Die Erfindung betrifft Verfahren zur Entschwadung von Prozessabluft einer Anlage zur Herstellung oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei der Herstellung von Faserstoffbahnen wie Papier- oder Zellstoffbahnen entsteht insbesondere bei der Trocknung der Bahn eine große Menge von sehr feuchter Abluft. Wird diese direkt an die Umgebung abgegeben, kann es bei geeigneten klimatischen Verhältnissen zur Bildung eines sichtbaren Nebels kommen.
Dieser Nebel kann in direkter Nähe der Anlage als Niederschlag niedergehen und insbesondere im Winter zu glatten Wegen führen. Zudem kann es durch tiefhängende Nebelschwaden zu Sichtbehinderungen im Straßenverkehr kommen.
Daher fordern gesetzliche Rahmenbedingungen oftmals von den Betreibern, dass von den Anlagen keine sichtbaren Wasserdampffahnen emittiert werden.
Die Reduzierung des sichtbaren Nebels bedeutete in der Vergangenheit einen zusätzlichen Energieaufwand für das Aufheizen des Abluftstroms auf einen Punkt jenseits des Kondensationspunktes, manchmal unterstützt durch vorherige Kondensation eines Teils der Luftfeuchtigkeit. Da dieser zusätzliche Energieaufwand nicht wirtschaftlich ist, wurde er nur selten realisiert.
Aus dem Stand der Technik ist zur Vermeidung einer solchen Wasserdampffahne beispielsweise das Produkt ERCS - Typ04 der Firma Scheuch GmbH in Österreich bekannt (www.scheuch.com). Dabei wird kalte Umgebungsluft über einen Wärmetauscher vorgewärmt und anschließend mit der feuchten Abluft vermischt.
Nachteilig am Stand der Technik ist dabei zum einen, dass der technische Aufwand für die Entschwadung nicht unerheblich ist, da ein eigener Wärmetauscher sowie ein Gebläse System mit geeigneter Steuerung vorgesehen sein muss.
Da eine beträchtliche Menge an Außenluft zusätzlich gefördert werden muss, erhöht diese Entschwadung auch den Energieverbrauch der Anlage.
Schließlich kommt es durch das Abkühlen der Prozessluft zu einer Kondensation im Inneren des Abluftsystems, was unter anderem zu verstärkter Korrosion führen kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren vorzuschlagen, dass die Nebelbildung effektiv reduziert oder verhindert.
Es ist weiter Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren vorzuschlagen, das ohne oder mit nur geringem Zusatzaufwand an Energie und/oder baulichen Maßnahmen auskommt.
Eine Verbesserung ist in der Patentanmeldung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Alternative zu dem in der
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Dabei ist das Verfahren ein Verfahren zur Entschwadung von Prozessabluft einer Anlage zur Herstellung oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Zellstoff-, Papier- oder Kartonbahn, wobei die Anlage eine Trockenpartie umfasst, in welcher die Faserstoffbahn zumindest teilweise mittels Kontakttrocknung getrocknet wird, wobei der Trockenpartie eine Zuluft zugeführt und von der Trockenpartie eine Abluft abgeführt wird, und wobei die Zuluft eine höhere Temperatur und eine geringere relative Feuchte aufweist, als die Abluft. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass von der Zuluft ein Teilstrom abgezweigt, und vor der Abgabe an die Umgebung mit der Abluft unter Erzeugung der Prozessabluft vermischt wird.
Dieses Verfahren hat den großen Vorteil, dass es ohne große Zusatzkosten auch als Nachrüstlösung in eine bestehende Anlage eingebaut werden kann. Dabei ist es im Gegensatz zum Stand der Technik der
Wie erwähnt erlaubt dies die Nachrüstung einer Entschwadung auch bei bestehenden Anlagen.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass so viel von dem Teilstrom der Zuluft zu der Abluft zugemischt wird, dass der Taupunkt der Prozessabluft unterhalb der Umgebungstemperatur der Anlage, insbesondere zumindest 5 ° unterhalb der Umgebungstemperatur der Anlage liegt.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die relative Feuchte [%] der Prozessabluft um min 5%-Punkte, bevorzugt min. 10%-Punkte unterhalb der relativen Feuchte der Abluft liegt
Vorteilhaft ist es, wenn in der Leitung der Zuluft ein Zuluftgebläse vorgesehen ist, und der Teilstrom der Zuluft nach dem Zuluftgebläse abgezweigt wird. Dann ist für die Förderung des Teilstroms kein eigenes Gebläse notwendig und der Teilstrom wird mit dem ohnehin vorhandenen Zuluftgebläse gefördert.
In einer alternativen Ausführung kann vorgesehen sein, dass der Teilstrom der Zuluft vor dem Zuluftgebläse abgezweigt wird. In diesem Fall wird zweckmäßigerweise in der Leitung des Teilstroms der Zuluft ein zusätzlicher Schublüfter zum Fördern des Teilstroms vorgesehen sein. Dies hat den Vorteil, dass die als Teilstrom abgeführte Menge verändert werden kann - über eine Veränderung der Leistung des Schublüftersohne an dem Zuluftgebläse etwas verändern zu müssen. In manchen Installationen sind nämlich beispielsweise im Rahmen einer Taupunktregelung der Trockenhaube das Zuluftgebläse und das Abluftgebläse miteinander gekoppelt. In solchen Fällen ist es schwierig, die Menge an Teilstrom zu verändern ohne Störungen in der Taupunktregelung zu provozieren.
Um mittels eines Schublüfters bequem und auch verlässlich die Menge des Teilstroms verändern zu können ist es vorteilhaft, wenn der Schublüfter frequenzgeregelt ausgeführt ist.
Weiterhin ist bei der Verwendung eines solchen Schublüfters vorteilhaft, dass die Position der Abzweigung des Teilstroms frei gewählt, und insbesondere auch vor dem Zuluftgebläse vorgesehen sein kann.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Zuluft konditioniert, insbesondere erwärmt wird, und der Teilstrom der Zuluft nach oder zwischen den einzelnen Konditionierungsstufen abgezweigt wird. Diese Erwärmung ist für die Verwendung der Zuluft in der Trockenpartie meist ohnehin notwendig und die Entschwadungswirkung des Teilstroms der Zuluft wird dadurch erhöht.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn in der Leitung der Abluft ein Abluftgebläse vorgesehen ist, und die Vermischung der Zuluft mit der Abluft nach dem Abluftgebläse erfolgt.
Alternativ kann es aber auch vorteilhaft sein, wenn die Vermischung der Zuluft mit der Abluft vor dem Abluftgebläse erfolgt. Beispielsweise bei Umbauten kann es aus den örtlichen Gegebenheiten heraus erforderlich sein, den Teilstrom der Zuluft vor dem Abluftgebläse einzubinden. Die grundlegende Funktion des Verfahrens bleibt dabei erhalten.
Meist ist der Druck, der durch das Zuluftgebläse erzeugt wird, höher als der Druck, den das Abluftgebläse erzeugt. Dadurch ist gewährleistet, dass der Teilstrom der Zuluft sicher in den Abluftstrom eingemischt wird. Ein unerwünschtes Rückströmen der Abluft in die Leitung des Teilstroms der Zuluft kann dadurch vermieden werden.
Es kann vorteilhaft sein, wenn in der Abluft und/oder der Zuluft und/oder in der Prozessabluft die Temperatur gemessen wird.
Es kann alternativ oder zusätzlich vorteilhaft sein, wenn in der Abluft und/oder der Zuluft und/oder in der Prozessabluft die Feuchte gemessen wird.
In einer bevorzugten Ausführung kann vorgesehen sein, dass Mittel, insbesondere einstellbare Klappen, vorgesehen sind, um die Menge des Teilstroms der Zuluft zur Abluft zu verändern.
Alternativ oder zusätzlich können diese Mittel auch dadurch realisiert sein, dass ein frequenzgeregelter Schublüfter in der Teilstromleitung vorgesehen ist, und über diese Regelung die Menge des Teilstroms verändert wird. Diese Einstellung über einen frequenzgeregelten Lüfter ist üblicherweise verlässlicher und genauer als über eine geregelte Klappe.
Der abgezweigte Teilstrom, der zur Entschwadung benötigt wird, umfasst meist zwischen 5% und 20 % der gesamten Zuluftmenge. Je nach Wetterlage kann aber zeitweise auch überhaupt keine Zugabe von Zuluft (=0%) zur Abluft notwendig sein. Mittels der einstellbaren Klappen oder anderer geeigneter Mittel kann der abgezweigte Teilstrom angepasst werden.
In sehr vorteilhaften Ausführungen kann vorgesehen sein, dass die Menge des Teilstroms der Zuluft zur Abluft über die Fördermenge des Schublüfters gesteuert bzw. geregelt wird, wobei insbesondere die Förderleistung des Schublüfters in Abhängigkeit von der Förderleistung des Abluftgebläses erhöht oder gesenkt wird.
Dabei kann es zweckmäßig sein, dass bei einer Reduzierung der Förderleistung des Abluftgebläses die Förderleistung des Schublüfters erhöht wird, bzw. bei einer Erhöhung der Förderleistung des Abluftgebläses die Förderleistung des Schublüfters reduziert wird. Eine Reduzierung der pro Zeiteinheit geförderten Abluftmenge aus der Trockenpartie führt bei ansonsten konstanten Produktionsbedingungen in der Konsequenz nämlich dazu, dass sich die Feuchtigkeit der Abluft erhöht. Die Erfinder haben überaschenderweise erkannt, dass in diesem Fall trotz der geringeren Menge an Abluft oft eine größere Menge an trockener Zuluft zugemischt werden sollte, um eine Schwadenbildung zu vermeiden.
Darüber hinaus ermöglicht dieses Verfahren eine Steigerung der Ausblasgeschwindigkeit der Prozessabluft am Abluftaustritt über Dach. In besonders vorteilhaften Ausführungen kann dieses Verfahren genutzt werden, eine konstante Ausblasgeschwindigkeit wie zuvor beschrieben zu ermöglichen. Dies ist häufig in Bezug auf die Emissionsgutachten von besonderer Relevanz.
In besonders vorteilhaften Ausführungen kann vorgesehen sein, dass bis zu einem bestimmten Schwellwert des Abluftgebläses (z.B. bei maximaler Leistung des Abluftgebläses) der Schublüfter ganz ausgeschaltet ist, oder auf einer Minimaldrehzahl betrieben wird. Wird die Leistung des Abluftgebläses unter diesen Schwellwert gesenkt, wird die Leistung des Schublüfters erhöht.
Für den exakten Zusammenhang zwischen Reduzierung des Abluftgebläses und Steigerung des Schublüfters können geeignete Kurven hinterlegt werden. Diese können jeweils anlagenabhängig ermittelt werden.
Es ist beispielsweise eine ,Bang-Bang' Steuerung möglich, bei der der Schublüfter auf maximale Leistung gefahren wird, sobald die Leistung des Abluftgebläses einen Schwellwert unterschreitet.
Alternativ ist auch eine stufenweise Steigerung beim Erreichen weiterer Schwellwerte möglich.
Wiederum alternativ kann ein funktionaler Zusammenhang, zum Beispiel ein linearer oder quadratischer Zusammenhang zwischen Abnahme der Reduzierung des Abluftgebläses und Steigerung des Schublüfters hinterlegt sein.
Wiederum alternativ kann ein funktionaler Zusammenhang angepasst auf eine ggf. erforderliche Einbindung des Teilstromes der Zuluft vor dem Abluftgebläse hinterlegt sein.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Menge des Teilstroms der Zuluft, die mit der Abluft vermischt wird in Abhängigkeit der Temperatur und/oder Feuchte der Abluft und/oder Prozessabluft und/oder Zuluft und/oder der Umgebung eingestellt wird.
Um eine gute Durchmischung der Abluft und des Teilstroms der Zuluft zu gewährleisten kann vorgesehen sein, dass der Teilstrom der Zuluft und die Abluft mittels eines statischen Mischers vermischt werden.
Häufig wird die Prozessabluft in einer Höhe von mehr als 40m, insbesondere 60m oder mehr über dem Grund an die Umgebung abgegeben.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand schematischer Figurenweiter erläutert. Die Erfindung ist dabei nicht auf diese Ausführungsform beschränkt.
Die Trockenpartie 1 einer Maschine zur Herstellung einer Papier- oder Zellstoffbahn ist üblicherweise von einer Haube umschlossen. Die Luft in der Haube muss das aus der Papierbahn entfernte Wasser aufnehmen können. Um zu vermeiden, dass diese das Wasser aufgrund der Sättigung nicht mehr aufnehmen kann, wird kontinuierlich ein Teil der Haubenluft als Abluft 2 abgeführt. Da in dieser warmen Abluft 2 noch einige Energie steckt, wird die Abluft 2 über einen oder mehrere Wärmetauscher 3, 4 abgekühlt. In der in
Zugleich wird der Haube, bzw. der Trockenpartie 1 stetig frische Zuluft 12 zugeführt. Diese Zuluft 12 soll möglichst warm und trocken sein. Zu diesem Zweck wird Versorgungsluft 8 -üblicherweise Umgebungsluft 8- durch ein Zuluftgebläse 11 angesaugt, und über eine oder mehrere Stufen konditioniert. In
Die Vermischung des Teilstroms der Zuluft 13 mit der Abluft 2 erfolgt nach dem Abkühlen durch die Wärmetauscher 3, 4, sowie nach dem Abluftgebläse 5. Da das Zuluftgebläse 11 in der Regel einen größeren Druck erzeugt als das Abluftgebläse 5, kann ein Strömen der Abluft 2 ,in die falsche Richtung', als in die Leitung des Teilstroms 13 hinein, weitgehend ausgeschlossen werden.
Die
Das Volumen des Teilstroms 13 ist relativ gering, und zwar sowohl verglichen mit der gesamten Zuluft 12, als auch verglichen mit der Abluft 2 und umfasst meist zwischen 5% und 20 %, oftmals zwischen 10% und 15% der gesamten Zuluftmenge und/oder Abluftmenge. Je nach Wetterlage kann aber zeitweise auch überhaupt keine Zugabe von Zuluft (=0%) zur Abluft notwendig sein.
Für die verschiedenen Luftströme können beispielhaft die folgenden Werte angenommen werden:
In einer typischen Anwendung fördert das Abluftgebläse 5 ca. 156.000 m3/h Abluft 2 mit einer Temperatur von 58°C und einer relativen Feuchte von 96%. Würde man diese Abluft 2 direkt in die Umgebung abgeben, käme es nahezu sicher zur Schwaden- bzw. Nebelbildung.
Vermischt man diese Abluft 2 mit einem Teilstrom 13 der Zuluft von ca. 11.000 m3/m bei einer Temperatur von 110°C und einer relativen Feuchte von 2%, so ergibt sich daraus eine Prozessabluft 7 von ca. 167.000 m3/h mit einer Temperatur von 61°C und einer relativen Feuchte von nur noch 78%. Die Neigung zur Schwadenbildung ist dadurch massiv reduziert worden.
Die Ausführung in
Das in
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