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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Versorgung von mindestens
einer Heizgruppe, bevorzugt für eine Vorrichtung zur Herstellung
einer endlosen Faserstoffbahn.
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Stand der Technik
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In
einer Papiermaschine wird die Papierbahn aus einer sehr nassen Faserstoffsuspension
gebildet, die zunächst über einen Stoffauflauf
in eine Siebpartie gelangt, in der ein Teil des Wassers entfernt wird.
Danach wird sie in einer Pressenpartie weiter entwässert,
bevor sie einer Trockenpartie zugeführt wird. Eine solche
Trockenpartie einer Papiermaschine umfasst typischerweise eine Anzahl
von hohlen metallenen Trockenzylindern denen unter Druck stehender
Dampf zugeführt wird, um die Umfangsflächen der
Zylinder zu erhitzen. In dieser Anmeldung werden derartige Trockenzylinder
zu Heizgruppen zusammengefasst, die einen Trockenzylinder oder mehrere
Trockenzylinder umfassen können. Das zu trocknende Papier
wird auf einen Weg geführt, der es mit der Umfangsfläche
jedes Trockenzylinders der Reihe nach in Kontakt bringt. Die der
Papierbahn mittels der Trockenzylinder zugeführte Wärme
in Form von Dampf erhitzt die Papierbahn und fördert auf
diese Weise die Verdunstung des Wassers aus der Papierbahn. Letztendlich
soll ein sehr hoher Trockengehalt der Papierbahn erreicht werden.
So besitzt die Papierbahn beispielsweise beim Eintritt in die Trockenpartie
einen Trockengehalt von 45 Prozent und verlässt die Trockenpartie
mit einem Trockengehalt von etwa 92 Prozent bis 98 Prozent. Die
der Papierbahn zugeführte Wärmemenge beim Passieren
jedes Trockenzylinders ist eine Funktion der Temperatur der Umfangsfläche
des entsprechenden Trockenzylinders. Die Temperatur wiederum ist
eine Funktion des Dampfdruckes im Trockenzylinder. So ist beispielsweise
ein Trockenzylinder mit höherem Dampfdruck heißer
als ein Trockenzylinder mit geringerem Dampfdruck.
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Sämtliche
Trockenzylinder in einer Trockenpartie werden mit Dampf beschickt,
der beispielsweise aus einer gemeinsamen Dampfquelle, einer sogenannten
Dampfbereitstellungseinrichtung, stammt. Der in den verschiedenen
Trockenzylindern herrschende Druck wird auf unterschiedliche Werte
eingestellt, so dass unterschiedliche Trockenzylinder-Temperaturen
vorhanden sind. Beispielsweise kann der Dampfdruck dadurch gesteuert
werden, dass die Dampfzuführungsmenge zu den Trockenzylindern
mittels Ventilen als Drosseln einstellbar ist. Wenn die Papierbahn
in fortschreitendem Maß trockener wird, führen
unterschiedliche Zylindertemperaturen zu einer optimal getrockneten
Papierbahn.
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Um
den Dampf der Dampfquelle innerhalb einer Papiermaschine möglichst
effizient nutzen zu können, sind verschiedene Lösungen
zur Kopplung von Heizgruppen, die aus einem oder mehreren Trockenzylindern
bestehen können, im Stand der Technik vorgeschlagen worden.
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So
beschreibt die
AT 384254 beispielsweise ein
Heizsystem einer Papiermaschine, das als Kaskadensystem betrieben
wird, das heißt, dass einer Heizgruppe Niederdruckdampf
mit einem Druck P
Avor zugeführt
wird. Wenn der zugeführte Niederdruckdampf mit dem Druck
P
Avor durch den Trockenzylinder hindurchströmt,
nimmt der Druck des Dampfes ab, um das Kondensat aus dem Trockenzylinder
abzuführen. Am Ausgang der Heizgruppe beziehungsweise des
Trockenzylinders liegt somit entspannender Dampf eines niedrigeren
Druckniveaus P
Anach vor. Der Dampf dieses
niedrigeren Druckniveaus kann nunmehr dazu benutzt werden, einer
zweiten Heizgruppe, die mit einem niedrigeren Druckniveau am Eingang
der Heizgruppe arbeitet, zur Verfügung gestellt zu werden.
Auf diese Art und Weise wird der Dampf in mehreren Heizgruppen mehrfach
genutzt. Nachteil einer derartigen Einrichtung ist jedoch, dass
bei Unterschreitung einer Mindestdruckdifferenz zwischen unterschiedlichen
Heizgruppen eine Rückführung des entspannten Dampfes
von einer zur anderen Heizgruppe nicht mehr möglich ist
und der entspannende Dampf dann über einen Kondensor abgeblasen
werden muss, womit die im entspannten Dampf nach der ersten Gruppe
erhaltene Energie verloren geht.
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In
einer alternativen Ausgestaltung schlägt die
US 5,200,958 vor, dass der entspannende Dampf,
der auch als Brüdendampf bezeichnet wird, nicht an eine
andere Heizgruppe übermittelt wird, sondern auf das Eingangsdruckniveau
P
Avor derselben Heizgruppe komprimiert wird.
Dies geschieht gemäß der
US 5,210,958 mit Hilfe eines Thermokompressors,
wobei der Dampf, den der Thermokompressor nutzt, Hochdruckdampf
ist, der über eine separate Leitung zur Verfügung
gestellt wird. Der entscheidende Nachteil des Einsatzes von Hochdruckdampf ist
darin zu sehen, dass der zur Dampfverdichtung notwendige Hochdruckdampf
nicht zur Stromerzeugung an einer Turbine verwendet werden kann.
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Beschreibung der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist es somit, ein System zur Verfügung zu
stellen, dass die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und
insbesondere mit einem geringen Energieverbrauch auskommt und zudem
es ermöglicht, den Betriebsbereich der Trockenpartie zu
erweitern.
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Erfindungsgemäß wird
dies dadurch erreicht, dass bei einer Vorrichtung zur Versorgung
von mindestens einer Heizgruppe die mindestens einen Druckraum aufweist
mit Niederdruckdampf eines Druckes P
Avor,
diese Vorrichtung einen Thermokompressor aufweist, wobei als Treibmedium
des Thermokompressors Niederdruckdampf mit einem Druck P
ND verwendet wird und der Thermokompressor
den Druck eines im Druckraum entspannten Dampfes mit einem Druck
P
Anach auf dem Druck P
Avor erhöht,
derart, dass dieser Dampf dem Druckraum erneut zugeführt werden
kann. Durch die Verwendung von Niederdruckdampf ist es möglich,
den Thermokompressor sehr energieeffizient über die Niederdruckleitung
versorgen zu können. Eine separate Dampfleitung wie im
Fall der
US 5,210,958 ist
nicht erforderlich.
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Der
weitere Vorteil besteht darin, dass der entspannte Dampf, der den
Druckraum verlässt, nicht in die Umwelt entweicht, sondern
erneut genutzt werden kann, indem er der Heizgruppe wieder zugeführt
wird.
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In
einer weitergebildeten Ausführungsform der Erfindung ist
vorgesehen, dass eine Drosselvorrichtung in einer Verbindungsleitung
von einer Niederdruckdampfleitung zum Druckraum angeordnet ist,
um den Druck von PND in der Niederdruckdampfleitung
auf einen Druck PAvor am Eingang der Heizgruppe
abzusenken. Durch eine derartige Drossel ist es möglich,
den Dampfdruck vor dem Einbringen in die Heizgruppe immer entsprechend
zu regeln beziehungsweise die Trocknungsleistung, die in dieser Heizgruppe
zur Verfügung gestellt werden soll, anzupassen.
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Bevorzugt
ist es, dass die Rückführleitung des mit dem des
Thermokompressor auf den Druck PAvor erhöhten
Niederdruckdampfes zum Druckraum nach der Drosselvorrichtung zur
Verbindungsleitung geführt wird, das heißt, nachdem
der Druck durch die Drosselvorrichtung von dem in der Niederdruckbereitstellungseinrichtung
herrschenden Druck PND auf den in der Heizgruppe
verwendeten Druck PAvor abgesenkt wurde.
Dies hat zur Folge, dass mittels des Thermokompressors das Druckniveau
lediglich auf einen niedrigeren Wert als PAvor erhöht
werden muss. Um den Betriebsbereich noch weiter ausdehnen zu können
bis auf Maximalproduktion kann auch vorgesehen sein, den Thermokompressor
schaltbar auszugestalten und zwar derart, dass dieser für einen derartigen
Betriebsbereich mit Hochdruckdampf über die Hochdruckdampfvorrichtung
versorgt wird.
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Bevorzugt
wird das System gemäß der Erfindung in einem Kaskadensystem
mit mindestens zwei Heizgruppen, nämlich einer ersten und
einer zweiten Heizgruppe, eingesetzt. Hierbei werden die erste und die
zweite Heizgruppe mit Niederdruckdampf versorgt und der Druck in
der ersten Heizgruppe beträgt PAvor1 und
der Druck an der zweiten Heizgruppe PAvor2. Da
ein Druckgefälle zwischen ersten und zweiter Heizgruppe
besteht, wobei die erste Heizgruppe bevorzugt der zweiten Heizgruppe
in einem Produktionsverfahren für eine Faserstoffbahn in
einer Papiermaschine vorgeschaltet ist, gilt allgemein, dass der Druck
in der ersten Heizgruppe PAvor1, geringer
ist als der Druck in der zweiten Heizgruppe PAvor2.
Gleichbedeutend damit, dass der Dampfdruck der ersten Heizgruppe
geringer ist als jener in der zweiten Heizgruppe ist, dass die Trocknungstemperatur
in der ersten Heizgruppe geringer ist als an der zweiten Heizgruppe.
Nun ist es im Normalbetrieb der Papiermaschine so, dass der Druck
des entspannten Dampfes an der zweiten Heizgruppe Pnach2 stets
größer ist, als der Druck des zugeführten
Dampfes an der ersten Heizgruppe PAvor1.
In einem derartigen Fall kann der Entspannungsdampf der zweiten
Heizgruppe der ersten Heizgruppe zugeführt werden wie in
einem Kaskadensystem und die Energie des entspannten Dampfes der
zweiten Heizgruppe zum Heizen der ersten Heizgruppe verwendet werden.
Dies ist sehr energieeffizient. Der den Trockenzylindern zugeführte
Dampf ist erforderlich, um den Trockenzylinder zu erwärmen.
Der kondensierte Dampf gibt seine Wärme über den
Druckraum an den Trockenzylindermantel und über den Trockenzylindermantel
dann wiederum an die Papierbahn ab. Der Druckabfall im Trockenzylinder
sorgt dafür, dass das Kondensat im Trockenzylinder zuverlässig
aus dem Trockenzylinder abgeführt wird.
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In
einer weitergebildeten Ausführungsform der Erfindung ist
nun vorgesehen, dass eine Steuervorrichtung vorgesehen ist, mit
dem der entspannte Niederdruckdampf der zweiten Heizgruppe mit einem Druck
PAnach2 nicht nur an die erste Heizgruppe zugeführt
werden kann, sondern auch nachdem der Druck auf PAvor2 angehoben
wurde, beispielsweise mittels eines Thermokompressors, an den Eingang
der zweiten Heizgruppe.
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Dies
ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Druck an der zweiten
Heizgruppe, beispielsweise, weil eine andere Papiersorte hergestellt
werden soll, abgesenkt werden muss, so dass auch Pnach2 absinkt
und somit die notwendige Druckdifferenz Pnach2 – Pvor1 nicht mehr gegeben ist. In einem solchen
Fall muss der entspannte Dampf aus der zweiten Heizgruppe nicht
mehr an die Umwelt abgegeben werden, sondern kann, nachdem mit der
Steuereinrichtung dies erkannt wurde, an die erste Heizgruppe rückgeführt
werden.
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Um
eine sichere Wirkung des Treibstrahls des Thermokompressors sicherzustellen,
ist es vorteilhaft, wenn der von der Niederdruckdampfstrahlbereitstellungseinrichtung
zur Verfügung gestellte Niederdruckdampf einen Druck PND ≥ (0,5 bar + Pvor1) aufweist,
insbesondere PND ≥ (1 bar + Pvor1).
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Der
Niederdruck des Niederdruckdampfs P
ND soll
grundsätzlich kleiner dem Auslegedruck der Trockenzylinder
gegen mechanisches Versagen sein, das heißt P
ND ≤ P
S, wobei P
S der Auslegedruck
des Trockenzylinders ist. Der Niederdruckdampfdruck liegt bei Tissue-
oder Karton- und Verpackungsmaschinen unterhalb von 15 bar. Für
graphische Papiersorten kann es erforderlich sein, dass der Druck
P
ND ≤ 10 bar oder sogar ≤ 6
bar ist. Eine Heizgruppe kann wie oben beschrieben eine oder mehrere
Trockenzylinder einer Trockenpartie einer Papiermaschine umfassen.
Ganz allgemein ist es so, dass eine Heizgruppe nicht unbedingt identisch
mit einer Trockenzylindergruppe übereinstimmen muss, sondern
das Heizgruppen Trockenzylindergruppen übergreifend sind
und die Trockenzylinder mit Niederdruckdampf versorgen. Diesbezüglich
wird auch auf die
EP 0657580
A1 verwiesen, deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich
in die vorliegende Anmeldung mit aufgenommen wird.
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Um
auch ein Stillsitzen der Maschine ermöglichen zu können,
ist es vorteilhaft, wenn ein Kondensator vorgesehen ist, über
den entspannter Dampf aus den Heizgruppen an die Umwelt abgegeben
werden kann. Da dies stets mit einem Energieverlust einhergeht,
wird der Dampf nur im Falle von einer Abschaltung der Maschine über
einen Kondensor an die Umwelt abgegeben.
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Neben
der Vorrichtung stellt die Erfindung auch ein Verfahren zur Versorgung
von mindestens einer Heizgruppe zur Verfügung, bei dem
ein Thermokompressor den Druck eines in einem Druckraum entspannten
Dampfes mit einem Druck PAnach auf einen
Druck PAvor erhöht und als Treibmedium
Niederdruckdampf mit einem Druck PND hierfür
eingesetzt wird.
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Bevorzugt
wird der Niederdruckdampf bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren von einer Niederdruckdampfbereitstellungseinrichtung zur
Verfügung gestellt. Neben dem Treibmedium Niederdruckdampf
für den Thermokompressor kann auch vorgesehen sein, dass
beim Thermokompressor Hochdruckdampf eingespeist wird. Besonders
bevorzugt ist es, wenn bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren wenigstens zwei Heizgruppen in Kaskadenform niederdruckdampfversorgt
werden und zwar derart, dass der entspannte Dampf einer zweiten Heizgruppe
als Heizmedium für eine erste Heizgruppe zur Verfügung
gestellt wird.
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Die
Erfindung soll nachfolgend ohne Beschränkung anhand der
Ausführungsbeispiele beschreiben werden.
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Detaillierte Beschreibung
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Es
zeigen:
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1 den
Aufbau eines Systems, umfassend zwei Heizgruppen als Thermokompressorsystems;
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2 den
Aufbau eines Systems, bestehend aus zwei Heizgruppen als Kaskadensystem;
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3 eine
erste Variante eines erfindungsgemäßen Systems;
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4 eine
zweite Variante eines erfindungsgemäßen Systems.
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5 Symbolerklärung
gemäß DIN 2481
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In
1 ist
ein System zur Versorgung von Heizgruppen einer Papiermaschine mit
dampfförmigem Medium gemäß dem Stand
der Technik dargestellt, wie es beispielsweise in der
US 5,210,958 dargestellt ist.
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Das
System gemäß 1 umfasst
zwei Heizgruppen, eine erste Heizgruppe 100, die sogenannte
Heizgruppe A und eine zweite Heizgruppe 200, die sogenannte
Heizgruppe B. Jede der Heizgruppen umfasst einen oder mehrere nicht
dargestellte Trockenzylinder, wobei das Innere des Trockenzylinders
einen Druckraum (nicht dargestellt) umfasst.
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Die
erste Heizgruppe 100 und die zweite Heizgruppe 200 werden über
Niederdruckdampf über eine Niederdruckdampfleitung 300 versorgt.
Der Niederdruckdampf in der Niederdruckdampfleitung 300 hat
einen Druck PND. Von der Niederdruckdampfleitung 300 zweigen
Versorgungsleitungen 320.1, 320.2 zur ersten Heizgruppe 100 und
zur zweiten Heizgruppe 200 ab. In die Versorgungsleitungen
sind ansteuerbare Drosselventile 310.1, 310.2 eingebracht,
in denen der Druck vom in der Hauptleitung anliegenden Niederdruckdampfdruck
von PND auf die Drücke Pvor1 für die erste Heizgruppe und
Pvor2 für die zweite Heizgruppe
abgesenkt werden können. Der über die Versorgungsleitungen
der ersten Heizgruppe zugeführte Dampf wird in den Druckräumen,
das heißt im Inneren der Trockenzylinder, der ersten Heizgruppe
entspannt und verlässt diese mit einem Druck Pnach1.
Der die erste Heizgruppe verlassende Dampf wird über einen
Kondensator (nicht dargestellt) abgeschieden und nicht weiter verwandt.
Bei der zweiten Heizgruppe ist eine Rückführung
des die zweite Heizgruppe verlassenden entspannten Dampfes mit einem
Druck Pnach2 über eine Rückführleitung 340 und
einen in die Rückführleitung eingebrachten Thermokompressor 330,
in dem der Druck vom Druck Pnach2 auf den
Druck Pvor2 erhöht wird, zurück zur
Versorgungsleitung 320.2 für die zweite Heizgruppe 200 vorgesehen.
Der Thermokompressor 330 wird mit Hochdruckdampf über
eine eigenständige Hochdruckdampfversorgungsleitung 350 versorgt.
Der Druck am Thermokompressor wird mit einer Drossel 360 eingestellt.
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Ein
derartiges System ist wie die Darstellung zeigt sehr aufwendig und
hat des Weiteren den Nachteil, dass die Zuführung von Hochdruckdampf alleine
zum Betreiben des Thermokompressors notwendig ist.
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Ein
alternatives System zu dem System gemäß
1 aus
dem Stand der Technik zeigt
2. Bei dem
System gemäß
2 handelt
es sich um ein sogenanntes Kaskadensystem wie beispielsweise in der
AT 384254 offenbart. Gleiche
Bauteile wie in
1 sind mit denselben Bezugsziffern
belegt. Im Gegensatz zu dem System gemäß
1 verwendet das
System gemäß
2 lediglich
Niederdruckdampf zur Versorgung der beiden Heizgruppen. Wie im System
gemäß
1 zweigt von der Hauptleitung
300,
in dem der Niederdruckdampf mit einem Druck P
ND zugeführt
wird, je eine Versorgungsleitung
320.1,
320.2 zur
ersten und zur zweiten Heizgruppe ab. In die Versorgungsleitung
320.1 zur
ersten Heizgruppe
100 wie auch zur zweiten Heizgruppe
200 sind
jeweils Drosseln
310.1,
310.2 eingebracht, um
den Druck vom Wert P
ND in der Niederdruckdampfleitung auf
die Drücke P
vor1 für die
erste Heizgruppe und P
vor2 für
die zweite Heizgruppe abzusenken. Der entspannte Dampf aus der zweiten
Heizgruppe mit einem Druck P
nach2 wird über
die Rückführleitung
210 der Zuführleitung
320.1 der
ersten Heizgruppe
100 zugeführt und in diese eingespeist.
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Eine
Rückführung des in der zweiten Heizgruppe entspannten
Dampfes mit dem Druck Pnach2 als Dampf für
die erste Heizgruppe ist nur möglich, wenn zwischen erster
und zweiter Heizgruppe ein Druckunterschied besteht und Pvor1 < Pvor21 ist.
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Liegt
eine derartige Druckdifferenz nicht vor, so muss der entspannte
Dampf der Heizgruppe 2 mit einem Druck Pnach2 über
einen Kondensator 220 abgeschieden werden und geht somit
dem System verloren. Die Energie des Dampfes wird somit bei einem System
gemäß 2 nicht optimal genutzt.
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3 zeigt
eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Systems. Als Bezugsziffern werden um 1000 erhöhte Bezugsziffern
für gleiche Bauteile wie in den 1 und 2 verwandt.
Das System gemäß 3 besteht
wieder aus zwei Heizgruppen, einer ersten Heizgruppe 1100 und
einer zweiten Heizgruppe 1200.
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Die
Versorgung mit Niederdruckdampf eines Druckes PND übernimmt
wiederum die gemeinsame Versorgungsleitung 1300. Von der
gemeinsamen Versorgungsleitung 1300 zweigen Zuführleitungen 1320.1, 1320.2 zu
den einzelnen Heizgruppen 1100, 1200 ab. In den
Zuführleitungen 1320.1, 1320.2 zu den
einzelnen Heizgruppen sind Drosselventile 1310.1, 1310.2 vorgesehen,
um den Druck vom Druck in der gemeinsamen Zuführleitung
PND auf den Druck Pvor1 für
die erste Heizgruppe 1100 und Pvor2 für die
zweite Heizgruppe 1200 einzustellen. Die erste Heizgruppe
ist der zweiten Heizgruppe in Produktionsrichtung des Papiers gesehen
vorgeschaltet. Die erste Heizgruppe besitzt einen kleineren Dampfdruck PAvor als die zweite Heizgruppe, das bedeutet
PAvor1 < PAvor2. Dies ist gleichbedeutend, dass die
Trocknungstemperatur im Bereich der Heizgruppe 1100 niedriger
als im Bereich der zweiten Heizgruppe 1200 ist. Um die
der Heizgruppe zugeordneten Trockenzylinder beziehungsweise den
Trockenzylinder mit Wärme zu versorgen, kondensiert ein
Teil des Dampfes und gibt Wärme an den Trockenzylindermantel zur
Trocknung der Papierbahn ab. Der nach der Heizgruppe beziehungsweise
nach dem Trockenzylinder herrschende Druck Pnach1 beziehungsweise
Pnach2 ist jeweils kleiner als der Vordruck
beziehungsweise der Druck im Trockenzylinder. Dieser Druckabfall
ist notwendig, um das Kondensat zuverlässig aus dem Trockenzylinder
abzuführen. Im Normalbetrieb der Papiermaschine ist der
Druck Pnach2 > als Pnach1, so
dass der Entspannungsdampf der zweiten Heizgruppe über
die Rückführleitung 1500 der ersten Heizgruppe 1100 zugeführt
werden kann und dessen Energie verwendet. Möchte man nun
einen anderen Trocknungsgrad an der zweiten Heizgruppe 1200 einstellen,
beispielsweise weil die Papiersorte auf eine Papiersorte mit leichterem
Gewicht gewechselt wird, so muss in der Regel auch der Druck Pvor2 geändert, beispielsweise mittels
der Drossel 1310.2 abgesenkt werden. Wird der Druck Pvor2 abgesenkt, so reicht die Druckdifferenz
Pnach2 – Pvor1 oft
nicht mehr aus beziehungsweise ist nicht mehr gegeben. In einem
solchen Fall wäre eine Rückführung und
eine Weiterverwendung in der ersten Heizgruppe nicht mehr möglich.
Bei Systemen gemäß dem Stand der Technik wird
der Dampf kondensiert und über einen Kondensator an die
Umwelt abgegeben. Die Energie kann dann nicht mehr genutzt werden.
Im erfindungsgemäßen Fall ist aber neben der Rückführung
des entspannten Dampfes der zweiten Heizgruppe zur ersten Heizgruppe über
Rückführleitung 1500 vorgesehen, diesen
Dampf mit Hilfe eines Thermokompressors 1330 den Druck
so zu erhöhen, dass er wiederum der zweiten Heizgruppe
als Dampf mit einem Druck Pvor2 zugeführt
werden kann. Hierfür ist ein Sparventil 1550 in
der Rückführleitung 1500 vorgesehen die
Leitung zur ersten Heizgruppe 1100 sperrt. Über
Leitung 1600 wird der entspannte Dampf dem Thermokompressor 1330 zugeführt
und nach Druckerhöhung auf Pvor2 über
Leitung 1650 der Zuführleitung 1320.2 für
die zweite Heizgruppe 1200 zugeführt. Zwar ist
auch noch eine Leitung 1700 zu einem Kondensator 1710 vorgesehen,
dieser ist jedoch nur für den Notfall einzusetzen, beispielsweise
bei einem Papierbahnabriss, um die Dampfzufuhr zum Trockenzylinder
schnell zu unterbrechen. Selbstverständlich können
der ersten Heizgruppe 1100 noch weitere Heizgruppen vorgeschaltet
werden, was nicht dargestellt ist. Dadurch, dass die Heizleistung der
zweiten Heizgruppe 1200 abgesenkt werden kann, ohne dass
der entspannte Dampf nicht mehr an die erste Heizgruppe zurückgeführt
werden kann und verworfen werden muss, sondern über einen Thermokompressor 1330 auf
ein höheres Druckniveau gebracht werden kann, ist es möglich,
wie bei einem System in 3 gezeigt, die Trocknungstemperaturen
in den Heizgruppen in einem sehr weiten Bereich zu variieren, ohne
dass ein Energieverlust eintritt, weil der entspannte Dampf beispielsweise
der zweiten Heizgruppe weitgehend immer genutzt werden kann. Das
in 3 gezeigte System deckt somit den gesamten Betriebsbereich
einer Papiermaschine hinsichtlich erforderlicher Trocknungsleistungen
ab, wobei die Energie größtmöglich ausgenutzt
wird.
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Um
das System auch bei einer maximalen Papierproduktion betreiben zu
können, ist in einer Variante der erfindungsgemäßen
Lösung gemäß 3, die in 4 dargestellt
ist, vorgesehen, neben der gemeinsamen Niederdruckdampfleitung auch eine
Hochdruckdampfleitung 2000 vorzusehen, die über
Drosseln bzw. Ventile 2100.1, 2100.2 dem Thermokompressor 1330 zugeschaltet
werden kann. Der Thermokompressor kann somit optional entweder mit Niederdruckdampf
oder bei maximaler Papierproduktion mit Hochdruckdampf betrieben
werden. Gleiche Bauteile wie in 3 sind mit
denselben Bezugsziffern belegt. Wie beim System in 3 ist
auch beim System in 4 vorgesehen, den entspannten Dampf
der zweiten Heizgruppe 1200 entweder der ersten Heizgruppe 1100 zuzuführen
oder aber, nachdem der Druck mit Hilfe eines Thermokompressor 1330,
der bevorzugt mit Niederdruckdampf betrieben wird, angehoben wurde,
der zweiten Heizgruppe 1200 erneut zuzuführen.
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Mit
der Vorrichtung gemäß 4 kann eine Papiermaschine
auch hochgefahren werden, wenn eine Papiermaschine mit Niederdruckdampf
betrieben wird und ein Hochverfahren durch den Dampfdruck in der
Niederdruckschiene begrenzt wird. Dies ist möglich, da
der Dampfdruck in der Niederdruckschiene in der Regel niedriger
ist als der maximal zulässige Betriebsdruck der Trockenzylinder.
Wird eine Papiermaschine also hochgefahren und es stellt sich heraus,
dass ein weiteres Hochverfahren durch den Dampfdruck in der Niederdruckschiene
begrenzt wird, so kann bei einer Vorrichtung gemäß 4 mittels
eines mit Hochdruckdampf betriebenen Thermokompressors der Druck
bis zum maximal zulässigen Betriebsüberdruck angehoben
werden und somit die Papiermaschine auf die maximale Papierproduktion hochgefahren
werden. Beträgt z. B. der Dampfdruck in der Niederdruckschiene
300 kPa und der maximal zulässige Betriebsüberdruck
der Trockenzylinder 500 kPa, so kann der Druck in den Trockenzylindern
mittels einem mit Hochdruckdampf betriebenen Thermokompressors auf
500 kPa angehoben werden. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass entsprechende Sicherheitsvorrichtungen
wie bei der Vorrichtung gemäß 4 gegen
eine unzulässige Drucküberschreitung installiert
werden.
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In 5 sind
Symbolerklärungen für sämtliche Zeichnungen
von 1 bis 4 gemäß DIN 2481-Wärmekraftanlagen
angegeben.
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Mit
der Erfindung wird somit erstmals ein System angegeben, dass die
Vorteile des Kaskaden- als auch des Thermokompressorsystems miteinander
kombinieren. Im Normalbetrieb wird die Heizgruppe als Kaskadensystem
betrieben, was aus energetischer Sicht besonders günstig
ist. Wird eine Mindestdruckdifferenz zwischen erster und zweiter Heizgruppe
unterschritten, wird der Dampf nicht über einen Kondensor
an die Umwelt abgegeben, sondern über eine Dampfstrahlpumpe
bzw. einen Thermokompressor mittels Niederdruckdampf verdichtet
und in die gleiche Heizgruppe eingespeist. Dies hat den Vorteil
der Betriebsbereichserweiterung des Minimalbetriebs. Ein weiterer
Vorteil ist, dass der Thermokompressor als Treibmedium Niederdruckdampf
verwenden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform
besteht die Möglichkeit einer Umschaltung des Thermokompressors
auf Hochdruckdampf, wodurch der Betriebsbereich bei Maximalproduktion
erhöht werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - AT 384254 [0005, 0031]
- - US 5200958 [0006]
- - US 5210958 [0006, 0008, 0027]
- - EP 0657580 A1 [0016]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - DIN 2481 [0026]
- - DIN 2481 [0038]