WO2010091765A1 - Vorrichtung und verfahren zum trocknen einer tissuepapierbahn mit dampfrückgewinnung - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum trocknen einer tissuepapierbahn mit dampfrückgewinnung Download PDF

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WO2010091765A1
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WO
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condensate
pressure level
bar
hot air
cylinder
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/067753
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English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Wiens
Bruno Dexler
Jan Hieke
Josef Heintz
Original Assignee
Sca Hygiene Products Ab
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Publication date
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Priority to RU2011137402/12A priority patent/RU2517803C2/ru
Priority to US13/146,958 priority patent/US8925217B2/en
Priority to AU2009339804A priority patent/AU2009339804B2/en
Priority to ES09801211T priority patent/ES2397994T3/es
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Priority to EP09801211A priority patent/EP2396469B1/de
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    • 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
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to
  • Tissue Textilherstellimg and in particular a device for drying a tissue paper web with a heated cylinder, the so-called.
  • Yankee or crepe cylinder which is fed to heat it from a live steam network steam, and a hot air hood on the outer circumference of the cylinder to blow hot air onto the tissue paper web and suction, wherein the tissue paper web is dried by both the hot outer surface of the cylinder and the hot air.
  • the evaporated water is sucked off and disposed of via the exhaust air of the hot air hood.
  • the present invention relates to a method for vapor recovery when drying a tissue paper web with such a device.
  • tissue paper a soft absorbent paper with a low basis weight.
  • a weight per unit area of 8 to 40 g / m s , in particular 10 to 25 g / m 2 is selected.
  • the total basis weight of a multi-ply tissue product is preferably up to a maximum of 120 g / m 2 , more preferably up to a maximum of 60 g / m 2 .
  • Its density is typically below 0.6 g / cm 3 , preferably below 0.30 g / cm 3, and more preferably between 0.08 and 0.20 g / cm 3 .
  • tissue paper differs from papermaking by the extremely low basis weight and the much higher tensile breaking index (see DIN EN 12625-4 and DIN EN 12625-5). Paper and tissue also generally differ in terms of modulus of elasticity, which is the same Stress-strain properties of these planar products are characterized as material parameters.
  • the high pull tear work feature comes from the outer or inner creping of the tissue.
  • the former creping is performed by compression of the paper web on a dry cylinder as a result of the action of a creping doctor or, in the case of the latter creping, as a result of a difference in speed between two fabrics, causing the still-moist, plastically deformable Paper web is broken up internally by compression and shearing, making it more stretchable under load than an uncreped paper.
  • Wet tissue paper webs are usually dried by so-called Yankee drying, through air drying (TAD) or pulse drying.
  • TAD through air drying
  • pulse drying pulse drying
  • the fibers contained in the tissue paper are mainly cellulosic fibers, such as chemical fiber pulp fibers (eg, kraft pulp and
  • tissue paper may also include other types of fibers, e.g., regenerated cellulosic fibers or synthetic fibers. which increase, inter alia, the strength, absorbency, smoothness or softness of the tissue paper.
  • Dxe use of a steam-heated cylinder and a hot air hood is blown by means of the hot air to the running around the heated cylinder tissue web, in the prior art z.
  • the object of the present invention is therefore to provide a device for drying a tissue paper web as well as a method for Dampfruckgewmnung when drying a tissue paper web, which make it possible to reduce the amount of steam required to dry the tissue paper web from a live steam network m a stable control loop, in particular at To reduce the paper production and in particular the drying costs incurred.
  • the invention is based on the idea of using the exhaust air from the hot air hood, which has already been used for drying the tissue paper web, but has a high residual energy content, to evaporate condensate from the heated cylinder and the steam generated at a higher pressure level to feed back the fresh steam network.
  • a live steam network is a big buffer, making a more stable Loop can be achieved with the associated stable drying and thus stable paper quality.
  • the device for drying a tissue paper web comprises a heatable cylinder, the so-called Yankee or crepe cylinder.
  • the cylinder is connected for heating with steam to a supply line which supplies the steam and which can be connected to a live steam network.
  • a live steam network means any mains that provides live steam and supplies at least two consumers with live steam at a first pressure level.
  • One of the consumers is the heatable cylinder of a tissue paper machine.
  • the other consumer can z. B. also be a heatable cylinder but another tissue paper machine. But other consumers are also conceivable.
  • the condensate formed in the cylinder during drying is removed from the cylinder via a condensate line.
  • the device comprises a hot air hood on the outer circumference of the cylinder to blow hot air in the direction of the outer periphery and thus in operation on the running around the heated cylinder tissue paper web.
  • the tissue paper web is dried on the one hand by the hot outer circumference of the heated cylinder and on the other hand by the blown on the tissue paper web hot air of the hot air hood.
  • the hot air of the hot air hood After the hot air of the hot air hood has been used to dry the tissue paper, it is removed with the evaporated water via an exhaust air line from the hot air hood.
  • the device according to the invention further comprises a first pressure stage, which is designed to compress condensate from the cylinder to the first pressure level of the Yankee cylinder.
  • an evaporation device for at least partial evaporation of the condensate is provided with an energy transfer device.
  • the energy transfer device is configured to generate energy Exhaust air in the exhaust duct to transfer to the condensate.
  • the energy transfer can be adversely affected by the presence of vapor bubbles in the condensate ,, so that the energy transfer according to the invention takes place downstream of the first pressure stages. Increasing the pressure increases the boiling point of the condensate (water) and thus prevents the occurrence of vapor bubbles in the heat exchanger.
  • the device of the present invention comprises a recirculation line, which is connectable to the main steam network to feed back steam generated from the condensate into the main steam network. Due to the inventive design, the exhaust air from the hot air hood or its energy is used to generate steam from the condensate discharged from the cylinder, so that less live steam from a live steam network is needed, whereby the energy or live steam costs can be reduced. Furthermore, the live steam network provides a sufficiently large buffer to provide a stable control loop necessary to achieve a constant temperature of the heated cylinder with the associated consistent dry quality and paper quality.
  • a second pressure stage which is designed to remove the condensate from the substantially first pressure level to compress to a second higher pressure level.
  • the boiling temperature is further increased, thereby condensing possible vapor bubbles in the condensate and the occurrence of vapor bubbles is essentially excluded.
  • the energy transfer device is consequently connected downstream of the second pressure stage and preferably formed by a heat exchanger arranged in the exhaust air, in particular a tube heat exchanger.
  • the condensate, which has been compressed to the second pressure level is heated via the heat exchanger.
  • a third pressure stage which is designed to suddenly and suddenly vaporize the heated condensate, for which purpose the condensate is expanded from the second pressure level to the first pressure level, ie the evaporation takes place primarily in that the pressure level of the previously heated condensate is reduced so that the boiling temperature abruptly decreases and is thus exceeded and a phase transition from liquid to gas takes place.
  • the expansion is intended to bring the generated steam to the pressure level of the live steam network to allow a return feed via the return line.
  • the device further comprises a first Kondensatabscheider which communicates with the condensate line and a first condensate connected to the first return line.
  • the first pressure stage is formed by a first pump in the first return line.
  • a second condensate separator is provided, which is in communication with the first return line.
  • the condensate is preferably introduced via a diffuser in the second condensate. Furthermore, a second return line is provided which is connected to the second condensate separator.
  • the second pressure stage is in this case formed by a second pump in the second return line and the heat exchanger is the second pump downstream integrated into the second return line.
  • the third pressure stage is according to this embodiment, preferably by a Heat exchanger arranged downstream
  • Expansion device formed in the form of an expansion valve or a capillary or throttle in the second return line. Furthermore, the second return line of the expansion device is connected downstream of the second condensate separator. The return of the generated steam is also from the second condensate, to which the return feed line is connected to this.
  • the second pressure level is preferably in the range of 23-27 bar, preferably in the range of 24-26 bar, and most preferably 25 bar. This pressure range is selected so that, when passing through the heat exchanger m depending on the heat transferred to the condensate, the boiling temperature is not exceeded and thus no steam is generated. This is to be generated according to the preferred form of export from the expansion only in the third pressure stage.
  • the first pressure level is in the range of 10-15 bar, preferably 13-14 bar, and most preferably 13 bar, depending on the pressure of the live steam network.
  • Energy transfer device comprises a Kondensatabscheider through which the exhaust pipe preferably extends with a large surface, so that the heat transfer is transferred from the exhaust air to the condensate in the condensate, whereby the condensate evaporates in the condensate.
  • the steam generated in the condensate is also returned via the return supply line into the main steam network.
  • the condensate separator with its large dimensions and its high weight must be placed in a high position, ie above the paper machine. This can lead to constructive and constructional problems.
  • Advantage of this embodiment can be dispensed with pumps and valves.
  • high-temperature hoods as hot air hoods, as described for example in EP 0 905 311 A2.
  • Such hot air hoods are designed to blow hot air having a temperature of more than 53O 0 C on the tissue paper web. At the moment, a maximum of 65O 0 C is achieved.
  • the exhaust air of such a high-temperature hood has a temperature of about 150 ° C. less than the hot air and is therefore at most 500 ° C.
  • a method for producing steam during drying of a tissue paper web with a cylinder fed from a live steam network and a hot air hood which flows hot air onto the tissue paper web.
  • the inventive method comprises the steps of removing condensate from the cylinder, compressing the condensate to a first pressure level corresponding to that of the fresh steam network, heating the condensate by noise exchange with the exhaust air from the hot air hood, evaporation of the condensate and feeding the steam generated in the live steam network.
  • the condensate it is preferred to compress the condensate after compression to the pressure level and before heating the condensate with exhaust air from the hot air hood to a second higher pressure level, whereby the boiling temperature of the condensate (water) is raised and thus the occurrence of Steam bubbles is reduced.
  • a second higher pressure level whereby the boiling temperature of the condensate (water) is raised and thus the occurrence of Steam bubbles is reduced.
  • the condensate does not evaporate during the heat transfer from the exhaust air to the condensate, ie the pressure level is chosen sufficiently high and the evaporation takes place only after the heating of the condensate with exhaust air from the hot air hood by relaxation to the first pressure level.
  • the pressure ranges of the second and first pressure levels correspond to the above-mentioned pressure ranges as well as the exhaust air preferably has a temperature of more than 350 0 C.
  • Fig. 1 shows a schematic diagram of an inventive device in a first embodiment
  • Fig. 2 shows a schematic diagram of an inventive device in a second embodiment.
  • a live steam power line 12 is shown, which is to represent the live steam network, from which the Yankee cylinder 10 is supplied with steam.
  • the live steam network 12 provides live steam at a pressure of approximately 13 bar.
  • the live steam network 12 and the Yankee cylinder 10 are connected to each other via a supply line 13.
  • a pressure reduction via an expansion device 14 takes place.
  • the steam supplied to the Yankee cylinder 10 at a pressure of 6-8 bar heats the Yankee cylinder 10 so that the tissue paper web (not shown) guided around the outer surface or part of the outer surface of the Yankee cylinder 10 is dried by heat conduction ,
  • the exhaust air is through an exhaust passage 15 via a bypass 40 with a flap 42 to open the bypass or close, on the blower 16 for hot water production, for heating the machine hall, in which the paper machine is, for Frischluftvorwarmung or to further Warmeruck alongungsiker the blower 16 derived.
  • the exhaust air via the exhaust duct 15 with the flap 43 open via the line 41 through a built-in exhaust pipe 15 heat exchanger 38 to flow before it is supplied via the blower 16 to the aforementioned heat recovery measures.
  • the heat exchanger 38 may be a conventional pipe heat exchanger.
  • Saturated steam temperature is in a pressure range discharged between about 5-6 bar from the Yankee cylinder 10.
  • a condensate line 17 is provided.
  • the condensate line 17 opens into a first condensate separator 18, in which condensate is separated from steam.
  • the upper portion of the Kondensatabscheiders 18 is further connected via a line 19 with a thermocompressor 20 (jet pump), which can be brought via a line 21 and a valve 23 with the live steam line 12 in fluid communication.
  • the condensate 22 vapor water
  • the condensate 22 collects, ie water, which is located substantially in the vicinity of the saturated steam temperature.
  • the condensate is passed through an expansion device (26). a collecting container (not shown) supplied.
  • the lower region of the first condensate separator 18 for discharging the condensate 22 is connected to a first return line 25.
  • the condensate 22 in the first condensate separator 18 can flow into the first return line 25. Downstream of the valve 27, a first pump 28 is arranged (first pressure stage). The pump 28 leads to a compression of the condensate 22 to a pressure of about 13.5 bar and conveys the condensate to a second Kondensatabscheider 29. At the inlet of the second Kondensatabscheiders 29, the condensate has about a pressure of 13 bar and a temperature between about ISO 0 C and 16O 0 C. However, prevails in the second Kondensatabscheider 29 (as described later) a temperature of about 180 to 190 0 C.
  • the condensate from the return line 25th introduced via a diffuser 30 in the second Kondensatabscheider 29 Due to the temperature difference between the introduced condensate and the medium in the second Kondensatabscheider 29, the condensate from the return line 25th introduced via a diffuser 30 in the second Kondensatabscheider 29.
  • the lower section of the second condensate 29 collects substantially liquid condensate 31.
  • the lower portion of the second Kondensatabscheiders 29 is connected to a second return line 33.
  • a second pump 34 second pressure stage
  • the second pump 34 compresses the condensate 31 from the second Kondensatabscheider 29 to a pressure of about 25 bar.
  • the compressed condensate downstream of the pump 34 is located approximately in a temperature range of about 18O 0 C to 19O 0 C, flows through the heat exchanger 38.
  • energy is transferred from the exhaust air in the exhaust duct 15 to the condensate in the return line 33 and the condensate is heated.
  • the pressure of the condensate is selected to be so high that during the heating of the condensate no evaporation of the condensate and in particular no vapor bubbles arise.
  • the condensate Downstream of the heat exchanger 38, the condensate has a temperature of about 209 0 C at a pressure of 25 bar.
  • an expansion valve 35 is provided downstream of the heat exchanger 38 in the return flow line 33. At the expansion valve 35, a portion of the condensate of 25 bar to about 13.5 bar is expanded, causing the condensate evaporates abruptly and a
  • the second return line 33 into the second condensate separator 29 preferably flows into an upper region thereof. In the area of the second condensate separator 29 vapor is thus generated from the condensate in a pressure range between 13-14 bar and at a temperature of about 180-190 0 C.
  • a return feed line Connected to the upper region of the second condensate separator 36 is a return feed line, which can be brought into fluid communication via a valve 37 with the live steam line 12.
  • a valve 37 When the valve 37 is open, the steam generated from the second condensate 29 in the Main steam network or the live steam power line fed back, the pressure of the steam corresponds approximately to the pressure of the live steam network.
  • the tissue paper web (not shown) for drying the used r in the Yankee cylinder 10 condensed water vapor is in the form of, to saturated steam temperature present Brüdenwasser (condensate) via the condensate line 17 from the Yankee cylinder 10 and in a pressure range of between 5-6 bar dissipated.
  • the condensate is fed to a first condensate separator 18. There is a first separation between the vapor and liquid phases.
  • the liquid water (condensate) 22 collects in the lower region of the first condensate container 18 and is compressed with the valve 27 open via the first return line 25 by the first pump 28 (first pressure stage) to approximately 13.5 bar and conveyed to the second condensate separator 29 , The condensate is then fed via a diffuser 30 into the second condensate separator 29, where once again a separation between vapor and liquid phase takes place.
  • the liquid condensate 31, which collects in the lower region of the second Kondensatabscheiders 29 is compressed via the valve 32 by the second pump 34 in the second return line 33 of the pressure prevailing in the second condensate 29 pressure between 13-14 bar to 25 bar and with a temperature of about 18O 0 C in the heat exchanger 38 out.
  • the condensate still has a pressure of 25 bar but a significantly higher temperature of about 209 0 C.
  • Exhaust air of the hot air hood flows at a temperature of at most 500 0 C through the heat exchanger 38 and thereby heats the condensate from the initial temperature of 18O 0 C to about 209 0 C.
  • the expansion device in the form of the expansion valve 35 the pressure level of the heated condensate abruptly from 25 bar to 13.5 bar reduced, which also results in a temperature reduction to saturated steam temperature. By this pressure reduction, the condensate evaporates abruptly, so that the condensate passes into the vapor phase.
  • the steam is discharged via the return flow line 33 into the second condensate separator 29 and can be fed back from there via the return feed line 36 when the valve 37 is open into the live steam network.
  • the second pressure stage with a pressure increase to 25 bar the boiling temperature of the condensate is markedly increased, so that otherwise any vapor bubbles contained in the condensate are avoided.
  • the heat transfer from the exhaust air to the condensate in the heat exchanger 38 can be made more efficient. As a result, a more efficient utilization of the energy content of the exhaust air can be achieved.
  • the system according to the invention Due to the system according to the invention, it is possible for a paper machine with a steam consumption of 7-9 tons per hour to recycle 1-3 tons of steam per hour into the live steam network 12. As a result, the actual live steam demand from the grid is reduced by 1-3 tons, which can significantly reduce the costs of live steam (up to 1/3).
  • the feedback power in the live steam network from a control engineering point of view is particularly advantageous because there is no need fluctuations.
  • the Frischdampfnet z which provides live steam in a quantity of at least 20 tonnes, forms a large buffer and can buffers the jerk-fed 1-3 tons without any control problems. This can lead to any over-supply of the Yankee cylinder with steam and thus to an excessive increase in temperature or fluctuations.
  • condensate recovery and vapor recovery can also reduce the amount of condensate that is to be drained through lines 24 and 26 into the condensate collection vessel by 1-3 tons.
  • the reduced amount of cooling water also leads to a reduction in production costs.
  • the present system represents a significant advantage over the prior art.
  • FIG. 2 differs from that in FIG. 1 in that the second pressure stage with the second return line 33 is omitted from the valve 32 and the pump 34 as well as the expansion valve 35 and the heat exchanger 38.
  • the condensate 22 is compressed in the first condensate separator 18 via the pump 28 and the first return line 25 to 13 bar and via the diffuser 30 in the second Kondensatabscheider 29th fed.
  • the liquid condensate collects in the lower region of the second condensate separator 29.
  • the exhaust duct 15 in the form of a pipe heat exchanger (air - water) 39 led, so that the heat of the exhaust air in the exhaust duct 15, via the valve 43 and the conduit 41 flows into the helix 39 and is transferred directly to the condensate 31 contained in the second condensate separator 29 and evaporates it in the second condensate separator.
  • the cooler exhaust air is supplied via the blower 16 to the other heat recovery measures already mentioned above.
  • the steam generated in the second condensate separator 29 is in turn fed back via the return feed line 36 when the valve 37 is open into the live steam line 12 and thus into the live steam network.
  • the advantage of this embodiment is that it is possible to dispense with the second pressure stage and its element, as a result of which the investment costs can possibly be reduced.
  • the structure of the device is so much easier constructively.
  • a disadvantage of this embodiment over the embodiment in Fig. 1, however, is that the second Kondensatabscheider 29 is provided at the top position, that is directly under or on the hall roof of the machine shop, which receives the paper machine.
  • such a container has large outer dimensions and a weight between about 30-50 tons, which can result in structural problems.
  • the second embodiment offers the same advantages as those explained with reference to FIG.

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Abstract

Verfahren zur Dampfrückgewinnung beim Trocknen einer Tissuepapierbahn mit einem aus einem Frischdampfnetz (1) gespeisten Zylinder (10) und einer Heißlufthaube (11), die Heißluft auf die Tissuepapierbahn strömt, umfassend die Schritte: Entnehmen von Kondensat aus dem Zylinder; Verdichten des Kondensats auf ein erstes Druckniveau im Wesentlichen entsprechend dem des Frischdampfnetzes; Erwärmen des Kondensats durch Wärmetausch mit der Abluft aus der Heißlufthaube; Verdampfen des Kondensats; und Einspeisen des erzeugten Dampfes in das Frischdampfnetz.

Description

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM TROCKNEN EINER TI S SUEPAPI ERBAHN MIT DAMPFRÜCKGEWINNUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft die
Tissuepapierherstellimg und im Besonderen eine Vorrichtung zum Trocknen einer Tissuepapierbahn mit einem beheizbaren Zylinder, dem sog. Yankee- oder Krepp-Zylinder, welchem zu dessen Beheizung aus einem Frischdampfnetz Dampf zugeführt wird, sowie einer Heißlufthaube am Außenumfang des Zylinders um Heißluft auf die Tissuepapierbahn zu blasen und abzusaugen, wobei die Tissuepapierbahn durch sowohl die heiße Außenfläche des Zylinders als auch die Heißluft getrocknet wird. Das dabei verdampfte Wasser wird abgesaugt und über die Abluft der Heißlufthaube entsorgt. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Dampfrückgewinnung beim Trockenen einer Tissuepapierbahn mit einer solchen Vorrichtung.
Unter einem Tissuepapier soll dabei ein weiches absorbierendes Papier mit einem niedrigen Flächengewicht verstanden werden. Im Allgemeinen wird ein Flächengewicht von 8 bis 40 g/ms , insbesondere 10 bis 25 g/m2 pro Lage gewählt. Das gesamte Basisgewicht eines mehrlagigen Tissueprodukts beträgt vorzugsweise bis zu maximal 120 g/m2 , besonders bevorzugt bis maximal 60 g/m2. Seine Dichte liegt typischerweise unterhalb von 0,6 g/cm3, vorzugsweise unterhalb von 0,30 g/cm3 und mehr bevorzugt zwischen 0,08 und 0,20 g/cm3.
Die Herstellung von Tissuepapier unterscheidet sich von der Papierherstellung durch das extrem niedrige Flächengewicht und die viel höhere Zugzerreißarbeitskennzahl (siehe DIN EN 12625-4 und DIN EN 12625-5} . Papier und Tissuepapier unterscheiden sich ferner im Allgemeinen in Bezug auf den Elastizitätsmodul, der die Spannungsdehnungseigenschaften dieser planaren Produkte als Materialparameter charakterisiert . Die hohe Zugzerreißarbeitskennzahi kommt vom äußeren oder inneren Kreppen des Tissues. Das erstgenannte Kreppen wird durch Kompression der Papierbahn an einem trockenen Zylinder als Folge der Wirkung eines Kreppschabers oder im Falle des letztgenannten Kreppen als eine Folge eines Geschwindigkeitsunterschiedes zwischen zwei Sieben {„Stoffen") durchgeführt. Dies verursacht, dass die noch immer feuchte, plastisch verformbare Papierbahn intern durch Kompression und Scheren aufgebrochen wird, wodurch sie unter Last dehnbarer wird als ein ungekrepptes Papier.
Feuchte Tissuepapierbahnen werden üblicherweise durch das sog. Yankee-Trocknen, das Durchlufttrocknen (TAD) oder das Impulstrockenverfahren getrocknet .
Die in dem Tissuepapier enthaltenen Fasern sind hauptsächlich Zellulosefasern, wie beispielsweise Faserstofffasern aus chemischem Faserstoff (z. B. Kraftsulfit und
Sulfatzellstoffe), mechanischem Faserstoff (z. B. gemahlenem Holz) , thermomechanischem Faserstoff, chemomechanischem Faserstoff und/oder chemo-thermomechanischem Faserstoff (CTMP) . Faserstoffe, die sowohl aus Laubholz (Hartholz) , aus Nadelholz (Weichholz} oder aus Einjahrespflanzen gebildet sind, können verwendet werden. Die Fasern können auch recycelte Fasern sein oder diese enthalten. Die Fasern können mit Zusatzstoffen - beispielsweise Füllmitteln, Weichmachern, wie beispielsweise quaternaren Armoniumverbindungen und Bindemitteln, wie beispielsweise herkömmlichen Trockenverfestigungsmitteln oder Nassverfestigungsmitteln, die verwendet werden, um das ursprungliche Papierbilden zu erleichtern und zum Einstellen der Eigenschaften davon verwendet werden - behandelt werden. Das Tissuepapier kann auch andere Fasertypen, z. B. regenerierte Zeilulosefasern oder Kunstfasern beinhalten, die unter anderem die Festigkeit, die Absorptionsfähigkeit, die Glattheit oder die Weichheit des Tissuepapiers erhöhen. Dxe Verwendung eines Dampf beheizten Zylinders sowie einer Heißlufthaube mittels der heiße Luft auf die um den beheizten Zylinder laufende Tissuebahn geblasen wird, ist im Stand der Technik z. B. aus der DE 10 2007 006 960 Al, der EP 294 982 Bl oder der EP 1 027 495 Bl bekannt.
Aufgrund der zunehmenden Energiekosten, die sich auch in den Kosten für die Dampfentnähme aus dem Frischdampfnetz niederschlagen, bestehen Bestrebungen dahingehend die erforderliche Dampfmenge und damit die Energiekosten, die zur Papierherstellung notwendig sind, zu reduzieren.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht folglich darin eine Vorrichtung zum Trockenen einer Tissuepapierbahn sowie ein Verfahren zur Dampfruckgewmnung beim Trocknen einer Tissuepapierbahn zu schaffen, die es ermöglichen die erforderliche Dampfmenge zum Trocknen der Tissuepapierbahn aus einem Frischdampfnetz m einem stabilen Regelkreis zu reduzieren, insbesondere um die bei der Papierherstellung und insbesondere der Trocknung anfallenden Kosten zu vermindern.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelost.
Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde die Abluft aus der Heißlufthaube, welche bereits zur Trocknung der Tissuepapierbahn genutzt wurde, aber einen hohen Restenergieinhalt aufweist, zu nutzen, um Kondensat aus dem beheizbaren Zylinder wieder zu verdampfen sowie den dabei erzeugten Dampf auf einem höherem Druckniveau in das Frischdampfnetz zuruckzuspeisen . Dadurch wird im Endeffekt weniger Dampf aus dem Frischdampfnetz benotigt, wodurch die Energiekosten und somit die Herstellungskosten für die Tissuepapierbahn reduziert werden können. Darüber hinaus ist ein Frischdampfnetz ein großer Puffer, so dass ein stabiler Regelkreis mit der damit verbundenen stabilen Trocknung und somit stabilen Papierqualität erzielt werden können.
Dementsprechend umfasst die Vorrichtung zum Trocknen einer Tissuepapierbahn einen beheizbaren Zylinder, den sog. Yankeeoder Krepp-Zylinder. Der Zylinder ist zur Beheizung mit Dampf mit einer Versorgungsleitung verbunden, die den Dampf zufuhrt und die mit einem Frischdampfnetz verbindbar ist. Unter einem Frischdampfnetz ist im Sinne der vorliegenden Erfindung jegliches Frischdampf zur Verfügung stellendes Netz, das wenigstens zwei Verbraucher mit Frischdampf auf einem ersten Druckniveau versorgt, zu verstehen. Einer der Verbraucher ist dabei der beheizbare Zylinder einer Tissuepapiermaschine . Der andere Verbraucher kann z. B. ebenfalls ein beheizbarer Zylinder jedoch einer anderen Tissuepapiermaschine sein. Es sind aber auch andere Verbraucher denkbar. Das beim Trocknen entstehende Kondensat in dem Zylinder wird über eine Kondensatleitung aus dem Zylinder abgeführt. Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung eine Heißlufthaube am Außenumfang des Zylinders, um Heißluft in Richtung des Außenumfangs und damit im Betrieb auf die um den beheizbaren Zylinder laufende Tissuepapierbahn zu blasen. Damit wird die Tissuepapierbahn einerseits durch den heißen Außenumfang des beheizbaren Zylinders und andererseits durch die auf die Tissuepapierbahn geblasene Heißluft der Heißlufthaube getrocknet. Nachdem die Heißluft der Heißlufthaube zum Trocknen des Tissuepapiers genutzt wurde, wird sie mit dem verdampften Wasser über eine Abluftleitung aus der Heißlufthaube abgeführt . Die erfindungsgemaße Vorrichtung umfasst ferner eine erste Druckstufe, die ausgestaltet ist, um Kondensat aus dem Zylinder auf das erste Druckniveau des Yankeezylinders zu verdichten. Dabei kann das dort erreichte Druckniveau von dem ersten Druckniveau um ± 2-7 bar abweichen. Ferner ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Verdampfungseinrichtung zum wenigstens teilweisen Verdampfen des Kondensats mit einer Energietransfereinrichtung vorgesehen. Die Energietransfereinrichtung ist ausgestaltet, um Energie der Abluft in der Abluftleitung auf das Kondensat zu transferieren. Der Energieubergang kann durch das Vorkommen von Dampfblasen im Kondensat nachteilig beeinflusst werden,, so dass der Energietransfer erfindungsgemaß der ersten Druckstufen nachgeschaltet stattfindet. Durch die Druckerhöhung wird die Siedetemperatur des Kondensats (Wasser) erhöht und damit das Vorkommen von Dampfblasen im Wärmetauscher vermieden. Schließlich umfasst die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung eine Rückspeiseleitung, die mit dem Frischdampfnetz verbindbar ist, um aus dem Kondensat erzeugten Dampf in das Frischdampfnetz zuruckzuspeisen. Durch die erfindungsgemaße Ausgestaltung wird die Abluft aus der Heißlufthaube bzw. deren Energie zur Dampferzeugung aus dem aus dem Zylinder abgeführten Kondensat genutzt, so dass weniger Frischdampf aus einem Frischdampfnetz benotigt wird, wodurch die Energie bzw. Frischdampfkosten gesenkt werden können. Des Weiteren bildet das Frischdampfnetz einen ausreichend großen Puffer, um einen stabilen Regelkreis zu schaffen, der notwenig ist, um eine konstante Temperatur des beheizbaren Zylinders mit der damit verbundenen konstanten Trockenqualitat und Papierqualitat zu erzielen.
Um den Wärmeübergang zwischen der Abluft aus der Heißlufthaube und dem Kondensat (Wasser) weiter zu verbessern und das Vorkommen von Dampfblasen im Kondensat weiter zu reduzieren, ist es bevorzugt eine zweite Druckstufe vorzusehen, die ausgestaltet ist, um das Kondensat von dem im Wesentlichen ersten Druckniveau auf ein zweites höheres Druckniveau zu verdichten. Dabei wird die Siedetemperatur weiter heraufgesetzt, wodurch mögliche Dampfblasen im Kondensat kondensieren und das Auftreten von Dampfblasen im Wesentlichen ausgeschlossen wird. Die Energietransfereinrichtung ist folglich der zweiten Druckstufe nachgeschaltet und bevorzugterweise durch einen in der Abluft angeordneten Wärmetauscher, insbesondere einen Rohrenwarmetauscher gebildet. Über den Wärmetauscher wird das auf das zweite Druckniveau verdichtete Kondensat erwärmt. Schließlich ist es weiter bevorzugt eine dritte Druckstufe vorzusehen, die ausgestaltet ist, um das erwärmte Kondensat plötzlich und schlagartig zu verdampfen, wozu das Kondensat von dem zweiten Druckniveau auf das erste Druckniveau expandiert wird, d. h. die Verdampfung findet primär dadurch statt, dass das Druckniveau des zuvor erwärmten Kondensats so reduziert wird, dass die Siedetemperatur schlagartig abnimmt und somit überschritten wird und ein Phasenübergang von flüssig zu gasförmig stattfindet. Darüber hinaus ist die Expansion dazu vorgesehen, den erzeugten Dampf auf das Druckniveau des Frischdampfnetzes zu bringen, um eine Rückspeisung über die Rückspeiseleitung zu ermöglichen.
Ferner ist es erfindungsgemäß bevorzugt, insbesondere um eine optimale Trennung von Dampf/Kondensat zu erzielen und um einen Regelkreis aufbauen zu können, dass die Vorrichtung des Weiteren einen ersten Kondensatabscheider umfasst, der mit der Kondensatleitung in Verbindung steht sowie eine mit dem ersten Kondensatabscheider verbundene erste Rückführleitung. Dabei ist die erste Druckstufe durch eine erste Pumpe in der ersten Rückführleitung gebildet. Des Weiteren ist ein zweiter Kondensatabscheider vorgesehen, der mit der ersten Rückführleitung in Verbindung steht. Wie es nachfolgend deutlich wird, ist die Temperatur im zweiten Kondensatabscheider deutlich höher als die Temperatur im ersten Kondensatabscheider und damit das Kondensat, das über die erste Rückführleitung in den zweiten Kondensatabscheider eingebracht wird. Um diesen Temperaturunterschied auszugleichen, wird das Kondensat vorzugsweise über einen Diffusor in den zweiten Kondensatabscheider eingebracht. Des Weiteren ist eine zweite Rückführleitung vorgesehen, die mit dem zweiten Kondensatabscheider verbunden ist. Die zweite Druckstufe wird hierbei durch eine zweite Pumpe in der zweiten Rückführleitung gebildet und der Wärmetauscher ist der zweiten Pumpe nachgeschaltet in die zweite Rückführleitung integriert. Die dritte Druckstufe wird gemäß dieser Ausführungsform, vorzugsweise durch eine dem Wärmetauscher nachgeschaltet angeordnete
Expansionseinrichtung, in Form eines Expansionsventils oder eine Kapillare bzw. Drossel in der zweiten Ruckfuhrleitung gebildet. Ferner steht die zweite Ruckfuhrleitung der Expansionseinrichtung nachgeschaltet mit dem zweiten Kondensatabscheider in Verbindung. Die Ruckspeisung des erzeugten Dampfes erfolgt gleichfalls aus dem zweiten Kondensatabscheider, wozu die Ruckspeiseleitung mit diesem verbunden ist.
In Abhängigkeit von der Ausgangstemperatur des Kondensats und der Ablufttemperatur, die den Wärmetauscher durchströmt, liegt das zweite Druckniveau vorzugsweise in einem Bereich von 23-27 bar, vorzugsweise in einem Bereich von 24-26 bar und am meisten bevorzugt 25 bar. Dieser Druckbereich wird gewählt, so dass beim Durchgang durch den Wärmetauscher m Abhängigkeit von der übertragenen Warme auf das Kondensat die Siedetemperatur nicht überschritten wird und damit noch kein Dampf erzeugt wird. Dieser soll gemäß der bevorzugten Aus fuhrungs form erst durch die Expansion in der dritten Druckstufe generiert werden.
Das erste Druckniveau liegt in Abhängigkeit vom Druck des Frischdampfnetzes in einem Bereich von 10-15 bar, vorzugsweise 13-14 bar und am meisten bevorzugt 13 bar.
Alternativ zur Ausgestaltung der Energietransfereinrichtung in Form eines in die zweite Ruckfuhrleitung integrierten Wärmetauschers ist es auch denkbar, dass die
Energietransfereinrichtung einen Kondensatabscheider umfasst, durch den die Abluftleitung vorzugsweise mit einer großen Oberflache verlauft, so dass der Wärmeübergang von der Abluft auf das Kondensat im Kondensatabscheider übertragen wird, wodurch das Kondensat im Kondensatabscheider verdampft. Bei dieser Ausfuhrungsform wird der im Kondensatabscheider erzeugte Dampf gleichfalls über die Ruckspeiseleitung ins Frischdampfnetz zurückgeführt. Problematisch ist hierbei jedoch, dass In diesem Fall der Kondensatabscheider mit seinen großen Dimensionen und seinem hohen Gewicht in einer hohen Position, d. h. über der Papiermaschine angeordnet werden muss. Dies kann konstruktiv und bautechnisch zu Problemen fuhren. Vorteil dieser Ausgestaltung ist jedoch das auf Pumpen und Ventile verzichtet werden kann.
Um einen ausreichend großen Wärmeübergang zur Verdampfung zu erzielen und damit ein effektives System zu schaffen, ist es besonders bevorzugt Hochtemperaturhauben als Heißlufthauben zu verwenden, wie sie beispielsweise in der EP 0 905 311 A2 beschrieben sind. Solche Heißlufthauben sind ausgestaltet, um Heißluft mit einer Temperatur von mehr als 53O0C auf die Tissuepapierbahn zu blasen. Maximal werden derzeit ca. 65O0C erzielt. Die Abluft einer solchen Hochtemperaturhaube hat je nach Anwendungsfall eine Temperatur von etwa 1500C weniger als die Heißluft und liegt damit bei maximal 5000C.
Neben der erfindungsgemaßen Vorrichtung wird auch ein Verfahren zur Dampfruckgewinnung beim Trocknen einer Tissuepapierbahn mit einem aus einem Frischdampfnetz gespeisten Zylinder und einer Heißlufthaube, die Heißluft auf die Tissuepapierbahn strömt, vorgeschlagen. Das erfindungsgemaße Verfahren umfasst die Schritte Entnehmen von Kondensat aus dem Zylinder, Verdichten des Kondensats auf ein erstes Druckniveau entsprechend dem des Frischdampfnetzes, Erwarmen des Kondensats durch larmetausch mit der Abluft aus der Heißlufthaube, Verdampfen des Kondensats und Einspeisen des erzeugten Dampfes in das Frischdampfnetz .
In Entsprechung mit der Vorrichtung ist es bevorzugt das Kondensat nach der Verdichtung auf das Druckniveau und vor der Erwärmung des Kondensats mit Abluft aus der Heißlufthaube auf ein zweites höheres Druckniveau zu verdichten, wodurch die Siedetemperatur des Kondensats (Wasser) angehoben wird und damit das Vorkommen von Dampfblasen verringert wird. Dadurch wird ein besserer Wärmeübergang möglich. Ferner ist es bevorzugt, dass das Kondensat beim Wärmeübergang von der Abluft auf das Kondensat nicht verdampft, d. h. das Druckniveau ausreichend hoch gewählt wird und die Verdampfung erst nach der Erwärmung des Kondensats mit Abluft aus der Heißlufthaube durch Entspannung auf das erste Druckniveau stattfindet.
Die Druckbereiche des zweiten und ersten Druckniveaus entsprechen den oben erwähnten Druckbereichen ebenso wie die Abluft bevorzugterweise eine Temperatur von mehr als 3500C aufweist .
Neben den oben erwähnten Merkmalen, die, es sei denn sie stehen im Widerspruch zueinander, einzeln und unabhängig voneinander oder in einer beliebigen Kombination zum Einsatz kommen können, sind weitere Einzelmerkmale, die mit einem oder mehreren der obigen Merkmale kombinierbar sind, aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausfuhrungsform ersichtlich. Diese Beschreibung erfolgt unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, in denen:
Fig. 1 einen Schemaplan einer erfindungsgemaßen Vorrichtung in einer ersten Ausfuhrungsform zeigt; und
Fig. 2 einen Schemaplan einer erfindungsgemaßen Vorrichtung in einer zweiten Ausführungsform zeigt.
In Fig. 1 sind die Elemente der Tissuepapiermaschine mit Ausnahme des dampfbeheizbaren Yankee-Zylinders 10 und der zugehörigen Heißlufthochtemperaturhaube 11 nicht dargestellt. Bei der Heißlufthaube 11 kann es sich beispielsweise um eine Heißlufthaube gemäß der EP 0 905 311 A2 handeln. Des Weiteren ist eine Frischdampfnetzleitung 12 gezeigt, die das Frischdampfnetz darstellen soll, aus dem der Yankee-Zylinder 10 mit Dampf versorgt wird. Das Frischdampfnetz 12 stellt dabei Frischdampf mit einem Druck von ungefähr 13 bar zur Verfügung. Das Frischdampfnetz 12 und der Yankee-Zylinder 10 sind über eine Versorgungsleitung 13 miteinander verbunden. In der Versorgungsleitung 13 findet eine Druckreduzierung über eine Expansionseinrichtung 14 statt. Der mit einem Druck von 6-8 bar dem Yankee-Zylinder 10 zugefuhrte Dampf beheizt den Yankee-Zylinder 10, so dass die um die Außenflache bzw. einen Teil der Außenflache des Yankee-Zylinders 10 geführte (nicht dargestellte) Tissuepapierbahn durch Warmeleitung getrocknet wird.
Entlang eines Teilbereichs der Außenflache des Yankee- Zylinders 10 ist darüber hinaus eine sog. Hochtemperaturheißlufthaube 11 angeordnet, die bei der dargestellten Ausfuhrungsform heiße Luft in einem Temperaturbereich von derzeit maximal 65O0C auf die der Außenflache des Yankee-Zylinders 10 entgegengesetzte Seite auf die Tissuepapierbahn blast, wodurch diese mittels Konvektion getrocknet wird. Nach dem Auftreffen auf die Tissuepapierbahn wird die heiße Luft über (nicht dargestellte) Abluftkanale der Heißlufthaube 11 abgeführt, wozu am Ende einer Abluftleitung 15 ein Geblase 16 angeordnet ist. Die Abluft wird über eine Abluftleitung 15 über einen Bypass 40 mit einer Klappe 42, um den Bypass zu offnen oder zu schließen, über das Geblase 16 zur Warmwassererzeugung, zum Beheizen der Maschinenhalle, in der die Papiermaschine steht, zur Frischluftvorwarmung oder zu weiteren Warmeruckgewinnungsmaßnahmen durch das Geblase 16 abgeleitet. Alternativ und gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Abluft über die Abluftleitung 15 bei geöffneter Klappe 43 über die Leitung 41 durch einen in die Abluftleitung 15 integrierten Wärmetauscher 38 strömen bevor sie über das Geblase 16 den erwähnten Warmeruckgewinnungsmaßnahmen zugeführt wird. Bei dem Wärmetauscher 38 kann es sich um einen herkömmlichen Rohrenwarmetauscher handeln.
Beim Beheizen des Yankee-Zylinders 10 kondensiert der Dampf und Kondensat, welches sich im Bereich der
Sattdampftemperatur befindet, wird in einem Druckbereich zwischen ungefähr 5-6 bar aus dem Yankee-Zylinder 10 abgeführt. Hierfür ist eine Kondensatleitung 17 vorgesehen. Die Kondensatleitung 17 mündet in einen ersten Kondensatabscheider 18, in dem Kondensat von Dampf getrennt wird. Der obere Bereich des Kondensatabscheiders 18 ist ferner über eine Leitung 19 mit einem Thermokompressor 20 (Strahlpumpe) verbunden, die über eine Leitung 21 und ein Ventil 23 mit der Frischdampfnetzleitung 12 in Fluidverbindung gebracht werden kann. Dadurch wird der Dampf, der sich in dem ersten Kondensatabscheider 18 in einem Druckbereich zwischen 5-6 bar und bei einer Temperatur von ca. 1500C bis 16O0C befindet, über den Thermokompressor 20 angesaugt und über die Versorgungsleitung 13 wieder dem Yankee-Zylinder 10 zugeführt. Im unteren Bereich des ersten Kondensatabscheiders 18 sammelt sich das Kondensat 22 (Brüdenwasser) , d. h. Wasser, das sich im Wesentlichen in der Nähe der Sattdampfternperatur befindet. Das Kondensat wird über eine Expansionseinrichtung (26). einem Sammelbehälter (nicht dargestellt) zugeführt. Darüber hinaus ist der untere Bereich des ersten Kondensatabscheiders 18 zur Abfuhr des Kondensats 22 mit einer ersten Rückführleitung 25 verbunden. Über ein Ventil 27 kann das Kondensat 22 im ersten Kondensatabscheider 18 in die erste Rückführleitung 25 einströmen. Dem Ventil 27 nachgeschaltet ist eine erste Pumpe 28 angeordnet (erste Druckstufe) . Die Pumpe 28 führt zu einer Verdichtung des Kondensats 22 auf einen Druck von ungefähr 13,5 bar und fördert das Kondensat zu einem zweiten Kondensatabscheider 29. Am Eintritt des zweiten Kondensatabscheiders 29 hat das Kondensat etwa einen Druck von 13 bar und eine Temperatur zwischen ungefähr ISO0C und 16O0C. Im zweiten Kondensatabscheider 29 herrscht jedoch (wie später beschrieben) eine Temperatur von ca. 180 bis 1900C. Aufgrund des Temperaturunterschiedes zwischen dem eingebrachten Kondensat und dem Medium im zweiten Kondensatabscheider 29 wird das Kondensat aus der Rückführleitung 25 über einen Diffusor 30 in den zweiten Kondensatabscheider 29 eingebracht. Im unteren Abschnitt des zweiten Kondensatabscheiders 29 sammelt sich im Wesentlichen flussiges Kondensat 31. Der untere Bereich des zweiten Kondensatabscheiders 29 ist mit einer zweiten Ruckfuhrleitung 33 verbunden. Dem Kondensatabscheider 29 nachgeschaltet ist eine zweite Pumpe 34 {zweite Druckstufe) angeordnet. Die zweite Pumpe 34 komprimiert das Kondensat 31 aus dem zweiten Kondensatabscheider 29 auf einen Druck von ca. 25 bar.
Das komprimierte Kondensat, das sich der Pumpe 34 nachgeschaltet etwa in einem Temperaturbereich von ungefähr 18O0C bis 19O0C befindet, strömt durch den Wärmetauscher 38. Dabei wird Energie von der Abluft in der Abluftleitung 15 auf das Kondensat in der Ruckfuhrleitung 33 übertragen und das Kondensat erwärmt. Dabei ist der Druck des Kondensats derart hoch gewählt, dass bei der Erwärmung des Kondensats keine Verdampfung des Kondensats und insbesondere keine Dampfblasen entstehen. Dem Wärmetauscher 38 nachgeschaltet, hat das Kondensat etwa eine Temperatur von 2090C bei einem Druck von 25 bar. Des Weiteren ist in der Ruckfuhrleitung 33, dem Wärmetauscher 38 nachgeschaltet ein Expansionsventil 35 vorgesehen. An dem Expansionsventil 35 wird ein Teil des Kondensats von 25 bar auf ca. 13,5 bar expandiert, wodurch das Kondensat schlagartig verdampft und eine
Temperaturreduzierung auf Sattdampftemperatur stattfindet. Im Anschluss an das Expansionsventil 35 (Expansionseinrichtung) mundet die zweite Ruckfuhrleitung 33 in den zweiten Kondensatabscheider 29 bevorzugterweise in einen oberen Bereich davon. Im Bereich des zweiten Kondensatabscheiders 29 befindet sich folglich aus dem Kondensat erzeugter Dampf in einem Druckbereich zwischen 13-14 bar und bei einer Temperatur von ca. 180-1900C.
Mit dem oberen Bereich des zweiten Kondensatabscheiders 36 ist eine Ruckspeiseleitung verbunden, die über ein Ventil 37 mit der Frischdampfnetzleitung 12 in Fluidverbindung bringbar bzw. verbunden ist. Bei geöffnetem Ventil 37 wird der erzeugte Dampf aus dem zweiten Kondensatabscheider 29 in das Frischdampfnetz bzw. die Frischdampfnetzleitung zurückgespeist, wobei der Druck des Dampfes in etwa dem Druck des Frischdampfnetzes entspricht.
Die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung und damit das erfindungsgemäße Verfahren wird im Folgenden erläutert.
Der zur Trocknung der (nicht dargestellten) Tissuepapierbahn genutzter im Yankee-Zylinder 10 kondensierte Wasserdampf wird in Form von, um die Sattdampftemperatur vorliegendem Brüdenwasser (Kondensat) über die Kondensatleitung 17 aus dem Yankee-Zylinder 10 und in einem Druckbereich zwischen 5-6 bar abgeführt. Das Kondensat wird einem ersten Kondensatabscheider 18 zugeführt. Dort findet eine erste Trennung zwischen Dampf- und Flüssigphase statt. Das flüssige Wasser (Kondensat) 22 sammelt sich im unteren Bereich des ersten Kondensatbehälters 18 und wird bei geöffnetem Ventil 27 über die erste Rückführleitung 25 durch die erste Pumpe 28 (erste Druckstufe) auf ungefähr 13,5 bar komprimiert und zu dem zweiten Kondensatabscheider 29 gefördert. Das Kondensat wird dann über einen Diffusor 30 in den zweiten Kondensatabscheider 29 eingespeist, wo erneut eine Trennung zwischen Dampf- und Flüssigphase stattfindet. Das flüssige Kondensat 31, das sich im unteren Bereich des zweiten Kondensatabscheiders 29 sammelt, wird über das Ventil 32 durch die zweite Pumpe 34 in der zweiten Rückführleitung 33 von dem im zweiten Kondensatabscheider 29 herrschenden Druck zwischen 13-14 bar auf 25 bar komprimiert und mit einer Temperatur von ca. 18O0C in den Wärmetauscher 38 geführt. Am Austritt des Wärmetauschers 38 weist das Kondensat noch immer einen Druck von 25 bar jedoch eine deutlich höhere Temperatur von ca. 2090C auf. Dabei strömt Abluft der Heißlufthaube mit einer Temperatur von maximal 5000C durch den Wärmetauscher 38 und erwärmt dabei das Kondensat von der Ausgangstemperatur von 18O0C auf ca. 2090C. Durch die Expansionseinrichtung in Form des Expansionsventils 35 wird das Druckniveau des erwärmten Kondensats schlagartig von 25 bar auf 13,5 bar reduziert, wodurch sich gleichfalls eine Temperaturabsenkung auf Sattdampftemperatur ergibt. Durch diese Druckreduzierung verdampft das Kondensat schlagartig, so dass das Kondensat in die Dampfphase übergeht. Der Dampf wird über die Ruckfuhrleitung 33 in den zweiten Kondensatabscheider 29 abgeführt und kann von dort über die Ruckspeiseleitung 36 bei geöffnetem Ventil 37 in das Frischdampfnetz zuruckgespeist werden. Durch die zwei Druckstufen insbesondere die zweite Druckstufe mit einer Druckerhohung auf 25 bar wird die Siedetemperatur des Kondensats merklich heraufgesetzt, so dass ansonsten etwaig in dem Kondensat enthaltene Dampfblasen vermieden werden. Dadurch kann der Wärmeübergang von der Abluft auf das Kondensat im Wärmetauscher 38 effizienter gestaltet werden. Dadurch kann eine effizientere Ausnutzung des Energiegehalts der Abluft erzielt werden.
Durch das erfindungsgemaße System ist es bei einer Papiermaschine mit einem Dampfverbrauch zwischen 7-9 Tonnen pro Stunde möglich 1-3 Tonnen Dampf pro Stunde in das Frischdampfnetz 12 zurückzuführen. Dadurch ist der tatsachliche Frischdampfbedarf aus dem Netz um 1-3 Tonen reduziert, wodurch die Kosten für den Frischdampf erheblich (bis zu 1/3) gesenkt werden können. Darüber hinaus ist die Ruckspeisung in das Frischdampfnetz aus regelungstechnischen Gesichtspunkten besonders vorteilhaft, da es zu keinen Bedarfsschwankungen kommt. Das Frischdampfnet z, das Frischdampf in einer Menge von mindestens 20 Tonnen zur Verfugung stellt, bildet einen großen Puffer und kann die ruckgespeisten 1-3 Tonnen ohne regelungstechnische Probleme abpuffern. Damit kann es zu keiner Uberversorgung des Yankee- Zylinders mit Dampf und damit zu einer zu großen Temperaturerhöhung bzw. Schwankungen kommen. Ist die Außenflache des Yankee-Zylinders zu heiß, ergibt sich die Problematik, dass aufgrund der Feuchtigkeit der Tissuepapierbahn Dampfblasen entstehen und das Papier vom Yankee-Zylmder abhebt. Variiert das Temperaturprofil am Yankeezylinder um mehr als 100C, ist mit erheblichen Produktionsproblemen zu rechnen. Daraus resultieren Qualitatsschwankungen in der Papierbahn, die unerwünscht sind, jedoch durch eine instabile Trocknung entstehen. Durch die erfmdungsgemaße Vorrichtung bzw. das entsprechende Verfahren kann eine „Uberhitzung bzw. Ternperaturschwankungen" des Yankee-Zylinders mit den damit erwähnten verbundenen Problemen vermieden werden. Die vorhandene Energie wird ins Netz zuruckgespeist und ist damit aus dem Regelkreis zunächst entfernt .
Als weiterer Vorteil kann durch die Kondensatruckfuhr- und Dampfgewinnung die Menge an Kondensat, die über die Leitung 24 und 26 in den Kondensatsammelbehalter abzuführen ist, ebenfalls um 1-3 Tonnen reduziert werden. Die reduzierte Kuhlwassermenge fuhrt ebenso zu einer Reduzierung der Produktionskosten .
Damit stellt das vorliegende System einen erheblichen Vorteil gegenüber dem Stand der Technik dar.
Alternativ zu der in Bezug auf Fig. 1 beschriebenen Ausfuhrungsform ist es jedoch auch denkbar die Vorrichtung gemäß der Ausgestaltung in Fig. 2 vorzunehmen. Hierbei sind gleiche Teile oder vergleichbare Elemente mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet und auf eine erneute Beschreibung wird verzichtet.
Im Wesentlichen unterscheidet sich die Ausgestaltung in Fig. 2 von der in Fig. 1 dadurch, dass die zweite Druckstufe mit der zweiten Ruckfuhrleitung 33 dem Ventil 32 und der Pumpe 34 sowie dem Expansionsventil 35 und dem Wärmetauscher 38 entfallt.
Stattdessen wird das Kondensat 22 im ersten Kondensatabscheider 18 über die Pumpe 28 und die erste Ruckfuhrleitung 25 auf 13 bar verdichtet und über den Diffusor 30 in den zweiten Kondensatabscheider 29 eingespeist. Dort sammelt sich das flussige Kondensat im unteren Bereich des zweiten Kondensatabscheiders 29. Vorzugsweise durch diesen Bereich ist die Abluftleitung 15 in Form eines Rohrenwarmetauschers (Luft - Wasser) 39 gefuhrt, so dass die Warme der Abluft in der Abluftleitung 15, die über das Ventil 43 und die Leitung 41 in die Wendel 39 strömt direkt auf das im zweiten Kondensatabscheider 29 enthaltene Kondensat 31 übertragen wird und dieses im zweiten Kondensatabscheider verdampft. Nachfolgend wxrd die kuhlere Abluft über das Geblase 16 den bereits oben erwähnten anderen Warmeruckgewinnungsmaßnahmen zugeführt. Der im zweiten Kondensatabscheider 29 erzeugte Dampf wird wiederum über die Ruckspeiseleitung 36 bei geöffnetem Ventil 37 in die Frischdampfnetzleitung 12 und damit in das Frischdampfnetz zuruckgespeist .
Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass auf die zweite Druckstufe und deren Element verzichtet werden kann, wodurch sich die Investitionskosten ggf. vermindern lassen. Der Aufbau der Vorrichtung ist damit konstruktiv deutlich einfacher. Nachteilig an dieser Ausgestaltung gegenüber der Ausgestaltung in Fig. 1 ist jedoch, dass der zweite Kondensatabscheider 29 an oberster Position, sprich direkt unter oder auf dem Hallendach der Maschinenhalle, die die Papiermaschine aufnimmt, vorzusehen ist. Ein derartiger Behalter hat jedoch große Außendimensionen und ein Gewicht zwischen ungefähr 30-50 Tonnen, wodurch sich bautechnische Probleme ergeben können.
Ansonsten bietet die zweite Ausfuhrungsform die gleichen Vorteile wie die unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläuterten.
Neben den oben beschriebenen Ausfuhrungsformen sind selbstverständlich auch andere Ausgestaltungen und/oder Kombinationen der Ausfuhrungsformen denkbar. So konnte beispielsweise die Abluft aus Fig. 1, die den Wärmetauscher 38 verlasst, nachfolgend durch den zweiten Kondensatabscheider 29 gefuhrt werden, um dort das Kondensat bereits vorzuwärmen. Auch könnten andere Abwarmequellen aus der Papiermaschine beispielsweise dazu genutzt werden das Kondensat an der einen oder anderen Stelle (erster oder zweiter Kondensatabscheider oder einer anderen Stelle) vorzuwärmen. Der Fachmann erkennt angesichts der obigen Ausfuhrungen, dass verschiedenartige Abwandlungen und Modifikationen der dargestellten Aus führungs formen denkbar und umsetzbar sind, ohne vom Grundgedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen,, wie er in den folgenden Patentansprüchen definiert ist.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Trocknen einer Tissuepapierbahn, umfassend einen beheizbaren Zylinder (10) ; eine Versorgungsleitung (13), die zur Beheizung des Zylinders mit Dampf mit dem Zylinder verbunden und mit einem Frischdampfnetz (12) verbindbar ist, wobei das Frischdampfnetz wenigstens zwei Verbraucher mit Frischdampf auf einem ersten Druckniveau versorgt; eine Kondensatleitung (17) zur Entnahme von Kondensat aus dem Zylinder; eine Heißlufthaube (11) am Außenumfang des Zylinders, um Heißluft in Richtung des Außenumfangs zu strömen; eine mit der Heißlufthaube verbundene Abluftleitung (15) zum Abführen der Abluft aus der Heißlufthaube; eine erste Druckstufe (28), die ausgestaltet ist, um Kondensat aus dem Zylinder auf im Wesentlichen das erste Druckniveau zu verdichten; eine Verdampfungseinrichtung zur wenigstens teilweisen Verdampfung des Kondensats mit einer
Energietransfereinrichtung (38 oder 39), um Energie der Abluft in der Abluftleitung, der ersten Druckstufe nachgeschaltet, auf das Kondensat zu transferieren; und eine Rückspeiseleitung (36) , die mit dem Frischdampfnetz verbindbar ist, um aus dem Kondensat erzeugten Dampf in das Frischdampfnetz zurückzuspeisen .
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Verdampfungseinrichtung ferner umfasst: eine zweite Druckstufe (34), die ausgestaltet ist, um das Kondensat von dem ersten Druckniveau auf ein zweites Druckniveau zu verdichten, wobei die
Energietransfereinrichtung durch einen in der Abluftleitung angeordneten Wärmetauscher (38) gebildet ist, der der zweiten Druckstufe nachgeschaltet ist, um das auf das zweite Druckniveau verdichtete Kondensat zu erwarmen; und eine dritte Druckstufe (35), die ausgestaltet ist, um das erwärmte Kondensat von dem zweiten Druckniveau auf im Wesentlichen das erste Druckniveau zu expandieren und zu verdampfen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, ferner umfassend: einen ersten Kondensatabscheider (18), der mit der
Kondensatleitung (17) in Verbindung steht, eine mit dem ersten Kondensatabscheider verbundene, erste Ruckfuhrleitung (25) , wobei die erste Druckstufe durch eine erste Pumpe (28) in der ersten Ruckfuhrleitung gebildet ist, einen zweiten Kondensatabscheider (29) , der, vorzugsweise über einen Diffusor (30), mit der ersten Ruckfuhrleitung in Verbindung steht und über einen Rohrentauscher (39) mit der heißen Abluft beheizt wird, wobei der im Kondensatabscheider entstehende Dampf über das Regelventil (37) an das Dampfnetz (12) abgegeben wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, ferner umfassend: eine mit dem zweiten Kondensatabscheider verbundene, zweite Ruckfuhrleitung (33), wobei die zweite Druckstufe durch eine zweite Pumpe (34) in der zweiten Ruckfuhrleitung gebildet ist und der Wärmetauscher (38) in der zweiten Ruckführleitung der zweiten Pumpe nachgeschaltet integriert ist, wobei die dritte Druckstufe durch eine dem Wärmetauscher nachgeschaltet angeordnete Expansionseinrichtung (35), insbesondere ein Expansionsventil, in der zweiten Ruckfuhrleitung gebildet ist, die zweite Ruckfuhrleitung der Expansionseinrichtung nachgeschaltet mit dem zweiten Kondensatabscheider in Verbindung steht, wobei die Ruckspeiseleitung mit dem zweiten Kondensatabscheider in Verbindung steht.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei der das zweite Druckniveau in einem Bereich von 23-27 bar, vorzugsweise 24-26 bar, am meisten bevorzugt 25 bar liegt.
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das erste Druckniveau in einem Bereich von 10-15 bar, vorzugsweise 13-14 bar, am meisten bevorzugt 13 bar liegt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 6, bei der die Energietransfereinrichtung einen Kondensatabscheider (29) umfasst, durch den die Abluftleitung (39) verlauft.
8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Heißlufthaube ausgestaltet ist, um Heißluft mit einer Temperatur von mehr als 530QC in Richtung des Außenumfangs zu strömen.
9. Verfahren zur Dampfrückgewinnung beim Trocknen einer Tissuepapierbahn mit einem aus einem Frischdampfnetz (12) gespeisten Zylinder (10) und einer Heißiufthaube (11), die Heißluft auf die Tissuepapierbahn strömt, umfassend die Schritte:
Entnehmen von Kondensat aus dem Zylinder;
Verdichten des Kondensats auf ein erstes Druckniveau im Wesentlichen entsprechend dem des Frischdampfnetzes;
Erwärmen des Kondensats durch Warmetausch mit der Abluft aus der Heißlufthaube;
Verdampfen des Kondensats; und
Einspeisen des erzeugten Dampfes in das Frischdampfnetz .
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Kondensat nach der Verdichtung auf das erste Druckniveau und vor der Erwärmung des Kondensats mit Abluft aus der Heißlufthaube auf ein zweites Druckniveau verdichtet wird und bei dem das Kondensat zur Verdampfung nach der Erwärmung des Kondensats mit Abluft aus der Heißlufthaube auf im Wesentlichen das erste Druckniveau entspannt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das zweite Druckniveau in einem Bereich von 23-27 bar, vorzugsweise 24-26 bar, am meisten bevorzugt 25 bar liegt.
12. Verfahren nach einem Ansprüche 9 bis 11, bei dem das erste Druckniveau in einem Bereich von 10-15 bar, vorzugsweise 13-14 bar, am meisten bevorzugt 13 bar liegt,
13. Verfahren nach einem Ansprüche 9 bis 12, bei dem die Abluft eine Temperatur von mehr als 35O0C aufweist.
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