EP1048781A2 - Kühlsystem für eine Papier- oder Kartonmaschine - Google Patents

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EP1048781A2
EP1048781A2 EP00102934A EP00102934A EP1048781A2 EP 1048781 A2 EP1048781 A2 EP 1048781A2 EP 00102934 A EP00102934 A EP 00102934A EP 00102934 A EP00102934 A EP 00102934A EP 1048781 A2 EP1048781 A2 EP 1048781A2
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cooling
circuit
water
heat
cooling water
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Klaus Prechtel
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Voith Paper Patent GmbH
Voith Sulzer Papiertechnik Patent GmbH
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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
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
    • D21G1/02—Rolls; Their bearings
    • D21G1/0253—Heating or cooling the rolls; Regulating the temperature

Definitions

  • the invention relates to a cooling system for removal excess process and / or machine heat from one Paper or board machine.
  • a problem when using such cooling systems in one Paper machine lies in the fact that the cooling liquids that are on take over the cooling tasks of the machine, mostly oily, oily or other liquids with a high boiling point that are sometimes also lubrication tasks take over or at least protect against corrosion. These coolants are generally harmful to the environment and also harmful in the papermaking process if they are in the Process cycle of the paper machine arrive.
  • the inventor proposes an improved cooling system Removal of excess process and / or machine heat a paper or board machine, with at least one closed primary cooling circuit (primary circuit), which dissipates the excess heat per primary circuit with at least one primary fluid / water heat exchanger Transfer of heat to at least one closed one secondary cooling circuit (secondary circuit), and in Secondary circuit at least one secondary water / water heat exchanger, to transfer the heat of the Secondary circuit to a tertiary cooling water line Paper or board machine with a cooling water supply and Cooling water drain to and from the water / water heat exchanger.
  • primary circuit closed primary cooling circuit
  • secondary circuit secondary circuit
  • Secondary circuit at least one secondary water / water heat exchanger
  • Cooling system provides that the tertiary cooling water line part a tertiary cooling water circuit (tertiary circuit) represents and has a cooling tower that the releases excess heat to the ambient air.
  • tertiary circuit represents and has a cooling tower that the releases excess heat to the ambient air.
  • the tertiary cooling water circuit has a cooling water storage tank, through which the Cooling water to the cooling tower and possibly the Manufacturing process is fed.
  • the tertiary cooling water circuit between Cooling tower and secondary heat exchanger with one Intermediate tanks for the cooling water must be equipped.
  • the individual units are like Heat exchangers, tanks, cooling tower with each other with pipes connected to each other for the transport of the cooling liquids and may have appropriate ones Funding agencies.
  • FIG. 1 shows an inventive cooling system Paper machine with four arranged in parallel Primary circuits with a lead 3.1 - 3.4 and a return 4.1 - 4.4, which the devices 1.1 - 1.4 (E.g. bearings, press rolls, other machine parts, etc.) with Cool with the help of a flowing fluid - here oil.
  • Primary fluid / water heat exchangers 2.1 - 2.4 are located in the primary circuits between the preliminary flows 3.1 - 3.4 and the return flows 4.1 - 4.4, with the aid of which the waste heat is transferred to a further secondary cooling circuit 5, 6.
  • the primary cooling circuits form a closed circuit which has indirect points of contact only in the area of the primary heat exchangers.
  • the secondary circuit also has a flow 5 and a return 6, the primary heat exchangers 2.1 - 2.4 parallel "to each other
  • the return 6 is equipped with its own feed pump 7 which conveys the heated water of the secondary cooling circuit 5, 6 to a further secondary water / water heat exchanger 8.
  • the secondary water / water heat exchanger 8 of the secondary Cooling circuit is the heated water of the Secondary cooling circuit with a tertiary cooling water line Flow 9 and drain 10 cooled.
  • the secondary cooling circuit is also opposite the tertiary cooling water line completed.
  • This configuration of the cooling circuits ensures that even through possible leakages in the area of the primary Heat exchanger 2.1 - 2.4 pollutants from the primary Circuits at most penetrate into the secondary circuit can, but against the one connected to the outside world tertiary cooling water line additionally over the secondary Heat exchanger 8 are sealed off. In the event of a leak cleaning of the secondary circuit is relatively easy and inexpensive possible and costly environmental damage or Production downtimes due to contaminated process water can be avoided.
  • FIG. 2 An improvement of the cooling system according to the invention is in shown in Figure 2.
  • This figure shows - dotted outlined area - as a starting point the above described cooling circuit from Figure 1.
  • the lead 9 and the drain 10 in / out of the secondary Water / water heat exchanger 8 connected to a circuit, which is passed over a cooling tower 11.
  • the heated water of the outlet 10 is included Cooled with the help of ambient air flowing through.
  • the cooling tower 11 has support for this cooling air flow via a fan 16. This significantly reduces the amount of fresh water needed since the cooling is additionally supported by the ambient air and a tertiary cooling circuit 9, 10 can be formed. Fresh water is therefore only in the amount of what is actually required fresh process water required, which the tertiary Cooling circuit can then be removed.
  • an intermediate container 12 provided, in which fresh water if necessary via a Fresh water supply 19 can be supplied. Still is between secondary heat exchanger 8 and cooling tower 11 Cooling water collecting container 13 arranged, from which via a Feed pump 18 removed the process water required in each case and can be supplied to the manufacturing process 14. The Conveying the cooling water from the cooling water collecting tank 13 Another feed pump 17 takes over to the cooling tower 11.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem zur Abführung überschüssiger Prozeß- und/oder Maschinenwärme aus einer Papier- oder Kartonmaschine mit:
  • mindestens einem geschlossenen primären Kühlkreislauf (3.1, 4.1; 3.2, 4.2; 3.3, 4.3; 3.4, 4.4), welcher überschüssige Wärme ableitet,
  • je Primärkreislauf (3.1, 4.1; 3.2, 4.2; 3.3, 4.3; 3.4, 4.4) mindestens einem primären Fluid/Wasser-Wärmetauscher (2.1 - 2.4) zur Übertragung der Wärme auf mindestens einen geschlossenen sekundären Kühlkreislauf (5, 6) (Sekundärkreislauf), und
  • im sekundären Kühlkreislauf (5, 6) mindestens einem sekundären Wasser/Wasser-Wärmetauscher (8), zur Übertragung der Wärme des sekundären Kühlkreislaufes (5, 6) (Sekundärkreislaufes) an einen tertiären Kühlwasserstrang mit Kühlwasservorlauf (9) und Kühlwasserablauf (10) der Papier- oder Kartonmaschine.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem zum Abführen überschüssiger Prozeß- und/oder Maschinenwärme aus einer Papier- oder Kartonmaschine.
Eine ähnliche Vorrichtung ist dem Erfinder als nächstkommender Stand der Technik bereits aus der internationalen Patentanmeldung WO 97/44523 bekannt. Diese Patentanmeldung offenbart ein Kühlsystem einer Papiermühle, welches zur Reduktion des Kühlwasserverbrauches einen Kühlturm einsetzt, der zusätzlich zum durchgeschleusten Frischwasser einen wesentlichen Anteil der Wärmeableitung aus der Papiermühle übernimmt.
Ein Problem beim Einsatz solcher Kühlsysteme in einer Papiermaschine liegt darin, daß die Kühlflüssigkeiten, die an der Maschine Kühlungsaufgaben übernehmen, meist ölige, ölhaltige oder sonstige Flüssigkeiten mit hohem Siedepunkt sind, die teilweise auch gleichzeitig Schmieraufgaben übernehmen oder zumindest gegen Korrosion schützen sollen. Diese Kühlflüssigkeiten sind in der Regel umweltschädlich und auch schädlich im Papierherstellungsprozeß, falls sie in den Prozeßkreislauf der Papiermaschine gelangen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Kühlsystem darzustellen, welches einen erhöhten Schutz gegen die Verschmutzung des Prozeßwassers einer Papier- oder Kartonmaschine beziehungsweise des nach außen abgegebenen Abwassers bietet.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Demgemäß schlägt der Erfinder ein verbessertes Kühlsystem zur Abführung überschüssiger Prozeß- und/oder Maschinenwärme aus einer Papier- oder Kartonmaschine vor, mit mindestens einem geschlossenen primären Kühlkreislauf (Primärkreislauf), welcher die überschüssige Wärme ableitet, je Primärkreislauf mit mindestens einem primären Fluid/Wasser-Wärmetauscher zur Übertragung der Wärme auf mindestens einen geschlossenen sekundären Kühlkreislauf (Sekundärkreislauf), und im Sekundärkreislauf mindestens einen sekundären Wasser/Wasser-Wärmetauscher, zur Übertragung der Wärme des Sekundärkreislaufes an einen tertiären Kühlwasserstrang der Papier- oder Kartonmaschine mit einem Kühlwasservorlauf und Kühlwasserablauf zum und vom Wasser/Wasser-Wärmetauscher.
Durch diese Ausführung des erfindungsgemäßen Kühlsystems wird sichergestellt, daß selbst bei einer Leckage des primären Wärmetauschers das Kühlfluid (z.B. Öl), welches aus dem Primärkreislauf stammt, nicht in das Prozeßwasser oder das Abwasser gelangen kann. Ein Produktionsausfall wegen verunreinigtem Prozeßwasser oder Umweltschäden durch verschmutztes und mit Chemikalien belastetes Abwasser wird auf diese Weise wirkungsvoll vermieden.
Eine vorteilhafte Verbesserung des erfindungsgemäßen Kühlsystems sieht vor, daß der tertiäre Kühlwasserstrang Teil eines tertiären Kühlwasserkreislaufes (Tertiärkreislauf) darstellt und über einen Kühlturm verfügt, der die überschüssige Wärme an die Umgebungsluft abgibt. Hierdurch wird neben der ökologisch vorteilhaften zusätzlichen Sicherheit gegen Umweltverschmutzung auch eine Reduktion des Frischwasserverbrauches und damit ein geringerer Verbrauch natürlicher Ressourcen erreicht.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Kühlsystems kann dadurch erreicht werden, daß der tertiäre Kühlwasserkreislauf einen Kühlwasser-Sammelbehälter aufweist, über den das Kühlwasser dem Kühlturm und gegebenenfalls dem Fertigungsprozeß zugeführt wird. Zusätzlich oder auch alternativ kann der tertiäre Kühlwasserkreislauf zwischen Kühlturm und sekundärem Wärmetauscher mit einen Zwischenbehälter für das Kühlwasser ausgestattet sein. Selbstverständlich sind die einzelnen Einheiten wie Wärmetauscher, Behälter, Kühlturm untereinander mit Leitungen zum Transport der Kühlflüssigkeiten untereinander verbunden und verfügen gegebenenfalls über entsprechende Fördereinrichtungen.
Durch diese, meist als drucklose offene Behälter ausgeführten, Flüssigkeitspuffer können auf einfache Weise Betriebsschwankungen im Kühlkreislauf aufgefangen werden.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellen dar:
Figur 1:
Zweikreis-Kühlsystem ohne Kühlturm;
Figur 2:
Zweikreis-Kühlsystem mit zusätzlichem Kühlturm.
Die Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Kühlsystem einer Papiermaschine mit vier parallel angeordneten Primärkreisläufen mit jeweils einem Vorlauf 3.1 - 3.4 und einem Rücklauf 4.1 - 4.4, welche die Vorrichtungen 1.1 - 1.4 (Z.B. Lager, Preßwalzen, sonstige Maschinenteile, etc.) mit Hilfe eines durchfließenden Fluides - hier Öl - kühlen.
In den Primärkreisläufen befinden sich zwischen den Vorläufen 3.1 - 3.4 und den Rückläufen 4.1 - 4.4 jeweils primäre Fluid/Wasser-Wärmetauscher 2.1 - 2.4, mit deren Hilfe die Abwärme an einen weiteren Sekundärkühlkreislauf 5, 6 übertragen wird. Die Primärkühlkreisläufe bilden gegenüber dem Sekundärkühlkreislauf einen abgeschlossenen Kreislauf, der lediglich im Bereich der primären Wärmetauscher mittelbare Berührungspunkte aufweist. Der Sekundärkreislauf verfügt ebenfalls über einen Vorlauf 5 und einen Rücklauf 6, wobei die primären Wärmetauscher 2.1 - 2.4
Figure 00040001
parallel" zueinander geschaltet" sind. Der Rücklauf 6 ist mit einer eigenen Förderpumpe 7 ausgestattet, die das erhitzte Wasser des Sekundärkühlkreislaufes 5, 6 zu einem weiteren sekundären Wasser/Wasser-Wärmetauscher 8 fördert.
Im sekundären Wasser/Wasser-Wärmetauscher 8 des sekundären Kühlkreislaufes wird das erhitzte Wasser des Sekundärkühlkreises über einen tertiären Kühlwasserstrang mit Vorlauf 9 und Ablauf 10 abgekühlt. Der Sekundärkühlkreislauf ist ebenfalls gegenüber dem tertiären Kühlwasserstrang abgeschlossen.
Durch diese Ausgestaltung der Kühlkreise wird gewährleistet, daß selbst durch mögliche Leckagen im Bereich der primären Wärmetauscher 2.1 - 2.4 Schadstoffe aus den primären Kreisläufen höchstens in den Sekundärkreislauf eindringen können, jedoch gegen den mit der Außenwelt verbundenen tertiären Kühlwasserstrang zusätzlich über den sekundären Wärmetauscher 8 abgeschottet sind. Im Falle einer Leckage ist eine Reinigung des Sekundärkreislaufes relativ leicht und kostengünstig möglich und kostspielige Umweltschäden oder Produktionsausfälle durch verschmutztes Prozeßwasser können vermieden werden.
Eine Verbesserung des erfindungsgemäßen Kühlsystems ist in der Figur 2 dargestellt. Diese Figur zeigt - im gepunktet umrandeten Gebiet - als Ausgangssituation den oben beschriebenen Kühlkreislauf aus der Figur 1. Zusätzlich sind der Vorlauf 9 und der Ablauf 10 in den/aus dem sekundären Wasser/Wasser-Wärmetauscher 8 zu einen Kreislauf verbunden, der über einen Kühlturm 11 geleitet wird.
Im Kühlturm 11 wird das erhitzte Wasser des Ablaufes 10 mit Hilfe durchströmender Umgebungsluft abgekühlt. Zur Unterstützung dieses Kühlluftstromes verfügt der Kühlturm 11 über einen Ventilator 16. Hierdurch reduziert sich erheblich die Menge des benötigten Frischwassers, da die Kühlung zusätzlich durch die Umgebungsluft unterstützt wird und ein tertiärer Kühlkreis 9, 10 gebildet werden kann. Frischwasser wird somit nur in der Menge des tatsächlich benötigten frischen Prozeßwassers erforderlich, welches dem tertiären Kühlkreislauf dann entnommen werden kann.
Für eine problemlose Regelung des tertiären Kreislaufes ist zusätzlich im Anschluß an den Kühlturm ein Zwischenbehälter 12 vorgesehen, in den gegebenenfalls Frischwasser über eine Frischwasserzufuhr 19 zugeführt werden kann. Weiterhin ist zwischen sekundärem Wärmetauscher 8 und Kühlturm 11 ein Kühlwasser-Sammelbehälter 13 angeordnet, aus den über eine Förderpumpe 18 das jeweils benötigte Prozeßwasser entnommen und dem Herstellungsprozeß 14 zugeführt werden kann. Die Förderung des Kühlwassers vom Kühlwasser-Sammelbehälter 13 zum Kühlturm 11 übernimmt eine weitere Förderpumpe 17.
Insgesamt wird mit dem erfindungsgemäßen Kühlsystem ein wesentlich erhöhter Schutz gegen die Verschmutzung des Prozeßwassers einer Papier- oder Kartonmaschine und des nach außen abgegebenen Abwassers erreicht.
Bezugszeichenliste
1.1-1.4
zu kühlende Vorrichtungen
2.1-2.4
primäre Fluid/Wasser-Wärmetauscher
3.1-3.4
primärer Kühlwasservorlauf
4.1-4.4
primärer Kühlwasserrücklauf
5
sekundärer Kühlwasservorlauf
6
sekundärer Kühlwasserrücklauf
7
Förderpumpe
8
sekundärer Wasser/Wasser-Wärmetauscher
9
tertiärer Vorlauf
10
tertiärer Ablauf
11
Kühlturm
12
Zwischenbehälter
13
Kühlwasser-Sammelbehälter
14
Papierherstellungsprozeß
15
Förderpumpe
16
Ventilator
17
Förderpumpe
18
Förderpumpe
19
Frischwasserzufuhr

Claims (5)

  1. Kühlsystem zur Abführung überschüssiger Prozeß- und/oder Maschinenwärme aus einer Papier- oder Kartonmaschine mit:
    1.1 mindestens einen geschlossenen primären Kühlkreislauf (3.1, 4.1; 3.2, 4.2; 3.3, 4.3; 3.4, 4.4) (Primärkreislauf), welcher überschüssige Wärme ableitet,
    1.2 je Primärkreislauf (3.1, 4.1; 3.2, 4.2; 3.3, 4.3; 3.4, 4.4) mindestens einem primären Fluid/Wasser-Wärmetauscher (2.1 - 2.4) zur Übertragung der Wärme auf mindestens einen geschlossenen sekundären Kühlkreislauf (5, 6) (Sekundärkreislauf), und
    1.3 im sekundären Kühlkreislauf (5, 6) mindestens einem sekundären Wasser/Wasser-Wärmetauscher (8), zur Übertragung der Wärme des sekundären Kühlkreislaufes (5, 6) (Sekundärkreislaufes) an einen tertiären Kühlwasserstrang mit Kühlwasservorlauf (9) und Kühlwasserablauf (10) der Papier- oder Kartonmaschine.
  2. Kühlsystem gemäß dem voranstehenden Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärkreislauf (3.1, 4.1; 3.2, 4.2; 3.3, 4.3; 3.4, 4.4) Öl als Wärmeträger aufweist.
  3. Kühlsystem gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß der tertiäre Kühlwasserstrang mit Kühlwasservorlauf (9) und Kühlwasserablauf (10) Teil eines Kühlwasserkreislaufes (Tertiärkreislauf) ist, über einen Kühlturm (11) verfügt und die überschüssige Wärme an die Umgebungsluft abgibt.
  4. Kühlsystem gemäß dem voranstehenden Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der tertiäre Kühlwasserkreislauf (9, 10) einen Kühlwasser-Sammelbehälter (12) aufweist, über den das Kühlwasser dem Kühlturm (11) und gegebenenfalls dem Fertigungsprozeß zugeführt wird.
  5. Kühlsystem gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 3-4, dadurch gekennzeichnet, daß der tertiäre Kühlwasserkreislauf (9, 10) zwischen dem Kühlturm (11) und dem sekundären Wärmetauscher (8) über einen Zwischenbehälter (12) verfügt.
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