SE518474C2 - Förfarande vid torkning av ett banformigt material - Google Patents

Description

||>n| nnnß» 10 15 20 25 30 35 s 1 s 414 2 torka banan skall man åstadkomma en stabil banföring.

Processluften från de övre blåslådorna har endast som uppgift att torka det banformiga materialet.

Det vatten som, i form av ånga, avgår från det banformiga materialet blandas med och bortföres av processluften. För att kunna bibehålla torkeffekten måste därför en del av processluften bortföras som frånluft och ersättas med torrare och helst varm tilluft. Detta sker vanligtvis i en så begränsad omfattning att man upprätthåller en så hög fukthalt i frånluften att man precis kan undvika kondensation och korrosion på utsatta detaljer.

Huvuddelen av processluften recirkuleras. Frånluftens flöde, motsvarande bortledd processluft, övrig införd luft och eventuellt inläckage, anpassas så att fuktinnehållet i frånluften styrs mot ett börvärde, vilket är så högt som möjligt med tanke på risk för kondensation m.m. Frånluftens temperatur kan exv. vara 100-l30°C och dess vatteninnehåll 0,15-0,30 kg/kg torr luft.

Processluften värms genom värmetillförsel till blandningen av tilluft och recirkulerad processluft. Detta sker vanligtvis genom rekuperativ värmeväxling där det värmande mediet är lågtrycksånga eller medeltrycksånga. Vid ett ökat torkbehov höjs värmetillförseln och vid ett minskat torkbehov sänks värmetillförseln.

Vid regleringen av torkningen finns väsentligen tre parametrar. Man kan påverka värmetillförseln till processluften, processluftens flöde och frånluftens flöde.

Processluftens flöde och frånluftens flöde förutsätter vanligtvis elektriskt drivna fläktar och regleras exv. genom varvtalsreglering av fläktarna.

UPPFINNINGENS SYFTE Ett huvudsyfte med föreliggande uppfinning är att erbjuda en enkel metod för att minimera förbrukningen av elektrisk energi vid övervakning och reglering av torkeffekten i en 10 15 20 25 30 35 518 474;.:=¿::¿=-.__; ä, 3 anläggning för torkning av ett banformigt material, i första hand pappersmassa.

Ett andra syfte med föreliggande uppfinning är att erbjuda ökad reglersäkerhet genom en mycket enkel algoritm för reglering av torkeffekten i en anläggning för torkning av ett banformigt material, i första hand pappersmassa.

SAMMANFATTNING AV UP PF INNINGEN Föreliggande uppfinning avser ett förfarande vid torkning av ett banformigt material, företrädesvis en pappersmassabana.

Det banformiga materialet förs genom en torkningsanläggning, innefattande blàslàdor anordnade i ett flertal torkdäck, svävande över undre blàslàdor, som vid sin ovansida utblàser varm processluft mot det banformiga materialet, för att torka detta. Fràn det banformiga materialet, i form av ànga, avgående vatten blandas med och bortföres av processluften, av vilken åtminstone en del recirkuleras medan den icke recirkulerade processluften bortföres som frànluft och ersattes med en motsvarande andel varm tilluft med lagt vatteninnehàll. Tre huvudparametrar, frànluftens flöde, processluftens flöde och värmetillförsel till processluften regleras.

Vid förfarandet enligt uppfinningen häller man i ett första regleromràde, vid läga torkeffektbehov, ett väsentligen konstant flöde för fränluften och ett väsentligen konstant flöde för processluften och varierar torkeffekten med varierad värmetillförsel till processluften. I ett andra regleromràde, vid medelhöga torkeffektbehov, häller man ett väsentligen konstant flöde för frànluften och en väsentligen konstant värmetillförsel till processluften och varierar torkeffekten med varierat flöde för processluften. I ett tredje regleromràde, vid höga torkeffektbehov, häller man ett väsentligen konstant flöde för processluften och en väsentligen konstant värme- tillförsel till processluften och varierar torkeffekten med varierat flöde för fránluften. løpø; 10 15 20 25 30 35 s 1 s 474 n n u . o | n o o | u | ~ u: ALLMÄN BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Uppfinningen bygger pà insikten att man i de flesta fall av torkning av banformiga material, som papper eller pappersmassa, har tillgång till värmeenergi i form av ånga, med lágt eller medelhögt tryck, till mycket låg kostnad medan elektrisk energi betingar ett avsevärt pris. Det är av detta skäl motiverat att söka använda så lite elektrisk energi som möjligt och i den mån det är möjligt istället öka användningen av värmeenergi.

Uppfinningen bygger vidare pà insikten att rationell torkning förutsätter att omgivningsluft värms innan den används som torkande medium och att den frånluft som lämnar en torkningsanläggning har en väsentligt högre temperatur än omgivningen. Det är av detta skäl motiverat att söka minimera flödet av frànluft.

Enligt uppfinningen föreslås därför ett förfarande vid torkning av ett banformigt material, där man dels söker att minimera frånluftsflödet, dels söker att använda värme istället för fläktarbete så långt det är möjligt. Detta uppnås enligt föreslaget förfarande genom att man delar in torkanläggningens arbetsområde i tre reglerområden, ett första reglerområde vid låga torkeffektbehov, ett andra reglerområde vid medelhöga torkeffektbehov och ett tredje regleromràde vid höga torkeffektbehov.

Inom det första reglerområdet söker man minimera flödet av processluft och flödet av frånluft medan man använder den mängd värme, exv. ånga som behövs. Detta första reglerområde räcker företrädesvis fràn torkningsanläggningens minimieffekt upp till den gräns där maximal värmeeffekt tillföres medan flödena av processluft och frånluft fortfarande är väsentligen de lägsta konstruktivt möjliga.

När man när den gräns där maximal värmeeffekt tillföres övergår man till det andra regleromrádet.

Inom det andra regleromràdet har man följaktligen väsentligen maximal värmeeffekt medan flödet av frånluft :>>». 10 15 20 25 30 35 518 474 nu o . o Q u 5 fortfarande är väsentligen det lägsta konstruktivt möjliga.

För att ge en torkeffekt över den som gäller vid det första regleromrádets övre gräns ökar man flödet av processluft.

Detta andra regleromràde räcker företrädesvis frán det första regleromràdets övre gräns upp till den gräns som sätts av att maximal värmeeffekt tillföres och att flödet av processluft är det maximalt möjliga, medan flödet av frànluft fortfarande är väsentligen det lägsta konstruktivt möjliga. När man när denna gräns där maximal värmeeffekt tillföres och flödet av processluft är maximalt, övergår man till det tredje regleromràdet.

Inom det tredje regleromrädet har man följaktligen väsentligen maximal värmeeffekt och väsentligen maximalt flöde av processluft. Torkeffekt över den vid det andra regleromràdets övre gräns erhàlls genom att flödet av frànluft ökas fràn det väsentligen lägsta konstruktivt möjliga, vid behov upp till det väsentligen maximalt möjliga.

Förfarandet avses erbjuda en kraftigt förenklad styralgoritm. Uppfinningens tyngdpunkt ligger i det reglertekniska tänkandet mer än det aerodynamiska. Med flöde av processluft och flöde av frànluft underförstàs visserligen ett volymflöde eller massflöde, men dá relationen styrs av tryck och temperatur, som är kopplad till exv. effektutveckling i fläktar, finns inte en odiskutabel definition av effekten av en reglerparameter pá exv. volymflödet. Med användning av det allmänna begreppet flöde och särdraget att detta är väsentligen konstant avses att det reglerdon som styr aktuellt flöde inte aktivt förändras. Om fläkten är varvtalsreglerad hàlles alltså under dessa förhållanden varvtalet konstant om flödet säges vara konstant och inom uppfinningens ram tillàtes variationer av volymflöde, massflöde och fläktarbete som betingas av avsiktliga eller oavsiktliga förändringar av andra parametrar som temperatur och fukthalt. Uppfinningens kärna ligger alltsà i tre regleromràden inom vilka endast en reglerparameter aktivt förändras i varje omràde. n -v-v 1 10 15 20 25 30 35 518 474 q I -vunna n n . -.-nu 6 Inom uppfinningens ram ligger likaledes att frànlufts- flödet övervakas sä att vatteninnehàllet i frànluften inte blir för högt. När fránluftens flöde säges vara konstant innebär detta att ingen aktiv förändring av flödet görs.

Däremot kan en korrigering göras av en övervakande styrenhet när givna gränsvärden överskrids. På motsvarande sätt kan processluftsflödet behöva korrigeras sä att inte en minimigräns för stabil banföring underskrids även då avsikten är att processluftsflödet skall vara konstant.

I en föredragen utföringsform ändrar man processluftens volymflöde genom att ändra varvtalet för de cirkulations- fläktar som försörjer blàsládorna med processluft.

Företrädesvis drivs cirkulationsfläktarna av elektriska i detta fall, lämpligtvis cirkulationsfläktarnas varvtal genom reglering motorer matade med växelspänning. Man ändrar, av frekvensen för den spänning som matas till motorerna.

I aktuella torkar för pappersmassa tillför man oftast luft genom de undre blàslàdorna pà ett sådant sätt att det banformiga materialet hàlles i ett stabilt svävläge över de undre blàslàdorna, processluft väsentligen vertikalt nedát mot översidan pà det medan man genom övre blàslàdor blåser banformiga materialet.

I stora torkningsanläggningar använder man vanligtvis flera cirkulationsfläktar. Företrädesvis försörjer man i dessa fall en undre blàslàda och motstàende övre bláslàda med processluft fràn samma cirkulationsfläkt, lämpligen pà sà sätt att varje cirkulationsfläkt försörjer en grupp av näraliggande undre och övre blàslàdor med processluft.

Inom uppfinningens ram kan man välja samma frekvens för den spänning som matas till samtliga cirkulationsfläktars motorer. Det visar sig dock ibland ha avgjorda fördelar att man individuellt, eller gruppvis, väljer frekvens för den spänning som matas till cirkulationsfläktarnas motorer så att den är anpassad till erfarenhetsmässigt behov, minsta energiförbrukning, önskad kvalitet pá det torkade banformiga materialet eller liknande.

I en föredragen utföringsform väljer man frekvens för den spänning som matas till cirkulationsfläktarnas motorer ||»,| 10 15 20 25 30 35 518 474 caonoc a I n.-øq 7 beroende pà var under torkförloppet den aktuella cirkulationsfläkten försörjer blàslàdor med processluft, företrädesvis sä att frekvensen är högre för cirkulations- fläktar nära torkens inlopp än nära dess utlopp.

Pä samma sätt kan man inom uppfinningens ram tillföra värme till processluften i en mängd som är beroende av var under torkförloppet den aktuella cirkulationsfläkten försörjer blàsládor med processluft, företrädesvis sä att mer värme tillföres vid cirkulationsfläktar nära torkens inlopp än nära dess utlopp.

KORTFATTAD FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall nu närmare beskrivas i anslutning till bifogad ritning där Fig. l schematiskt visar en detalj av en anordning lämplig för utövande av förfarandet enligt uppfinningen; Fig. 2 schematiskt visar en torkningssektion lämplig för utövande av förfarandet enligt uppfinningen; Fig. 3 schematiskt visar en sidovy av en torkningsanläggning lämplig för utövande av förfarandet enligt uppfinningen; Fig. 4 schematiskt visar ett flödes- och signal- behandlingsschema lämpligt för förfarandet enligt uppfinningen; Fig. 5 visar kumulativt ett principiellt samband mellan reglerparametrar för förfarandet enligt uppfinningen; Fig. 6 visar samma samband som Fig. 5 parameter för parameter. unuß» 10 15 20 25 30 35 518 474 8 BESKRIVNING AV FÖRESLAGEN UTFÖRINGSFORM I fig. 1 visas huvudprincipen för kontaktfri torkning. En pappersmassabana 1 förs mellan undre blàslàdor 12, som vid sin översida utblàser varm luft mot pappersmassabanan 1 och övre blàslàdor 13 som vid sin undersida utblàser varm luft mot pappersmassabanan 1. De undre blàslàdorna 12 blàser àtminstone en del av luften tangentiellt, längs med blàslàdans 12 översida för att ge en stabil svävningshöjd för banan över de undre blàslàdorna 12. De övre bláslàdorna 13 blåser luft väsentligen vinkelrätt mot banan 1.

I fig. 2 visas förenklat en torkningssektion 20 innefattande undre blàsládor 12 och övre blàslàdor 13 enligt ovan. Blàslàdorna är arrangerade i tre torkdäck och massabanan 1 förs under torkningen i en fram- och àtergàende rörelse genom torkningssektionen 20. Riktningen ändras över vändvalsar 14 mellan torkdäcken.

I fig. 3 visas en förenklad sidovy av en torkningsanläggning 30 för en pappersmassabana 1.

Torkningsanläggningen 30 innefattar nio torkdäck med àtta mellanliggande vändvalsar 14. Blàslàdorna 12,13 i de nio torkdäcken försörjs med processluft av tolv fläktar 2 anordnade i tre horisontella rader. Varje fläkt 2 förser en grupp 3 av blàslàdor 12,13, med placering motsvarande fläktens 2 i sidovyn, med uppvärmd processluft.

I fig. 4 visas ett förenklat flödesschema för processluften och tillhörande signalbehandling enligt uppfinningen. Schemat uppvisar en cirkulationsfläkt 2 för processluft, en värmeväxlare 4 för att värma processluften uppströms cirkulationsfläkten 2 och en grupp 3 av blàslàdor 12,13, som försörjs med processluft av cirkulationsfläkten 2.

En styrenhet 5 övervakar torkningen via mätgivare 6 för torrhalten i den torkade pappersmassabanan 1 och mätgivare 7 för vatteninnehàll i frànluften i en fránluftskanal 41.

Styrenheten reglerar torkningen via reglerdon 8 för frànluft i fránluftskanalen 41, 9 för tilluft i en tilluftskanal 42 och 10 för làgtrycksànga i en ledning 44, till värmeväxlaren 10 15 20 25 30 35 518 474 9 4, samt genom att styra frekvensen för den växelspänning som, via en frekvensomformare ll, matas till cirkulationsfläkten 2. Därmed regleras recirkulationsflödet genom en kanal 43, som blandas med tilluftsflödet genom kanalen 42 till det gemensamma processluftsflödet genom värmeväxlaren 4 och cirkulationsfläkten 2. Styrenheten 5 balanserar också tilluftsflödet med reglerdonet 9 i tilluftskanalen 42 mot frànluftsflödet i frànluftskanalen 41 sà att tryckbalansen mot omgivningen bibehålls.

Styrenheten 5 är gemensam för hela torknings- anläggningen 30 (i fig. 3) medan antalet frekvensomformare ll lämpligtvis kan vara fler. Man kan använda en frekvensomformare ll separat för varje fläkt 2, men av praktiska skäl kan det vara att föredra att ha exv. en frekvensomformare ll för varje horisontell rad av fläktar 2, vilket innebär tre frekvensomformare ll vid utförande enligt fig. 3.

Vid regleringsförfarandet enligt uppfinningen delas torkeffektomràdet enligt Fig. 5 och Fig. 6 in i tre regleromràden.

(I), torkeffektbehov, väljes tilluftsflödet via kanalen 42, injusterat med reglerdonet 9, I ett första regleromráde vid låga pà en konstant nivà sà att ett önskat maximivärde för vatteninnehàllet i frànluften i frànluftskanalen 41 inte överskrides i hela regleromràdet.

Detta kontrolleras med mätgivaren 7. fläktens 2 utlopp 40, Processluftsflödet, vid bestämt av varvtalet för fläkten 2, hàlles sà lågt som möjligt, enligt fastställd strategi, för att förbrukningen av elektrisk energi skall minimeras.

Torkeffekten bestäms via variation av värmetillförsel (ànga) till processluften i värmeväxlaren 4.

I ett andra regleromràde (II), vid medelhöga torkeffektbehov, väljes, i likhet med vad som gäller i det första regleromrádet, tilluftsflödet via kanalen 42, injusterat med reglerdonet 9, pà en konstant nivà sà att ett önskat maximivärde för vatteninnehàllet i frànluften i frànluftskanalen 41 inte överskrides i hela regleromràdet. - -c v-a 10 15 20 25 30 35 518 474 o u - u n »o an. n o | u u n nu n squace c o 10 Värmetillförseln via värmeväxlaren 4 hálls konstant, väsentligen pà ett maximalt värde. Torkeffekten bestäms genom variation av processluftsflödet bestämt (processluft), av varvtalet för fläkten 2.

I ett tredje regleromràde hàlles, regleromràdet, värmetillförseln via värmeväxlaren 4 (III), vid höga torkeffekt- behov, i likhet med vad som gäller i det andra konstant, väsentligen pá ett maximalt värde.

Processluftsflödet, bestämt av varvtalet för fläkten 2, hàlles också konstant. Torkeffekten bestäms genom variation av fránluftsflödet (frànluft), som först vid dessa höga torkeffektbehov ökas fràn det lägsta värde som bestäms av exv. kondensationsrisken.

Inom vart och ett av de tre regleromràdena hàlles således, tvà av reglerparametrarna väsentligen konstanta och endast (I,II,III) som framgår av Fig. 6, enligt uppfinningen en varieras i effektreglerande syfte. Inom regleromráde (I) varieras värmetillförseln, inom regleromràde (II) varieras processluftsflödet och inom regleromràde (III) varieras frànluftsflödet. reglerparametrarna kan förekomma exv. för att inte riskera Smà justeringar av de väsentligen konstanta drift utanför anläggningens funktionsgränser. Den sammanlagda effekten av reglerparametrarna visas i Fig. 5, där reglereffekterna adderas.

ALTERNATIVA UTFÖRINGSFORMER Uppfinningen är givetvis inte begränsad till ovan beskrivna utföringsexempel utan kan varieras pà ett flertal sätt inom ramen för efterföljande patentkrav.

Sá kan exv. komplicerade styralgoritmer med enskilt eller gruppvis styrd värmetillförsel och processluftsflöde användas. Inom uppfinningens ram kan även regleromràdenas gränser vara olika i skilda delar av torkningsanläggningen.

Vidare kan uppfinningens grundtanke tillämpas även pá en del av en torkningsanläggning varvid resten kan styras konventionellt eller med annan strategi.

Claims (9)

:unna u4pnp 10 15 20 25 30 35 11 PATENTKRAV

1. l. Förfarande vid torkning av ett banformigt material, företrädesvis en pappersmassabana, varvid det banformiga materialet förs genom en torkningsanläggning, innefattande blàslàdor anordnade i ett flertal torkdäck, svävande över undre blàslàdor, som vid sin ovansida utblàser varm processluft mot det banformiga materialet, för att torka detta, och fràn det banformiga materialet, i form av ànga, avgàende vatten blandas med och bortföres av processluften, av vilken àtminstone en del recirkuleras medan den icke recirkulerade processluften bortföres som frànluft och ersättes med en motsvarande andel varm tilluft med làgt vatteninnehàll, under reglering av tre huvudparametrar, frànluftens flöde, processluftens flöde och värmetillförsel till processluften, k ä n n e t e c k n a t av att man, i ett första regleromràde, vid làga torkeffektbehov häller ett väsentligen konstant flöde för frànluften och ett väsentligen konstant flöde för processluften och varierar torkeffekten med varierad värmetillförsel till processluften, att man, i ett andra regleromràde, vid medelhöga torkeffektbehov häller ett väsentligen konstant flöde för frànluften och en väsentligen konstant värmetillförsel till processluften och varierar torkeffekten med varierat flöde för processluften, samt att man, i ett tredje regleromráde, vid höga torkeffektbehov hàller ett väsentligen konstant flöde för processluften och en väsentligen konstant värmetillförsel till processluften och varierar torkeffekten med varierat flöde för frànluften. -. ~. 10 15 20 25 30 35 518 474 :à-äštiïi-:šfiš 12

2. Förfarande enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a t av att man, i det första regleromràdet, haller ett väsentligen konstant flöde för frànluften och ett väsentligen konstant flöde för processluften och varierar torkeffekten med varierad värmetillförsel till processluften upp till en första gräns för torkeffekten som sätts av väsentligen maximal värmetillförsel till processluften och väsentligen minimalt flöde för processluft och frànluft.

3. Förfarande enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a t av att man, i det andra regleromràdet, häller ett väsentligen konstant flöde för frànluften och en väsentligen konstant energitillförsel till processluften och varierar torkeffekten med varierat flöde för processluften mellan en första gräns för torkeffekten som sätts av väsentligen maximal värmetillförsel till processluften och väsentligen minimalt flöde för processluft och fránluft och en andra gräns för torkeffekten som sätts av väsentligen maximal värmetillförsel till processluften, väsentligen maximalt flöde för processluften och väsentligen minimalt flöde för frànluften.

4. Förfarande enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a t av att man, i det tredje regleromràdet, häller ett väsentligen konstant flöde för processluften och en väsentligen konstant värmetillförsel till processluften och varierar torkeffekten med varierat flöde för frànluften över en andra gräns för torkeffekten som sätts av väsentligen maximal värmetillförsel till processluften, väsentligen maximalt flöde för processluften och väsentligen minimalt flöde för frànluften. 10 15 20 25 30 35 oønsoo 518 474 uno»-_ 1 13

5. Förfarande enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a t av att det väsentligen konstanta flödet för frànluften är valt sà làgt att man ligger nära gränsen för kondensation pá utsatta punkter i torkningsanläggningen och att det väsentligen konstanta flödet för processluften är valt så làgt att man ligger nära det minsta flöde som krävs för att hàlla det banformiga materialet svävande över de undre blàslàdorna.

6. Förfarande enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a t av att det väsentligen konstanta flödet för frànluften är valt sà làgt att man ligger nära gränsen för kondensation pà utsatta punkter i torkningsanläggningen och att den väsentligen konstanta värmetillförseln till processluften väsentligen är den maximalt möjliga värmetillförseln till processluften.

7. Förfarande enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a t av att det väsentligen konstanta flödet för processluften är nära det maximala flödet för processluften och att den väsentligen konstanta värmetillförseln till processluften är nära den maximalt möjliga värmetillförseln till processluften.

8. Förfarande enligt nàgot av tidigare patentkrav, k ä n n e t e c k n a t av att man ändrar processluftens flöde genom att ändra varvtalet för de cirkulationsfläktar som försörjer blàslàdorna med processluft, företrädesvis genom att cirkulationsfläktarna drivs av, med växelspänning matade, elektriska motorer varvid man ändrar cirkulationsfläktarnas varvtal genom reglering av frekvensen för den växelspänning som matas till motorerna. 10 15 20 o a un: a a n: n oc nn .a o o nu n n n o o .s u u. o u o en n v n n n o c v 0 n 0 n ~ fl acc :vi oo ~ A v- n- < I n I I u ~ n u» o n o o a g . ~ n n < n . u nu u. 14

9. Förfarande enligt patentkrav 8, k ä n n e t e c k n a t av att man väljer frekvens för den växelspänning som matas till gruppvis, cirkulationsfläktarnas motorer individuellt, eller sà att den är anpassad till erfarenhetsmässigt önskad kvalitet pä det torkade banformiga materialet eller liknande, varvid man behov, minsta energiförbrukning, väljer frekvens för den växelspänning som matas till cirkulationsfläktarnas motorer beroende av var under torkförloppet den aktuella cirkulationsfläkten försörjer blàsládor med processluft, speciellt sà att frekvensen är högre för cirkulationsfläktar nära torkens inlopp än nära dess utlopp. lO. av att man tillför värme till processluften i en mängd som Förfarande enligt patentkrav 9, k ä n n e t e c k n a t är beroende av var under torkförloppet den aktuella cirkulationsfläkten försörjer bláslàdor med processluft, speciellt sä att man tillför mer värme vid cirkulations- fläktar nära torkens inlopp än nära dess utlopp.