WO2009117751A1 - Vorrichtung und verfahren zur trocknung bewegter materialbahnen - Google Patents

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WO2009117751A1
WO2009117751A1 PCT/AT2009/000103 AT2009000103W WO2009117751A1 WO 2009117751 A1 WO2009117751 A1 WO 2009117751A1 AT 2009000103 W AT2009000103 W AT 2009000103W WO 2009117751 A1 WO2009117751 A1 WO 2009117751A1
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drying
heat
heat exchanger
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steam
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PCT/AT2009/000103
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English (en)
French (fr)
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Klaus Gissing
Rodney Smith
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Andritz Ag
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B13/00—Machines and apparatus for drying fabrics, fibres, yarns, or other materials in long lengths, with progressive movement
    • F26B13/10—Arrangements for feeding, heating or supporting materials; Controlling movement, tension or position of materials
    • F26B13/14—Rollers, drums, cylinders; Arrangement of drives, supports, bearings, cleaning
    • F26B13/18—Rollers, drums, cylinders; Arrangement of drives, supports, bearings, cleaning heated or cooled, e.g. from inside, the material being dried on the outside surface by conduction
    • F26B13/183—Arrangements for heating, cooling, condensate removal
    • F26B13/186—Arrangements for heating, cooling, condensate removal using combustion
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F5/00—Dryer section of machines for making continuous webs of paper
    • D21F5/02—Drying on cylinders
    • D21F5/04—Drying on cylinders on two or more drying cylinders
    • D21F5/042—Drying on cylinders on two or more drying cylinders in combination with suction or blowing devices
    • D21F5/044—Drying on cylinders on two or more drying cylinders in combination with suction or blowing devices using air hoods over the cylinders
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F5/00—Dryer section of machines for making continuous webs of paper
    • D21F5/20—Waste heat recovery
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B23/00—Heating arrangements
    • F26B23/001—Heating arrangements using waste heat
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Definitions

  • the invention relates to a drying device for moving material webs, in particular paper, cardboard or fibrous webs, with at least two successive drying groups, each with a plurality of heatable drying cylinders, according to the preamble of claim 1 '.
  • the invention further relates to a method for drying moving material webs, in particular paper, board or fibrous webs, with at least two successive drying groups each having a plurality of heatable drying cylinders, according to the preamble of claim 9.
  • Drying devices of this type exist in many embodiments, and use about drying cylinders of different types.
  • steam-heated drying cylinders or fuel-heated drying cylinders are known.
  • Steam-heated drying cylinders are supplied with steam, which is either produced in an external boiler house or can be taken from other plant sections.
  • Fuel-heated drying cylinders is supplied to a combustible energy source in liquid or gaseous form, in particular natural gas, but other energy sources such as oil, biogas, kerosene, diesel or gasoline are conceivable.
  • fuel-heated drying cylinders higher evaporation rates are generally achieved than with steam-heated drying cylinders.
  • drying cylinder types are generally used in a generic drying apparatus, ie a series of steam-heated drying cylinders followed by a sequence of gas-heated drying cylinders. These sequences of functionally identical drying cylinders are referred to below as drying groups.
  • the drying of the material web by means of drying cylinders takes place via direct contact of the material web with the Cylinder surface.
  • This type of drying is therefore also referred to as contact drying.
  • the drying cylinders can be arranged in a single-row or two rows, with a single-row arrangement of the drying cylinder mostly deflecting rollers, preferably Umlenksaugwalzen provided.
  • the material web runs meandering over the cylinder and the guide rollers.
  • a wire belt can be provided which runs together with the material web to the drying cylinder and the guide rollers.
  • the web is thereby supported by the wire, where it occurs at the drying cylinders in direct contact with the cylinder surface, on the guide rollers, however, outside the wire ' lies, and thus is no longer in direct contact with the roll surface.
  • the material web thus always lies against the drying cylinders with only one of its two sides.
  • the material web has sufficient tensile strength to go through a drying group without support by a screen belt or the like.
  • a drying group in which gas-heated drying cylinders are arranged in two rows. The web passes alternately through a drying cylinder of the upper and lower rows, both of which surfaces alternately come into direct contact with a drying cylinder surface.
  • Drying can be assisted by additional drying processes using infrared or hot air.
  • a stream of hot air can be directed onto the surface of the material web, which either flows through it, which is the case with correspondingly permeable materials becomes, or is reflected on it with entrainment of moisture.
  • convection drying In these cases of drying by means of a hot air stream, this is also referred to as convection drying.
  • drying hoods are usually arranged in the peripheral region of the drying cylinder with a heat supply line and a heat removal line, through which the hot air flow is passed.
  • the material web in the initial areas of the drying device is very sensitive due to its high moisture content.
  • steam-heated drying cylinders are usually used with Siebbandunterstützung because their evaporation performance is relatively low, and gentle drying of the web can be achieved.
  • a comparatively high number of steam-heated drying cylinders is required, which increases the space requirements, the building costs, and the maintenance costs.
  • Gas-heated drying cylinders in turn cause comparatively high evaporation rates.
  • a drying path which consists exclusively of gas-heated drying cylinders, would have an unacceptably poor energy efficiency, since not over the entire drying path high evaporation rates are needed.
  • gas-heated drying cylinders can not be used in the initial stages of a drying apparatus where the material web is still very moist and delicate, and high evaporation rates are to be avoided.
  • Claim 1 relates to a drying device for moving material webs, in particular paper, cardboard or fibrous webs, with at least two successive drying groups, each with a plurality of heatable drying cylinders, is provided in accordance with the invention that it is steam-heated at the dryer cylinders of at least a first dryer group Drying cylinder is, wherein for the steam, a first heat cycle is provided, and the drying cylinder at least a second drying group each have a supply line for a combustible energy source, and a derivative for the waste heat from the combustion of the energy carrier, wherein a first heat exchanger is provided, the first heat cycle for the steam of the steam-heated drying cylinder of the at least one, first drying group with the discharge for the waste heat of the drying cylinder of the at least one, second drying group coupled.
  • the device according to the invention thus combines, on the one hand, fuel-heated drying cylinders, with which high evaporation rates can be achieved, with steam-heated drying cylinders having comparatively lower evaporation rates.
  • the latter are usefully used in the beginning sections of the drying device.
  • the invention further provides for passing the steam for the steam-heated drying cylinders in a heating circuit to which the waste heat of the at least one second drying group is fed via a heat exchanger.
  • the construction according to the invention makes it possible to specifically choose different evaporation rates in different sections of the drying device.
  • the first heat exchanger may be a gas-liquid heat exchanger, since the transfer of heat from the gaseous waste heat to the first heat cycle for evaporation from the liquid phase is thermodynamically favorable.
  • a drying hood with a heat supply line and a heat removal line is arranged in the peripheral region of at least one drying cylinder of the at least one second drying group, the heat supply line and the heat removal line form a second heat circuit having a second heat exchanger for the supply of waste heat from the first heat exchanger is connected to the first heat exchanger.
  • the second heat exchanger is an air-to-air heat exchanger.
  • the drying cylinders of the at least one, second drying group have a fresh air supply line with a third heat exchanger, wherein the third Heat exchanger for supplying the waste heat from the second heat exchanger is connected to the second heat exchanger.
  • the third heat exchanger is an air-to-air heat exchanger.
  • a third heat circuit which is coupled on the one hand via a steam separator with the first heat cycle, and on the other hand via a fourth heat exchanger with the fresh air supply line of the at least one second drying group.
  • a steam separator with the first heat cycle
  • a fourth heat exchanger with the fresh air supply line of the at least one second drying group.
  • the warmed, dry fresh air can be used for different purposes.
  • the first and / or second drying group may be at least partially surrounded by a vapor hood, which is connected to the exhaust air line of the heated fresh air of the fourth heat exchanger.
  • a vapor hood which is connected to the exhaust air line of the heated fresh air of the fourth heat exchanger.
  • a corresponding method for drying moving material webs in particular paper, cardboard or fibrous webs, with at least two successive drying groups, each with a plurality of heatable drying cylinders.
  • the drying cylinder at least a first Drying group are heated with steam, which is performed in a first heat cycle
  • the drying cylinder at least a second drying group are heated with a combustible energy source
  • waste heat from the combustion of the energy from the at least one second drying group is supplied to the first heat cycle.
  • waste heat from the combustion of the energy carrier from the at least one, second drying group is fed to an air stream guided in a second heat cycle for air drying of the moving material web.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a drying device according to the invention in a schematic representation.
  • the drying device has a first drying group, which is formed from steam-heated drying cylinders 1, and a second drying group, which is formed from gas-heated drying cylinders 2.
  • the steam-heated drying cylinders 1 are arranged in a single row, wherein 1 deflecting rollers 3 are provided below the steam-heated drying cylinder, but the drying cylinder 1 could also be arranged in two rows.
  • the wet web is fed from the left side with reference to FIG. 1, meandering around the steam-heated drying cylinders 1 and the circulating rollers 3, being supported by a screen belt (not visible in FIG. 1). The material web is thus dried within the first drying group only on its underside.
  • the steam-heated drying cylinders 1 can also be provided with blowing nozzles for cleaning the cylinder surfaces, which are also referred to as blowing scrapers.
  • the guide rollers 3 are preferably Umlenksaugwalzen with perforated surface, which thus suck the web or the wire. Furthermore you can additional nozzles for web stabilization, or be provided for easier threading of the web (not shown in Fig. 1).
  • a second drying group is formed from gas-heated drying cylinders 2, which have drying hoods 4 at least partially in their peripheral area.
  • a section is provided in the central region, which is formed on the one hand of single-row, gas-heated drying cylinders 2, as well as with guide rollers 3, which are also associated drying hoods 4. It is also possible to provide overpasses for improved transfer and for easier threading of the material web between the individual sections between this middle region and the first and second dryer groups (not shown in FIG. 1).
  • the gas-heated drying cylinders 2 of the second drying group each have a supply line 5 for a combustible energy source E, and a discharge line 6 for the waste heat from the combustion of the energy carrier E.
  • the waste heat is supplied via the discharge lines 6 to a first heat exchanger 7, which is a gas-liquid heat exchanger.
  • a first heat exchanger 7 In the first heat exchanger 7 while shares of waste heat are transferred to a first heat cycle, wherein condensed steam is converted into the gaseous phase.
  • the first heat cycle comprises a feed train 28, and distribution lines 9, in which steam is supplied to the steam-heated drying cylinders 1 of the first drying group.
  • the first heat cycle comprises manifolds 10, in which the condensate is collected from the steam-heated drying cylinders 1, wherein the vapor remains in the condensate, which is also referred to as blow-through steam.
  • a discharge line 11 of the first heat cycle finally leads the liquid phase back to the first heat exchanger 7.
  • a pressure reducing valve can be provided in the feed train 28 to favor the vapor phase (in the Fig. 1, not shown), and in the Abschreibstrang 11, a compressor 12 for promoting the liquid phase.
  • the first heat exchanger 7 is connected via a pipe to a second heat exchanger 8, in which further portions of the waste heat are transferred to a second heat cycle.
  • the second heat cycle includes heat supply lines 13, the heated drying air supply the drying hoods 4, and heat removal lines 14, which dissipate the moist drying air from the drying hoods 4.
  • a first blower 15 may be provided to produce a circulation in the second heat cycle.
  • a bypass line 16 with a controller 17 is useful.
  • the second heat exchanger 8 is further connected via a pipe to a third heat exchanger 18, in which further portions of the waste heat are transferred to fresh air F, to heat them to about 50-60 0 C.
  • the warmed fresh air is supplied via a fresh air supply line 19 and a blower 20 to the gas-heated drying cylinders 2 of the second drying group.
  • the fresh air supply line 19 is further connected to a fourth heat exchanger 21, in which the heated by means of the third heat exchanger 18 fresh air is further heated, approximately to temperatures of about 100 0 C.
  • the exhaust duct 25 leads the heated to about 100 0 C fresh air through a fan 26 of a hood, which at least partially the first and / or second drying group surrounds.
  • the warmed up, relatively dry fresh air can be used to approximately dissipate the resulting in the course of drying the web of moisture from the hood, but it could also be about for the above-mentioned nozzles for cleaning the cylinder surfaces of the steam-heated drying cylinder 1, or for the web stabilization nozzles.
  • Further blowers 27 serve to remove exhaust air from the entire drying process.
  • a drying device which, on the one hand, enables different evaporation rates in sections, but on the other hand is more energy-efficient than conventional drying devices.
  • the primary energy used with the use of the combustible energy source E is only used there in the course of drying, where high evaporation rates are possible and necessary, but on the other hand enough energy is recovered from the waste heat of the combustion of the energy carrier to heat in the form of steam and hot air there use where lower evaporation rates are required.
  • the drying device according to the invention allows a simpler plant structure, since it is possible to dispense with external steam generation systems for the steam-heated drying cylinder 1, for example.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Trocknungsvorrichtung sowie ein Trocknungsverfahren für bewegte Materialbahnen, insbesondere Papier-, Karton- oder Faserstoffbahnen, mit zumindest zwei aufeinander folgenden Trockengruppen mit jeweils mehreren heizbaren Trockenzylindern (1,2). Erfindungsgemäß ist hierbei vorgesehen, dass es sich bei den Trockenzylindern (1) zumindest einer ersten Trockengruppe um dampf beheizte Trockenzylinder (1) handelt, wobei für den Dampf ein erster Wärmekreislauf vorgesehen ist, und die Trockenzylinder (2) zumindest einer zweiten Trockengruppe jeweils eine Zuleitung (5) für einen brennbaren Energieträger (E), sowie eine Ableitung (6) für die Abwärme aus der Verbrennung des Energieträgers (E) aufweisen, wobei ein erster Wärmetauscher (7) vorgesehen ist, der den ersten Wärmekreislauf für den Dampf der dampfbeheizten Trockenzylinder (1) der zumindest einen, ersten Trockengruppe mit der Ableitung (6) für die Abwärme der Trockenzylinder (2) der zumindest einen, zweiten Trockengruppe koppelt.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Trocknung bewegter Materialbahnen
Die Erfindung betrifft eine Trocknungsvorrichtung für bewegte Materialbahnen, insbesondere Papier-, Karton- oder Faserstoffbahnen, mit zumindest zwei aufeinander folgenden Trockengruppen mit jeweils mehreren heizbaren Trockenzylindern, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1'. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Trocknung bewegter Materialbahnen, insbesondere Papier-, Karton- oder Faserstoffbahnen, mit zumindest zwei aufeinander folgenden Trockengruppen mit jeweils mehreren heizbaren Trockenzylindern, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 9.
Trocknungsvorrichtungen dieser Art existieren in vielen Ausführungsformen, und bedienen sich etwa Trockenzylinder unterschiedlicher Bauart. So sind etwa dampfbeheizte Trockenzylinder, oder auch brennstoffbeheizte Trockenzylinder bekannt. Dampfbeheizten Trockenzylindern wird Dampf zugeführt, der entweder in einem externen Kesselhaus erzeugt wird, oder anderen Anlagenabschnitten entnommen werden kann. Brennstoffbeheizten Trockenzylindern wird ein brennbarer Energieträger in flüssiger oder gasförmiger Form zugeführt, insbesondere Erdgas, aber auch andere Energieträger wie Öl, Biogas, Kerosin, Diesel oder Benzin sind denkbar. Mit brennstoffbeheizten Trockenzylindern werden in der Regel höhere Verdampfungsraten erreicht, als mit dampfbeheizten Trockenzylindern. Da im Zuge der Trocknung von Materialbahnen mitunter unterschiedliche Verdampfungsraten in Abhängigkeit vom Feuchtigkeitsgehalt der Materialbahn vorteilhaft sind, finden in einer gattungsgemäßen Trocknungsvorrichtung zumeist unterschiedliche Trockenzylindertypen Anwendung, also etwa eine Abfolge von dampfbeheizten Trockenzylindern, auf die eine Abfolge von gasbeheizten Trockenzylindern folgt. Diese Abfolgen jeweils funktionsgleicher Trockenzylinder werden im Folgenden als Trockengruppen bezeichnet.
Die Trocknung der Materialbahn mithilfe von Trockenzylindern erfolgt dabei über direkten Kontakt der Materialbahn mit der Zylinderoberfläche. Diese Art der Trocknung wird daher auch als Kontakttrocknung bezeichnet. Die Trockenzylinder können dabei einreihig oder zweireihig angeordnet sein, wobei bei einreihiger Anordnung der Trockenzylinder zumeist Umlenkwalzen, vorzugsweise Umlenksaugwalzen, vorgesehen sind. Die Materialbahn läuft dabei mäanderförmig über die Zylinder und die Umlenkwalzen. Insbesondere im Anfangsbereich der Trocknungsvorrichtung, wo die Materialbahn noch einen vergleichsweise hohen Feuchtigkeitsgrad und somit geringe Reißfestigkeit aufweist, kann dabei ein Siebband vorgesehen sein, das gemeinsam mit der Materialbahn um die Trockenzylinder und die Umlenkwalzen läuft. Die Materialbahn wird dabei vom Siebband unterstützt, wobei sie an den Trockenzylindern in direkten Kontakt mit der Zylinderoberfläche tritt, an den Umlenkwalzen hingegen außerhalb des Siebbandes' liegt, und somit nicht mehr in direktem Kontakt mit der Walzenoberfläche steht. Die Materialbahn liegt somit immer nur mit einer ihrer beiden Seiten an den Trockenzylindern an.
Bei ausreichendem Trocknungsgrad der Materialbahn kann einerseits die Verdampfungsleistung erhöht werden, und andererseits verfügt die Materialbahn über ausreichende Reißfestigkeit, um ohne Unterstützung durch ein Siebband oder dergleichen eine Trockengruppe zu durchlaufen. In diesen Endbereichen der Trocknungsvorrichtung kann etwa eine Trockengruppe vorgesehen sein, bei der gasbeheizte Trockenzylinder zweireihig angeordnet sind. Die Materialbahn durchläuft abwechselnd einen Trockenzylinder der oberen und der unteren Reihe, wobei beide ihrer Oberflächen abwechselnd in direkten Kontakt mit einer Trockenzylinderoberfläche treten.
Die Trocknung kann dabei durch zusätzliche Trocknungsvorgänge mithilfe von Infrarot oder Heißluft unterstützt werden. So kann etwa ein Heißluftstrom auf die Oberfläche der Materialbahn gerichtet werden, der sie entweder durchströmt, was bei entsprechend durchlässigen Materialien der Fall sein wird, oder an ihr unter Mitnahme von Feuchtigkeit reflektiert wird. In diesen Fällen einer Trocknung mithilfe eines Heißluftstromes spricht man auch von Konvektionstrocknung. Hierbei sind in der Regel im Umfangsbereich der Trockenzylinder Trocknungshauben mit einer Wärmezufuhrleitung und einer Wärmeabfuhrleitung angeordnet, durch die der Heißluftstrom geführt wird.
Wie bereits erwähnt wurde, ist die Materialbahn in den Anfangsbereichen der Trocknungsvorrichtung aufgrund seines hohen Feuchtigkeitsgehalts sehr empfindlich. In diesen Bereichen werden in der Regel dampfbeheizte Trockenzylinder mit Siebbandunterstützung eingesetzt, da ihre Verdampfungsleistung vergleichsweise gering ist, und eine schonende Trocknung der Materialbahn erreicht werden kann. Für eine vollständige Trocknung der Materialbahn ist allerdings eine vergleichsweise hohe Anzahl dampfbeheizter Trockenzylinder erforderlich, was den Platzbedarf, die Gebäudekosten, und die Instandhaltungskosten erhöht.
Gasbeheizte Trockenzylinder wiederum bewirken vergleichsweise hohe Verdampfungsraten. Eine Trocknungsbahn, die ausschließlich aus gasbeheizten Trockenzylindern besteht, hätte aber eine unvertretbar schlechte Energieeffizienz, da nicht über die gesamte Trocknungsbahn hohe Verdampfungsraten benötigt werden. Gasbeheizte Trockenzylinder können insbesondere nicht in den anfänglichen Abschnitten einer Trocknungsvorrichtung eingesetzt werden, wo die Materialbahn noch sehr feucht und empfindlich ist, und hohe Verdampfungsraten zu vermeiden sind.
Es ist somit das Ziel der Erfindung diese Nachteile zu vermeiden und eine Trocknungsvorrichtung bereit zu stellen, die einerseits abschnittsweise unterschiedliche Verdampfungsraten ermöglicht, dabei aber andererseits energieeffizienter als herkömmliche Trocknungsvorrichtungen ist. Des Weiteren soll die erfindungsgemäße Trocknungsvorrichtung einen einfacheren Anlagenaufbau ermöglichen.
Diese Ziele werden durch die Merkmale von Anspruch 1 bzw. 9 erreicht. Anspruch 1 bezieht sich auf eine Trocknungsvorrichtung für bewegte Materialbahnen, insbesondere Papier-, Karton- oder Faserstoffbahnen, mit zumindest zwei aufeinander folgenden Trockengruppen mit jeweils mehreren heizbaren Trockenzylindern, bei der erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass es sich bei den Trockenzylindern zumindest einer ersten Trockengruppe um dampfbeheizte Trockenzylinder handelt, wobei für den Dampf ein erster Wärmekreislauf vorgesehen ist, und die Trockenzylinder zumindest einer zweiten Trockengruppe jeweils eine Zuleitung für einen brennbaren Energieträger, sowie eine Ableitung für die Abwärme aus der Verbrennung des Energieträgers aufweisen, wobei ein erster Wärmetauscher vorgesehen ist, der den ersten Wärmekreislauf für den Dampf der dampfbeheizten Trockenzylinder der zumindest einen, ersten Trockengruppe mit der Ableitung für die Abwärme der Trockenzylinder der zumindest einen, zweiten Trockengruppe koppelt .
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kombiniert somit einerseits brennstoffbeheizte Trockenzylinder, mit denen hohe Verdampfungsraten erzielt werden können, mit dampfbeheizten Trockenzylindern mit vergleichsweise niedrigeren Verdampfungsraten. Letztere werden dabei sinnvoller Weise in den Anfangsabschnitten der Trocknungsvorrichtung eingesetzt. Die Erfindung sieht des Weiteren vor, den Dampf für die dampfbeheizten Trockenzylinder in einem Wärmekreislauf zu führen, dem die Abwärme der zumindest einen, zweiten Trockengruppe über einen Wärmetauscher zugeführt wird. Es ist somit idealer Weise keine separate Einrichtung zur Dampferzeugung mithilfe eines Kesselhauses oder dergleichen notwendig, wodurch der Anlagenaufbau vereinfacht und die Gesamtkosten der Anlage gesenkt werden. Des Weiteren können Wärmeübertragungsverluste gesenkt werden, da die Transportwege für den Dampf der ersten Trockengruppe kurz gehalten werden können. Da außerdem die Abwärme aus der Beheizung der zweiten Trockengruppe für die Beheizung der ersten Trockengruppe verwendet wird, erhöht sich die Energieeffizienz der Gesamtanlage . Insbesondere verringern sich der benötigte Primärenergieanteil, sowie das Prozessabwärmeniveau. Schließlich ermöglicht der erfindungsgemäße Aufbau die gezielt Wahl unterschiedliche Verdampfungsraten in unterschiedlichen Abschnitten der Trocknungsvorrichtung.
Bei dem ersten Wärmetauscher kann es sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung um einen Gas-flüssig Wärmetauscher handeln, da die Übertragung von Wärme der gasförmigen Abwärme auf den ersten Wärmekreislauf zur Verdampfung aus der flüssigen Phase thermodynamisch günstig ist .
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden weitere Teile der Abwärme nach Durchlaufen des ersten Wärmetauschers für eine zusätzliche Lufttrocknung zurück gewonnen. Hierzu ist vorgesehen, dass im Umfangsbereich zumindest eines Trockenzylinders der zumindest einen, zweiten Trockengruppe eine Trocknungshaube mit einer Wärmezufuhrleitung und einer Wärmeabfuhrleitung angeordnet ist, wobei die WärmezufuhrIeitung und die Wärmeabfuhrleitung einen zweiten Wärmekreislauf bilden, der einen zweiten Wärmetauscher aufweist, der zur Zufuhr der Abwärme aus dem ersten Wärmetauscher mit dem ersten Wärmetauscher verbunden ist. In vorteilhafter Weise handelt es sich bei dem zweiten Wärmetauscher um einen Luft-Luft Wärmetauscher.
Zur Verbrennung des Energieträgers im Zuge der Beheizung der Trockenzylinder der zumindest einen, zweiten Trockengruppe ist Frischluft notwendig. Um die Energieverluste gering zu halten, wird Abwärme aus der Verbrennung herangezogen, um diese Frischluft vorher aufzuheizen. Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist daher vorgesehen, dass die Trockenzylinder der zumindest einen, zweiten Trockengruppe eine Frischluftzufuhrleitung mit einem dritten Wärmetauscher aufweisen, wobei der dritte Wärmetauscher zur Zufuhr der Abwärme aus dem zweiten Wärmetauscher mit dem zweiten Wärmetauscher verbunden ist. In vorteilhafter Weise handelt es sich bei dem dritten Wärmetauscher um einen Luft -Luft Wärmetauscher.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann schließlich ein dritter Wärmekreislauf vorgesehen sein, der einerseits über einen Dampfabscheider mit dem ersten Wärmekreislauf gekoppelt ist, und andererseits über einen vierten Wärmetauscher mit der Frischluftzufuhrleitung der zumindest einen, zweiten Trockengruppe. Beim Durchlaufen der dampfbeheizten Trockenzylinder findet keine vollständige Kondensation statt, sondern es verbleibt ein Dampfanteil, der zunächst im Dampfabscheider abgetrennt wird. Dieser Dampfanteil wird zur Erwärmung von Frischluft im vierten Wärmetauscher herangezogen. Im vierten Wärmetauscher erfolgt eine annähernd vollständige Kondensation des Dampfanteils, der dem Kondensat aus dem Dampfabscheider beigemengt werden kann. Der nunmehr vollständig kondensierte Dampf kann nun im ersten Wärmekreislauf dem ersten Wärmetauscher zugeführt werden.
Die aufgewärmte, trockene Frischluft kann für unterschiedliche Zwecke verwendet werden. Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform kann etwa die erste und/oder zweite Trockengruppe zumindest teilweise mit einer Dunsthaube umgeben sein, die mit der Abluftleitung der aufgewärmten Frischluft des vierten Wärmetauschers verbunden ist. Im Zuge der Trocknung der Materialbahn entstehen nämlich große Mengen an feuchter Luft, die innerhalb der Dunsthaube gesammelt, und mithilfe der trockenen, aufgewärmten Frischluft aus der Dunsthaube geschoben werden können.
Schließlich wird auch ein entsprechendes Verfahren zur Trocknung bewegter Materialbahnen, insbesondere Papier-, Karton- oder Faserstoffbahnen, mit zumindest zwei aufeinander folgenden Trockengruppen mit jeweils mehreren heizbaren Trockenzylindern vorgeschlagen. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass die Trockenzylinder zumindest einer ersten Trockengruppe mit Dampf beheizt werden, der in einem ersten Wärmekreislauf geführt wird, und die Trockenzylinder zumindest einer zweiten Trockengruppe mit einem brennbaren Energieträger beheizt werden, wobei Abwärme aus der Verbrennung des Energieträgers aus der zumindest einen, zweiten Trockengruppe dem ersten Wärmekreislauf zugeführt wird. Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens wird Abwärme aus der Verbrennung des Energieträgers aus der zumindest einen, zweiten Trockengruppe einem in einem zweiten Wärmekreislauf geführten Luftstrom zur Lufttrocknung der bewegten Materialbahn zugeführt .
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mithilfe der beiliegenden Figur 1 näher erläutert . Die Figur 1 zeigt hierbei eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Trockenvorrichtung in schematischer Darstellung.
Die Trockenvorrichtung gemäß der Figur 1 weist eine erste Trockengruppe auf, die aus dampfbeheizten Trockenzylindern 1 gebildet wird, und eine zweite Trockengruppe, die aus gasbeheizten Trockenzylindern 2 gebildet wird. Gemäß der Ausführungsform von Fig. 1 sind die dampfbeheizten Trockenzylinder 1 einreihig angeordnet, wobei unterhalb der dampfbeheizten Trockenzylinder 1 Umlenkwalzen 3 vorgesehen sind, die Trockenzylinder 1 könnten aber auch zweireihig angeordnet sein. Die feuchte Materialbahn wird in Bezug auf die Fig. 1 von der linken Seite zugeführt, und umläuft mäanderförmig die dampfbeheizten Trockenzylinder 1, sowie die Umlaufwalzen 3, wobei sie von einem Siebband (in der Fig. 1 nicht ersichtlich) gestützt wird. Die Materialbahn wird somit innerhalb der ersten Trockengruppe nur über ihre Unterseite getrocknet. Die dampfbeheizten Trockenzylinder 1 können hierzu auch mit Blasdüsen zur Reinigung der Zylinderoberflächen vorgesehen sein, die auch als Blasschaber bezeichnet werden. Bei den Umlenkwalzen 3 handelt es sich in bevorzugter Weise um Umlenksaugwalzen mit perforierter Oberfläche, die somit die Materialbahn bzw. das Siebband ansaugen. Des Weiteren können zusätzliche Düsen zur Bahnstabilisierung, oder für ein leichteres Einfädeln der Materialbahn vorgesehen sein (in der Fig. 1 nicht dargestellt) .
Eine zweite Trockengruppe wird aus gasbeheizten Trockenzylindern 2 gebildet, die zumindest teilweise in ihrem Umfangsbereich Trocknungshauben 4 aufweisen. Gemäß der Ausführungsform von Fig. 1 ist im mittleren Bereich auch ein Abschnitt vorgesehen, der einerseits aus einreihig angeordneten, gasbeheizten TrocknungsZylindern 2 gebildet wird, als auch mit Umlenkwalzen 3, denen ebenfalls Trocknungshauben 4 zugeordnet sind. Zwischen diesem mittleren Bereich und der ersten, sowie der zweiten Trockengruppe können auch Bahnüberführungen zur verbesserten Übergabe und für ein erleichtertes Einfädeln der Materialbahn zwischen den einzelnen Abschnitten vorgesehen sein (in der Fig. 1 nicht dargestellt) .
Die gasbeheizten Trockenzylinder 2 der zweiten Trockengruppe weisen jeweils eine Zuleitung 5 für einen brennbaren Energieträger E, sowie eine Ableitung 6 für die Abwärme aus der Verbrennung des Energieträgers E auf . Die Abwärme wird dabei über die Ableitungen 6 einem ersten Wärmetauscher 7 zugeführt, bei dem es sich um einen Gas-flüssig Wärmetauscher handelt. Im ersten Wärmetauscher 7 werden dabei Anteile der Abwärme auf einen ersten Wärmekreislauf übertragen, wobei kondensierter Dampf in die gasförmige Phase übergeführt wird. Der erste Wärmekreislauf umfasst einen Zufuhrstrang 28, sowie Verteilleitungen 9, in denen Dampf den dampfbeheizten Trockenzylindern 1 der ersten Trockengruppe zugeführt wird. Des Weiteren umfasst der erste Wärmekreislauf Sammelleitungen 10, in denen das Kondensat aus den dampfbeheizten Trockenzylindern 1 gesammelt wird, wobei im Kondensat ein Dampfanteil verbleibt, der auch als Durchblasdampf bezeichnet wird. Ein Abfuhrstrang 11 des ersten Wärmekreislaufs führt schließlich die flüssige Phase wieder dem ersten Wärmetauscher 7 zu. Wahlweise können im Zufuhrstrang 28 zur Begünstigung der Dampfphase ein Druckreduzierventil vorgesehen sein (in der Fig. 1 nicht dargestellt) , sowie im Abfuhrstrang 11 ein Verdichter 12 zur Begünstigung der flüssigen Phase.
Der erste Wärmetauscher 7 ist über eine Rohrleitung mit einem zweiten Wärmetauscher 8 verbunden, in dem weitere Anteile der Abwärme auf einen zweiten Wärmekreislauf übertragen werden. Der zweite Wärmekreislauf umfasst Wärmezufuhrleitungen 13, die aufgewärmte Trocknungsluft den Trocknungshauben 4 zuführen, sowie Wärmeabfuhrleitungen 14, die die feuchte Trocknungsluft aus den Trocknungshauben 4 abführen. Zur Herstellung einer Zirkulation im zweiten Wärmekreislauf kann ein erstes Gebläse 15 vorgesehen sein. Um feuchte Trocknungsluft aus dem zweiten Wärmekreislauf abzuführen, ist eine Überbrückungsleitung 16 mit einem Regler 17 sinnvoll .
Der zweite Wärmetauscher 8 ist des Weiteren über eine Rohrleitung mit einem dritten Wärmetauscher 18 verbunden, in dem weitere Anteile der Abwärme auf Frischluft F übertragen werden, um sie etwa auf Temperaturen von 50-600C zu erwärmen. Die angewärmte Frischluft wird über eine Frischluftzufuhrleitung 19 und ein Gebläse 20 den gasbeheizten TrocknungsZylindern 2 der zweiten Trocknungsgruppe zugeführt. Die Frischluftzufuhrleitung 19 ist des Weiteren mit einem vierten Wärmetauscher 21 verbunden, in dem die, mithilfe des dritten Wärmetauschers 18 angewärmte Frischluft weiter erwärmt wird, etwa auf Temperaturen von ca. 1000C. Die hierfür erforderliche Wärme wird einem dritten Wärmekreislauf entzogen, der einerseits eine Dampfabscheiderleitung 22 umfasst, die den vierten Wärmetauscher 21 mit einem Dampfabscheider 23 verbindet, und den abgetrennten Dampf des ersten Wärmekreislaufs dem vierten Wärmetauscher 21 zuführt, und andererseits eine Kondensatleitung 24, die das Kondensat aus dem vierten Wärmetauscher 21 dem Kondensat aus dem ersten Wärmekreislauf beimengt.
Die Abluftleitung 25 führt die auf etwa 1000C aufgewärmte Frischluft über ein Gebläse 26 einer Dunsthaube zu, die die erste und/oder zweite Trockengruppe zumindest teilweise umgibt. Die aufgewärmte, vergleichsweise trockene Frischluft kann, wie erwähnt, etwa dazu verwendet werden, um die im Zuge der Trocknung der Materialbahn entstehende Feuchtigkeit aus der Dunsthaube abzuführen, sie könnte aber auch etwa für die oben erwähnten Blasdüsen zur Reinigung der Zylinderoberflächen der dampfbeheizten Trocknungszylinder 1, oder für die Düsen zur Bahnstabilisierung verwendet werden. Weitere Gebläse 27 dienen zur Entfernung von Abluft aus dem gesamten Trocknungsprozess .
Mithilfe der Erfindung wird somit eine TrocknungsVorrichtung bereitgestellt, die einerseits abschnittsweise unterschiedliche Verdampfungsraten ermöglicht, dabei aber andererseits energieeffizienter als herkömmliche Trocknungsvorrichtungen ist. Die mithilfe des brennbaren Energieträgers E eingesetzte Primärenergie wird nur dort im Verlauf der Trocknung eingesetzt, wo hohe Verdampfungsraten möglich und notwendig sind, andererseits wird aber aus der Abwärme der Verbrennung des Energieträgers E ausreichend Energie zurück gewonnen, um Wärme in Form von Dampf und Heißluft dort einzusetzen, wo niedrigere Verdampfungsraten gefordert sind. Des Weiteren ermöglicht die erfindungsgemäße Trocknungsvorrichtung einen einfacheren Anlagenaufbau, da etwa auf externe Dampferzeugungsanlagen für die dampfbeheizten Trockenzylinder 1 verzichtet werden kann.

Claims

Patentansprüche :
1. Trocknungsvorrichtung für bewegte Materialbahnen, insbesondere Papier-, Karton- oder Faserstoffbahnen, mit zumindest zwei aufeinander folgenden
Trockengruppen mit jeweils mehreren heizbaren Trockenzylindern (1,2), dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Trockenzylindern (1) zumindest einer ersten Trockengruppe um dampfbeheizte Trockenzylinder (1) handelt, wobei für den Dampf ein erster
Wärmekreislauf vorgesehen ist, und die Trockenzylinder
(2) zumindest einer zweiten Trockengruppe jeweils eine
Zuleitung (5) für einen brennbaren Energieträger (E) , sowie eine Ableitung (6) für die Abwärme aus der Verbrennung des Energieträgers (E) aufweisen, wobei ein erster Wärmetauscher (7) vorgesehen ist, der den ersten Wärmekreislauf für den Dampf der dampfbeheizten Trockenzylinder (1) der zumindest einen, ersten Trockengruppe mit der Ableitung (6) für die Abwärme der Trockenzylinder (2) der zumindest einen, zweiten
Trockengruppe koppelt .
2. Trocknungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem ersten Wärmetauscher (7) um einen Gas-flüssig Wärmetauscher handelt.
3. TrocknungsVorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Umfangsbereich zumindest eines Trockenzylinders (2) der zumindest einen, zweiten
Trockengruppe eine Trocknungshaube (4) mit einer Wärmezufuhrleitung (13) und einer Wärmeabfuhrleitung (14) angeordnet ist, wobei die Wärmezufuhrleitung (13) und die Wärmeabfuhrleitung (14) einen zweiten Wärmekreislauf bilden, der einen zweiten Wärmetauscher
(8) aufweist, der zur Zufuhr der Abwärme aus dem ersten Wärmetauscher (7) mit dem ersten Wärmetauscher (7) verbunden ist.
4. Trocknungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem zweiten Wärmetauscher (8) um einen Luft -Luft Wärmetauscher handelt.
5. Trocknungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4 , dadurch gekennzeichnet, dass die Trockenzylinder (2) der zumindest einen, zweiten Trockengruppe eine Frischluftzufuhrleitung (19) mit einem dritten
Wärmetauscher (18) aufweisen, wobei der dritte Wärmetauscher (18) zur Zufuhr der Abwärme aus dem zweiten Wärmetauscher (8) mit dem zweiten Wärmetauscher (8) verbunden ist.
6. Trocknungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es . sich bei dem dritten Wärmetauscher (18) um einen Luft -Luft Wärmetauscher handelt .
7. TrocknungsVorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Wärmekreislauf vorgesehen ist, der einerseits über einen Dampfabscheider (23) mit dem ersten Wärmekreislauf gekoppelt ist, und andererseits über einen vierten
Wärmetauscher (21) mit der Frischluftzufuhrleitung (19) der zumindest einen, zweiten Trockengruppe.
8. Trocknungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite
Trockengruppe zumindest teilweise mit einer Dunsthaube umgeben ist, die mit einer Abluftleitung (25) der aufgewärmten Frischluft des vierten Wärmetauschers (21) verbunden ist.
9. Verfahren zur Trocknung bewegter Materialbahnen, insbesondere Papier-, Karton- oder Faserstoffbahnen, mit zumindest zwei aufeinander folgenden Trockengruppen mit jeweils mehreren heizbaren Trockenzylindern (1,2), dadurch gekennzeichnet, dass die Trockenzylinder (1) zumindest einer ersten Trockengruppe mit Dampf beheizt werden, der in einem ersten Wärmekreislauf geführt wird, und die
Trockenzylinder (2) zumindest einer zweiten Trockengruppe mit einem brennbaren Energieträger (E) beheizt werden, wobei Abwärme aus der Verbrennung des Energieträgers (E) aus der zumindest einen, zweiten Trockengruppe dem ersten Wärmekreislauf zugeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Abwärme aus der Verbrennung des Energieträgers (E) aus der zumindest einen, zweiten Trockengruppe einem in einem zweiten Wärmekreislauf geführten Luftström zur Lufttrocknung der bewegten Materialbahn zugeführt wird .
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