устройство и способ сушки полотна тонкой бумаги с использованием возврата пара

Формула изобретения

1. Устройство для сушки полотна тонкой бумаги, включающее в себя

подогреваемый цилиндр (10);

линию питания (13), соединенную с цилиндром, чтобы нагревать его паром, и соединяемую с системой острого пара (12), при этом система острого пара снабжает, по меньшей мере, два потребителя острым паром при первом давлении;

конденсатную линию (17) для удаления конденсата из цилиндра;

кожух горячего воздуха (11) на внешней периферии цилиндра для вдувания горячего воздуха в направлении внешней периферии;

отводную линию (15), соединенную с кожухом горячего воздуха для удаления отходящего воздуха из кожуха горячего воздуха;

ступень первого давления (28), 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 (38 или 39) для передачи энергии от отходящего воздуха в отводной линии к конденсату после ступени первого давления; и

обратную линию (36), соединяемую с системой острого пара, для подачи пара, произведенного из конденсата, обратно в систему острого пара.

2. Устройство по п.1, в котором испарительное средство дополнительно включает в себя:

ступень второго давления (34), скомпонованную для сжатия конденсата от первого давления до второго давления, при этом средство передачи энергии (38), расположенное в отводной линии, после ступени второго давления, для нагревания конденсата, который сжимали до второго давления; и

ступень третьего давления (35), скомпонованную для увеличения в объеме нагретого конденсата от второго давления по существу до первого давления и для его испарения.

3. Устройство по п.2, дополнительно включающее в себя:

первый конденсатный сепаратор (18), который соединяют с конденсатной линией (17),

первую обратную линию (25), которую соединяют с первым конденсатным сепаратором,

при этом ступень первого давления образуют с помощью первого насоса (28) в первой обратной линии,

второй конденсатный сепаратор (29), который связывают с первой обратной линией, предпочтительно посредством диффузора (30), и который нагревают горячим извлеченным воздухом посредством трубчатого теплообменника (39), в котором пар, полученный в конденсатном сепараторе, идет в систему пара (12) посредством регулирующего клапана (37).

4. Устройство по п.2 или 3, дополнительно включающее в себя:

вторую обратную линию (33), которую присоединяют ко второму конденсатному сепаратору,

при этом ступень второго давления образована из второго насоса (34) во второй обратной линии, и теплообменник (38) интегрирован во вторую обратную линию после второго насоса,

при этом ступень третьего давления образуют с помощью увеличивающего объем средства (35), в частности, расширительного клапана, расположенного во второй обратной линии после теплообменника, вторую обратную линию соединяют со вторым конденсатным сепаратором после увеличивающего объем средства, и линию обратной связи соединяют со вторым конденсатным сепаратором.

5. Устройство по п.2, в котором второе давление заключается в интервале 23-27 бар, предпочтительно 24-26 бар и наиболее предпочтительно 25 бар.

6. Устройство по п.1, в котором первое давление заключается в интервале 10-15 бар, предпочтительно 13-14 и наиболее предпочтительно 13 бар.

7. Устройство по п.1, в котором средство передачи энергии включает в себя конденсатный сепаратор (29), через который проходит отводная линия (39).

8. Устройство по п.1, в котором кожух горячего воздуха скомпонован, чтобы вдувать горячий воздух в направлении внешней периферии при температуре свыше 530°C.

9. Способ возвращения пара при сушке полотна тонкой бумаги, используя цилиндр (10), поданного из системы острого пара (12), и кожух (11) горячего воздуха, который вдувает горячий воздух на полотно тонкой бумаги, включающий в себя этапы:

удаления конденсата из цилиндра;

сжатие конденсата до первого давления, по существу соответствующего давлению системы острого пара;

нагревание конденсата путем обмена теплом с отходящим воздухом из кожуха горячего воздуха;

испарение конденсата; и

подачу полученного пара в систему острого пара.

10. Способ по п.9, в котором после того, как сжимают до первого давления и до того, как нагревают отходящим воздухом из кожуха горячего воздуха, конденсат сжимают до второго давления, и после того, как нагревают отходящим воздухом из кожуха горячего воздуха, конденсат сжимают по существу до первого давления, чтобы вызвать испарение.

11. Способ по п.10, в котором второе давление заключается в интервале 23-27 бар, предпочтительно 24-26 бар и наиболее предпочтительно 25 бар.

12. Способ по п.9, в котором первое давление заключается в интервале 10-15 бар, предпочтительно 13-14 бар и наиболее предпочтительно 13 бар.

13. Способ по п.9, в котором отходящий воздух имеет температуру свыше 350°C.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к производству тонкой бумаги и, в частности, к устройству для сушки полотна тонкой бумаги с использованием подогреваемого цилиндра, известного как янки-цилиндр или крепирующий цилиндр, который нагревается паром, подаваемым из системы острого пара, и кожуха горячего воздуха, расположенного вокруг периферии цилиндра для вдувания горячего воздуха на полотно тонкой бумаги и извлечения воздуха из ленты, таким образом, полотно тонкой бумаги сушат с помощью горячей наружной поверхности цилиндра, а также горячим воздухом. Полученный водяной пар удаляют через воздушный клапан кожуха горячего воздуха. Настоящее изобретение также относится к способу возвращения пара при сушке полотна тонкой бумаги, используя такое устройство.

Тонкая бумага относится к мягкой, впитывающей бумаге, имеющей низкую бумажную плотность. Вообще, вес на единицу площади выбирают между 8 и 40 г/м² и, в частности, между 10 и 25 г/м² на слой. Полный основной вес многослойного бумажного продукта составляет предпочтительно не больше 120 г/м ² и особенно предпочтительно не больше 60 г/м² . Плотность такого продукта составляет типично ниже 0,6 г/м ³, предпочтительно ниже 0,30 г/м² и более предпочтительно между 0,08 и 0,20 г/м³.

Производство тонкой бумаги отличается от производства бумаги, в которой вес на единицу площади является чрезвычайно низким и коэффициент растяжения много выше (смотри стандарты DIN EN 12625-4 и DIN EN 12625-5). Вообще бумага и тонкая бумага отличаются по величине их модуля упругости, который является параметром материала, который характеризует прочностные свойства этих плоских продуктов.

Высокий коэффициент растяжения обусловлен наружным и внутренним крепированием бумаги. Наружное крепирование достигается путем сжатия полотна бумаги на сухом цилиндре, используя крепирующий шабер, хотя внутреннее крепирование достигается за счет разницы оборотов между двумя сетками. Сжатие и сдвиг заставляют бумажное полотно, которое является еще влажным и пластично деформируемым, разламываться изнутри, таким образом, становясь более растяжимым под нагрузкой, чем некрепированная бумага.

Влажные полотна тонкой бумаги обычно сушат, используя так называемую янки-сушку, TAD (Through Air Drying - прямую воздушную сушку) или технологии импульсной сушки.

Волокна, содержащиеся в тонкой бумаге, являются, главным образом, целлюлозными волокнами, такими как волокнистая масса из химической целлюлозы (например, крафт-сульфитная и сульфитная целлюлозы), древесная масса (например, порубочные остатки), термомеханическая древесная масса, химико-механическая целлюлоза и/или химико-термомеханическая древесная масса CTMP (chemithermomechanical pulp). Возможно использовать массы, образованные из твердой древесины, мягкой древесины или однолетников. Волокна также могут быть рециклированными волокнами или смешанными рециклированными волокнами. Волокна могут быть обработаны добавками, такими как наполнители, пластификаторы (например, четвертичные аммониевые соединения) и связующие (например, присадки для механической прочности или влагостойкие присадки), которые применяют, чтобы облегчить первоначальное образование бумаги и регулировать ее свойства. Тонкая бумага может также содержать другие типы волокон, такие как целлюлозное искусственное волокно или синтетические волокна, которые повышают прочность, впитывающую способность, гладкость или мягкость тонкой бумаги.

Использование обогреваемого паром цилиндра и кожуха горячего воздуха на тканевом полотне, проходящем вокруг подогреваемого цилиндра, известно из уровня техники, как раскрыто для примера в DE 102007006960 A1, EP 294982 B1 или EP 1027495 B1.

Из-за повышения энергетических затрат, которые также отражены в стоимости извлечения пара из сети острого пара, прилагают усилия, чтобы уменьшить количество требуемого пара, для того чтобы уменьшить энергетические затраты, связанные с изготовлением бумаги.

Поэтому целью настоящего изобретения является обеспечение устройства для сушки полотна тонкой бумаги и способа возвращения пара при сушке полотна тонкой бумаги, которые дают возможность уменьшения количества пара, требуемого из сети острого пара для сушки полотна тонкой бумаги, используя устойчивую цепь регулирования, и, в частности, для того чтобы уменьшать затраты, связанные с производством бумаги.

Эту цель достигают с помощью устройства с признаками из п.1 и способа с признаками из п.9.

Изобретение основано на концепции утилизации воздуха, извлеченного из кожуха горячего воздуха, который использовали, чтобы сушить полотно тонкой бумаги (и который еще содержит большое количество остаточной энергии, чтобы повторно испарить конденсат из подогреваемого цилиндра, и подавать произведенный пар при повышенном давлении обратно в систему острого пара. Эффект этого заключается в том, что меньше пара необходимо извлечь из системы острого пара, таким образом, уменьшая энергетические затраты и также стоимость производства полотна тонкой бумаги. К тому же система острого пара действует как большой буфер, позволяющий установление устойчивой цепи регулирования с совмещенными устойчивой сушкой и стабильным качеством бумаги.

Соответственно, устройство для сушки тонкой бумаги включает в себя подогреваемый цилиндр, известный как янки-цилиндр или крепирующий цилиндр. Для того чтобы цилиндр подогревался паром, его присоединяют к линии питания, которая подает пар и которую соединяют с системой острого пара. В контексте настоящего изобретения система острого пара относится к любой сети, которая обеспечивает острый пар при первом давлении, по меньшей мере, для двух потребителей. Одним из двух потребителей является подогреваемый цилиндр машины, делающей тонкую бумагу. Другим потребителем мог быть, например, другой подогреваемый цилиндр, принадлежащий другой машине, делающей тонкую бумагу. Однако возможны другие потребители. Конденсат, полученный в цилиндре во время процесса сушки, удаляют из цилиндра посредством конденсатной линии. Устройство еще включает в себя кожух горячего воздуха, расположенный вокруг периферии цилиндра для вдувания воздуха в направлении периферии и поэтому в действии для вдувания горячего воздуха на полотно тонкой бумаги, проходящее вокруг подогреваемого цилиндра. Таким образом, хотя полотно тонкой бумаги сушат с помощью горячей наружной периферии подогреваемого цилиндра, его также сушат горячим воздухом, вдуваемым на него из кожуха горячего воздуха. Как только использовали горячий воздух из кожуха горячего воздуха, чтобы сушить тонкую бумагу, его удаляют из кожуха горячего воздуха вместе с испаренной водой по отводной линии. Устройство согласно изобретению также включает в себя ступень первого давления, которая скомпонована, чтобы сжимать конденсат, удаленный из цилиндра, до первого давления янки-цилиндра. Давление, достигнутое в ступени первого давления, может отклоняться от первого давления на ±2-7 бар. К тому же устройство согласно настоящему изобретению включает в себя средство испарения, по меньшей мере, для частично испаряющегося конденсата с использованием средства передачи энергии. Средство передачи энергии скомпоновано, чтобы передавать энергию от отходящего воздуха в отводной линии к конденсату. Средству переноса энергии может быть нанесен серьезный ущерб присутствием паровых пузырьков в конденсате; по этой причине в соответствии с настоящим изобретением средство передачи энергии размещают после ступени первого давления. Увеличение давления повышает точку кипения конденсата (воды), таким образом, исключая наличие паровых пузырьков в теплообменнике. В конечном счете, устройство из настоящего изобретения включает в себя трубопровод обратной связи, соединяемый с системой острого пара, для подачи пара, произведенного из конденсата обратно в систему острого пара. Имеющая признаки изобретения компоновка дает возможность утилизации воздуха, извлеченного из кожуха горячего воздуха или, в частности, его энергии, чтобы получить пар из конденсата, который удаляют из цилиндра, чтобы уменьшить затраты на производство острого пара. К тому же система острого пара создает буфер достаточного размера, чтобы позволить установление устойчивой цепи регулирования, которая необходима для поддерживания температуры подогреваемого цилиндра постоянной, и, таким образом, достигать постоянного качества сушки и постоянного качества бумаги.

Для того чтобы дополнительно повысить передачу тепла между воздухом, извлеченным из кожуха, и конденсатом (водой) и дополнительно уменьшить наличие паровых пузырьков в конденсате, предпочтительно обеспечивать ступень второго давления, которая скомпонована, чтобы сжать конденсат по существу от первого давления до второго, более высокого, давления. Это дополнительно повышает точку кипения, заставляя любые паровые пузырьки в конденсате уменьшать объем, таким образом, по существу, исключая наличие паровых пузырьков. Средство передачи энергии, поэтому, обеспечивают после ступени второго давления и предпочтительно осуществляют с помощью теплообменника, в частности, трубчатого теплообменника, расположенного в отходящем воздухе. Теплообменник нагревает конденсат, который сжимали до второго давления.

В конечном счете, еще более предпочтительным является обеспечение ступени третьего давления, которая скомпонована так, чтобы мгновенно импульсно испарять нагретый конденсат путем расширения конденсата от второго давления до первого давления, т.е. это испарение является главным результатом уменьшения давления предварительно нагретого конденсата, так что его точка кипения внезапно падает и становится превышенной, вызывая фазовый переход от жидкости к газу. Это расширение также предназначено довести давление полученного пара до уровня давления системы острого пара, так что он может быть возвращен в сеть по трубопроводу обратной связи.

Для того чтобы получить оптимальное разделение между паром и конденсатом, а также позволить установление цепи регулирования, предпочтительно, что устройство согласно настоящему изобретению дополнительно включает в себя первый конденсатный сепаратор, соединенный с конденсатной линией, и первую обратную линию, соединенную с первым конденсатным сепаратором. В этой компоновке ступень первого давления образуют с помощью первого насоса в первой обратной линии. Обеспечивают также второй сепаратор и соединяют с первой обратной линией. Как будет очевидно из описания ниже, температура второго конденсатного сепаратора является значительно более высокой, чем температура в первом сепараторе, и как таковая является более высокой, чем температура в первом конденсатном сепараторе, и как таковая выше, чем температура конденсата, который вводится во второй конденсатный сепаратор по первой обратной линии. Чтобы компенсировать эту разницу в температуре, конденсат предпочтительно вводят во второй конденсатный сепаратор через диффузор. К тому же вторую обратную линию соединяют со вторым конденсатным сепаратором. В этой компоновке ступень второго давления образуют с помощью второго насоса во второй обратной линии, и теплообменник интегрирован во вторую обратную линию, после второго насоса. В этом варианте воплощения ступень третьего давления предпочтительно образуют с помощью увеличивающего объем средства в виде расширительного клапана или капиллярной трубки/дросселя, расположенного во второй обратной линии после теплообменника.

К тому же вторую обратную линию соединяют со вторым конденсатным сепаратором, после увеличивающего объем средства. Полученный пар подают обратно из второго конденсатного сепаратора посредством линии обратной связи, соединенной с ним.

В зависимости от первоначальной температуры конденсата и температуры отходящего воздуха, проходящего через теплообменник, второе давление заключается предпочтительно в интервале 23-27 бар, предпочтительно в интервале 24-26 бар и наиболее предпочтительно 25 бар. Этот интервал давления выбирают так, что точка кипения не превышена, что касается тепла, переданного к конденсату, и поэтому никакого пара не производится во время прохождения через теплообменник. В этом предпочтительном варианте воплощения пар не будет получаться до тех пор, пока конденсат подвергается расширению на ступени третьего давления.

В зависимости от давления системы острого пара первое давление заключается в интервале 10-15 бар, предпочтительно 13-14 бар и наиболее предпочтительно 13 бар.

В качестве альтернативы компоновке средства передачи энергии как теплообменника, который интегрирован во вторую обратную линию, также возможно, что средство передачи энергии могло заключать в себе конденсатный сепаратор, через который проходит отводная линия, предпочтительно с большой площадью поверхности, так что тепло передается от отходящего воздуха к конденсату в конденсатном сепараторе, заставляя конденсат в сепараторе конденсата испаряться. В этом варианте воплощения пар, полученный в конденсатном сепараторе, подобным образом подают обратно в систему острого пара по линии обратной связи. Однако с такой компоновкой конденсатный сепаратор необходимо размещать в более высокой позиции, т.е. над бумагоделательной машиной, хотя ее размеры и вес являются большими. Это может представлять конструктивные и проектные проблемы. Однако преимущество этой компоновки заключается в том, что не требуются насосы и клапаны.

Чтобы достигнуть достаточно большой передачи тепла для испарения и, таким образом, достигнуть эффективной системы, особенно предпочтительным является использовать высокотемпературные кожухи для кожухов горячего воздуха, как описано в EP 0905311 A2, например. Такие кожухи горячего воздуха конструктивно исполнены, чтобы вдувать воздух на полотно тонкой бумаги при температуре свыше 530°C. Теперь достигнутая максимальная температура составляет приблизительно 650°C. В зависимости от применения отходящий воздух из такого типа высокотемпературного кожуха имеет температуру где-то на 150°C меньше, чем температура горячего воздуха, и максимальная температура отходящего воздуха составляет поэтому 500°C.

Кроме устройства согласно настоящему изобретению также предложен способ возвращения пара при сушке полотна тонкой бумаги, используя гидравлический регулятор подачи из системы острого пара, и кожух горячего воздуха, который вдувает воздух на полотно тонкой бумаги. Способ настоящего изобретения включает ступени удаления конденсата из цилиндра, сжатие конденсата до первого давления, соответствующего давлению системы острого пара, нагревания конденсата путем теплообмена с отходящим воздухом из кожуха горячего воздуха, испарения конденсата, а также подачу полученного пара в систему острого пара.

Как есть, в случае, что касается устройства, после того как конденсат сжали до первого давления и перед тем, как его нагревают отходящим воздухом из кожуха горячего воздуха, предпочтительно сжать его до второго, более высокого давления, таким образом, повышая точку кипения конденсата (воды) и уменьшая наличие паровых пузырьков. Это предусматривает более хорошую передачу тепла. Также предпочтительно, что конденсат не испаряют во время передачи тепла от отходящего воздуха к конденсату. Таким образом, должно быть выбрано достаточно высокое давление, и испарение (путем увеличения объема до первого давления) не должно происходить до тех пор, пока конденсат не нагрели отходящим воздухом из кожуха горячего воздуха.

Второе и первое давления заключаются в интервалах, приведенных выше, хотя температура отходящего воздуха составляет предпочтительно более чем 350°C.

Вышеупомянутые признаки изобретения могут применяться в несоответствии друг другу, по отдельности и независимо друг от друга, или в любой комбинации. Дополнительные признаки, которые могут комбинироваться с одним или более вышеупомянутыми признаками, будут очевидны из следующего описания предпочтительного варианта воплощения. Описание делает ссылку на следующие прилагающиеся чертежи:

фигура 1 представляет собой принципиальную схему первого варианта воплощения устройства согласно настоящему изобретению, и

фигура 2 представляет собой принципиальную схему второго варианта воплощения устройства согласно настоящему изобретению.

На фигуре 1 только показаны части машины, делающей тонкую бумагу, подогреваемые паром, - янки-цилиндр 10 и совмещенный кожух 11 высокотемпературного горячего воздуха. Кожух 11 горячего воздуха может быть кожухом в соответствии с EP 0905311 A2, например. Также показана линия системы острого пара 12, которая представляет систему острого пара, из которой янки-цилиндр 10 снабжают паром. Система острого пара 12 обеспечивает острый пар при давлении приблизительно 13 бар. Система острого пара 12 и янки-цилиндр 10 соединены вместе посредством линии питания 13. Давление в линии питания 13 уменьшают с помощью увеличивающего объем устройства 14. Пар, поданный в янки-цилиндр 10 при давлении 6-8 бар, нагревает янки-цилиндр 10, так что полотно тонкой бумаги (не показано), проходящее вокруг наружной поверхности (или части наружной поверхности) янки-цилиндра 10, сушится за счет теплопроводности.

К тому же кожух 11 так называемого высокотемпературного воздуха располагается вдоль части наружной поверхности янки-цилиндра 10 и в иллюстрированном варианте воплощения вдувает горячий воздух при температуре в диапазоне, теперь не превышающем 650°C на сторону полотна тонкой бумаги, противоположную наружной стороне янки-цилиндра 10, таким образом, высушивая полотно за счет конвекции. После столкновения с полотном тонкой бумаги горячий воздух удаляется по выходным каналам (не показано) в кожухе 11 горячего воздуха. С этой целью вентилятор 16 располагают в конце отводной линии 15. Отходящий воздух удаляют посредством вентилятора 16 по отводной линии 15 через байпас 40 с клапаном 42 для открывания или закрывания байпаса и посредством вентилятора 16 и делают доступным для образования горячей воды, нагревания механического цеха, в котором расположена бумагоделательная машина, предварительного подогрева свежего воздуха, или для дополнительных процессов возврата тепла. Альтернативно и в соответствии с настоящим изобретением отходящий воздух может течь по отводной линии 15, если клапан 43 открыт, по линии 41 через теплообменник 38, интегрированный в отводную линию 15, перед тем, как его подают посредством вентилятора 16 в вышеупомянутые процессы возврата тепла. Теплообменник 38 может быть обычным трубчатым теплообменником.

При нагревании янки-цилиндра 10 пар конденсируется и конденсат, который находится при температуре насыщенного пара, удаляют из янки-цилиндра при давлении примерно 5-6 бар. Конденсатная линия 17 обеспечена с этой целью. Конденсатная линия ведет к первому конденсатному сепаратору 18, который отделяет конденсат от пара. К тому же верхняя часть конденсатного сепаратора 18 соединена посредством линии 19 с термокомпрессором 20 (струйный насос), который может быть приведен в жидкостное соединение с линией системы острого пара 12 посредством линии 21 и клапана 23. Таким образом, пар в первом конденсатном сепараторе 18, который находится в интервале давлений 5-6 бар и при температуре приблизительно 150°C - 160°C, извлекают в термокомпрессор 20 и подают обратно в янки-цилиндр 10 посредством линии питания 13. Конденсат 22 (водяной пар), т.е. вода при температуре по существу близкой к температуре насыщенного пара, собирается в нижней части первого конденсатного сепаратора 18. Конденсат подают в сборный резервуар (не показан) посредством увеличивающего объем средства 26. Нижнюю часть первого конденсатного сепаратора 18 также соединяют с первой обратной линией 25 для удаления конденсата 22. Клапан 27 позволяет конденсату 22 в первом конденсатном сепараторе 18 течь в первую обратную линию 25. Первый насос 28 (ступень первого давления) располагают после клапана 27. Насос 28 заставляет служить причиной давления конденсата 22 до давления приблизительно 13,5 бар и передает конденсат во второй конденсатный сепаратор 29. На входе во второй конденсатный сепаратор 29 конденсат имеет приблизительное давление 13 бар и температуру между примерно 150°C и 160°C. Однако преобладающая температура во втором конденсатном сепараторе 29 составляет приблизительно 180°C - 190°C (как описано ниже). Из-за разницы в температуре между введенным конденсатом и средой во втором конденсатном сепараторе 29 конденсат из обратной линии 25 вводят во второй конденсатный сепаратор 29 посредством диффузора 30. Конденсат 31 по существу в жидком виде собирается в нижней части второго конденсатного сепаратора 29. Нижнюю часть второго конденсата 29 соединяют со второй обратной линией 33. Второй насос 34 (ступень второго давления) располагают после конденсатного сепаратора 29. Второй насос 34 сжимает конденсат 31 из второго конденсатного сепаратора 29 до давления приблизительно 25 бар.

Сжатый конденсат, который имеет температуру приблизительно 180°C - 190°C после насоса 34, течет через теплообменник 38. Энергия от отходящего воздуха в отводной линии 15, таким образом, передается к конденсату в обратной линии 33, и конденсат нагревается. Давление конденсата выбирают, чтобы было достаточно высоким для гарантирования того, что конденсат не испаряется при нагревании, в частности, так, что никакие паровые пузырьки не получаются. После теплообменника 38 конденсат имеет температуру приблизительно 209°C при давлении 25 бар. Расширительный клапан 35 также обеспечивают в обратной линии 33 после теплообменника 38. На расширительном клапане 35 часть конденсата расширяется от 25 бар до приблизительно 13,5 бар, вызывая мгновенное испарение конденсата, а также уменьшение температуры до температуры насыщенного пара. Вслед за расширительным клапаном 35 (увеличивающее объем средство) вторая обратная линия 33 ведет ко второму конденсатному сепаратору 29, предпочтительно в его верхней части. Таким образом, второй конденсатный сепаратор 29 содержит пар, произведенный из конденсата в интервале давлений 13-14 бар и при температуре приблизительно 180°C - 190°C.

Линию обратной связи соединяют с верхней частью второго конденсатного сепаратора 36 и соединяют или приводят в жидкостное соединение с линией системы острого пара 12 посредством клапана 37. Если клапан 37 открыт, пар, произведенный из второго конденсатного сепаратора 29, подают обратно в систему острого пара (или линию системы острого пара) при давлении, которое приблизительно соответствует давлению системы острого пара.

Работа устройства из настоящего изобретения и, следовательно, способ настоящего изобретения объясняются далее.

Водяной пар, использованный для сушки полотна тонкой бумаги (не показано) конденсируется в янки-цилиндре 10 и удаляется из янки-цилиндра 10 по конденсатной линии 17 в виде конденсата при температуре около температуры насыщенного пара и в интервале давлений 5-6 бар. Конденсат подают в первый конденсатный сепаратор 18. Это выполняет первое разделение паровой и жидкой фаз. Жидкая вода (конденсат) 22 собирается в нижней части первого конденсатного сепаратора 18, и, если клапан 27 открыт, он подается по первой обратной линии 25 во второй конденсатный сепаратор 29 посредством первого насоса (ступень первого давления), который сжимает его до приблизительно 13,5 бар. Конденсат потом подается посредством диффузора 30 во второй конденсатный сепаратор 29, который выполняет дополнительное разделение паровой и жидкой фаз. Жидкий конденсат 31, который собирается в нижней части второго конденсатного сепаратора 29, подается при температуре приблизительно 180°C через клапан 32 в теплообменник 38 посредством второго насоса 34 во второй обратной линии 33, который сжимает конденсат от давления, преобладающего во втором конденсатном сепараторе 29 (между 13 и 14 бар), до давления 25 бар. Конденсат еще имеет давление 25 бар на выходе из теплообменника 38, но находится при достаточно высокой температуре, приблизительно 209°C. Отходящий воздух из кожуха горячего воздуха течет через теплообменник 38 при максимальной температуре 500°C, таким образом, нагревая конденсат от первоначальной температуры 180°C до температуры приблизительно 209°C. Увеличивающее объем средство в виде расширительного клапана 35 внезапно уменьшает давление нагретого конденсата от 25 бар до 13,5 бар, давая в результате падение температуры до температуры насыщенного пара. Это уменьшение давления вызывает мгновенное испарение конденсата, и конденсат переходит в паровую фазу. Этот пар подают по обратной линии 33 во второй конденсатный сепаратор 29, из которого его можно подать обратно в систему острого пара по линии обратной связи 36, если клапан 37 открыт. Посредством ступеней двух давлений, в частности, ступени второго давления, которая увеличивает давление до 25 бар, точка кипения конденсата значительно повышается, таким образом, избегая любых паровых пузырьков, которые могут в противном случае присутствовать в конденсате. В результате, передача тепла от отходящего воздуха к конденсату в теплообменнике 38 является более эффективной. Это делает более эффективным использование энергоемкости отходящего воздуха.

Для бумагоделательной машины, которая потребляет между 7 и 9 тоннами пара в час, имеющая признаки изобретения система делает возможным подавать 1-3 тонны пара в час в систему острого пара 12. Таким образом, фактическая потребность острого пара из сети уменьшается на 1-3 тонны, таким образом, делая возможным значительное уменьшение (вплоть до 1/3) в стоимости острого пара. В том, что касается конструктивного исполнения системы регулирования, обратная связь пара с системой острого пара является чрезвычайно выгодной, так как не имеют место колебания в потреблении. Система острого пара обеспечивает острый пар в количествах, по меньшей мере, в 20 тонн и образует большой буфер, который допускает буферизацию 1-3 тонн возвращающегося пара без каких-либо проблем регулирования. Соответственно, пара не может быть подано слишком много или слишком мало в янки-цилиндр, что вызвало бы избыточные подъемы температуры или флуктуации. Проблемы возникают, если наружная поверхность янки-цилиндра является слишком горячей: влага в полотне тонкой бумаги производит паровые пузырьки, поднимающие бумагу от янки-цилиндра. Значительные проблемы производства подобны, если температурный профиль янки-цилиндра изменяется на более чем 10°C. Это вызывает нежелательные изменения в качестве бумажного полотна как результат нестабильной сушки. Устройство и способ настоящего изобретения могут предотвратить "перегрев и температурные флуктуации" в янки-цилиндре, таким образом, исключая описанные проблемы. Присутствующую энергию подают обратно в сеть и, таким образом, удаляют из цепи регулирования.

Как дополнительное преимущество, возврат конденсата и производство пара также уменьшают количество конденсата, который надо удалить в резервуар сбора конденсата по линиям 24 и 26. Это уменьшение составляет также 1-3 тонны. Уменьшенное количество охлаждающей воды также ведет к уменьшению производственных затрат.

Таким образом, настоящая система представляет значительное преимущество над известной областью техники.

Так как альтернативу варианту воплощения описывали со ссылкой на фигуру 1, то устройство может быть скомпоновано, как показано на фигуре 2. Одни и те же или сравнимые части отмечены одними и теми же ссылочными номерами, а повторное описание будет пропущено.

Компоновка из фигуры 2, главным образом, отличается от компоновки из фигуры 1 тем, что исключены ступень второго давления (включая вторую обратную линию 33, клапан 32 и насос 34), расширительный клапан 35 и теплообменник 38.

Вместо этого конденсат 22 в первом конденсатном сепараторе 18 сжимают до 13 бар с помощью насоса 28 и первой обратной линии 25 и подают через диффузор 30 во второй конденсатный сепаратор 29. Жидкий конденсат собирается в нижней части второго конденсатного сепаратора 29. Предпочтительно, отводная линия 15 проходит через эту часть в виде трубчатого теплообменника (воздух-вода) 39, так что тепло от отходящего воздуха в отводной линии 15, текущего через клапан 43 и линию 41 в спираль 39, прямо передается конденсату 31, содержащемуся во втором конденсатном сепараторе 29, и конденсат испаряется во втором конденсатном сепараторе. Отходящий воздух охладителя потом подают посредством вентилятора 16 в другие процессы извлечения тепла, предварительно описанные. Если клапан 37 открыт, то пар, полученный во втором конденсатном сепараторе 29, подают обратно в линию системы острого пара 12 по линии обратной связи 36, и, таким образом, возвращается в систему острого пара.

Преимущество этой компоновки состоит в том, что ступень второго давления и совмещенные компоненты могут быть устранены, так что инвестиционные расходы могут быть снижены. Устройство структурно является более простым. Однако эта компоновка имеет недостаток, сравнимый с недостатком, показанным на фигуре 1, в котором второй конденсатный сепаратор 29 необходимо располагать выше всего, т.е. непосредственно ниже или на крыше механического цеха, в котором размещена бумагоделательная машина. Однако потому что емкость имеет очень большие внешние размеры и вес между 30 и 50 тоннами, это может поставить проблемы проектирования зданий и сооружений.

Не считая этого аспекта, второй вариант воплощения обеспечивает те же самые преимущества, как вариант воплощения, описанный со ссылкой на фигуру 1.

Вдобавок к вариантам воплощения, описанным выше, ясно, что другие компоновки и/или комбинации вариантов воплощения являются также возможными. Например, возможно для отходящего газа, покидающего теплообменник 38 на фигуре 1, быть потом поданным через второй конденсатный сепаратор 29 для подогрева содержащегося конденсата. Также возможно, что могут быть использованы другие источники сбросного тепла от бумагоделательной машины, например, чтобы подогревать конденсат в одной точке или другой (в первом или втором конденсатном сепараторе или другом месте). Основываясь на вышеизложенных описаниях, специалистам в области техники будет очевидно, что возможны и осуществимы различные вариации и модификации отображенных вариантов воплощения без отступления от принципов настоящего изобретения, как определено в следующей формуле изобретения.