【発明の詳細な説明】
製紙における脱水方法
本発明は、請求項１の前提部に従う製紙における脱水方法に関する。
製紙における脱水は吸引システムによって行われており、該吸引システムでは
製紙機のワイヤおよびプレス部において、一定量の水分が、水分分離システムか
ら生じる負圧と周囲のそれより高い圧力との間の圧力差、および該圧力差に起因
する空気流によって機械的に除去される。負圧に基づいた脱水装置を利用すると
、プレスフェルトの作動状態を維持できるとともに、製紙機のある部分から池の
部分へのペーパーウェブ（paper web）の移送を容易にすることができる。
先行技術の脱水装置、たとえば英国特許第２１２９０２６号に開示される脱水
装置はいわゆる集中型の装置であり、該装置では脱水装置内の負圧を発生する全
てのユニットが、通常は水分分離ユニットが設けられた吸引ボックスまたは同等
物に接続されている。集中型の脱水装置に要求される配管システムは、製紙機に
接続された独立したユニットとしてから設計されなければならず、製紙機全体と
しての構造上の要求からすれば、集中型脱水装置を構成することは困難である。
さらに、集中型脱水装置における負圧発生ユニットの破損や起り得る故障は、最
悪の場合、製紙工程全体を停止させてしまうので、集中型の脱水装置は製紙工程
に対する危険をも孕んでいることに注意しなければならない。特に、製紙工程を
最適化する目的で、集中型脱水装置内に、個々の吸引ボックスまたは吸引ボック
ス群を制御するオプションを可能にするような制御システムを設けることは非常
に困難であり、少なくともエネルギー消費を考慮すると不利である。したがって
、集中型の脱水装置は、設備と操業のいずれの面でも費用がかかり、そのことが
脱水の制御および最適化を非常に困難にしている。
本発明の目的は、製紙における改良された脱水装置を提供することにある。本
発明の方法を用いることによって、先行技術の問題点の大半を解決することがで
きるので、先行技術の水準を向上させることができる。本発明の方法は、
各個の吸引ボックスまたは同等物、および／または同一負圧を持つ吸引ボッ
クス群について、独立した脱水ユニットが設置され、
脱水策が、吸引ポンプの得率に基づいて、および／または各脱水ユニット内
の吸引ポンプの電気モータの回転速度の調節に基づいて形成され、
Ｖ＝ｆ（ｎ，ｑp）であり、
脱水制御システムは、前記脱水ユニットから水分を除去する所望の水分除去
速度（Ｖas）を選択し、前記脱水ユニットから除去された水分量（Ｖm）が測定
され、また、Ｖas≠Ｖmである場合には、脱水策に基づいて吸引ポンプの得率お
よび／または前記脱水ユニット内の吸引ポンプの電気モータの回転速度を調節す
るようにして設計されていることを第一の特徴とする。
したがって、上述の方法は以下のような主要な利点を与える。まず第一に、配
管システムおよび他の構成を従来の実施形態と比べてかなり簡略にすることがで
きるので、製紙機の設備コストを低減することができる。第二に、適合する吸引
レベルと駆動出力とに従って最適数の脱水ユニットを選択することにより、さら
に製紙工程での要求に応じて脱水ユニット中で除去すべき水分量を選択すること
により、製紙における脱水をプロセス自体の最終結果およびエネルギー消費の両
方において最適化することができる。
本発明に従う方法のいくつかの好適な実施形態が、引続く従属項に示されてい
る。
以下に、添付の図面中に示される実施形態を参照して、本発明を詳細に説明す
る。図面において、
図１は、フェルトの使用時間に伴う透水性の変化を座標系ｐ＝ｆ（ｔ）におい
て概略的に示したものであり、図中、Ｐは透水性、ｔは時間であり、
図２は、座標系Ｖas，Ｐにおいて一定曲線（Ｖn ±i）＝ｆ（ｎ，ｑp）＝Ｅmin
を示したものであり、図中、Ｖasは水分除去速度、Ｐはフェルトの透水性、Ｖn ±i
はある状態で前記脱水ユニットにおいて選択された水分除去速度、ｎは脱水
ユニット内の電気モータの回転速度、ｑpは前記脱水ユニット内の吸引ポンプの
得率、Ｅminは最低レベルのエネルギー消費をそれぞれ表し、
図３は、本発明の具体例の全体を示す概略図である。
特に、図１を参照すると、フェルトの透水性は脱水における重要な因子である
と言える。知られているとおり、フェルトの透水性は、数時間の作用で（実際に
は２〜３日）急速に低下するが、その後は、フェルト耐用期間（実際には４〜５
週間）中であれば、それほど急激には低下しない。したがって、脱水を考慮する
と、製紙の制御過程においては、製紙工程における脱水の他の基準とともにフェ
ルトの透水性の変化も考慮に入れなければならない。製紙工程のある時点で、一
定量の水分がワイヤおよびプレス部にあるペーパーウェブから除去されることに
なり、当然この量は、所望の紙質特性を達成するためには製紙工程において調節
可能でなければならない。この点に関する対策には、脱水または吸引作用が大き
すぎる場合には、ペーパーウェブが詰まるおそれがあること、またはフェルトが
極度に乾燥するおそれがあること、ペーパーウェブがフェルトに密着するおそれ
があることも含めて考えられている。ペーパーウェブの脱水はこのようにして制
御されなければならず、一定の水分除去速度を保つためには、とくにフェルトの
透水性は変化することから、調節は実質的に連続して行わなければならない。こ
れらの調節に加えて、ある脱水ユニットにおけるある量の水を除去する水分除去
速度も、製紙工程における要件のために正確に調節しなければならない。
上述の工程全般を制御するために、本発明は分散型の脱水装置に基づくもので
あり、１つの脱水ユニットが脱水策に関して図２に示されている。前記脱水ユニ
ットにおいて、ある瞬間にＶas＝Ｖnとなる。図１に従えば、透水性は、フェル
トが使用されている間は、時間の関数、すなわちＰ＝ｆ（ｔ）として変化する。
ある透水性値Ｐ（ｔ1）に対して、最低レベルのエネルギー消費ＥminにおいてＶas
＝Ｖnの条件を満たす対応の組合せｎ1，ｑp1が存在する。透水性がＰ（ｔ）（
Ｖas≠Ｖm＝測定された脱水速度）に変化すると、最低レベルのエネルギー消費
ＥminにおいてさらにＶas＝Ｖnの条件を満たすような、新しい組合せｎ2，ｑp2
が選択される。しかしながら、Ｖas＝Ｖn+1（一般にＶn+1とする）となった場合
、すなわち所望の水分除去速度が変化した場合には、たとえば透水性がｐ（ｔ2
）であれば、最低レベルのエネルギー消費ＥminにおいてＶas＝Ｖn+1の条件を満
た
すような組合せｎ3，ｑp3に変化する。したがって、除去された水分量Ｖmは脱水
ユニット内で連続的に測定され、必要であれば上記のようにして調節が行われる
。すなわち調節は以下のような順序で行われる。Ｖm≠Ｖas［Ｖn ±i］すなわち
ｅ≠０であれば、ｎ1→ｎ2＝Δｎ、および／または、ｑ1→ｑ2＝Δｑであり、ｎ2
および／またはｑ2は、各脱水速度Vn ±iにおいてＥminの要件が満足されるよう
に選ばれ、換言すると、要求されるある脱水速度において、フェルトの透水性の
変化、または要求される量の水分を除去する速度に関する別の因子の変化により
、エネルギー消費に関して最適な新しい組合せｎ，ｑpが生じる。
特に、ｑpはこういう関係において、吸引ポンプの得率の調整量を示しており
、スロットル（throttler）あるいは案内羽根および／またはディフューザによ
る調節として行われる。
図３は、本発明の方法の具体例の全体を示す概略図である。脱水装置は、製紙
機のワイヤおよび／またはプレス部に接続され、連続的に配置される数個の脱水
ユニット１ａ，１ｂ，１ｃ，…などで構成される。図３において、脱水ユニット
は点線によって示されている。
以下に、図３の最前列の脱水ユニット１ａについて説明する。脱水ユニット１
ａの概略図には、ペーパーウェブ２と、フェルトまたはワイヤ３とが示されてお
り、これらは製紙工程において、脱水のために吸引ボックス４または吸引ボック
ス群を通過する。脱水ユニット１ａが２つ以上の吸引ボックスを有する場合、そ
れらの吸引ボックス群は、各吸引ボックスが本質的に同じ負圧レベルを持つよう
に選択される。同一の脱水ユニット１に属する吸引ボックス群４は、接続線６を
介して水分分離装置５に接続されている。次に、水分分離装置５は、一方では接
続線８によって脱水ユニット１ａの吸引ユニット７に接続され、他方では接続線
１０によって水分回収装置９に接続されている。水分分離装置５において、該装
置内で分離された水の量は（図１に概略的に示されている）測定装置１１によっ
て連続的に測定され、その測定結果は線１２を介して比較手段１３に送られる。
さらに脱水装置は中央制御装置１４も有しており、該中央制御装置１４が、所望
の水分除去速度の設定値Ｖasを線１５を介して各脱水ユニット１ａ，１ｂ，１ｃ
，
…に送る。比較手段１３は、ＶmとＶasの両値を比較し、その差ｅが、各脱水ユ
ニット１ａ（図２）のための制御策を備えた調節装置１６への制御信号となり、
該差ｅに基づいて、吸引ポンプ１８の得率および電気モータ１９の回転速度が、
負圧発生装置として作用する吸引ユニット７につながる線２０および線２１を介
して調節される。吸引ユニット７は、たとえばチョークなどの制御手段、あるい
は羽根を制御する手段を有する。これらの手段は参照符号２２によって概略的に
示されている。吸引ポンプ１８内で圧縮によって加熱された空気は、線２３を介
して熱交換器２４に送られ、該熱交換器２４において、空気はその熱容量の一部
を、たとえば製紙機の動作に向けて、またはプロセスウォーターに発散する。上
述のような実施に代えて、またはこれに加えて、線２３を製紙機のフードの内側
に接続することもできる。
吸引ユニット７、少なくとも吸引ポンプ１８と電気モータ１９とは、同一シャ
フト上の一体型ユニットとして設計することが好ましい。また、吸引ユニット内
の吸引ポンプ１８と電気モータ１９との共通シャフトの回転速度は、いわゆる高
速度領域、すなわち毎分２５０００回転以上とすることが好ましい。高速回転技
術を用いることは、本方法の適用にあたって特に重要である。というのも、高速
回転技術を利用する一体型ユニットはコンパクトであり、製紙機の全体構造物と
接続させて各脱水ユニット１ａ，１ｂ，１ｃ，…内に容易に設置することができ
るからである。さらに、一体型吸引ユニット７は軽量であるので、修理および保
守作業においても扱いが容易である。さらにまた、高速回転技術を利用する吸引
ユニット７は振動することもなく、騒音も小さい。また、高速回転技術を利用す
る実施形態では、非接触ベアリング、特に磁気ベアリングを使用することができ
るので、設備ならびに保守管理にかかるコストを低減することができる。
脱水装置９、熱交換器２４、ならびに中央制御装置１４は、脱水ユニット１ａ
，１ｂ，１ｃ，…のすべてに共通であるか、またはそのうちのいくつかに共通で
あるかのいずれかである。中央制御装置１４は、全体的脱水と、異なる脱水ユニ
ット１ａ，１ｂ，１ｃ，…間での脱水量の分割とに関する、異なる脱水ユニット
間の総体的な脱水策を形成する。これに従って各脱水ユニット１ａ，１ｂ，１ｃ
，
…は、連続的な測定に基づいて自身の脱水策を実行する。少なくともいくつかの
制御状況においては、両方の可能性（得率ｑpおよび回転速度ｎ）を用いる必要
のないことは自明であり、いずれか一方の調整（得率ｑpまた回転速度ｎ）だけ
を用いるようなもっと簡略なシステムを利用することもできる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Dewatering method in papermaking
The present invention relates to a dewatering method in papermaking according to the preamble of claim 1.
Dewatering in papermaking is performed by a suction system, in which the suction system
In the wire and press section of the paper machine, a certain amount of moisture is
Pressure difference between the resulting negative pressure and the surrounding higher pressure, and due to said pressure difference
Is mechanically removed by the flowing air stream. When using a dehydrator based on negative pressure
In addition to maintaining the operating state of the press felt, the pond can be
Transfer of the paper web to the part can be facilitated.
Prior art dewatering device, such as the dewatering disclosed in GB 2 129 026
The device is a so-called centralized device, in which a total pressure generating a negative pressure in the dehydrating device is generated.
All units are usually suction boxes equipped with a water separation unit or equivalent
Connected to things. The piping system required for centralized dewatering equipment is
It must be designed as a connected and independent unit, and
Given the structural requirements, it is difficult to construct a centralized dehydrator.
Furthermore, damage and possible failure of the negative pressure generating unit in the centralized dehydrator
In the case of evil, the entire papermaking process is stopped.
It must be noted that there is also danger to In particular, the papermaking process
For optimization purposes, individual suction boxes or suction boxes in the centralized dehydrator
It is very difficult to have a control system that allows the option to control
And at least disadvantageous in terms of energy consumption. Therefore
Centralized dewatering equipment is expensive, both in terms of equipment and operation.
It makes control and optimization of dehydration very difficult.
It is an object of the present invention to provide an improved dewatering device in papermaking. Book
Most of the problems of the prior art can be solved by using the method of the invention.
Therefore, the level of the prior art can be improved. The method of the present invention comprises:
Each suction box or equivalent and / or suction box with the same negative pressure
An independent dehydration unit is installed for
Dewatering measures are based on the yield of the suction pump and / or within each dewatering unit
Formed based on the adjustment of the rotation speed of the electric motor of the suction pump,
V = f (n, qp)
The dewatering control system is configured to remove water from the dewatering unit.
Speed (Vas), And the amount of water (V) removed from the dehydration unitm) Is measured
And Vas≠ VmIf this is the case, the rate of suction pump
And / or adjusting the rotation speed of the electric motor of the suction pump in the dehydration unit.
The first feature is that it is designed in such a way.
Thus, the above-described method offers the following major advantages. First of all,
The tubing system and other configurations can be significantly simplified as compared to previous embodiments.
Therefore, the equipment cost of the paper machine can be reduced. Second, fit suction
By selecting the optimal number of dewatering units according to the level and drive power,
The amount of water to be removed in the dewatering unit according to the requirements of the papermaking process
Dehydration in papermaking reduces both the end result of the process itself and energy consumption.
Can be optimized.
Some preferred embodiments of the method according to the invention are set out in the dependent claims that follow.
You.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments illustrated in the accompanying drawings.
You. In the drawing,
FIG. 1 shows the change in permeability with the use time of felt in a coordinate system p = f (t).
In the figure, P is water permeability, t is time,
FIG. 2 shows the coordinate system Vas, P, a constant curve (Vn ± i) = F (n, qp) = Emin
And V in the figure.asIs the water removal rate, P is the permeability of felt, Vn ± i
Is the water removal rate selected in the dehydration unit in a certain state, and n is dehydration
Rotation speed of the electric motor in the unit, qpIs the suction pump in the dehydration unit.
Rate, EminRepresents the lowest level of energy consumption, respectively.
FIG. 3 is a schematic diagram showing the whole of the specific example of the present invention.
In particular, referring to FIG. 1, the permeability of felt is an important factor in dewatering.
It can be said. As is known, the permeability of felts can be affected in a matter of hours (actually
Falls 2-3 days), but then decreases over the felt life (actually 4-5 days).
Week) does not drop so sharply. Therefore, consider dehydration
In the papermaking control process, the fermentation, along with other criteria for dewatering in the papermaking process,
Changes in the permeability of the rut must also be taken into account. At some point during the papermaking process,
A certain amount of moisture is removed from the paper web in the wire and press section
Of course, this amount is adjusted in the papermaking process to achieve the desired paper quality properties.
Must be possible. Measures in this regard include significant dehydration or suction action.
If too long, the paper web may be jammed or the felt may
Extremely dry, paper web may adhere to felt
It is considered including that there is. Paper web dewatering is controlled in this way.
In order to maintain a constant moisture removal rate, it is necessary to
Since the water permeability changes, the adjustment must be made substantially continuously. This
In addition to these controls, dewatering removes a certain amount of water in a dewatering unit
The speed must also be precisely adjusted for the requirements in the papermaking process.
In order to control the above-mentioned processes in general, the present invention is based on a dispersion type dehydrating apparatus.
Yes, one dewatering unit is shown in FIG. 2 for the dewatering strategy. The dehydrating unit
At one instant, Vas= VnBecomes According to FIG. 1, the permeability is
During the period when the data is used, it changes as a function of time, that is, P = f (t).
A certain permeability value P (t1), The lowest energy consumption EminAt Vas
= VnThe corresponding combination n that satisfies the condition1, Qp1Exists. Water permeability is P (t) (
Vas≠ Vm= Measured dehydration rate), the lowest level of energy consumption
EminAt Vas= VnNew combination n that satisfies the conditionTwo, Qp2
Is selected. However, Vas= Vn + 1(Generally Vn + 1When it becomes)
That is, when the desired moisture removal rate changes, for example, the water permeability becomes p (tTwo
), The lowest level of energy consumption EminAt Vas= Vn + 1Satisfy the condition
Was
Such a combination nThree, Qp3Changes to Therefore, the amount of water removed VmIs dehydration
Measured continuously in the unit and adjusted if necessary as described above
. That is, the adjustment is performed in the following order. Vm≠ Vas[Vn ± i]
If e ≠ 0, then n1→ nTwo= Δn and / or q1→ qTwo= Δq and nTwo
And / or qTwoIs the dehydration rate Vn ± iAt EminSo that the requirements of
In other words, at a certain dehydration rate required, the permeability of felt
Changes, or changes in another factor relating to the rate at which the required amount of water is removed
, New combinations n, q optimal for energy consumptionpOccurs.
In particular, qpIndicates the amount of adjustment of the yield of the suction pump in such a relationship.
By means of a throttler or guide vanes and / or a diffuser
This is done as an adjustment.
FIG. 3 is a schematic diagram showing an entire embodiment of the method of the present invention. Dewatering equipment is papermaking
Several dehydrators connected to the wire and / or press section of the machine and arranged in series
Units 1a, 1b, 1c,... In FIG. 3, the dehydration unit
Is indicated by a dotted line.
Hereinafter, the dehydration unit 1a in the front row of FIG. 3 will be described. Dehydration unit 1
a, a paper web 2 and a felt or wire 3 are shown.
In the paper making process, these are used for dehydration in the suction box 4 or suction box.
Through the group. When the dehydrating unit 1a has two or more suction boxes,
These groups of suction boxes ensure that each suction box has essentially the same negative pressure level.
Is selected. The suction box group 4 belonging to the same dehydration unit 1
It is connected to the water separation device 5 through the. Next, the water separator 5 is connected on the one hand.
The connection line 8 connects to the suction unit 7 of the dehydration unit 1a, while the connection line
10 is connected to the water recovery device 9. In the water separator 5,
The amount of water separated in the chamber is measured by a measuring device 11 (shown schematically in FIG. 1).
And the measurement result is sent to the comparing means 13 via the line 12.
Further, the dewatering device also has a central control unit 14, which is
Set value V of water removal rateasTo each of the dehydration units 1a, 1b, 1c via the line 15.
,
Send to ... The comparison means 13mAnd VasAre compared, and the difference e is
A control signal to the adjusting device 16 with the control measures for the knit 1a (FIG. 2),
Based on the difference e, the yield of the suction pump 18 and the rotation speed of the electric motor 19 are
Via lines 20 and 21 leading to the suction unit 7 acting as a negative pressure generator
Adjusted. The suction unit 7 is, for example, a control means such as a choke, or
Has means for controlling the blades. These means are schematically indicated by reference numeral 22.
It is shown. Air heated by compression in the suction pump 18 passes through line 23
Is sent to the heat exchanger 24 where the air is part of its heat capacity
For example, for the operation of a paper machine or to process water. Up
Instead of or in addition to the implementation as described above, the line 23 is connected to the inside of the hood of the paper machine.
Can also be connected.
The suction unit 7, at least the suction pump 18 and the electric motor 19 are
It is preferably designed as an integral unit on the shaft. Also in the suction unit
The rotation speed of the common shaft of the suction pump 18 and the electric motor 19 is a so-called high speed.
It is preferable to be in a speed range, that is, 25,000 rpm or more. High-speed rotation technique
The use of surgery is particularly important in applying the method. Because fast
The one-piece unit that uses rotating technology is compact,
Can be easily installed in each of the dehydration units 1a, 1b, 1c, ...
This is because that. Further, the integrated suction unit 7 is lightweight, so that it can be repaired and maintained.
It is easy to handle even in maintenance work. Furthermore, suction using high-speed rotation technology
The unit 7 does not vibrate and the noise is small. Also, use high-speed rotation technology.
In some embodiments, non-contact bearings, especially magnetic bearings, can be used.
Therefore, the cost for equipment and maintenance can be reduced.
The dehydrating device 9, the heat exchanger 24, and the central control device 14 include a dehydrating unit 1a.
, 1b, 1c,... Or common to some of them.
There is either. The central controller 14 controls the overall dehydration and the different dehydration units.
Different dehydration units with respect to the division of the dehydration amount among the units 1a, 1b, 1c,...
Form an overall dehydration strategy between. According to this, each dehydration unit 1a, 1b, 1c
,
Perform their dewatering strategies based on continuous measurements. At least some
In a control situation, both possibilities (rate qpAnd rotation speed n) must be used
It is self-evident that there is nopOnly the rotation speed n)
Simpler systems, such as those using, can also be used.
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ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ
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，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，
ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ
Ｇ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，Ｂ
Ｙ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ
，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，
ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ
Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ
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