SE519878C2 - Förfarande för reglering och kontroll av torrhalten vid torkning av ett banformigt material - Google Patents

Description

30 35 519 878 2 Processluften från de övre blàslådorna har endast som uppgift att torka det banformiga materialet.

Vid regleringen av torkningen finns väsentligen tre parametrar. Man kan påverka processluftens fukthalt, temperatur och volymflöde.

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. Mängden frånluft, 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 lOO-l30°C och dess vatteninnehåll O,l5-0,30 kg/kg torr luft och tilluftens 75-lO5°C resp. 0,005-0,03 kg/kg.

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. Processluftens temperatur påverkas uppåt av ökad värmetillförsel och nedåt av minskad värmetillförsel. Nedan beskrivs detta som att temperaturen regleras även om detta inte innebär en direkt kontroll av temperaturen som påverkas bl.a. av vatteninnehållet i processluften och graden av recirkulation.

Inom de ramar som ges av maximal fukthalt i frånluften och möjlig värmetillförsel i recirkulerad processluft söker man använda så litet volymflöde som möjligt för processluften därför att fläktarna drivs av elektriska motorer och elektrisk energi kostar mycket mer än termisk.

Ofta har man i ett massabruk lågtrycksångan nästan utan 10 15 20 25 30 35 519 878 3 kostnad. Regleringen blir förhållandevis långsam och okänslig för svängningar i materialkvalitet.

Vid ändring av kvaliteten av det banformiga materialet och vid start efter banbrott, tar inställningen relativt lång tid. Detta beror till stor del på den termiska trögheten i uppvärmningssystemet.

UPPFINNINGENS SYFTE Ett huvudsyfte med föreliggande uppfinning är att erbjuda en enkel metod för övervakning och reglering av fukthalten hos ett banformigt material, i första hand pappersmassa, vilken förmår minska den tid som erfordras för att ändra betingelserna vid exv. pappersmassaframställning. Avsikten är således att minimera risken för att det torkade banformiga materialet inte uppfyller angiven specifikation på torrhalt.

Ett andra syfte med föreliggande uppfinning är att erbjuda en enkel metod att minska det tidsintervall under vilket det banformiga materialet inte uppfyller given specifikation efter banbrott eller kvalitetsändringar och därmed minska den producerade mängden undermåligt material, s.k. utskott.

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 blåslådor anordnade i ett flertal torkdäck, som vid sin ovansida utblåser för att svävande över undre blåslådor, varm processluft mot det banformiga materialet, torka detta. Från det banformiga materialet, i form av ånga, avgående vatten blandas med och bortföres av processluften, av vilken åtminstone en del recirkuleras medan den icke recirkulerade processluften bortföres som frånluft och 10 15 20 25 30 35 519 878 4 ersättes med en motsvarande andel varm tilluft med làgt vatteninnehàll. Processluftens temperatur regleras.

Vid förfarandet enligt uppfinningen ändrar man, vid en detekterad avvikelse fràn önskad torrhalt pà det torkade banformiga materialet, processluftens volymflöde, genom att man vid en för låg torrhalt, i det banformiga materialet, ökar processluftens volymflöde, och vid en för hög torrhalt minskar processluftens volymflöde, i syfte att snabbt äter få önskad torrhalt pá det torkade banformiga materialet.

ALLMÄN BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Uppfinningstanken bygger pà insikten att reglering av rekuperativ värmetillförsel alltid kommer att vara förbunden med en relativt lång tidskonstant. Från den tidpunkt då en förändring initieras till dess att pà nytt stationaritet ràder kan det gå flera minuter, kanske ända upp till en halv timme. Under denna tidsrymd kan man inte vänta sig att kvaliteten pà exv. en pappersmassabana ligger inom givna gränser för aktuell specifikation. Detta kan även leda till problem vid klippning och under lagring.

För att lösa detta problem föreslås enligt föreliggande uppfinning att man, istället för att pá konventionellt sätt reglera den kontaktlösa torkningen av ett banformigt material, exv. en pappersmassabana med varierad uppvärmning av processluften via en värmeväxlare, använder sig av en väsentligt snabbare reglering av volymflödet för den processluft som tillföres vid det banformiga materialet för att torka och bära banan.

Att ett ökat volymflöde för processluften ger ökad torkeffekt och ett minskat volymflöde ger en minskad torkeffekt, förutsatt att temperaturen i processluften ej ändras väsentligt, är i sig endast ett logiskt konstaterande byggt på välkända fysikaliska samband. Uppfinningens nytänkande ligger i den fördomsfria insikten att man kortvarigt skall avstå från den konventionella inställningen att elektricitet kostar mer än värme, och istället för att 10 15 20 25 30 35 519 878 5 söka korrigera materialbanans fukthalt genom en primär åtgärd långt från materialbanan, där man tillför värme till processluften, vidtaga en förändring nära materialbanan, och öka eller minska torkeffekten genom att öka eller minska processluftens volymflöde. Denna förändring har effekt nästan omedelbart. Värmetillförseln till processluften korrigeras sedan uppåt eller nedåt i syfte att minimera kostnaden för torkningen. En förutsättning för det föreslagna förfarandet är att man vid normal drift inte ligger på gränsvärdena för cirkulationsfläktarnas kapacitet eller det processluftsflöde som krävs för stabil banföring.

I en föredragen utföringsform ändrar man processluftens volymflöde genom att ändra varvtalet för de cirkulations- fläktar som försörjer blåslådorna 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 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 blåslåda och motstående 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.

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 på det torkade banformiga materialet eller liknande. 10 15 20 25 30 35 ., f... 519 878 _; ~..; 6 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 sà att frekvensen är högre för cirkulations- fläktar nära torkens inlopp än nära dess utlopp. Vid en detekterad avvikelse fràn önskad torrhalt pà det torkade banformiga materialet, ändrar man då lämpligtvis frekvens för den spänning som matas till cirkulationsfläktarnas motorer med en storlek som är beroende av den aktuella frekvensen, för aktuell fläkt eller grupp av fläktar, dä avvikelsen detekteras.

Uppfinningens stora fördel ligger i regleringen vid snabba förändringar, som byte av producerad kvalitet eller uppstart efter banbrott.

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. 10 15 20 25 30 35 519 878 '''' " 1. ..- 7 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 De undre bláslàdorna 12 blåser àtminstone en del av luften tangentiellt längs bláslàdans 12 mot pappersmassabanan 1. översida för att ge en stabil svävningshöjd för banan över De övre bláslàdorna 13 blåser luft väsentligen vinkelrätt mot banan 1. de undre blàsládorna 12.

I fig. 2 visas förenklat en torkningssektion 20 innefattande undre blàsládor 12 och övre blàslàdor 13 enligt ovan. Blàslädorna 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 bläslàdor 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, 2. som försörjs med processluft av cirkulationsfläkten 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 frànluftskanalen 41, 9 för tilluft i en tilluftskanal 42 och 10 för làgtrycksànga i en ledning 44, till värmeväxlaren 10 15 20 25 30 . . , = i. 519 878 8 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 tilluftsflödet genom kanalen 42 till det gemensamma processluftsflödet genom värmeväxlaren 4 och cirkulationsfläkten 2.

Styrenheten 5 är gemensam för hela torknings- (i fig. 3) ll lämpligtvis kan vara fler. Man kan använda en anläggningen 30 medan antalet frekvensomformare 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. frekvensomformare ll bör göras sä att grupperna i En uppdelning av fläktarna 2 i grupper för flera flödeshänseende för pappersmassabanan l ej överlappar varandra.

Vid stationär drift registreras fukthalten i den torkade pappersbanan av styrenheten 5 via givaren 6 och den, via ledningen 44 och reglerdonet 10, till värmeväxlaren 4 förda mängden lägtrycksànga styrs sä att önskat värde för Frànluftsflödet via sà att ett önskat pappersmassabanans l torrhalt erhålles. kanalen 4l injusteras med reglerdonet 8 värde för vatteninnehàllet i frànluften i frànluftskanalen 41 uppmätes av mätgivaren 7. Tilluftsflödet i tillufts- kanalen 42 injusteras med reglerdonet 9 så att lufttrycket i torkningsanläggningen 30 får önskat värde. Varvtalet för fläkten 2 hàlles så làgt som möjligt, enligt fastställd strategi, för att förbrukningen av elektrisk energi skall minimeras.

Vid en ökning av fukthalten, eller ett för högt värde rent allmänt, för den torkade pappersmassabanan 1, registrerad av mätgivaren 6, ökar styrenheten 5 via frekvensomformaren ll varvtalet för cirkulationsfläkten 2 för processluften. vid fläktens 2 ökas och pà detta sätt erhàlls en ökad Processluftens volymflöde, utlopp 40, torkeffekt. Relativt snabbt uppnår man äter den önskade 10 15 20 25 30 35 519 878 §=;§fä}å¿*”»~ 9 fukthalten för den torkade pappersmassabanan. Denna snabba återhämtning reducerar produktionen av pappersmassa utanför specifikationen till priset av en kortvarigt ökad energiåtgång.

Styrenheten 5 ger samtidigt, som följd av att frekvensen för den växelspänning som driver motorn för aktuell cirkulationsfläkt 2, är högre än den önskade, via reglerdonet ll ett ökat ångflöde till värmeväxlaren 4 och i takt med att detta relativt långsamt ger en ökad värmeöverföring till processluften korrigeras växelspänningens frekvens med minskande flöde för processluften som följd eftersom pappersmassabanans l fukthalt kommer att ligga under den specificerade. Detta fortsätter till dess att växelspänningens frekvens àter har det förutbestämda värdet.

Under detta förlopp korrigeras automatiskt flödet av frånluft. frånluften kompenseras av styrenheten 5 genom att flödet av En eventuell ökning av vatteninnehållet i frånluft ökas i motsvarande grad av reglerdonet 8 i frånluftskanalen 41. Tilluftsflödet genom tilluftskanalen 42 ändras av styrenheten 5 så att det väsentligen följer frånluftsflödet för att lufttrycket i torkningsanläggningen 30 skall hållas oförändrat. När frånluftens ånginnehåll/fukthalt når ett förutbestämt värde och växelspänningens frekvens är den önskade blir driften åter stationär. Den bestående förändringen är, som en följd av den relativt långsamt försiggående ändringen av ångtillförsel, en ökning av värmetillförseln motsvarande det ökade torkningsbehovet.

Vid en plötslig minskning av fukthalten i den torkade pappersmassabanan l sker förloppet i omvänd riktning.

ALTERNATIVA UTFÖRINGSFORMER Uppfinningen är givetvis inte begränsad till ovan beskrivna utföringsexempel utan kan varieras på ett flertal sätt inom ramen för efterföljande patentkrav. '_ :r H: ; 7 I . 1' - - - x '_ _ _ , . . .z , -- I : 1 ; z 1 I < I r- ß i ï u v . . -», h.. . v f >- H' 10 Sá kan exv. olinjära reglerorgan, som integrerande, deriverande eller kombinationer därav, och/eller komplicerade styralgoritmer användas.

Vidare kan uppfinningens grundtanke tillämpas även vid 5 användning vid andra typer av blàslàdor, exv utan stabil banföring.

I beskrivningen ovan förutsättes reglerande åtgärder bero på en oförutsedd störning. Uppfinningen är givetvis lika tillämplig då man aktivt vill förändra torkningen, exv. 10 p.g.a. en förändrad specifikation.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 . < w f' ^' å* ;'_ ',', _ _. « 1.;- : ;¿ . ., .== 1 t f _, . , . , . - vi ~ v , _' _ Å _ . . _ . . . '. . . « - ^ 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 bláslàdor, 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 åtminstone en del recirkuleras medan den icke recirkulerade processluften bortföres som frànluft och ersattes med en motsvarande andel tilluft, företrädesvis varm luft med làgt vatteninnehàll, under reglering av processluftens temperatur, k ä n n e t e c k n a t av att man vid en detekterad avvikelse fràn önskad torrhalt pà det torkade banformiga materialet, ändrar processluftens volymflöde genom att man vid en för làg torrhalt, i det banformiga materialet, och vid för hög torrhalt i syfte att snabbt åter ökar processluftens volymflöde, minskar processluftens volymflöde, fà önskad torrhalt pà det torkade banformiga materialet.

2. Förfarande enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a t av att man ändrar processluftens volymflöde genom att ändra varvtalet för de cirkulationsfläktar som försörjer blàslàdorna med processluft. 10 15 20 25 30 35 519 878 12

3. Förfarande enligt patentkrav 2, varvid cirkulations- fläktarna drivs av, med växelspänning matade, elektriska motorer k ä n n e t e c k n a t av att man ändrar cirkulationsfläktarnas varvtal genom reglering av frekvensen för den växelspänning som matas till motorerna.

4. Förfarande enligt patentkrav l, 2 eller 3, varvid man genom de undre blàslàdorna tillför luft pà ett sádant sätt att det banformiga materialet hàlles i ett stabilt svävläge över de undre blàslàdorna.

5. Förfarande enligt patentkrav 3 eller 4, varvid man genom övre blàslàdor blåser processluft väsentligen vertikalt nedàt mot översidan pà det banformiga materialet.

6. Förfarande enligt patentkrav 5, varvid man använder minst tvà cirkulationsfläktar, företrädesvis ett flertal, k ä n n e t e c k n a t av att man försörjer en undre blàslàda och motstàende övre blàslàda med processluft fràn samma cirkulationsfläkt.

7. Förfarande enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a t av att varje cirkulationsfläkt försörjer en grupp av näraliggande undre och övre blàslàdor med processluft.

8. Förfarande enligt patentkrav 7, k ä n n e t e c k n a t av att man väljer samma frekvens för den växelspänning som matas till samtliga cirkulationsfläktars motorer.

9. Förfarande enligt patentkrav 7, k ä n n e t e c k n a t av att man väljer frekvens för den växelspänning som matas till cirkulationsfläktarnas motorer individuellt, eller 10 15 20 519 878 13 sà att den är anpassad till erfarenhetsmässigt önskad kvalitet pà det gruppvis, behov, minsta energiförbrukning, torkade banformiga materialet eller liknande.

10. Förfarande enligt patentkrav 7, varvid man väljer frekvens för den växelspänning som matas till cirkulationsfläktarnas motorer beroende pà var under torkförloppet den aktuella cirkulationsfläkten försörjer blàslàdor med processluft, företrädesvis så att frekvensen är högre för cirkulationsfläktar nära torkens inlopp än nära dess utlopp, k ä n n e t e c k n a t av att man vid en detekterad avvikelse fràn önskad torrhalt pà det torkade banformiga materialet, ändrar frekvens för den växelspänning som matas till cirkulationsfläktarnas motorer med en storlek som är beroende av den aktuella frekvensen då avvikelsen detekteras.