NL2005973C2 - Systeem en werkwijze voor het verwarmen van een in een textielwasserij te gebruiken procesmedium. - Google Patents

Description

Systeem en werkwijze voor het verwarmen van een in een textielwasserij te gebruiken procesmedium

De uitvinding heeft betrekking op een systeem voor het verwarmen van een in een 5 textielwasserij te gebruiken procesmedium. De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het verwarmen van een in een textielwasserij te gebruiken procesmedium, in het bijzonder door gebruikmaking van een systeem voor het verwarmen van een in een textielwasserij te gebruiken procesmedium overeenkomstig de uitvinding.

10

Industriële textielreiniging vormt een dienstverlenende activiteit die beantwoordt aan de noodzaak om textiel op een aantrekkelijke en hygiënische manier te kunnen hergebruiken. In industriële wasserijen worden diverse soorten textiel, veelal gevormd door kleding, beddengoed, en handdoeken, et cetera, daarbij op natte wijze gewassen, 15 waarbij gebruik wordt gemaakt van van reinigingsmiddelen voorzien waswater dat bij verhoogde temperatuur op intensieve wijze in contact wordt gebracht met het te reinigen textiel.

Daarbij wordt het alkalische waswater doorgaans vooreerst opgewarmd middels een 20 conventionele stoomketel, waarna het waswater eigenlijk kan worden toegepast. Na gebruik van het waswater wordt het waswater, eventueel na filtering, doorgaans geloosd. De lozing vindt doorgaans via de riolering of het oppervlaktewater plaats, nadat veelal onder meer zand en textielvezels zijn afgescheiden van het te lozen afvalwater door filtering. Echter, het Nederlandse octrooi NL1028933 stelt voor gebruik 25 te maken van de warmte van water van een eerdere wasbeurt, hetgeen vanuit energetisch en economisch oogpunt bijzonder voordelig is.

De uitvinding heeft daarom tot doel het verschaffen van een verder verbeterd systeem voor het verwarmen van een in een textielwasserij te gebruiken procesmedium, zoals 30 waswater, dan wel het verschaffen van een bruikbaar alternatief voor de bestaande systemen en werkwijzen.

De uitvinding verschaft daartoe een systeem voor het verwarmen van een in een textielwasserij te gebruiken procesmedium, omvattende: ten minste één 2 warmtekrachtinstallatie voor het genereren van elektrische energie en restwarmte, ten minste één eerste warmtewisselaar voor het overdragen van ten minste een deel van de gegenereerde restwarmte aan ten minste één intermediair medium, ten minste één tweede warmtewisselaar voor het overdragen van warmte van het verwarmde 5 intermediaire medium naar een procesmedium, en ten minste één textielbehandelende module ingericht voor gebruik van het verwarmde procesmedium.

Daar de behoefte aan vers warm koelwater (tapwater) met een temperatuur van circa 90°C in een industriële textielwasserij voor directe toepassing ervan beperkt is, is toepassing van een warmtekrachtinstallatie doorgaans niet rendabel. Echter, door het 10 aanwenden van ten minste een deel van de door de warmtekrachtinstallatie gegenereerde restwarmte voor indirecte opwarming van één of meerdere procesmedia via een intermediair procesmedium door toepassing van meerdere warmtewisselaars kan het rendement van de warmtekrachtinstallatie substantieel worden verhoogd. Daarbij kan de warmtekrachtinstallatie niet alleen worden aangewend voor indirecte 15 verwarming van één of meerdere procesmedia - doorgaans in de vorm van processtromen - doch kan een deel van de restwarmte aanvullend worden aangewend voor directe toepassing als intermediair medium in de textielwasserij. Bovendien kan de door de warmtekrachtinstallatie gegenereerde elektrische energie worden aangewend voor aandrijving van één of meerdere textielbehandelende modules. Door indirecte 20 verwarming van één of meerdere procesmedia wordt toepassing van een warmtekrachtinstallatie als energiebron bijzonder voordelig. De warmtekrachtinstallatie wordt veelal tevens aangeduid als warmtekrachtcentrale of warmtekrachtkoppeling. De warmtekrachtinstallatie wordt doorgaans gevoed met een brandstof, doorgaans een brandbaar gas, zoals aardgas, waardoor de warmtekrachtinstallatie de facto fungeert als 25 gasmotor of gasturbine. Toepassing van een alternatieve brandstof, zoals olie, biomassa of steenkolen, is tevens denkbaar. Zoals gebruikelijk zal de door de warmtekrachtinstallatie gegenereerde restwarmte initieel worden opgeslagen in koelwater met een procestemperatuur van circa 90°C. Dit koelwater zal in het systeem overeenkomstig de uitvinding althans gedeeltelijk worden geleid door een eerste 30 warmtewisselaar voor overdracht van warmte aan één of meerdere intermediaire media waaropvolgend het intermediaire media wordt geleid door één of meerdere tweede warmtewisselaars voor verwarming van één of meerdere procesmedia. Het is daarnaast - additioneel - tevens denkbaar dat ten minste een deel van het verwarmde koelwater 3 direct wordt toegepast als intermediair medium en/of als procesmedium in één of meerdere textielbehandelende modules.

Het intermediaire medium zal doorgaans worden gevormd door water of olie of een 5 andere geschikte vloeistof Het procesmedium zal doorgaans in hoofdzaak vloeibaar zijn, en bij voorkeur worden gevormd door (was)water. Het is echter tevens denkbaar dat het procesmedium in hoofdzaak gasvormig is, en bij voorkeur worden gevormd door lucht en/of stoom. Een combinatie van beide aggregatietoestanden is tevens denkbaar. Het procesmedium kan direct worden gebruikt voor het reinigen van textiel, waarbij het 10 procesmedium in fysiek contact zal komen met het te reinigen textiel. In dit geval zal water (of stoom), eventueel verrijkt met één of meerdere additieven, als procesmedium worden toegepast. Het is tevens denkbaar dat het verwarmde procesmedium niet in fysiek contact komt met het te reinigen textiel, maar dat het procesmedium wordt toegepast voor het laten functioneren van een textielbehandelende module. Een 15 voorbeeld van een dergelijk procesmedium is olie, dat in de warmtewisselaar kan worden verwarmd en vervolgens als verwarmend medium en/of hydraulische medium kan worden toegepast in een textielbehandelende module, zoals bijvoorbeeld een mangel.

20 De textielbehandelende module die althans gebruik maakt van het via de tweede warmtewisselaar opgewarmde procesmedium kan zeer divers van aard zijn, en wordt bij voorkeur gevormd door één van de volgende typische omvat: een wasmodule, een mangel, een waszwierder, een droger, en een finisher. Het is veelal voordelig ingeval meerdere, bij voorkeur alle, textielbehandelende modules (indirect) gebruik maken van 25 de door de warmtekrachtinstallatie gegenereerde restwarmte. Het is denkbaar dat door toepassing meerdere textielbehandelende modules verschillende procesmedia kunnen worden gebruikt die al dan niet simultaan zijn verwarmd in een warmtewisselaar waardoorheen de van restwarmte voorziene (koelwater)stroom wordt geleid.

30 Daar doorgaans niet al het intermediaire medium simultaan nuttig wordt toegepast om aan piekvragen van textielbehandelende modules tegemoet te kunnen komen, is het veelal voordelig ingeval het systeem ten minste één accumulator omvat voor tijdelijke bufferopslag van een hoeveelheid intermediair medium. Verschillende intermediaire media, zoals (intermediair) water en (intermediaire) olie, kunnen in verschillende 4 accumulatoren worden opgeslagen. Van de eerste warmtewisselaar(s) afkomstig verwarmd intermediair medium kan in de accumulator worden opgeslagen alsook van de één of meerdere textielbehandelende modules afkomstig (relatief koud) intermediair medium. De accumulator zal doorgaans worden gevormd door een thermisch geïsoleerd 5 opslagvat. Ingeval water als intermediair medium wordt opgeslagen in de accumulator zal het door de warmtewisselaar(s) verwarmde (intermediaire) water een typische eindtemperatuur hebben van circa 90°C, en zal het van de ten minste ene textielbehandelende module afkomstige proceswater een typische begintemperatuur hebben van circa 70°C. Doorgaans zal het intermediaire water in de eerste 10 warmtewisselaar worden opgewarmd van een begintemperatuur van 40-80°C tot een eindtemperatuur van 60-90°C. Afhankelijke van onder meer de debieten van beide waterstromen zal de temperatuur van het proceswater in de accumulator doorgaans zijn gelegen tussen voomoemde temperaturen. Ieder intermediair circuit zal veelal een in hoofdzaak gesloten circuit betreffen.

15

De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het verwarmen van een in een textielwasserij te gebruiken procesmedium, in het bijzonder door gebruikmaking van een systeem overeenkomstig de uitvinding, omvattende: A) het door middel van een warmtekrachtinstallatie genereren van elektrische energie en restwarmte, B) het leiden 20 van ten minste een deel van de restwarmte door ten minste één eerste warmtewisselaar voor het verwarmen van een intermediair medium, C) het leiden van ten minste een deel van het intermediaire medium door ten minste één tweede warmtewisselaar voor het verwarmen van ten minste één procesmedium, en D) het gebruiken van het verwarmde procesmedium in ten minste één textielbehandelende module. Daarbij zal de restwarmte 25 doorgaans zijn opgeslagen in door de warmtekrachtinstallatie verwarmd koelwater en alsook in door de warmtekrachtinstallatie gegenereerde rookgassen. Echter, het is tevens denkbaar dat de warmtekrachtinstallatie stoom genereert die door de eerste warmtewisselaar wordt geleid ter verwarming van één of meerdere, doorgaans vloeibare, intermediaire media. Doorgaans zal het door de warmtekrachtinstallatie 30 verwarmde koelwater een temperatuur hebben van ten minste 90°C. Tijdens stap B) zal de temperatuur van het intermediair medium doorgaans worden verhoogd met 10-30°C. (Intermediair) water met een typische begintemperatuur van 70°C zal in de warmtewisselaar met 20°C worden verwarmd tot een typische eindtemperatuur van circa 90°C. Na verwarming van het intermediaire medium tijdens stap B) is het 5 doorgaans voordelig het intermediaire medium tijdelijk op te slaan in een accumulator (buffervat) voor later gebruik. In aanvulling op indirecte verwarming van het intermediaire medium met restwarmte via de warmtewisselaar is het denkbaar om ten minste een deel van de restwarmte direct als intermediair medium toe te passen door het 5 restwarmte dragend medium, doorgaans koelwater of stoom, direct te leiden in een accumulator.

Het via de warmtewisselaar(s) verwarmde intermediaire medium als zodanig aangewend voor verwarming van een procesmedium in een verdere warmtewisselaar 10 tijdens stap C). Verschillende procesmedia kunnen eventueel in verschillende warmtewisselaars worden verwarmd met het intermediaire medium, waarbij de configuratie van elke warmtewisselaar kan zijn geoptimaliseerd voor optimalisatie van de beoogde warmteoverdracht die onder meer afhankelijk is van het de aard van het zowel het procesmedium alsook het intermediaire medium. Verdere voordelen en 15 uitvoeringsvarianten zijn reeds in het voorgaande op uitvoerige wijze beschreven.

De uitvinding zal worden verduidelijkt aan de hand van het in navolgende figuur weergegeven niet-limitatieve uitvoeringsvoorbeeld waarin een schematische weergave van een systeem 1 wordt getoond. Het systeem 1 omvat een door een 20 warmtekrachtinstallatie 2 gevormde energiecentrale die proceskundig is gekoppeld met meerdere textielbehandelende modules, waaronder een wasstraat 3, een waszwierder 4, een droger 5, een mangel 6, en een finisher 7 ten behoeve van de eindbehandeling van het gereinigde textiel. De warmtekrachtinstallatie 2 is gekoppeld met een gasleiding 8 voor toevoer van gas, zoals aardgas, aan de warmtekrachtinstallatie 2. In de 25 warmtekrachtinstallatie 2 wordt dit gas verbrand, waardoor middels een generator, in het bijzonder een turbine of zuigermotor, elektrische energie wordt opgewekt, waarvan althans een substantieel deel wordt geleid naar een hoogspanningscabine 19. Koeling van de warmtekrachtinstallatie 2 geschiedt door toepassing van koelwater na in de warmtekrachtinstallatie 2 wordt verwarmd tot een typische temperatuur van circa 90°C. 30 Het verwarmde koelwater wordt door een eerste warmtewisselaars 9 en een verdere eerste warmtewisselaar 10 geleid waarin een deel van de restwarmte van het koelwater wordt overgedragen naar verschillende intermediaire waterstromen. Het via de eerste warmtewisselaar 9 verwarmde proceswater wordt in een buffervat 20 opgeslagen om vervolgens via een economiseur 22 en een stoomketel 11 althans gedeeltelijk te worden 6 omgezet in stoom. Verdamping van het water in de stoomketel 11 tot een temperatuur van circa 180°C en een overdruk van circa 10 bar geschiedt door het leiden van van de warmtekrachtinstallatie 2 afkomstige rookgassen door de stoomketel 11, waardoor de stoomketel 11 de facto tevens als (tweede) warmtewisselaar fungeert. De rookgassen 5 zijn vóór toevoer aan de stoomketel 11 deels gereinigd in een katalysator 13 alsook geleid door een geluiddemper 21. Van de stoomketel 11 afkomstig stoom met een temperatuur van circa 180°C (bij een typische druk van 10 bar) kan vervolgens aan de mangel 6 en de finisher 7 worden toegevoerd voor behandeling van het gereinigde textiel. Hierbij vrijkomend condenswater kan worden teruggeleid in buffervat 20. Een 10 typische druk daarbij is 10 bar die eventueel middels een afsluiter 12 kan worden gereduceerd naar een stoomdruk van circa 2 bar die benodigd is in de finisher 7. Verder worden van de warmtekrachtinstallatie 2 afkomstige en door de katalysator 13 geleide rookgassen een andere warmtewisselaar 14 geleid voor opwarming van olie van een temperatuur van circa 140°C tot een temperatuur van circa 180°C. De olie wordt 15 aangewend voor verwarming van de mangel 6 ten behoeve van het persen van gereinigd textiel. In de verdere eerste warmtewisselaar 10 wordt het intermediaire water verwarmd van een temperatuur van circa 70°C tot een temperatuur van circa 90°C waarna het verwarmde intermediaire water wordt opgeslagen in een gesloten accumulator 15. De accumulator is proceskundig gekoppeld met de wasstraat 3, de 20 waszwierder 4, en de droger 5. De wasstraat 3 is in dit uitvoeringsvoorbeeld een zogenaamde continue batch tunnelwasser (“CBW”), waarbij door middel van een axiaal roteerbare transportschroef, in het bijzonder een worm (schroef van Archimedes), het textiel door verschillende serieel geschakelde waskamers wordt geleid. Een voorbeeld van een continue batch tunnelwasser staat beschreven in de internationale 25 octrooiaanvrage W003016608 die hierin bij wijze van referentie in zijn geheel wordt opgenomen. Het in de wasstraat 3 gebruikte waswater wordt verwarmd door toepassing van een tweede warmtewisselaar 16 waardoorheen zowel het te verwarmen waswater en het verwarmde intermediaire water in onderlinge tegenstroom worden geleid. Bij voorkeur wordt daarbij een warmtewisselaar toegepast zoals beschreven in het 30 Nederlandse octrooischrift NL NL1028933, waarin wordt beschreven dat de warmtewisselaar een reservoir omvat voor doorstroming van het te verwarmen waswater, en ten minste één in het reservoir aangebrachte axiaal roteerbare holle as voor doorstroming van het intermediaire water. Door het te gebruiken relatief koude waswater in een bijzondere warmtewisselaar te verwarmen met behulp van het relatief 7 warme intermediaire water, kan het waswater op relatief veilige en efficiënte wijze worden verwarmd zonder dat daarbij het gebruik van een stoomketel noodzakelijk is, waardoor een substantiële energiebesparing van tot circa 40% worden gerealiseerd. Waswater dat voor de waszwierder 4 wordt toegepast wordt door het intermediaire 5 water verwarmd via een andere tweede warmtewisselaar 17, in casu een plaatwarmtewisselaar 17. Het waswater kan daarbij in een separaat buffervat 18 tijdelijk worden opgeslagen. Optioneel wordt het intermediaire water direct vanuit de accumulator 15 geleid naar de waszwierder 4. Voor het droogproces dat zich in de droger 5 afspeelt is warme lucht benodigd die wordt gegeneerd door koude lucht door 10 een weer een andere tweede warmtewisselaar 23 te leiden waardoorheen tevens uit de accumulator 15 afkomstig warm intermediair water wordt geleid. Daarbij zal de lucht doorgaans een begintemperatuur hebben van 10-30°C en - na doorvoer door de tweede warmtewisselaar 23 een eindtemperatuur hebben van 50-70°C. Naast warm koelwater wordt door de warmtekrachtinstallatie 2 tevens elektrische energie gegenereerd die kan 15 worden opgeslagen in de hoogspanningscabine 19, waarna de energie kan worden getransporteerd naar een andere locatie, dan wel nuttig kan worden aangewend voor het aandrijven van ten minste een deel van de textielwasserij. Een typisch vermogen van de warmtekrachtinstallatie is gelegen tussen 0,3 en 2 MW.

20 Het moge duidelijk zijn dat de uitvinding niet beperkt is tot de hier weergegeven en beschreven uitvoeringsvoorbeelden, maar dat binnen het kader van de bijgaande conclusies legio varianten mogelijk zijn, die voor de vakman op dit gebied voor de hand zullen liggen.

Claims (25)

1. Systeem voor het verwarmen van een in een textielwasserij te gebruiken procesmedium, omvattende: 5. ten minste één warmtekrachtinstallatie voor het genereren van elektrische energie en restwarmte, - ten minste één eerste warmtewisselaar voor het overdragen van ten minste een deel van de gegenereerde restwarmte aan ten minste één intermediair medium, - ten minste één tweede warmtewisselaar voor het overdragen van warmte van het 10 verwarmde intermediaire medium naar een procesmedium, en - ten minste één textielbehandelende module ingericht voor gebruik van het verwarmde procesmedium.

2. Systeem volgens conclusie 1, waarbij de restwarmte is opgeslagen in door de 15 warmtekrachtinstallatie verwarmd koelwater.

3. Systeem volgens conclusie 2, waarbij ten minste één textielbehandelende module is ingericht voor gebruik van ten minste een deel van het intermediaire medium en/of het verwarmde koelwater. 20

4. Systeem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het procesmedium in hoofdzaak vloeibaar is.

5. Systeem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het procesmedium 25 water omvat.

6. Systeem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het procesmedium olie omvat.

7. Systeem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het intermediaire medium water omvat.

8. Systeem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de textielbehandelde module ten minste één van de volgende modules omvat: een wasmodule, een mangel, een waszwierder, een droger, een finisher.

9. Systeem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het systeem meerdere textielbehandelende modules omvat.

10. Systeem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het systeem is ingericht voor het op basis van het door de warmtekrachtinstallatie gegenereerde restwarmte via 10 het intermediaire procesmedium verwarmen van meerdere procesmedia.

11. Systeem volgens conclusie 10, waarbij het systeem meerdere eerste warmtewisselaars omvat voor het respectievelijk verwarmen van meerdere intermediaire media. 15

12. Systeem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het systeem ten minste één accumulator omvat voor opslag van het intermediaire medium.

13. Systeem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij ten minste een deel van 20 de door de warmtekrachtinstallatie gegenereerde elektrische energie wordt aangewend voor aandrijving van ten minste één textielbehandelende module.

14. Systeem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de warmtekrachtinstallatie wordt gevormd door een gasturbine. 25

15. Werkwijze voor het verwarmen van een in een textielwasserij te gebruiken procesmedium, in het bijzonder door gebruikmaking van een systeem volgens een der conclusies 1-14, omvattende: A) het door middel van een warmtekrachtinstallatie genereren van elektrische 30 energie en restwarmte, B) het leiden van ten minste een deel van de restwarmte door ten minste één eerste warmtewisselaar voor het verwarmen van een intermediair medium, C) het leiden van ten minste een deel van het intermediaire medium door ten minste één tweede warmtewisselaar voor het verwarmen van ten minste één procesmedium, en D) het gebruiken van het verwarmde procesmedium in ten minste één 5 textielbehandelende module.

16. Werkwijze volgens conclusie 15, waarbij de restwarmte is opgeslagen in door de warmtekrachtinstallatie verwarmd koelwater.

17. Werkwijze volgens conclusies 16, waarbij het koelwater een temperatuur heeft van ten minste 90°C.

18. Werkwijze volgens een der conclusies 15-17, waarbij het intermediaire medium in hoofdzaak vloeibaar is. 15

19. Werkwijze volgens een der conclusies 15-18, waarbij de temperatuur van het intermediaire medium tijdens stap B) wordt verhoogd met 10-30°C.

20. Werkwijze volgens een der conclusies 15-19, waarbij het intermediaire medium 20 na verwarming tijdens stap B) wordt geleid in een accumulator.

21. Werkwijze volgens een der conclusies 15-20, waarbij ten minste een deel van de restwarmte direct wordt geleid in ten minste één textielbehandelende module. 25

22. Werkwijze volgens een der conclusies 15-21, waarbij tijdens stap B) meerdere intermediaire media worden verwarmd door het leiden van ten minste een deel van de restwarmte door ten minste één eerste warmtewisselaar.

23. Werkwijze volgens een der conclusies 15-22, waarbij tijdens stap C) meerdere procesmedia worden verwarmd door het leiden van ten minste een deel van het intermediaire procesmedium door ten minste één tweede warmtewisselaar.

24. Werkwijze volgens een der conclusies 15-23, waarbij het procesmedium water omvat.

25. Werkwijze volgens een der conclusies 15-24, waarbij het procesmedium wordt 5 gevormd door lucht.