WO2011012492A2 - Energieeinsparung in einer papierfabrik - Google Patents

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WO2011012492A2
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Hermann Schwarz
Jochen SCHÄFER
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • 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
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D2020/006—Heat storage systems not otherwise provided for
    • 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Definitions

  • the invention relates to an industrial plant for papermaking and to a process for saving primary energy in such a plant.
  • the production of paper is associated with a high use of primary energy and water.
  • the discontinuities occurring in the production process for example, paper tearing, plant shutdowns, product changes, cleaning, etc.
  • the seasonal and daily fluctuating environmental conditions make the use of energy stores attractive for reducing primary energy demand.
  • the use of energy storage is associated with difficulties because of the variety of different temperature levels and different salt and solids loading of the water (water compositions).
  • EP 0 048 235 A2 describes a central device which, on the one hand, absorbs heat from a production plant and, on the other hand, gives off heat to the production plant.
  • the heat is cached and transferred at different temperature levels in different heat collectors.
  • the loading and unloading of the collector takes place via direct (inflow and outflow of the heat transfer medium into the collector) or indirect heat transfer (use of a heat exchanger).
  • EP 0 048 235 A2 by direct or indirect heat transfer.
  • the invention has for its object to provide a comparison with the known solutions improved way to primary energy savings in paper mills. This object is achieved by an industrial plant for papermaking with a system of at least two decentralized thermal energy storage.
  • the object is further achieved by a method for primary energy saving in an industrial plant for papermaking, in which heat energy is stored in a system of at least two decentrally arranged thermal energy stores.
  • the saving of primary energy is not as described in the prior art by a central device, but by a system of decentralized thermal energy storage.
  • the decentralized arrangement of the energy store is followed by short paths between the respective energy store and the location at which the heat to be transferred into the energy store occurs, which leads to lower heat and pressure losses and a reduced planning outlay.
  • the inventive use of a system of energy storage also increases the number of degrees of freedom in the control of the system, which usually faster reaction times and greater accuracy of individual measures follow.
  • At least one energy store is designed to be temperature-specific, ie at least one energy store stores thermal energy of a specific temperature.
  • Temperature-specific memories allow the loading and unloading of the store by direct and / or indirect heat transfer.
  • measures for realizing a variable and unloading height and complicated installations to maintain the thermal stratification are dispensed with high loading and unloading, resulting in a reduced expenditure on equipment follows.
  • At least one energy store is designed to be composition-specific, i. At least in an energy store, a heat transfer medium of a specific composition is used.
  • a heat transfer medium of a specific composition is used.
  • the combinations of properties of the stores used can be tailored to the requirements of the paper industry as well as of the concrete installation. In this way, transitional situations outside of the stationary state of paper production are overcome more quickly and downtimes are reduced.
  • the invention relates to an industrial plant for papermaking and a method for primary energy saving in such a plant.
  • an industrial plant for papermaking is proposed with a system comprising at least two decentrally arranged thermal energy stores in which heat energy is stored decentrally.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine industrielle Anlage zur Papierherstellung sowie ein Verfahren zur Primärenergieeinsparung in einer derartigen Anlage. Um eine gegenüber den bekannten Lösungen verbesserte Möglichkeit zur Primärenergieeinsparung in Papierfabriken anzugeben, wird eine industrielle Anlage zur Papierherstellung mit einem System aus zumindest zwei dezentral angeordneten thermischen Energiespeichern vorgeschlagen, in denen Wärmeenergie dezentral gespeichert wird.

Description

Beschreibung
Energieeinsparung in einer Papierfabrik Die Erfindung betrifft eine industrielle Anlage zur Papierherstellung sowie ein Verfahren zur Primärenergieeinsparung in einer derartigen Anlage.
Die Herstellung von Papier ist mit einem hohen Einsatz von Primärenergie und Wasser verbunden. Die in dem Herstellungs- prozess auftretenden Diskontinuitäten (z.B. Papierabriss, Anlagenstillstände, Produktwechsel, Reinigung, ...) sowie die saisonal und tageszeitlich schwankenden Umgebungsbedingungen machen den Einsatz von Energiespeichern zur Senkung des Pri- märenergiebedarfs attraktiv. Der Einsatz von Energiespeichern ist jedoch wegen der Vielzahl unterschiedlicher Temperaturniveaus und unterschiedlicher Salz- und Feststoffbeladung des Wassers (Wasserzusammensetzungen) mit Schwierigkeiten verbunden .
In EP 0 048 235 A2 wird eine zentrale Vorrichtung beschrieben, die einerseits Wärme von einer Fertigungsanlage aufnimmt und andererseits Wärme an die Fertigungsanlage abgibt. Die Wärme wird hierbei auf unterschiedlichen Temperaturniveaus in unterschiedlichen Wärmesammlern zwischengespeichert und übertragen. Die Be- und Entladung des Sammlers erfolgt über direkte (Ein- und Ausströmen des Wärmeträgermediums in den Sammler) oder indirekte Wärmeübertragung (Nutzung eines Wärmeübertragers) .
In DE 10 2008 001 308 Al wird eine Vorrichtung mit vergleichbarer Funktion beschrieben. Allerdings wird hier anstelle verschiedener Wärmesammler ein Wärmesammler beschrieben, in dem durch den Aufbau und die Aufrechterhaltung einer thermi- sehen Schichtung verschiedene Temperaturniveaus vorliegen. Die Be- und Entladung des Speichers erfolgt wie in
EP 0 048 235 A2 durch direkte oder indirekte Wärmeübertragung. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber den bekannten Lösungen verbesserte Möglichkeit zur Primärenergieeinsparung in Papierfabriken anzugeben. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine industrielle Anlage zur Papierherstellung mit einem System aus zumindest zwei dezentral angeordneten thermischen Energiespeichern.
Die Aufgabe wird weiter gelöst durch ein Verfahren zur Pri- märenergieeinsparung in einer industriellen Anlage zur Papierherstellung, bei dem Wärmeenergie in einem System aus zumindest zwei dezentral angeordneten thermischen Energiespeichern gespeichert wird. Erfindungsgemäß erfolgt die Einsparung von Primärenergie nicht wie im Stand der Technik beschrieben durch eine zentrale Vorrichtung, sondern durch ein System von dezentralen thermischen Energiespeichern. Dabei folgen aus der dezentralen Anordnung der Energiespeicher kurze Wege zwischen dem je- weiligen Energiespeicher und dem Ort, an dem die in den Energiespeicher zu übertragende Wärme anfällt, was zu geringeren Wärme- und Druckverlusten und einem reduzierten Planungsaufwand führt . Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines Systems von Energiespeichern wird zudem die Anzahl der Freiheitsgrade bei der Regelung des Systems erhöht, woraus üblicherweise schnellere Reaktionszeiten und eine größere Zielgenauigkeit einzelner Maßnahmen folgen.
In einer vorteilhaften Form der Ausgestaltung ist zumindest ein Energiespeicher temperaturspezifisch ausgeführt, d.h. es wird zumindest in einem Energiespeicher Wärmeenergie einer spezifischen Temperatur gespeichert. Temperaturspezifische Speicher ermöglichen die Be- und Entladung des Speichers durch direkte und/oder indirekte Wärmeübertragung. Dabei kann in temperaturspezifischen Speichern anders als in Schichtenspeichern auf Maßnahmen zur Realisierung einer variablen Be- und Entladehöhe und komplizierten Einbauten zur Aufrechterhaltung der thermischen Schichtung bei hohen Be- und Entladeströmen verzichtet werden, woraus ein reduzierter apparativer Aufwand folgt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist zumindest ein Energiespeicher zusammensetzungsspezifisch ausgeführt, d.h. es wird zumindest in einem Energiespeicher ein Wärmeträgermedium einer spezifischen Zusammensetzung verwendet. Durch die Nutzung zusammensetzungsspezifischer Speicher wird eine Be- und Entladung des Speichers durch direkte Wärmeübertragung möglich (Ein- und Ausströmen des Wärmeträgermediums in den Sammler / Speicher) , woraus ebenfalls ein reduzierter apparativer Aufwand folgt. Dieses ist - wie oben beschrieben - aufgrund der unterschiedlichen Salz- und Feststoffbeladungen des Wassers bei einem zentralen Speicher nicht so ohne weiteres möglich.
In besonders vorteilhafter Weise können bei einem erfindungs- gemäßen System von dezentralen, temperaturniveau- und/oder zusammensetzungsspezifischen thermischen Energiespeichern die Eigenschaftskombinationen der verwendeten Speicher sowohl auf die Erfordernisse der Papierindustrie als auch der konkreten Anlage zugeschnitten werden. So werden Übergangssituationen außerhalb des stationären Zustands der Papierproduktion schneller überwunden und Ausfallzeiten reduziert.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine industrielle Anlage zur Papierherstellung sowie ein Verfahren zur Primär- energieeinsparung in einer derartigen Anlage. Um eine gegenüber den bekannten Lösungen verbesserte Möglichkeit zur Primärenergieeinsparung in Papierfabriken anzugeben, wird eine industrielle Anlage zur Papierherstellung mit einem System aus zumindest zwei dezentral angeordneten thermischen Ener- giespeichern vorgeschlagen, in denen Wärmeenergie dezentral gespeichert wird.

Claims

Patentansprüche
1. Industrielle Anlage zur Papierherstellung mit einem System aus zumindest zwei dezentral angeordneten thermischen Ener- giespeichern .
2. Anlage nach Anspruch 1,
wobei zumindest ein Energiespeicher temperaturspezifisch ausgeführt ist.
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2,
wobei zumindest ein Energiespeicher zusammensetzungsspezifisch ausgeführt ist.
4. Verfahren zur Primärenergieeinsparung in einer industriellen Anlage zur Papierherstellung, bei dem Wärmeenergie in einem System aus zumindest zwei dezentral angeordneten thermischen Energiespeichern gespeichert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
wobei zumindest in einem Energiespeicher Wärmeenergie einer spezifischen Temperatur gespeichert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5,
wobei zumindest in einem Energiespeicher ein Wärmeträgermedium einer spezifischen Zusammensetzung verwendet wird.
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