FI78137C

FI78137C - Device for drying a web

Info

Publication number: FI78137C
Application number: FI830729A
Authority: FI
Inventors: Alfred Weinmann; Friedrich Schweinzer
Original assignee: Stroemungsmasch Anst
Priority date: 1982-03-03
Filing date: 1983-03-03
Publication date: 1989-06-12
Also published as: DE3307358C2; FI830729L; CH664586A5; DE3307358A1; SE8301158D0; ATA81482A; FI78137B; AT374214B; FI830729A0; SE448891B; SE8301158L

Description

1 781371 78137

Laite rainan kuivattamiseksiDevice for drying the web

Laite, joka on tarkoitettu paperikoneiden vetokupu-ja varten rainan kuivattamiseksi, jossa laitteessa kupuun 5 johdetaan korkealämpötilailmaa ja kosteaa kuivatusilmaa johdetaan poistoilmajohdossa sieltä pois, joka johto on liitetty lämpöpumpun kompressoriin lämmön talteenottami-seksi, minkä lisäksi lämpöpumppu käsittää kompressori-turbiiniaggregaatin, jonka kompressori lämmönvaihtimen 10 kautta, jossa poistoilmasta poistetaan lämpöä on yhdistetty turbiiniin sen käyttämiseksi ja lämpöpumpussa on lisäksi turbiinin ja kompressorin erotustehon aikaansaamiseksi erillinen käyttölaite.Apparatus for drying the web of paper machines, in which device high temperature air is introduced into the dome 5 and moist drying air is discharged in an exhaust air duct connected to a heat pump compressor for heat recovery, the heat pump further comprising a compressor turbine through which heat is removed from the exhaust air is connected to the turbine to drive it and the heat pump further has a separate drive device to provide the separation power of the turbine and the compressor.

Lämpöpumpun liittämisellä kuivatuskupuun, jota myös 15 kutsutaan vetokuvuksi, on tarkoitus ottaa käyttöön poisto-ilma lämpimän veden valmistukseen, lämmitykseen, höyryn tuottamiseen ja jopa puhallusilman tuottamiseen laitteen hyötysuhteen kohottamiseksi ja käytetyn energian paremmin hyödyntämiseksi.By connecting a heat pump to a drying hood, also called a draw hood, the purpose is to introduce exhaust air for hot water production, heating, steam generation and even blowing air production to increase the efficiency of the device and make better use of the energy used.

20 Tunnetaan DE-hakemusjulkaisun n:o 2 630 853 kuiva- tuslaite, jossa tulo- ja poistojohdon väliin on kytketty lämpöpumpun kondensaattori ja haihdutin. Täten ulos vir-taavan poistoilman lämpö tulee käytetyksi hyödyksi sisään-virtaavaa raitisilmaa varten ja uudelleen käytetyksi.A drying device is known from DE-A-2 630 853, in which a heat pump condenser and an evaporator are connected between the inlet and outlet lines. Thus, the heat of the exhaust air flowing out becomes utilized for the inflow of fresh air and reused.

25 Haitallista on tässä yhteydessä, ettei raitisilmaa voida kuumentaa riittävän kuumaksi, koska jäähdytysaineet eivät ole sopivia sellaiseen korkeaan lämpötilaan. Kuiva-tusväliaine täytyy valmistaa alkuperäisellä energialla ja lämpöpumpulla voi olla vain tukitehtävä. Tämä merkitsee, 30 että tällainen laite tosin osittain käyttää hyödykseen poistoilman lämpöä, mutta että jäännöslämpö menetetään, eikä laite siten ole tarkoituksenmukainen.25 It is detrimental in this connection that the fresh air cannot be heated sufficiently because the refrigerants are not suitable for such a high temperature. The drying medium must be prepared with the original energy and the heat pump can only have a supporting function. This means that, although such a device partially utilizes the heat of the exhaust air, the residual heat is lost and the device is therefore not suitable.

Keksinnön tehtävänä oli luoda kuivatuslaite rata-maisen aineen kuivattamiseksi erityisesti paperikoneen 35 vetokuvussa, jolloin lämpöpumppu on väliinkytketty syöttö- ja palautusjohtoon, joka laite sekä käyttää täydelli- 2 781 37 sesti hyödyksi jäännöslämmön, että myös on sopiva korkea-lämpötilailman aikaansaamiseksi.The object of the invention was to provide a drying device for drying a web-like substance, in particular in the hood of a paper machine 35, the heat pump being connected to a supply and return line, which device makes full use of the residual heat and is also suitable for producing high temperature air.

Keksinnön mukaisesti tämän tehtävä saavutetaan siten, että lämmönvaihdin on jaettu useisiin rinnan kytket-5 tyihin lämmönvaihtimiin korkea-, keski- ja matalalämpöti-laväliainejohtoja varten, että korkealämpötilaväliainejoh-don lämmönvaihtimen kautta on johdettu kuivauskuvusta tuleva lauhteenjohdon ja mahdollisesti lauhdevesipumpulla kuljetettu kondensaatti kuumennetaan kyllästetyn höyryn 10 lämpötilaan ja höyrystetään osaksi, ja että valmistettu höyry johdetaan takaisin kuivauskupuun mahdollisesti toisen lämmönvaihtimen kautta, joka on järjestetty korkealäm-pötilaväliainejohtoa varten lämmönvaihtimen jälkeen ja jossa tapahtuu jäännöshöyrystys.According to the invention, this object is achieved in that the heat exchanger is divided into a plurality of heat exchangers connected in parallel for high, medium and low temperature medium medium lines. and partially evaporating, and that the produced steam is returned to the drying dome, optionally via a second heat exchanger arranged for the high-temperature medium line after the heat exchanger and in which residual evaporation takes place.

15 Keksintöä kuvataan lähemmin seuraavassa erään suo- ritusesimerkin avulla.The invention is described in more detail below by means of an exemplary embodiment.

Piirustuksessa esittää kuvio 1 kaaviokuvaa laitteesta, kuvio 2 samaa, johon on lisätty lauhdepumppu, 20 kuvio 3 laitetta, jossa erillisenä käyttölaitteena on käytetty polttomoottoria.In the drawing, Fig. 1 shows a schematic view of the device, Fig. 2 the same, to which a condensate pump has been added, Fig. 3 a device in which an internal combustion engine is used as a separate drive device.

Kuviossa 1 on esitetty kaaviomaisesti lämpöpumpun kytkentä, jollaista tarkotuksen mukaisesti voidaan käyttää paperikoneen vetokupua varten. Vetokupuun 1 on yhdis-25 tetty lämpöpumppuaggregaatti ja se koostuu oleellisesti kompressorista 2 ja turbiinista 3. Erotustehoa varten täytyy lisäksi ottaa käyttöön moottori 5, joka yhdessä kompressorin 2 ja turbiinin 3 kanssa on samalla aallolla 4. Luonnollisesti voidaan ottaa käyttöön käyttövälineitä kier-30 roslukusovitusta varten, näitä ei kuitenkaan ole esitetty piirustuksessa. Lisäksi on laitteeseen sovitettu tietty määrä lämmönvaihtimia, kuten lämmönvaihdin 6 korkealämpö-tilailmaa varten, lämmönvaihdin 7 keskilämpötilailmaa ja lämmönvaihdin 8 matalalämpötilailmaa varten. Lisäksi käy-35 tetään vielä lämmönvaihdinta 9 raittiin ilman lämmittämiseen. Vetokuvusta 1 johdetaan kosteaa kuivauslaitepoisto- 3 78137 ilmaa poistoilmajohdon 10 kautta kompressoriin 2 ja tiivistetään siellä. Näin tiivistetty ilma joutuu johdon 13 välityksellä lämmönvaihtimeen 6, jossa lämpöä käyteään korkealämpötilailman aikaansaamiseksi. Tähän liittyväksi 5 järjestetään lämmönvaihdin 7 keskilämpötilalisäilmaa varten. Jäännöslämpö menee lämmönvaihtimen 8 kautta turbiiniin 3. Ilma, josta turbiinissa on poistettu paine puhalletaan putkijohdon 14 kautta pois poistoilmana. Lopuksi laite on vielä varustettu lämmönvaihtimella 9, joka kuivatti-10 men johdon 10 jakajan 18 kautta ottaa kosteaa kuivattimen poistoilmaa lämmittämistä varten, joka puhalletaan pois poistilmajohdon 16 kautta.Figure 1 schematically shows the connection of a heat pump, which can be used for the drawing hood of a paper machine, as intended. A heat pump unit is connected to the traction hood 1 and consists essentially of a compressor 2 and a turbine 3. For separation power, a motor 5 must also be used, which together with the compressor 2 and the turbine 3 is in the same wave 4. Naturally, , however, these are not shown in the drawing. In addition, a certain number of heat exchangers are arranged in the device, such as a heat exchanger 6 for high temperature air, a heat exchanger 7 for medium temperature air and a heat exchanger 8 for low temperature air. In addition, a heat exchanger 9 is used to heat the fresh air. Moist air from the extractor 1 is led to the compressor 2 via the exhaust air line 10 and sealed there. The air thus condensed enters the heat exchanger 6 via the line 13, where the heat is used to produce a high temperature air. In connection with this, a heat exchanger 7 is provided for additional medium temperature air. The residual heat passes through the heat exchanger 8 to the turbine 3. The air from which the pressure has been removed in the turbine is blown out via a pipeline 14 as exhaust air. Finally, the device is further provided with a heat exchanger 9 which, through the divider 18 of the dryer line 10, takes in the moist dryer exhaust air for heating, which is blown out via the exhaust air line 16.

Vetokupua 1 huolletaan nyt siten, että raitisilma-johdon 17 kautta johdettua raitisilmaa esilämmitetään läm-15 mönvaihtimessa 9 ja se joutuu lisäilmajohdon 20 välityksellä jakajaan 19. Täällä ilmavirta jaetaan ja viedään seu-raavien lisäilmajohtojen 20 läpi lämmönvaihtimeen 8, josta jäännösilma 15 joutuu esim. paperikonehalliin. Toinen lisäilma johto 20 johtaa lämmönvaihtimeen 7, jossa raitisil-20 maa lämmitetään niin paljon, että se voi huoltaa keskilämpötila johtoa, joka johtaa vetokupuun 1. Lopuksi kolmannen lisäilmajohdon 20 ilma joutuu lämmönvaihtimeen 6, jossa tuotetaan korkealämpötilailmaa, joka korkealämpötilajohdon 11 kautta saunoin joutuu vetokupuun. Kuvio 2 esittää 25 rakenteeltaan samanlaista laitetta varustettuna kompressorilla 2 ja turbiinilla 3, jotka aallon 4 kautta on yhdistetty moottoriin 5, kuitenkin laite on lisäksi varustettu lauhdepumpulla 25. Vetokuvusta 1 tulee kosteaa kuivattimen poistoilmaa ilmajohdon 10 kautta kompressoriin 2, jolloin 30 sitä ennen tietty osa tätä ilmaa johdetaan jakajan 18 kautta lämmönvaihtimeen 9 joutuakseen poistoilmajohdon 16 kautta ulos. Kompressorista 2 tulee johdon 13 kautta nyt tiivistynyt ilma lämmönvaihtimeen 6, tämän jälkeen lämmönvaihtimeen 7 ja 8 ja turbiiniin 3. Poistoilma poistuu siel-35 tä johdon 14 kautta. Raitisilmajohdosta 17 joutuu raitis-ilma lämmönvaihtimeen 9, jonka esilämmitetty ilma tulee li- 4 78137 säilmajohtoon 20. Jakaja 19 jakaa raitisilman ensiksikin lämmönvaihtimeen 8, jonka jäännösilma tulee johdetuksi paperikonehalliin, ja sitten vielä lämmönvaihtimeen 7. Näin lämmitetty ilma joutuu sitten lämmönvaihtimeen 24, kuumen-5 netaan siellä ja viedään korkealämpötilailmana korkealäm-pötilajohdon 11 välityksellä vetokuivatuskupuun 11. Lisäksi otetaan käyttöön lämmönvaihdin 22 höyrynmuodostusta varten. Raitisilmajohdosta 17 joutuu raitisilmaa lämmönvaihtimeen 22, jossa sitä lämmitetään kaasunpolttimella 23, 10 ja se joutuu lämmönvaihtimeen 24 ja tulee poistoilmajoh-don 28 kautta johdetuksi ulos. Kondensaatti tulee kuiva-tuskuvusta 1 lauhdepumpun 25 läpi lauhteenjohtimen 26 välityksellä lämmönvaihtimeen 6, ja se kuumennetaan siellä kyllästeisen höyryn lämpötilaan ja haihdutetaan osaksi, 15 kun sensijaan jäännöksen haihdutus tapahtuu lämmönvaihti-messa 22. Höyryjohdon 21 kautta näin aikaansaatu höyry saavuttaa kuivatuskuvun 1. Kuviossa 3 on vielä esitetty yksi muunnos laitteesta, tällöin kuviossa 2 käytetyn kaasunpolt-timen 23 asemesta moottorin 5a poistokaasut - moottorin 20 ollessa muodostettu polttomoottoriksi - johdetaan lämmönvaihtimeen 22. Poistokaasut joutuvat poistoilmajohdon kautta ulos luovutettuaan jäännöslämpönsä lämmönvaihtimeen 24. Muut rakenneosat vastaavat samoja rakenteita, kuin aikaisemmin selitetyissä kuvioissa, jolloin viitenumerot ovat 25 samat.The hood 1 is now maintained so that the fresh air passed through the fresh air line 17 is preheated in the heat exchanger 9 and enters the distributor 19 via the additional air line 20. Here the air flow is distributed and passed through the next additional air lines 20 to the heat exchanger 8. . The second auxiliary air line 20 leads to a heat exchanger 7 where the fresh air 20 is heated to such an extent that it can service the medium temperature line leading to the hood 1. Finally, the air of the third auxiliary air line 20 enters the heat exchanger 6 to produce high temperature air through the high temperature line 11. Fig. 2 shows a device of similar construction with a compressor 2 and a turbine 3 connected to the motor 5 via a wave 4, however the device is further provided with a condensate pump 25. The draw hood 1 provides moist dryer exhaust air via an air line 10 to the compressor 2. air is led through the distributor 18 to the heat exchanger 9 in order to escape through the exhaust air line 16. From the compressor 2, condensed air now enters the heat exchanger 6 via the line 13, then to the heat exchanger 7 and 8 and the turbine 3. The exhaust air exits there through the line 14. From the fresh air line 17, fresh air enters the heat exchanger 9, the preheated air of which enters the storage line 20. The distributor 19 first distributes the fresh air to the heat exchanger 8, the residual air of which enters the paper machine hall, and then to the heat exchanger 7. The heated air then enters the heat exchanger 5 is introduced there and introduced as high temperature air via the high temperature line 11 to the draft drying dome 11. In addition, a heat exchanger 22 is provided for steam generation. From the fresh air line 17, fresh air enters the heat exchanger 22, where it is heated by a gas burner 23, 10 and enters the heat exchanger 24 and is led out via the exhaust air line 28. The condensate comes from the drying hood 1 through the condensate pump 25 via the condensate line 26 to the heat exchanger 6, where it is heated to the temperature of the saturated steam and partially evaporated, while instead yet another modification of the device is shown, in which case, instead of the gas burner 23 used in Fig. 2, the exhaust gases of the engine 5a - the engine 20 being a combustion engine - are led to the heat exchanger 22 where reference numbers 25 are the same.

Tämän laitteen etu kuivauskuvun lämpöpumppuna, jona sitä paperiteollisuudessa käytetään, on siinä, että poistoilman energia on enemmän kuin tähän asti hyödynnettävissä paperinkuivatuksessa ja primaarista energiaa sääs-30 tyy. Avoimen kylmäkaasulämpöpumppumenetelmän käyttö paperiteollisuudessa on siten uutta. Oleellista on, ettei tarvita lisäväliaineita (jäähdytysaineita), ja että myös korkeampia lämpötiloja voidaan tuoda prosessiin hyötyä tuottavaksi.The advantage of this device as a heat pump for the drying hood, when used in the paper industry, is that the energy of the exhaust air is more than has been utilized so far in paper drying and the primary energy is saved. The use of the open cold gas heat pump method in the paper industry is thus new. It is essential that no additional media (refrigerants) are required, and that higher temperatures can also be brought to the process to benefit.

Claims

5,781 37

Apparatus for drying webs of paper machines for drying a web, wherein high temperature air is introduced into the wood (1) and moist drying air is discharged in an exhaust air duct (10) connected therefrom to a heat pump compressor (2) for heat recovery , the heat pump further comprising a compressor-turbine unit, the compressor of which is connected to the turbine (3) via a heat exchanger (6) in which heat is removed from the exhaust air for operation, and the heat pump further has a separate drive for providing turbine and compressor separation power (5), characterized in that the heat exchanger is divided into a plurality of heat exchangers (6, 7, 8) connected in parallel for high, medium and low temperature medium lines (21, 12, 15), that via a heat exchanger (6) of the high temperature medium line (21) the condensate line (26) from the drying hood (1) and possibly the condensate conveyed by the condensate pump (25) 20 is heated to the temperature of the saturated steam and partially evaporated, and that the produced steam is returned to the drying hood (1), possibly via a second heat exchanger (22) arranged for the high temperature medium line (21) after the heat exchanger 25 (6) and where residual evaporation takes place.

Drying device according to Claim 1, characterized in that when an internal combustion engine (5a) is used as a separate drive, which is possibly located on the same shaft as the compressor (2) and the turbine (3), the drive exhaust gases are passed through a second heat exchanger (22).

Drying device according to Claim 1 or 2, characterized in that the inlets of the heat exchangers (7, 8) of the medium and low temperature medium lines (12, 15) are connected together to one additional air distributor (19). 6 78137

Drying device according to Claim 1 or 3, characterized in that the heat exchanger (22) is heated by gas burners (23).

Device according to Claim 2, characterized in that the exhaust gases of the internal combustion engine (5a) are fed from a second heat exchanger (22) to a high-temperature heat exchanger (24) connected to the heat exchanger (7) of the medium temperature medium line (12) and connected via the high temperature air supply line (11) to the as-10 shroud (1). 7 78137