Способ и устройство для утилизации тепла в сушильной секции бумагоделательной машины



Способ и устройство для утилизации тепла в сушильной секции бумагоделательной машины
Способ и устройство для утилизации тепла в сушильной секции бумагоделательной машины

 


Владельцы патента RU 2475577:

АНДРИЦ АГ (AT)

Изобретение относится к способу и устройству, предназначенным для утилизации избыточного тепла, поступающего от высокотемпературного колпака в сушильную секцию бумагоделательной машины. Согласно изобретению это тепло посредством теплообменника подают из паровой системы соответственно в избыточный пар и конденсат. Техническим результатом является улучшение способа рекуперации тепла, который легче поддается регулировке, а так же повышение уровня утилизации энергии, которая содержится в воздухе, отводимом от колпака. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способу утилизации избыточного тепла (тепла отходящих газов), исходящего от нагретого до высокой температуры (высокотемпературного) колпака в сушильной секции бумагоделательной машины, а также к устройству, пригодному для реализации указанного способа.

Предлагаемые способ и устройство предназначены для повышения уровня утилизации энергии, которая содержится в воздухе, отходящем от указанного колпака.

Уровень техники

Сушильная секция бумагоделательной машины состоит из сушильного блока (блока сушильных цилиндров), нагреваемого паром, и расположенного над ним высокотемпературного колпака, нагреваемого паром или газом. Обычно сушильный цилиндр работает при давлениях пара в интервале 0,1-1 МПа, а температура воздуха, которым продувается колпак, составляет 250-700°С. Уровню техники соответствует, в принципе, ступенчатая (в несколько приемов) утилизация избыточного тепла воздушного потока, обдувающего высокотемпературный колпак. Этим избыточным теплом нагревают, главным образом, приточный воздух, воздух в зонах горения, а также воду в отопительных сетях и технологическую воду. В DE 3501584 описано также устройство, с помощью которого избыточное тепло воздушного потока, обдувающего высокотемпературный колпак, можно применять для выработки пара. С этой целью конденсат, скапливающийся в сушильном цилиндре, переносят из сепаратора пара (конденсационного горшка) в теплообменник, предназначенный для утилизации избыточного тепла колпака. В таком теплообменнике конденсат испаряется за счет энергии, содержащейся в воздухе, поступающем от колпака. Далее выработанный таким образом пар снова подают в сушильный цилиндр.

Недостаток этого известного процесса рекуперации тепла заключается в том, что количество конденсата, проходящего через теплообменник, необходимо всегда подбирать таким, чтобы гарантировать его полное испарение в теплообменнике или после любого понижения давления. Поэтому при контроле потока конденсата, проходящего через теплообменник, важно учитывать испаряющую способность теплообменника, причем, если имеют место флуктуации температуры воздуха, отходящего от колпака, соответствующая регулировка становится затруднительной.

Раскрытие изобретения

Таким образом, задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в разработке улучшенного способа рекуперации тепла, который легче поддается регулировке, не имеет перечисленных недостатков и обеспечивает более качественное использование избыточного тепла, отводимого от колпака. Кроме того, изобретение относится к соответствующему устройству, реализующему указанный способ.

Поставленная задача решается посредством способа рекуперации, при осуществлении которого избыточный пар, отводимый от паровой системы, подают в сепаратор пара, причем часть полученного конденсата возвращают в сепаратор через теплообменник, помещенный в отдельном замкнутом контуре. Посредством указанного теплообменника к конденсату подводят тепло, которое содержится в воздухе, отведенном от высокотемпературного колпака.

В такой схеме поступление избыточного пара из сушильного цилиндра сушильной секции не является обязательным, т.к. источником такого пара могут служить другие процессы, использующие пар.

Преимущество рекуперации тепла посредством отдельного замкнутого контура для конденсата сводится к тому, что поток конденсата, проходящий через теплообменник высокотемпературного колпака к сушильному цилиндру или к каким-то другим блокам, можно регулировать независимо от подачи пара. Возвращение конденсатной трубы к сепаратору пара после теплообменника обеспечивает другое преимущество: отпадает необходимость испарять конденсат полностью, поскольку его неиспарившуюся часть просто снова возвращают в теплообменник. В результате появляется возможность оптимальным образом использовать для генерации пара избыточное тепло, содержавшееся в воздухе, который отводится от высокотемпературного колпака.

В предпочтительном варианте осуществления способа избыточный пар забирают из сушильного цилиндра, нагреваемого паром, т.е. тепло, исходящее от высокотемпературного колпака, можно использовать непосредственно для генерации пара.

Конечно, в порядке альтернативы можно для процесса рекуперации тепла забирать избыточный пар из отдельной паровой системы.

Желательно, чтобы давление в теплообменнике превышало давление в сепараторе пара, поскольку при таком соотношении давлений можно гарантировать, что конденсат до возвращения в сепаратор не будет испаряться. В данном случае предпочтительны давление в теплообменнике 1,5-2,5 МПа и давление в сепараторе пара 0,5-1 МПа.

Целесообразно какую-то часть конденсата отвести из сепаратора пара и подать в испаритель для генерации пара. Тем самым в сепараторе предотвращается слишком большое накопление конденсата, происходящее из-за недостаточной испаряющей способности теплообменника.

В особо предпочтительном варианте циркулирующий (т.е. подаваемый через теплообменник) поток массы конденсата превышает поток массы конденсата, подаваемый в испаритель. Такое увеличение первого из указанных потоков позволяет повысить уровень использования избыточного тепла.

Другой задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка устройства, предназначенного для утилизации избыточного тепла, исходящего от высокотемпературного колпака. В устройстве по изобретению сепаратор пара подсоединен к началу и концу трубы для циркуляции конденсата, причем устройство содержит теплообменник, находящийся в контуре, образованном указанной трубой, и подсоединенный к трубе, отводящей воздух от высокотемпературного колпака. Перемещение конденсата в отдельной системе циркуляции позволяет регулировать процесс рекуперации тепла независимо от подачи пара.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения сепаратор пара помещен после сушильного цилиндра, что позволяет для генерации пара, предназначенного для указанного цилиндра, использовать избыточное тепло воздуха, отходящего от колпака.

В порядке альтернативы, предусмотрена также возможность подсоединить сепаратор пара к отдельной паровой системе. В таком варианте сгенерированный пар можно использовать для решения задач нагрева в процессе приготовления бумажной массы или для обеспечения функционирования нагнетательной камеры. Это позволяет повысить уровень утилизации избыточного тепла, исходящего от высокотемпературного колпака, для других блоков, которые используют пар.

В предпочтительном варианте осуществления устройства, утилизирующего указанное тепло, перед теплообменником находится компрессор, а за теплообменником в трубе с циркулирующим конденсатом - редукционный клапан. В такой схеме конденсат не испаряется до тех пор, пока не окажется на участке после теплообменника.

Желательно придать теплообменнику трубчатую форму, т.к. это позволяет сформировать компактную конструкцию.

Краткое описание чертежей

Далее изобретение будет описано на примере двух вариантов осуществления, представленных на чертежах, из которых

фиг.1 схематично представляет общую схему устройства согласно изобретению, предназначенного для утилизации избыточного тепла, исходящего от высокотемпературного колпака;

на фиг.2 схематично показана общая схема другого варианта изобретения.

Осуществление изобретения

Как можно видеть из фиг.1, в сушильной секции бумагоделательной машины используется высокотемпературный колпак 1, установленный вокруг сушильного цилиндра 2. Бумажное полотно огибает указанный цилиндр 2, нагреваемый паром, который подводится через трубу 3 свежего пара. Влага, содержащаяся в бумажном полотне, поглощается потоком воздуха, поступающим от колпака 1 и отводящимся через отводящую трубу 4. Сушильный цилиндр 2 соединен отводной трубой 5 для пара с сепаратором 6, в котором происходит разделение пара и конденсата.

Часть конденсата, образующегося в сепараторе 6, циркулирует по трубе 7 для циркуляции конденсата. Указанная труба 7 содержит теплообменник 8, нагреваемый через отводящую трубу 4 высокотемпературного колпака 1. Кроме того, в трубе 7 для циркуляции конденсата имеются также компрессор 9 и редукционный клапан 10, которые помещены соответственно после сепаратора 6 и теплообменника 8.

Пар, удаленный из сепаратора, возвращается в сушильный цилиндр 2 через отводную трубу 12 для пара и через трубу 3 "свежего" пара. Для генерации пара часть конденсата подают из сепаратора 6 пара через трубу 13 сброса конденсата в испаритель 11. Далее этот пар можно снова подать в сушильный цилиндр 2 по трубе 3.

В ходе работы часть конденсата, выходящего из сепаратора 6 пара, циркулирует по трубе 7 для циркуляции конденсата через теплообменник 8. Компрессор 9 и редукционный клапан 10 обеспечивают повышение давления конденсата в теплообменнике 8 относительно давления в сепараторе 6. Тем самым предотвращается испарение конденсата в теплообменнике 8. Как только конденсат, нагретый теплообменником 8, проходит через редукционный клапан 10 в сепаратор 6, он, по меньшей мере, частично испаряется. Заново генерированный таким образом пар через отводную трубу 12 для пара подается вместе с паром, удаленным в сепараторе 6, в сушильный цилиндр 2. После теплообменника 8 воздух, отходящий от высокотемпературного колпака 1, можно подать в дополнительные теплообменники 14-16, посредством которых за счет остаточного тепловыделения отведенного воздуха нагревают воздух в зонах горения, а также воду в отопительных сетях и технологическую воду.

Предпочтительно придать теплообменнику 8 трубчатую форму.

Другой вариант осуществления изобретения представлен на фиг.2 с использованием тех же или аналогичных цифровых обозначений, что и на фиг.1. В этом варианте тепло, исходящее от воздуха, отведенного от высокотемпературного колпака 1, подают в отдельную паровую систему.

В данном случае избыточный пар из отдельной паровой системы подают через соответствующую отводную трубу 5' в сепаратор 6' пара. Из указанного сепаратора 6' через теплообменник 8 конденсат проходит в трубу 7' для циркуляции конденсата. Теплообменник 8 нагревают воздухом, отведенным от высокотемпературного колпака 1, в результате чего к конденсату, циркулирующему по указанной трубе 7', подается тепло. Наличие в данной трубе 7' компрессора 9' и редукционного клапана 10' гарантирует повышение давления в теплообменнике 8 относительно давления в сепараторе 6' пара. Пар, удаленный в сепараторе 6' пара, и "свежий" пар, сгенерированный подведенным теплом в теплообменнике 8, подают в отдельную паровую систему. Ее функцию могут выполнять нагнетательная камера для пара или нагревательный элемент в системе приготовления бумажной массы.

Представленные на чертежах варианты осуществления приведены только в качестве предпочтительных примеров. Изобретение охватывает также и другие варианты, в которых, например, конденсат не подают по трубе 13 сброса конденсата в испаритель 11, генерирующий пар, а применяют в других процессах, использующих содержащийся в конденсате избыточный пар или сам конденсат.

1. Способ рекуперации тепла в сушильной секции бумагоделательной машины, в которой бумажное полотно высушивается сушильным цилиндром (2), нагреваемым паром, и высокотемпературным колпаком (1), на который подается горячий воздух, причем способ включает подачу избыточного пара от паровой системы в сепаратор (6, 6') пара, отличающийся тем, что часть конденсата из сепаратора (6, 6') пара возвращают в сепаратор (6, 6') пара через теплообменник (8), помещенный в отдельном замкнутом контуре (7, 7'), где тепло воздуха, отведенного от высокотемпературного колпака (1) через теплообменник (8), подают в конденсат.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что избыточный пар забирают из сушильного цилиндра (2), нагреваемого паром.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что избыточный пар для сепаратора (6, 6') пара забирают из отдельной паровой системы.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что давление в теплообменнике (8) больше, чем давление в сепараторе (6, 6') пара.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что давление в теплообменнике (8) составляет 1,5-2,5 МПа.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что давление в сепараторе (6, 6') пара составляет 0,5-1 МПа.

7. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что часть конденсата отводят из сепаратора (6, 6') пара и подают в испаритель (11) для генерации пара.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что циркулирующий поток массы конденсата больше потока массы конденсата, подаваемого в испаритель (11).

9. Устройство для утилизации избыточного тепла, исходящего от высокотемпературного колпака (1), состоящее из сушильного цилиндра (2), нагреваемого паром, высокотемпературного колпака (1), на который подается горячий воздух, и сепаратора (6, 6') с трубой (13) сброса конденсата и отводной трубой (12) для пара, отличающееся тем, что сепаратор (6, 6') пара подсоединен к началу и к концу трубы (7, 7') для циркуляции конденсата, а устройство содержит теплообменник (8), находящийся в контуре, образованном указанной трубой (7, 7'), и подсоединенный к трубе (4), отводящей воздух от высокотемпературного колпака (1).

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что сепаратор (6, 6') пара подсоединен к сушильному цилиндру (2) и помещен после него.

11. Устройство по п.9, отличающееся тем, что сепаратор (6, 6') пара подсоединен к отдельной паровой системе.

12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что имеет отдельную паровую систему, содержащую оборудование для приготовления бумажной массы.

13. Устройство по п.11, отличающееся тем, что сепаратор (6, 6') пара подсоединен к нагнетательной камере для продувания пара.

14. Устройство по любому из пп.9-13, отличающееся тем, что в трубе (7, 7') для циркуляции конденсата перед теплообменником (8) находится компрессор (9), а после теплообменника (8) - редукционный клапан (10).

15. Устройство по любому из пп.9-13, отличающееся тем, что теплообменник (8) представляет собой трубчатый теплообменник.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к бумажному производству, в особенности к сушильной ткани, в процессе производства бумаги используемой в сушильной части бумагоделательной машины.

Изобретение относится к способу изготовления гигиенической бумаги. .

Изобретение относится к области бумажной промышленности и может быть использовано при сушке бумаги на сушильных цилиндрах. .

Изобретение относится к тканям для сушки сквозным потоком воздуха, предназначенным для изготовления санитарно-бытовой бумаги. .

Изобретение относится к бумагоделательной промышленности и может быть использовано, в частности, при изготовлении бумажного или картонного полотна. .

Изобретение относится к сушильному барабану для сушки бумажного, картонного, тонкого бумажного и другого волокнистого полотна. .

Изобретение относится к устройству и способу применения устройства для обработки волокнистого полотна с покрытием или без покрытия. .

Изобретение относится к конструкции теплорекуперационных установок вентиляционных систем бумаго- и картоноделательных машин и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности.

Изобретение относится к полому валику, в частности к тиснильному валику

Изобретение относится к области транспортировки рулонных материалов. Устройство для передачи рулонного материала содержит приемный ящик и стабилизирующий ящик. Приемный ящик имеет зону приема снимаемого с первой опорной поверхности материала. Стабилизирующий ящик имеет зону стабилизации материала перед следующей опорной поверхностью. Зона приема и зона стабилизации соединены с источником пониженного давления. Между зонами приема и стабилизации предусмотрена дополнительная зона. Дополнительная зона разъединяет области пониженного давления зоны приема и зоны стабилизации. При осуществлении способа пропускают материал через дополнительную зону. Давление в дополнительной зоне устанавливают превышающим давление в зонах приема и стабилизации. Обеспечивается малое отклонение материала в области передачи, повышается скорость обработки. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области транспортировки рулонных материалов. Устройство для передачи рулонного материала содержит зону приема материала и зону стабилизации материала. Зоны приема и стабилизации имеют собственные источники вакуума. Источники вакуума понижают давление в зонах приема и стабилизации. Зона приема разделена на, по меньшей мере, две области. При осуществлении способа передачи рулонного материала пониженное давление прикладывается к областям зоны приема независимо друг от друга. Обеспечивается возможность стабилизации уровня вакуума в системе при протягивании передаточной полосы и при операции расширения. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к способу возвращения пара при сушке полотна тонкой бумаги и устройству для его осуществления. Устройство включает в себя подогреваемый цилиндр, линию питания, соединенную с цилиндром, чтобы нагревать его паром, и соединяемую с системой острого пара, при этом система острого пара снабжает, по меньшей мере, два потребителя острым паром при первом давлении, конденсатную линию для удаления конденсата из цилиндра, кожух горячего воздуха на внешней периферии цилиндра для вдувания горячего воздуха в направлении внешней периферии. Также устройство включает отводную линию, соединенную с кожухом горячего воздуха для удаления отходящего воздуха из кожуха горячего воздуха, ступень первого давления, скомпонованную для сжатия конденсата из цилиндра по существу до первого давления. Испарительное средство, по меньшей мере, для частичного испарения конденсата включает в себя средство передачи энергии от отходящего воздуха в отводной линии к конденсату после ступени первого давления и обратную линию, соединяемую с системой острого пара, для подачи пара, произведенного из конденсата, обратно в систему острого пара. Предложенное изобретение обеспечивает уменьшение затрат на производство бумаги. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способу возвращения пара при сушке полотна тонкой бумаги и устройству для его осуществления. Устройство включает в себя подогреваемый цилиндр, линию питания, соединенную с цилиндром, чтобы нагревать его паром, и соединяемую с системой острого пара, при этом система острого пара снабжает, по меньшей мере, два потребителя острым паром при первом давлении, конденсатную линию для удаления конденсата из цилиндра, кожух горячего воздуха на внешней периферии цилиндра для вдувания горячего воздуха в направлении внешней периферии. Также устройство включает отводную линию, соединенную с кожухом горячего воздуха для удаления отходящего воздуха из кожуха горячего воздуха, ступень первого давления, скомпонованную для сжатия конденсата из цилиндра по существу до первого давления. Испарительное средство, по меньшей мере, для частичного испарения конденсата включает в себя средство передачи энергии от отходящего воздуха в отводной линии к конденсату после ступени первого давления и обратную линию, соединяемую с системой острого пара, для подачи пара, произведенного из конденсата, обратно в систему острого пара. Предложенное изобретение обеспечивает уменьшение затрат на производство бумаги. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к усовершенствованиям янки-цилиндров, применяемых в бумажной промышленности. Теплоизолированный янки-цилиндр для сушки лент целлюлозного материала содержит цилиндрическую оболочку с цилиндрической внешней поверхностью, к которой при помощи сварки закреплены торцевые крышки. При этом указанная оболочка и указанные крышки формируют полый внутренний объем цилиндра, а крышки имеют соответствующие опорные цапфы. Согласно изобретению цилиндр содержит изоляцию на каждой торцевой крышке, соединительный обод для соединения изоляции с соответствующей крышкой, обеспечивающий крепление изоляции к соответствующей торцевой крышке таким образом, что изоляция может вращаться как одно целое с янки-цилиндром, причем каждый соединительный обод расположен вокруг соответствующей цапфы на расстоянии от нее. 30 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к сушильному устройству, которое содержит путь перемещения, по которому перемещается бумажное полотно с нанесенной на него покрывающей жидкостью; множество сушильных печей, расположенных бок о бок вдоль пути перемещения, для сушки полотна с нанесенной на него покрывающей жидкостью; множество транспортирующих роликов, обеспеченных в каждой из вышеупомянутых сушильных печей, для перемещения полотна вдоль пути перемещения; множество роликовых узлов, каждое из которых состоит из одного или более вышеупомянутых транспортирующих роликов, и которые отделены друг от друга вдоль пути перемещения; и множество транспортирующих двигателей, соединенных с соответствующими роликовыми узлами, для вращения указанных транспортирующих роликов, при этом один из роликовых узлов, расположенный дальше по ходу относительно пути перемещения, вращается с меньшей скоростью вращения, чем расположенный раньше по ходу один из роликовых узлов. Технический результат заключается в обеспечении подавления разрыва полотна и образования морщин в полотне. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к предмету обуви на высоком каблуке, который содержит опорную поверхность для стопы, включающую в себя пальцевой участок, передний участок для размещения плюсневой части стопы, средний участок, соответствующий расположению средней части стопы, и пяточный участок, соответствующий расположению пяточной части стопы, причем передний участок опорной поверхности в зоне его перехода в средний участок содержит две расположенные на разных расстояниях относительно плоскости опоры области: область для опирания зоны стопы под плюснефаланговым суставом мизинца и область для опирания зоны стопы под плюснефаланговым суставом большого пальца, причем область для опирания зоны стопы под плюснефаланговым суставом мизинца приподнята относительно области для опирания зоны стопы под плюснефаланговым суставом большого пальца по меньшей мере на 5 мм, а поверхность области для опирания зоны стопы под плюснефаланговым суставом мизинца выполнена так, что по меньшей мере в одной ее точке касательная к линии, образованной ее пересечением с плоскостью, параллельной плоскости, перпендикулярной плоскости опоры и проходящей через наиболее удаленные друг от друга точки пяточной и носочной части предмета обуви, имеет угол наклона к плоскости опоры, не превышающий по абсолютному значению 10°. Технический результат заключается в обеспечении перераспределения нагрузок, действующих на различные участки опорной поверхности стопы. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к химической технологии целлюлозных материалов и касается целлюлозных нанофиламентов и способа их получения. Нанофиламенты являются тонкими филаментами с шириной микронного интервала, длиной до 2 мм и выполнены из натуральных волокон из древесины и других растений. Поверхность нанофиламентов может быть модифицирована так, что она несет анионные, катионные, полярные, гидрофобные или другие функциональные группы. Введение нанофиламентов в шихту для получения бумаги значительно улучшает прочность влажного холста и прочность сухого листа намного лучше, чем существующие природные и синтетические полимеры. Изобретение обеспечивает создание целлюлозных нанофиламентов, которые являются превосходными добавками для армирования бумажных и картонных продуктов и композитных материалов и могут использоваться для получения супервпитывающих материалов. 5 н. и 13 з.п. ф-лы, 10 ил., 6 табл., 11 пр.

Изобретение относится к способу сушки полотна целлюлозной массы и к устройству для осуществления способа. Сушильная камера целлюлозной массы для сушки полотна целлюлозной массы, где сушильная камера целлюлозной массы содержит нагнетательные ящики, которые выполняют функцию обдувки газом полотна целлюлозной массы для сушки целлюлозной массы. Согласно изобретению, по меньшей мере 10% от общего количества нагнетательных ящиков в сушильной камере снабжены отверстиями на соответствующих поверхностях, имеющими характерные размеры от 1,8 до 3,1 мм и составляющими по меньшей мере 20% от общей степени перфорации поверхности соответствующего нагнетательного ящика. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 10 ил.
Наверх