EP1295987A2 - Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen einer laufenden Materialbahn, insbesondere einer gestrichenen Papier- oder Kartonbahn - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen einer laufenden Materialbahn, insbesondere einer gestrichenen Papier- oder Kartonbahn Download PDF

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EP1295987A2 EP02020126A EP02020126A EP1295987A2 EP 1295987 A2 EP1295987 A2 EP 1295987A2 EP 02020126 A EP02020126 A EP 02020126A EP 02020126 A EP02020126 A EP 02020126A EP 1295987 A2 EP1295987 A2 EP 1295987A2
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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
    • D21F5/18—Drying webs by hot air
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    • 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

Definitions

  • Method and device for drying a running material web especially a coated paper or cardboard web
  • the invention relates to a method for drying a running material web, especially a coated paper or cardboard web in which the web first pre-dried in an infrared dryer with infrared emitters and then further dried in an air dryer with air, as well as a Device for carrying out a drying process according to the invention.
  • the infrared heater or with hot air drying air dryer included. It is known to waste heat from an infrared radiator to be used in a subsequent air dryer.
  • the essay by summer and Aust "IR Drying Concepts for High Energy Yield” Pandafabrikation 22, 1997) describes a so-called integral dryer, at an air dryer is arranged immediately behind an infrared dryer, which Waste heat from the infrared heater is used, thus increasing the efficiency of drying. To do this, air is blown in the area of the IR radiators against the web and then aspirated. The heated air loaded with water vapor is then used as Drying air used in the subsequent air dryer.
  • the invention is therefore based on the object of a drying method and To provide a drying device that has the shortest possible Web length gentle drying of coated paper or cardboard webs enabled with high efficiency.
  • This object is achieved according to the invention in that the air dryer is so is operated that the heat transfer coefficient between the drying air and the web rises in the direction of web travel.
  • Convection drying with the air dryer is preferred in several stages carried out.
  • the air dryer then contains several across the web extending and arranged one behind the other in the web running direction blowing nozzles operated that the heat transfer coefficient increases gradually.
  • the increase in the heat transfer coefficient is preferably brought about by that the area-specific air flow, i.e. the amount of air per time and web area, in every stage of the air dryer rises.
  • the inventive Drying device from an infrared dryer 1 and one in the direction of web travel L (running from left to right in the figures) air dryer arranged behind 2.
  • the infrared dryer 1 consists of several - four pieces in the exemplary embodiment - Drying units 3 constructed, each row of infrared radiators 4th included, which are arranged with aligned radiation surfaces 4a.
  • the infrared emitter 4 are heated with a fluid-air mixture, preferably with a gas-air mixture.
  • nozzles 5 are formed on the web entry side Air blown towards the track.
  • the with exhaust gases from the radiator 4 and with steam loading air is at the outlet end of each drying unit 3 via suction openings 6 sucked off.
  • the air dryer 2 arranged below contains several - in Embodiment also four pieces - blow nozzles 7 with in the web running direction Are spaced from each other and across the width of the web B extend.
  • the blowing nozzles 7 become drying air 8 against the web surface blown, which is fed via a common air hood 9. Between Blow nozzles 7 are located on the underside of the air hood 9, suction openings the air laden with water vapor is extracted.
  • the air dryer 2 is preferably a floating dryer educated. With a float dryer are above and below the web or blow nozzles 7, from which drying air 8 is blown against the freely floating web B.
  • the integral dryer consisting of the infrared dryer 1 and the air dryer 2 is operated so that the exhaust air AL from the integral dryer 1 as Drying air 8 is used in the air dryer 2.
  • the air dryer 2 after Embodiment does not have its own hot air generator, so that the entire Drying energy is generated by the emitters 4.
  • the air dryer 2 with its own hot air generator equip and the generated hot air HL exhaust air AL from the infrared dryer 1 admix.
  • the integral dryer according to the invention shown in Figure 2 is correct except for differences listed below with the known integral dryer Figure 1 match.
  • the integral dryer according to the invention contains an air dryer 2, which has means to adjust the heat transfer coefficient between the Drying air 8 and the web B increasing in the web running direction L. adjust.
  • An increasing heat transfer coefficient is preferred for Drying achieved in that the area-specific flow of drying air 8, i.e. the amount of air per time and m2 of web surface, over the length of the Air dryer 2 is set increasing.
  • the individual Blow nozzles 7 arranged one behind the other on the exiting from them Set current of drying air 8.
  • Each blowing nozzle preferably contains 7 on its Air inlet an air flap 10, with which the current from the air hood 9 in the Blowing nozzle 7 flowing drying air and thus also the amount of from Blower nozzle 7 exiting drying air 8 can be adjusted.
  • the stream of supply air adapted to the respective blowing nozzles 7. This can be done, for example realize that on the underside of the air hood 9 between the blowing nozzles 7 Suction openings 12 having perforated plates 12a are attached, the Cross section of the openings 12 and / or the number of openings 12 for one increasing suction cross section increases in web running direction L.
  • the dryer according to the invention at the beginning of the air dryer 2 with a relatively low Heat transfer coefficient dried, so the evaporation rate significantly less rises and below a predetermined. Limit remains that for example, is 250 kg / hm2.
  • the second blowing nozzle 7 due to the increased flow of drying air 8 with an increased Heat transfer coefficient dried, so the evaporation rate in this Range increases.
  • Heat transfer coefficient due to a further increased flow of drying air 8 increased, so that a sawtooth-sloping course of the evaporation rate arises.
  • Out Figure 4 shows that the web temperature in the inventive Dryer drops more slowly than in the known dryer according to FIG. 1.

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Abstract

Zum Trocknen einer laufenden Materialbahn, insbesondere einer gestrichenen Papier- oder Kartonbahn, ist es bekannt, die Bahn zunächst in einem Infrarot-Trockner (1) mit Infrarot-Strahlern (4) vorzutrocknen und anschließend in einem Lufttrockner (2) mit Luft weiter zu trocknen. Nach der Erfindung wird der Lufttrockner (2) so betrieben, dass der Wärmeübergangskoeffizient zwischen der Trocknungsluft (8) und der Bahn (B) in Bahnlaufrichtung (L) ansteigend verläuft. <IMAGE>

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen einer laufenden Materialbahn, insbesondere einer gestrichenen Papier- oder Kartonbahn
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen einer laufenden Materialbahn, insbesondere einer gestrichenen Papier- oder Kartonbahn, bei dem die Bahn zunächst in einem Infrarot-Trockner mit Infrarot-Strahlern vorgetrocknet und anschließend in einem Lufttrockner mit Luft weiter getrocknet wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Trocknungsverfahrens.
Bei der Herstellung von mit Streichfarbe beschichteten Papier- und Kartonbahnen werden zum Trocknen der Bahnen nach dem Auftrag der Streichfarbe bekannterweise Trocknungssysteme eingesetzt, die Infrarot-Strahler oder mit Heißluft trocknende Lufttrockner enthalten. Dabei ist es bekannt, Abwärme aus einem Infrarot-Strahler in einem nachfolgenden Lufttrockner zu nutzen. In dem Aufsatz von Sommer und Aust "IR Drying Concepts for High Energy Yield" (Wochenblatt für Papierfabrikation 22, 1997) ist ein sogenannter Integral-Trockner beschrieben, bei den unmittelbar hinter einem Infrarot-Tockner ein Lufttrockner angeordnet ist, der die Abwärme der Infrarot-Strahler nutzt und so den Wirkungsgrad der Trocknung erhöht. Dazu wird Luft im Bereich der IR-Strahler gegen die Bahn geblasen und anschließend abgesaugt. Die erhitzte, mit Wasserdampf beladende Luft wird anschließend als Trocknungsluft im nachfolgenden Lufttrockner verwendet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Trocknungsverfahren und eine Trocknungsvorrichtung bereitzustellen, das (die) über eine möglichst kurze Bahnlänge eine schonende Trocknung von gestrichenen Papier- oder Kartonbahnen mit hohem Wirkungsgrad ermöglicht.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass der Lufttrockner so betrieben wird, dass der Wärmeübergangskoeffizient zwischen der Trocknungsluft und der Bahn in Bahnlaufrichtung ansteigend verläuft.
Es hat sich bei der Trocknung von gestrichenen Papier- oder Kartonbahnen gezeigt, dass Probleme im Endprodukt, beispielsweise hinsichtlich der Bedruckbarkeit, auftreten, falls die Verdampfungsrate beim Trocknen zeitweise bestimmte Werte übersteigt.
Beim Durchlauf der Bahn durch den Lufttrockner wird somit die Trocknung zunächst mit einem geringeren und anschließend mit einem sukzessiv steigenden Wärmeübergangskoeffizienten durchgeführt. Der relativ geringe Wärmeübergangskoeffizient zu Beginn der Trocknung (Konvektionstrocknung) führt dazu, dass der bei bekannten Integral-Trocknern schlagartige Anstieg der Verdampfungsrate am Beginn der Konvektionstrocknung erheblich geringer ausfällt. Eine Überschreitung des die Qualität des Endprodukts beeinträchtigenden Grenzwerts der Verdampfungsrate wird so vermieden. Nachdem die Verdampfungsrate durch Abfall der Bahntemperatur genügend abgesunken ist, wird die Trocknung mit einem erhöhten Wärmeübergangskoeffizienten durchgeführt, so dass über die Trocknerlänge gegenüber bekannten Trocknersystemen die gleiche Trocknungsleistung erreicht wird.
Bevorzugt wird die Konvektionstrocknung mit dem Lufttrockner in mehreren Stufen durchgeführt. Der Lufttrockner enthält dann mehrere sich quer über die Bahn erstreckende und in Bahnlaufrichtung hintereinander angeordnete Blasdüsen, die so betrieben werden, dass der Wärmeübergangskoeffizient stufenweise ansteigt.
Bevorzugt wird das Ansteigen des Wärmeübergangskoeffizienten dadurch bewirkt, dass der flächenspezifische Luftstrom, also die Luftmenge pro Zeit und Bahnfläche, in jeder Stufe des Lufttrockners ansteigt.
Alternativ können auch andere den Wärmeübergangskoeffizienten beeinflussende Parameter verändert werden, beispielsweise die Strömungsgeschwindigkeit der Luft.
Nachfolgend wir die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.
Es zeigen:
Figur 1
schematisch die Seitenansicht eines bekannten Integral-Trockners,
Figur 2
einen Trockner nach der Erfindung,
Figur 3
den Verlauf der Verdampfungsrate beim Trocknen als Vergleich zwischen den bekannten Trocknungsverfahren (Kurve 1) und den Trocknungsverfahren (Kurve 2) nach der Erfindung
Figur 4
den entsprechenden Vergleich der Bahntemperaturen beim Trocknen.
Wie in den Figuren 1 und 2 schematisch dargestellt, besteht die erfindungsgemäße Trocknungsvorrichtung aus einem Infrarot-Trockner 1 und einem in Bahnlaufrichtung L (in den Figuren von links nach rechts laufend) dahinter angeordneten Lufttrockner 2. Der Infrarot-Trockner 1 ist aus mehreren - im Ausführungsbeispiel vier Stück - Trocknungseinheiten 3 aufgebaut, die jeweils Reihen von Infrarot-Strahlern 4 enthalten, die mit fluchtenden Abstrahlflächen 4a angeordnet sind. Die Infrarot-Strahler 4 werden mit einem Fluid-Luftgemisch beheizt, vorzugsweise mit einem Gas-Luftgemisch. Bei jeder Trocknungseinheit 3 wird an der Bahneinlaufseite aus Düsen 5 Luft in Richtung zur Bahn geblasen. Die mit Abgasen der Strahler 4 und mit Dampf beladende Luft wird am Auslaufende jeder Trocknungseinheit 3 über Saugöffnungen 6 abgesaugt.
Der nachfolgend angeordnete Lufttrockner 2 enthält mehrere - im Ausführungsbeispiel ebenfalls vier Stück - Blasdüsen 7, die in Bahnlaufrichtung mit Abstand von einander angeordnet sind und sich quer über die Breite der Bahn B erstrecken. Aus den Blasdüsen 7 wird Trocknungsluft 8 gegen die Bahnoberfläche geblasen, die über eine gemeinsame Lufthaube 9 zugeführt wird. Zwischen den Blasdüsen 7 befinden sich an der Unterseite der Lufthaube 9 Absaugöffnungen, über die mit Wasserdampf beladende Luft abgesaugt wird. Zum Trocknen einer beschichteten Bahn ist der Lufttrockner 2 bevorzugt als Schwebetrockner ausgebildet. Bei einem Schwebetrockner sind oberhalb und unterhalb der Bahn oder auch nur über einer Bahnseite Blasdüsen 7 angeordnet, aus denen Trocknungsluft 8 gegen die freischwebend geführte Bahn B geblasen wird.
Der aus dem Infrarot-Trockner 1 und dem Lufttrockner 2 bestehende Integral-Trockner wird so betrieben, dass die Abluft AL aus dem Integral-Trockner 1 als Trocknungsluft 8 in dem Lufttrockner 2 verwendet wird. Der Lufttrockner 2 nach dem Ausführungsbeispiel weist keinen eigenen Heißlufterzeuger auf, so dass die gesamte Trocknungsenergie von den Strahlern 4 erzeugt wird.
Alternativ ist es möglich, den Lufttrockner 2 mit einem eigenen Heißlufterzeuger auszustatten und der erzeugten Heißluft HL Abluft AL aus dem Infrarot-Trockner 1 zuzumischen.
Soweit ist der in Figur 1 dargestellte Integral-Trockner bekannt und beispielsweise in dem Aufsatz von Sommer und Aust "IR Drying Concepts for High Energy Yield" (Wochenblatt für Papierfabrikation 22, 1997) beschrieben. Bei den bekannten Integral-Trocknern tritt aus jeder Blasdüse 7 des Lufttrockners 2 derselbe Strom an Trocknungsluft 8 aus, dies ist in Figur 1 durch übereinstimmende Länge der Pfeile 8 dargestellt.
Der in Figur 2 dargestellte Integral-Trockner nach der Erfindung stimmt bis auf die nachfolgend aufgeführten Unterschiede mit dem bekannten Integral-Trockner nach Figur 1 überein. Der erfindungsgemäße Integral-Trockner enthält einen Lufttrockner 2, der Mittel aufweist, um den Wärmeübergangskoeffizienten zwischen der Trocknungsluft 8 und der Bahn B in Bahnlaufrichtung L ansteigend verlaufend einzustellen. Bevorzugt wird ein ansteigender Wärmeübergangskoeffizient beim Trocknen dadurch erreicht, dass der flächenspezifische Strom an Trocknungsluft 8, also die Luftmenge pro Zeit und m2 Bahnoberfläche, über die Länge des Lufttrockners 2 ansteigend eingestellt wird. Dazu weisen die einzelnen, hintereinander angeordneten Blasdüsen 7 Mittel auf, den aus ihnen austretenden Strom an Trocknungluft 8 einzustellen. Bevorzugt enthält jede Blasdüse 7 an ihrem Lufteintritt eine Luftklappe 10, mit der sich der Strom an aus der Lufthaube 9 in die Blasdüse 7 einströmenden Trocknungsluft und somit auch die Menge an aus der Blasdüse 7 austretender Trocknungsluft 8 einstellen lässt. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, den Austrittsquerschnitt der Düsenschlitze oder -löcher 11 jeder Blasdüse 7 variabel zu gestalten, damit der Strom an austretender Trocknungsluft 8 über die Länge des Lufttrockners 2 ansteigend eingestellt werden kann.
Falls für das Trocknungsverhalten vorteilhaft, wird der zwischen den Blasdüsen 7 abgesaugte, also von der Bahn weggeführte Luftstrom 13, dem Strom an Zuluft aus den jeweiligen Blasdüsen 7 angepasst. Dies lässt sich beispielsweise dadurch realisieren, dass an der Unterseite der Lufthaube 9 zwischen den Blasdüsen 7 Absaugöffnungen 12 aufweisende Lochbleche 12a angebracht sind, wobei der Querschnitt der Öffnungen 12 und/oder die Anzahl der Öffnungen 12 für einen steigenden Absaugquerschnitt sich in Bahnlaufrichtung L vergrößert.
In den Figuren 3 und 4 ist der unterschiedliche Trocknungsverlauf zwischen dem bekannten Trockner nach Figur 1 (Kurve 1) und dem erfindungsgemäßen Trockner nach Figur 2 (Kurve 2) dargestellt. In Figur 3 ist die Verdampfungsrate über die Trocknerlänge (das heißt in Maschinenrichtung/ machine direction MD) dargestellt, in Figur 4 die Bahntemperatur über die Trocknerlänge.
Wie aus Figur 3 ersichtlich, steigt bei dem bekannten Trockner die Verdampfungsrate zu Beginn des Lufttrockners 2 schlagartig in erheblichen Umfang an und fällt anschließend kontinuierlich ab. Bei dem erfindungsgemäßen Trockner wird dagegen am Anfang des Lufttrockners 2 mit einem relativ geringen Wärmeübergangskoeffizienten getrocknet, so dass die Verdampfungsrate erheblich weniger ansteigt und unterhalb eines vorgegebenen. Grenzwertes bleibt, der beispielsweise 250 kg/hm2 beträgt. Anschließend wird in der zweiten Blasdüse 7 aufgrund des vergrößerten Stroms an Trocknungsluft 8 mit einem gesteigerten Wärmeübergangskoeffizienten getrocknet, so dass die Verdampfungsrate in diesem Bereich ansteigt. Analog wird in den nächsten Blasdüsen 7 der Wärmeübergangskoeffizient durch einen weiter erhöhten Strom an Trocknungsluft 8 gesteigert, so dass ein sägezahnförmig abfallender Verlauf der Verdampfungsrate entsteht. Da bei dem erfindungsgemäßen Trockner gegen Ende des Lufttrockners 2 im Vergleich zu dem bekannten Trockner erhöhte Verdampfungsraten vorliegen, stimmen die Gesamtleistungen der beiden Trockner im wesentlichen überein. Aus Figur 4 ist ersichtlich, dass die Bahntemperatur bei dem erfindungsgemäßen Trockner langsamer abfällt als bei dem bekannten Trockner nach Figur 1.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Trocknen einer laufenden Materialbahn, insbesondere einer gestrichenen Papier- oder Kartonbahn, bei dem die Bahn (B) zunächst in einem Infrarot-Trockner (1) mit Infrarot-Strahlern (4) vorgetrocknet und anschließend in einem Lufttrockner (2) mit Luft weiter getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Lufttrockner (2) so betrieben wird, dass der Wärmeübergangskoeffizient zwischen der Trocknungsluft (8) und der Bahn (B) in Bahnlaufrichtung (L) ansteigend verläuft.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der flächenspezifische Luftstrom an Trocknungsluft (8) über die Länge des Lufttrockners (2) ansteigt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Abluft (AL) aus dem Infrarot-Trockner (1) als Trocknungsluft (8) in dem Lufttrockner (2) verwendet wird.
  4. Vorrichtung zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend einen Infrarot-Trockner (1) mit Infrarot-Strahlern (4) und einem in Bahnlaufrichtung (L) dahinter angeordneten Lufttrockner (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Lufttrockner (2) Mittel aufweist, um den Wärmeübergangskoeffizienten zwischen der Trocknungsluft (8) und der Bahn (B) in Bahnlaufrichtung (L) ansteigend verlaufend einzustellen.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Lufttrockner (2) Blasdüsen (7) mit Luftklappen (10) enthält, mittels der sich der aus einer Blasdüse (7) austretende Strom an Trocknungsluft (8) einstellen lässt.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Austrittsquerschnitt der Düsenschlitze oder -löcher (11) jeder Blasdüse (7) variabel ist.
  7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass den Blasdüsen (7) Trocknungsluft (8) über eine gemeinsame Lufthaube (9) zuführbar ist.
  8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Abluft (AL) aus dem Infrarot-Trockner (1) der Trocknungsluft (8) des Lufttrockners (2) zumischbar ist.
  9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich an der Unterseite der Lufthaube (9) zwischen den Blasdüsen (7) Absaugöffnungen (12) befinden, wobei sich der Querschnitt der Absaugöffnungen (12) und/oder deren Anzahl für einen steigenden Absaugquerschnitt in Bahnlaufrichtung (L) vergrößert.
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