纸浆制造过程的干燥机结构以及干燥机的控制系统和方法 |
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| 申请号 | CN201410306412.8 | 申请日 | 2014-06-30 | 公开(公告)号 | CN104294697B | 公开(公告)日 | 2017-07-04 |
| 申请人 | 维美德技术有限公司; | 发明人 | 约翰·林霍尔姆; P·塞莱宁; E·斯默勒; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及纸浆 制造过程 的干燥机结构以及干燥机的控制系统和方法。干燥机结构包括紧凑的干燥机单元、用于将空气供应到底部部分(23)的装置(33、34)以及用于将空气从排出部分(21)排出的装置(31)。紧凑的干燥机单元由所述干燥机单元的一端侧上的一体化的排出部分(21)、设置为邻近排出部分(21)的干燥机部分(22)以及所述干燥机单元的相对的端侧上的底部部分(23)构成。底部部分(23)被设置为邻近干燥机部(22)。 | ||||||
| 权利要求 | 1.用于纸浆制造过程的干燥机结构，包括： |
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| 说明书全文 | 纸浆制造过程的干燥机结构以及干燥机的控制系统和方法技术领域[0001] 本发明涉及用于纸浆制造过程的改进的干燥机结构。进一步，本发明涉及用于干燥机的改进的控制系统和用于干燥机的改进的控制方法。 背景技术[0002] 根据现有技术的大多数这样的干燥机结构通常以以下方式运行。具有近似50％的干物质含量的如纸浆幅材的湿幅材到达干燥机结构，并且通常从上方供给到干燥机结构中。若干鼓风扇的水平位置在幅材的全部截面区域以及干燥机的全部长度上作用。干燥气体，其例如是热空气、蒸汽或者适合于该目的的任何其他介质，从风扇的水平位置通过喷嘴自两侧吹向幅材。在这样的非接触式干燥中，幅材在干燥机结构内部行进，从该干燥机结构的较高的水平位置朝向干燥机结构的下部部分前后移动。当幅材离开干燥机结构的下部部分时，幅材的干物质含量典型地约为90％。 [0003] 纸浆幅材的这样的已知干燥机结构例如在图1和图2中示出。 [0004] 建筑物100包含由按照下部部分123、供应部分124、干燥机主要部分122以及上部排出部分121以的顺序制成的干燥机部。干燥机部被设计为在图1和图2中由阴影指示的整体。下部部分123起到冷却部的作用，并具有一体化的冷却部风扇，用于将冷却空气供应到冷却部123，并且使冷却空气离开冷却部而进入到建筑物100中。供应部分124从建筑物100的外部接收供应空气，并且将供应空气发送到干燥机主要部分122以执行纸浆幅材的干燥，然后将供应空气从此发送到上部排出部分121。排出空气从上部排出部分121被排出到建筑物100的外部。排出空气从上部排出部分121被排出到热回收装置131，在热回收装置131中，供应空气能够被预加热并且被输送到供应部分124。 [0005] 冷却部123从建筑物100的内部或者从建筑物100的外部接收冷却空气，见附图标记133，并且将冷却空气供应到建筑物100，见附图标记139。空气从供应部分124供应到干燥机主要部分122，以执行纸浆幅材的干燥，然后从此供应到上部排出部分121，如附图标记132所示。排出空气从上部排出部分121排出到热回收系统，见附图标记131。 [0006] 在这样的干燥机结构中，仍然有改进空间。 发明内容[0007] 因此，本发明的目的是提供改进的干燥机结构。进一步，将提供用于干燥机的改进的控制系统以及用于干燥机的改进的控制方法。 [0008] 在本发明中，用于纸浆制造过程的干燥机结构包括紧凑的干燥机单元，该干燥机单元由位于所述干燥机单元的一个侧端上的一体化排出部分、设置为邻近排出部分的干燥机部分以及位于所述干燥机单元的相对端侧上的底部部分构成。干燥机结构还包括用于将空气供应到底部部分的装置以及用于将空气从排出部分排出的装置。而且，底部部分能够设置为邻近干燥机部分。 [0009] 在干燥机结构中，空气被供应到底部部分，并且从此被直接供应到发生干燥的干燥机内部部分中。不需要迄今为止在底部部分与干燥机部分之间使用的供应部分。这样的干燥机结构具有的优点在于，供应空气导管和供应风扇能够省略，导致成本降低。 [0010] 而且，干燥机结构包括用于将空气从底部部分供应到排出部分的供气装置。除底部部分、干燥机部分以及排出部分的整体之外，来自底部部分的供应空气并不进入建筑物的内部空间，而是直接向上到底部部分上方的多个部分。空气能够立即用于干燥。干燥机入口侧向上到干燥机部分的导管变短，导致成本降低。 [0011] 在干燥机结构中，排出部分能够设置在干燥机单元的顶侧，并且底部部分能够设置在干燥机单元的底侧。用于将空气从底部部分供应到排出部分的供气装置能够设置为，使得其能够从底部供应作为干燥机部分的供应空气的冷却空气。 [0012] 因此，能够省略现有技术中使用的将冷却空气供应到冷却部并且从该冷却部供应到建筑物的内部空间中的冷却空气导管。相同的空气吞吐量却设置更少的风扇，导致成本降低，以及风扇运行的更少的功耗。 [0013] 在干燥机结构中，紧凑的干燥机单元能够设置在干燥机建筑物中，并且用于将空气供应到底部部分的装置能够设置为，使得底部的空气来自干燥机建筑物的内部或者干燥机建筑物的外部。 [0014] 因为冷却空气不从冷却部供应到建筑物中，所以冷却空气并不增大建筑物中的热量和湿度负载。 [0015] 在一个应用中，本发明的干燥机结构能够在干燥机控制系统中使用。用于纸浆制造过程中包含的干燥机的控制系统包括这样的干燥机结构和用于探测/估量/计算至少一个变量的装置，所述变量与干燥机结构中的纸浆制造过程的生产水平直接相关。基于该变量来控制用于将空气从排出部分排出的装置。 [0016] 这样的控制能够从排出部分排出这些排出空气，由此对干燥机部分增压，并且在特定的实施例中，甚至对整个建筑物增压。当在增压的状态中时，建筑物供应空气能够经由导管和/或开口引导。在建筑物中没有冷凝。 [0017] 在控制系统中，能够控制用于将空气供应到底部部分的装置，使得供应空气被保持在期望值。 [0018] 因此，供应空气量能够例如基于排出部分中的压力来控制。 [0020] 在控制系统中，除用于将空气供应到干燥机结构的装置之外，底部部分不包括用于供应冷却空气的额外的装置。 [0021] 因此，将空气引入干燥机中的仅有的供气装置是进入底部部分的空气供应器(例如风扇)，该空气供应器能够沿空气供应方向设置在底部部分的上游、底部部分中或者底部部分的下游。如果底部部分空气供应器设置在底部部分的上游，它能够将空气吹送到底部部分中。如果底部部分空气供应器设置在底部部分中，它能够将空气吸入并吹送到底部部分中。如果底部部分空气供应器设置在底部的下游，它能够将空气吸入到底部部分中。 [0022] 在控制系统中，用于将空气供应到底部部分的装置、用于将空气从排出部分排出的装置以及用于将空气从底部部分供应到排出部分的供气装置可分别是风扇或者风扇组。而且，控制系统还可包括分别用于控制气流的速度、温度和/或压力的一个或多个速度控制器、一个或多个温度控制器以及一个或多个压力控制器。 [0023] 用于纸浆制造过程中包含的气垫式干燥机的控制方法包括以下步骤：探测/估量/计算至少一个变量，所述变量与本发明的干燥机结构中的纸浆制造过程的生产水平直接相关；将空气供应到底部；以及从排出部分排出空气，其中基于该变量来控制将空气从底部部分供应到排出部分。 [0024] 在现有技术的干燥机中，排出空气通过测量排出流和空气水含量而被调节。两种测量都不可靠且难以实践。供应空气根本未被调节。本发明的方法和结构解决了这两个问题，并且有助于节能以及幅材更好的运行性。 [0025] 在本发明的方法中，更高的生产率要求更高的蒸汽压力，这导致更高的排出空气温度。更高的生产率明显还意味着更高的蒸发以及排出空气中更高的含水量。根据本发明，排出气流基于与干燥机的生产水平直接相关的变量，如排出空气的温度，被调节。该测量既容易又可靠，并且排出空气的湿度将保持在最佳水平。供应气流通过测量干燥机的上部部分中的气压而被调节。为了维持幅材在干燥机的上部部分中良好的漂浮性，供应空气被优化以维持期望的气垫压力。这将提高可运行性，并且减少幅材中断和灰尘的产生。通过优化排出和供应气流，能耗被降低。 [0026] 在该方法中，将空气供应到干燥机结构能够被控制，使得供应空气被保持在期望值。 [0027] 调节纸浆干燥机供应气流，使得纸浆干燥机内的气压保持在期望值。纸浆干燥机的排出空气基于温度测量和/或其他变量调节，这些变量增大即提高生产水平(例如，速度、蒸汽压力、计算的生产水平)。在该方法中，该变量可以是在纸浆制造过程部分的生产水平中的压力和/或温度。在该方法中，来自底部部分的冷却空气能够作为供应空气被供应到干燥机结构。 [0028] 该方法还可包括控制气流的速度、温度和/或压力。 [0029] 干燥机内部的压力条件对幅材运转能力有直接影响，尤其在气垫式纸浆干燥机(airborne pulp dryer)的上部的干燥层。例如采用很低的压力将幅材朝向顶部喷嘴抬升，意味着不稳定的幅材运行并形成灰尘。正确的压力条件如在本发明的方法中进行的通过控制空气平衡而保持(也就是基于干燥部中的压力和/或温度来控制干燥机的空气供应)。利用这种正确的空气平衡控制，获得： [0030] ·上部的干燥层的幅材运转能力稳定。 [0031] ·灰尘形成减少并且避免幅材中断。 [0033] ·更高的空气湿度减小了干燥机的电能耗。 [0034] ·平衡后的气流的热回收效率更好。 [0035] ·尾部牵引更安全。 [0036] ·利用可靠的测量使维护最小化。 附图说明[0037] 图1示出根据现有技术的干燥机和建筑物气流； [0038] 图2示出根据现有技术的另一干燥机和建筑物气流； [0039] 图3示出根据本发明的第一实施例的干燥机和建筑物气流； [0040] 图4示出根据本发明的第二实施例的干燥机和建筑物气流； [0041] 图5示出本发明的干燥机和气流的示意图； [0042] 图6到图9示出若干示例中的以及与现有技术相比的本发明的干燥机和气流的侧视图。 [0043] 其中，附图标记说明如下 [0044] 附图标记表 [0045] 10 建筑物 [0046] 21 上部排出部分 [0047] 22 中心的干燥机主要部分 [0048] 23 下部的冷却部 [0049] 24 转变的供应部 [0050] 31 排风扇 [0051] 32 风扇 [0052] 33、34 冷却部风扇 [0053] 40 本发明中的热回收系统 [0054] 100 建筑物 [0055] 121 上部排出部分 [0056] 122 干燥机主要部分 [0057] 123 下部的冷却部 [0058] 124 供应部 [0059] 211 假顶部 [0060] 212 压力传感器 [0061] 221 分隔件 [0062] 222 温度传感器 [0063] 131 现有技术中的热回收系统 [0064] 132、133、139 现有技术中的气流 [0065] PIC 压力控制器 [0066] SIC 速度控制器 [0067] TIC 温度控制器 具体实施方式[0068] 以下，将参照若干实施例更详细地解释本发明。 [0069] 实施例1 [0070] 图3示出根据本发明的第一实施例的干燥机和建筑物气流。 [0071] 建筑物10包含由按照下部23、干燥机主要部分22以及上部排出部分21的顺序制成的干燥机部。换言之，干燥机主要部分22被夹在上部排出部分21与下部23之间。干燥机部被设计为图3中阴影所示的整体。该整体被设置在建筑物10的地板/地基上，如图3中所示，使得建筑物10的侧壁和顶壁远离该物体的侧壁和顶壁。 [0072] 下部23起到冷却部的作用，该冷却部具有一体化的冷却部风扇，用于将冷却空气供应到冷却部23，并且使冷却空气离开冷却部。因此，干燥机主要部分22紧邻冷却部23。在本发明中，冷却部风扇将冷却空气从冷却部23供应到干燥机主要部分22，以执行纸浆幅材的干燥，并且将冷却空气从干燥机主要部分22供应到上部排出部分21。排出空气从上部排出部分21被排出到建筑物10的外部。 [0073] 在干燥机主要部分22中，完成幅材干燥。与现有技术中类似，如纸浆幅材的湿幅材到达并且从上方供给到干燥机主要部分22中。在非接触式干燥中，幅材在干燥机主要部分22的内部行进，以曲折的方式从干燥机主要部分22的高位向下部移动，并且从干燥机主要部分22的底部离开。 [0074] 在该第一实施例中，冷却部23接收来自建筑物10的冷却空气。 [0075] 干燥机使用一体化的冷却部风扇33，以将建筑物10中的空气引入冷却部23。冷却部风扇33本身能够设置在建筑物10中或者冷却部23中。因此，在第一实施例的干燥机中，下部的冷却部23的冷却空气充当干燥机的供应空气。 [0076] 干燥机利用建筑物空气来运转，所谓的建筑物排出空气从建筑物10经由冷却部23进入到干燥机主要部分22。 [0077] 建筑物10用供应空气通过建筑物壁中的开口或者通过建筑物壁处的风扇被引入。 [0078] 基于该理由，一个或若干风扇32被设置为将空气从冷却部23输送到干燥机主要部分22，并且进一步输送到上部排出部分21。排出空气借助一个或若干风扇从上部排出部分21排出到建筑物10的外部。 [0079] 排出空气能够被排出到热回收系统40。热回收系统40中的热量例如能够被用来加热水。因此，达到改进的空气-水热回收。 [0080] 实施例的效果 [0081] 冷却空气并不如图1的现有技术中所示地被供应到建筑物10的内部，而是被供应到干燥机主要部分22。因此，在第一实施例的干燥机中，冷却空气并不增大建筑物10中的热量和湿度负载。 [0082] 根据第一实施例，不需要供应空气的中间地板，并且单独的供应空气风扇或管道也不是必需的。换言之，没有如以上讨论的现有技术中的供应部。 [0083] 在第一实施例中，对风扇/风扇组的控制能够经由一个或若干不同的控制器操作。而且，在第一实施例中，冷却空气风扇33能够与干燥机构造为一体，干燥机构造在冷却部23或建筑物10内位于冷却部23与建筑物10的外壁之间的位置，或者冷却空气风扇33能够设置在建筑物10的外部。各气流(供应、排出、冷却)能够利用一个或若干风扇的每一个来实现。 [0084] 借助本发明，能够实现干燥机更新和现有的干燥机上改造，使得在干燥机主要部分22下面的现有的供应空气部能够被转换成主动干燥部。 [0085] 在本发明中，干燥机主要部分22的干燥过程中需要的所有空气从冷却部23作为冷却空气被引入到干燥机主要部分22。 [0086] 实施例2 [0087] 图4示出根据本发明的第二实施例的干燥机和建筑物气流。 [0088] 第二实施例与第一实施例相似。以下，仅讨论与第一实施例的差异。 [0089] 在本发明的第一实施例中，如图1所示，干燥机使用一体化的冷却部风扇33以将建筑物10中的空气引入到冷却部23中。 [0090] 在本发明的第二实施例中，如图2中所示，干燥机使用冷却部风扇34将建筑物10外的空气引入到冷却部23中。冷却部风扇34本身能够作为外部冷却部风扇而设置在建筑物10的外部。替代地，冷却部风扇34能够设置在冷却部23中，并且经由一个或多个管与建筑物10的外部连接以吸入外部空气。 [0091] 在第二实施例中，干燥机不是通过建筑物供应空气而是通过外部空气来运转。 [0092] 气流控制 [0093] 图5示出本发明的干燥机和气流的示意图。图5的示意图均可应用于第一实施例和第二实施例。 [0094] 图5示出下部的冷却部23、中心的干燥机主要部分22以及上部的排出部分21的整体。下部的冷却部23设置在整体的地板上，并且包括一个或多个冷却部风扇33。在该附图的示例中，安装了四个冷却部风扇33。冷却部风扇33的速度受速度控制器SIC的控制。在附图中，冷却部风扇33被分为两个组，也就是由左侧速度控制器SIC控制左侧的组中的两个冷却部风扇33，以及由右侧速度控制器SIC控制右侧的组中的两个冷却部风扇33。 [0095] 来自建筑物10内(第一实施例)或者建筑物10外(第二实施例)的空气被冷却部风扇33吸入。 [0096] 下部的冷却部23与中心的干燥机主要部分22之间设置分隔件221，来自冷却部风扇33的气流能够通过该分隔件而进入到干燥机主要部分22中。在干燥机主要部分22中设置温度传感器222。干燥机主要部分22包括所谓的假顶部211，其作为将干燥机主要部分22与上部排出部分21隔开的分隔件。 [0097] 在上部排出部分21中设置压力传感器212。上部排出部分21的空气被排风扇31排出。在图5的示例中，在上部排出部分21的外部设置两个排风扇31，每个排风扇31在离开上部排出部分21的线路上。每个排风扇31的速度受各自的专用速度控制器SIC的控制，也就是左侧排风扇31的速度受左侧速度控制器SIC的控制，而右侧排风扇31的速度受右侧速度控制器SIC的控制。排风扇31的速度控制器SIC基于温度控制器TIC来执行它的控制，而由温度传感器222为温度控制器TIC提供温度信息。 [0098] 冷却部风扇33的速度控制器SIC基于压力控制器PIC来执行它的控制，而由压力传感器212为压力控制器PIC提供压力信息。 [0099] 压力传感器212和温度传感器222分别探测干燥机结构中的压力和温度。因此，传感器212和/或222探测与干燥机结构中的纸浆制造过程的生产水平直接相关的变量。基于该变量，即干燥机结构中的压力和/或温度，控制排风扇31。 [0100] 在一个优选控制中，冷却部风扇33被控制，使得被引入到冷却部23中并且递送到中心的干燥机主要部分22的空气被保持在期望值，也就是期望的流速。冷却部风扇33的速度基于干燥机结构中的压力和/或温度来控制。 [0101] 在这样的控制中，干燥机结构中的压力和/或温度是与纸浆的生产水平直接相关的变量，这是由于干燥机部的输出取决于干燥机结构中的压力和/或温度。在该控制中，基于干燥机结构中的压力和/或温度，空气被供应到底部部分23，从底部部分23供应到排出部分21，并且从排出部分21排出。 [0102] 因此，控制空气供应到干燥机结构，即供应到底部部分23，使得供应空气的速度被保持在期望值。 [0103] 图6到图9示出若干示例中的以及与现有技术相比的本发明的干燥机和气流的侧视图。 [0104] 图6示出本发明的干燥机的侧视图。 [0105] 在图6中，来自建筑物10的内部的冷却空气被供应到冷却部23。冷却空气从冷却部23供应到干燥机部22本身，并且进一步被供应到排出部21。排出部21的空气被排出到建筑物10之外的热回收塔40，在热回收塔40中，排出空气经历热回收过程。 [0106] 图7示出作为比较示例的现有技术的干燥机的侧视图。 [0107] 在图7中，来自建筑物100的内部的冷却空气被供应到冷却部123。冷却空气从冷却部123被供应到建筑物100。干燥空气被供应到供应部124，并且从供应部124供应到干燥机部122本身，并且进一步被供应到排出部分121。排出部分121的空气被排出到建筑物100之外的热回收塔131，在热回收塔131中，排出空气经历热回收过程。回收的热能用于加热作为干燥空气被供应到供应部124的空气。 [0108] 在如图1和图2的现有技术中的图7的比较示例中，离开冷却部123的冷却空气增大建筑物中的热量和湿度负载。 [0109] 在该比较示例中，利用风扇和导管，使来自热回收装置131的供应空气在干燥机部122的下面引导。排出空气被从干燥机的顶部的排出部分121吸出并且经由热回收装置131被引导出去。 [0110] 图8示出本发明的另一干燥机的侧视图。 [0111] 在图8中，来自建筑物10的外部的冷却空气被供应到冷却部23。冷却空气从冷却部23被供应到干燥机部22，并且进一步被供应到排出部分21。排出部分21的空气被排出到建筑物10之外的热回收塔40，在热回收塔40中，排出空气经历热回收过程。 [0112] 图9示出本发明的再一干燥机的侧视图。 [0113] 在图9中，使用本发明的原理改造现有技术的干燥机，例如图7的比较示例中的干燥机。来自建筑物10的内部或外部的冷却空气被供应到冷却部23。前者的供应部被转变为干燥机部本身的部件24，并且构成干燥机部22的下部部分。转变的供应部24中的自由空间现在装备有与干燥机部22(也就是主干燥机部22)的上部部分相同类型的干燥喷嘴，从而提高干燥能力。 [0114] 干燥空气从干燥机部的冷却部23被供应到转变的供应部24。干燥空气从转变的供应部24被供应到主干燥机部22，并且进一步供应到排出部分21。 [0115] 排出部分21的空气被排出到建筑物10之外的热回收塔40，在热回收塔40中，排出空气经历热回收过程。 [0116] 回收的热能用于加热例如水。因此，获得与图3的实施例中类似的改进的空气-水热回收装置。 [0117] 替代选择 [0118] 在以上的实施例中，讨论了用于干燥纸浆幅材的干燥机结构。相同原理能够用于干燥纸幅材或纸板幅材的干燥机结构中。 [0119] 而且，在以上实施例中，与纸浆制造过程中的生产水平直接相关的至少一个变量由一个或多个传感器来探测。在替代的选择中，不需要探测该变量，而是能够估量或计算该变量。 [0120] 在实施例中，解释了用于纸浆制造过程的改进的干燥机结构。然而，干燥机结构还可用于纸制造过程或者纸板制造过程。 |
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