SE515299C2 - Förfarande vid torkning av papper - Google Patents

Description

25 30 35 515 299 2 svävar pappersbanan i ett fixerat läge över eller mellan blåslådor. Den luft som lämnar blàslàdorna har som uppgift att bära banan, värma den samt föra bort förångat vatten.

Torkmetoden påverkar i mycket hög grad kvaliteten på det papper som produceras. Kvaliteten påverkas också av flera andra parametrar, bl a. av hur snabbt papperet torkas och inom vilket temperaturintervall det behandlas.

En annan metod föreslogs redan 1952 av Julian Dungler i US-2,590,849. I detta patent anvisas en metod för torkning av tyg, papper och liknande fibrösa material. Istället för användning av varm luft eller annan varm gas vid torkning blàses strålar av överhettad ånga, med hög hastighet, mot torkgodset.

Vid konventionell torkning är det inte möjligt att höja torkgodsets temperatur över den våta temperaturen så länge 'fritt vatten' föreligger. Med pàblásning av ånga kan en bulktemperatur som motsvarar aktuell kokpunkt mycket snabbt uppnås under samtidig kondensation av en del av tillförd ånga.

I början av en torkprocess, där luft vid atmosfärstryck används, har en pappersbana endast en temperatur av 50-60°C medan den vid pàblásning av överhettad ånga, i en snabbt når en temperatur mellan 90 och lOO°C. detta visas leda till ångatmosfär, Utöver ett reducerat platsbehov kan en höjd papperskvalitet genom att fibrerna blir mjukare och binds starkare till varandra.

Fördelarna med ångtorkning verkar så uppenbara att det snarast är märkligt att inte denna metod tagit en betydande marknadsandel, men då detta inte alls har skett måste avgörande svårigheter ha förelegat så att fördelarna inte kunnat uppväga dessa tillkommande problem.

UPPFINNINGENS SYFTE Ett huvudsyfte med föreliggande uppfinning är att anvisa en enkel och utrymmesbesparande metod för torkning av papper. o-M . 10 15 20 25 30 35 515 299 3 Ett andra syfte med föreliggande uppfinning är att anvisa en metod att torka papper i en oxidationsfri atmosfär.

Ett tredje syfte med föreliggande uppfinning är att anvisa en metod för inspänd torkning av papper.

Ett fjärde syfte med föreliggande uppfinning är att anvisa en metod för torkning av papper med överhettad ánga istället för exv. luft, vid vilken förväntade kvalitetsvinster kan uppnàs utan ökade kostnader för anläggning och drift.

SAMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning avser ett förfarande vid konsolidering och torkning av papper. En vàt pappersbana bringas i kontakt med överhettad ànga, vars temperatur är 200-600°C, i syfte att genom värmeöverföring fràn den överhettade àngan sänka pappersbanans vattenhalt genom föràngning av en väsentlig del av vattnet i densamma.

Vid föreslaget förfarande stöder och transporterar man den vàta pappersbanan med ett värmeledande, icke gasgenomsläppligt, band vars bredd är lika med eller överstiger pappersbanans bredd och blåser strålar av den överhettade ångan mot den sida av pappersbanan som vetter fràn bandet.

ALLMÄN BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Egenskaper och kvalitet hos en torkad pappersbana avgörs till stor del av hur den torkas. Till de tekniska förutsättningar som där mäste beaktas kommer också att produkten màste kunna framställas ekonomiskt för att kunna säljas i stora volymer pà en konkurrensutsatt marknad.

Enligt föreliggande uppfinning konsolideras och torkas en vàt pappersbana i en oxidationsfri atmosfär genom att den 10 20 25 30 35 4 bringas i kontakt med överhettad ånga, vars temperatur är 200-600°C. Man stöder och transporterar den våta pappersbanan med ett värmeledande, icke gasgenomsläppligt, band vars bredd är lika med eller överstiger pappersbanans bredd och blåser strålar av den överhettade ångan mot den sida av pappersbanan som vetter från bandet. Med värmeledande band avses här och i fortsättning ett band vars värmeledningsförmàga är så god att det fungerar som en temperaturutjämnande faktor vid kontakten med pappersbanan.

Lämpligtvis är bandet av metall, exv. rostfritt stål, men polymerer är inte uteslutna. Med strålar avses flöden med hög hastighet och väsentligen godtyckliga tvärsnitt, bl.a. cirkulära och långsträckta.

Förfarandet enligt uppfinningen syftar till att ge en snabbare torkning än konventionella metoder, men likväl ge en rimlig tid, väsentligt överstigande tiden i exv. impulstorkningens nyp, för banans konsolidering. Mot pappersbanan blåses överhettad ånga exempelvis under en tidsrymd av 0,5-5 s.

Mellan bandet och pappersbanan kan en vira förekomma, men företrädesvis har pappersbanan direktkontakt med bandet.

Bandet kan även prepareras för förändrad vidhäftning och vid ökad vidhäftning kan krympning i tvärsled förhindras.

Torkningen kan ske i ett enda steg genom att ånga med samma temperatur påblàses under hela torkningsförloppet, men en uppdelning i två eller flera steg är ofta fördelaktig.

Lämpligen är då ángans temperatur i ett första steg högre än i ett eller flera senare steg.

Vid tvåstegstorkning väljes exv. ångans temperatur i det första steget mellan 400 och 600°C, företrädesvis mellan 480 och 540°C, och i ett andra steg väljes exv. mellan 300 och 400°C, företrädesvis mellan 330 och 370°C. Påblàsnings- hastigheten bör vara över 50 m/s, företrädesvis mellan 80 och 120 m/s i det första steget och mellan 60 och 120 m/s i det andra steget.

Det är fördelaktigt att förvärma pappersbanan till 90- l00°C före torkningen. Detta kan lämpligen ske genom direkt eller indirekt kontakt med väsentligen mättad vattenånga. 10 15 20 25 30 35 515 299 5 Förvärmningen kan föregås av en behandling som syftar till att avlägsna den luft som medbringas i den våta pappersbanan. Ångan för förvärmningen tas lämpligen från torken som avgående ånga från något av torkstegen, i första hand det andra steget eller ett senare steg i en flerstegstork. Avdriven ånga från det första torksteget kan också med fördel användas för införsel i det andra steget eller i ett senare steg o.s.v.

Efter förvärmningen kan pappersbanan med fördel avvattnas mekaniskt för att minska vatteninnehållet och man kan samtidigt driva av eventuellt kvarvarande luft. I och med att detta sker vid en förhöjd temperatur blir pressningen effektivare och mindre vatten behöver förångas under torkningen. På detta sätt kan man även effektivisera våtpressningen i slutet av våtpartiet och därmed minska investeringskostnaden genom att ett eller flera valspar uteslutes. Analogt kan man med fördel inkorporera glättning i torken där pappersbanan redan är omgiven av varm vattenånga.

Enligt en variant av uppfinningen kan torken dessutom användas som en kemisk reaktor genom att kemikalier som påverkar papperets egenskaper införes tillsammans med ångan eller på annat lämpligt sätt i förvärmningssteget och/eller i ett eller flera torksteg.

KORTFATTAD FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall nu närmare beskrivas i anslutning till bifogade ritningar där Fig. l visar ett flödesschema för en utföringsform av uppfinningen; Fig. 2 visar en första utföringsform av en papperstork enligt uppfinningen; och 10 15 20 25 30 35 1515 299 ågšjjf-.ts 6 Fig. 3 visar en andra utföringsform av en papperstork enligt uppfinningen.

BESKRIVNING AV FÖRESLAGEN UTFÖRINGSFORM Figur 1 visar i form av ett flödesschema en papperstork 1 där en pappersbana 2 genomlöper en behandlingsanordning 3 bestående av ett förvärmningssteg 11 och två torkningssteg 12,13. till en högtemperaturvärmeväxlare 14 och därefter till en I en brännkammare 17 genereras heta rökgaser som leds lågtemperaturvärmeväxlare 15. I högtemperaturvärmeväxlaren 14 genereras högtemperaturånga som förs till det första torksteget 12. I lågtemperaturvärmeväxlaren 15 genereras làgtemperaturånga som förs till det andra torksteget 13. Överskottsånga från det första torksteget 12 förs till det andra torksteget 13. Överskottsàngan från det andra torksteget 13 förs delvis via en anordning 16 för mättning med vatten till förvärmningssteget 11 medan överskottet från det andra torksteget 13 i likhet med den ånga som avgår från förvärmningssteget 11 avledes som spillànga för att användas för andra ändamål. Med två fläktar 18,19 recirkuleras ånga i respektive torksteg 12,13.

Figur 2 visar schematiskt ett första utförande enligt uppfinningen av en behandlingsanordning 3 bestående av ett förvärmningssteg 11 och två torkningssteg 12,13. Genom samtliga steg transporteras en pappersbana 2 med ett band 4 av rostfritt stål som löper över två vändvalsar 5 och 6.

Förvärmningssteget 11 är försett med ett munstyckssystem 11a för att blåsa mättad vattenånga mot pappersbanan 2. På motsvarande sätt är de båda torkstegen försedda med munstyckssystem l2a och 13a för att blåsa överhettad vattenånga mot pappersbanan. Munstyckssystemen är för åskàdlighetens skull ritade som rörsystem eller liknande. De kan givetvis utformas på många andra sätt exv. som blåslådor eller spalter. Genom ledningar 11b, 12b och 13b avgår använd vattenånga tillsammans med den som förångas under torkningen. ff-:n 10 15 20 25 30 35 515 299 7 Figur 3 visar schematiskt ett andra utförande enligt uppfinningen av en behandlingsanordning 3 bestående av ett förvärmningssteg 11 och två torkningssteg 12,13. Genom förvärmningssteget 11 transporteras en pappersbana 2 med ett första band 41 av rostfritt stål som löper över två vändvalsar 51 och 61. Genom de båda torkstegen 12,13 transporteras pappersbanan 2 med ett andra band 42 av rostfritt stål som löper över två vändvalsar 52 och 62.

Mellan förvärmningssteget 11 och torksteget 12 finns en anordning 7, för mekanisk avvattning, med två valsar 81 och 82 och underliggande medel 9 för uppfångande av pressvatten.

Tillförsel och bortförsel av ånga utföres på samma sätt som vid utförande enligt Fig. 2.

Vid ett exemplifierat utförande av uppfinningen, beskrivet med hänvisning till Fig. 1 och Fig. 2, torkas i behandlingsanordningen 3 25 ton papper per timme, massan räknad på helt torr substans. Torrhalten på ingående pappersbana 2 är 50%. I förvärmningssteget 11 tillföres ånga med temperaturen 103°C, 6,5 ton/h, och pappersbanan 2 värms till 95°C med en torrhalt på ungefär 40% under kondensation av huvuddelen av ångan.

I det första torksteget 12 påblàses ånga med temperaturen 510°C och hastigheten 100 m/s, ungefär 220 ton/h. Från pappersbanan 2 avgår 21 ton vatten per timme, med temperaturen 385°C och denna mängd bortföres till nästa torksteg 13, medan övrigt recirkuleras i det första torksteget 12. Det recirkulerande flödet värms i högtemperaturvärmeväxlaren 14 till 510°C. Pappersbanans 2 torrhalt ökar i det första torksteget 12 till ungefär 71%.

I det andra torksteget 13 påblåses ånga med temperaturen 350°C och hastigheten 100 m/s, ungefär 290 ton/h. Från pappersbanan 2 avgår 7 ton vatten per timme med temperaturen 320°C och denna mängd bortföres tillsammans med den i det första torksteget 12 avdrivna mängden 21 ton/h, medan övrigt recirkuleras i det andra torksteget 13. Det recirkulerande flödet värms i làgtemperaturvärmeväxlaren 15 10 15 20 25 30 8 till 350°C. Pappersbanans 2 torrhalt ökar i det andra torksteget 13 till ungefär 90%.

Den ånga som avledes fràn det andra torksteget 13 delas i ett flöde som mättas med vatten, i den för detta avsedda anordningen 16, och ett flöde spillànga, för användning exv. vid uppvärmning av lokalerna eller i andra processteg. Den mättade vattenàngan användes i förvärmningssteget 11 och överskottsàngan därifrån bortföres.

Den värme som erfordras för recirkulationsflödena genom högtemperaturvärmeväxlaren 14 och làgtemperaturvärmeväxlaren 15, genereras genom förbränning av olja i brännkammaren 17.

Den heta rökgasen fràn brännkammaren 17 leds genom såväl högtemperaturvärmeväxlaren 14 som làgtemperaturvärmeväxlaren 15 i nämnd ordning och därefter till förbrännings- luftförvärmare och gasreningssystem (ej visade).

ALTERNATIVA UPPFINNINGSFORMER Uppfinningen är givetvis inte begränsad till ovan beskrivna exempel utan kan varieras pà ett flertal sätt inom ramen för efterföljande patentkrav.

Sà kan exempelvis en papperstork enligt föreslaget utförande kombineras med konventionell torkning med luftburen bana eller pàblàsning av varmluft. Detta sker lämpligtvis sá att sluttorkningen sker pà tidigare känt sätt medan den första delen av torkningen utförs enligt föreliggande uppfinning. Den första delen av torkningen kan då innebära att pappersbanan under 0,5-2 s pàblàses med överhettad ànga och lämnar detta torksteg med en torrhalt av ungefär 70%.

Claims (14)

10 15 20 25 30 35 515 299 PATENTKRAV

1. l. Förfarande vid konsolidering och torkning av papper, varvid en våt pappersbana bringas i kontakt med överhettad ånga, med temperaturen 200-600°C, i syfte att genom värmeöverföring från den överhettade ångan sänka pappersbanans vattenhalt genom förångning av en väsentlig del av vattnet i densamma, k ä n n e t e c k n a t av att man stöder och transporterar den våta pappersbanan med ett värmeledande, icke gasgenomsläppligt, band vars bredd är lika med eller överstiger pappersbanans bredd och att man blåser strålar av den överhettade ångan mot den sida av pappersbanan som vetter från bandet.

2. Förfarande enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a t av att pappersbanan har direkt kontakt med bandet.

3. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t av att torkningen sker i minst två steg med olika temperatur på den överhettade ångan.

4. Förfarande enligt patentkrav l, 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a t av att torkningen föregås av ett förvärmningssteg där pappersbanan bringas i kontakt med, eller värmes indirekt med, väsentligen mättad vattenånga.

5. Förfarande enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a t av att pappersbanan bringas i kontakt med ett värmeledande, icke gasgenomsläppligt, band före förvärmningssteget och 10 15 20 25 30 35 515 299 10 och bibehàlles i kontakt med detta band genom minst ett torksteg.

6. Förfarande enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a t av att pappersbanan bringas i kontakt med ett värmeledande, icke gasgenomsläppligt, band före förvärmningssteget och bibehàlles i kontakt med detta band genom samtliga torksteg.

7. Förfarande enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a t av att pappersbanan förvärmes till en temperatur mellan 90 och l00°C.

8. Förfarande enligt patentkrav 3, 4, 5, 6 eller 7, k ä n n e t e c k n a t av att man avvattnar pappersbanan mekaniskt efter förvärmningen.

9. Förfarande enligt patentkrav 3, 4, 5, 6, 7 eller 8, k ä n n e t e c k n a t av att man i ett första torksteg pàblàser ànga med en temperatur mellan 400 och 600°C och en hastighet överstigande 50 m/s företrädesvis med en temperatur mellan 480 och 540 °C och en hastighet mellan 80 och 120 m/s.

10. Förfarande enligt patentkrav 3, 4, 5, 6, 7, 8 eller 9, k ä n n e t e c k n a t av att man i ett andra torksteg pàblàser ånga med en temperatur mellan 300 och 400°C och en hastighet överstigande 50 m/% företrädesvis med en temperatur mellan 330 och 370 °C och en hastighet mellan 60 och 120 m/s.

11. ll. Förfarande enligt patentkrav 3, 9 eller 10, 10 15 20 515 299 11 k ä n n e t e c k n a t av att man, i det andra torksteget eller ett senare torksteg, inför åtminstone en del av den ànga som avgàr fràn det första torksteget. 9, 10 eller ll, i förvärmningsteget,

12. Förfarande enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a t av att man, inför àtminstone en del av den ànga som avgår fràn ett torksteg, företrädesvis fràn det andra torksteget eller ett senare torksteg.

13. Förfarande enligt nagot av tidigare patentkrav, k ä n n e t e c k n a t av att man tillför kemikalier i minst ett av torkstegen och/eller förvärmningssteget.

14. Förfarande enligt nagot av tidigare patentkrav, k ä n n e t e c k n a t av att man glättar papperet i ett av torkstegen enligt uppfinningen.