unterdruck durch Unterdruckpumpen sehr kostspielig ist. Die Druckluft wird durch separate Kompressoren erzeugt, deren Antriebsmotor ein Elektromotor sein kann.
Bei den jüngsten Trockenpartielösungen der Papiermühlen oder Kartonmühlen des Standes der Technik wird ein Trocknen durch sogenannte Aufpralltrockeneinheiten verstärkt. Die Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung hat derartige Aufpralltrockeneinheiten unter ihrer Markenbezeichnung OptiDry auf den Markt gebracht. Das Papier wird zu der Außenfläche von dem Mantel der VAC-Walze gebracht, die einen relativ großen Durchmesser hat, wo es sich um annähernd eine ganze Umdrehung bewegt. Außerdem sitzt in Verbindung mit der Außenfläche der VAC-Waze zumindest eine Aufpralleinheit, die verwendet wird, um Gebläseluft bei einer ungefähren Temperatur von 350°C gegen die Bahnoberfläche bei einer ungefähren Geschwindigkeit von 90 m/s zu blasen. Die Aufpralleinheit hat einen Brenner, einen Gebläselüfter und eine Menge an elektrischer Technologie. Die Verbrennungsgase von dem Brenner der Aufpralleinheit werden durch einen Gebläselüfter zu der Bahnoberfläche geblasen. Ein vorteilhafter Brennstoff wie beispielsweise Erdgas kann als die Energiequelle für den Brenner der Aufpralleinheit verwendet werden. Eine Unterdruckpumpe wird verwendet, um den Unterdruck für die VAC-Walze der Aufpralltrockeneinheit zu erzeugen.
Nachstehend sind einige Veröffentlichungen des Standes der Technik aufgezeigt, die Papiermühlen oder Kartonmühlen zeigen, die das Aufprallen anwenden. Anhand dieser Bezugnahmen sind die betreffenden Veröffentlichungen in der vorliegenden Anmeldung umfasst.
Das Patent FI 104 100 der Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung zeigt eine integrierte Papiermaschine, die ein Aufprallen bei dem Trocknen von Papier anwendet. Die Veröffentlichung zeigt eine Vortrockenpartie, die durch einen Saugzylinder, der einen perforierten Mantel und einen Durchmesser von 8 bis 20 m hat, und durch eine verbundene Aufprallvorrichtung ausgebildet ist. Es wird außerdem in der Veröffentlichung auf eine ebene Vortrockenpartie verwiesen, die mit einem Aufprallen ausgestattet ist, und auf eine Vortrockenpartie der Condebelt-Art.
Das Patent US 6 101 735 der Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung zeigt mehrere unterschiedliche Trockenpartien einer Papiermaschine, die ein Aufprallen anwenden. Die Veröffentlichung zeigt eine ebene Aufpralltrockenpartie und eine Trockenpartie, wobei Aufpralleinheiten in Verbindung mit Trocknungszylindern mit großem Durchmesser sitzen.
Die Patentanmeldung FI 20002628 der Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung zeigt eine Trockenpartie bei einer Papiermaschine oder Kartonmaschine, die ein Aufprallen anwendet. Dabei werden eine Saugwalze, die einen großen Durchmesser vorzugsweise über 10 m hat, und Aufpralleinheiten verwendet, die in Verbindung mit dieser sitzen.
Das Patent US 5 306 395 der Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung zeigt für seinen Teil eine Tissuemaschine, die eine Saugwalze mit einem großen Durchmesser und ein Aufprallen anwendet. Hierbei ist die Pressenpartie der Tissuemaschine durch eine sogenannte TAD-Vortrockenpartie ersetzt worden. Die TAD-Vortrockenpartie wird gebildet durch eine Saugwalze mit einem großen Durchmesser und eine Aufpralleinheit sitzt in Verbindung mit dieser. Die Aufpralleinheit wird verwendet, um heiße Luft durch die Bahn zu blasen, die an der Saugwalzenoberfläche läuft. Von der TAD-Vortrockenpartie wird die Bahn weiter zu der Oberfläche eines Glättzylinders bewegt. In Verbindung mit dem Glättzylinder sitzt außerdem eine Aufpralleinheit, die verwendet wird, um heiße Luft gegen die Bahn zu blasen.
Bei Papiermühlen oder Kartonmühlen des Standes der Technik wird folgendes benötigt, damit sich die vorstehend erwähnten Funktionen ergeben:

– eine Dampferzeugungsanlage zusammen mit den zugehörigen Systemen zum Erzeugen von Dampf,
– Unterdruckpumpen zum Erzeugen eines Unterdrucks, Antriebsmotoren für die Unterdruckpumpen, das heißt Elektromotoren, Steuersysteme und Schmiersysteme,
– Kompressoren zum Erzeugen von Druckluft für eine periphere Anlage,
– Brenner und Gebläselüfter für die Aufpralleinheiten, elektrische Antriebe für die Gebläselüfter mit Steuerungen, Stromquellen etc.

Papiermühlen oder Kartonmühlen des Standes der Technik benötigen somit viele separate Systeme, um die vorstehend erwähnten Funktionen zu erzeugen. Separate Systeme sind kostspielig, sie gestalten das System kompliziert und sie enthalten eine Menge an Details, bei denen ein Fehler auftreten kann und die Wartung erforderlich machen. Außerdem treten Energieverluste in sämtlichen der vorstehend erwähnten Systemen auf, was zu einem schlechteren Gesamtwirkungsgrad und somit zu einer schlechteren Wirtschaftlichkeit für das System führt.
Die hauptsächlichen kennzeichnenden Merkmale des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung sind in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 aufgezeigt.
Die hauptsächlichen kennzeichnenden Merkmale der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 8 aufgezeigt.
Die Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung ist für eine Verwendung bei sämtlichen der vorstehend erwähnten Papiermühlen oder Kartonmühlen des Standes der Technik geeignet.
Durch die Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung werden sämtliche vorstehend aufgeführte Systeme, die bei den Lösungen des Standes der Technik verwendet werden, durch einen Turbinenverbrennungsmotor ersetzt. Die Strahlturbine ist dazu in der Lage, die vorstehend erwähnten Funktionen mit einem Wirkungsgrad zu erzeugen, der gegenüber den derzeitigen Systemen beträchtlich überlegen ist. Außerdem sind annähernd sämtliche bei dem System auftretende Verluste intern, das heißt die gesamte von dem Brennstoff abgeleitete Energie endet entweder als Wärmeenergie oder Bewegungsenergie zur Unterstützung des Prozesses.
Die nachtstehend dargelegte Tabelle zeigt einen Vergleich zwischen den Produktionswerten einer OptiDry-Aufpralleinheit, die durch die Anmeldung unter vorliegenden Patentanmeldung vorgesehen ist, und jenen des Turbinenverbrennungsmotors der By-pass-Art der General Electric Company, der unter der Modellbezeichnung CF6-80C2 bekannt ist. Dieser Turbinenverbrennungsmotor wird im Allgemeinen beispielsweise bei dem Flugzeug MD11 angewendet. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht in irgendeiner Weise lediglich auf einen Turbinenverbrennungsmotor der By-pass-Art beschränkt, sondern der Turbinenverbrennungsmotor kann von einer beliebigen Art sein. Ein Turbinenverbrennungsmotor der By-pass-Art kann für einige Anwendungen geeignet sein, wohingegen ein Turbinenverbrennungsmotor ohne By-pass-Strömung für andere Anwendungen geeignet sein kann. In einigen Situationen kann es ebenfalls von Vorteil sein, eine Nachverbrennung anzuwenden.
Die Tabelle zeigt, dass der Volumenstrom von den Verbrennungsgasen von einem Turbinenverbrennungsmotor CF6-80C2 ungefähr das Vierfache von dem Volumenstrom der OptiDry-Aufpralleinheit beträgt. Auch benötigt der Turbinenverbrennungsmotor keinerlei separate Gebläselüfter zum Erzeugen des Volumenstroms. Außerdem ist die Temperatur von dem Turbinenverbrennungsmotor CF6-80C2 um 200 bis 250° höher als die Temperatur der OptiDry-Einheit. Durch grobes Abschätzen kann die Zunahme bei der Trocknungseffizienz aufgrund der höheren Temperatur bei ungefähr 35% abgeschätzt werden. Durch die Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung mit der OptiDry-Aufpralleinheit ausgeführte Testläufe zeigen, dass bei einem Temperaturbereich von 150 bis 350°C die Trocknungseffizienz im Wesentlichen linear abhängig ist von der Temperatur der Aufprallluft der Aufpralleinheit. Es ist wahrscheinlich, dass diese lineare Abhängigkeit sich nicht direkt den ganzen Weg zu den Temperaturen des Turbinenverbrennungsmotors von 550 bis 600°C fortsetzt, und aus diesem Grund wird die Anlage bei der Abschätzung angewendet, dass die Zunahme der Trocknungseffizienz ungefähr die Hälfte der Zunahme der Temperatur sein kann.
Auf der Grundlage des vorstehend Genannten kann angenommen werden, dass bei einer groben Abschätzung der vorstehend erwähnte Turbinenverbrennungsmotor CF6-80C2 soviel Trocknungsenergie erzeugt wird wie ungefähr in 9 OptiDry-Aufpralleinheiten.
Der Unterdruck, der durch die VAC-Walzen und durch die anderen Laufverhaltenskomponenten benötigt wird, wird von der Saugseite des Turbinenverbrennungsmotors erhalten. Bei der Flugzeuganwendung ist es die Aufgabe, die Lufteinlassringe von Verbrennungsmotoren in einer derartigen Weise zu optimieren, dass der sich ergebende Saugvorgang (Unterdruck) so gering wie möglich ist. Der Luftring hat einen Wirkungsgrad von ungefähr 0,95 das heißt dass ein normaler Luftdruck von 0,95* an dem Lufteinlassring vorhanden ist. Wenn der Normaldruck 101,3 kPa beträgt, ist ein Unterdruck von ungefähr 5 kPa an dem Saugring vorhanden. Bei VAC-Walzen gibt es einen typischen Unterdruck von 2 kPa, somit ist es mit dem Volumenstrom des Turbinenverbrennungsmotors möglich, in angemessener Weise den gesamten Unterdruck zu erzeugen, der in der Papiermühle oder Kartonmühle benötigt wird. Die Erzeugung von dem Unterdruck führt nicht zu irgendeinem verringerten Gesamtwirkungsgrad bei dem gesamten Prozess, da das Drosseln der Strömung von dem Turbinenverbrennungsmotor für seinen Teil die Turbinenauslasstemperatur erhöht.
Der Turbinenverbrennungsmotor wird bei einem Flugzeug verwendet, um Schubkraft zu erzeugen und außerdem um Druckluft zu erzeugen. Die erforderliche Druckluft wird hierbei von dem Turbolader des Verbrennungsmotors abgeleitet. Die Druckverhältnisse (Druck bei dem Turbolader/Umgebungsdruck) sind ziemlich hoch bei heutigen Verbrennungsmotoren, in typischer Weise 20 bis 30, das heißt, diese sind Mehrfachverhältnisse im Vergleich zu dem Druckluftnetzwerk einer normalen Papiermühle oder Kartonmühle. Da das Luftvolumen von dem Turbinenverbrennungsmotor sehr hoch ist, ändert sich das Druckverhältnis des Turbinenverbrennungsmotors überhaupt kaum selbst obwohl ein Druckluftvolumen, das durch die Papiermühle oder Kartonmühle benötigt wird, von dem Turbolader abgeleitet wird.
Die heiße Luft, die von der Aufpralleinheit zurückkehrt, kann zu einem Dampfgenerator (oder zu einem Boiler) genommen werden, wodurch Wärmeenergie in Dampf gespeichert werden kann, der für seinen Teil verwendet wird, um die Trocknungszylinder der Trockenpartie in der Papiermühle oder Kartonmühle zu erwärmen. Bei der OptiDry-Aufpralleinheit ist die Temperatur der Rückkehrluft typischer Weise um ungefähr 100°C geringer als die Temperatur der Luft, die in die Einheit geblasen wird, das heißt ungefähr 250°C, was zum Erzeugen von Dampf ausreichend ist. Wenn eine höhere Temperatur für die in die Einheit geblasene Luft verwendet wird, ist die Temperatur der Rückkehrluft ebenfalls höher, und die Erzeugung von Dampf ist effizienter. Die Wärme kann außerdem aus dem Kondensat wiedergewonnen werden, das von den Trocknungszylindern zurückkehrt-, beispielsweise durch die Anwendung einer Wärmepumpe.
Es ist als solches bei Turbinenkraftwerken bekannt, Dampf mit der Hilfe von Verbrennungsgasen des Turbinenverbrennungsmotors zu erzeugen. Die Verbrennungsgase von dem Turbinenverbrennungsmotor werden zum Erzeugen von Dampf verwendet, der für seinen Teil verwendet wird, um eine Dampfturbine zu drehen. Die Dampfturbine wiederum dreht einen Generator, der zum Erzeugen von Elektrizität verwendet wird. Der abgekühlte Dampf, der von der Dampfturbine zurückkehrt, wird weiterverwendet, um Fernwärme zu erzeugen. Ein Wirkungsgrad von über 90% kann bei derartigen Kraftwerken als ein Schätzwert erreicht werden.
Somit kann der Turbinenverbrennungsmotor ebenfalls als die Antriebsquelle des Generators verwendet werden, wodurch die durch die Papiermühle oder Kartonmühle benötigte Elektrizität in der bei Turbinenkraftwerken bekannten Art und Weise erzeugt werden kann.
Mehrere Vorteile können im Vergleich zu den Lösungen des Standes der Technik durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung erreicht werden.
Aufgrund der hohen Trocknungseffizienz der erfindungsgemäßen Lösung kann die Trockenpartie der Papiermaschine oder Kartonmaschine bedeutsam um 30 bis 50% als ein Schätzwert im Vergleich zu einer Trockenpartie verkürzt werden, die mit Aufpralleinheiten des Standes der Technik ausgestattet ist. Aufgrund der verkürzten Trockenpartie benötigt die Papiermühle oder Kartonmühle ein kleineres Gebäude.
Das erfindungsgemäße System ist einfach. Ein Teil der Anlage das heißt ein Turbinenverbrennungsmotor kann verwendet werden, um Wärme zum Erzeugen des Erwärmens und des Dampfs, der Gebläseluft, des Unterdrucks, der Druckluft und außerdem der elektrischen Energie, sofern benötigt, zu erzeugen.
Das System gemäß der vorliegenden Erfindung ist außerordentlich effizient. Mit einem Turbinenverbrennungsmotor ist es möglich, Gebläseluft beispielsweise in die Aufprallhauben hinein zu erzeugen, die oberhalb von sämtlichen VAC-Walzen in der Trockenpartie montiert sind.
Das System gemäß der vorliegenden Erfindung hat einen hohen Wirkungsgrad. Annähernd sämtliche Verluste sind innerhalb des Systems das heißt fast die gesamte Energie, die von dem Brennstoff freigegeben wird, endet zum Nutzen des Prozesses. Der Wirkungsgrad von dem Turbinenverbrennungsmotor ist hoch und er verbrennt den Brennstoff bei höheren Temperaturen als die Aufpralleinheiten des Standes der Technik. Der Gesamtwirkungsgrad von dem System kann weiter verbessert werden, indem die rezirkulierende Luft von der Aufpralleinheit für die Erzeugung von Dampf und in dieser Weise beispielsweise für ein Erwärmen der Trocknungszylinder genutzt wird.
Das System gemäß der vorliegenden Erfindung ist schnell einstellbar. Eine schnelle Einstellbarkeit ermöglicht sofortige Sortenwechsel und auch einen schnellen Start und ein schnelles Herunterfahren.
Die Einstellbarkeit von dem System gemäß der vorliegenden Erfindung ist einfach. Bei einem Turbinenverbrennungsmotor der By-pass-Art kann die Temperatur und die Gebläseleistung unabhängig voneinander eingestellt werden durch ein Steuern der By-pass-Strömung und/oder der Kraftstoffzufuhr.
Das System gemäß der vorliegenden Erfindung benötigt weniger Raum als die Lösungen des Standes der Technik. Bei einer groben Abschätzung ist der Raumbedarf vom Turbinenverbrennungsmotor gleich demjenigen einer Unterdruckpumpe des Standes der Technik, die einen Unterdruck für VAC-Walzen erzeugt. Das Verhältnis zwischen der Effizienz und dem Gewicht von dem Turbinenverbrennungsmotor ist besser als bei jeder bekannten Lösung. Die Investitionskosten von der Papiermühle oder Kartonmühle sind verringert aufgrund des verringerten Bedarfs an Hallenraum und außerdem aufgrund der Einsparungen von den beseitigten Systemen.
Bei dem System gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, mehrere gasförmige und flüssige Brennstoffe anzuwenden, da der Turbinenverbrennungsmotor nicht auf irgendeinen Brennstoff beschränkt ist.
Das System der vorliegenden Erfindung ist sehr geeignet für ein Modernisieren von alten Papiermühlen und Kartonmühlen. Der Turbinenverbrennungsmotor kann sich beispielsweise an dem Ort von einer beseitigten Unterdruckpumpe befinden und er kann mit Leichtigkeit mit dem Druckluftnetzwerk der Mühle und mit ihrem Unterdrucknetzwerk verbunden werden. Es ist ebenfalls leicht, ein Netzwerk für ein Übertragen von Verbrennungsgasen zu den Aufpralltrockeneinheiten und zu der Dampferzeugungsanlage aufzubauen.
Der Turbinenverbrennungsmotor für eine Verwendung bei dem System gemäß der vorliegenden Erfindung ist sehr zuverlässig im Betrieb.
Die Steuer- und Messsysteme von dem Turbinenverbrennungsmotor, die bei dem System gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind bereits entwickelt worden. Eine Turbinenverbrennungsmotoranlage wird weit verbreitet bei der Luftfahrt und bei Kraftwerken angewendet.
Das zentralisierte System gemäß der vorliegenden Erfindung ist vom Gesichtspunkt der Geräuschminderung auch vorteilhafter. Eine Geräuschquelle das heißt der Turbinenverbrennungsmotor ist leichter einzukapseln und/oder abzuschirmen als mehrere Geräuschquellen, die sich an verschiedenen Orten um die Mühle herum befinden.
Es ist eine weltweite Wartungsorganisation für den Turbinenverbrennungsmotor vorhanden, der bei dem System gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Die Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung verringert die Energiekosten der Papiermühle oder Kartonmühle. Die jährlichen Energiekosten von einer Papiermaschine des Standes der Technik sind gemäß der vorliegenden Tabelle bei einer groben Abschätzung wie folgt aufgeteilt:
Von dieser jährlichen Menge an elektrischer Energie von 187 GWh werden ungefähr 33,5 bei den Elektromotoren der Unterdruckpumpen der Papiermühle oder Kartonmühle verbraucht, werden 16,7 bei den Antriebsmotoren der Luftsysteme verbraucht und werden 5,4% bei den Antriebsmotoren der Trockenpartie verbraucht.
Bei der Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung werden keine Unterdruckpumpen benötigt, sind die Luftsysteme erheblich vereinfacht und ist die Trockenpartie erheblich verkürzt. Wenn der Bedarf an Antriebsmotoren bei den Luftsystemen und bei der Trockenpartie um die Hälfte verringert ist und sämtliche Unterdruckpumpen beseitigt sind, wird der jährliche Verbrauch an elektrischer Energie um ungefähr 2 Millionen Euro verringert.
Indem die Trockenpartie hauptsächlich durch OptiDry-Einheiten ausgeführt ist und indem die Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung dabei angewendet wird, werden Einsparungen bei den Investitionskosten im Vergleich zu der herkömmlichen Papieranlage oder Kartonanlage, die ein Zylindertrocknen anwendet, erreicht. Das erforderliche Hallengebäude ist kürzer, die Anzahl an Trocknungszylindern und zugehörigen VAC-Walzen kann minimal gestaltet werden und es wird keine separate Unterdruckanlage benötigt. Zusätzliche Kosten ergeben sich aus der Aquisition von OptiDry-Einheiten und dem Turbinenverbrennungsmotor.
Nachstehend ist eine Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, jedoch soll die vorliegende Erfindung nicht allein auf die hierbei aufgezeigten Einzelheiten beschränkt sein.
1 zeigt eine schematische Ansicht von dem Vorwärtsende einer Papier- oder Kartonproduktionslinie.
2 zeigt eine schematische Ansicht von den Endstückende der in 1 gezeigten Papier- oder Kartonproduktionslinie.
3 zeigt eine schematische Ansicht von der Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung, die bei der in den 1 und 2 gezeigten Papier- oder Kartonproduktionslinie angewendet ist.
Die 1 und 2 zeigen eine Papier- oder Kartonproduktionslinie, bei der die Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann. Die Linie hat in der Bahnlaufrichtung einen Stoffauflaufkasten 100, einen Jawformer 200, eine Pressenpartie 300, eine Trockenpartie 400 und einen Endkalander 500.
1 zeigt das Vorwärtsende der Linie das heißt den Stoffauflaufkasten 100, der Jawformer 200 und die Pressenpartie 300. Der Stoffauflaufkasten 100 kann von beliebiger Art an Stoffauflaufkasten sein, der für den Jawformer geeignet ist. In dem Jawformer 200 befinden sich eine erste Siebschleife 201 und eine zweite Siebschleife 202, zwischen denen eine im Wesentlichen vertikale Formerzone ausgebildet ist. In dem Stoffauflaufkasten 100 wird der Halbstoff in einen Spalt zugeführt, der durch die erste 201 und die zweite Siebschleife 202 ausgebildet ist, zwischen der Formerspalte 203, die die erste Entwässerungseinheit ausbildet, und der Brustwalze 204. In der Formerzone ist eine zweite Entwässerungseinheit 207 innerhalb der ersten Siebschleife 201 angeordnet und ist eine dritte Entwässerungseinheit 206 innerhalb der zweiten Siebschleife 202 angeordnet. Die Entwässerungseinheiten 203, 206, 207 werden verwendet, um Wasser aus der Bahn zu entfernen und zum Verbessern des Ausbildens der auszubildenden Bahn. An dem Ende der Formerzone wird die Laufrichtung der ausgebildeten Bahn mit der Hilfe des Unterdrucks einer Saugwalze 205 umgekehrt, die innerhalb der zweiten Siebschleife 202 angeordnet ist, wobei der Saugvorgang verwendet wird, um die Bahn von dem ersten Sieb 201 zu lösen und sie an dem zweiten Sieb 202 anzubringen, wobei gestützt an diesem die Bahn zu einem Aufnahmepunkt P übertragen wird, an dem die Bahn von dem zweiten Sieb 202 durch eine Aufnahmesaugwalze 303 gelöst wird und sie gestützt von dem ersten Pressenfilz 301 das heißt der Aufnahmefilz zu der Pressenpartie 300 befördert wird.
Nach dem Aufnahmepunkt P wird die Bahn an der Bodenfläche des ersten Pressenfilzes 301 durch den inneren Saugkasten 307 der ersten Pressenfilzverbindung 310 der Pressenpartie 300 angebracht gehalten und sie wird zwischen den ersten oberen Pressenfilz 301 und den zweiten unteren Pressenfilz 302 genommen, wobei die Bahn in einen ersten Pressenspalt N1 läuft. Der erste Pressenspalt N1 ist ein Langspalt, der durch eine untere Schuhwalze 306, die mit einem Belastungsschuh und einem Filzmantel ausgestattet ist, und durch eine obere Gegenwalze 305, die mit eine entkernten Oberfläche versehen ist, ausgebildet ist. Nach dem ersten Pressenspalt N1 wird die Bahn von dem ersten Pressenfilz 301 an einem ersten Übertragungspunkt S1 mit der Hilfe des Unterdrucks einer ersten Übertragungssaugwalze 304, die sich im Inneren der zweiten Pressenfilzverbindung 302 befindet, gelöst und sie wird an den zweiten Pressenfilz 302 angebracht. Dann wird die Bahn gestützt von dem zweiten Pressenfilz 302 zu einem zweiten Übertragungspunkt S2 übertragen, an dem die Bahn von dem zweiten Pressenfilz 302 mit der Hilfe des Unterdrucks einer zweiten Übertragungssaugwalze 313, die sich im Inneren der dritten Pressenfilzverbindung 311 befindet, gelöst wird, und sie wird an den dritten Pressenfilz 311 angebracht.
Nach dem zweiten Übertragungspunkt S2 der Pressenpartie 300 wird die Bahn an der unteren Fläche von dem dritten Pressenfilz 311 mit der Hilfe eines inneren Saugkastens 317 von der dritten Pressenfilzverbindung 311 angebracht gehalten und sie wird in einen zweiten Pressenspalt N2 befördert. Die Bahn läuft in dem zweiten Pressenspalt N2 zwischen dem dritten oberen Pressenfilz 311 und dem unteren Übertragungsfilz 312. Der zweite Pressenspalt N2 ist ein Langspalt, der durch eine obere Schuhwalze 316, die mit einem Belastungsschuh und einem Filzmantel ausgestattet ist, und durch eine untere Gegenwalze 315, die mit einer entkernten Oberfläche versehen ist, ausgebildet ist. Nach dem zweiten Pressenspalt N2 wird die Bahn von dem dritten Pressenfilz 311 gelöst und sie wird gestützt von dem Übertragungsfilz 312 zu einem dritten Übertragungspunkt S3 befördert, an dem die Bahn von dem Übertragungsfilz 312 mit der Hilfe des Unterdrucks von einer vierten Übertragungssaugwalze 410 gelöst wird, die sich im Inneren der Trocknungssiebverbindung 419 der ersten Trocknungszylindergruppe R1 der Trockenpartie 400 befinden. Dann wird die Bahn gestützt von dem erwähnten Trocknungssieb 419 in die Trockenpartie 400 befördert.
2 zeigt das Endstückende der in 1 gezeigten Linie das heißt die Trockenpartie 400 und den Endkalander 500. Lediglich das Vorwärtsende von der Trockenpartie 400 ist gezeigt, wobei die einen Einzelsiebzug anwendende erste Trocknungszylindergruppe R1 gezeigt ist und auch die folgende Aufpralltrockeneinheit PK und die folgende zweite Trocknungszylindergruppe R2, die einen Einzelsiebzug anwendet. Die erste Trocknungszylindergruppe R1 ist eine Trocknungszylindergruppe R1, die nach unten offen ist und bei der die erwärmten Trocknungszylinder 411, 413, 413, 414 an der Oberseite sind, während die Saugbefestigungswalzen 415, 416, 417 an der Unterseite sind.
Die Bahn wird in die Trockenpartie 400 gestützt durch das Trocknungssieb 419 von der ersten Trocknungszylindergruppe R1 gebracht. Dann läuft die Bahn entlang einer Zickzackbahn zwischen den Trocknungszylindern 411, 412, 413, 414 und den Saugbefestigungswalzen 415, 416, 417 der ersten Trocknungszylindergruppe R1.
Von dem letzten Trocknungszylinder 414 der ersten Trocknungszylindergruppe R1 bewegt sich die Bahn an dem Kontaktpunkt zwischen dem Trocknungszylinder 414 und dem Trocknungssieb 429 der Aufpralltrockeneinheit PK weiter zu einem Trocknungssieb 429 der Aufpralltrockeneinheit PK, wobei gestützt von diesen die Bahn sich weiter zu einem Saugzylinder 420 bewegt, der einen großen Durchmesser, vorzugsweise in einem Durchmesserbereich von 3 ...6 m, hat und der sich unter der Bodenebene der Papiermaschinenhalle befindet. Die Bahn wird an der Außenfläche von dem Trocknungssieb 429, das sich um den Saugzylinder 420 herum bewegt, mit der Hilfe des Unterdrucks von dem Saugzylinder 420 angebracht gehalten. An dem Saugzylinder 420 ist die Bahn, die sich an der äußeren Fläche des Trocknungssiebes 429 der Aufpralltrockeneinheit weiterbewegt, einem Aufprall durch Aufpralleinheiten 420a und 420b ausgesetzt, die in Verbindung mit dem Saugzylinder 420 sitzen.
Von dem Saugzylinder 420 kehrt die Bahn gestützt von dem Trocknungssieb 429 der Aufpralltrockeneinheit zurück, wobei sie sich oberhalb der Bodenebene der Papiermaschinenhalle bewegt, und sie bewegt sich an dem Kontaktpunkt zwischen dem Trocknungssieb 429 der Aufpralltrockeneinheit und dem Trocknungszylinder 421 weiter zu der Oberfläche des Trocknungszylinders 421. Von der Oberfläche des Trocknungszylinders 421 bewegt sich die Bahn weiter zu dem Kontaktbereich zwischen dem Trocknungssieb 439 der zweiten Trocknungszylindergruppe R2 und dem Trocknungszylinder 421, wo die Bahn sich weiter zu dem Trocknungssieb 439 der zweiten Trocknungszylindergruppe R2 und weiter zu der ersten Saugbefestigungswalze 434 der zweiten Trocknungszylindergruppe R2 bewegt. Dann bewegt sich die Bahn entlang einer Zickzackbahn zwischen den Trocknungszylindern 431, 432, 433, die sich in der oberen Reihe der zweiten Trocknungszylindergruppe R2 befinden, und den Saugbefestigungswalzen 434, 435, 436, 437, die sich in der unteren Reihe befinden.
Der zweiten Trocknungszylindergruppe R2 kann eine geeignete Anzahl an Trocknungszylindergruppen folgen, die einen Einzelsiebzug anwenden, wobei zwischen ihnen Aufpralltrockeneinheiten PK sich befinden können.
Von der letzten Trocknungszylindergruppe der Trockenpartie wird die Bahn zu dem Endkalander 500 übertragen, bei dem die Bahn kalendriert wird. Der Kalander kann einen oder mehrere Kalendrierspalte Nc haben, und die Kalendrierspalte können Walzenspalte oder Langspalte sein. Hierbei ist der Endkalander 500 ein Langspaltkalander, der durch eine obere Schuhwalze 501 und eine untere Thermowalze 502 ausgebildet ist. Von dem Endkalander 500 wird die Bahn zu einem (in den Zeichnungen nicht gezeigten) Aufroller genommen, an dem die Bahn zu Maschinenrollen gestaltet wird.
3 zeigt eine Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung, die bei der in den 1 und 2 gezeigten Papier- oder Kartonproduktionslinie angewendet ist. Von der Papier- oder Kartonproduktionslinie zeigt 3 lediglich den Saugzylinder 420 der Aufpralltrockeneinheit PK, die zugehörigen Aufpralleinheiten 420a, 420b und auch die direkt verbundenen Trocknungszylinder 414, 421.
Ein Turbinenverbrennungsmotor 10 dreht einen Generator 20, der Elektrizität E für die Netzversorgung der Papiermühle oder Kartonmühle und/oder für die Belieferung des öffentlichen Netzes erzeugt. Die Verbrennungsgase G1 der Turbine 10 werden in die Aufpralleinheiten 420a, 420b der Anblasaufpralltrockeneinheit PK in der Trockenpartie 400 der Papiermühle oder Kartonmühle geleitet. Die Aufpralleinheiten 420a, 420b wirken lediglich als Komponenten zum Leiten von Verbrennungsgasen bei dieser Lösung das heißt sie werden verwendet, um die Verbrennungsgase zu der Bahn zu führen, die sich an der Außenfläche von dem Mantel der VAC-Walze 420 bewegt.
Die Verbrennungsgase G2, die von den Aufpralleinheiten 420a, 420b zurückkehren, werden in eine Dampferzeugungsanlage 30 geleitet, bei der deren Wärmeenergie zum Erzeugen von Dampf genutzt wird. Der in der Dampferzeugungsanlage 30 erzeugte Dampf S wird für seinen Teil in die Trocknungszylinder 414, 421 der Trockenpartie geleitet, wo der Dampf S den Mantel der Trocknungszylinder 414, 421 erwärmt.
Das Kondensat C, das von den Trocknungszylindern 414, 421 zurückkehrt, kann weiter in eine Wärmepumpe 40 geleitet werden, bei der jegliche Wärmeenergie, die noch in dem Kondensat C verbleibt, wiedergewonnen wird. Diese wiedergewonnene Wärmeenergie kann beispielsweise für Erwärmungsstellen in Verbindung mit der Papiermühle oder Kartonmühle verwendet werden.
Die Turbine 10 kann außerdem zum Erzeugen eines Unterdrucks V1, der durch die VAC-Walzen 415–417, 420, 434–437 der Trockenpartie 400 benötigt wird, und eines Unterdrucks V2, der durch die Saugwalzen 203, 205 der Formerpartie 200, die Entwässerungskomponenten 206, 207 der Formerpartie 200, die Saugwalzen 303, 304, 313, 410 der Pressenpartie 300 und von den Unterdruckkästen 307, 317 der Pressenpartie benötigt wird, verwendet werden. Der Turbinenverbrennungsmotor 10 kann verwendet werden, um einen Unterdruck zu erzeugen, der durch sämtliche Komponenten benötigt wird, die einen Unterdruck bei der Papiermühle oder Kartonmühle benötigen.
Außerdem kann der Turbinenverbrennungsmotor 10 verwendet werden, um Druckluft P zu erzeugen, der durch Innenkomponenten in der Papiermühle oder Kartonmühle benötigt wird, die Druckluft P verwenden.
Natürlich muss die erfindungsgemäße Lösung nicht sämtliche in 3 gezeigte Alternativen umfassen, aber die in 3 gezeigte Lösung kann verwendet werden, um einen sehr hohen Wirkungsgrad zu erzielen.
Die Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage eines Turbinenverbrennungsmotors ist nicht in irgendeiner Weise auf die in den 1 bis 2 gezeigte Papier- oder Kartonproduktionslinie beschränkt, sondern die Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung kann bei sämtlichen Papier- oder Kartonproduktionslinien angewendet werden.
Nachstehend sind die Ansprüche aufgezeigt, die die erfinderische Idee definieren, innerhalb der die Einzelheiten der vorliegenden Erfindung sich gegenüber der vorstehend dargelegten Beschreibung unterscheiden können, die lediglich in beispielartiger Weise dargelegt ist.

Claims

Verfahren zum Erzeugen von Antriebsenergie in einer Papierfabrik oder Kartonfabrik, die eine Trockenpartie (400) hat, die zumindest eine Trocknungszylindergruppe (R1, R2) hat, die durch Trocknungszylinder (411–414; 421; 431–433) und durch Saugwalzen (415–417; 434–437) ausgebildet ist, und zumindest eine Aufpralltrockeneinheit (PK) hat, die durch eine Saugwalze (420) und durch zumindest eine Aufpralleinheit (420a, 420b) ausgebildet ist, wobei bei dem Verfahren ein Turbinenverbrennungsmotor (10) verwendet wird, dessen Verbrennungsgase (G1) zumindest zu der zumindest einen Aufpralleinheit (420a, 420b) als Aufpralltrocknungsluft geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck (V1) von einer Saugseite des Turbinenverbrennungsmotors (10) zumindest zu den Saugwalzen (415–417; 434–437) von der zumindest einen Trocknungszylindergruppe (R1, R2) der Trockenpartie (400) und zu der Saugwalze (420) von der zumindest einen Aufpralltrockeneinheit (PK) der Trockenpartie (400) geleitet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck (V2) ebenfalls von der Saugseite des Turbinenverbrennungsmotors (10) für eine Verwendung durch andere Komponenten, die einen Unterdruck benötigen in der Papierfabrik oder Kartonfabrik geleitet werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass rezirkulierende Luft (G2) von der zumindest einen Aufpralleinheit (420a, 420b) zu einer Dampferzeugungsanlage (30) geleitet wird, die verwendet wird, um zumindest den Dampf zu erzeugen, der durch die Trocknungszylinder (411–414; 421; 431–433) von der zumindest einer Trocknungszylindergruppe (R1, R2) der Trockenpartie (400) benötigt wird.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überdruck (P) von einer Druckseite des Turbinenverbrennungsmotors (10) zu einem Drucknetzwerk der Papierfabrik oder Kartonfabrik geleitet wird.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Turbinenverbrennungsmotor (10) in einer an sich bekannten Weise mit einem Generator (20) verbunden ist, der verwendet wird, um Elektrizität (E) für das interne Verteilungsnetz der Papierfabrik oder Kartonfabrik und/oder für das öffentliche Verteilungsnetz zu erzeugen.
Vorrichtung zum Erzeugen einer Antriebskraft in einer Papierfabrik oder Kartonfabrik, die eine Trockenpartie (400), die zumindest eine Trocknungszylindergruppe (R1, R2), die durch Trocknungszylinder (411–414; 421; 431–433) und durch Saugwalzen (415–417; 434–437) gebildet ist, und zumindest eine Aufpralltrockeneinheit (PK) hat, die durch eine Saugwalze (420) und durch zumindest eine Aufpralleinheit (420a, 420b) ausgebildet ist, wobei die Vorrichtung einen Turbinenverbrennungsmotor (10) hat, dessen Verbrennungsgase (G1) zumindest zu der zumindest einen Aufpralleinheit (420a, 420b) als Aufpralltrocknungsluft geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Saugnetzwerk von zumindest den Saugwalzen (415–417; 434–437) der zumindest einen Trocknungszylindergruppe (R1, R2) der Trockenpartie (400) und der Saugwalze (420) der zumindest einen Aufpralltrockeneinheit (PK) der Trockenpartie (400) mit einer Saugseite des Turbinenverbrennungsmotors (10) verbunden ist, wodurch ein Unterdruck (V1), der durch den Turbinenverbrennungsmotor (10) erzeugt wird, zu den Komponenten geleitet wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Saugnetzwerk aus anderen Komponenten, die einen Unterdruck in der Papierfabrik oder Kartonfabrik benötigen, des Weiteren mit der Saugseite des Turbinenverbrennungsmotors (10) verbunden ist, wodurch ein Unterdruck (V1), der durch den Turbinenverbrennungsmotor (10) erzeugt wird, zu den Komponenten geleitet wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung außerdem eine Dampferzeugungsanlage (30) hat, wodurch rezirkulierende Luft (G2) von der zumindest einen Aufpralleinheit (420a, 420b) zu der Dampferzeugungsanlage (30) geleitet wird, die verwendet wird, um zumindest den Dampf, der durch die Trocknungszylinder (411–414; 421; 431–433) der zumindest einen Trocknungszylindergruppe (R1, R2) der Trockenpartie (400) benötigt wird, zu erzeugen.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drucknetzwerk der Papierfabrik oder Kartonfabrik mit einer Druckseite des Turbinenverbrennungsmotors (10) verbunden ist, wodurch ein Überdruck (P), der durch den Turbinenverbrennungsmotor (10) erzeugt wird, zu dem Drucknetzwerk geleitet wird.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung außerdem einen Generator (20) hat, der mit dem Turbinenverbrennungsmotor (10) verbunden ist und der verwendet wird, um Elektrizität (E) für das interne Verteilungsnetz der Papierfabrik oder Kartonfabrik und/oder für das öffentliche Verteilungsnetz zu erzeugen.