SE517787C2 - Förfarande och anordning för ångtillförsel till torkparti i en pappersmaskin - Google Patents

Description

25 30 35 517 787 2 binen avleds ofta ånga med två olika trycknivàer, mellan- trycksånga med ett tryck av ca 1,0-1,3 MPa och lågtrycks- ånga med ett tryck av ca 0,2-0,5 MPa. Vid framställning (TMP) TMP-raffinören med ett relativt lågt tryck, av termomekanisk massa cirkuleras vidare ånga från av storleks- ordningen 0,15 MPa. Làgtrycksàngan leds till ångförbru- karna i massa- eller pappersmaskinen. Ångförbrukarna kan exempelvis vara de nämnda torkcylindrarna.

Varje torkcylinder har ett inlopp för ånga och ett eller flera inuti cylindern anordnade tömningsrör (s k sifoner) eller tömningsskopor. Var och en av sifonerna, som kan vara stationära eller roterande, har en öppning placerad nära cylinderns inre cylinderyta så att den kan uppta det kondensat som bildas i torkcylindern. Om tryck- fallet över sifonen är tillräckligt, kommer kondensatet att tryckas upp genom sifonen och ut till ett eller flera kondensatkärl/ångavskiljare_ Om sifonen är tom strömmar ånga ut genom sifonen och drar med sig nybildat, dropp- formigt kondensat, som avskiljs i kondensatkärlet. Den ånga som genom sifonen avgår från en torkcylinder kallas restånga (genomblåsningsånga) och har på grund av tryck- fallet i torkcylinder, sifon och kondensationskärl ett lägre tryck än ångan som tillförs torkcylindern.

I vissa situationer är det acceptabelt att tillföra restånga till samma eller en eller flera intilliggande ånggrupper. Oftast skall dock även denna eller dessa ång- grupper förses med ånga med ett tryck som är högre än restångans tryck. För att åstadkomma detta installeras någon sorts av kompressor, som höjer trycket på den åter- vunna restångan så att den uppnår samma tryck som resten av den ånga som matas till aktuell ånggrupp. Exempelvis kan man använda en s k ångejektor som utnyttjar ånga av högre tryck, normalt mellantrycksånga, till att höja trycket på restångan. Det är nödvändigt att höja restång- ans tryck eftersom ånga av ett visst tryck inte själv kan strömma till en punkt som håller högre tryck. 10 15 20 25 30 35 517 787 nu »- 3 Med det kända system som beskrivits uppstår tillfäl- len då massa- eller pappersmaskinen är torkbegränsad, d v s att det är torkpartiets kapacitet som begränsar hur snabbt pappersbanan kan transporteras genom pappersmaski- nen. Dessa situationer kan exempelvis uppstå när man vill öka maskinens hastighet eller uppnå högre ytvikt, om presstorrhalten blivit lägre eller om man vill öka utgå- ende torrhalt från torkpartiet. Ofta är det endast en eller ett par ånggrupper som begränsar den maximala pro- duktions-/torkkapaciteten, t ex i form av den maximala körhastigheten. Vilken eller vilka ånggrupper som begrän- sar hastigheten beror på av vilken anledning maskinen är torkbegränsad. Torkbegränsning kan undvikas genom att man exempelvis förlänger torkpartiet eller höjer den till- förda àngans energiinnehåll, vilket vanligtvis sker genom en ökning av àngans tryck.

Att förlänga torkpartiet innebär en stor invester- ing, ett stort produktionsbortfall pga ombyggnadsstopp och resulterar i att man har en maskin med ett torkparti som i flera driftfall är överdimensionerat. Detta är i många fall en lösning som inte är ekonomiskt försvarbar.

Att höja ångtrycket i systemet kan ske genom att man installerar en mekanisk kompressor som höjer trycket på det ångflöde som passerar kompressorn, genom att man höjer trycket på lågtrycksàngan i hela systemet, eller genom att man använder ångan i mellantryckssystemet till torkgrupperna. Dessa lösningar innebär dock stora kost- nader. Eftersom det kan vara olika torkgrupper (en eller flera) som torkbegränsar maskinen vid olika driftfall måste man installera kompressorer till var och en av torkgrupperna, vilket innebär stora investeringskostna- der. Relativt höga tryckökningar och stora àngflöden gör att det krävs stora och dyra kompressorer. Att höja trycket på lágtrycksàngan eller att använda mellantrycks- ångan innebär också en stor kostnad. En tryckökning på lágtrycksàngan motsvarar en minskad uttagbar effekt för turbinen. Eftersom det ofta är stora àngflöden i en pap- lO 15 20 25 30 35 517 7 87 šïï* 4 persmaskin ger även en marginell tryckökning stora skill- nader i av turbinen utvecklad elkraft, vilket i sin tur innebär stora ekonomiska förluster. Att höja trycket är en mer eller mindre permanent åtgärd, medan torkbegräns- ningen och därmed behovet av ånga med förhöjt tryck ofta endast uppstår vid vissa tillfällen. Dessutom är ofta det maximalt tillåtna trycket i befintliga anläggningar inte mycket högre än det tryck som råder vid normaldrift.

Eventuella tryckhöjningar i àngdistributionssystemet krä- ver ofta också att flera komponenter i àngdistributions- systemet måste bytas ut. Användandet av mellantrycksånga är förknippade med likartade problem, uttagbar effekt i turbinen minskar eftersom det användbara ångflödet minskar och àngdistributionssystemet för mellantrycksånga är oftast inte dimensionerat för de àngflöden som krävs om mellantrycksångan skall användas till torkgrupperna.

Ett stort problem med kända torksystem i massa- och pappersmaskiner är således att de kända sätten att öka torkkapaciteten är alldeles för kostsamma.

Sammanfattning av uppfinningen Ett syfte med föreliggande uppfinnig är att anvisa en lösning på de ovan relaterade problemen.

Detta syfte uppnås enligt en första aspekt av upp- finningen med ett förfarande för ökning av torkkapacite- ten hos en ånggrupp i ett torkparti hos en massa- eller pappersmaskin, kännetecknat av att en huvudångström med ett första ångtryck matas till ànggruppen, att huvudång- strömmen avleds till minst en termokompressor, som drivs med en drivànga med ett andra ängtryck, som är högre än det första ångtrycket, och att den utgående ångan från nämnda minst en termokompressor matas till ànggruppen, varvid ångtrycket hos den ånga som matas till ånggruppen är högre än det första ångtrycket.

Ovannämnda syfte uppnås enligt en andra aspekt av uppfinningen med en anordning för ökning *v torkkapaci- teten hos en ånggrupp i ett torkparti hos en pappers- maskin, innefattande en huvudångledning för tillförsel av lO 15 20 25 30 35 51 7 7 8 7 gi: . . if; 5 en huvudàngström till ánggruppen, kännetecknad av att an- ordningen vidare omfattar minst en termokompressor med ett inlopp för ànga med ett första àngtryck, ett inlopp för drivànga med ett andra àngtryck och ett utlopp för utgående ånga, vilket utlopp är anslutet till ànggruppen, en àngledning för tillförsel av drivànga till nämnda minst en termokompressors inlopp för drivànga, en gren- ledning, mellan huvudàngledningen och nämnda minst en termokompressors nämnda inlopp för ànga med ett första àngtryck, för avledning av huvudàngströmmen till nämnda minst en termokompressor.

Ytterligare utmärkande drag och fördelar hos uppfin- ningen framgår av de osjälvständiga patentkraven och efterföljande beskrivning.

Genom att huvudàngströmmen avleds till en första termokompressor, som drivs av en drivànga med ett tryck som är högre än huvudàngströmmens tryck, kan man till ànggruppen mata ànga med ett tryck som överstiger huvud- àngströmmens tryck, vilket innebär att torkkapaciteten för ànggruppen ökas. Som drivànga kan exempelvis mellan- trycksànga användas. Alternativt kan uppfinningen utnytt- jas till att sänka trycket för huvudàngströmmen med bibe- hàllen torkkapacitet under utnyttjande av en termokom- pressor.

En termokompressor är en sorts jetsträleejektor i vilken en drivànga med relativt högt tryck överför en del av sin energi till en huvudàngström av ånga med ett lägre tryck. Termokompressorn är uppbyggd av tre huvudkomponen- ter; ett munstycke i vilket drivàngan accelereras till en hög hastighet, varvid dess tryck sjunker till ett tryck nära huvudàngströmmens, ett blandningsutrymme i vilket drivàngan löper samman med huvudàngströmmen och drar med denna, och ett expansionsomràde (diffusor) i vilket jet- stràlens rörelseenergi omvandlas till en tryckökning. En termokompressor behöver endast en relativt begränsad mängd drivànga, med ett högre tryck, för att höja trycket pà huvudàngflödet. Detta gör att förlusterna i uttagbar 10 l5 20 25 30 35 517 787 6 elkraftsmängd för turbinen inte minskar i någon större utsträckning. Dessutom är en termokompressor betydligt enklare och billigare än de mekaniska kompressorer som behövs för att klara samma àngbehov.

För att erhålla bästa möjliga verkningsgrad och eko- nomi är det lämpligt att dimensionera en första termokom- pressor för den tryckökningsnivà och ångkapacitet som oftast behövs.

Då det tillfälligt finns behov för ytterligare tryckökning/àngkapacitet kan man leda en relativt liten del av drivångan förbi termokompressorn direkt till ång- gruppen.

Ytterligare tryckökning/àngkapacitet kan också åstadkommas genom att man leder en del av huvudångström- men till en andra termokompressor parallellkopplad med den första termokompressorn.

Kort beskrivninq av ritninqarna Uppfinningen kommer att beskrivas närmare i det föl- jande under hänvisning till bifogade schematiska rit- ningar som i exemplifierande syfte visar en för närvaran- de föredragen utföringsform av uppfinningen.

Fig 1 visar schematiskt ett ångdistributionssystem försett med en anordning enligt uppfinningen.

Figurerna 2-5 visar schematiskt hur ånga tillförs var och en av ånggrupperna enligt uppfinningen vid olika tryck- och flödesbehov.

Fig 2 visar hur ånga tillförs en ånggrupp i normalt drifttillstànd.

Fig 3 visar hur ånga med förhöjt tryck tillförs en ånggrupp.

Fig 4 visar hur ånga med förhöjt tryck tillförs en ånggrupp vid något större ångbehov än normalt.

Fig 5 visar hur ånga tillförs en ånggrupp enligt en alternativ utföringsform av uppfinningen.

Beskrivning av föredragna utföringsformer Som framgår av fig 1 produceras ånga i en ångpanna 1. Ångan leds sedan vidare till en turbin 2. I turbinen 2 lO 15 20 25 30 35 517 787 7 omvandlas en del av ängans energiinnehåll till elkraft.

Från turbinen 2 avleds dels lågtrycksànga i en lågtrycks- ångledning 3 och dels mellantrycksånga i en mellantrycks- àngledning 4. Làgtryckångan har ett tryck i storleksord- ningen 0,1-O,6 MPa och mellantrycksångan har ett tryck i storleksordningen 0,5-1,5 MPa. Ångledningarna 3, 4 leder sedan ångan till en massa- eller pappersmaskin, där den bland annat används till att värma torkcylindrar 5. Ett antal torkcylindrar 5 är gruppvis anordnade i ånggrupper 6.

Som framgår av fig 2 leds vid normalt drifttillstånd en huvudångström av lågtrycksànga via en huvudångledning 7 till respektive ånggrupp 6. Ångflödet i huvudångled- ningen 7 är reglerbart med hjälp av en ventil 8.

Då det uppstår s k torkbegränsning i massa- eller pappersmaskinen avleds huvudängströmmen i huvudångled- ningen 7 till en termokompressor 9, såsom visas i fig 3.

Termokompressorn 9 har ett suginlopp 11, ett inlopp 12 för drivånga och ett utlopp 13 för utgående ånga. Huvud- ångströmmen leds från huvudàngledningen 7 via en gren- ledning 10 mellan huvudångledningen 7 till termokompres- sorns 9 suginlopp 11. Termokompressorn 9 drivs med en drivånga som normalt tillförs från mellantrycksångled- ningen 4. Drivàngan utgör 10-75% och sugångan utgör 90- 25% av det totala ångflödet till ånggruppen 6. Valt förhållande beror på önskat tryck, ju högre önskat tryck desto större andel drivånga. Ett högt tryck på drivàngan sänker behovet av drivånga. För att man inte skall ris- kera rundgång och oönskade ångflöden i systemet finns en backventil 24 i huvudångsledningen 7 och en backventil 20 i grenledningen 10. Med hjälp av ventilen 20 förhindras eventuellt ångflöde från termokompressorn 9 till huvud- ångledningen 7.

I en konventionell massa- eller pappersmaskin är torkcylindrarna 6 dimensionerade att tåla ett tryck upp till ca 0,7 MPa och det krävs vanligtvis ett tryck av minst ca 0,1 MPa för att tillfredställande uppvärmning 10 15 20 25 30 35 517 787 u.- n- 8 skall erhållas. Det maximala tillåtna trycket kan dock variera kraftigt beroende på typ av pappersmaskin och torkcylindrarnas ålder. I en kartongmaskin kan det maxi- mala tillåtna trycket vara 1,2 MPa, i en ny finpappers- maskin 0,5-0,7 MPa och en äldre fin- eller tidnings- pappersmaskin ned till 0,2 MPa. Sammanfattningsvis är det vanligt med tryck inom intervallet 0,1-1,2 MPa. Vanligt- vis tillåts trycket variera inom intervallet 0,3-0,5 MPa.

Den första termokompressorn 9 är dimensionerad för att ge bästa prestanda vid de tryck- och flödesbehov som är vanligast då torkbegränsning uppstår.

För att erhålla ett ytterligare förhöjt tryck eller flöde kan mellantrycksånga tillföras direkt till ång- gruppen 6 såsom visas i fig 4. Detta sker genom en led- ning 14 som är anordnad att leda en del av mellantrycks- ångan förbi termokompressorn 9 direkt till ånggruppen 6.

I ledningen 14 är en med den första termokompressorn 9 parallellkopplad strypventil 10 anordnad.

I vissa massa- eller pappersmaskiner uppstår dock alltför ofta ett behov som överstiger den första termo- kompressorns 9 kapacitet. Att använda mellantrycksånga och strypa flödet så att trycket minskar är förknippat med stora energiförluster. Som alternativ eller komple- ment till direktförbiledningen av mellantrycksånga kan, såsom framgår av fig 5, en del av huvudångströmmen ledas till en andra termokompressor 15 som är parallellkopplad med den första termokompressorn 9. Den andra termokom- pressorn 15 har ett inlopp 16 för lågtrycksànga, ett inlopp 17 för drivånga och ett utlopp 18. Dessa motsvarar inloppen 11, 12 och utloppet 13 hos den första termokomp- ressorn 9. Ångan från huvudàngledningen tillförs via en ledning 22 i vilken en ventil 23, motsvarande ventil 20 i ledning 10, är anordnad.

Det finns också en ventil 24 anordnad i huvudàngled- ningen 7 nedströms grenledning 10 (och grenle ning 22 om denna finns), vilken är anordnad att förhindra att ett àngflöde uppstår från ånggruppen 6 in i huvudàngledningen 10 15 20 511 m un nu 9 7, vilket skulle kunna uppstå då ångan i ånggruppen 6 har ett tryck som överstiger ångtrycket i huvudångledningen 7. Ventilerna 20, 23 och 24 kan enkelt åstadkommas med hjälp av s k backventiler.

Tekniskt sett krävs det inte att en extra termo- kompressor eller förbiledning installeras för att man skall kunna erhålla höga tryck. Det är snarare en opti- meringsfràga som, med hänsyn tagen till teknisk funktion, där driftkost- naderna framförallt styrs av förluster i elkraftsproduk- investeringskostnader och driftkostnader, tionen, bestämmer om en andra termokompressor och förbi- koppling av mellantrycksånga skall användas.

Det inses att en mängd modifieringar av de häri be- skrivna utföringsformerna av uppfinningen är möjliga inom ramen för uppfinningen, vilken definieras i de efterföl- jande patentkraven.

Exempelvis kan man leda ångan direkt från pannan l och använda denna som drivånga till termokompressorn 9.

Drivångans tryck kan därmed variera mellan ca 1-6 MPa.

Vidare kan ytterligare termokompressorer parallellkopplas med den första och andra termokompressorn 9 och 15.

Claims (12)

10 15 20 25 30 35 nu u. 517 787 10 PATENTKRAV

1. l. Förfarande för ökning av torkkapaciteten hos en ånggrupp (6) i ett torkparti hos en massa- eller pappers- maskin, k ä n n e t e c k n a t av att en huvudångström (3) med ett första ångtryck matas till ànggruppen, avleds till minst en ter- (4) med ett andra ångtryck, som är högre än det första ång- att huvudångströmmen (3) mokompressor (9, 15), som drivs med en drivånga trycket, och att den utgående ångan från nämnda minst en termo- (6), varvid ångtrycket hos den ånga som matas till ång- kompressor (9, 15) matas till ànggruppen gruppen (6) är högre än det första ångtrycket.

2. Förfarande enligt krav 1, vid vilket en del av drivångan (4) leds förbi nämnda minst en termokompressor (9, 15)

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, vid vilket hela direkt till ànggruppen (6). huvudångströmmen (3) (9).

4. Förfarande enligt krav l eller 2, vid vilket hu- avleds till en första termokompres- sor vudångströmmen (3) leds till en första termokompressor (15), kopplad med den första termokompressorn (9). (9) och en andra termokompressor som är parallell-

5. Förfarande enligt något av föregående krav, vid vilket förhållandet mellan flödet av drivånga (4) och flödet av huvudströmsånga (3) till nämnda minst en termo- kompressor (9, 15) har ett värde inom intervallet 0,1-3.

6. Förfarande enligt något av föregående krav, vid vilket drivångans tryck har ett värde inom intervallet 0,5-6 MPa.

7. Förfarande enligt något av föregående krav vid vilket huvudångströmmens tryck har ett värde inom inter- vallet 0,1-0,6 MPa. ...v -.. 10 15 20 25 30 517 787 ll

8. Förfarande enligt något av föregående krav, vid vilket det totala àngtrycket i ànggruppen (6) har ett värde inom intervallet 0,1-1,2 MPa.

9. Anordning för ökning av torkkapaciteten hos en ànggrupp (6) i ett torkparti hos en pappersmaskin, inne- fattande en huvudàngledning (3) för tillförsel av en huvudàngström till ànggruppen (6), k ä n n e t e c k - n a d av att anordningen vidare omfattar minst en termokompressor (9, 15) med ett inlopp (11, 16) för ånga med ett första àngtryck, ett inlopp (12, 17) för drivànga med ett andra àngtryck och ett utlopp (13, 18) för utgående ånga, vilket utlopp (13, 18) är anslutet till ànggruppen (6), en àngledning (4) för tillförsel av drivànga till nämnda minst en termokompressors (9, 15) inlopp (12, 17) för drivànga, en grenledning (10, 22), mellan huvudàngledningen (3) och nämnda minst en termokompressors (9, 15) nämnda inlopp (11, 16) för ånga med ett första ångtryck, för av- ledning av huvudàngströmmen (3) till nämnda minst en ter- mokompressor (9, 15).

10. Anordning enligt krav 8, vilken vidare omfattar en ledning (14) som är anordnad att leda en del av driv- àngan förbi nämnda minst en termokompressor (9, 15) direkt till ánggruppen (6).

11. Anordningen enligt krav 9 eller 10, vilken om- fattar en första termokompressor (9), till vilken hela huvudàngströmmen avleds.

12. Anordning enligt krav 9 eller 10, vilken omfat- tar en första termokompressor (9) och en andra termokom- pressor (15), som är parallellkopplad med den första ter- mokompressorn (9).