EP1048781B1 - Kühlsystem für eine Papier- oder Kartonmaschine - Google Patents

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EP1048781B1
EP1048781B1 EP00102934A EP00102934A EP1048781B1 EP 1048781 B1 EP1048781 B1 EP 1048781B1 EP 00102934 A EP00102934 A EP 00102934A EP 00102934 A EP00102934 A EP 00102934A EP 1048781 B1 EP1048781 B1 EP 1048781B1
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cooling
circuit
water
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tertiary
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Voith Patent GmbH
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Voith Paper 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 discharging excess process and / or engine heat from a Paper or board machine.
  • cooling liquids the take over the cooling tasks of the machine, mostly oily, oily or other liquids with a high boiling point are, at the same time partly lubricating tasks take over or at least protect against corrosion.
  • These coolants are usually harmful to the environment and also detrimental in the papermaking process, in case they get into the Enter process cycle of the paper machine.
  • the inventor proposes an improved refrigeration system Removal of excess process and / or engine heat from 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 for Transfer of heat to at least one closed 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 of 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 pipe part a tertiary cooling water cycle (tertiary circulation) and has a cooling tower that the surplus heat to the ambient air. hereby is next to the ecologically beneficial additional Safety against pollution also a reduction of Fresh water consumption and thus a lower consumption reached natural resources.
  • a further advantageous embodiment of the cooling system can be achieved in that the tertiary cooling water circuit a cooling water collecting container, via which the Cooling water the cooling tower and possibly the Manufacturing process is supplied. Additionally or also Alternatively, the tertiary cooling water cycle between Cooling tower and secondary heat exchanger with a Intermediate tank be equipped for the cooling water.
  • the individual units are like Heat exchanger, tank, cooling tower with each other with lines connected to each other for transporting the cooling liquids and may have appropriate ones Conveyors.
  • FIG. 1 shows a cooling system according to the invention Paper machine with four arranged in parallel Primary circuits, each with a flow 3.1 - 3.4 and a return 4.1 - 4.4, the devices 1.1 - 1.4 (For example, bearings, press rolls, other machine parts, etc.) with Help a flowing fluid - here oil - cool.
  • each primary Fluid / water heat exchanger 2.1 - 2.4 In the primary circuits are located between the heats 3.1 - 3.4 and the returns 4.1 - 4.4 each primary Fluid / water heat exchanger 2.1 - 2.4, with the aid of which Waste heat to another secondary cooling circuit 5, 6 is transmitted.
  • the primary cooling circuits form opposite the secondary cooling circuit a closed circuit, the only in the area of the primary heat exchanger having indirect contact points.
  • the secondary circuit also has a flow 5 and a return 6, where the primary heat exchangers 2.1 - 2.4 "parallel" are "switched" to each other.
  • the return 6 is with a own feed pump 7 equipped with the heated water the secondary cooling circuit 5, 6 to another secondary Water / water heat exchanger 8 promotes.
  • the secondary water / water heat exchanger 8 of the secondary Cooling circuit is the heated water of the Secondary cooling circuit via a tertiary cooling water pipe with Flow 9 and drain 10 cooled.
  • the secondary cooling circuit is also opposite the tertiary cooling water pipe completed.
  • This embodiment of the cooling circuits ensures that that even by possible leaks in the primary Heat exchangers 2.1 - 2.4 Pollutants from the primary At most enter the secondary circuit but against the one associated with the outside world tertiary cooling water strand in addition to the secondary Heat exchangers 8 are sealed off. In case of leakage is a cleaning of the secondary circuit relatively easy and cost-effective and costly environmental damage or Production losses due to contaminated process water can be avoided.
  • FIG. 2 An improvement of the cooling system according to the invention is in of Figure 2 shown.
  • This figure shows - in dotted rimmed area - as a starting point the above described cooling circuit of Figure 1.
  • the heated water of the drain 10 with Help by flowing ambient air cooled. to Support of this cooling air flow has the cooling tower 11th via a fan 16. This reduces considerably the amount of fresh water needed, as the cooling additionally supported by the ambient air and a tertiary cooling circuit 9, 10 can be formed. fresh water is thus only in the amount of actually needed fresh process water required, which tertiary Cooling circuit can then be removed.
  • Cooling water collecting tank 13 is arranged, from which via a Feed pump 18, the process water needed in each case and the manufacturing process 14 can be supplied. The Delivery of the cooling water from the cooling water collecting tank 13 to the cooling tower 11 takes over a further feed pump 17th

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 einem 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 "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 einem 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 dem 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:
    mindestens einem geschlossenen primären Kühlkreislauf (3.1, 4.1; 3.2, 4.2; 3.3, 4.3; 3.4, 4.4) (Primärkreislauf), 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.
  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.
EP00102934A 1999-04-30 2000-02-14 Kühlsystem für eine Papier- oder Kartonmaschine Expired - Lifetime EP1048781B1 (de)

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EP1048781A3 EP1048781A3 (de) 2001-03-28
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