[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Behandlung bzw. Bereitstellung
eines Grundstoffes sowie einer Produktionsmaschine.
[0002] Die Herstellung von Papier (als Grundstoff) ist ein energieintensiver Prozess. Insbesondere
beim Trocknungsprozess der Papierbahn werden gegenwärtig hohe Mengen an heißem Dampf
und/oder Luft benötigt. Der Trocknungsprozess der Papierbahn ist daher sehr energieaufwendig.
Weiter bedürfen Papiermaschinen sowie andere Produktionsmaschinen Vakuumpumpen zur
Bereitstellung von vermindertem Druck. Der Grundstoff Papier wird durch eine Pressung
und anschließende Trocknung eines weiteren Grundstoffes, der Pulpe, bereitgestellt.
[0003] Aus der
WO 03/978727 A2 geht der Einsatz eines Turbinenmotors in einer Papierfabrik hervor. Die Verbrennungsgase
des Turbinenmotors werden in eine Aufpralltrocknungseinheit eingeleitet, während u.a.
eine Druckpartie mit einem negativen Druck vom Bereich vor dem Turbinenmotor versorgt
wird. Auf diese Weise werden mehrere separate Systeme der Papierfabrik durch einen
Turbinenmotor ersetzt und zudem wird auf Vakuumpumpen verzichtet.
[0005] Eine Möglichkeit zur besonders effizienten Nutzung von thermischer Energie bei der
Herstellung von Papier beschreibt
DE 11 2011 103 779 T5. Diese Offenlegungsschrift beschreibt einen Trocknungskasten, wobei der Trocknungskasten
in mehrere Bereiche eingeteilt ist und eine separate Zuleitung von heißer Luft in
die einzelnen Bereiche zu einem höheren Wirkungsgrad führen soll. Thermische Energie,
insbesondere in Form von Dampf, wird bei der Erzeugung von Grundstoffen, insbesondere
bei der Herstellung von Papier, beispielsweise bei einem Verbrennungsvorgang bereitgestellt.
Gelegentlich wird die so erzeugte thermische Energie zur Erzeugung von elektrischer
Energie verwendet.
[0006] Da auch in der vorstehend genannten Offenlegungsschrift noch viel Energie zur Trocknung
der Papierbahn benötigt wird, ist es Aufgabe der Erfindung, die Energieeffizienz bei
der Trocknung einer Materialbahn weiter zu erhöhen.
[0007] Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
[0008] Diese Aufgabe wird weiter mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 6 gelöst.
[0009] Diese Aufgabe wird weiter durch eine Produktionsmaschine gemäß Anspruch 9 gelöst
[0010] Die weiteren, abhängigen Ansprüche stellen vorteilhafte weitere Ausführungsformen
des Verfahrens oder der Vorrichtung dar.
[0011] Zur Lösung der Aufgabe dient vorteilhaft ein Verfahren zur Behandlung und/oder zur
Bereitstellung eines Grundstoffes, insbesondere einer zellstoffhaltigen Materialbahn,
vorzugsweise der Bereitstellung von Papier aus einer zellstoffhaltigen Grundsubstanz
(Pulpe), insbesondere in einer Papiermaschine, wobei eine Turbine sowohl zur Bereitstellung
eines verminderten Druckes eines Gases als auch zur Bereitstellung eines erhöhten
Druckes eines Gases dient. Dabei dient die Turbine als Saugvorrichtung (Bereitstellung
eines Gases mit vermindertem Druck) und/oder als Gebläse (Bereitstellung von Gas mit
erhöhtem Druck). Die Turbine stellt optional auch Gas einer erhöhten Temperatur bereit.
Gemäß dem Verfahren wird der verminderte Druck des Gases zur Unterstützung für zumindest
einen ersten Prozess eingesetzt und der erhöhte Druck des Gases zur Unterstützung
für zumindest einen zweiten Prozess eingesetzt.
[0012] Die Strömungsgeschwindigkeit des Gases durch die Turbine ist in der Regel sehr hoch.
Daher kann mittels einer Strahlpumpe aus einer hohen Strömungsgeschwindigkeit des
Gases ein Bereich mit Gas von vermindertem Druck erzeugt werden. Vorteilhaft kann
eine solche Strahlpumpe sowohl vor dem Eingang der Turbine als auch nach dem Ausgang
der Turbine eingesetzt werden. Am Eingang saugt die Turbine das Gas in die Turbine
und vermindert so den Druck und erzeugt die Strömungsgeschwindigkeit des Gases. Am
Ausgang der Turbine wird das eingesaugte Gas wieder ausgeschieden, d.h., es liegen
ein erhöhter Druck sowie eine hohe Strömungsgeschwindigkeit des Gases vor. In der
Regel ist die Temperatur des Gases nach Durchlauf durch die Turbine erhöht im Vergleich
zum einströmenden Gas.
[0013] In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist eine Vorrichtung zur Bereitstellung und/oder
zur Behandlung eines Grundstoffes, insbesondere zur Bereitstellung und/oder Trocknung
einer zellstoffhaltigen Materialbahn, vorzugsweise in einer Papiermaschine, eine Turbine,
zumindest eine Trockenpartie, eine Reinigungspartie (Siebreinigungspartie), eine Pressenpartie,
eine Siebpartie sowie optional weitere Prozesseinheiten auf. Die Turbine stellt für
die Trockenpartie Gas mit einer erhöhten Temperatur und einem erhöhten Druck zur Verfügung.
Die Turbine stellt weiter für die Siebreinigungspartie, zur Unterstützung der Pressenpartie,
der Siebpartie und/oder optional weiteren Prozesseinheiten Gas mit einem verminderten
Druck bereit. Die Turbine stellt also mit anderen Worten eine Heizung, eine Vakuumpumpe
sowie ein Gebläse dar.
[0014] Vorteilhaft kann auch die Pressenpartie (bzw. eine Filterpartie oder Siebpartie)
durch Gas mit einem verminderten Druck unterstützt werden. Eine Pressenpartie weist
in der Regel ein feuchtes Faservlies auf, welches durch einen Abnahmesauger auf dem
Pressfils abgetauscht wird.
[0015] Unter einer Produktionsmaschine wird hier eine Maschine verstanden, welche ausgehend
von einem Rohmaterial einen Grundstoff oder ein Produkt erzeugt. Eine solche Produktionsmaschine
kann eine Papiermaschine, eine Lebensmittelverarbeitungsmaschine, eine Backmaschine,
eine Abfall-Aufbereitungsmaschine, eine Rohstoff-Aufbereitungsmaschine oder etwas
derartiges sein.
[0016] Unter einer Turbine versteht man in diesem Zusammenhang insbesondere eine Gasturbine,
z.B. zur Erzeugung von elektrischer Energie. Die Turbine kann Teil eines Kraftwerkes
sein, die der Produktionsmaschine zugeordnet ist. Gegebenenfalls kann die Turbine
auch Teil eines Belüftungssystems sein, welches zum Abtransport von Prozesswärme an
einer Stelle der Produktionsmaschine oder des Kraftwerkes installiert ist.
[0017] Die Turbine ist als Teil eines Kraftwerkes zur Umwandlung einer ersten Energieform,
beispielsweise chemisch gebundener Energie, in eine zweite Energieform, beispielsweise
kinetischer Energie dienen. Die kinetische Energie kann dann in elektrische Energie
umgewandelt werden.
[0018] Eine Turbine weist regelmäßig einen Eingang auf, wobei Gas (Dampf, Luft) eingesaugt/eingebracht
wird. Eine Turbine weist regelmäßig auch einen Ausgang auf, wobei das durch den Eingang
eingesaugte Gas wieder ausströmt/ausgegeben wird.
[0019] Am Eingang der Turbine liegt ein verminderter Druck des Gases vor, insbesondere da
die Turbine das Gas einsaugt und bei einem Widerstand des einströmenden Gases der
Druck des Gases unter einen Normaldruck fällt.
[0020] Somit ergibt sich ein verminderter Druck als ein Druckwert eines Gases, der unterhalb
eines Normaldrucks ist. Somit ergibt sich ein erhöhter Druck, falls der Druck höher
als der Normaldruck liegt. Als Normaldruck ist beispielsweise der vorherrschende Luftdruck
der Umgebung (ca. 1 bar) wählbar.
[0021] Beim Ausgang des Gases aus der Turbine weist das Gas meist eine erhöhte Temperatur
auf. Die erhöhte Temperatur kann einige Kelvin bis zu hunderten Kelvin betragen, je
nach Funktion und Bauart der Turbine.
[0022] Das aus der Turbine austretende Gas kann weiter die Bereitstellung von Dampf unterstützen.
[0023] Vorteilhaft ist die Vorrichtung als Teil einer Produktionsmaschine gut geeignet,
den Energieverbrauch zur Herstellung des Produktes zu reduzieren.
[0024] In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird durch die Turbine Gas mit
einer erhöhten Temperatur bereitgestellt.
[0025] Nach dem Durchströmen von Gas durch eine Turbine weist das Gas meist eine höhere
Temperatur auf, als am Eingang einer Turbine. Die Erwärmung des Gases erfolgt durch
Abwärme der Verbrennung, durch Reibung und/oder durch eine adiabatische Kompression.
[0026] Das Gas mit einer erhöhten Temperatur kann für Prozesse wie zur Unterstützung einer
Trockenpartie, zur Erwärmung von Wasser und/oder weiteren Grundstoffen oder zu Heizzwecken
eingesetzt werden. Das Gas mit der erhöhten Temperatur kann auch zur Erzeugung von
elektrischer Energie, z.B. mit Hilfe zumindest einer weiteren Turbine dienen. Solche
Prozesse, die mit Gas eines erhöhten Druckes unterstützt werden, werden hier auch
als zweite Prozesse bezeichnet.
[0027] Gemäß dem Verfahren wird der verminderte Druck mit Hilfe einer Strahlpumpe bereitgestellt.
[0028] Eine Strahlpumpe erzeugt mittels eines strömenden Gases eine Sogwirkung, also einen
verminderten Druck. Durch die Sogwirkung wird mit Hilfe eines Gas-Flusswiderstandes
Gas mit einem verminderten Druck bereitgestellt. Obgleich der so erzeugte verminderte
Druck ggf. nicht für einen ersten Prozess ausreichend ist, so kann die Strahlpumpe
auch mit strömendem Gas betrieben werden, welches an einem Ausgang am Ende der Turbine
ausströmt. Vorteilhaft an der Verwendung einer Strahlpumpe, die mit dem ausströmenden
Gas der Turbine betrieben wird, ist, dass das mit der Strahlpumpe eingesaugte Gas
nicht in die Turbine gelangen kann.
[0029] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist der erste Prozess
ein Trocknungsprozess, insbesondere einer Materialbahn, der Betrieb einer Pressenpartie
und/oder ein Reinigungsprozess, insbesondere eines Siebreinigungsprozesses.
[0030] Als erster Prozess und/oder als zweiter Prozess kann auch der Betrieb eines Filters
(z.B. einer Filterpartie) und/oder einer Siebpartie unterstützt werden.
[0031] Ein Trocknungsprozess ist der Betrieb einer Trockenpartie, ein Siebprozess ist der
Betrieb einer Siebpartie und ein Reinigungsprozess ist der Betrieb eines Siebreinigungsprozess.
[0032] Angewendet auf eine Papiermaschine findet der Trocknungsprozess in einer Trockenpartie
statt. Die Trockenpartie entfernt verbleibende Feuchtigkeit in der (zellstoffhaltigen)
Materialbahn (Papierbahn) thermisch bis auf einen gewünschten Endtrockengehalt. Der
Siebprozess findet in einer Siebpartie statt. Eine Siebpartie bzw. Filterpartie erzeugt
aus einer (zellstoffhaltigen) Suspension eine endlose Bahn, insbesondere die zellstoffhaltige
Materialbahn. Für gewöhnliche Siebpartien bedarf es eines verminderten Druckes, um
beispielsweise überschüssige Feuchtigkeit zu entfernen. Gemäß dem Stand der Technik
werden hierzu Vakuumpumpen eingesetzt, welche viel elektrische Energie verbrauchen.
[0033] Weiter ist als erster und/oder zweiter Prozess eine Unterstützung eines Konstantanteils
möglich. Unter einem Konstantanteil werden Anlagenteile zwischen der Mischbütte und
der Maschinenbütte verstanden.
[0034] Weiter ist eine Pressenpartie mit Gas eines verminderten oder erhöhten Druckes, insbesondere
bei einer erhöhten Temperatur des Gases, möglich. Für den Siebreinigungsprozess dient
regelmäßig eine Siebreinigungspartie (wird auch als Siebreinigungseinrichtung bezeichnet).
Eine Siebreinigungspartie besprüht das Sieb mit einer Flüssigkeit und saugt die Flüssigkeit
und ggf. die Verunreinigung des Siebes mit Hilfe von Vakuumpumpen (vermindertem Druck)
wieder ab. Auch für eine Siebreinigungspartie bedarf es gemäß gegenwärtigem Stand
der Technik wartungsintensive Vakuumpumpen.
[0035] Vorteilhaft kann durch die Anwendung der Erfindung bei einer Produktionsmaschine,
insbesondere einer Papiermaschine Energie eingespart werden. Insbesondere als Ersatz
für Vakuumpumpen reduziert die Erfindung den Energieverbrauch einer Produktionsmaschine
erheblich.
[0036] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist der zweite Prozess
die Beaufschlagung einer zellstoffhaltigen Materialbahn mit dem Gas.
[0037] Insbesondere zur Trocknung einer Materialbahn oder zur Erwärmung einer Materialbahn
ist die Beaufschlagung der Materialbahn mit dem Gas, insbesondere dem Gas mit einer
erhöhten Temperatur, vorteilhaft. Mittels dieser Vorgehensweise können erhebliche
Mengen an Energie eingespart werden.
[0038] Die Bereitstellung des verminderten Druckes erfolgt durch eine Strahlpumpe.
[0039] Eine Strahlpumpe erzeugt einen verminderten Druck durch Ausnutzung eines strömenden
Mediums, hier dem strömenden Gas, angetrieben durch die Turbine. Vorteilhaft kann
eine Strahlpumpe zur Erzeugung eines verminderten Drucks in einer Siebreinigungspartie
oder in einer Siebpartie eingesetzt werden, wobei ggf. Verunreinigungen vorteilhaft
nicht in die Turbine gelangen können.
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung zumindest eine Strahlpumpe zur Bereitstellung
des verminderten Druckes des Gases auf.
Die Strahlpumpe kann sowohl mit dem strömenden Gas betrieben werden, das in die Turbine
einströmt, als auch mit dem strömenden Gas betrieben werden, das nach dem Durchlauf
der Turbine aus derselben hinausströmt. Das bedeutet, dass die Strahlpumpe einmal
vor dem Eingang und/oder nach dem Ausgang der Turbine platziert werden kann. Bei einer
Platzierung der Strahlpumpe vor der Turbine kann ein Filter ggf. den Eingang von eingesaugten
Partikeln in die Turbine verhindern.
Durch eine Strahlpumpe kann eine bestehende Produktionsmaschine ausgestattet werden,
um Energie einzusparen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Vorrichtung Ventile und eine
Steuereinrichtung auf, wobei die Steuereinrichtung zur Steuerung der Ventile vorgesehen
ist und die Steuereinrichtung die Ventile nach Bedarf der zumindest einen Trocknungseinheit
und/oder der Reinigungseinheit ansteuert.
Die Steuereinrichtung dient z.B. zur Steuerung der Ventile gemäß äußeren Vorgaben.
Die Ventile sind mit der Steuereinrichtung verbunden. Die Steuereinrichtung steuert
bzw. regelt über die Öffnung der Ventile den Wert des verminderten Druckes für die
ersten Prozesse und die zweiten Prozesse, welche unterstützt werden. Die äußeren Vorgaben
richten sich vorteilhaft nach einem (momentanen / ermittelten) Bedarf der einzelnen
unterstützten Prozesse bzw. Partien (z.B. der Trockenpartie).
Die Ventile werden nach Bedarf der Prozesse gesteuert, wobei die Umwandlung der ersten
Energieform in die zweite Energieform mittels der Turbine nur minimal beeinflusst
werden soll. Die Ventile werden daher vorteilhaft so gesteuert und/oder geregelt,
dass bei einem festgelegten Einfluss die Turbine die erreichte Energieeinsparung durch
die Unterstützung der Prozesse maximal ist.
[0040] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher beschrieben und erläutert.
Der Fachmann ist selbstverständlich in der Lage, Merkmale, die in unterschiedlichen
Figuren gezeigt werden, fachüblich zu kombinieren. Es zeigen:
- FIG 1
- ein Schema zur Einsparung thermischer Energie,
- FIG 2
- eine Trockenpartie als Teil einer Produktionsmaschine,
- FIG 3
- eine weitere Ausführung einer solchen Produktionsmaschine,
- FIG 4
- ein Schema einer Trockenpartie einer Produktionsmaschine sowie
- FIG 5
- eine Anwendung der Erfindung auf eine Papiermaschine.
[0041] FIG 1 zeigt ein Schema zur Einsparung von Energie, insbesondere thermischer Energie.
Energie wird bei der Herstellung und Verarbeitung einer (zellstoffhaltigen) Materialbahn
11 zur Bereitstellung von Gas G (z.B. in Form von Dampf) und zur Bereitstellung eines
Gases G mit einem erhöhten Druckes p2 sowie zur Bereitstellung eines Gases G mit einem
verminderten Druck p1 benötigt. Weiter wird Energie zur Aufheizung von Gas G, insbesondere
Luft, benötigt, die beispielsweise, analog zur Verwendung von Dampf, zur Trocknung
einer zellstoffhaltigen Materialbahn 11 eingesetzt wird.
[0042] In der gezeigten Ausführung dient eine Turbine 1, insbesondere eine Gasturbine 1,
die zur Umwandlung einer ersten Energieform E1 (z.B. chemisch gebundener Energie)
in eine zweite Energieform E2 (z.B. kinetische Energie zur Erzeugung von elektrischer
Energie mit Hilfe eines Generators) vorgesehen ist.
[0043] Die Turbine 1 weist einen Eingang für das einströmende Gas G (z.B. für Luft bzw.
Dampf) auf. Die Turbine 1 weist weiter einen Ausgang für das Gas G auf. Die Turbine
erzeugt im Betrieb einströmendes Gas G einer Strömungsgeschwindigkeit v1 und/oder
ausströmendes Gas einer Strömungsgeschwindigkeit v2. Das Gas G, welches in die Turbine
1 einströmt, weist eine Temperatur T1 auf. Das Gas, welches aus der Turbine 1 herausströmt
weist eine Temperatur T2 auf. Das Gas G weist in der Regel eine erhöhte Temperatur
T2 nach dem Durchströmen der Turbine 1 auf, im Vergleich mit der Temperatur T1 des
einströmenden Gases G. Das Gas G, welches durch die Turbine 1 bewegt wird, dient dabei
zur Unterstützung von ersten Prozessen 3a, 3b, 3c,... und zweiten Prozessen 5a, 5b,
5c,.... Erste Prozesse sind Prozesse, bei denen ein, mit einer Strömungsgeschwindigkeit
v1 (in die Turbine ein-) strömendes Gas den Prozess unterstützt. Beispielsweise kann
eine Saugwirkung zum Transport von Flüssigkeiten wie Wasser dienen. Weiter kann eine
Saugwirkung zur Aufnahme von Stoffen, insbesondere zur Reinigung eines Bandes 9 oder
Förderbandes 9 dienen. Das in die Turbine 1 einströmende Gas G trägt zur Bereitstellung
des Gases mit einem verminderten Druck p1 bei.
[0044] Der Wert des verminderten Druckes p1 des Gases hängt hierbei von dem Strömungswiderstand
des einströmenden Gases G und der Strömungsgeschwindigkeit v1 des Gases G ab.
[0045] Der Wert des erhöhten Druckes p2 des Gases hängt hierbei von dem Strömungswiderstand
des ausströmenden Gases G und der Strömungsgeschwindigkeit v2 des Gases G ab.
[0046] Zweite Prozesse 5a, 5b, 5c,... sind Prozesse, bei denen ein erhöhter Druck p2, insbesondere
gekoppelt mit einer erhöhten Temperatur T2 des mit der Strömungsgeschwindigkeit v2
strömenden Gases, unterstützend wirkt. Beispielsweise bei einer Trocknung einer (zellstoffhaltigen)
Materialbahn 11 ist eine erhöhte Temperatur T2 des Gases G vorteilhaft, so dass Feuchtigkeit/eine
Flüssigkeit schneller verdunstet.
[0047] Durch den Einsatz einer Strahlpumpe P kann ein verminderter Druck p1 auch nach dem
Ausgang der Turbine 1 realisiert werden, wie dies in FIG 4 gezeigt ist.
[0048] Die Turbine kann in einem Kraftwerk lokalisiert sein, die beispielsweise einer Papiermaschine
zugeordnet ist und/oder sich in unmittelbarer Nähe befindet.
[0049] Ein erster Prozess 3a, 3b, 3c, ... ist ein Prozess, der durch die Bereitstellung
von Gas G eines verminderten Druckes p1 unterstützt wird. Ein erster Prozess 3a, 3b,
3c, ... kann ein Transportprozess, ein Reinigungsprozess, die Unterstützung einer
Pressenpartie oder ein (Ab-) Saugprozess sein.
[0050] Ein zweiter Prozess 5a, 5b, 5c, ... ist ein Prozess, der durch die Bereitstellung
von Gas G mit einem erhöhten Druck p2 unterstützt wird. Ein zweiter Prozess 5a, 5b,
5c, ... kann ein Transportprozess, ein Trocknungsprozess (Betrieb einer Trockenpartie
bei einer Papiermaschine), ein Reinigungsprozess (bei einer Papiermaschine insbesondere
ein Siebreinigungsprozess), oder ein Prozess zur Erzeugung von elektrischer Energie
sein.
[0051] FIG 2 zeigt eine Trockenpartie TP bzw. eine Pressenpartie PP als Teil einer Produktionsmaschine,
insbesondere als Teil einer Papiermaschine. Die Turbine 1 dient zur Umwandlung einer
ersten Energieform E1 zu einer zweiten Energieform E2. Die Turbine 1 dient zum Transport
eines Gases G. Vor dem Eingang der Turbine 1 weist das Gas G eine Geschwindigkeit
v1, einen verminderten Druck p1 sowie eine Temperatur T1 auf. Nach der Turbine 1 weist
das Gas G einen erhöhten Druck p2, eine Strömungsgeschwindigkeit v2 und eine erhöhte
Temperatur T2 auf. Der vor der Turbine 1 herrschende verminderte Druck p1 dient zur
Unterstützung einer ersten Trockenpartie TP und/oder Pressenpartie. Dabei wird bei
Schicht 12, insbesondere eine wasserhaltige Schicht 12, welche eine (zellstoffhaltige)
Materialbahn 11 beaufschlagt, abgesaugt. Die Materialbahn 11, insbesondere eine Papierbahn
11, wird auf einem Band 9 transportiert. Falls das Band 9 und die Materialbahn 11
luftdurchlässig sind, so kann ein Trockenprozess 3a (mittels der ersten Trockenpartie
TP) auch durch das Durchführen von Gas G getrocknet werden. Gegebenenfalls wird durch
eine neue Filtervorrichtung (nicht gezeigt) Fremdstoffe aus dem strömenden Gas G entfernt.
Zur Steuerung der Trockenpartie TP dient ein Ventil 6.
[0052] Nach der Turbine 1 weist das Gas eine Strömungsgeschwindigkeit v2, einen erhöhten
Druck p2 und eine erhöhte Temperatur T2 auf. Ein Teil des Gases G, welches mit dem
erhöhten Druck p2 und der erhöhten Temperatur T2 vorliegt, dient zur Unterstützung
eines zweiten Trockenprozesses 5a mit Hilfe einer weiteren Trockenpartie TP. Bei dem
zweiten Trockenprozess 5a wird ein Teil des aus der Turbine 1 austretenden Gases G
auf die (zellstoffhaltige) Materialbahn 11 gelenkt. Dabei wird die (zellstoffhaltige)
Materialbahn 11, welche auf dem Band 9 verläuft, durch die Wechselwirkung mit dem
Gas G getrocknet. Weitere zweite Prozesse 5b, 5c, ..., insbesondere Prozesse für die
Papierherstellung, können ebenfalls unterstützt mit dem aus der Turbine 1 strömenden
Gas G unterstützt werden. Beispielsweise kann mittels des Gases G Wasser erwärmt werden
und somit die Bereitstellung von Wasserdampf unterstützt werden. Das von der Turbine
1 austretende Gas G kann auch zur Erzeugung von elektrischer Energie dienen. Ein weiterer
erster Prozess 3a kann die Unterstützung einer Siebreinigungspartie SRP sein. Zur
Verteilung des Gases G dienen vorteilhaft Ventile 6. Die Ventile sind mit einer Steuereinrichtung
7 verbunden. Die Steuereinrichtung 7 steuert je nach Bedarf die Intensität der ersten
Prozesse 3a, 3b, 3c, ... und/oder der zweiten Prozesse 5a, 5b, 5c, 5d, ... .
[0053] FIG 3 zeigt eine weitere Ausführung einer Produktionsmaschine, insbesondere einer
Papiermaschine.
[0054] In dieser Ausführung sind eine erste Trockenpartie TP und eine Siebreinigungspartie
SRP gezeigt. In der Figur ist die ersten Trockenpartie TP durch die gleiche Funktionalität
wie eine Pressenpartie PP gezeigt, wobei die Pressenpartie PP mit Hilfe des Gases
G mit vermindertem Druck p1 unterstützt wird. Weiter ist eine zweite Trockenpartie
TP gezeigt, wobei die zweite Trockenpartie TP auch durch den Einsatz von beheizten
Rollen gekennzeichnet sein kann. Die eine Trockenpartie TP wird, als erster Prozess
3a, durch Gas G eines verminderten Druckes p1 unterstützt. Das Gas G mit dem verminderten
Druck p1 wird durch eine Strahlpumpe P bereitgestellt.
[0055] Obgleich nicht gezeigt, ist auch die direkte Unterstützung der ersten Prozesse 3a,
3b, 3c, ... bzw. der Siebreinigungspartie SRP, der Siebpartie SP und/oder einer Pressenpartie
PP mit Hilfe von dem, in die Turbine 1 einströmenden Gas G (mit dem verminderten Druck
p1) möglich.
[0056] Ein weiterer erster Prozess 3b ist die Reinigung des Bandes 9, auf dem die (zellstoffhaltige)
Materialbahn 11 gewöhnlich verläuft. Ein solcher Prozess wird im Bereich einer Papiermaschine
auch als Siebreinigungsprozess SRP bezeichnet.
[0057] Bei der Siebreinigungspartie SRP wird die Bahn 9 mit Wasser (H2O) beaufschlagt und
mittels einem Gas G mit verminderten Druck p1 wieder abgesaugt. Dabei werden ggf.
vorhandene Partikel von dem Band 9 entfernt
[0058] In der Regel wird der Reinigungsprozess 3b dann durchgeführt, falls die Bahn 9 nicht
von einer (zellstoffhaltigen) Materialbahn 11 beaufschlagt ist.
[0059] Die Steuerung der Intensität der ersten Prozesse 3a, 3b erfolgt durch Ventile 6.
Der verminderte Druck p1 kann so eingestellt werden, dass die Trockenpartie 3a, TP
und/oder die Siebreinigungseinheit 3b, SRP optimal funktionieren.
[0060] Die Turbine stellt weiter Gas G mit einem erhöhten Druck p2 und einer erhöhten Temperatur
T2 für zumindest einen zweiten Prozess 5a, 5b, 5c, ... zur Verfügung. Als ein zweiter
Prozess 5a, 5b, 5c, ... ist ein weiterer Trockenprozess 5a (eine Trockenpartie TP
mittels gasdurchströmter Walzen) für die (zellstoffhaltige) Materialbahn 11 auf einem
Band 9 dargestellt. Hierbei wird das Gas G, insbesondere als Form von Wasserdampf
G, zwei Trocknungszylindern zugeführt. Die Trocknungszylinder als Teil der Trockenpartie
TP beaufschlagen das Band 9 und/ oder die (zellstoffhaltige) Materialbahn 11 und trocknen
die (zellstoffhaltige) Materialbahn 11.
[0061] Der zur Unterstützung der Trockenpartie TP ausreichende Anteil des Gases G wird durch
das Ventil G gesteuert/bestimmt. Beispielsweise kann anhand eines bestimmten Feuchtegehalts
der (zellstoffhaltigen) Materialbahn 11 die Zuleitung von Gas G gesteuert mit Hilfe
des Ventils 6 sowie der Steuereinrichtung 7 (nicht gezeigt) kontrolliert werden.
[0062] Ebenso kann durch eine Überwachung des Bandes 9 eine Reinigung des Bandes 9 mit Hilfe
einer (nicht gezeigten) Siebreinigungspartie SRP anhand des entsprechenden Ventils
6 gesteuert werden. Somit kann insbesondere die Reinigung des Bandes 9 dann erfolgen,
wenn das Band nicht mit der (zellstoffhaltigen) Materialbahn 11 beaufschlagt ist.
[0063] Vorteilhaft ist der Siebreinigungspartie SRP und/oder der Trockenpartie TP ein Abscheider,
insbesondere ein Wasserabscheider, nachgeordnet. Ein solcher Wasserabscheider kann
unterhalb der Trockenpartie TP angeordnet werden, ist jedoch in der FIG 3 nur durch
ein Teilstück eines Rohres angedeutet.
[0064] Die Turbine 1 kann Teil eines, der Produktionsmaschine zugeordneten, Kraftwerkes
zur Erzeugung von elektrischer Energie sein. Als (zellstoffhaltige) Materialbahn 11
kann eine Papierbahn vor der Trocknung bzw. nach dem Pressen sein.
[0065] FIG 4 zeigt zwei unterschiedliche Schemata von Trockenpartien TP für ein Warenband
11. Gezeigt ist weiter eine Turbine 1, an deren Ausgang das Gas G mit einem erhöhten
Druck p2, einer Strömungsgeschwindigkeit v2 und einer (erhöhten) Temperatur T2 austritt
und durch eine Rohrleitung weiteren zweiten Prozessen, den gezeigten Trockenprozessen
5a, 3a, zugeleitet wird. Durch die Strömungsgeschwindigkeit v2 des Gases G kann mittels
einer Strahlpumpe P Gas mit einem verminderter Druck p1 bereitgestellt werden. Ein
Teil des Gases G wird nach Austritt aus der Turbine 1 einer ersten Trockenpartie TP
zugeleitet. In der ersten Trockenpartie TP wird das Gas G mit der erhöhten Temperatur
T2 auf das zu trocknende (zellstoffhaltige) Warenband 11 geleitet und dient durch
Wärmezufuhr und Gasströmung zum Abtransport der Feuchtigkeit der Materialbahn 11.
[0066] In einer weiteren Trockenpartie TP wird mittels der Strahlpumpe P die auf/in der
(zellstoffhaltigen) Materialbahn 11 befindliche Feuchtigkeit abgesaugt. Durch ein
solches Vorgehen wird sichergestellt, dass kein Wasser oder eine sonstige Verunreinigung
in den Wirkungsbereich der Turbine 1 gelangen kann.
[0067] FIG 5 zeigt eine Anwendung der Erfindung auf eine Papiermaschine. Die Papiermaschine
weist neben anderen Einheiten und Teilen eine Siebpartie SP, eine Siebreinigungspartie
SRP, eine Pressenpartie PP und zumindest eine Trockenpartie TP auf. Die (zellstoffhaltige)
Materialbahn 11 durchläuft dabei erst die Siebpartie SP, die Pressenpartie PP und
dann die Trockenpartie TP.
[0068] Die Siebpartie SP und/oder die Siebreinigungspartie SRP wird mit einem Gas G mit
vermindertem Druck p1, d.h. mit einer Saugwirkung unterstützt. Das Gas G durchläuft
dann, ggf. in Mischung mit einem weiteren Gas G aus der Umgebung, die Turbine 1. In
der Turbine 1 wird das Gas G ggf. mit einem erhöhten Druck p1 zu Verfügung gestellt.
Das Gas G, welches die Turbine 1 verlässt, weist in der Regel eine erhöhte Temperatur
T2 auf. Das Gas G, welches in die Turbine 1 eintritt, weist eine Strömungsgeschwindigkeit
v1 und eine Temperatur T1 auf. Das Gas G, welches die Turbine verlässt, weist eine
Strömungsgeschwindigkeit v2 sowie einen erhöhten Druck p2 auf.
[0069] Das Gas G mit der erhöhten Temperatur T2, das die Turbine verlässt, dient zur Unterstützung
der Trockenpartie TP. In der Trockenpartie TP dient das Gas mit der erhöhten Temperatur
T2 und/oder dem erhöhten Druck p2 und/oder der Strömungsgeschwindigkeit v2 zur Beaufschlagung
der (zellstoffhaltigen) Materialbahn 11, die auf dem Band 9 transportiert wird.
[0070] Weiter wird vorteilhaft die Pressenpartie PP durch Gas G mit einem verminderten Druck
p1 unterstützt. Wie vorstehend geschildert, weist eine Pressenpartie einen Abnahmesauger
auf. Der Abnahmesauger bedarf in der Regel einer Bereitstellung von Gas G mit einem
verminderten Druck p1. Das Gas G mit dem verminderten Druck p1 kann entweder mit Hilfe
der Strahlpumpe P als auch direkt durch die Turbine 1 bereitgestellt werden.
[0071] Mittels einer Strahlpumpe P kann ebenso das Gas G nach Auslass der Turbine 1 zur
Unterstützung der Siebreinigungspartie SRP und/oder zur Unterstützung der Siebpartie
SP beitragen.
[0072] Die Turbine 1 ist vorteilhaft in einem Kraftwerk zur Erzeugung von elektrischer Energie
E2 lokalisiert. Somit ist ein benachbart lokalisiertes Kraftwerk bei einer Papiermaschine
besonders vorteilhaft.
[0073] Zusammengefasst betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung
bzw. Bereitstellung eines Grundstoffs, z.B. Papier sowie eine Produktionsmaschine.
Der Produktionsmaschine ist eine Turbine 1 zugeordnet, wobei die Turbine 1 sowohl
Gas G mit einem verminderten Druck p1 und Gas G mit einem erhöhten Druck p2 und ggf.
einer erhöhten Temperatur T2 bereitstellt. Das Gas G mit einem verminderten Druck
p1 und das Gas G mit einem erhöhten Druck p2 weist dabei eine Strömungsgeschwindigkeit
v1, v2 auf. Das Gas G kann zum Betrieb einer Strahlpumpe zur Bereitstellung eines
verminderten Druckes p1 dienen. Das Gas G einer erhöhten Temperatur T2 kann zur Trocknung
einer (zellstoffhaltigen) Materialbahn 11 dienen. Das Gas G mit dem verminderte Druck
p1 und/oder die Strahlpumpe kann zum Betrieb einer Trockenpartie TP, 3a, 5a, einer
Pressenpartie PP und/oder einer (Sieb-) Reinigungspartie SRP dienen. Vorteilhaft dienen
das Verfahren und die Vorrichtung zur Einsparung von Energie.
1. Verfahren zur Behandlung bzw. Bereitstellung eines Grundstoffes, insbesondere einer
zellstoffhaltigen Materialbahn (11), wobei eine Turbine (1) sowohl zur Bereitstellung
eines verminderten Druckes (p1) eines Gases (G) und/oder zur Bereitstellung eines
erhöhten Druckes (p2) eines Gases (G) dient, wobei
- der verminderte Druck (p1) des Gases (G) zur Unterstützung für zumindest einen ersten
Prozess (3a, 3b, 3c,...) eingesetzt wird und
- der erhöhte Druck (p2) des Gases (G) zur Unterstützung für zumindest einen zweiten
Prozess (5a, 5b, 5c,...) eingesetzt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass der verminderte Druck (p1) mit Hilfe einer Strahlpumpe (P) bereitgestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (1) sowohl zur Bereitstellung eines verminderten Druckes (p1) eines Gases
(G) als auch zur Bereitstellung eines erhöhten Druckes (p2) eines Gases (G) dient.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Turbine (1) Gas (G) mit einer erhöhten Temperatur (T2) bereitgestellt wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Prozess (3a, 3b,...) ein Trocknungsprozess (3a), insbesondere der Materialbahn
(11), der Betrieb einer Pressenpartie und/oder ein Reinigungsprozess (3b), insbesondere
ein Siebreinigungsprozess (3b), ist.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Prozess (5a, 5b, 5c,...) die Beaufschlagung einer zellstoffhaltigen Materialbahn
(11) mit dem Gas (G) ist.
6. Vorrichtung zur Behandlung bzw. Bereitstellung eines Grundstoffes, insbesondere zur
Herstellung oder Behandlung einer zellstoffhaltigen Materialbahn (11), vorzugsweise
in einer Papiermaschine, aufweisend eine Turbine (1), zumindest eine Trockenpartie
(TP), eine Reinigungspartie (SRP), insbesondere eine Siebreinigungspartie (SRP), sowie
optional weitere Prozesseinheiten, insbesondere eine Pressenpartie (PP) oder Siebpartie
(SP), wobei zumindest zur Unterstützung der Reinigungspartie (SRP) und/oder der Trockenpartie
(TP) die Bereitstellung von Gas (G) mit einem erhöhten Druck (p2), einem verminderten
Druck (p1) und/oder einer erhöhten Temperatur (T2) vorgesehen ist, wobei die Turbine
(1) zur Bereitstellung des verminderten Druckes (p1) des Gases (G) und/oder der Bereitstellung
des erhöhten Druckes (p2) des Gases (G) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zumindest eine Strahlpumpe (P) zur Bereitstellung des verminderten
Druckes (p1) des Gases (G) aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (1) zur Bereitstellung des Gases (G) mit vermindertem Druck (p1) als
auch zur Bereitstellung des Gases (G) mit einem erhöhten Druck (p2) sowie optional
zur Bereitstellung des Gases mit erhöhter Temperatur (T2) vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Ventile (6) und eine Steuereinrichtung (7) aufweist, wobei die Steuereinrichtung
(7) zur Ansteuerung der Ventile (6) vorgesehen ist und wobei die Steuereinrichtung
(7) zur Ansteuerung der Ventile (6) nach Bedarf von Gas (G) erhöhter Temperatur (T2),
vermindertem Druck (p1) und/oder erhöhtem Druck (p2) der zumindest einen Trockenpartie
(3a, 5a, TP) und/oder der Reinigungspartie (3b, SRP) vorgesehen ist.
9. Produktionsmaschine, insbesondere zur Herstellung eines zellstoffhaltigen Grundstoffes,
vorzugsweise eine Papiermaschine, aufweisend eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche
6 bis 8.
1. Method for the treatment or provision of a basic material, in particular a material
web (11) containing cellulose, wherein a turbine (1) serves both for the provision
of a reduced pressure (p1) of a gas (G) and/or for the provision of an increased pressure
(p2) of a gas (G), wherein
- the reduced pressure (p1) of the gas (G) is used to support at least one first process
(3a, 3b, 3c,...) and
- the increased pressure (p2) of the gas (G) is used to support at least one second
process (5a, 5b, 5c, ...),
characterised in that the reduced pressure (p1) is provided with the aid of a jet pump (P).
2. Method according to claim 1, characterised in that the turbine (1) serves both for the provision of a reduced pressure (p1) of a gas
(G) and also for the provision of an increased pressure (p2) of a gas (G).
3. Method according to claim 1 or 2, characterised in that gas (G) with an increased temperature (T2) is provided by the turbine (1).
4. Method according to one of the preceding claims, characterised in that the first process (3a, 3b, ...) is a drying process (3a), in particular the material
web (11), the operation of a press section and/or a cleaning process (3b), in particular
a sieve cleaning process (3b).
5. Method according to one of the preceding claims, characterised in that the second process (5a, 5b, 5c,...) involves applying the gas (G) to a material web
(11) containing cellulose.
6. Device for the treatment and/or provision of a basic material, in particular for the
production or treatment of a material web (11) containing cellulose, preferably in
a paper machine, having a turbine (1), at least one drying section (TP), a cleaning
section (SRP), in particular a sieve cleaning section (SRP), and optionally further
process units, in particular a press section (PP) or sieve section (SP), wherein provision
is made for the provision of gas (G) with an increased pressure (p2), a reduced pressure
(p1) and/or an increased temperature (T2) at least to support the cleaning section
(SRP) and/or the drying section (TP), wherein the turbine (1) is provided for the
provision of the reduced pressure (p1) of the gas (G) and/or for the provision of
the increased pressure (p2) of the gas (G), characterised in that the device has at least one jet pump (P) for the provision of the reduced pressure
(p1) of the gas (G).
7. Device according to claim 6, characterised in that the turbine (1) is provided for the provision of the gas (G) with a reduced pressure
(p1) and also for the provision of the gas (G) with an increased pressure (p2) and
optionally for the provision of the gas with an increased temperature (T2).
8. Device according to one of claims 6 or 7, characterised in that the device has valves (6) and/or a control facility (7), wherein the control facility
(7) is provided to control the valves (6) and wherein the control facility (7) is
provided to control the valves (6) depending on the requirement of gas (G) with an
increased temperature (T2), reduced pressure (p1) and/or increased pressure (p2) of
the at least one drying section (3a, 5a, TP) and/or the cleaning section (3b, SRP).
9. Production machine, in particular for producing a basic material containing cellulose,
preferably a paper machine, having a device according to one of claims 6 to 8.
1. Procédé de traitement ou de préparation d'une substance de base, notamment d'une bande
(11) de matière cellulosique, dans lequel on se sert d'une turbine (1), tant pour
obtenir une diminution de la pression (p1) d'un gaz (G) et/ou que pour obtenir une
augmentation de la pression (p2) d'un gaz (G), dans lequel
- on utilise l'abaissement de la pression (p1) du gaz (G) pour favoriser au moins
un premier processus (3a, 3b, 3c, ...) et
- on utilise l'élévation de la pression (p2) du gaz (G) pour favoriser au moins un
deuxième processus (5a, 5b, 5c, ... )
caractérisé en ce que l'on obtient l'abaissement de la pression (p1) à l'aide d'un injecteur (P).
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la turbine (1) sert tant à obtenir un abaissement de la pression (p1) d'un gaz (G),
qu'également une élévation de la pression (p2) d'un gaz (G).
3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on prépare par la turbine (1) du gaz (G) ayant une élévation (T2) de température.
4. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier processus (3a, 3b, ... ) est un processus (3a) de séchage, notamment de
la bande (11) de matière, qui est un fonctionnement d'une partie de presse et/ou d'un
processus (3b) d'épuration, notamment d'un processus (3b) d'épuration par tamisage.
5. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le deuxième processus (5a, 5b, 5c, ... ) consiste à soumettre la bande (11) de matière
cellulosique au gaz (G).
6. Installation de traitement ou de préparation d'une substance de base, notamment de
production ou de traitement d'une bande (11) de matière cellulosique, de préférence
dans une machine à papier, comportant une turbine (1), au moins une partie (TP) de
séchage, une partie (SRP) d'épuration, notamment une partie (SRP) d'épuration par
tamisage, ainsi que facultativement d'autres unités de processus, notamment une partie
(PP) de presse ou une partie (SP) de tamisage, dans lequel, au moins pour favoriser
la partie (SRP) d'épuration et/ou la partie (TP) de séchage, la préparation du gaz
(G) est prévue avec une élévation de la pression (p2), un abaissement de la pression
(p1) et/ou une élévation de la température (T2), la turbine (1) étant prévue pour
obtenir l'abaissement de la pression (p1) du gaz (G) et/ou l'élévation de la pression
(p2) du gaz (G), caractérisée en ce que l'installation a au moins un injecteur (P) pour obtenir l'abaissement de la pression
(p1) du gaz (G).
7. Installation suivant la revendication 6, caractérisée en ce que la turbine (1) est prévue pour obtenir un abaissement de la pression (p1) du gaz
(G) ainsi qu'une élévation de la pression (p2) du gaz (G) ainsi que facultativement
pour obtenir une élévation de la température (T2) du gaz.
8. Installation suivant l'une des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que le dispositif a des vannes (6) et un système (7) de commande, le système (7) de commande
étant prévu pour commander les vannes (6) et dans lequel le système (7) de commande
est prévu pour commander les vannes (6) suivant qu'au moins une partie (3a, 5a, TP)
de séchage et/ou la partie (3b, SRP) d'épuration a besoin d'une élévation de la température
(T2), d'un abaissement de la pression (p1) et/ou d'une élévation de la pression (p2)
du gaz (G).
9. Machine de production, notamment pour produire une substance de base cellulosique,
de préférence une machine à papier, ayant une installation suivant l'une des revendications
6 à 8.