EP0406355A1 - Process and installation for recovering the waste heat contained in the moist drying air issuing from the dryer of a papermaking machine - Google Patents

Process and installation for recovering the waste heat contained in the moist drying air issuing from the dryer of a papermaking machine

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Publication number
EP0406355A1
EP0406355A1 EP89912982A EP89912982A EP0406355A1 EP 0406355 A1 EP0406355 A1 EP 0406355A1 EP 89912982 A EP89912982 A EP 89912982A EP 89912982 A EP89912982 A EP 89912982A EP 0406355 A1 EP0406355 A1 EP 0406355A1
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EP
European Patent Office
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paper
drying
drying air
air
dryer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP89912982A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Vinko MUCIC
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TCH THERMO-CONSULTING-HEIDELBERG GmbH
Original Assignee
TCH THERMO-CONSULTING-HEIDELBERG GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by TCH THERMO-CONSULTING-HEIDELBERG GmbH filed Critical TCH THERMO-CONSULTING-HEIDELBERG GmbH
Publication of EP0406355A1 publication Critical patent/EP0406355A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F5/00—Dryer section of machines for making continuous webs of paper
    • D21F5/20—Waste heat recovery
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B23/00—Heating arrangements
    • F26B23/001—Heating arrangements using waste heat
    • F26B23/002—Heating arrangements using waste heat recovered from dryer exhaust gases
    • F26B23/005—Heating arrangements using waste heat recovered from dryer exhaust gases using a closed cycle heat pump system ; using a heat pipe system
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/52—Heat recovery pumps, i.e. heat pump based systems or units able to transfer the thermal energy from one area of the premises or part of the facilities to a different one, improving the overall efficiency
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Definitions

  • the invention relates to a method for recovering the waste heat contained in the moist drying air emerging from the paper dryer of paper machines by means of a two-substance compression heat pump, with which heat energy is removed from the drying air, with which high-pressure side from feed water Process steam for heating the drying cylinders of the paper dryer of the paper machine is generated and, furthermore, the air used for drying is preheated in a drying air preheater, and a system for carrying out the method.
  • the process steam for heating the drying cylinders previously produced in low-pressure steam boilers fired with fossil fuels is generated in the system of the type mentioned at the beginning (DE-PS 36 12 907) in the resorber of a two-component compression heat pump from feed water.
  • the moisture expelled from the paper web in the dryer is, on the other hand, transferred to the environment and at least partially preheated in the heat pump, which then - for energy recovery - removes heat from the heat pump in the degasser part of the moisture absorbed in the paper dryer is obtained as liquid condensate and must be removed.
  • the object of the invention is to further develop the generic system using existing means as far as possible in such a way that a (further) reduction in the primary energy required for drying is achieved and the pollution of the environment, for example by swath formation, is largely reduced .
  • this object is achieved according to the invention in that the drying air in the paper machine in an essentially closed one, from the drying air preheater, the paper dryer connected downstream thereof and the one
  • Heat exchanger formed circuit is performed, and that the moisture-laden air emerging from the paper dryer is cooled in the downstream heat exchanger to a significantly higher temperature than the temperature of the ambient air.
  • the coupling of the drying air circuit to a dual-substance compression heat pump system provided for the production of the process steam and the operation of the drying air circuit which is thereby possible at a temperature level which is significantly higher than the temperature of the ambient air enables the heat pump to be operated at a favorable power factor to operate.
  • the same degree of dryness in relation to the drying air is obtained by increasing the temperature level in the degasser.
  • the system used to carry out the method is characterized by an essentially closed drying air circuit, which consists of the drying air preheater, the paper dryer connected downstream thereof and the heat exchanger upstream of the paper dryer and the drying air preheater, with a return for liquid condensate of water vapor is formed in the papermaking process, and by a heat-transferring connection of the heat exchanger to the degasifier of the two-component compression heat pump.
  • the heat exchanger which cools the moist drying air emerging from the paper dryer could be formed directly as part of the degasifier of the heat pump. However, it is preferably connected to the degasifier of the two-component compression heat pump via a closed liquid, preferably water, circuit. If necessary, the heat pump can therefore also be easily removed from the drying circuit, which makes it easier to retrofit existing systems in the manner according to the invention.
  • the condensate resulting from the steam supplied to the drying cylinders of the paper dryer is expediently passed to the steam generator, ie the absorber, via a Dual-substance compression heat pump returning condensate line returned as feed water.
  • FIG. 1 shows a schematic circuit diagram of an embodiment of a system constructed in the manner according to the invention.
  • FIG. 2 schematically shows a Mollier diagram for moist air, in which the change in state of the drying air of a known system is compared with the corresponding changes in state of the system according to FIG. 1 working with a closed drying air circuit.
  • the two-component compression heat pump provided for generating steam for heating the drying cylinder (not shown in detail) of the paper dryer - shown essentially in the upper right-hand area of the drawing - is designated in its entirety by 10, while the with 12 closed drying air circuit is shown in the lower left area of the circuit diagram.
  • the paper dryer 14 shown schematically as a heat exchanger, is connected via a line 16 to an air / water heat exchanger 18, a fan 20 which is vaporized in the paper dryer 14 by means of the steam-heated drying cylinders from the paper web to be dried Water humidified air / water heat exchanger 18 promotes.
  • the air / water heat exchanger 18 heat is extracted from the moist drying air supplied by the paper dryer, as a result of which a corresponding proportion of the water vapor condenses and becomes liquid
  • Form is discharged via a condensate 22.
  • the condensed water is expediently reused in the paper production process.
  • the cooled air is conveyed via a line 24 with the blower 26 switched on to a drying air preheater 28, where it is heated and thus its relative humidity is reduced.
  • the drying air circuit is closed via a line 30 leading from the drying air preheater 28 to the paper dryer 14.
  • a two-material working medium e.g. an ammonia-water mixture
  • a working medium component e.g. To expel ammonia in gaseous form from the rich working solution.
  • the heat transfer from the air / water heat exchanger 18 to the degasser 32 takes place in the illustrated case via an intermediate water circuit 34, but it can be seen that the air / water heat exchanger 18 with the degasser 32 could also be assembled into a common structural unit , whereby the water cycle would then be omitted.
  • the poor solution formed in the degasifier 32 by expelling the gaseous component, ie the ammonia, is conveyed to the resorber 40 provided on the high-pressure side via a line 36 with the solution pump 38 switched on and the pressure being increased.
  • the component of the working medium expelled in gaseous form in the degasser 32, ie the ammonia, is, on the other hand, led to the resorber 40 by means of a line 42 connecting the degasser 32 to the resorber 40 with the compressor 44 switched on, increasing the pressure and removing it there Heat of absorption is reabsorbed in the solution.
  • the solution which is then rich again, then flows back via a line 46 to the degasifier 32, with one switched on in line 46 Throttle device 48 the pressure in the rich solution is reduced.
  • Throttle device 48 the pressure in the rich solution is reduced.
  • heat supplied by the air / water heat exchanger 18 can then be absorbed again via the water circuit 34 and ammonia can be expelled in gaseous form from the rich solution.
  • the temperature changer 50 which is customary in the case of two-material compression heat pumps.
  • the heat of absorption is transferred in the resorber 40 to feed water supplied via a line 52, which is thereby evaporated and is then fed into the process steam line 54 as a low-pressure process steam at a pressure of approximately 3 bar or higher.
  • Line 54 leads to paper dryer 14, i.e. is used to heat the drying cylinders, the temperature of the steam entering the cylinders then being 140 ° to 150 ° C., corresponding to the temperature of the process steam of conventional paper machines.
  • the steam condensing in the paper dryer is then returned to the resorber 40 by a pump 56 via the line 52 as feed water.
  • the space of the air / water heat exchanger 18 through which the moist drying air flows is additionally via a
  • Branch line 58 is connected to the process steam line 54, the entry of process steam into the air / water heat exchanger being prevented by an upper flow valve 60 which is switched on and normally closed in the branch line. If the paper machine has to be stopped for a short time due to tears in the paper web, ie the steam supply to the paper dryer 14 is switched off, the upper valve 60 is opened by a control device which scans the pressure increase in the process steam line 52 and the process steam generated in the resorber is thus in the air / Water heat exchanger 18 out. As a result, thermal energy is still available for degassing the working medium in the degasser 32 The heat pump 10 is available, which can therefore be operated continuously without the need for an additional steam source. In addition, the process steam can simultaneously remove air on the heat-exchanging surfaces of the heat exchanger during normal operation
  • Air / water heat exchanger serve 18 deposited pollution.
  • process steam is thus immediately available again for heating the drying cylinders of the paper dryer 14 by simply supplying the process steam line 54 to
  • the heat energy required in the drying air preheater 28 for reheating the air cooled in the heat exchanger 18 is likewise taken from the heat pump 10, for which purpose the rich solution from the resorber 40 to the degasser 32 is tapped between the resorber 40 and the heat converter 50 and via one Line 62 is connected to the drying air preheater 28. Via a return line 64, the part of the rich solution which is led via the tap line 62 to the drying air preheater and cooled by the release of thermal energy is fed into the line 46, specifically in the area between the heat converter 50 and the throttle element 48 returned.
  • useful heat for the operation of a useful heat circuit for example a heating circuit
  • a useful heat circuit 70 can be taken from the rich solution via a heat exchanger 68 connected between the tap line 62 and the return line 64 .
  • This useful heat circuit 70 is only shown schematically as a circuit with a switched-on consumer 72 and a circulation pump 74.
  • the drive energy required to operate the units of the heat pump 10 as well as the drying air circuit is in the case shown by an electrical generator 76, which in turn may be driven by a gas engine 78.
  • a heat exchanger 80 is provided which, in parallel with the heat exchanger 50, on the high-pressure side of part of the arms conveyed via the line 36 from the degasser 32 to the resorber 40 Solution flows through.
  • FIG. 2 in a Mollier diagram for moist air - in which the temperature is plotted against the water content - a conventional drying process a is schematically compared to a paper drying process b carried out in the system according to the invention described above, the line S being the May represent the saturation line below which a water content, for example at a higher temperature than water vapor, is condensed to give off liquid heat to give off condensation heat.
  • the procedure is such that (in point 1) air with an outside temperature of, for example, 15 ° C. is removed from the ambient atmosphere and heated by the addition of heat (up to point 2), thereby reducing its relative air humidity. With further supply of heat, the air then (up to point 3) absorbs moisture in the paper dryer. By cooling the moist exhaust air from the paper dryer, the relative air humidity of the drying air (up to point 4) increases to 100%, whereby a further decrease in temperature (up to point 5) causes some of the water vapor to condense and accumulate in liquid form. In the state reached in point 5, the drying air, which is still significantly warmed above the ambient temperature, is released into the ambient atmosphere with a relative humidity of 100% as exhaust air.
  • Work equipment component i.e. of ammonia, can be used in the degasser 32 from the working fluid of the two-fluid compression heat pump 10.
  • Drying air in a closed circuit by avoiding the discharge of water vapor and any other pollutants into the surrounding atmosphere also saves a considerable amount of primary energy to be used because the heat of condensation of the water vapor expelled from the paper web to be dried in the paper dryer 14 completely degasses the two on the low-pressure side Material working fluid of the heat pump 10 is available.

Abstract

Le dispositif comprend une thermopompe à compression binaire (10) soumise du côté basse pression à l'air chaud de l'énergie thermique extraite. Cette thermopompe produit, du côté haute pression, à partir d'eau d'alimentation, de la vapeur d'opération pour chauffer le cylindre de séchage du sèche-papier de la machine à papier et préchauffe ensuite l'air utilisé pour le séchage dans un réchauffeur d'air de séchage. L'air de séchage suit un circuit (12) essentiellement fermé constitué, à l'intérieur de la machine à papier, par le préchauffeur d'air de séchage (28), par le sèche-papier (14), connecté en aval du préchauffeur, et par un échangeur de chaleur (18), connecté en aval du sèche-papier (14) et en amont du réchauffeur d'air de séchage (28), qui comporte un dispositif qui remet en circulation dans le processus de fabrication du papier l'eau de condensation produite par la vapeur d'eau. L'échangeur de chaleur (18) est en rapport caloporteur avec le dégazeur (32) de la thermopompe à compression binaire (10). L'air chargé d'humidité qui sort du sèche-papier (14) est refroidi dans l'échangeur de chaleur (18) agencé en aval jusqu'à une température nettement supérieure à celle de l'air ambiant.The device comprises a binary compression heat pump (10) subjected on the low pressure side to the hot air of the extracted thermal energy. This heat pump produces, on the high pressure side, from supply water, operating steam to heat the drying cylinder of the paper machine paper dryer and then preheats the air used for drying in a drying air heater. The drying air follows an essentially closed circuit (12) constituted, inside the paper machine, by the drying air preheater (28), by the paper dryer (14), connected downstream of the preheater, and by a heat exchanger (18), connected downstream of the paper dryer (14) and upstream of the drying air heater (28), which comprises a device which recirculates in the manufacturing process of the paper the condensation produced by the water vapor. The heat exchanger (18) is in heat transfer relationship with the degasser (32) of the binary compression heat pump (10). The moisture-laden air leaving the paper dryer (14) is cooled in the heat exchanger (18) arranged downstream to a temperature significantly higher than that of the ambient air.

Description

Verfahren iiJ Anlage zur Rückgewinnung von in der aus demProcess iiJ plant for the recovery of in the from the
Papiertrockner von Papiermaschinen austretenden feuchtenPaper dryer from damp machines emerging
Trockr.ungsluft enthaltener Abwärme.Waste heat contained in the drying air.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung von in der aus dem Papiertrockner von Papiermaschinen aus¬ tretenden feuchten Trocknungsluft enthaltener Abwärme mittels einer niederdruckseitig mit der Trocknungsluft ent- no mener Wärmeenergie beaufschlagten Zweistoff-Kompres¬ sions-Wär epumpe, mit welcher hochdruckseitig aus Speise¬ wasser Prozeßdampf zur Beheizung der TrocknungsZylinder des Papiertrockners der Papiermaschine erzeugt und außerdem anschließend in einem Trocknungsluft-Vorwärmer die zur Trocknung verwendete Luft vorgewärmt wird, sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for recovering the waste heat contained in the moist drying air emerging from the paper dryer of paper machines by means of a two-substance compression heat pump, with which heat energy is removed from the drying air, with which high-pressure side from feed water Process steam for heating the drying cylinders of the paper dryer of the paper machine is generated and, furthermore, the air used for drying is preheated in a drying air preheater, and a system for carrying out the method.
Bei der Papierherstellung in Papiermaschinen wird der ur¬ sprünglich relativ dünne Faserbrei zunächst zum Faservlies verdichtet und dann durch Vakuumsauger und durchIn papermaking in paper machines, the originally relatively thin pulp is first compacted to form a fleece and then by vacuum suction and through
Gautschwalzen und schließlich in der Pressenpartie durch eine Reihe von Naßpressen entwässert. Das restliche Wasser wird dann im Trocknungsteil der Papiermaschine entzogen, der von einer Reihe in einer Trocknungskammer angeordneten, mit Niederdruck-Dampf mit Temperaturen von etwa 140° bisRubber rollers and finally dewatered in the press section by a series of wet presses. The remaining water is then extracted in the drying section of the paper machine, which is arranged in a row in a drying chamber, using low-pressure steam at temperatures of about 140 ° to
150°C beheizten Zylindern gebildet wird. Der früher in mit fossilen Brennstoffen gefeuerten Niederdruck-Dampfkesseln erzeugte Prozeßdampf für die Beheizung der Trocknungs¬ zylinder wird bei der Anlage der eingangs erwähnten Art (DE-PS 36 12 907) im Resorber einer Zweistoff-Kompressions- Wärmepumpe aus Speisewasser erzeugt. Die im Trockner aus der Papierbahn ausgetriebene Feuchtigkeit wird andererseits auf der Umgebung entnommene und zumindest teilweise eben¬ falls in der Wärmepumpe vorgewärmte Trocknungs uft über- tragen, welcher dann - zur Energie-Rückgewinnung - im Ent¬ gaser der Wärmepumpe wieder Wärme entzogen wird, wobei ein Teil der im Papiertrockner aufgenommenen Feuchte als flüssiges Kondensat anfällt und abgeführt werden muß. Die mit dem restlichen aufgenommenen Wasserdampf gesättigte Luft wird dann als Abluft in die Umgebungsatmosphäre abge¬ geben, wodurch sie nicht nur den Wasserdampfgehalt erhöht, sondern es - bei weiterer Abkühlung auf die Umgebungstempe- ratur - auch zu Schaden- oder Nebelbildung kommt. Es kommt also zu einer unerwünschten Umweltbelastung der Umgebungs¬ atmosphäre, die nicht nur wegen der Veränderung des Klein¬ klimas sowie der Gefahr von Eis- und Reifbildung im Winter nachteilig ist. Vielmehr fördert ein hoher Wasserdampf¬ gehalt in der Atmosphäre auch den in neuerer Zeit als Gefahr für das Klima erkannten "Treibhauseffekt". Darüber hinaus ist auch nicht auszuschließen, daß mit den Wasser¬ dampfschwaden auch (geringere)- Mengen von Schadstoffen aus dem Papier-Herstellungsprozeß in die Umwelt gelangen können.150 ° C heated cylinders is formed. The process steam for heating the drying cylinders previously produced in low-pressure steam boilers fired with fossil fuels is generated in the system of the type mentioned at the beginning (DE-PS 36 12 907) in the resorber of a two-component compression heat pump from feed water. The moisture expelled from the paper web in the dryer is, on the other hand, transferred to the environment and at least partially preheated in the heat pump, which then - for energy recovery - removes heat from the heat pump in the degasser part of the moisture absorbed in the paper dryer is obtained as liquid condensate and must be removed. The air saturated with the remaining absorbed water vapor is then emitted into the ambient atmosphere as exhaust air, which not only increases the water vapor content, but also - when cooling further to the ambient temperature. ratur - damage or fog also forms. There is therefore an undesirable environmental impact on the surrounding atmosphere, which is disadvantageous not only because of the change in the small climate and the risk of ice and frost formation in winter. Rather, a high water vapor content in the atmosphere also promotes the "greenhouse effect" that has recently been recognized as a danger to the climate. In addition, it cannot be ruled out that (smaller) quantities of pollutants from the paper manufacturing process can get into the environment with the water vapor.
Bei Papiermaschinen, bei denen der Prozeßdampf für die Beheizung der Trocknungstrommel in konventioneller Weise durch einen Dampferzeuger o.dgl. erfolgt bzw. die Trocknung ohne Trocknungswalzen mit überhitztem Dampf oder einem dampfreichen Dampf-Gas-Gemisch in einem Tunneltrockner erfolgt, ist es bekannt (DE-OS 26 30 853; DE-OS 32 40 611) für die Nutzung der in der feuchten Abluft der Trocknungs- kammer enthaltenen Abwärme eine gesonderte (Einstoff-In paper machines in which the process steam for heating the drying drum in a conventional manner by a steam generator or the like. takes place or the drying takes place without drying rollers with superheated steam or a steam-rich steam-gas mixture in a tunnel dryer, it is known (DE-OS 26 30 853; DE-OS 32 40 611) for the use of the in the moist exhaust air Drying chamber contain a separate (single-substance
) ärmepumpe zu verwenden, in deren Verdampfer die feuchte Abluft abgekühlt und die enthaltene Feuchtigkeit - teil¬ weise - kondensiert wird, worauf dann die abgekühlte Abluft im Kondensator der Wärmepumpe wieder erwärmt und gegebenen- falls erneut als Trocknungsluft in der Trocknungskammer der Papiermaschine verwendet wird. Eine Koppelung der für die Abwärmenutzung der Trocknungsluft verwendete Wärmepumpe mit der Prozeßdampferzeugung erfolgt hierbei aber nicht.) to use a heat pump, in the evaporator of which the moist exhaust air is cooled and the moisture contained is condensed, in some cases, whereupon the cooled exhaust air in the condenser of the heat pump is heated again and, if appropriate, used again as drying air in the drying chamber of the paper machine. However, the heat pump used for the waste heat recovery of the drying air is not coupled to the process steam generation.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die gattungsbildende Anlage unter möglichst weitgehender Nut¬ zung vorhandener Mittel dahingehend weiterzubilden, daß eine (weitere) Verringerung der für die Trocknung erforder¬ lichen Primärenergie erzielt und die Belastung der Umwelt, z.B. durch Schwadenbildung, weitestgehend reduziert wird. Ausgehend von einem Verfahren der eingangs erwähnten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Trocknungsluft in der Papiermaschine in einem im wesent¬ lichen geschlossenen, vom Trocknungsluft-Vorwärmer, dem diesem nachgeschalteten Papiertrockner und einem demIn contrast, the object of the invention is to further develop the generic system using existing means as far as possible in such a way that a (further) reduction in the primary energy required for drying is achieved and the pollution of the environment, for example by swath formation, is largely reduced . Starting from a method of the type mentioned at the outset, this object is achieved according to the invention in that the drying air in the paper machine in an essentially closed one, from the drying air preheater, the paper dryer connected downstream thereof and the one
Papiertrockner nach- und dem Trocknungsluft-Vorwärmer vor¬ geschalteten, eine Rückführung für flüssig anfallendes Kondensat des Wasserdampfs in den Papierherstellungsprozeß aufweisenden, mit dem Entgaser der Zweistoff-Kompressions- Wärmepumpe in wärmeübertragender Verbindung stehendenPaper dryer downstream and drying air preheater upstream, a return for liquid condensate of the water vapor in the paper manufacturing process, with the degasser of the two-component compression heat pump in heat-transferring connection
Wärmetauscher gebildeten Kreislauf geführt wird, und daß die aus dem Papiertrockner austretende feuchtigkeits¬ beladene Luft im nachgeschalteten Wärmetauscher auf eine gegenüber der Temperatur der Umgebungsluft deutlich höhere Temperatur abgekühlt wird. Die Ankoppelung des Trocknungs¬ luft-Kreislaufs an eine zur Erzeugung des Prozeßdampfs vor¬ gesehene Zweistoff-Kompressions-Wärmepumpenanlage und der dadurch mögliche Betrieb des Trocknungsluft-Kreislaufs auf einem gegenüber der Temperatur der Umgebungsluft deutlich erhöhten Temperaturniveau ermöglicht es, die Wärmepumpe mit einer günstigen Leistungsziffer zu betreiben. Im Vergleich zu konventionellen Papiertrocknern, bei denen erwärmte Um¬ gebungsluft als Trocknungsluft verwendet wird, wird durch die Hochsetzung des Temperaturniveaus im Entgaser der gleiche Trocknungsgrad in bezug auf die Trocknungsluft erhalten. Gegenüber den erwähnten konventionellen Papier¬ trocknern müssen also keine größeren Mengen von Trocknungs¬ luft umgewälzt werden, um den gleichen Trocknungsgrad zu erreichen, d.h. weder die für die Umwälzung der Luft erfor- derlichen Kompressoren noch die Leitungsquerschnitte müssen auf erhöhte Leistung umgestellt werden. Das bedeutet auch, daß konventionelle, d.h. bisher mit erwärmter Umgebungs¬ luft, arbeitende Anlagen mit geringem Aufwand umgestellt werden können, wodurch gleichzeitig die erwähnte Verbesse- rung der Leistungsziffer der für die Erzeugung desHeat exchanger formed circuit is performed, and that the moisture-laden air emerging from the paper dryer is cooled in the downstream heat exchanger to a significantly higher temperature than the temperature of the ambient air. The coupling of the drying air circuit to a dual-substance compression heat pump system provided for the production of the process steam and the operation of the drying air circuit which is thereby possible at a temperature level which is significantly higher than the temperature of the ambient air enables the heat pump to be operated at a favorable power factor to operate. In comparison to conventional paper dryers, in which heated ambient air is used as drying air, the same degree of dryness in relation to the drying air is obtained by increasing the temperature level in the degasser. Compared to the conventional paper dryers mentioned, no large amounts of drying air have to be circulated in order to achieve the same degree of drying, i.e. neither the compressors required for circulating the air nor the line cross-sections have to be changed over to increased performance. This also means that conventional, i.e. Up to now, with heated ambient air, working systems can be converted with little effort, whereby at the same time the aforementioned improvement in the performance figure for the generation of the
Prozeßdampfs verwendeten Wärmepumpe erhalten und somit also ein geringerer Energieeinsatz insgesamt erforderlich ist. Die zur Durchführung des Verfahrens verwendete Anlage ist gekennzeichnet durch einen im wesentlichen geschlossenen Trocknungsluft-Kreislauf, der vom Trocknungsluft-Vorwärmer, dem diesen nachgeschalteten Papiertrockner und dem dem Papiertrockner nach- und dem Trocknungsluft-Vorwärmer vor¬ geschalteten Wärmetauscher mit einer Rückführung für flüssig anfallendes Kondensat des Wasserdampfs in den Papierherstellungsprozeß gebildet wird, und durch eine wärmeübertragende Verbindung des Wärmetauschers mit dem Entgaser der Zweistoff-Kompressions-Wärmepumpe.Process steam used heat pump and thus a lower total energy consumption is required. The system used to carry out the method is characterized by an essentially closed drying air circuit, which consists of the drying air preheater, the paper dryer connected downstream thereof and the heat exchanger upstream of the paper dryer and the drying air preheater, with a return for liquid condensate of water vapor is formed in the papermaking process, and by a heat-transferring connection of the heat exchanger to the degasifier of the two-component compression heat pump.
Der die aus dem Papiertrockner austretende feuchte Trock¬ nungsluft abkühlende Wärmetauscher könnte direkt als Teil des Entgasers der Wärmepumpe ausgebildet sein. Vorzugsweise ist er jedoch über einen geschlossenen Flüssigkeits-, vor¬ zugsweise Wasser-Kreislauf mit dem Entgaser der Zweistoff- Kompressions-Wärmepumpe verbunden. Im Bedarfsfall kann die Wärmepumpe deshalb auch ohne Schwierigkeiten vom Trock¬ nungskreislauf weggebaut werden, wodurch die nachträgliche Umrüstung bereits bestehender Anlagen in der erfindungs¬ gemäßen Weise erleichtert wird.The heat exchanger which cools the moist drying air emerging from the paper dryer could be formed directly as part of the degasifier of the heat pump. However, it is preferably connected to the degasifier of the two-component compression heat pump via a closed liquid, preferably water, circuit. If necessary, the heat pump can therefore also be easily removed from the drying circuit, which makes it easier to retrofit existing systems in the manner according to the invention.
Wenn die zum Antrieb der Aggregate der Zweistoff-Kompres¬ sions-Wärmepumpe sowie des Trocknungskreislaufs erforder- liehe Antriebsenergie mittels einer Verbrennungs¬ kraftmaschine erzeugt wird, empfiehlt es sich, in dem vom Entgaser zum Resorber strömenden Leitungszweig hochdruck- seitig parallel zu einem in der Wärmepumpe vorgesehenen Wärmewandler einen Wärmetauscher vorzusehen, in welchem die Motorenabwärme der Verbrennungskraftmaschine auf die arme Lösung übertragen wird.If the drive energy required to drive the aggregates of the two-component compression heat pump and the drying circuit is generated by means of an internal combustion engine, it is advisable in the line branch flowing from the degasifier to the resorber on the high-pressure side parallel to one in the heat pump provided heat converter to provide a heat exchanger in which the engine waste heat of the internal combustion engine is transferred to the poor solution.
Das aus dem den TrocknungsZylindern des Papiertrockners zugeführten Dampf entstehende Kondensat wird zweckmäßig über eine zum Dampferzeuger, d.h. dem Resorber der Zweistoff-Kompressions-Wärmepumpe zurückführende Kondensat- Leitung als Speisewasser zurückgeführt.The condensate resulting from the steam supplied to the drying cylinders of the paper dryer is expediently passed to the steam generator, ie the absorber, via a Dual-substance compression heat pump returning condensate line returned as feed water.
Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung in Verbin¬ dung mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt:The invention is explained in more detail in the following description in conjunction with the drawing, which shows:
Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer Ausfüh¬ rungsform einer in der erfindungsgemäßen Weise ausgebildeten Anlage; und1 shows a schematic circuit diagram of an embodiment of a system constructed in the manner according to the invention; and
Fig. 2 schematisch ein Mollier-Diagramm für feuchte Luft, in welchem die Zustandsände- rung der Trocknungsluft einer bekannten Anlage den entsprechenden Zustandsände- rungen der mit geschlossenem Trocknungs- luft-Kreislauf arbeitenden Anlage gemäß Figur 1 gegenübergestellt sind.2 schematically shows a Mollier diagram for moist air, in which the change in state of the drying air of a known system is compared with the corresponding changes in state of the system according to FIG. 1 working with a closed drying air circuit.
In dem in Figur 1 dargestellten schematischen Schaltbild ist die zur Dampferzeugung zur Beheizung der (nicht im einzelnen gezeigten) TrocknungsZylinder des Papiertrockners vorgesehene - im wesentlichen im oberen rechten Bereich der Zeichnung dargestellte - Zweistoff-Kompressions-Wärmepumpe in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnet, während der mit 12 bezeichnete geschlossene Trocknungsluft-Kreislauf im unteren linken Bereich des Schaltbilds dargestellt ist.In the schematic circuit diagram shown in Figure 1, the two-component compression heat pump provided for generating steam for heating the drying cylinder (not shown in detail) of the paper dryer - shown essentially in the upper right-hand area of the drawing - is designated in its entirety by 10, while the with 12 closed drying air circuit is shown in the lower left area of the circuit diagram.
Im Trocknungskreislauf 12 ist der schematisch als Wärme¬ tauscher dargestellte Papiertrockner 14 über eine Leitung 16 mit einem Luft/Wasser-Wärmetauscher 18 verbunden, wobei ein Gebläse 20 die im Papiertrockner 14 durch das mittels der dampfbeheizten Trocknungszylinder aus der zu trocknen¬ den Papierbahn dampfförmig ausgetriebene Wasser befeuchtete Luft/Wasser-Wärmetauscher 18 fördert. Im Luft/Wasser-Wärme- tauscher 18 wird der vom Papiertrockner zugeführten feuch¬ ten Trocknungsluft Wärme entzogen, wodurch ein entsprechen¬ der Anteil des Wasserdampfs kondensiert und in flüssiger In the drying circuit 12, the paper dryer 14, shown schematically as a heat exchanger, is connected via a line 16 to an air / water heat exchanger 18, a fan 20 which is vaporized in the paper dryer 14 by means of the steam-heated drying cylinders from the paper web to be dried Water humidified air / water heat exchanger 18 promotes. In the air / water heat exchanger 18, heat is extracted from the moist drying air supplied by the paper dryer, as a result of which a corresponding proportion of the water vapor condenses and becomes liquid
Form über eine Kondeπsatleitung 22 abgeführt wird. Das kondensierte Wasser wird zweckmäßig im Papier-Herstellungs¬ prozeß wiederverwendet. Die abgekühlte Luft wird über eine Leitung 24 mit eingeschaltetem Gebläse 26 zu einem Trock- nungsluft-Vorwärmer 28 gefördert, wo sie erwärmt und somit ihre relative Feuchte herabgesetzt wird. Ober eine vom Trocknungsluft-Vorwärmer 28 zum Papiertrockner 14 führende Leitung 30 wird der Trocknungsluft-Kreislauf geschlossen.Form is discharged via a condensate 22. The condensed water is expediently reused in the paper production process. The cooled air is conveyed via a line 24 with the blower 26 switched on to a drying air preheater 28, where it is heated and thus its relative humidity is reduced. The drying air circuit is closed via a line 30 leading from the drying air preheater 28 to the paper dryer 14.
In der in der Zeichnung nur in ihren Hauptkomponenten dar¬ gestellten Zweistoff-Kompressions-Wärmepumpe 10 wird ein Zweistoff-Arbeitsmittel, z.B. ein Ammoniak-Wasser-Gemisch, dazu verwendet, mittels der der feuchten Trocknungsluft im Luft/Wasser-Wärmetauscher 18 entzogener Wärmeenergie in einem Entgaser 32 auf niedrigem Druckniveau eine Arbeits¬ mittelkomponente, z.B. Ammoniak, gasförmig aus der reichen Arbeitsmittellösung auszutreiben. Die Wärmeübertragung vom Luft/Wasser-Wärmetauscher 18 zum Entgaser 32 erfolgt dabei im dargestellten Fall über einen zwischengeschalteten Wasser-Kreislauf 34, wobei jedoch ersichtlich ist, daß der Luft/Wasser-Wärmetauscher 18 mit dem Entgaser 32 auch zu einer gemeinsamen Baueinheit zusammengebaut sein könnte, wobei der Wasser-Kreislauf dann entfallen würde.In the two-component compression heat pump 10 shown in the drawing only in its main components, a two-material working medium, e.g. an ammonia-water mixture, used by means of the heat energy extracted from the moist drying air in the air / water heat exchanger 18 in a degasser 32 at a low pressure level, a working medium component, e.g. To expel ammonia in gaseous form from the rich working solution. The heat transfer from the air / water heat exchanger 18 to the degasser 32 takes place in the illustrated case via an intermediate water circuit 34, but it can be seen that the air / water heat exchanger 18 with the degasser 32 could also be assembled into a common structural unit , whereby the water cycle would then be omitted.
Die im Entgaser 32 durch das Austreiben der gasförmigen Komponente, d.h. des Ammoniaks, entstehende arme Lösung wird über eine Leitung 36 mit eingeschalteter Lösungspumpe 38 unter Druckerhδhung zum hochdruckseitig vorgesehenen Resorber 40 gefördert. Die im Entgaser 32 gasförmig ausge- triebene Komponente des Arbeitsmittels, d.h. das Ammoniak, wird andererseits mittels eines, in eine den Entgaser 32 mit dem Resorber 40 verbindende Leitung 42 mit eingeschal¬ tetem Kompressor 44 unter Druckerhδhung zum Resorber 40 geführt und dort unter Abfuhr von Resorptionswärme in der Lösung wieder resorbiert. Die dann wieder reiche Lösung strömt anschließend über eine Leitung 46 zum Entgaser 32 zurück, wobei durch ein in die Leitung 46 eingeschaltetes Drosselorgan 48 der Druck in der reichen Lösung erniedrigt wird. Im Entgaser 32 kann dann wieder über den Wasser- Kreislauf 34 vom Luft/Wasser-Wärmetauscher 18 zugeführte Wärme aufgenommen und Ammoniak gasförmig aus der reichen Lösung ausgetrieben werden. In die Leitungen 36 und 46 des Lδsungskreislaufs ist dann zweckmäßig - der bei Zweistoff- Kompressions-Wärmepumpen übliche - Temperaturwechsler 50 eingeschaltet.The poor solution formed in the degasifier 32 by expelling the gaseous component, ie the ammonia, is conveyed to the resorber 40 provided on the high-pressure side via a line 36 with the solution pump 38 switched on and the pressure being increased. The component of the working medium expelled in gaseous form in the degasser 32, ie the ammonia, is, on the other hand, led to the resorber 40 by means of a line 42 connecting the degasser 32 to the resorber 40 with the compressor 44 switched on, increasing the pressure and removing it there Heat of absorption is reabsorbed in the solution. The solution, which is then rich again, then flows back via a line 46 to the degasifier 32, with one switched on in line 46 Throttle device 48 the pressure in the rich solution is reduced. In the degasser 32, heat supplied by the air / water heat exchanger 18 can then be absorbed again via the water circuit 34 and ammonia can be expelled in gaseous form from the rich solution. In the lines 36 and 46 of the solution circuit it is then expedient to switch on the temperature changer 50, which is customary in the case of two-material compression heat pumps.
Die Resorptionswärme wird im Resorber 40 auf über eine Leitung 52 zugeführtes Speisewasser übertragen, welches dabei verdampft wird und dann mit einem Druck von etwa 3 bar oder höher als Niederdruck-Prozeßdampf in die Prozeßdampf-Leitung 54 eingespeist wird. Die Leitung 54 führt zum Papiertrockner 14, d.h. dient zur Beheizung der Trocknungszylinder, wobei die Temperatur des in die Zylinder eintretenden Dampfs dann - entsprechend der Tempe¬ ratur des Prozeßdampfs von konventionellen Papiermaschinen - 140° bis 150°C betragen möge. Der im Papiertrockner kondensierende Dampf wird dann durch eine Pumpe 56 über die Leitung 52 wieder als Speisewasser zum Resorber 40 zurück¬ gefordert.The heat of absorption is transferred in the resorber 40 to feed water supplied via a line 52, which is thereby evaporated and is then fed into the process steam line 54 as a low-pressure process steam at a pressure of approximately 3 bar or higher. Line 54 leads to paper dryer 14, i.e. is used to heat the drying cylinders, the temperature of the steam entering the cylinders then being 140 ° to 150 ° C., corresponding to the temperature of the process steam of conventional paper machines. The steam condensing in the paper dryer is then returned to the resorber 40 by a pump 56 via the line 52 as feed water.
Der von der feuchten Trocknungsluft durchströmte Raum des Luft/Wasser-Wärmetauschers 18 ist zusätzlich über eineThe space of the air / water heat exchanger 18 through which the moist drying air flows is additionally via a
Zweigleitung 58 mit der Prozeßdampf-Leitung 54 verbunden, wobei der Obertritt von Prozeßdampf in den Luft/Wasser- Wärmetauscher durch ein in die Zweigleitung eingeschaltetes und normalerweise geschlossenes Oberstrδmventil 60 verhin- dert wird. Muß die Papiermaschine wegen Risses der Papier¬ bahn kurzzeitig stillgesetzt, d.h. die Dampfzufuhr zum Papiertrockner 14 abgeschaltet werden, wird das Obertrδm¬ ventil 60 über eine die Druckerhδhung in der Prozeßdampf- Leitung 52 abtastende Steuereinrichtung geöffnet und der im Resorber erzeugte Prozeßdampf somit in den Luft/Wasser- Wärmetauscher 18 geführt. Dadurch steht weiterhin Wärme¬ energie für die Entgasung des Arbeitsmittels im Entgaser 32 der Wärmepumpe 10 zur Verfügung, die also ständig weiterbe¬ trieben werden kann, ohne daß eine zusätzliche Dampfquelle erforderlich wäre.Außerdem kann der Prozeßdampf dabei gleichzeitig zur Entfernung von während des normalen Betriebes luftseitig auf den wämetauschenden Flächen desBranch line 58 is connected to the process steam line 54, the entry of process steam into the air / water heat exchanger being prevented by an upper flow valve 60 which is switched on and normally closed in the branch line. If the paper machine has to be stopped for a short time due to tears in the paper web, ie the steam supply to the paper dryer 14 is switched off, the upper valve 60 is opened by a control device which scans the pressure increase in the process steam line 52 and the process steam generated in the resorber is thus in the air / Water heat exchanger 18 out. As a result, thermal energy is still available for degassing the working medium in the degasser 32 The heat pump 10 is available, which can therefore be operated continuously without the need for an additional steam source. In addition, the process steam can simultaneously remove air on the heat-exchanging surfaces of the heat exchanger during normal operation
Luft/Wasser-Wärmetauschers 18 niedergeschlagenen Verschmut¬ zungen dienen. Beim Wiederanfahren der Papiermaschine steht somit unmittelbar wieder Prozeßdampf für die Beheizung der Trocknungszylinder des Papiertrockners 14 zur Verfügung, indem einfach die Zufuhr der Prozeßdampf-Leitung 54 zumAir / water heat exchanger serve 18 deposited pollution. When the paper machine is restarted, process steam is thus immediately available again for heating the drying cylinders of the paper dryer 14 by simply supplying the process steam line 54 to
Papiertrockner geöffnet und hierdurch das Überströmventil 60 geschlossen wird.Paper dryer opened and thereby the overflow valve 60 is closed.
Die im Trocknungsluft-Vorwärmer 28 zur Wiedererwärmung der im Wärmetauscher 18 abgekühlten Luft erforderliche Wärme¬ energie wird ebenfalls der Wärmepumpe 10 entnommen, wofür die reiche Lösung vom Resorber 40 zum Entgaser 32 führende Leitung 46 zwischen dem Resorber 40 und dem Wärmewandler 50 angezapft und über eine Leitung 62 mit dem Trocknungsluft- Vorwärmer 28 verbunden wird. Ober eine Rückführleitung 64 wird der über die Anzapf-Leitung 62 zum Trocknungsluft-Vor¬ wärmer geführte und durch Abgabe von Wärmeenergie abge¬ kühlte Teil der reichen Lösung in die Leitung 46, und zwar im Bereich zwischen dem Wärmewandler 50 und dem Drossel- organ 48 zurückgeführt. In dem im Schaltbild dargestellten speziellen Ausführungsbeispiel ist davon ausgegangen, daß über einen zwischen die Anzapfleitung 62 und die Rückführ¬ leitung 64 geschaltete Wärmetauscher 68 der reichen Lösung zusätzlich Nützwärme für den Betrieb eines Nutzwär e-Kreis- laufs - beispielsweise eines Heizungskreislaufs - entnommen werden kann. Dieser Nutzwärme-Kreislauf 70 ist nur schema¬ tisch als Kreislauf mit einem eingeschalteten Verbraucher 72 und einer Umwälzpumpe 74 dargestellt.The heat energy required in the drying air preheater 28 for reheating the air cooled in the heat exchanger 18 is likewise taken from the heat pump 10, for which purpose the rich solution from the resorber 40 to the degasser 32 is tapped between the resorber 40 and the heat converter 50 and via one Line 62 is connected to the drying air preheater 28. Via a return line 64, the part of the rich solution which is led via the tap line 62 to the drying air preheater and cooled by the release of thermal energy is fed into the line 46, specifically in the area between the heat converter 50 and the throttle element 48 returned. In the specific exemplary embodiment shown in the circuit diagram, it is assumed that useful heat for the operation of a useful heat circuit, for example a heating circuit, can be taken from the rich solution via a heat exchanger 68 connected between the tap line 62 and the return line 64 . This useful heat circuit 70 is only shown schematically as a circuit with a switched-on consumer 72 and a circulation pump 74.
Die zum Betrieb der Aggregate der Wärmepumpe 10 ebenso wie des Trocknungsluft-Kreislaufs vorgesehenen Aggregate erfor¬ derliche Antriebsenergie wird im dargestellten Fall von einem elektrischen Generator 76 geliefert, der seinerseits von einem Gasmotor 78 angetrieben sein möge. Um die Motorenabwärme des Gasmotors 78 für den Papiertrocknungs- prozeß nutzbar zu machen, ist ein Wärmetauscher 80 vorge- sehen, der in Parallelschaltung zum Wärmewechsler 50 hoch- druckseitig von einem Teil der über die Leitung 36 vom Ent¬ gaser 32 zum Resorber 40 geförderten armen Lösung durch¬ strömt wird.The drive energy required to operate the units of the heat pump 10 as well as the drying air circuit is in the case shown by an electrical generator 76, which in turn may be driven by a gas engine 78. In order to make the engine waste heat of the gas engine 78 usable for the paper drying process, a heat exchanger 80 is provided which, in parallel with the heat exchanger 50, on the high-pressure side of part of the arms conveyed via the line 36 from the degasser 32 to the resorber 40 Solution flows through.
In Figur 2 ist in einem Mollier-Diagra m für feuchte Luft - in welchem die Temperatur über dem Wassergehalt aufgetragen ist - schematisch ein konventioneller Trocknungsprozeß a einem in der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Anlage durchgeführten Papier-Trocknungsprozeß b gegenüber- gestellt, wobei die Linie S die Sättigungslinie darstellen möge, unterhalb deren ein beispielsweise bei höherer Tempe¬ ratur als Wasserdampf vorliegender Wassergehalt unter Abgabe von Kondensationswärme zu flüssigem Wasser konden¬ siert.In FIG. 2, in a Mollier diagram for moist air - in which the temperature is plotted against the water content - a conventional drying process a is schematically compared to a paper drying process b carried out in the system according to the invention described above, the line S being the May represent the saturation line below which a water content, for example at a higher temperature than water vapor, is condensed to give off liquid heat to give off condensation heat.
Bei konventionellen Papier-Trocknungsprozessen wird so ver¬ fahren, daß (im Punkt 1) Luft mit einer Außentemperatur von beispielsweise 15°C der Umgebungsatmosphäre entnommen und durch Wärmezufuhr (bis zum Punkt 2) erwärmt und dabei ihre relative Luftfeuchte verringert wird. Bei weiterer Wärmezu¬ fuhr nimmt die Luft dann (bis zum Punkt 3) Feuchtigkeit im Papiertrockner auf. Durch Abkühlung der feuchten Abluft des Papiertrockners erhöht sich die relative Luftfeuchte der Trocknungsluft (bis zum Punkt 4) auf 100%, wobei durch weitere Temperaturabsenkung (bis zum Punkt 5) ein Teil des Wasserdampfs kondensiert und in flüssiger Form anfällt. In dem im Punkt 5 erreichten Zustand wird die immer noch deut¬ lich über der Umgebungstemperatur erwärmte Trocknungsluft mit einer relativen Feuchte von 100% als Abluft in die Umgebungsatmosphäre abgegeben. Die dabei auftretende schnelle Abkühlung der Abluft auf Umgebungstemperatur führt fast zwangsläufig zu Schwaden- bzw. Nebelbildung durch den kondensierenden Wasserdampf. Nur in Ausnahmefällen, d.h. wenn die Umgebungsatmosphäre relativ trocken und warm ist, wird eine solche Schwadenbildung vermeidbar sein. In jedem Falle wird aber im örtlichen Kleinklima eine Erhöhung des Wasserdampfgehaltes der Umgebungsatmosphäre eintreten und eventuell in der feuchten Abluft enthaltene Schadstoffe treten in die Umgebungsatmosphäre aus.In conventional paper drying processes, the procedure is such that (in point 1) air with an outside temperature of, for example, 15 ° C. is removed from the ambient atmosphere and heated by the addition of heat (up to point 2), thereby reducing its relative air humidity. With further supply of heat, the air then (up to point 3) absorbs moisture in the paper dryer. By cooling the moist exhaust air from the paper dryer, the relative air humidity of the drying air (up to point 4) increases to 100%, whereby a further decrease in temperature (up to point 5) causes some of the water vapor to condense and accumulate in liquid form. In the state reached in point 5, the drying air, which is still significantly warmed above the ambient temperature, is released into the ambient atmosphere with a relative humidity of 100% as exhaust air. The resulting rapid cooling of the exhaust air to ambient temperature almost inevitably leads to the formation of steam or mist condensing water vapor. Only in exceptional cases, ie if the surrounding atmosphere is relatively dry and warm, will this kind of vapor formation be avoidable. In any case, however, an increase in the water vapor content of the ambient atmosphere will occur in the local microclimate and any pollutants contained in the moist exhaust air will escape into the ambient atmosphere.
Demgegenüber wird bei dem in der erfindungsgemäßen Anlage durchgeführten Trocknungsprozeß der Außenatmosphäre keine Trocknungsluft entnommen und auch keine feuchte Abluft an die Außenatmosphäre abgegeben. Vielmehr wird im Punkt 1* die aus dem Luft/Wasser-Wärmetauscher 18 austretende - deutlich über der Umgebungstemperatur liegende - Trock- nungsluft im Trocknungsluft-Vorwärmer 28 auf der dem Punkt 2* entsprechende Temperatur mit entsprechend verringerter relativer Feuchte erwärmt. Im Papiertrockner 14 nimmt die erwärmte Trocknungsluft von den dampfbeheizten Trocknungs¬ zylindern aus der Papierbahn ausgetriebenen Wasserdampf (bis zum Punkt 3*) auf. Dieser - noch nicht völlig gesät¬ tigten - Trocknungsluft wird dann im Luft/Wasser-Wärme¬ tauscher 18 Wärme entzogen und zum Entgaser 32 geführt, d.h. die Temperatur sinkt zunächst vom Punkt 3* zum Punkt 4* ab, d.h. sie sättigt sich. Weitere Abkühlung auf eine der Ausgangstemperatur am Punkt 1* entsprechende Temperatur führt dann zu einer Kondensation von Wasserdampf und das anfallende Kondensat wird über die Kondensatleitung 22 in den Papierherstellungsprozeß zurückgeführt. Die gesamte Kondensationswärme wird dabei im Luft/Wasser-Wärmetauscher 18 aufgenommen, d.h. kann zum Austreiben von gasförmigerIn contrast, in the drying process carried out in the plant according to the invention, no drying air is taken from the outside atmosphere and no moist exhaust air is released into the outside atmosphere. Rather, at point 1 *, the drying air emerging from the air / water heat exchanger 18 - which is clearly above the ambient temperature - is heated in the drying air preheater 28 to the temperature corresponding to point 2 * with a correspondingly reduced relative humidity. In the paper dryer 14, the heated drying air is absorbed by the steam-heated drying cylinders from the paper web (up to point 3 *). This - not yet fully saturated - drying air is then extracted in the air / water heat exchanger 18 and conducted to the degasser 32, i.e. the temperature initially drops from point 3 * to point 4 *, i.e. it is filling. Further cooling to a temperature corresponding to the initial temperature at point 1 * then leads to a condensation of water vapor and the condensate obtained is returned to the paper production process via the condensate line 22. The entire heat of condensation is absorbed in the air / water heat exchanger 18, i.e. can be used to expel gaseous
Arbeitsmittelkomponente, d.h. von Ammoniak, im Entgaser 32 aus dem Arbeitsmittel der Zweistoff-Kompressions-Wärmepumpe 10 verwendet werden.Work equipment component, i.e. of ammonia, can be used in the degasser 32 from the working fluid of the two-fluid compression heat pump 10.
Aus dem vorstehenden Vergleich der Papier-Trocknungs¬ prozesse a und b geht hervor, daß über die aus Gründen der Verringerung der Umweltbelastung wesentliche Führung der //From the above comparison of the paper drying processes a and b it can be seen that the management of the process, which is essential for reasons of reducing the environmental impact //
Trocknungsluft in geschlossenem Kreislauf durch Vermeidung des Austrags von Wasserdampf sowie eventueller weiterer Schadstoffe in die Umgebungsatmosphäre hinaus eine wesent¬ liche Ersparnis an einzusetzender Primärenergie erzielt wird, weil die Kondensationswärme des im Papiertrockner 14 aus der zu trocknenden Papierbahn ausgetriebene Wasserdampf vollständig zur niederdruckseitigen Entgasung des Zwei¬ stoff-Arbeitsmittels der Wärmepumpe 10 zur Verfügung steht. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Aus- gestaltung der Papiertrocknungsanlage liegt auch darin,.daß konventionelle, d.h. nach dem Trocknungsprozeß a betriebene Anlagen nachträglich auf die im Prozeß b veranschaulichte Arbeitsweise umrüstbar sind, wobei es durch die Wahl höherer Ausgangstemperaturen für die Trocknungsluft gelingt, die im Trocknungskreislauf umgewälzten Luftmengen (Vι= V- * )sowie deren relative Feuchte am Ende des Trock¬ nungsprozesses, d.h. am Punkt 3 bzw. 3* {ά.h . < 3= - * ) unverändert zu belassen, so daß weder die Querschnitte für die zur Förderung der Trocknungsluft dienenden Kanäle noch die Leistung der Fördergebläse sich ändert, d.H. diese Bau¬ teile unverändert übernommen werden können. Drying air in a closed circuit by avoiding the discharge of water vapor and any other pollutants into the surrounding atmosphere also saves a considerable amount of primary energy to be used because the heat of condensation of the water vapor expelled from the paper web to be dried in the paper dryer 14 completely degasses the two on the low-pressure side Material working fluid of the heat pump 10 is available. A major advantage of the design of the paper drying system according to the invention also lies in the fact that conventional systems, that is to say systems operated after the drying process a, can subsequently be converted to the method of operation illustrated in process b, it being possible to select higher starting temperatures for the drying air which Drying cycle circulated air quantities (Vι = V- * ) and their relative humidity at the end of the drying process, ie at point 3 or 3 * {ά.h. <3 = - * ) to be left unchanged, so that neither the cross-sections for the ducts serving to convey the drying air nor the output of the conveying fans change, so that these components can be taken over unchanged.

Claims

13.P a t e n t a n s p r ü c h e 13.Patent claims
1. Verfahren zur Rückgewinnung von in der aus dem Papier¬ trockner von Papiermaschinen austretenden feuchten Trock¬ nungsluft enthaltener Abwärme mittels einer niederdruck- seitig mit der Trocknungsluft entnommener Wärmeenergie beaufschlagten Zweistoff-Kompressions-Wärmepumpe, mit welcher hσchdruckseitig aus Speisewasser Prozeßdampf zur Beheizung der Trocknungszylinder des Papiertrockners der Papiermaschine erzeugt und außerdem anschließend in einem Trocknungsluft-Vorwärmer die zur Trocknung verwendete Luft vorgewärmt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Trocknungsluft in der Papiermaschine in einem im wesentlichen geschlossenen, vom Trocknungsluft-Vorwärmer, dem diesem nachgeschalteten Papiertrockner und einem dem Papiertrockner nach- und dem Trocknungsluft-Vorwärmer vor¬ geschalteten, eine Rückführung für flüssig anfallendes Kondensat des Wasserdampfs in den Papierherstellungsprozeß aufweisenden, mit dem Entgaser der Zweistoff-Kompressions- Wärmepumpe in wärmeübertragender Verbindung stehenden Wärmetauscher gebildeten Kreislauf geführt wird, und daß die aus dem Papiertrockner austretende feuchtigkeits¬ beladene Luft im nachgeschalteten Wärmetauscher auf eine gegenüber der Temperatur der Umgebungsluft deutlich höhere Temperatur abgekühlt wird.1. A method for recovering waste heat contained in the moist drying air emerging from the paper dryer of paper machines by means of a two-substance compression heat pump which is supplied with the drying air on the low-pressure side and with which process steam for heating the drying cylinders of the feed water is fed from the feed water Paper dryer produced by the paper machine and also subsequently preheated in a drying air preheater, the air used for drying, characterized in that the drying air in the paper machine in a substantially closed, from the drying air preheater, the downstream paper dryer and the paper dryer after and upstream of the drying air preheater, which has a return for liquid condensate of the water vapor in the paper production process, with the degasser of the two-component compression valve Heat pump in the heat-transferring heat exchanger formed circuit is performed, and that the moisture-laden air emerging from the paper dryer is cooled in the downstream heat exchanger to a temperature that is significantly higher than the temperature of the ambient air.
2. Anlage zur Durchführung-des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen im wesentlichen geschlossenen Trocknungsluft-Kreislauf (12) , der vom Trocknungsluft- Vorwärmer (28) , dem diesem nachgeschalteten Papiertrockner (14) und dem dem Papiertrockner (14) nach- und dem Trock¬ nungsluft-Vorwärmer (28) vorgeschalteten Wärmetauscher (18) mit einer Rückführung für flüssig anfallendes Kondensat des Wasserdampfs in den Papierherstellungsprozeß gebildet wird, und durch eine wärmeübertragende Verbindung des Wärme- AI tauschers (18) mit dem Entgaser (32) der Zweistoff-Kompres¬ sions-Wärmepumpe (10) .2. Plant for carrying out the method according to claim 1, characterized by an essentially closed drying air circuit (12), the drying air preheater (28), the downstream paper dryer (14) and the paper dryer (14) after- and the drying air preheater (28) upstream heat exchanger (18) is formed with a return for liquid condensate of the water vapor in the paper manufacturing process, and by a heat-transferring connection of the heat AI exchanger (18) with the degasser (32) of the two-fluid compression heat pump (10).
3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die aus dem Papiertrockner (14) austretende feuchte Trock¬ nungsluft abkühlende Wärmetauscher (18) über einen geschlossenen Flüssigkeits-, vorzugsweise Wasser-Kreislauf (34) , mit dem Entgaser (32) der Zweistoff-Kompressions- Wärmepumpe (10) verbunden ist.3. Plant according to claim 2, characterized in that the exiting from the paper dryer (14) moist drying air cooling heat exchanger (18) via a closed liquid, preferably water circuit (34) with the degasser (32) Two-fluid compression heat pump (10) is connected.
4. Anlage nach Anspruch 2 oder 3, bei welcher die zum Antrieb der Aggregate der Zweistoff-Kompressions-Wärmepumpe4. Plant according to claim 2 or 3, wherein the to drive the aggregates of the two-fluid compression heat pump
- (10) sowie des Trocknungskreislaufs (12) erforderliche Antriebsenergie mittels einer Verbrennungskraftmaschine (78) erzeugt wird, gekennzeichnet durch einen einerseits von der Motorenabwärme der Verbrennungskraftmaschine (78) beaufschlagten und andererseits mit wenigstens einem Teil der vom Entgaser (32) zum Resorber (40) der Zweistoff- Kompressions-Wärmepumpe (10) geförderten, auf Resorberdruck befindlichen armen Lösung durchströmten Wärmetauscher (80) .- (10) and the drying circuit (12) required drive energy is generated by means of an internal combustion engine (78), characterized by a load on the one hand from the engine waste heat of the internal combustion engine (78) and on the other hand with at least part of the degasifier (32) to the resorber (40 ) of the two-fluid compression heat pump (10) conveyed, poor solution at resorber pressure flowed through heat exchanger (80).
5. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch eine das aus dem den Trocknungszylindern des Papier¬ trockners (14) zugeführten Dampf entstehende Kondensat als Speisewasser zum Resorber (40) der Zweistoff-Kompressions- Wärmepumpe (10) zurückführende Kondensat-Leitung (52) . 5. Plant according to one of claims 2 to 4, characterized by a from the drying cylinders of the paper dryer (14) steam generated condensate as feed water to the resorber (40) of the two-component compression heat pump (10) returning condensate line (52).
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