本发明专利技术涉及一种用于借助于真空系统和对纸幅固体含量的优化来降低造纸机的水和能量消耗的方法、设备及其应用。本发明专利技术的本质特征是在造纸机的网部分段（12）上借助于混合真空系统（1）而移除水，该混合真空系统以首先服务于需要较低真空度的真空场所且然后服务于需要较高真空度的那些真空场的方式，从而使得混合真空系统（1）以满足各自最大化能量效率的真空度下移除了造纸机不同分段分上的水。另外，网部分段（12）上的固体含量借助于无毯且平滑的按压辊（13）而得到优化，该按压辊设置在网部抽吸辊（3）上方。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及一种用于借助于真空系统和对纸幅固体含量的优化来降低造纸机的水和能量消耗的方法、设备及其应用。本专利技术的本质特征是在造纸机的网部分段（12）上借助于混合真空系统（1）而移除水，该混合真空系统以首先服务于需要较低真空度的真空场所且然后服务于需要较高真空度的那些真空场的方式，从而使得混合真空系统（1）以满足各自最大化能量效率的真空度下移除了造纸机不同分段分上的水。另外，网部分段（12）上的固体含量借助于无毯且平滑的按压辊（13）而得到优化，该按压辊设置在网部抽吸辊（3）上方。【专利说明】用于借助于真空系统和对固体含量的优化来降低造纸机的水和能量消耗的方法和设备及其应用
本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于借助于真空系统和对固体含量的优化来降低造纸机的水和能量消耗的方法。此外，本专利技术还涉及一种根据权利要求5的前序部分所述的设备以及根据权利要求10所述的混合真空系统的应用。
技术介绍
如通常所知的那样，造纸过程是高耗能的。最大的能量消耗者可以基本上列为对原材料、潮湿端部处的泵单元以及干燥机分段自身的加热。在加热用于造纸的原材料时，将纤维和填料(filler)从户外存储器带入到造纸厂。因此，必须将它们加热到40-50°C的处理温度。将原料与水混合，水的含量按照重量计是在所产生的生产配料中(与流浆箱相符的配料通常为0.3-1 %，最大2 %，其可转化为99-300份水中的I份纤维和类似固体)的木纤维和填料材料含量的10-20倍。使这些容积的水在该过程中再循环，即使该过程并不具有闭合循环系统。生产每吨纸的水消耗量为大约10-20m3/t。通常在0-25°C下(这依赖于该年的季节)从湖泊/河流中获取必需的水量。今天，将处理温度升高到40-50°C，以改善脱水排放。因此，从造纸厂流到废水处理装置的排污水包含大量低价值的热能，对其进行同时回收是无利可图的或者是复杂的。另外，造纸需要也必须进行加热的大量空气。许多造纸厂使用从该过程排放掉而在没有通过热回收进行利用的大量热空气。上述大量的循环水需要大量的泵送动力，这是另一主要的能量消耗者。最后，该能量被转化为热量，从而提供过程所需的热能的主要部分。在网部分段和按压机分段上对纸幅进行干燥部分地借助于真空来实现。过程的这部分被称为过程真空系统。同样，真空系统是重要的能量消耗者，其典型地消耗造纸厂的全部动力的20%。在通过网部分段和按压机分段之后，纸幅的固体含量通常处于40-50%范围内。纸幅的最终含水量为6-8%。在按压之后通过蒸发而干燥所述纸幅。水的蒸发是由从蒸汽获得的能量的高度密集消耗者。因此，纸幅的固体含量在干燥机分段上游被有益地最大化，以使蒸汽消耗最小化。正如所说的，造纸机的重要部分是其真空系统。造纸机的真空系统可被分成两个基本装置:水环泵系统和涡轮鼓风机系统。在图1中，图释了一种装备有水环泵的典型的造纸机。该附图也示出了造纸机的传统脱水设备，其将在下文中进行论述。该系统通常包括6-15pcs.泵，该泵服务于造纸机的需要处于不同的略低于大气压力程度下的真空的场所。在水环泵中，旋转泵充当压缩进入气体的活塞。等温地进行压缩，由此因压缩释放的热能主要被流过泵的密封水吸收。需要大量密封水，每次泵送100-400升/分，但是，如果通过冷却液体循环可防止水温升高的话，可再循环80-90%的密封水。然而，由此将丧失可从压缩循环回收的热能以及丧失还可从过程中释放的一部分热能回收的热能。由于用过的密封水包含纤维和杂质，其通常从造纸厂的水循环中流出。水环泵的总效率取决于真空度和泵旋转速度。高真空下的效率好于低真空下的效率。可替代地，造纸机中的真空系统可通过通常被称为涡轮鼓风机的的离心鼓风机来实现。造纸机中的真空场所通常在超过60kPa的高真空下操作。由此，需要一个或两个多级鼓风机以达到最高真空度。串联布置的级数、或者叶轮数量典型地为4pcs。通常，在每个叶轮处布置有用于连接到较低真空场所的中间端口。通过改变旋转速度不能改变这种类型鼓风机的容量。仅仅可能的调节方式是通过节流空气流进行。按照能量效率，这种容量控制是不经济的。另外，该系统还具有用于中等真空场所的至少一个单级鼓风机。由于从鼓风机系统排出的空气是热的，其热能可通过换热器回收。在图2中，图释了一种典型的涡轮鼓风机系统。涡轮鼓风机系统的泵送效率稍微好于水环泵的泵送效率。另一方面，当系统具有较少数量的鼓风机时，流到真空场所的流量必须通过节流阀进行控制，由此削弱了系统的总效率。其中所期望的最大优点是鼓风机没有旋转水环，也就是说，其根本不需要密封水。相反，由于多级鼓风机导致了系统成本存在显著问题，其购置和安装连同其辅助设备的较高价格增加了投资成本。除了上面系统之外，造纸机的脱水设备是极其重要的元件。在网部分段上，最初通过重力、薄膜效应和离心作用而从纸幅移除水。由此，横过纸幅必须施加更大的压差，这是因为水的主要部分通过压缩从纸幅传送到脱水设备。典型地，在毯水位的下游布置有平抽吸箱，在抽吸箱中具有真空。抽吸辊通常布置在网部分段的端部处。在图3中示出了平抽吸箱和网部抽吸辊的传统结构和操作原理。真空系统在平抽吸箱中和网部抽吸辊中产生真空。空气通过网部流入抽吸箱中，由此建立了压差。这种功能是非常耗能的。该压差导致抽吸箱与网部之间的摩擦，从而增加了网部驱动马达的能量消耗。水部分地随同空气流从纸幅移除，而且其还由于网部的厚度压缩(caliper compression)而从纸幅移除,尤其是用于具有大于80g/m2基重的较厚纸张等级。网部抽吸辊具有钻入其中的孔，以用于将空气抽吸通过纸幅。流过的空气并没有延迟纸幅的行进，但是由于升高的真空度以及通过钻孔所抽吸的辅助空气而导致需要从真空泵获得更大的容量。水从纸幅通过网部而被收集到辊孔中，并且从该处被离心喷射到水收集盘，所述水收集盘设置在网部抽吸辊周围。在实践中，已经发现如果纸幅的速度超过200m/min的话，则没有水流过辊孔。另外的实践经历涉及盘的关键性辊，因为从辊喷射出的所有水必须被收集到盘中，水从盘处返回到造纸机的水循环中。因为由于表面作用力而使得水趋于粘附到辊表面和孔，水必须借助于不同的刮除(doctoring)装置而被分离开。需要指出的是，虽然对于抽吸箱来说不需要新鲜水，但网部抽吸辊消耗大约100-200升/分的水，以用作用于辊真空室的密封条的润滑剂。在网部之后的典型固体含量是15-20%。优选地，使固体含量最大化，以使得之后论述的按压机分段和干燥机分段处的能量消耗最小化，同时实现了改善的机器运行性能。现有技术的首要总体规则是在网部分段下游纸幅1%的改变将导致按压机分段下游固体0.25%的增加。在所附的图4中，示出了 RSisiinen博士进行的关于真空度和停留时间对网部分段下游的固体含量的影响的研究结果。该图从研究计划Sustainable Paper (KestSvlPaperi)的1994年报中翻印而来。正如同样在实践中已经发现的那样，该图清楚地示出了优化的运行条件，也就是说，真空度必须朝着网部行进的后端增加。另一个重要的方面涉及可在给定压差下获得的最大固体含量。因为对于较高固体含量不能提供较长的停留时间，因而必须施加较高的真空度。因为大约70k本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于借助于真空系统和对固体含量的优化来降低造纸机的水和能量消耗的方法，其特征在于，在该方法中，在造纸机的网部分段（12）上，借助于混合真空系统（1）而移除水，所述混合真空系统以下述方式首先用于需要较低真空度的真空场所然后用于需要较高真空度的那些真空场所，所述方式为使得混合真空系统在造纸机不同分段上以发挥各自最大化能量效率的真空度移除水，并且网部分段（12）上的固体含量借助于无毯且平滑的按压辊（13）而得到优化，所述按压辊设置在网部抽吸辊（3）上方。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·卡尔维宁，K·洛伊波，
申请(专利权)人：RUN技术系统有限公司，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI
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