Способ сушки листа целлюлозного материала при помощи горячего воздуха, перемещающегося в высоком вакууме, устройство для осуществления этого способа

Номер патента: 216

Опубликовано: 24.12.1998

Авторы: Кьенс Эмманюэль, Маршал Поль, Лерве Жан, Леза Клод

Есть еще 3 страницы.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ обезвоживания целлюлозосодержащего листового материала, в частности влажного бумажного листа с массой от 10 до 80 г/м2 в высушенном состоянии и с исходной степенью сухости от 8 до 30%, получаемой, например, после обезвоживания на формующей сетке, заключающийся в закреплении листового материала на проницаемом полотне и пропускании через него, по крайней мере, одного потока горячего воздуха с высокой скоростью, отличающийся тем, что поток воздуха образуют за счет вакуума в 100-500 миллибар, создаваемого под полотном.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что температура сухого воздуха составляет 100-500°С.

3. Способ по одному из пп.1 и 2, отличающийся тем, что температура влажного воздуха составляет 50-90°С.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что обеспечивают циркуляцию потока воздуха в замкнутом контуре и после прохождения через листовой материал воздух последовательно направляют в приемную камеру с вакуумом в пределах 100-500 мбар, далее его подают в сепаратор воздух/вода для удаления воды, находящейся во взвешенном состоянии; подвергают сжатию давлением, превышающим атмосферное; нагревают до температуры 100-500°С; подают на поверхность листового материала, находящегося на воздухопроницаемом полотне, в поперечном направлении.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что часть сжатого воздуха отводят и соответствующее количество подают в контур для поддержания в пределах 50-90°С температуры влажного воздуха, поступающего в упомянутую камеру распределения.

6. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что через листовой материал пропускают, по крайней мере, еще один поток воздуха ниже первого, температура которого отличается, при этом предпочтительно, чтобы она была ниже.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что оба потока воздуха являются частью двух разных замкнутых контуров, причем каждый контур включает в себя все стадии способа согласно п.4 и, по крайней мере, первый контур содержит сепаратор воздух/вода, отделяющий воду от воздуха.

8. Способ по п.1-7, отличающийся тем, что степень сухости бумажного листа, составляющую после предварительного обезвоживания примерно 8-30%, повышают примерно до 35-75%, предпочтительно примерно до 35-50%, вышеупомянутым способом обезвоживания в высоком вакууме и тем, что затем высушивают лист с помощью цилиндра Янки до получения степени сухости порядка 95%.

9. Способ по одному из пп.1-7, отличающийся тем, что степень сухости бумажного листа, составляющую после предварительного обезвоживания примерно 8-30%, повышают примерно до 35-75% упомянутым методом обезвоживания, причем в качестве конвейерного полотна применяют полотно типа ''marqueuse'', и тем, что затем высушивают лист на цилиндре Янки до получения степени сухости 95%.

10. Способ по одному из пп.1-7, отличающийся тем, что степень сухости бумажного листа, составляющая после предварительного обезвоживания примерно 8-30%, повышают примерно до 20-45% вышеупомянутым методом обезвоживания, причем в качестве конвейерного полотна применяют полотно типа ''marqueuse'' и тем, что затем высушивают этот лист на том же полотне с помощью, по крайней мере, одного сушильного устройства с проникающим потоком воздуха до получения степени сухости примерно в 50-90% и, наконец, на цилиндре Янки, соединенном с крепирующим ракелем, до получения степени сухости порядка 95%.

11. Способ по одному из пп.1-7, отличающийся тем, что степень сухости бумажного листа, составляющую после предварительного обезвоживания примерно 8-30%, повышают примерно до 20-45% вышеупомянутым методом обезвоживания, причем в качестве конвейерного полотна применяют полотно типа "marqueuse'', и тем, что затем высушивают этот лист на том же полотне с помощью, по крайней мере, одного сушильного устройства с проникающим потоком воздуха до получения степени сухости порядка 95%.

12. Способ по п.10 или 11, отличающийся тем, что, по крайней мере, часть воздуха, подаваемого в камеру распределения, подают из упомянутого сушильного устройства с проникающим потоком воздуха.

13. Способ по одному из пп.8-10, отличающийся тем, что, по крайней мере, часть воздуха, подаваемого в камеру распределения, подают из сушильных колпаков сушильного устройства с цилиндром Янки.

14. Способ по одному из пп.1-13, отличающийся тем, что водяной пар в дозированных количествах вводят в поток горячего воздуха перед его прохождением через лист, обеспечивая при этом модулированную подачу пара поперек листа для изменения влажности потока горячего воздуха перед его прохождением через лист.

15. Способ согласно пп.7-14, отличающийся тем, что пар подают в первый поток.

16. Устройство для осуществления способа согласно одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что оно содержит подвижное проницаемое полотно, на одну из сторон которого помещают лист, подлежащий обезвоживанию; камеру распределения воздуха с каналом впуска воздуха и апертурой для подачи воздуха на упомянутую сторону; средство нагрева воздуха, поступающего в канал впуска воздуха; приемную камеру для воздуха, выходящего из камеры распределения, расположенной со стороны, противоположной упомянутой камеры распределения, причем приемная камера содержит, по крайней мере, одну щель всасывания, расположенную напротив апертуры подачи воздуха камеры распределения; средство для поддержания в приемной камере вакуума в 100-500 мбар.

17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что оно содержит также сепаратор воздух/вода, сообщающийся с приемной камерой; воздушный компрессор, сообщающийся с сепаратором; средство нагрева воздуха, сообщающееся с компрессором; трубопровод, связывающий средство нагрева с камерой распределения; средство отвода воздуха, сообщающееся с компрессором; средство впуска воздуха, сообщающееся со средством нагрева.

18. Устройство по п. 17, отличающееся тем, что оно содержит газотурбинный агрегат для привода компрессора и тем, что для питания упомянутого средства нагрева применены отработанные газы упомянутого агрегата.

19. Устройство по п.17, отличающееся тем, что оно содержит газотурбинный агрегат для привода компрессора и тем, что средство нагрева представляет собой теплообменник, обеспечивающий поступление с одной стороны отработанных газов упомянутого агрегата, а с другой стороны - потока воздуха от компрессора.

20. Устройство согласно одному из пп.16-19, отличающееся тем, что оно содержит, по крайней мере, два контура с воздухом для обезвоживания и камерами распределения для последовательных зон, причем, по крайней мере, первый контур питает первую зону, содержащую сепаратор воздух/вода.

21. Устройство согласно одному из пп.16-20, отличающееся тем, что оно содержит средства впуска пара, расположенные внутри, по крайней мере, первой камеры распределения.

22. Устройство по п. 21, отличающееся тем, что камера распределения разделена на множество камер, расположенных поперек движения машины, причем, по крайней мере, одна из этих камер содержит средство впуска пара.

 

Текст

Смотреть все

1 Изобретение относится к области сушки целлюлозосодержащего листового материала, в частности, при производстве целлюлозной ваты или ткани, т.е. впитывающей бумаги, обычно крепированной, с относительно небольшой массой квадратного метра в граммах, используемой для бытовых и гигиенических нужд: туалетной бумаги, салфеток, хозяйственной обтирочной бумаги и т.д. В частности, предметом изобретения является способ сушки листовой бумаги после формирования, но перед окончательной сушкой. Обычно при производстве бумаги после стадии формования листа и предварительного обезвоживания осуществляют обезвоживание механическим прессованием для получения высушенного листа. В производстве целлюлозной ваты или ткани известен способ, состоящий в наложении и приклеивании, с помощью соответствующего клеящего вещества еще влажного листа на цилиндр, обычно называемый Янки и снабженный колпаком для сушки. Известен способ обезвоживания и сушки горячим потоком воздуха, проходящим через лист, расположенный на проницаемом полотне,которое перемещается по проницаемому держателю. Этот держатель представляет собой пористую стенку вращающегося цилиндра. Поток горячего воздуха под давлением, слегка превышающим атмосферное, подается из цилиндра на поверхность бумаги и проходит через нее. С противоположной стороны листа расположена камера со слабым вакуумом для сбора и отвода через вытяжную вентиляцию воздуха, насыщенного влагой. Согласно патенту США 3303576 сначала лист доводят до степени сухости 20%, а массу квадратного метра волокон до 20 г/м 2, затем до степени сухости 50% с помощью потока воздуха при температуре 250 С,расходе 2-3 Нм 3/см 2 (30-45 фунтов/минфут 2) и давлении в камере подачи, которое превышает атмосферное примерно на 5-15 см водяного столба. После этого с помощью второго сушильного цилиндра с принудительной подачей воздуха степень сухости доводят до 80%. Согласно патенту такое устройство обеспечивает равномерную сушку листа по всей ширине без повреждения волокон. Эффективность такой системы сушки частично обусловлена испарением при контакте влажных волокон, попадающих в сушильный цилиндр, с потоком горячего воздуха, а также тем, что поток воздуха уносит влагу в жидком состоянии. В этой связи такой вид сушки с одним или несколькими цилиндрами получил название сушка с проникающим потоком воздуха. Если сушка испарением зависит от объема воздуха и его температуры без содержания влаги и при ее наличии, то унос жидких частиц связан со скоростью потока воздуха. В патенте США 3447247 предлагается устройство сушки, в котором воздух подается на лист с боль 000216 2 шой скоростью и в виде множества мелких струй. Таким образом, воздух проходит через лист по всей его поверхности, а не только в более слабых зонах, как это происходит при небольшой разности давлений. Кроме того, при высокой скорости струй снижаются боковые потери и требования к герметичности соединений. Ввиду эффективности такой системы можно обойтись без других сушилок и/или прессов,используемых вместе с сушилками, в которых применяется горячий воздух. Согласно этому патенту, скорость струй составляет 40 м/с. Эта скорость значительно превышает создаваемую в обычных сушилках с проникающим потоком воздуха. Но нужно отметить, что в камере всасывания создается слабый вакуум, не превышающий 30 см водяного столба. Хотя такой вид сушки был предложен много лет назад, он не получил распространения в промышленности, что связано с проблемой управления воздушными струями с высокой энергией, которые нарушают структуру бумажного листа и герметичность системы. В изобретении предлагается способ, при котором происходит одновременно удаление влаги как в жидком состоянии, так и в виде пара, который образуется при прохождении очень мощного потока горячего воздуха через влажный бумажный лист, находящийся на проницаемом полотне. Способ отличается тем, что поток проникающего воздуха создается за счет высокого вакуума (т.е. разрежения), порядка 100-500 мбар, под движущимся полотном, в то время как поток горячего воздуха направляется на открытую поверхность листа. Относительно высокий вакуум используется для создания потока воздуха, проникающего в пористую структуру листа со скоростью,достаточной для того, чтобы за счет вязкости увлечь свободную воду, находящуюся на поверхности волокон и удалить ее из листа в виде аэрозоля. Таким образом, использование горячего воздуха для создания проникающего потока имеет двойное назначение:- обеспечить нагрев, за счет теплообмена,свободной воды на поверхности волокон для снижения ее вязкости и ослабления поверхностно-активных связей с волокнами. В результате значительно увеличивается объем механически удаляемой из листа воды по сравнению со средними показателями без нагрева воздуха;- вызвать испарение воды за счет теплообмена с влажными волокнами. По сравнению с предыдущим способом,при котором струи горячего воздуха направляют на поверхность листа, в предложенном решении установка для реализации способа значительно более простая и экономичная. Например,проблема герметичности касается лишь периферийных стыков (швов), т.к. в плоскости бумажного листа в этом нет необходимости. В противном случае этот лист в целях защиты при 3 шлось бы размещать между двумя полотнами. Средства управления воздушным потоком, выполненные в камере подачи, обеспечивают максимально равномерное распределение потока по поверхности листа, в отличие от вышеописанного решения, где струи воздуха концентрировались на маленьких участках. Конечно, в таком случае действенность струй не зависит от возможного неравномерного распределения волокон в листе, но при этом их действие не будет равномерным по всей поверхности. Кроме того,вакуум позволяет увеличить потенциал сушки при такой же энтальпии воздушной массы. Способ согласно изобретению позволяет повысить степень сухости влажного листа, выходящего с участка формования, с первоначальных 8-25% до 20-75%. В настоящем описании степень сухости соответствует весу абсолютно сухих волокон, соотнесенному с весом влажных волокон. Конечная степень сухости зависит от времени пребывания листа в проникающем потоке горячего воздуха. Это время может колебаться от 0,001 до 0,3 с при заданных значениях интенсивности проникающего воздушного потока и его температуры. Конечное значение степени сухости зависит также, при условии соблюдения вышеуказанного интервала времени, от исходной степени сухости листа, от геометрии поверхности,через которую проходит воздух, от расхода подаваемого воздуха, который может быть в пределах от 5 до 50 Нм 3/см 2 в зависимости от пористости листа, величины вакуума и от температуры сухого и влажного воздуха. Способ отличается также тем, что температура сухого воздуха составляет 100-500 С. Способ отличается также тем, что воздух влажный и его температура составляет 50-90 С. Способ отличается также тем, что воздух циркулирует в замкнутом контуре и после прохождения через лист:- подается в сепаратор (воздух/вода) для удаления воды, находящейся во взвешенном состоянии;- подвергается сжатию до давления, немного превышающего атмосферное;- нагревается до температуры 100-500 С;- вновь подается на лист. Способ отличается также тем, что часть сжатого воздуха отводится и такая же часть воздуха подается в контур с тем, чтобы поддерживать температуру влагосодержащего воздуха для сушки в интервале 50-90 С. Способ отличается также тем, что через лист проходит, по крайней мере, еще один поток горячего воздуха ниже первого, который содержит влагу и имеет более низкую температуру. Такое разделение проникающего потока горячего воздуха позволяет оптимизировать 4 термодинамические параметры воздушного потока в зависимости от сухости листа. В частности, если степень сухости превышает 40%, количество влаги в воздухе может быть снижено. Способ отличается также тем, что при производстве листовой бумаги степень сухости листа после предварительного обезвоживания повышается до величины, составляющей 3575%, предпочтительно примерно 35-50%, путем обезвоживания с высоким вакуумом, а затем степень сухости доводят до 95% с помощью цилиндра Янки. Согласно этому способу механическое прессование листа, размещенного на сукне обычной машины, заменяется обезвоживанием согласно изобретению, все параметры которого позволяют получить такую же степень сухости. Благодаря этому отличию способа бумажный лист получается более пухлым, чем при использовании обычной установки, при этом параметры скорости, а следовательно, и производительности, не меняются, т.к. уровень сухости листа, попадающего на цилиндр Янки, остается неизменным. Способ отличается также тем, что в установке по производству бумаги после предварительного обезвоживания проводят обезвоживание с высоким вакуумом согласно изобретению до получения величины степени сухости примерно 35-75%, при этом транспортировочное полотно выполнено из материала "marqueuse". После этого лист высушивается на цилиндре типа Янки. Материал "marqueuse" - это полотно,имеющее тканую структуру с зонами сильной и слабой пористости, геометрия которых вызывает образование неоднородной структуры листа с зонами разной плотности в результате сушки проникающим потоком воздуха согласно изобретению. После сушки степень сухости листа может составлять 35-75%, в зависимости от желаемой пухлости и прочности листа. Неожиданно выяснилось, что при производстве бумаги с большой пухлостью, используя полотно "marqueuse" с прижатой к нему бумагой, получается сильный эффект отпечатка, который увеличивает объем листа в наиболее пористых зонах, что, конечно,обусловлено наличием высокого вакуума под полотном. Также оказалось, что вакуум не оказывает пагубного влияния на внешний вид и формование бумажной ленты, хотя априори опасность растрескивания очень большая. Способ отличается также тем, что в установке для производства бумаги после предварительного обезвоживания проводят обезвоживание с высоким вакуумом согласно изобретению до получения степени сухости примерно в пределах 20-45%, при этом используется полотно"marqueuse". После этого лист сушат на полотне с помощью второй такой же сушки с проникающим потоком, для получения степени сухо 5 сти примерно 50-90%. И, наконец, с помощью цилиндра Янки и крепирующего ракеля степень сухости доводят до 95%. Способ отличается также тем, что после предварительного обезвоживания лист со степенью сухости примерно 8-30% подвергается обезвоживанию указанным способом для повышения степени сухости примерно до 20-45%,при этом используется полотно "marqueuse", и тем, что последующая сушка осуществляется на этом же полотне с использованием, по крайней мере, одной сушилки с проникающим потоком для получения степени сухости 95%. Способ отличается также тем, что, по крайней мере, часть воздуха, подаваемого в распределительную камеру, поступает из упомянутой сушилки с проникающим потоком. Способ отличается также тем, что, по крайней мере, часть воздуха, подаваемого в распределительную камеру, поступает из сушильных колпаков сушилки с цилиндром Янки. Способ отличается также тем, что перед прохождением потока горячего воздуха через лист в этот поток добавляют дозированное количество водяного пара, особенно в первой зоне обезвоживания, если в процессе используется несколько таких зон. Таким образом, изменяют коэффициент влажности воздуха, проходящего через лист, с целью изменения количества удаляемой влаги из листа. В результате обеспечивается точный контроль распределения влажности в листе после сушки и качество. Предметом изобретения является также устройство для осуществления способа. Устройство содержит, по крайней мере, одну камеру распределения воздуха с одним впускным каналом для воздуха и одной выпускной апертурой, обращенной к листу; по крайней мере,одно средство для нагрева воздуха, поступающего во впускной канал; по крайней мере, одну приемную камеру для воздуха, выходящего из камеры распределения, расположенной с противоположной стороны упомянутого листа и полотна поддержки и транспортировки; по крайней мере, один канал всасывания, расположенный напротив выпускной апертуры распределительной камеры; средство для поддержания в камере вакуума 100-500 мбар. Устройство содержит также сепаратор воздух/вода, что позволяет подавать в контур воздух с помощью компрессора, связанного со средством нагрева. Этот способ позволяет реализовать устройство с полной энергией. В этом случае компрессор может работать от газообразного генератора, отработанные газы которого подаются в теплообменник, предназначенный для нагрева потока воздуха, выходящего из компрессора перед подачей в камеру распределения. Компрессор может состоять из нескольких узлов сжатия, а генератор может состоять из нескольких газотурбинных блоков. 6 Предметом изобретения является также листовая бумага, имеющая большую пухлость и изготовленная способом обезвоживания в высоком вакууме. Остальные характеристики и преимущества способа даны в описании способов реализации, не имеющих ограничительного характера, с приложением чертежей. На фиг.1 представлено устройство согласно изобретению для реализации первого способа с использованием всасывающего вращающегося цилиндра; на фиг.2 - второй способ реализации изобретения с использованием фиксированной камеры всасывания; на фиг.3 - третий способ реализации изобретения, с полным использованием энергии; на фиг.4 - четвертый способ реализации изобретения, сочетающий обезвоживание в высоком вакууме с обычной сушкой проникающим потоком; на фиг.5-8 - обобщающие графики испытаний пилотных устройств; на фиг.9 - пятый способ реализации изобретения с инжекцией пара для коррекции распределения влажности в листе. Установка согласно первому способу реализации изобретения для изготовления впитывающей бумаги с массой 12-80 г/м 2 содержит в своей "влажной" части узел формования листа,который может быть любого типа. В приведенном примере он имеет два полотна 1 и 2, в щель между которыми из камеры 3 подается струя бумажной массы. После предварительного обезвоживания лист со степенью сухости 8-25% поступает на узел 4, откуда подается на проницаемое полотно 5. Это полотно может быть простым или типа "marqueuse, в зависимости от применяемого способа изготовления. Влажный лист поступает на устройство сушки 6, из которого выходит с низким содержанием влаги. Степень сухости составляет 25-75%. После этого с помощью полотна лист подается на сушильный цилиндр 7, снабженный сушильными колпаками типа Янки и на котором лист крепится клеящим веществом. При вращении цилиндра лист проходит под сушильными колпаками,после чего отделяется с помощью крепирующего ракеля. Устройство сушки 6 состоит из вращающегося цилиндра 8, установленного на горизонтальной оси. Цилиндр имеет пористую поверхность и значительную открытую часть. Внутреннее пространство 9, образующее приемную камеру, ограничено фиксированной крышкой 10, закрывающей одну часть цилиндра. Эта камера связана трубопроводом 11 с источником вакуума, а через поверхность, не покрытую крышкой 10, связана с одной или несколькими камерами 12 распределения горячего воздуха,которые находятся вне цилиндра и имеют вырезы в форме секторов круга, параллельных его 7 стенке. Эти вырезы снабжены средствами выравнивания воздушного потока, например, лопатками или другими эквивалентными средствами, с помощью которых обеспечивается равномерная скорость потока по всей поверхности бумаги. Горячий воздух в камеру 12 попадает с помощью компрессора 13, работающего от мотора 14, например электрического. Компрессор может быть аксиальным или центробежным. Воздух из компрессора нагревается до нужной температуры нагревательным средством, в приведенном примере это горелка 15. Трубопровод 16, соединяющий компрессор с горелкой 15,имеет канал 17 с клапаном 18, управляющим удалением воздуха из контура. Канал 19 со средством подачи воздуха 20 в изменяемом режиме позволяет компенсировать воздух, удаленный через канал 17 и составить смесь с остаточным сжатым воздухом, поступающим из трубопровода 16, перед его нагревом горелкой 15. Количества нового и удаленного воздуха задаются соответствующим органом управления в зависимости от влажности воздуха внутри камер 12. Контур регулирования управляет расходом топлива для горелки 15 в зависимости от температуры воздуха в камерах 12. Трубопровод 11 соединен с центробежным или другим сепаратором 21 таким образом, чтобы капли воды, находящиеся в воздухе, могли быть удалены из системы. Этот сепаратор может находиться вне устройства сушки, как показано на фигуре. Он также является частью изобретения и обеспечивает разделение воды и воздуха на выходе воздуха, непосредственно за влажным листом бумаги, с помощью перегородок с желобами, расположенных поперек потока у выхода из камеры 9. Этот способ реализации изобретения не представлен. Давление воды, собранной в сепараторе, доводится до атмосферного. Осушенный воздух, выходящий из сепаратора, подается в компрессор 13, где создается давление,слегка превышающее атмосферное, и затем используется для обезвоживания. Устройство обезвоживания работает следующим образом. Влажный лист на полотне 5 огибает цилиндр 8 и проходит под выпускными отверстиями с горячим воздухом сушильных колпаков 12. Высокий вакуум в камере, создаваемый компрессором 13 и регулируемый в пределах 100-500 мбар, заставляет поток воздуха, выходящего из колпаков, проникать на большой скорости через лист. Эта скорость предпочтительно составляет 5-50 м/с. Вода удаляется из листа в виде пара и аэрозольных частиц. Сепаратор размещают на таком расстоянии от камеры 9, чтобы вода, находящаяся в воздухе во взвешенном состоянии,осаждалась на своем уровне до того, как она испарится под действием воздушного потока. Насыщенный воздух, удаленный вакуумом из сепаратора, сжимается компрессором до давления, слегка превышающего атмосферное. Регу 000216 8 лировка температуры воздуха на выходе воздухонагревателя осуществляется в пределах 100500 С, а для влагосодержащего воздуха - в пределах 50-90 С, регулируя соответствующим образом количество воздуха, удаляемого из контура через канал 17 и подаваемого вновь через канал 19. Вариант, изображенный на фиг.1, не является единственно возможным. В частности, узел всасывания цилиндра и камера подачи горячего воздуха могут быть расположены в верхней части цилиндра. В этом случае проницаемое полотно для обезвоживания, единственное между узлом формования и цилиндром Янки, будет описывать траекторию, отличающуюся от изображенной на чертеже. В изображении также предусмотрены несколько, по крайней мере два,замкнутых контуров для осуществления сушки в последующих зонах. При этом каждый контур содержит камеру распределения, камеру сбора со щелью всасывания, средство сжатия и средство нагрева воздуха, вновь вводимого в камеру распределения. Это необходимо для регулирования температуры при наличии влаги, с помощью индивидуальных средств подачи свежего воздуха в каждое звено. В первых зонах обезвоживания путем удаления влаги в жидком состоянии до 20-30% предусмотрена установка сепаратора воздух/вода между камерами сбора и компрессором. Согласно второму способу реализации изобретения, см. схему на фиг.2 (элементы, перенесенные без изменений с фиг.1, имеют прежнюю нумерацию), вместе с полотном обезвоживания 5 влажный лист проходит через две фиксированные камеры 22 и 23: камеру сбора всасыванием 22 со стороны полотна, которая определяет площадь всасывания, через которую осуществляется сушка, и камеру распределения 23 горячего воздуха, находящуюся со стороны влажного листа. Обе камеры расположены на небольшом расстоянии одна от другой. Полотно 5 проходит через зазор между двумя камерами таким образом, чтобы влажный лист оказался со стороны камеры, через которую поступает горячий воздух. Само полотно лежит на роликах 24 или перемещается по пластине, имеющей прорези. Как и в примере на фиг.1, скорость воздуха доводят до 5-50 м/с в соответствии с величиной вакуума в камере 22, после чего этот воздух проникает через влажный лист и через полотно,из которого удаляют желаемое количество влаги. Расположение, изображенное на фиг.2, не является единственно возможным. Например,расположение двух камер может быть иным: камера сбора располагается под полотном сушки, которое будет в этом случае описывать другую траекторию, что ничего не меняет в принципе реализации этого способа. 9 На фиг.3 изображен еще один способ реализации изобретения с полным использованием энергии. Элементы установки, общие для разных способов реализации изобретения, имеют неизменную нумерацию. В данной установке работа компрессора 13 обеспечивается газотурбинным агрегатом 25. Этот агрегат содержит компрессор 25 С, вал ротора которого вращается турбиной 25 Т, приводимой в движение газами,поступающими из камеры сгорания, а воздух подается в зону горения компрессором. Турбина вращает также вал, соединенный с валом компрессора 13. Газы, выходящие из турбины,имеют температуру порядка 500 С и этого достаточно, чтобы обеспечить тепло для сушильного устройства. С этой целью в качестве средства нагрева воздуха, поступающего из компрессора 13, используется теплообменник 26, на который с одной стороны по трубе 27 поступают горячие газы от турбины 25, а с другой стороны по трубе 28 - воздух из компрессора 13. Предусмотрено также ответвление 29 для воздуха. Две заслонки 30 и 31, управляемые контуром регулирования температуры воздуха в камере 23, контролируют расход воздуха, который проходит через теплообменник. Дополнительная горелка, не представлена на фигуре, может быть расположена в подводящей трубе камеры 23 после теплообменника 26. Работой горелки управляет уже упомянутый регулятор температуры через заслонки 30 и 31. Вместо нагрева воздуха из компрессора с помощью теплообменника в изобретении также предусмотрено смешение, по крайней мере, части отработанных газов газовой турбины с воздухом компрессора. На фиг.4 изображен четвертый способ реализации изобретения, в котором по пути следования влажного листа, между устройством вакуумной сушки 6 и цилиндром Янки, предусмотрена, по крайней мере, одна сушилка с проникающим потоком 32, содержащая цилиндр 33,который установлен с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси. На его пористой стенке лежит полотно 5. Воздух, нагретый горелкой 34, под действием вентилятора 35 проходит через влажный лист, наложенный на полотно 5. В схеме подачи воздуха в сушилку предусмотрена горелка с уже известным расположением. Когда лист влажной бумаги с формовочного полотна поступает на полотно 5, его степень сухости составляет примерно 8-30%. После обезвоживания в высоком вакууме с использованием устройства 6 согласно изобретению, степень сухости составляет 20-45%. Затем бумага проходит сушку в сушилке 32, где степень сухости возрастает до 50-90%. После этого лист накладывается на цилиндр Янки 7 и в результате степень сухости повышается до 95%. Высушенный лист снимается с цилиндра с помощью крепирующего ракеля, применение ко 000216 10 торого известно при изготовлении крепированной бумаги. На фиг.4 изображена принципиальная схема, на которой нет всех элементов, необходимых для работы установки (например, дополнительных конвейерных полотен или систем). Изобретение также предусматривает сочетание обезвоживания в высоком вакууме согласно изобретению с сушкой исключительно проникающим потоком. Были проведены испытания пилотной машины для того, чтобы определить влияние разных параметров на эффективность обезвоживания и сушки.I. Влияние исходной степени сухости. Испытание проводилось на листе обтирочной бумаги хозяйственного назначения, изготовленной из целлюлозной ваты или целлюлозной крепированной ткани и подобной бумаге марки O'KAY. Ее увлажняли определенным количеством воды из пульверизатора. Пилотная машина содержала опорную плиту с вакуумной щелью, по которой перемещалась воздухопроницаемая решетка. Скорость перемещения решетки можно было устанавливать на заданную величину. Сопло с горячим воздухом находилось под решеткой на уровне вакуумной щели, которая была связана с источником вакуума в 250 мбар. Было проведено 4 серии испытаний с разной исходной степенью сухости. Для всех 4 серий фиксировали температуру воздуха, выходящего из сопла и продолжительность сушки образцов (за счет регулировки скорости перемещения решетки под вакуумной щелью). Эти величины были следующими:Серии испытаний Температура воздуха,С Время сушки, с Для образцов с разной исходной степенью сухости регистрировали конечную степень сухости. Результаты приведены на графике, фиг. 5. Было установлено, что при температуре окружающей среды, кривая (1), степень сухости не превышает 45% независимо от ее исходной величины. При одинаковом времени сушки(0,09 с) горячий воздух позволяет достичь степени сухости 65-75%, кривая (4).II. Влияние времени сушки. Были проведены 2 серии испытаний с использованием образцов бумажной ткани с массой 17,6 г/м 2 и с той же исходной степенью сухости. Величина вакуума 340 мбар. В первой серии испытаний (1) параметры воздуха из сопла были следующие: 20 С и 5 г водяного пара на 1 кг сухого воздуха. Во второй серии испытаний (2) воздух предварительно нагревали до 200 С и сильно увлажняли. Температура влагосодержащего воздуха составляет 64 С (120 г водяного пара на 1 кг сухого воздуха). Измеряли изменение степени сухости в зависимости от длительности сушки. На фиг.6 представлен полученный график. Установлено,что при окружающей температуре (кривая 1) степень сухости не может превысить 40-45%,даже при большой длительности сушки. При использовании влажности горячего воздуха(кривая 2) упомянутая величина быстро увеличивается. Установлено также, что скорость обезвоживания всегда выше. Это ясно видно из кривых (1') и (2') соответственно, которые отображают в логарифмической шкале связь между скоростью обезвоживания в кг экстрагированной воды в час и на м 2 и степенью сухости. При сушке с нагнетанием воздуха (проникающий поток) со следующими характеристиками:- температура сухого воздуха 200 С- цилиндр диаметром 3,60 м, раскрыт на 270 степень сухости 65% достигается за 0,67 с. Время сушки в сушилке согласно изобретению в 7-8 раз меньше при величине вакуума в 5-10 раз большей.III. Влияние количества влаги в проникающем потоке на результаты обезвоживания очень влажного листа. Испытания проводились на пилотной машине небольшой ширины, содержащей узел формования с формующим полотном, средство переноса на полотно marqueuse, узел сушки(может быть двухпроходным) проникающим потоком и цилиндр типа Янки с прессом. Для целей испытания узел сушки согласно изобретению разместили на уровне полотнаmarqueuse. Вся установка схематически соответствовала изображенной на фиг. 4 . Проведены 3 серии испытаний со следующими параметрами: Масса кв.м листа, г/м 2 Вакуум, мбар Поток воздуха, кг/м 2 сt Влагосодерж. воздуха, С при нагнетании при всасывании После сглаживания значений построены графики зависимости степени сухости листа от времени сушки, приведены на фиг.7. Кривые 12 15-35% сухости, когда обезвоживание осуществляется за счет удаления воды в жидком состоянии, возрастает с увеличением количества пара в воздухе. Средняя скорость обезвоживания, выраженная в кг воды в час и на м 2, составляла: Сер. 1 Скорость сушки, 3980 кг/ч/м 2IV. Влияние способа согласно изобретению на пухлость листа. Проведены производственные испытания бумажной ткани на вышеописанной пилотной машине с полотном marqueuse. В этих испытаниях использовалась бумага с одинаковой массой квадратного метра и с одинаковым составом волокон. Она была вся высушена и крепирована на цилиндре Янки до степени сухости 95%. Степень сухости измеряли на входе цилиндра Янки, а пухлость (см 3/г) бумаги - после крепирования. Первая серия испытаний (1): использовали устройство обезвоживания без нагрева воздуха,обычную вакуумную камеру, соединенную с полотном marqueuse установки сушки проникающим потоком. Вторая серия испытаний (2): использовали только устройство обезвоживания согласно изобретению, регулируя время и влажность воздуха таким образом, чтобы степень сухости листа на входе цилиндра Янки составляла 50%. Третья серия испытаний (3): сочетали обезвоживание согласно изобретению с вакуумной камерой, в которую подавали горячий воздух, и обычной сушкой проникающим потоком. На фиг.8 приведены величины пухлости листа, полученные в трех сериях испытаний (1,2, 3) и соответственно три облака точек (1), (2) и(3). Установлено, что пухлость 15-17 см 3/г можно получить при достижении степени сухости 50%, применяя только способ согласно изобретению (2). Применяя обычную сушку проникающим потоком (1), степень сухости нужно довести до 60-65%. Сочетая оба способа (3), получаем значительное увеличение пухлости листа, до 19-21 см 3/г. В способе согласно изобретению волокна в большей степени воспринимают геометрию полотна marqueuse, т.к. они имеют более высокую температуру и более эластичные, чем в предыдущем способе с использованием вакуумной камеры, где воздух имел температуру окружающей среды. Кроме того, волокна подвергаются более интенсивной сушке после их формования в глубоком вакууме. Таким образом, быстрее обеспечивается стабилизация структуры при более низкой средней влажности. Т.е. лист можно приклеить к сушильному цилиндру Янки 13 при более низкой степени сухости, чем при обычной сушке проникающим потоком, и получить при этом ту же пухлость. Ниже дается описание еще одного варианта реализации изобретения, см. фиг.9. На этой фигуре изображена сушильная часть бумагоделательной машины, содержащая обычную сушилку 36 с проникающим потоком и вращающимся цилиндром 37 с пористой стенкой, а также воздушные сопла 38. На полотне 39, например, типа marqueuse лежит лист, поступивший с участка формования и подвергающийся сушке, находясь на цилиндре 37. Согласно изобретению перед цилиндром 37 расположена камера всасывания 40 с щелью,обращенной к полотну 39 со стороны, противоположной листу. Камера 40 сообщается с источником высокого вакуума, 100-500 мбар. В отличие от вышеописанных установок, где через щель всасывается окружающий воздух, в данном случае камера всасывания сообщается,со стороны всасывания, с камерой распределения 41 горячего воздуха. Температура сухого воздуха составляет 100-500 С. Температура влажного воздуха 50-90 С. Согласно одному из отличий предлагаемого решения, относительная влажность этого воздуха модулируется в поперечном направлении. Как уже сказано выше, эффективность удаления из листа влаги в жидком состоянии тем выше, чем выше количество влаги, уносимое проникающим потоком горячего воздуха. Эта особенность использована для модулирования профиля остаточной влаги листа в поперечном направлении. С этой целью камеру 41 разделили на большое количество более маленьких камер 41',разделенных перегородками, расположенными через одинаковые интервалы поперек камеры 41. Внутри каждой камеры 41' находится блок пароструйных инжекторов 42, предпочтительно перегретого пара. Пар поступает в каждый блок из паросборника через вентиль 42', открытие которого зависит от степени сухости листа в соответствующей зоне. Измеряя степень сухости листа в этих зонах после сушилки или цилиндра Янки (который расположен сразу после сушилки) и управляя каждым из вентилей 42',можно корректировать профиль сухости листа после сушилки или на выходе из цилиндра Янки, который расположен сразу за сушилкой. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ обезвоживания целлюлозосодержащего листового материала, в частности влажного бумажного листа с массой от 10 до 80 г/м 2 в высушенном состоянии и с исходной степенью сухости от 8 до 30%, получаемой, например, после обезвоживания на формующей сетке,заключающийся в закреплении листового материала на проницаемом полотне и пропускании 14 через него, по крайней мере, одного потока горячего воздуха с высокой скоростью, отличающийся тем, что поток воздуха образуют за счет вакуума в 100-500 миллибар, создаваемого под полотном. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что температура сухого воздуха составляет 100500 С. 3. Способ по одному из пп.1 и 2, отличающийся тем, что температура влажного воздуха составляет 50-90 С. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что обеспечивают циркуляцию потока воздуха в замкнутом контуре и после прохождения через листовой материал воздух последовательно направляют в приемную камеру с вакуумом в пределах 100-500 мбар, далее его подают в сепаратор воздух/вода для удаления воды, находящейся во взвешенном состоянии; подвергают сжатию давлением, превышающим атмосферное; нагревают до температуры 100-500 С; подают на поверхность листового материала, находящегося на воздухопроницаемом полотне, в поперечном направлении. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что часть сжатого воздуха отводят и соответствующее количество подают в контур для поддержания в пределах 50-90 С температуры влажного воздуха, поступающего в упомянутую камеру распределения. 6. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что через листовой материал, пропускают, по крайней мере, еще один поток воздуха ниже первого, температура которого отличается, при этом предпочтительно,чтобы она была ниже. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что оба потока воздуха являются частью двух разных замкнутых контуров, причем каждый контур включает в себя все стадии способа согласно п.4 и, по крайней мере, первый контур содержит сепаратор воздух/вода, отделяющий воду от воздуха. 8. Способ по п.1-7, отличающийся тем, что степень сухости бумажного листа, составляющую после предварительного обезвоживания примерно 8-30%, повышают примерно до 3575%, предпочтительно примерно до 35-50%,вышеупомянутым способом обезвоживания в высоком вакууме и тем, что затем высушивают лист с помощью цилиндра Янки до получения степени сухости порядка 95%. 9. Способ по одному из пп.1-7, отличающийся тем, что степень сухости бумажного листа, составляющую после предварительного обезвоживания примерно 8-30%, повышают примерно до 35-75% упомянутым методом обезвоживания, причем в качестве конвейерного полотна применяют полотно типа marqueuse, и тем, что затем высушивают лист на цилиндре Янки до получения степени сухости 95%. 15 10. Способ по одному из пп.1-7, отличающийся тем, что степень сухости бумажного листа, составляющая после предварительного обезвоживания примерно 8-30%, повышают примерно до 20-45% вышеупомянутым методом обезвоживания, причем в качестве конвейерного полотна применяют полотно типа marqueuse и тем, что затем высушивают этот лист на том же полотне с помощью, по крайней мере, одного сушильного устройства с проникающим потоком воздуха до получения степени сухости примерно в 50-90% и, наконец, на цилиндре Янки,соединенном с крепирующим ракелем, до получения степени сухости порядка 95%. 11. Способ по одному из пп.1-7, отличающийся тем, что степень сухости бумажного листа, составляющую после предварительного обезвоживания примерно 8-30%, повышают примерно до 20-45% вышеупомянутым методом обезвоживания, причем в качестве конвейерного полотна применяют полотно типа marqueuse, и тем, что затем высушивают этот лист на том же полотне с помощью, по крайней мере, одного сушильного устройства с проникающим потоком воздуха до получения степени сухости порядка 95%. 12. Способ по п.10 или 11, отличающийся тем, что, по крайней мере, часть воздуха, подаваемого в камеру распределения, подают из упомянутого сушильного устройства с проникающим потоком воздуха. 13. Способ по одному из пп.8-10, отличающийся тем, что, по крайней мере, часть воздуха, подаваемого в камеру распределения, подают из сушильных колпаков сушильного устройства с цилиндром Янки. 14. Способ по одному из пп.1-13, отличающийся тем, что водяной пар в дозированных количествах вводят в поток горячего воздуха перед его прохождением через лист, обеспечивая при этом модулированную подачу пара поперек листа для изменения влажности потока горячего воздуха перед его прохождением через лист. 15. Способ согласно пп.7-14, отличающийся тем, что пар подают в первый поток. 16. Устройство для осуществления способа согласно одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что оно содержит подвижное проницаемое полотно, на одну из сторон которого помещают лист, подлежащий обезвожива 000216 16 нию; камеру распределения воздуха с каналом впуска воздуха и апертурой для подачи воздуха на упомянутую сторону; средство нагрева воздуха, поступающего в канал впуска воздуха; приемную камеру для воздуха, выходящего из камеры распределения, расположенной со стороны, противоположной упомянутой камеры распределения, причем приемная камера содержит, по крайней мере, одну щель всасывания,расположенную напротив апертуры подачи воздуха камеры распределения; средство для поддержания в приемной камере вакуума в 100-500 мбар. 17. Устройство по п.16, отличающееся тем,что оно содержит также сепаратор воздух/вода,сообщающийся с приемной камерой; воздушный компрессор, сообщающийся с сепаратором; средство нагрева воздуха, сообщающееся с компрессором; трубопровод, связывающий средство нагрева с камерой распределения; средство отвода воздуха, сообщающееся с компрессором; средство впуска воздуха, сообщающееся со средством нагрева. 18. Устройство по п. 17, отличающееся тем, что оно содержит газотурбинный агрегат для привода компрессора и тем, что для питания упомянутого средства нагрева применены отработанные газы упомянутого агрегата. 19. Устройство по п.17, отличающееся тем,что оно содержит газотурбинный агрегат для привода компрессора и тем, что средство нагрева представляет собой теплообменник, обеспечивающий поступление с одной стороны отработанных газов упомянутого агрегата, а с другой стороны - потока воздуха от компрессора. 20. Устройство согласно одному из пп.1619, отличающееся тем, что оно содержит, по крайней мере, два контура с воздухом для обезвоживания и камерами распределения для последовательных зон, причем, по крайней мере,первый контур питает первую зону, содержащую сепаратор воздух/вода. 21. Устройство согласно одному из пп.1620, отличающееся тем, что оно содержит средства впуска пара, расположенные внутри, по крайней мере, первой камеры распределения. 22. Устройство по п. 21, отличающееся тем, что камера распределения разделена на множество камер, расположенных поперек движения машины, причем, по крайней мере, одна из этих камер содержит средство впуска пара.

МПК / Метки

МПК: D21F 5/18

Метки: устройство, воздуха, способ, целлюлозного, сушки, вакууме, этого, осуществления, высоком, способа, листа, перемещающегося, материала, помощи, горячего

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/11-216-sposob-sushki-lista-cellyuloznogo-materiala-pri-pomoshhi-goryachego-vozduha-peremeshhayushhegosya-v-vysokom-vakuume-ustrojjstvo-dlya-osushhestvleniya-etogo-sposoba.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ сушки листа целлюлозного материала при помощи горячего воздуха, перемещающегося в высоком вакууме, устройство для осуществления этого способа</a>

Похожие патенты