FI71591B - Foerfarande foer reglering av avlaegsnandet av i en pappersmaskins torkcylinder uppkommande kondensat - Google Patents

Description

71591

Menetelmä paperikoneen kuivatussylinterissä syntyvän lauhteen poiston säätämiseksi - Förfarande för regiering av avlägsnandet av i en pappersmaskins torkcylinder uppkommande kondensat Tämän keksinnön tarkoituksena on parantaa paperikoneen kuiva-tusosassa syntyvän lauhteen poiston säätämistä. Menetelmä on ensisijaisesti tarkoitettu sellaisen paperikoneen kuivatus-osaan, jossa on useita perättäisiä kuivatusryhmiä (höyryryhmiä) 5 ja ryhmien välillä vallitsee paine-ero. Tällöin menetelmällä säädetään kuhunkin ryhmään tulevaa höyrymäärää sekä ryhmästä ryhmään virtaavaa ns. läpivirtaushöyrymäärää. Tällainen höyry-ryhmä voi koostua yhdestä tai useammasta kuivatussylinteristä.

10 Jotta paperikoneen kuivatusosalla kuivatettava paperi saavut taisi mahdollisimman tasaisen poikkisuuntaisen kosteusprofii1 in ja kuivatus tapahtuisi mahdollisimman taloudellisesti, tulee paperin ja kuivatussylinterissä olevan höyryn välisen lämmön-siirtokertoimen olla mahdollisimman hyvä. Lämmönsiirtokertoi-15 meen vaikuttavista tekijöistä merkittävin on sylinterin sisällä oleva lauhdekerroksen paksuus ja lauhdekerroksen virtausmuoto. Kumpikin näistä tekijöistä riippuu lauhteen poistoon käytettävän sifonin toiminnasta.

Paperikoneen kuivatusosan höyryryhmi1tä poistettavan lauhteen 20 määrän säätämiseksi on yleisesti käytössä menetelmä, jossa höy- ryryhmään tulevan höyrynjakoputken ja höyryryhmästä poistuvan lauhteen kokoojaputken välillä vallitsee vakio paine-ero. Tämä vakio paine-ero on valittu yleensä siten, että höyryryhmässä syntyvä lauhde varmasti poistuu riippumatta siitä, millä nopeu-25 della lauhdetta syntyy, ja mikä on höyryryhmässä vallitseva painetaso. Tällainen ratkaisu on kuitenkin käytännössä osoittautunut epävarmaksi. Tämä johtuu siitä, että valittu paine-ero voi sellaisissa tilanteissa, joissa tuotanto (syntyvä lauhde-määrä) ei ole suuri, johtaa liian suureen ryhmän läpivirtaus-30 höyrymäärään. Tämä puolestaan aiheuttaa putkistossa suuren 71591 2 eroosiokorroosiovaaran ja toisaalta höryryhmien välisen paine-eron kasvaessa pienenee kuivatusosan tuotantokapasiteetti. Toisaalta käyttöhenkilökunta voi helposti valita paine-eron sellaiseksi, että maksimituotantotilanteessa riittävälle lauhteen-5 poistolle ei ole edellytyksiä ja seurauksena on vesi lastivaara. Edellä mainittujen seikkojen takia ja lisäksi koska käyttöhenkilökunnalla ei ole riittävästi tietoa lauhteenpoistojärjestel-män toiminnasta eikä aikaa sen jatkuvalle seurannalle, valitaan paine-ero höyryryhmässä poikkeuksetta liian suureksi. Tämä joh-10 taa aina lauhteenpoistolaitteiden (sifonien, putkiston) nopeaan kulumiseen ja tuotannon menetyksiin, alentuneena kuivatuskapa-siteettina ja lisääntyneenä korjaustarpeena.

Toinen yleisesti käytössä oleva lauhteenpoiston säätömenetelmä on nk. virtaussäätö, joka alkuperäismuodossaan on patentoitu 15 1961 US-pat. 2 992 493. Säätöjärjestelmän perusajatuksena on, että lauhteen mukana sylinteristä poistuva läpivirtaushöyry aikaansaa vakio paine-eron höyryputkessa olevan mittalaipan yli. Tämä paine-ero asetetaan sellaiseksi, että höyryryhmän toimialueella maksimituotantotilanteessa läpivirtaushöyrymäärä on 20 riittävä lauhteen poistamiseksi. Tästä seuraa, että läpivir- taushöyryn määrä on aina vakio riippumatta lauhtumisnopeudesta. Tällä järjestelyllä saavutetaan tiettyjä etuja aikaisemmin kuvattuun paine-erosäätöön nähden. Mutta mikäli höyryryhmän olosuhteet muuttuvat dimensiointiolosuhteista, käyttäytyy mitta-25 laippa väärin. Olosuhteet voivat muuttua esim. kuivattavan paperilaadun muuttuessa tai tuotantomäärän muuttuessa. Lisäksi voidaan mainita, että automaattinen loppukosteuden säätö aiheuttaa olosuhteiden jatkuvaa vaihtelua. Olosuhteiden muuttuminen voi aiheuttaa sen, että höyryryhmän paine laskee alemmas 30 kuin se paine, jolle mittalaippa on kalibroitu, jolloin mittalaipan läpi virtaa pienempi massavirta kuin suuremmalla paineella, koska paineen muuttuessa höyryn tiheys muuttuu ja vaadittava paine-ero saavutetaan toisella massavirralla.

3 71591 Tällainen säätöjärjestelmä on täten yhtä altis läpivirtaushöy-rymäärän liian suuriin tai liian pieniin arvoihin kuin vakio paine-erosäätöjärjestelmä ja ilman jatkuvaa valvontaa ja oikeaa mitoitusta säilyvät aikaisemmin kuvatut paine-erosäädön haitta-5 tekijät.

Virtaussäätöä on edelleen kehitetty siten, että mainittu mitta-elin (laippa) on yhdistetty virtausmääräsäätimeen, joka säätää rainan kulkusuunnassa taaempana olevan alhaisempipaineisen höy-ryryhmän tuorehöyryventtii1iä sen mukaan kuin virtausmääräsää-10 timeen korkeapaineisemman ryhmän painetason perusteella tehty asetusarvon korjaus edellyttää. Toisin sanoen virtaussäätöä on muutettu siten, että läpivirtaushöyryn nopeus on vakio ja riippumaton höyryryhmän paineesta. Tässäkin järjestelmässä läpivir-taushöyryn nopeus on valittava sellaiseksi, että lauhteen pois-15 tuminen kuivatusosan koko toiminta-alueella voidaan varmistaa. Tästä syystä nousee virtausnopeus ylisuureksi kun höyryryhmän painetaso nousee.

Edellä esitettyihin epäkohtiin on pyritty löytämään ratkaisu, kun tunnetaan syntyvän lauhteen määrä aikayksikössä. Tällainen 20 menetelmä ja laitteisto on esitetty US-patentissa 4 222 178.

Tässä menetelmässä läpivirtaushöyryputkessa sijaitsevan mitta-laipan ja samaan höyryryhmään kuuluvan lauhdesäiliön lauhteen-poistoputkeen sijoitettu mittalaippa on yhdistetty siten, että laippojen yli vallitsevien paine-erojen suhde pysyy vakiona.

25 Tätä suhdetta muutetaan aina kun höyryryhmässä syntyvän lauhteen määrä aikayksikössä muuttuu. Kyseisen järjestelmän tarkoituksena on ylläpitää sellaista paine-erojen suhdetta, että tuo-tantotilanteesta riippumatta lauhde aina poistuu ja samalla lä-pivirtaushöyryn nopeus sifoniputkessa on pienin mahdollinen.

30 Tämä järjestelmä vaatii jokaiselle höyryryhmäl1e oman lauhde- säiliön sekä lisäksi, että jokaisesta säiliöstä poistetaan vain säiliöön tulevan höyryryhmän lauhteet.

4 71591

Toisin sanoen kahden tai useamman höyryryhmän lauhdesäi1iöiden sarjaan kytkeminen ei ole mahdollista. Eikä lauhdesäiliöihin saa tulla muita prosessissa syntyviä lauhteita. Käytännössä näiden toteuttaminen vaatii erittäin kalliita ja monimutkaisia 5 laite- ja putkistokokonaisuuksia.

Tämän keksinnön tarkoituksena on esittää menetelmä paperikoneen monisylinterikuivattimella käytettävän höyryryhmän höyrynjako-putken ja lauhteenkeruuputken välisen paine-eron säätämiseksi siten, että paine-ero on riittävän suuri ja muuttuu sekä pai-10 neen mukaan. Menetelmällä voidaan poistaa alussa kuvatun vakio paine-erosäätöjärjestelmän mukaisen ratkaisun epäkohdat ja lisäksi menetelmä on sovellettavissa muihin edellä esitettyihin, tunnetun tekniikan tason mukaisiin ratkaisuihin ja silloin voidaan poistaa näiden ratkaisujen mukaisia epäkohtia ja täten 15 nostaa alalla vallitsevaa tekniikan tasoa.

Tämän tarkoituksen saavuttamiseksi on menetelmälle pääasiassa tunnusomaista se, että lauhteen poistamiseksi höyryn tulopuolen ja lauhdepuolen välistä paine-eroa säädetään funktion Λ p= f(pa) mukaisesti, jossa funktiossa p on höyryryhmän höyryn 20 tulopuolen ja lauhdepuolen välinen paine-ero, pa on höyryryhmän painetaso ja jolle funktiolle on ominaista, että funktio on kasvava pa/ p koordinaatistossa. Säätökäyrän muoto asetellaan säätimeen joko etukäteen tai se määritellään koneella suoritettavien mittausten avulla, tällaisia käyriä voi olla useita ja 25 kulloinkin käytössä oleva käyrä on tuotettavan paperin laadusta riippuvainen. Ko. laaturiippuvuus määritellään joko kokemusperäisesti tai koneella suoritettujen mittausten avulla.

Keksintöä on havainnollistettu seuraavassa selityksessä eräällä sovellutusesimerkillä samalla viitaten oheiseen piirustukseen. 30 Piirustus esittää kaaviollisesti laitejärjestelyä menetelmän toteuttamiseksi.

5 71591

Piirustuksessa on esitetty paperikoneen kuivatusosa ja viitenumeroilla 1, 2, 3 on esitetty höyryryhmiä, jotka ovat kaskaadi-kytketty paperirainan kulkusuuntaa vastaan. Rainan kulkusuunta on esitetty nuolella 32. Tuorehöyry tuodaan kuivatusosan sylin-5 teriryhmille päähöyryputkea 7 pitkin. Höyryryhmien höyrynjako-putket 11, 12, 13 on yhdistetty päähöyryputkeen 7 säätöventtii-lien 8, 9 ja 10 avulla. Osa sylintereihin johdettavasta höyrystä lauhtuu sylinterien sisäpuolella ja syntyvä lauhde yhdessä läpivirtaushöyryn kanssa johdetaan pyörivällä sifonijärjeste-10 lylla lauhteen kokoojaputkistoon 14, 15 ja 16, joista se edelleen johdetaan kunkin höyryryhmän lauhdesäiliöihin 4, 5 ja 6. Lauhdesäiliöstä 4 läpivirtaus- ja paisuntahöyry johdetaan sen yläosassa olevan hönkähöyryputken 31 kautta höyryryhmän 2 höy-rynjakoputkeen 12 siten, että höyrynjakoputkessa 12 oleva sää-15 töventtiili 17 on hönkähöyryputkesta 31 tulevan höyryn ja tuo-rehöyryventtiilin 9 läpi tulevan höyryn sekoittumispisteen jälkeen. Samoin menetellään höyryryhmän 2 ja lauhdesäiliön 5 kanssa. Höyryryhmän 3 lauhdehöyryseos johdetaan lauhdesäiliöön 6. Säiliöstä 6 paisunta- ja läpivirtaushöyry johdetaan pintalauh-20 duttimelle 23. Lauhtumattomat kaasut poistetaan pintalauhdutti-melta pumpun 24 avulla. Höyryryhmissä 2 ja 3 on näiden ryhmien painesäätöä varten erilliset höyrynjakoputkessa 12 ja 13 sijaitsevat säätöventtiilit 17 ja 18.

Höyryryhmän 1 höyrynjakoputkeen 11 on yhdistetty paineen mit-25 tauselin 25 ja vastaavasti lauhteenkeruuputkeen 14 on yhdistetty paineen mittauselin 26. Mittauselimet 25 ja 26 ovat yhdistetty paine-erosäätimeen B, joka pyrkii pitämään paine-eron asetusarvoesaan säätämällä sekä tuorehöyryventtiiliä 9 että ohitusventtiiliä 19, jonka putkisto on yhteydessä pintalauhdut-30 timeen 23. Paine-eron ollessa alle asetusarvon sulkeutuu tuore-höyryventtiili 9 aiheuttaen vastapaineen laskun linjassa 31 ja aikaansaaden suuremman paine-eron höyrynjakoputken 11 ja lauh-teenkeruuputken 14 välille. Mikäli säätöventtiili 9 on täysin kiinni eikä paine-ero vieläkään ole riittävä, avautuu ohitus-35 venttiili 19. Säädin B saa ulkoisen asetusarvon säätimeltä A, 6 71591 joka säätää höyryryhmän 1 painetta venttiilin 8 avulla. Säädin A laskee tämän asetusarvon höyryryhmän 1 paineesta ja kuivatus-osan tuotantotiedoista käyrästön 1 mukaisesti tietokoneen 33 avulla. Höyryryhmän 1 paineen asetusarvo lasketaan tietokoneel-5 la 33 esim. rullaimen kosteuden takaisinkytkennän kautta. Höyryryhmän 2 paineen asetusarvo säätimelle C lasketaan säätimien A ja B asetusarvojen avulla siten, että höyryryhmän 2 paine on aina alhaisempi tai yhtäsuuri kuin höyryryhmän 1 paine vähennettynä paine-erolla ryhmän höyrynjako- ja lauhteenkeruuputken 10 välillä ja painehäviöllä, joka syntyy hönkähöyryn virratessa lauhdesäiliöön 4 ja putkea 31 pitkin. Lisäksi tietokone 34 (joka voi olla sama kuin 33) antaa asetusarvon rajoituksen säätimelle C. Tämä rajoitus on ennakolta tietokoneen muistiin taulukoitu ja se on riippuvainen kulloisenkin kuivattavan paperin 15 laadusta. Nämä riippuvuudet ovat joko kokemusperäisiä tai mittauksilla määritettyjä. Paine-erosäädin D saa ulkoisen asetus-arvonsa säätimeltä C, joka laskee sen kuten säädin A laskee paine-erosäätimen B asetusarvon. Säätimen C käyttämä käyrästä 1 voi olla sama tai eri kuin säätimen A käyttämä käyrästö. Höyry-20 ryhmän 3 paineen asetusarvo säätimelle E lasketaan samoilla perusteilla kuin höyryryhmän 2 paineen asetusarvo. Asetusarvon rajoitus säätimelle E saadaan tietokoneella 35 olevasta taulukosta kuten säätimen C osalla todettiin. On kuitenkin huomattava, että taulukko on eri kuin säätimen C osalla.

25 Painesäädin F saa ulkoisen asetusarvonsa säätimeltä E edellä kuvatun periaatteen mukaisesti. Paine-erosäädin F säätää höyry-ryhmän 3 höyrynjakoputken 13 ja lauhteenkeruuputken 16 välistä paine-eroa säätämällä venttiiliä 21 sekä antamalla ulkoisen asetusarvon pintalauhduttimelta 23 tulevalle lauhteen lämpöti-30 lalle 31. Säädin G säätää raakavesiventtiiliä 22 siten, että lauhteen lämpötila on halutussa arvossaan.

Koska höyryryhmien paine-ero on tuotannosta riippuvainen ja ryhmien painetasot ovat toisiinsa sidotut siten, että radan 35 kulkusuunnassa edempänä oleva ryhmä on aina korkeampipaineinen,

Claims (5)

1. Menetelmä paperikoneen ja kartonkikoneen kuivatussylinte-5 rissä syntyvän lauhteen poiston säätämiseksi, paperikoneen kui- vatusosan käsittäessä useita perättäisiä kuivatusryhmiä, joiden välillä vallitsee paine-ero, jolloin menetelmällä säädetään ryhmästä ryhmään tai vastaavaan virtaavaa ns. läpivirtaushöyry-määrää, tunnettu siitä, että lauhteen poistamiseksi 10 höyryn tulopuolen ja lauhdepuolen välistä paine-eroa säädetään funktion ^ p=f(pa) mukaisesti, jossa funktiossa ^ p on höyry-ryhmän höyryn tulopuolen ja lauhdepuolen välinen paine-ero, pa on höyryryhmän painetaso ja jolle funktiolle on ominaista, että funktio on kasvava pa/ p koordinaatistossa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että funktio f(pa) on aseteltu höyry- ja lauhdejärjestel-män ohjausyksikköön ollen kullekin ryhmälle ominainen.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että funktion f(pa) taso muuttuu tuotantoon verrannolli- 20 sena.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että funktion f(pa) taso muuttuu kuivattavan paperin raaka-aineen ominaisuuksiin verrannollisena.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu 25 siitä, että funktion Λ p=f(pa) aikaansaamiseksi 8 71591 kunkin höyryryhmän (1, 2, 3) säätöventtii1iä (8, 9, 10), joka on yhdistetty päähöyryputkeen (7) säädetään kussakin höyryryhmässä (1, 2, 3) olevalla säätimellä (A, C, E), jolle annetaan ulkoinen vastaava asetusarvo 5 höyryryhmän painetason säätämiseksi, - kunkin höyryryhmän (1, 2, 3) höyryn tulopuolen (11, 12, 13. ja lauhdepuolen (14, 15, 16) välistä paine-eroa mi tataan mittauselimillä (25-30), - kunkin höyryryhmän paine-eromittaukset johdetaan höyry- 10 ryhmäkohtaisille säätimille (B, D, F), joille annetaan ohjausarvot painetason ilmoittavilta säätimiltä (A, C, E) ja joilla säätimillä (B, D) rainan kulkusuunnassa ensimmäiseen höyryryhmään kuuluvaa säädintä (F) lukuunottamatta ohjataan seuraavan höyryryhmän säätöventtii-15 liä (9, 10) ja/tai kyseisen höyryryhmän lauhdesäiliön (4, 5) ja pintalauhduttimen (23) väliseen putkistoon sijoitettua ohitusventtiiliä (19, 20) ja joista rainan kulkusuunnassa ensimmäiseen höyryryhmään (3) kuuluvalla säätimellä (F) ohjataan pintalauhduttimen (23) lauhdu-20 tustehoa säätämällä höyryryhmän lauhdesäiliön (6) läm pötilaa. 9 71591