FI98228C - Menetelmä paperin kuivatuksessa ja läpikuivatussylinterilaitteisto - Google Patents

Description

98228

Menetelmä paperin kuivatuksessa ja läpikuivatussylinterilaitteisto Förfarande vid torkning av papper och genomtorkningscylinderanläggning 5

Keksinnön kohteena on menetelmä paperin kuivatuksessa ja läpikuivatussylinterilaitteis-to.

10 Paperirainan läpikuivatus on tehokas kuivatustapa, jolla päästään suuriin neliöhaihdu-tustehoihin. Sanomalehtipaperille läpikuivatukseen tarvittava alipaine kuivatusosan loppupäässä on niin suuri, ettei läpikuivatuksen toteutus ole mahdollista nykytekniikalla. Tässä hakemuksessa on esitetty aivan uudentyyppinen menetelmä ja laiteratkaisu, joka mahdollistaa paperirainan läpikuivatuksen erityisesti paperilaaduilla, jotka tarvitsevat 15 suuren alipaineen.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä johdetaan tulistettu höyry jäähdytyspisteeseen, jossa höyry lauhtuu ja menettää tilavuuttaan. Tällöin syntyy paikallisesti suuri alipaine, joka mahdollistaa kuuman ilman kulkeutumisen paperirainan läpi. Näin ollen keksinnön 20 mukaisessa menetelmässä muodostetaan alipaine paikanpäällä, nimenomaan siinä pisteessä, johon alipaine tuleekin muodostaa eli rainan välittömään läheisyyteen. Näin ollen keksinnön mukaisessa ratkaisussa vältetään erilaiset vaikeat alipaineen aiheuttamat tiivistysongelmat ja virtaus sylinterin sisältä ulos pysyy hallituissa rajoissa.

25 Keksinnön mukaisesti on muodostettu sylinteri, joka koostuu sisä- ja ulkovaipasta. Ulommassa vaipassa on rei’itys ja kyseisen rei’itetyn sylinterivaipan päällä viira sekä , paperiraina. Sylinterin sisäpuolisessa sylinterin mukaisessa pyörivässä vaipassa on harvempi rei’itys ulkovaippaan nähden. Vaipat on kytketty toisiinsa pitkittäisillä listoilla; väliseinillä, jolloin vaippojen väliin muodostuu sektoritilat. Sylinterin sisälle 30 tuodaan kuuma tulistettu höyry siltä kohden sylinteriä, joka ei ole rainan eikä viiran peittämä. Kun tulistettu höyry on johdettu sylinterin ulkopuolelta sylinterin sektoritiloi-hin sisäpuolisen vaipan keskelle aikaansaadun alipaineen avulla, joutuu höyry kosketuk- 98228 2 siin lämmönvaihtimen jäähdytysripojen kanssa ja höyry lauhtuu. Höyryn lauhtuminen sektoritiloissa johtaa höyryn tilavuuden pienenemiseen, joka aikaansaa alipaineen kyseisiin tiloihin. Tämä pakottaa ilman sekä paperista höyrystyneen veden virtaamaan paperin läpi. Kuivatusenergia tuodaan päällepuhallussuuttimella rainan yhteyteen ja 5 vaipan sisäpuolelle aikaansaadun imun avulla ylläpidetään riittävä alipainetaso, joka on riittävän suuri ylläpitämään läpivirtausta. Muodostunut lauhde poistuu imun avulla keskeisen vaipan sisälle ja edelleen ulos sylinterin yhteydestä.

Keksinnön mukaisessa järjestelyssä on ulkopuolisen alipaine-energian tarve pieni, koska 10 suurin osa läpivirtauksesta tapahtuu höyryn lauhtumisesta aiheutuvan tilavuuden pienenemisen ansiosta.

Sylinterissä ei myöskään ole kuluvia osia, hankaavia tiivisteitä tai muita vastaavia kuluvia laitejäijestelyjä.

15

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista, että menetelmässä johdetaan lisäksi erikseen höyryä paperirainan yhteyteen myös rainan toiselle puolelle siellä olevaan tilaan, joka tila rajoittuu ainakin yhdeltä pinnaltaan lämmönvaihtimeen, jonka lämmönvaihtimen avulla mainittu tilaan johdettu höyry lauhdutetaan ja 20 jossa menetelmässä kuivatusväliaine siirretään höyryn lauhtumisen aikaansaaman alipaineen avulla paperirainan läpi.

Keksinnön mukaiselle läpikuivatussylinterilaitteistolle on pääasiallisesti tunnusomaista, että läpikuivatussylinterilaitteisto käsittää läpikuivatussylinterissä erilliset tilat, joihin 25 tuodaan höyryä ja että mainitut tilat ja että mainittu tila rajoittuu ainakin yhdeltä pinnaltaan lämmönvaihtimeen, joka voi olla jäähdytetty pinta, jolloin lämmönvaihtimen avulla jäähdytetään tiloihin johdettu höyry ja lauhdutetaan se, jolloin höyryn lauhtumisen myötä tapahtuvan tilavuudenmuutoksen kautta aikaansaadaan sylinterin sisäisiin tiloihin alipaine, jonka avulla imetään kuumaa ilmaa ja/tai höyryä rainan läpi, joka 30 kuuma ilma on tuotu rainan toiselle puolelle.

98228 3

Keksintöä selostetaan seuraavassa viittaamalla oheisien piirustuksien kuvioissa esitettyi-’ hin keksinnön eräisiin edullisiin suoritusmuotoihin, joihin keksintöä ei ole tarkoitus kuitenkaan yksinomaan rajoittaa.

5 Kuviossa 1 on esitetty keksinnön mukaisen menetelmän prosessikaavio.

Kuviossa 2 on esitetty keksinnön mukainen sylinteri poikkileikkauskuvantona.

Kuviossa 3 on esitetty kuvion 2 mukainen sylinteri osittain aksonometrisenä kuvantona.

10

Kuviossa 4 on esitetty kuvion 2 mukaisen sylinterin pitkittäispoikkileikkausosittaiskuvan-to.

Kuviossa 1 on esitetty keksinnön mukaisen menetelmän prosessikaavio. Kuviossa 15 esitetysti tuodaan höyry kanavaa a pitkin höyrylaatikkoon 10 ja johdetaan höyryn ulosvirtauspurkupinnan 10a kautta sylinterin 11 sisälle, sylinterin 11 sisävaipan 11b ja ulkovaipan 11a sekä väliseinien 12a!,12a2... rajaamiin sektoritiloihin

Sylinterin 11 ulkovaippa 11a käsittää rei’ityksen llaj,lla2... ja vastaavasti sylinterin 20 11 sisävaippa 11b käsittää rei’ityksen 1 lbj, 1 lb2____Kun alipaine on tuotu sisävaipan 11b sisäpuoliseen tilaan G, virtaa höyry höyrylaatikosta 10 sektoritiloihin Di,D2.... Sylinteriä 11 pyöritetään sylinterin laakerivälineiden varassa. Raina W kulkee sylinterin 11 pinnalla ulommaisena ja viira H rainan W ja sylinterin 11 pinnan välissä.

25 Sylinterin sisävaipan 11b yhteydessä sijaitsee lämmönvaihdin 15, joka käsittää * lämmönvaihdinputket 158^1532-.. ja lämmönvaihdinrivat 15bj,15b2.·., jolloin höyrylaatikosta tuotu tulistettu höyry lauhtuu lämmönvaihtimen 15 aikaansaaman jäähdytyksen avulla. Lauhde virtautetaan sisävaipan 1 lb rei’ityksen 1 lbj, 1 lb2... kautta vaipan 11b sisäpuoliseen tilaan G ja edelleen ulos sylinterin 11 toisesta päädystä. 30 Sektoritiloissa Dj,D2... tapahtuvan höyryn lauhtumisen aikaansaaman alipaineen avulla imetään kuivatusilmaa viiran H ja rainan W läpi sylinterin 11 sisälle. Paperirainasta 4 96228 haihtunut vesi siirretään myös imun avulla sektoritiloihin. Näin ollen on alipaine aikaansaatu lähelle rainapintaa eli juuri siihen pisteeseen, mihin se on tarkoitettu lämpimän ilman virtauksen aikaansaamiseksi paperirainan W läpi.

5 Huuva 16 käsittää kotelorakenteen. Huuvan 16 sisällä on suutinkenkä 17. Ilmaa tai höyryä tai ilman ja hyöryn sekoitus tuodaan kanavaa b pitkin suutinkengän 17 sisälle ja siinä olevan reikäkentän kautta edelleen rainaan W. Paluuilma tai höyry tai ilman ja höyryn sekoitus poistetaan huuvan 16 sisältä kanavaa c pitkin ilmapuhaltimen Pt aikaansaamalla kierrolla. Kanava c haarautuu kanaviksi Cj ja (¾. Kanava C2 käsittää 10 poistoilmapuhaltimen P2 sekä venttiilin S2. Osa paluuvirtauksesta kulkee kanavaa C2 pitkin takaisin polttimelle K. Polttimelle K tuodaan palamisilma poltinpuhaltimen P3 avulla. Polttoaineen syöttö polttimelle K tapahtuu kanavaa e pitkin. Jäähdytysveden syöttö tapahtuu kanaviston 19 kautta jäähdytysveden kierrätyspumpun P4 aikaansaamalla kierrolla. Sisävaipan 11b sisälle on aikaansaatu alipaine alipainepuhaltimen P5 15 avulla alipaineen ollessa kohdistettu vaipan 11b sisälle tilaan G.

Kuviossa 2 on esitetty keksinnön mukainen sylinteri poikkileikkauskuvantona. Tulistettu höyry tuodaan kanavaa a pitkin höyry laatikkoon 10 ja johdetaan höyryn ulospurkaus-pinnan 10a kautta viirasta/rainasta vapaan sylinteripinnan 11a yhteyteen. Sylinteripinta 20 11a käsittää rei’ityksen Ι^,Ι^.... Sylinteri 11 käsittää sisäpuolisen vaipan 11b ja siinä rei’ityksen 1 lbj, 1 lb2, joka rei’itys on harvempi kuin ulkopuolisessa vaipassa 11a oleva rei’itys. Sylinterin 11 vaipat 11a ja 11b on yhdistetty säteittäisillä sylinterin pitkittäissuuntaisilla väliseinillä, väliseinälevyillä 12aj,12a2..., jolloin sisäpuolisen sylinterivaipan 11b ja ulkopuolisen sylinterivaipan 11a sekä väliseinien 12a1,12a2... 25 väliin muodostuu sektoritilat Dj.D^... Sektoritiloihin Dj,D2... on asetettu lämmön-vaihdin 15, joka käsittää lämmönsiirtoaineputket 15aj,15a2... ja jäähdytysrivat 15bj, 15b2____tai jäähdytetty pinta.

Kuviossa 2 esitetyssä vaiheessa siirtyy tulistettu höyry höyrylaatikosta 10 tiloihin Dj,D2 30 ja D3. Kun sektorit Dj-D3 sylinterin pyörityksen myötä ovat tulleet kulma-alueelle a, tapahtuu mainitulla alueella tulistetun höyryn jäähtyminen ja lauhtuminen, jolloin 98228 5 sektoritiloihin Dj.D2.D3 muodostuu lauhtumisen aikaansaaman höyryn tilavuuden pienenemisen myötä alipaine, jonka avulla imetään rainan toiselle puolelle tilaan Mj tuotu (nuolet Lj) kuuma ilma rainan (W) läpi. Kuuma ilma johdetaan tulokanavasta b suutinkenkään 17 ja suutinkengän 17 ilman ulospurkupinnan 17a kautta rainan W 5 yhteyteen. Suutinkenkiä 17 on useita. Tällöin ilma kulkeutuu rainan läpi ja edelleen sylinterivaipan 11a reikäpinnan llaj,lla2... läpi sektoritiloihin Dj,D2.... Ilmaa poistetaan sektoritiloista Dj,D2... vaipan 11b läpi tilaan G ja poistoon.

Kuviossa 3 on esitetty aksonometrisesti osittaiskuvantona kuvion 2 mukainen sylinteri ja 10 siihen liittyvä laitteisto. Lämmönvaihtimen jäähdytysnestekierto johdetaan keskiputkes-ta 19 haarakanaviin 19a, 19b.... Lauhdevesi imetään keskeiseen onttoon vaipan 11b muodostamaan akseliin sisäpuolisen vaipan lib rei’ityksen llbj,llb2... kautta. Kuuma ilma johdetaan sektoritiloihin Dj,D2... huuvan 16 sisälle asetetun suutinkengän 17 ilman purkupinnan 17a kautta. Kuuma ilma tuodaan kanavaa b pitkin polttimelta K.

15 Höyry tuodaan sektoreihin Dj,D2... höyrylaatikosta 10 sylinterin 11 alapuolisesta tilasta ja siltä osin sylinteripintaa, joka ei ole viiran (H) / rainan (W) peittämä.

Kuviossa 4 on esitetty kuvion 2 sylinteri osittaispoikkileikkauskuvantona. Jäähdytys-kanavisto 15aj,15a2... on johdettu sylinterin 11 pitkittäisakselin X suuntaisesti. Läm-20 mönvaihtimen 15 rivat 15bj,15b2 on sovitettu kuhunkin sektoritilaan Dj,D2.... Sektoriti-lat Dj,D2.... on jaettu kuviossa edelleen sylinterin pitkittäissuunnassa sylinterin pitkittäisakseliin nähden kohtisuorilla väliseinillä 12bj,12b2... sylinteripituudelta sektorilohkoihin Dj’,Dj"...D2’,D2"..., jolloin tarvittaessa voidaan säätää alipainetta siten kosteusprofiilia rainaleveydeltä. Voidaan säätää erikseen kuhunkin sylinterin 25 pitkittäiseen sektorilohkoon Dj’,Djm...D2’,D2"... muodostuvaa alipainetta säätämällä 1 erikseen kyseisessä sektorilohkossa aikaansaatua jäähdytystä ja siten höyryn lauhtumis ta. Lauhde kerätään sylinterin sisävaipan 11b sisäpuoliseen tilaan G ja johdetaan edelleen pois sylinterin yhteydestä. Kuviossa esitetysti on sisäpuolinen vaippa 11b muodostettu sylinterin 11 pyöritysakseliksi, jolloin sylinteriä pyöritetään akselin 11b 30 laakerivälineiden 20 varassa.

98228 6

Seuraavassa on esitetty keksinnön mukaisen laitteen ja menetelmän teoreettinen tarkastelu.

Ilmiön teoreettista tarkastelua 5 p = paine [bar] v" = höyryn ominaistilavuus [m3/kg] t = lämpötila [°C] v = tilavuus X = höyryn kosteus 10

Taulukko -L 2_ I _L _4_ p 1 0,9 | 0,4 0,1 15 v" 1,725 1,904 | 4,068 15,0 X 1 0,906 | 0,424 0,115 V 1,725 1,725 | 1,725 1,725

t 100°C 96°C | 75°C 45°C

t 20 kynnyspainetaso

Toimintakuvaus Höyrylaatikosta syötetään segmenttien Dj, D2 ja D3 alueella (kuvio 2) 100°C kuivaa 25 kyllästä höyryä ~1 bar:in paineessa (sarake 1).

Höyry alkaa jäähtyä. Kun t = 96°C, paine on pudonnut 0,9 bar:iin, n. 10 % höyrystä on kondensoitunut vedeksi (sarka 2). Ollaan läpipuhallukseen tarvittavan "kynnyspai-neen" tasolla.

30 98228 7

Sarake 3, 4: jäähtyminen on jatkunut, t = 75°C, vedeksi on kondensoitunut -58 %, * alipaine olisi 0,4 bar jos tila olisi suljettu. Koska läpivirtaus paperin läpi tapahtuu, ko. alipaine ei toteudu, vaan systeemi asettuu tasapainotilaan. Läpivirtausnopeuden määrää paperin läpivirtausvastus sekä kondensoitumisnopeus (jäähdytyksen/rivoituksen 5 mitoitus).

Vyöhykkeessä Dt prosessi alkaa jälleen alusta. Sanomalehtipaperilla läpipuhallukseen tarvittava alipaine on 0,8-0,9 bar ka-pitoisuudesta riippuen.

10 *

Claims (11)

9c2zö

1. Menetelmä paperin kuivatuksessa, jossa menetelmässä tuodaan paperirainan (W) toiselle puolelle tilaan (Mj) kuumaa ilmaa ja/tai höyryä ja jossa menetelmässä höyryä 5 jäähdytetään lämmönvaihtimella (15), tunnettu siitä, että menetelmässä johdetaan lisäksi erikseen höyryä paperirainan (W) yhteyteen myös rainan toiselle puolelle siellä olevaan tilaan (Dj,D2..), joka tila rajoittuu ainakin yhdeltä pinnaltaan lämmönvaihtimeen (15), jonka lämmönvaihtimen avulla mainittu tilaan (Dj,D2·..) johdettu höyry lauhdutetaan, jolloin kuivatusväliaine siirretään höyryn lauhtumisen aikaansaaman 10 alipaineen avulla paperirainan läpi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä kohdistetaan tilaan (Dj) imu, jolloin imun avulla imetään tilaan (Dj) siirretty kuuma ilma ja/tai höyry, paperista höyrystynyt vesi sekä lauhde pois. 15

3. Patenttivaatmuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä käytetään pyöritettyä sylinteriä (11), jonka päällä paperiraina (W) siirretään, joka sylinteri (11) käsittää revitetyn sisävaipan (11b) sekä rei’itetyn ulkovaipan (11a), jolloin höyry, edullisesti tulistettu höyry, siirretään sektoritiloihin (Dj,D2·..), joita rajaavat 20 sisävaippa (11b) että ulkovaippa (11a) ja telan pitkittäissuuntaiset ja poikittaissuuntaiset väliseinät (12aj,12a2...;12bj,12b2·..) ja että höyry johdetaan sektoritiloihin (Dj,D2,D3·..) sylinterin (11) rei’itetyn ulkovaipan (11a) kautta, jolloin sektoritilojen (Dj,D2 ..) yhteyteen sijoitetun lämmönvaihtimen (15) avulla höyry lauhdutetaan ja aikaansaadaan sektoritiloihin (Dj^..) alipaine, jolloin lauhtunut höyry ja sektoritiloi-25 hin (Dj,D2·..) rainan läpi (W) alipaineen avulla imetty kuuma ilma sekä paperista höyrystynyt vesi johdetaan rei’itetyn sisävaipan (11b) kautta imun avulla pois sylinterin (11) yhteydestä.

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 30 että menetelmässä tuodaan kuumaa ilmaa ja/tai höyryä sylinterin (11) pinnalla viedyn rainan (W) yhteyteen suutinkengän (17) kautta ja että se osa kuumasta ilmasta, joka ei 9ΠΟ^η G^ZO ole imetty rainan (W) läpi sylinterin (11) sektoritiloihin (Dj,D2...) poistetaan huuvan - (16) kautta takaisin kuumailmakiertoon ja/tai pois kierron yhteydestä.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 5 että menetelmässä johdetaan kuumaa höyryä höyrylaatikosta (10) sylinteriin (11) siltä kohdin sylinteriä (11), joka ei ole paperirainan (W) / viiran (H) peittämä.

6. Läpikuivatussylinterilaitteisto, joka läpikuivatussylinterilaitteisto käsittää läpikuiva-tussylinterin (11) yhteydessä lämmönvaihtimen (15), jonka avulla jäähdytetään ja 10 lauhdutetaan höyryä, tunnettu siitä, että läpikuivatussylinterilaitteisto käsittää läpikuivatussylinterissä (11) erilliset tilat (D1}D2...), joihin tuodaan höyryä ja että mainitut tilat (Di,D2...) ja että mainnittu tila (D1,D2...) rajoittuu ainakin yhdeltä pinnaltaan lämmönvaihtimeen (15), joka voi olla jäähdytetty pinta, jolloin lämmönvaihtimen (15) avulla jäähdytetään tiloihin (D1,D2...) johdettu höyry ja lauhdutetaan 15 se, jolloin höyryn lauhtumisen myötä tapahtuvan tilavuudenmuutoksen kautta aikaansaadaan sylinterin sisäisiin tiloihin (D1,D2...) alipaine, jonka avulla imetään kuumaa ilmaa ja/tai höyryä rainan (W) läpi, joka kuuma ilma on tuotu rainan (W) toiselle puolelle.

7. Edellisen patenttivaatimuksen mukainen läpikuivatussylinterilaitteisto, tunnettu 20 siitä, läpikuivatussylinterilaitteiston läpikuivatussylinteri (11) käsittää sisävaipan (11b) ja ulkovaipan (11a) sekä väliseinien (12a1,12a2...;12b1,12b2..·) rajaamat sektoritilat (D1,D2...), ja että läpikuivatussylinterin (11) ulkovaippa (11) käsittää rei’ityksen (lla1,lla2...) ja että läpikuivatussylinterin sisävaippa (11b) käsittää myös rei’ityksen (llb|,llb2...) ja että väliseinät (12aj,12a2...) kulkevat sylinterin pitkittäisakselin (X) 25 suuntaisesti, jolloin imu on kohdistettu sylinterin sisävaipan (11b) sisäiseen tilaan (G), , jolloin imun avulla siirretään lauhdevesi ja sektoritiloihin (Dj,D2...) alipaineen avulla virtautettu ilma sekä siihen paperista haihtunut vesi pois sektoritiloista (D1,D2...) * sylinterin (11) sisävaipan (lib) rei’ityksen (1 lbj, 1 lb2...) läpi ja edelleen pois tilasta (G) sylinterin (11) päädystä. 30 98228

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen läpikuivatussylinterilaitteisto, tunnettu siitä, että läpikuivatussylinterilaitteisto käsittää siltä osin sylinteripintaa, joka ei ole viiran (H) / rainan (W) peittämä höyrylaatikon (10), jonka höyryn ulospurkupinnan (10a) kautta höyry johdetaan sylinterin (11) ulkovaipan (11a) yhteyteen ja edelleen 5 sylinterin reitityksen (llai,lla2...) kautta sektoritiloihin (Dj,D2...).

9. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 6-8 mukainen läpikuivatussylinterilaitteisto, tunnettu siitä, että laitteisto käsittää sylinterin ulkopinnan yhteydessä yhden tai useamman suutinkengän (17) tai vastaavan, jonka kautta kuuma ilma johdetaan rainan 10 (W) yhteyteen, jolloin höyryn lauhtumisen aikaansaaman alipaineen avulla siirretään kuuma ilma rainan (W) läpi sektoritiloihin (D1,D2...).

10. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 6-9 mukainen läpikuivatussylinterilaitteis-to, tunnettu siitä, että huuvaan (16) on kytketty poistoyhde (c), jonka avulla 15 imetään se osa kuumasta ilmasta, joka ei ole siirtynyt rainan (W) läpi takaisin il-makiertoon tai pois ilmakienron yhteydestä.

11. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 6-10 mukainen läpikuivatussylinterilaitteis-to, tunnettu siitä, että sektoritilat (DlsD2...) on jaettu sylinterin pitkittäisakseliin 20 (X) nähden poikittaissuuntaisilla väliseinillä (12b1,12b2...) sylinterin pituudelta kahteen tai useampaan erilliseen sektorilohkoon (D1,,D1"...D2’,D2"...) , jolloin kyseisiin sektorilohkoihin aikaansaatujen erilaisten alipaineiden avulla tuotetaan haluttu kuivatus-profiili paperirainaan (W). 25 00. n e Ilo