SE519090C2 - Förfarande vid torkning av ett banformigt material - Google Patents

Description

nano: 10 15 20 25 30 35 519 090 __ 2 torka banan skall man åstadkomma en stabil banföring.

Processluften fràn de övre blàslàdorna har endast som uppgift att torka det banformiga materialet.

Det vatten som, i form av ànga, avgàr fràn det banformiga materialet blandas med och bortföres av processluften. För att kunna bibehàlla torkeffekten maste därför en del av processluften bortföras som frànluft och ersättas med torrare och helst varm tilluft. Detta sker vanligtvis i en sa begränsad omfattning att man upprätthåller en så hög fukthalt i frànluften att man precis kan undvika kondensation och korrosion pà utsatta detaljer.

Huvuddelen av processluften recirkuleras. Frànluftens flöde, motsvarande bortledd processluft, övrig införd luft och eventuellt inläckage, anpassas sä att fuktinnehàllet i fránluften styrs mot ett börvärde, vilket är så högt som möjligt med tanke pá risk för kondensation m.m. Frànluftens temperatur kan exv. vara 100-l30°C och dess vatteninnehàll 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 lágtrycksànga eller medeltrycksànga. Vid ett ökat torkbehov höjs värmetillförseln och vid ett minskat torkbehov sänks värmetillförseln.

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

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

UPPF INNINGENS 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 lfßn» 10 15 20 25 30 35 519 090 a n v | | u n o u nu 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 UPPFINNINGEN 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. Fran 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 fránluft och ersättes med en motsvarande andel tilluft med lägt vatteninnehäll. Tre huvudparametrar, fránluftens flöde, processluftens flöde och värmetillförsel till processluften regleras.

Vid förfarandet enligt uppfinningen häller man i ett första regleromräde, 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 processluften och en väsentligen konstant värmetillförsel till processluften och varierar torkeffekten med varierat flöde för frànluften. I ett tredje regleromräde, vid höga torkeffektbehov, häller man ett väsentligen konstant flöde för frànluften och en väsentligen konstant värmetillförsel till processluften och varierar torkeffekten med varierat flöde för processluften. u.. v- ovu anv: 10 15 20 25 30 35 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 änga, med lägt eller medelhögt tryck, till en làg kostnad medan elektrisk energi betingar ett avsevärt pris. Det är av detta skäl motiverat att söka använda sä lite elektrisk energi som möjligt och i den màn det är möjligt istället öka användningen av värmeenergi.

Uppfinningen bygger vidare pä den logiska vetskapen att rationell torkning förutsätter att omgivningsluft värms innan den används som torkande medium och att den frànluft som lämnar en torkningsanläggning har en väsentligt högre temperatur än omgivningen. Det är av detta skäl motiverat att söka minimera flödet av frànluft. Uppfinningens nytänkande ligger i den fördomsfria insikten att en skenbart slösaktig inställning till torkningsprocessens energibalans kan vara ekonomiskt fördelaktig.

Under vissa betingelser har man en sä stor skillnad i pris för värmeenergi och elektrisk energi att detta kan motivera nästan obegränsat användande av värmeenergi för att spara elektrisk energi. Detta gäller speciellt när ingen alternativ användning för exv. överskottsànga finns tillgänglig. Enligt uppfinningen föreslas därför ett förfarande vid torkning av ett banformigt material, där man bortser fràn det generella energisparandet genom att dels helt eller delvis avstàr frän försöken att minimera fránluftsflödet, dels söker att använda värme istället för fläktarbete sà làngt det är möjligt. Detta uppnäs enligt föreslaget förfarande genom att man delar in torkanläggningens arbetsområde i tre regleromràden, ett första regleromràde vid laga torkeffektbehov, ett andra regleromràde vid medelhöga torkeffektbehov och ett tredje regleromràde vid höga torkeffektbehov. 10 15 20 25 30 35 519 090 5 Inom det första regleromràdet söker man minimera flödet av processluft och flödet av frànluft medan man använder den mängd värme, exv. ànga som behövs. Detta första regleromráde räcker företrädesvis fràn torkningsanläggningens minimieffekt upp till den gräns där maximal värmeeffekt tillföres medan flödena av processluft och frànluft fortfarande är väsentligen de lägsta konstruktivt möjliga.

När man när den gräns där maximal värmeeffekt tillföres övergàr man till det andra regleromràdet.

Inom det andra regleromràdet har man följaktligen väsentligen maximal värmeeffekt medan flödet av processluft fortfarande är väsentligen det lägsta konstruktivt möjliga.

För att ge en torkeffekt över den som gäller vid det första regleromràdets övre gräns ökar man flödet av frànluft. Detta andra regleromráde räcker företrädesvis fràn det första regleromràdets övre gräns upp till den gräns som sätts av att maximal värmeeffekt tillföres och att flödet av frànluft är det maximalt möjliga, medan flödet av processluft fortfarande är väsentligen det lägsta konstruktivt möjliga.

När man nàr denna gräns där maximal värmeeffekt tillföres och flödet av frànluft är maximalt, övergàr man till det tredje regleromràdet.

Inom det tredje regleromràdet har man följaktligen väsentligen maximal värmeeffekt och väsentligen maximalt flöde av frànluft. Torkeffekt över den vid det andra regleromrädets övre gräns erhälls genom att flödet av processluft 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 dà relationen styrs av tryck och temperatur, som är kopplad till exv. effektutveckling i fläktar, finns inte en odiskutabel definition av effekten av en reglerparameter pà exv. volymflödet. Med användning av det allmänna begreppet 10 15 20 25 30 35 519 090 6 flöde och särdraget att detta är väsentligen konstant avses att det reglerdon som styr aktuellt flöde inte aktivt förändras. Om fläkten är varvtalsreglerad hålles alltså under dessa förhållanden varvtalet konstant om flödet säges vara konstant och inom uppfinningens ram tillåtes variationer av volymflöde, massflöde och fläktarbete som betingas av avsiktliga eller oavsiktliga förändringar av andra parametrar som temperatur och fukthalt. Uppfinningens kärna ligger alltså i tre reglerområden inom vilka endast en reglerparameter aktivt förändras i varje område.

Inom uppfinningens ram ligger likaledes att frånlufts- flödet övervakas så att vatteninnehållet i frànluften inte blir för högt. När frånluftens 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 så 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 bláslàdorna med processluft.

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

I aktuella torkar för pappersmassa tillför man oftast luft genom de undre blåslådorna på ett sådant sätt att det banformiga materialet hålles i ett stabilt svävläge över de undre blåslådorna, medan man genom övre blåslådor blåser processluft väsentligen vertikalt nedåt mot översidan på det banformiga materialet.

I stora torkningsanläggningar använder man vanligtvis flera cirkulationsfläktar. Företrädesvis försörjer man i dessa fall en undre blåslàda och motstàende övre blåslåda med processluft från samma cirkulationsfläkt, lämpligen på så sätt att varje cirkulationsfläkt försörjer en grupp av näraliggande undre och övre blåslådor med processluft. ..1,- 10 15 20 25 30 35 c . ._ .o 519 090 7 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 pà det torkade banformiga materialet eller liknande.

I en föredragen utföringsform väljer man frekvens för den spänning som matas till cirkulationsfläktarnas motorer 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.

Pà 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 blàslàdor 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. 1 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; a»|»» 10 15 20 25 30 35 519 090 ;; v u ua en n 8 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.

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 bláslàdor 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 blàsládorna 13 bláser 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 neøø» |;;=| 10 15 20 25 30 35 ø o o a nu 519 090 9 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 frànluftskanal 41.

Styrenheten reglerar torkningen via reglerdon 8 för frànluft i frànluftskanalen 41, 9 för tilluft i en tilluftskanal 42 och 10 för làgtrycksànga i en ledning 44, till värmeväxlaren 4, samt genom att styra frekvensen för den växelspänning som, via en frekvensomformare 11, 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 ocksa tilluftsflödet med reglerdonet 9 i tilluftskanalen 42 mot frànluftsflödet i fránluftskanalen 41 sà att tryckbalansen mot omgivningen bibehålls.

Styrenheten 5 är gemensam för hela torknings- anläggningen 30 (i fig. 3) medan antalet frekvensomformare 11 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 11 för varje horisontell rad av fläktar 2, vilket innebär tre frekvensomformare 11 vid utförande enligt fig. 3.

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

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

Detta kontrolleras med mätgivaren 7. Processluftsflödet, vid .~»»:> 1-.11 10 15 20 25 30 35 ~ vu. n v e» c ' ' 2 ~ g . n u a c nu n c u II 'v u n. a o u o v u n nu; n : , . . . v n. g o o o» I nu u c . u u nu o c o n s n o n ' . , , _ E, n. ,. n» .n u: 10 fläktens 2 utlopp 40, bestämt av varvtalet för fläkten 2, hàlles sà làgt 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 regleromràdet, processluftsflödet, bestämt av varvtalet för fläkten 2 sà làgt som möjligt, enligt fastställd strategi, för att förbrukningen av elektrisk energi skall minimeras men tillräckligt högt för att stabil banföring skall uppnàs. Värmetillförseln via värmeväxlaren 4 hälls konstant, väsentligen pà ett maximalt värde.

Torkeffekten bestäms genom variation av fränluftsflödet (fránluft) i fránluftskanalen 41 med hjälp av reglerdonet 8.

Tilluftsflödet via kanalen 42, injusteras med reglerdonet 9, sà att en önskad tryckbalans mellan torkningsanläggning 30 och omgivning bibehålls.

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

Frànluftsflödet, i frànluftskanalen 41, hàlles konstant, väsentligen pà ett maximalt värde. Torkeffekten bestäms genom variation av processluftsflödet (processluft), bestämt av varvtalet för fläkten 2, som först vid dessa höga torkeffektbehov ökas frán det lägsta värde som bestäms av att det banformiga materialet l skall sväva stabilt över de undre blàslàdorna 12.

Inom vart och ett av de tre regleromràdena (I,II,III) hàlles således, som framgàr av Fig. 6, enligt uppfinningen tvà av reglerparametrarna väsentligen konstanta och endast en varieras i effektreglerande syfte. Inom regleromràde (I) varieras värmetillförseln, inom regleromràde (II) varieras frànluftsflödet och inom regleromràde (III) varieras processluftsflödet. Smà justeringar av de väsentligen konstanta reglerparametrarna kan förekomma exv. för att inte riskera drift utanför anläggningens funktionsgränser. Den -nlafi 10 15 11 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 pà en del av en torkningsanläggning varvid resten kan styras konventionellt eller med annan strategi. anv-o n

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 519 090 " 12 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, avgående 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 tilluft med lagt vatteninneháll, frànluftens flöde, processluftens flöde och värmetillförsel till processluften, under reglering av tre huvudparametrar, k ä n n e t e c k n a t av att man, i ett första regleromràde, vid laga torkeffektbehov håller 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 haller ett väsentligen konstant flöde för processluften och en väsentligen konstant värmetillförsel till processluften och varierar torkeffekten med varierat flöde för frànluften, samt att man, i ett tredje regleromràde, vid höga torkeffektbehov häller ett väsentligen konstant flöde för frànluften och en väsentligen konstant värmetillförsel till processluften och varierar torkeffekten med varierat flöde för processluften. ø-ß-n 10 15 20 25 30 35 519 090 13

2. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t av att man, i det första regleromràdet, häller 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, háller ett väsentligen konstant flöde för processluften och en väsentligen konstant energitillförsel till processluften och varierar torkeffekten med varierat flöde för frànluften mellan en första gräns för torkeffekten som sätts av väsentligen maximal värmetillförsel till processluften och väsentligen minimalt flöde för processluft och frànluft och en andra gräns för torkeffekten som sätts av väsentligen maximal värmetillförsel till processluften, väsentligen maximalt flöde för frànluften och väsentligen minimalt flöde för processluften.

4. Förfarande enligt patentkrav 1, 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 frànluften och en väsentligen konstant värmetillförsel till processluften och varierar torkeffekten med varierat flöde för processluften över en andra gräns för torkeffekten som sätts av väsentligen maximal värmetillförsel till processluften, väsentligen maximalt flöde för frànluften och väsentligen minimalt flöde för processluften. 10 15 20 25 30 35 519 090 14

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 sá làgt att man ligger nära gränsen för kondensation pà 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 processluften är nära det minimala flödet för processluften 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 frànluften är nära det maximalt möjliga flödet för frànluften 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 bláslàdorna 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.

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 10 15 annu n 519 090 15 till cirkulationsfläktarnas motorer individuellt, eller gruppvis, sä att den är anpassad till erfarenhetsmässigt behov, minsta energiförbrukning, önskad kvalitet pà det torkade banformiga materialet eller liknande, varvid man väljer frekvens för den växelspänning som matas till cirkulationsfläktarnas motorer beroende av var under torkförloppet den aktuella cirkulationsfläkten försörjer blàslàdor med processluft, högre för cirkulationsfläktar nära torkens inlopp än nära speciellt sa att frekvensen är dess utlopp.

10. Förfarande enligt patentkrav 9, k ä n n e t e c k n a t av att man tillför värme till processluften i en mängd som är beroende av var under torkförloppet den aktuella cirkulationsfläkten försörjer blàsládor med processluft, speciellt sa att man tillför mer värme vid cirkulations- fläktar nära torkens inlopp än nära dess utlopp.