FI114994B

FI114994B - Menetelmä kuiturainan käsittelemiseksi paperi-/kartonkikoneen kuivatusosalla ja sen jälkeen sijaitsevassa jälkikäsittelylaitteessa

Info

Publication number: FI114994B
Application number: FI20035214A
Authority: FI
Inventors: Mika Viljanmaa; Tapio Maeenpaeae; Reijo Pietikaeinen; Henri Vaittinen; Timo Torvi; Kari Hasanen; Matti Tervonen
Original assignee: Metso Paper Inc
Priority date: 2003-11-20
Filing date: 2003-11-20
Publication date: 2005-02-15
Also published as: JP2007511677A; CN1856619A; DE112004002075B4; FI20035214A0; DE112004002075T5; WO2005049918A1; CN1856619B

Description

114994 !

Menetelmä kuiturainan käsittelemiseksi paperi-/kartonkikoneen kuivatusosalla ja sen jälkeen sijaitsevassa jälkikäsittelylaitteessa i 5 |

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä kuiturainan käsittelemiseksi pape- ! rin tai kartongin valmistuslinjan on-line -kuivatusosalla, sen jälkeen sijaitsevalla ra-danvientiosalla ja edelleen kuivatusosan jälkeen sijaitsevalla on-line j -jälkikäsittelylaitteella, kuten kalanterilla tai päällystysiaitteella. Kalanterina voi olla j

10 esim. metallihihnakalanteri, pitkänippikalanteri, moninippikalanteri, softkalanteri tai I

konekalanteri.

Nykyisissä paperivalmistuskonsepteissa kuivausosa ja jälkikäsittely, kuten kalante-rointi, ovat erillisiä osaprosesseja joiden välillä paperiraina siirretään usein ns. avoi-15 mena vientinä, jossa rainan pinta on alttiina ympäristölle. Avoimen viennin seurauksena erityisesti kuivauksen jälkeen rainaa kalenterille tai muulle jälkikäsittelylait-teelle vietäessä rainasta haihtuu merkittävästj kosteutta ja rata jäähtyy. Prosessiko-konaisuutta ajatellen esimerkiksi kuivaimen ja kalenterin välillä tapahtuva haihtuma on epätoivottavaa sillä kalanteroitaessa kuiturainan tulisi olla kostea ja kuuma. ! 20 Haihtuman seurauksena raina jäähtyy voimakkaasti joten esimerkiksi on-line . t -kalenterit joudutaan mitoittamaan siten että niiden kapasiteetti riittää osittain jääh- ‘' '. tyneen rainan käsittelemiseen. Haihtuma kuormittaa myös tehdassalinilmastointia ja

S · i I I

on epätaloudellista.

• » : 25 Haihtumisen vuoksi sekä myös ns. ylikuivatun rainan uudelleenkostuttamiseksi • ’, paperin/kartonginvalmistusllnjoissa käytetään usein vesiapplikointia, joka on yleensä : sijoitettu kuivatusosan ja kalanteroinnin väliin. Applikointimenetelmänä on usein hieno vesisumu tai höyry. Ylikuivauksen ja uudelleenkostutuksen käytöllä tavoitellaan parempaa paperinradan kosteusprofiilien hallintaa ja toisaalta stabiilimpaa pa- . . 30 perin rakennetta.

• »

Nykyisissä prosesseissa, joissa paperia ylikuivataan ja sitten kostutetaan, ominai-senergiankulutus ja siten kustannukset tuotettua tonnia kohden ovat suurempia . verrattuna prosessiin, jossa ylikuivausta ei suoriteta. Paperinvalmistuksen merkittä- : 35 vimpiä energiankäyttökohteita onkin höyrystämäilä tapahtuva kuivaus. On selvää, 2 j 114994 että menetelmä, jossa rata ensin kuivataan kuivatusosalla n. 2-4 % kosteuteen, tämän jälkeen kostutetaan n. 8-10 % kosteuteen, ja jossa rata lopuksi vielä kalante-rilla kuivuu n. 5 % loppukosteuteen, on kokonaisuutena energiankäytön kannalta epäedullinen.

5

Niinpä esillä olevan keksinnön päämääränä on aikaansaada menetelmä, jolla mm.

saadaan pienennettyä valmistuslinjan energiankulutusta ja joka lisäksi mahdollistaa | kuivatusryhmän lyhentämisen ja siitä johtuvan tilan säästön kautta kustannusten alenemisen.

10

Keksinnön päämäärän toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että menetelmässä käsiteltävä kuituraina on jäljestetty kulkemaan kuivatusosan ja jälkikäsittelyiaitteen välissä lämpötilan ja kosteuden suhteen kontrolloiduissa olosuhteissa, joiden olosuhteiden avulla säädetään veden ja lämmön 15 haihtumista kuiturainasta, ja että kuiturainaa kuivataan kuivausosalla siten, että se jää normaalia suurempaan kosteuspitoisuuteen kuivatusosan jälkeen ja loppukuiva-us suoritetaan jälkikäsittelylaitbeeila.

! |

Keksinnön mukaisessa menetelmässä hyödynnetään kuiturainassa olevaa vettä ja 20 lämpöenergiaa siten, rainan sisältämän lämmön ja kosteuden siirtymistä lainasta pois pyritään estämään tai minimoimaan kuivatusosan ja kalanterin välisellä osalla.

Käsiteltävä kuituraina on jäljestetty kulkemaan kuivatusosan ja kalanterin välissä : ’’ erotettuna tehdassalin ilmasta lämpötilan ja kosteuden suhteen säädellyissä olosuh- • · V : teissä, jonka avulla säädetään veden ja lämmön haihtumista kuiturainasta. Keksin- » f, · ; 25 non mukaisesti kuiturainaa kuivataan kuivausosalla siten, että se jää normaalia suu- : ’ : rempaan kosteuspitoisuuteen ja loppukuivaus suoritetaan kalenterilla. Keksinnön :" ; mukaisessa menetelmässä kuivaus ja kalanterointi ovat lämpötilan ja kosteuden hallinnan kannalta integroitu ja sovitettu toimimaan yhdessä niin, että kuivausosalla kuivataan vain tarvittava määrä ja että vietäessä raina kuivatusosalta kalenterille 30 veden ja lämmön haihtumista säädellään niin että rata on kalenterille saapuessa riittävän kostea ja lämmin ja että kalanterilla tapahtuu osa loppukuivausta.

: Seuraavassa keksintöä kuvataan esimerkinomaisesti lähemmin oheiseen piirustukseen viitaten, jossa: ! I 35 • · 3 114994 kuvio 1 esittää kaavamaisesti erästä järjestelyä keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, ja j kuvio 2 esittää kaavamaisesti erästä toista tapaa keksinnön mukaisen menetelmän 5 toteuttamiseksi.

i

Kuviossa 1 on kaavamaisesti esitetty eräs on-line valmistuslinjan osa, jossa viitenumerolla 1 on merkitty metallihihnakalanterina toteutettua jälkikäsittelylaitetta ja viitenumerolla 3 kuivatusosan loppupäätä. Viitenumerolla 2 on merkitty suljettua 10 tilaa, jonka läpi raina on vietävissä lämpötilan ja kosteuden suhteen säädellyissä olosuhteissa kuivatusosan ja kalenterin 1 välisellä alueella. Suljettu tila voi ulottua koko kuivatusosan loppupään ja kalanterin väliselle alueelle tai vain osalla mainittua aluetta.

i 15 Jälkikäsfttelylaite voidaan toteuttaa myös esim. pitkänippikalanterina, moninippika-lanterina, softkalanterina tai konekalanterina. Jälkikäsitteiylaite voi olla myös pääl-lystyslaite, esim. kuivapäällystyslaite.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä hyödynnetään kuiturainan sisältämää vettä ja 20 lämpöenergiaa rajoittamalla paperin veden ja lämmön haihtumista kuivatusosan 3 jälkeen niin, että kalanterilla 1 vaadittava kuiturainan lämmitys ja kostutustarve on " :, vähäisempi. Koska paperiraina joka tapauksessa kuivuu ja jäähtyy kalanteroinnin ' * yhteydessä tai sen jälkeen, on edullista ottaa tämä kuivumisprosessi hyötykäyttöön.

:. i Niinpä keksinnön mukaisessa menetelmässä kuivatusosan 3, rataviennin 2 ja kalan- ·.; · 25 terin 1 toiminta on yhteensovitettu niin, että osa kuivatusosan kuivatustehtävästä on • ' siirretty kalenterille ja jossa kokonaisuutena lämmön ja veden käyttö on mahdolli- :" : simman taloudellista.

: · . Kuvioon 1 viitaten saadaan edellä mainittu keksinnön tarkoittama rainan lämmön ja t ,' . 30 kosteuden hallinta aikaiseksi säätämällä kuiturainan ja sen ympäristön välistä veden

» I

ja lämpöenergian siirtoa viimeisen kuivatussylinterin 3 ja kalanterin 1 välillä. Kek-: sinnön mukaisesti näitä kuljetusilmiöitä voidaan säätää järjestämällä rata kulkemaan i kuivatusosan ja kalanterin välissä lämpötilan ja kosteuden suhteen säädellyissä olosuhteissa. Mikäli halutaan estää haihtuminen tai jäähtyminen, säädetään ympä- ; 35 ristön kosteus (ilman suhteellinen kosteus tai höyrynpaine) ja lämpötila rainan uiko- : » 4 114994 pinnalla tai sen välittömässä läheisyydessä likimain kuiturainan kosteutta ja lämpötilaa vastaavaan tasapainotilaan. Tällöin ei muodostu merkittäviä lämpötila- tai kos-teuseroja rainan ja ympäristön välille eikä siis synny kosteuden tai lämpötilan kulje-tusvirtauksia.

5

On myös mahdollista, mikäli halutaan ja se on tarkoituksenmukaista, säätää olosuhteita rainan välittömässä läheisyydessä siten, että aikaansaadaan halutun suuruinen lämpö- tai kosteusvirtaus rainan ja sen välittömässä ympäristön välille. Esimerkiksi ! voidaan aiheuttaa lämpövirtaus rainaan suuntaan (lisälämmitys) nostamalla ympä- , 10 ristön lämpötilaa rainan lämpötilaan korkeammalle. Voidaan myös aiheuttaa koste- ! usvirtaus rainan suuntaan (lisäkostutus) nostamalla ympäristön kosteus rainan tasa-painokosteutta suuremmaksi. Luonnollisesti on mahdollista aiheuttaa vastaavat, mutta toisensuuntaiset kuljetusilmiöt kääntämällä vastaavat kosteus- ja lämpötila- j erot rainan ja ympäristön välillä.

15

Edellä selostetut keksinnön mukaiset ratkaisut rainan lämmön ja kosteuden hallitsemiseksi voidaan toteuttaa esimerkiksi järjestämällä kuituraina kulkemaan stationaarisen tunneli- tai huuvarakenteen läpi. Tunneli- tai huuvarakenteen seinämät rajaavat sisäänsä tilavuuden, jonka kosteus- ja lämpötilaolosuhteet on säädetty pro-20 sessin kannalta edullisiksi. Seinämärakenne estää lämpötilan ja kosteuden häviöt ja ;. kyseinen tilavuus on riittävästi tiivistetty ja erotettu tehdassalin ilmasta.

• i ’ ’ Eräs toinen keksinnön toteutusmahdollisuus on järjestää rainan kulku liikkuvien • · ** : tukirakenteiden väliin, missä tukirakenteet säätelevät halutulla tavalla veden ja • * · ·’·: ·’ 25 lämmön siirtoa rainan välittömään ympäristöön. Käytännöllisin ratkaisu on tukea «· » i : ’. · rainan kulkua joko toiselta tai molemmilta puolilta kiertävien viira- tai hihnakiertojen | • * · ] avulla. Viirat tai hihnat voivat olla joko tiiviitä tai jonkin verran läpäiseviä (kosteuden j siirron hallinta) sekä tarvittaessa lämmitettyjä/jäähdytettyjä (lämpötilan hallinta) j : mikäli se kokonaisuuden kannalta on tarkoituksenmukaista.

1’ : 30

Kolmas mahdollinen periaatteellinen ratkaisu kuiturainan lämpötilan ja kosteuden hallitsemiseksi on rainan pinnalla olevan virtaus- ja lämmönsiirtorajakerroksen hal-: linta. Korvaamalla rajakerroksessa oleva ilma, mikä normaalisti sekoittuu pyörteilyn kautta tehdasilmaan, hallitulla kosteus- ja/tai lämpötilasäädetyllä ilmalla, muuttuu : 35 rainan lämpötila ja kosteus rainan ja sen lähiympäristön välillä vaikuttavien kuljetus- 5 114994 » ilmiöiden kautta. Esimerkiksi rainan kosteuden hallitsemiseksi voidaan liikkuvan kuiturainan rajakerrokseen puhaltaa kosteaa tai vesihöyryllä kyllästettyä ilmaa. Ilman tunkeutuminen rajakerrokseen voidaan varmistaa kaavaroimalla aiempi raja-kerros pois. Kuviossa 2 on esitetty kaaviomaisesti tällainen ratkaisu, jossa kaavarilla 5 4 poistetaan aiempi rajakerros 6 ja puhalluselimien 5 kautta puhalletaan uuden ra- | jakerroksen 7 muodostavaa ilmaa rainan W pinnalle.

Kosteuden ja lämmön siirtoa rainan ja ympäristön välillä voidaan edellä mainituissa | toteutuksissa säätää haluttaessa sekä koneen suunnassa että erityisesti poikittais-10 suunnassa. Lisäksi kosteuden ja lämmön siirtoa voidaan säätää kuivatusosan ja jäi- j ^käsittelylaitteen välisen viennin lisäksi myös jälkikäsittelylaltteen eri osien välisissä kohdissa, kuten esim. softkalanterin eri nippien välisessä kohdassa, moninippikalan-terin eri telastojen välillä tai vastaavissa kohdissa. j | 15 Keksinnön eräässä edullisessa sovellusmuodossa paperia ei kuivateta kuivatusosalla paperin loppukäytön kosteuspitoisuutta alemmalle tasolle (n 5%), jolloin loppukuiva-tus tähän kosteuteen tapahtuu vasta kalenterilla.

Keksinnön mukainen menetelmä soveltuu paperin ja kartongin valmistuslinjoille, 20 joissa lämpöä tai kosteutta vaativa jatkokäsittelyprosessi, kuten kalanterointi on i ;, sijoitettu linjalle on—line -tyyppisesti. Erityisen edullisesti menetelmä soveltuu me- j ’' '. tallihihnakalantereille ja pitkänippikalantereille, joissa kalanterointivaikutus perustuu . , merkittävästi enemmän lämpötilan kuiturainaa pehmentävään vaikutukseen kuin *· : tavanomaisissa kalantereissa.

• » : 25 : .: Keksintö soveltuu myös prosessiin, jossa kalenterin sijasta rainaa käsitellään muulla- , : kin laitteella, jossa rainan lämpötilan ja kosteuden hallinta on oleellista. Tällaisia laitteita voivat olla: päällystyskone, erityisesti kuivapäällystyslaite ja sinä oleva kui- • ‘ : vapäällysteaineen kiinnityspuristin, sizer-puristin.

: ' : 30

Keksinnön mukaisen menetelmän etuina nykyisiin prosesseihin verrattuna voidaan * mainita ensinnäkin merkittävä energian säästö. Menetelmän säilyttäessä rainan * « 7 » sisältämän kosteuden ei erillistä veden/pehmentimen applikointia tai uudelleenkos-: tutusta tarvita, jolloin kautta linjan tarvitaan vähemmän laitteita ja hyötysuhde j : 35 paranee toiseen kertaan tapahtuvan haihdutuksen jäädessä pois. Koska veden j 6 114994 haihtuminen rainasta vähenee merkittävästi, säilyy rainan lämpötila korkeampana eikä siihen siis tarvitse tuoda niin paljon lämpöenergiaa kalenterilla.

Edelleen, etuina voidaan mainita se, että vesi/pehmennin on paremmin jakautunee-5 na paperin rakenteeseen ja kosteustason hallinta on paremmin jäljestettävissä haihdutustapahtuman ollessa kontrolloitu koko viennin matkalla. Kosteuden pak-suussuuntaiseen jakautumiseen voidaan vaikuttaa esimerkiksi hallitsemalla kuivatus-sylinterien toimintaa tai säätämällä itse rainan viennin aikana tapahtuvaa haihdutusta.

10 » * • > * • · * · • 4 » • » 1 • · • * I · » * »

Claims

1. Menetelmä paperi-/kartonkikoneen kuivatusosalla tiettyyn kosteuspitoisuuteen 5 kuivattavan kuiturainan käsittelemiseksi kuivatusosan (3) jälkeen sijaitsevalla rata-viennin osalla ja kuivatusosan jälkeen sijaitsevalla on-line jälkikäsittelylaitteella (1), tunnettu siitä, että menetelmässä käsiteltävä kuituraina on jäljestetty kulkemaan kuivatusosan ja jälkikäsittelylaitteen välissä lämpötilan ja kosteuden suhteen kontrolloiduissa olosuhteissa (2), joiden olosuhteiden avulla säädetään veden ja 10 lämmön haihtumista kuiturainasta, ja että kuiturainaa kuivataan kuivausosalla siten, että se jää normaalia suurempaan kosteuspitoisuuteen kuivatusosan (3) jälkeen ja loppukuivaus suoritetaan jälkikäsittelylaitteella (1).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että raina on järjes-15 tetty kulkemaan kuivatusosan (3) ja jälkikäsittelylaitteen (1) välissä ja/tai jälkikäsit- telykoneen eri osien välisessä kohdassa ainakin osan matkaa tukirakenteiden muodostamassa suljetussa tilassa, jotka tukirakenteet on jäljestetty kontrolloidusti hidastamaan tai estämään veden haihtuminen kuiturainasta.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tukirakenteet ovat hihnoja, joiden välissä raina kulkee tuetusti.

' : 4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tukirakenteet •. ·: ovat levymäisiä elimiä, joiden välissä raina kulkee tuetusti. : 25 i'

* ; 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että raina on jäijes- : tetty kulkemaan kuivatusosan (3) ja jälkikäsittelylaitteen (1) välissä ja/tai jälkikäsit- telykoneen eri osien välisessä kohdassa ainakin osan matkaa tunnelirakenteen tai :· , huuvarakenteen muodostamassa suljetussa tilassa (2). ’ 3o

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että raina on järjes-: tetty kulkemaan kuivatusosan (3) ja jälkikäsittelylaitteen (1) jonkin osan välissä si ten että rainan rajakerroksen kosteutta tai lämpötilaa hallitaan ohjaamalla rajakerrokseen (7) lämpötila- tai kosteussäädettyä ilmaa mekaanisen ohjaimen tai suutin-35 rakenteen (5) avulla. ! 1 1 4994

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä käytetään jälkikäsittelylaitteena metallihihnakalanteria.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että me netelmässä käytetään jälkikäsittelylaitteena pitkänippikalanteria. 1

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että me j netelmässä käytetään jälkikäsittelylaitteena moninippikalanteria. j 10 |

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että j menetelmässä käytetään kalenterina soft- tai konekalanteria.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 15 menetelmässä käytetään jälkikäsittelylaitteena päällystyslaitetta.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä käytetään jälkikäsittelylaitteena kuivapäällystyslaitetta. . i i | 20 * » :i t » • > ( « t • » » • I » . j -II.» 9 114994