WO2024061705A1 - Machine and method for the operation thereof for producing or treating a fibrous web, said machine having a heat pump - Google Patents
Machine and method for the operation thereof for producing or treating a fibrous web, said machine having a heat pump Download PDFInfo
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- WO2024061705A1 WO2024061705A1 PCT/EP2023/075140 EP2023075140W WO2024061705A1 WO 2024061705 A1 WO2024061705 A1 WO 2024061705A1 EP 2023075140 W EP2023075140 W EP 2023075140W WO 2024061705 A1 WO2024061705 A1 WO 2024061705A1
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- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
- D21F5/00—Dryer section of machines for making continuous webs of paper
- D21F5/20—Waste heat recovery
Definitions
- the invention relates to a machine for producing or treating a fibrous web, in particular a paper, cardboard or tissue web, comprising at least one machine section, preferably a drying section or forming section, and at least one heat energy consumer, preferably a steam and condensate system and/or a secondary system consumer , and at least one thermal energy recovery system, and wherein the at least one machine section comprises at least one exhaust air line, and wherein the thermal energy recovery system is arranged in the at least one exhaust air line and comprises at least one heat pump, and wherein the at least one machine section and the at least, a heat energy consumer is in an operative connection via the at least one heat energy recovery system, such that the heat pump partially removes residual heat energy from an exhaust air stream of the at least one exhaust air line and, with an additional supply of electrical energy, from a heating medium stream supplies heat energy to a heat energy consumer.
- the invention also relates to a method for use in a machine according to the invention.
- the document DE102015219379 A1 discloses a machine and a method for operating a machine, wherein a medium for drying a fibrous web is supplied to a drying area and the medium is removed from the drying area downstream of the drying area and supplied as a heat source to a heat pump, by means of which a second medium is heated and fed further downstream to a smoothing cylinder within the drying area.
- the document DE102015219381 A1 discloses a machine and a method for operating a machine, wherein a medium for drying a fibrous web is supplied to a drying area and the medium is discharged from the drying area downstream of the drying area and as a heat source of a heat pump is supplied, by means of which the same medium is heated with the addition of further energy and is fed back to the drying area at the beginning.
- Document W02020 079326 A1 discloses a heat pump insert in a recirculation system and an air recirculation process for a drying section of a cardboard or machine.
- the system includes at least three air return parts connected one behind the other to a drying section hood in the direction of travel of a web-shaped material.
- Each circulating air section includes one or more heat recovery units.
- Each heat recovery unit includes a circulating air fan for sucking in moist exhaust air from the dry section hood through the heat recovery unit and for supplying at least a portion of the conditioned moist exhaust air to the dry section hood and an air-fluid heat exchanger for conditioning the moist exhaust air by cooling and reducing a moisture content of the moist exhaust air.
- the document DE10 2007 051165 A1 discloses a machine and a method with a wet section and a dry section, with a drying section and a drying section hood for the paper web being provided in the dry section. Energy from the exhaust air from the drying section is used to heat supply air in a heating device arranged in the wet section via a heat pump.
- the document DE2630853 A1, 1976 discloses a drying section for a machine, wherein a heat pump is connected between the input line with fresh, hot supply air and the output line with moist exhaust air, thereby recovering energy from the exhaust air and transferring the energy to the input line of the drying section is made possible.
- Various drying devices are used to dry fibrous webs or tissue papers in the paper industry. These include, for example, contact drying sections or non-contact drying sections.
- the contact drying lines include, for example, single-row, double-row drying cylinder drying lines and non-contact drying lines for example air drying devices or infrared drying lines.
- the generation of heat in the form of hot air for the drying sections is typically done either by steam heating registers, preferably high-pressure steam heating registers, or gas burners. If steam is used, such as in steam-heated drying cylinders, it is often taken from a fossil fuel-fired steam generator, for example a gas and steam power plant (CCPP power plant).
- CCPP power plant gas and steam power plant
- the hot air usually has an inlet temperature of greater than 180°C, sometimes only greater than 100°C and can, for example, be up to 650°C.
- steam air heaters, thermal oil air heaters or gas burners are usually used, in the upper temperature range mainly gas burners and, more rarely, thermal oil air heaters.
- the hot steam usually has temperatures greater than 110°C and less than 150°C.
- the solutions mentioned in the prior art show the use of a heat pump within a drying section, partly in a recirculation mode, which is an unfavorable arrangement from an energetic point of view.
- the medium for drying a fibrous web in a drying section requires a high level of heat energy; after the initial cooling by the drying section, further extracting heat energy from this medium using a heat pump and increasing it again to supply a drying section or another system with electrical energy means, to increase the heat energy required at the beginning of the drying section and to have to supply more initial heat energy compared to direct recirculation.
- the heat pump arrangements shown in a heat energy recovery system of a drying section are significantly more efficient, since the heat energy cannot actually be used for the drying section, which operates at a higher temperature level.
- the recovery of thermal energy and supply from the drying hood supply air heating is achieved via sometimes complex heat systems.
- Another disadvantageous aspect is that the heat pumps are limited in providing the required increased energy levels from the point of view of an efficient operating point (COP). If you still want to achieve acceptable efficiency values, this results in a limited heating temperature by the heat pump.
- COP efficient operating point
- the machines also have a high demand for fossil fuels, especially natural gas, for drying the fibrous web, with the expected disadvantages in terms of costs.
- fossil fuels especially natural gas
- CO2 regulations and CO2 taxes account for a decisive share of the manufacturing costs.
- due to global crises, availability and reputation with regard to the impact on the global climate are often other important aspects.
- the heat pump in use can only generate the larger temperature differences that are present very inefficiently or not at all compared to normal operation.
- Another problem is the major downtime that usually occurs every year for pending maintenance or a major overhaul of the machine, whereby the machine cools down completely over several days or weeks and the paper machine and the associated paper machines Components must be completely heated from ambient temperature to an operating temperature; a so-called cold start requires significantly more heat energy, for which supply from a heat pump alone is not sufficient.
- the inventors have recognized that an advantageous arrangement in the machine and an optimized process for operation can eliminate the disadvantages.
- the object of the invention is to provide a machine and a method for the production and/or treatment of a fibrous web, in particular paper, cardboard or tissue web, with a heat pump, the heat energy required for the drying section being supplied primarily, preferably solely during normal operation an improved arrangement of a heat pump in the heat energy recovery system of an exhaust air is provided in an energetically efficient manner.
- a further object of the invention is to provide an efficient solution for the provision of the thermal energy in an exceptional operating case such as a cold start or a warm start for the operation of the machine with the sole provision of the required thermal energy by a heat pump in normal operation.
- a further object of the invention is to significantly reduce and/or completely eliminate the need for fossil fuels, in particular natural gas, when drying a fibrous web. This significantly reduces operating costs, as well as the risk of dependence on a consumption medium or supplier.
- the machine according to the invention is characterized in that the at least heat pump is arranged in the exhaust air line in such a way that the heat pump is in front of When the exhaust air flow reaches a dew point temperature, the remaining heat energy is recovered in the exhaust air line.
- Arranging the heat pump before the dew point temperature of the exhaust air stream is reached means that when the exhaust air stream enters or enters the heat pump, it is higher than the dew point temperature of the exhaust air stream, and thereby the heat pump succeeds in reducing the temperature and remaining heat energy of available exhaust air to such an extent that at least some, preferably all, of the moisture absorbed by it during the drying process condenses in the heat pump.
- the exhaust air stream used is cooled below the dew point temperature as it flows through the heat pump.
- the exhaust air flowing through the output line is transferred at a higher level into a heat consumer circuit, for example a steam and condensate system and/or a secondary system consumer.
- the heat energy requirement for drying can be achieved completely electrically or with non-fossil fuels with lower energy consumption. Because moisture is removed from the exhaust air in the form of condensation, e.g. B. in the case of a paper factory mentioned, there is a significant saving in water requirements. At the same time, the environmental impact is reduced, which in many cases is caused by the rising clouds of steam caused by the moist exhaust air.
- the heat energy required for evaporation is advantageously obtained solely or at least in part from the exhaust air from various machine sections.
- the drying section with its various drying sections with the highest amounts of residual heat in the exhaust air is primarily important, and large amounts of exhaust air can also advantageously be obtained from the usually included vacuum blowers in the drying sections or also for very large quantities of vacuum blowers in the forming section.
- the exhaust air is recovered using a heat pump.
- the thermal energy contained in the exhaust air can be further recovered using multi-stage thermal energy recovery, for example plate or tube bundle heat exchangers, and used to supply secondary system consumers, such as dry hood supply air heating, process water heating or heating water heating used.
- the heat exchangers are arranged in the order of the temperature levels of the consumers to be supplied in order to keep the heating surfaces and costs of the heat exchangers as small as possible.
- the steam and condensate system includes a steam storage unit downstream of the heat pump for storing the steam.
- the steam accumulator can temporarily store a sufficient amount of steam at a steam temperature.
- This temporary storage enables an advantageous bridging of periods during a warm start or possibly even a cold start of the machine in which the heat pump will only work to a limited extent efficiently or inefficiently or is not able to provide the required temperature level without the presence of residual exhaust air.
- the machine is characterized in that the heat pump is preceded by at least one further heat exchanger in the exhaust air line, preferably an air-air heat exchanger or an air-heat transfer medium heat exchanger.
- the machine is characterized in that the heat pump is preceded by a further heat exchanger in the exhaust air line, preferably an air-heat transfer medium heat exchanger, in particular an air-water heat exchanger, such that the heat pump comes from a separate heat transfer medium intermediate circuit recovers the heat.
- a further heat exchanger in the exhaust air line preferably an air-heat transfer medium heat exchanger, in particular an air-water heat exchanger, such that the heat pump comes from a separate heat transfer medium intermediate circuit recovers the heat.
- the machine is characterized in that the heat pump is arranged in such a way that thermal energy is generated at a temperature of the exhaust air stream in the exhaust air line of greater than or equal to 45 ° C, preferably greater than or equal to 60 ° C, and less than or equal to 80 °, preferably less than or equal to 70°C.
- the machine is characterized in that the heat pump is designed in such a way that during normal operation of the machine required steam requirement, preferably a steam temperature and a steam mass flow, in the steam and condensate system is provided solely by the heat pump.
- the machine is characterized in that the heat pump is followed by a steam generator included in the steam and condensate system, preferably a passively functioning or electrically operated steam generator, which is designed to convert a condensate heated to steam temperature by the heat pump into steam.
- a steam generator included in the steam and condensate system preferably a passively functioning or electrically operated steam generator, which is designed to convert a condensate heated to steam temperature by the heat pump into steam.
- a steam generator is used downstream of the heat pump, which generates steam from the condensate heated by the heat pump with only a small supply or no supply of additional energy.
- a passive steam generator can be a throttle through which the heated condensate undergoes flash evaporation.
- the machine is characterized in that the steam storage comprises an electrical heating device or a hydrogen burner heating device for maintaining a steam temperature.
- the machine is characterized in that the steam accumulator is designed in such a way that the steam accumulator has a steam storage period of greater than or equal to 8 hours, preferably greater than or equal to 12 hours, in particular greater than or equal to 72 hours, in order to solely supply the required steam Amount of steam when the machine is started warm.
- the machine is characterized in that the steam accumulator is designed in such a way that the steam accumulator produces steam at a steam temperature of greater than or equal to 110 ° C and a steam pressure level of greater than or equal to 0.4 and less than or equal to 1. 5 bar above atmospheric pressure.
- the machine is characterized in that the steam and condensate system comprises at least one electrically operated steam compressor, preferably two, three or four electrically operated steam compressors connected in series, designed in such a way that a steam in the steam supply line to a steam pressure level of greater than or equal to 5, preferably greater than or equal to 6 and less than or equal to 12, preferably less than or equal to 10, bar above atmospheric pressure.
- the steam compressors used are designed as electrically driven, pure compressor units and serve to further compress the steam present. These steam compressors differ from the so-called thermal compressors commonly used in paper machines.
- the machine is characterized in that the steam and condensate system comprises a further steam generator, preferably a mobile steam generator, which is designed in such a way that a short-term steam requirement, preferably a steam temperature, is required for the duration of a cold start of the machine and a steam mass flow is provided in the steam and condensate system only until an operating temperature for normal operation of the machine is reached.
- a short-term steam requirement preferably a steam temperature
- the machine is characterized in that the exhaust air line can be connected to a drying hood of a drying section, a drying hood of a Yankee drying cylinder, a drying hood of a contactless drying section, a vacuum blower of a drying section and/or a vacuum blower of a forming section.
- the method according to the invention for producing or treating a fibrous web, in particular a paper, cardboard or tissue web, in a machine according to claim 1, is characterized in that the heat pump before reaching a dew point temperature of the exhaust air flow in the exhaust air line recovers the remaining heat energy and that a steam into one of the Steam storage downstream of the heat pump is stored and that a set steam requirement of the steam and condensate system is a) provided solely by the heat pump during normal operation of the machine, and b) is provided solely by the steam storage in the steam and condensate system during a warm start of the machine.
- the method is additionally characterized in that c) during a cold start of the machine, a further steam generator, preferably a mobile further steam generator, is arranged in the steam and condensate system in such a way that the required steam requirement is met by the further steam generator for normal operation of the machine is provided alone and/or in addition to the heat pump.
- a further steam generator preferably a mobile further steam generator
- the machine is characterized in that the heat pump is arranged in such a way that a heating medium flow, preferably a condensate, in a condensate return line of the steam and condensate system, has a temperature difference of greater than or equal to 15 ° K, preferably greater than or equal to 40°K, preferably greater than or equal to 60°K.
- a heating medium flow preferably a condensate
- a condensate return line of the steam and condensate system has a temperature difference of greater than or equal to 15 ° K, preferably greater than or equal to 40°K, preferably greater than or equal to 60°K.
- the machine is characterized in that the steam storage is designed as a boiling water storage, preferably a Ruth steam storage.
- the machine is characterized in that the steam and condensate system comprises a mixing line downstream of the steam compressor and that the mixing line is connectable to a low-pressure area for mixing the steam to a set steam pressure level.
- the machine is characterized in that the steam and condensate system includes another steam generator, preferably a further mobile steam generator heated with non-fossil fuels, preferably a further mobile steam generator heated with hydrogen, biogas, geothermally, solar and/or electrically heated.
- another steam generator preferably a further mobile steam generator heated with non-fossil fuels, preferably a further mobile steam generator heated with hydrogen, biogas, geothermally, solar and/or electrically heated.
- FIGS. 1a to 1d show schematically illustrated arrangements of the machine according to the invention with a heat pump and a steam accumulator;
- Figure 2 shows a schematic cross section through a heat pump designed as a compression heat pump
- Figures 3a to 3e show further schematic arrangements of the machine with a heat pump.
- Figures 1a and 3a illustrate, in a schematic and highly simplified representation, the basic structure and the basic function of a machine 1 designed according to the invention for producing or treating a fibrous web F, in particular a paper, cardboard or tissue web F with a heat pump 90 and a steam accumulator 54.
- the machine 1 comprises at least one drying section 2, 4.
- two drying sections 2, 4 are shown, with at least one further machine section 3 being arranged between the two drying sections 2, 4.
- This is, for example, an application device or a calender.
- the machine 1 is shown schematically and in a very simplified manner and is only shown with regard to the components relevant to the invention.
- the usual other upstream and downstream parts or components of a machine 1 for producing or treating a fibrous web F, such as a headbox, a former, a press, an applicator, a calender, a smoothing device and a reel are not shown because these are assumed to be known.
- the fibrous web F is usually transferred to a subsequent machine section such as a smoothing device and/or the rewinder.
- the x-direction illustrates the extension in the longitudinal direction, which is also referred to as the machine direction MD (Machine Direction).
- MD Machine Direction
- the y-direction corresponds to the direction perpendicular to the machine direction and is called the CD (cross-direction), while the z-direction corresponds to the height direction.
- the fibrous web F usually enters a first drying section 2 shown, the first drying section 2 is divided into several drying sections 21, 22, 23 and a total of five drying sections 21, 22, 23 are shown.
- the drying sections in the first drying section 2 are further covered by two drying hoods 29 enclosed, which collect or capture the unused heat energy released in the drying sections in the form of exhaust air.
- the machine 1 further comprises a steam and condensate system 5 and a heat energy recovery system 6.
- the steam and condensate system 5 is usually used to supply the drying sections 2, 4 with heat in the form of heated, superheated and/or heated steam.
- the steam and condensate system 5 can be connected to the drying section 2, 4 and/or the drying sections 21, 22, 23, 41 via a steam supply line 57 and a condensate return line 58.
- the steam and condensate system 5 usually provides steam with maximum temperatures T_57 of greater than or equal to 100 ° C to less than or equal to 130 ° C and a volume or mass flow to supply the drying section 2, 4.
- the steam used in the drying section 2, 4 is returned in the form of condensate in a condensate return line 58 in the closed steam and condensate system 5.
- the condensate usually has a return temperature of T_58 of greater than or equal to 90°C to less than or equal to 100°C.
- a drying section 21 within the first drying section 2 is shown with a further drying hood 291.
- This can be, for example, a drying section 21, which is designed as a contactless drying section 21, such as an impingement flow drying section 21 or an infrared drying section 21 , the contactless drying sections are preferably heated electrically or with hydrogen.
- the second drying section 4 is, for example, designed with a single drying section 41 and drying hood 49.
- This can advantageously be a drying section 41, which is designed as a contactless drying section 41, such as an impingement flow drying section 41, or an infrared drying section, preferably heated electrically or with hydrogen.
- the drying section 4 can also be designed, for example, as a high-performance drying hood 49 of a Yankee drying cylinder 41.
- the drying section 2, 4 can have different designs and components; for example, combinations or similar designs of the following exemplary embodiments are conceivable.
- the drying section 2, 4 can, for example, be designed as a single-row and/or double-row drying cylinder drying section 21, 22, 23, 41 with surrounding drying hoods 29, 49.
- the drying section can, for example, in a tissue machine as a high-performance drying hood 29, 49 on a Yankee drying cylinder, the Yankee drying cylinder forming a drying section 21, 22, 23, 41.
- a forming section 3 usually includes so-called vacuum blowers of the forming section 31 for dewatering the fibrous web F, which provide further exhaust air 84 with residual heat.
- the drying hoods 29, 291, 49 shown can be connected to a supply air line 82 and an exhaust air line 84, whereby a warmed fresh air stream 82 is preferably supplied through the supply air line 82 for better absorption of the released moisture.
- the warmed and moist air caused by the drying of the fibrous web is transported away again through the connected exhaust air line 84.
- exhaust air lines 84 can advantageously be connected together, for example in order to obtain a larger exhaust air volume flow and/or alternatively, if the heat available is significantly above the temperatures required for efficient heat energy recovery, further blended or mixed in order to provide an optimal initial temperature level with a higher volume flow for efficient heat energy recovery.
- each exhaust air line 84 has a separate heat recovery system, which can also be advantageously reconnected and mixed on the consumer side, for example to achieve the desired temperatures in a secondary system consumer 70, 71, 72, 73, 74.
- Another resulting advantage is that for example if the existing exhaust air volume flows 84, such as in a vacuum blower in a forming section 31, are so large that the dimensioning of the exhaust air lines 84, for example in Diameter, have to be guided over long distances of the machine 1 and become too complex in terms of costs and production technology.
- a heat exchanger 60 preferably an air-heat transfer medium heat exchanger 60
- an exhaust air line that is kept as short as possible, which advantageously transfers the heat into an intermediate heat transfer circuit 86 with low losses.
- the heat transfer medium 86 preferably water 86, has a high specific heat capacity compared to the exhaust air, so that transport over larger distances in the machine 1 is easier to implement.
- the machine 1 comprises a heat energy recovery system 6 with at least one heat pump 90 for supplying the drying sections 21, 22, 23, 41 included in the drying section 2, 4 with heat, which comes from a Exhaust air line 84, 84 'removes the necessary heat from a machine section.
- the exhaust air 84, 84' is preferably taken from a drying section 2, 4 and/or directly from a drying section 21, for example an included vacuum suction box or an impingement air or hot air drying section 21.
- the residual heat or temperatures found there are higher in comparison to other exhaust air streams than, for example, an exhaust air stream 84 of a vacuum blower in a forming section 31.
- an admixture of different exhaust air lines 84 can advantageously be used take place along the entire thermal energy recovery system / process 6. Ideally, the initial temperatures of the mixed exhaust air streams 84 are still above the dew point, so that the condensation heat contained therein can be advantageously recovered.
- the steam and condensate system 5 further comprises a high pressure area 51 and a low pressure area 52, the high pressure area 51 being characterized in that a steam pressure level of greater than or equal to 5, preferably greater than or equal to 6 and less than or equal to 12, preferably less than or equal to 10, bar above atmospheric pressure and in the low pressure area 52 a vapor pressure level of greater than or equal to 0, preferably greater than or equal to 0.4 and less than or equal to 1, preferably less than or equal to 1.5, bar above atmospheric pressure.
- the high-pressure area 51 further comprises at least one steam compressor 55, preferably two, three or four series-connected steam compressors 55, which are designed to increase an existing steam pressure level of the low-pressure region 52 to the set steam pressure level of the high-pressure region.
- the at least one steam compressor 55 preferably the two, three or four series-connected steam compressors 55, are designed such that a steam in the steam supply line 57 of the drying sections 21, 22, 23, 41 to a steam pressure level of greater equal to 5, preferably greater than or equal to 6 and less than or equal to 12, preferably less than or equal to 10, bar is increased above atmospheric pressure.
- the steam and condensate system 5 includes a steam storage 54, wherein the steam storage 54 can be, for example, a boiling water storage, but can also be another form of steam storage to cover the requirements.
- the steam accumulator 54 is arranged downstream of the heat pump 90.
- the steam storage 54 is designed in such a way that it has a storage period of the heated steam of greater than or equal to 8 hours, preferably greater than or equal to 12 hours, in particular greater than or equal to 72 hours.
- a “storage period” means that the original temperature and pressure of the warmed-up steam is essentially maintained.
- the steam accumulator 54 has an electric heating device or a hydrogen burner heating device for maintaining a boiling water temperature. This can be used if the passive methods are not completely sufficient.
- the steam and condensate system 5 further comprises a steam distributor 50, which can distribute the steam into a high-pressure area 51 and a low-pressure area 52.
- the steam and condensate system 5 includes a steam generator 53, wherein the steam generator 53 is arranged downstream of the heat pump 90, and the steam generator 53 is passively or electrically heated, and the steam generator 53 is designed such that the steam generator 53 is heated to over 110 ° C Condensate in the condensate return line 58 'after the heat pump 90 can be converted into steam by supplying little or no electrical energy.
- the heat pump is usually suitable for achieving a phase transition from liquid condensate to gaseous vapor when the temperature of the condensate from the condensate return line 58 increases to a heated condensate in the condensate return line 58 '.
- the usual pressure level in the condensate return line 58 ' is between 0.4 and 1.5 bar above atmospheric pressure and at a temperature of greater than or equal to 100 ° C to less than or equal to 120 ° C.
- the steam and condensate system 5 can comprise a further steam generator 56.
- This can be, for example, a stationary and/or a mobile, temporarily provided additional steam generator 56.
- the additional steam generator 56 is preferably a steam generator 56 heated with non-fossil fuels, preferably a steam generator 56 heated with hydrogen, with biogas, geothermally, solar and/or electrically.
- a separate, mobile additional steam generator 56 can usually be planned and arranged specifically for the required period of time due to the predictability or plannability of a longer standstill; this is advantageous from an economic point of view.
- the further steam generator 56 is designed in such a way that the further steam generator 56 can briefly cover the steam requirements of the heat energy consumers 5, 70, 71, 72, 73, 74, 82 for a cold start of the machine 1. This means that a set temperature of the steam and a steam mass flow are provided until the machine 1 reaches an operating temperature. It is also conceivable that the further steam generator 56 is operated in combination with the heat pump 90 in such a way that the further steam generator 56 and the heat pump 90 together briefly control the set temperature and the mass flow of the steam for a cold start of the machine 1 until an operating temperature is reached Prepare machine 1.
- the additional steam generator 56 can be arranged directly downstream of the steam storage 54 and feed the steam requirement upstream of a steam compressor in the low-pressure area 52 of the steam and condensate system 5.
- at least one steam compressor 55 for example shown here with three stages and three steam compressors in series, can then be used to achieve the set steam pressure level, which makes it possible to reduce a mobile steam generator 56 in the required power class.
- the steam generator 56 feeds the required steam completely into the steam and condensate system 5 essentially directly after the steam compressors 55.
- the steam and condensate system 5 further comprises a mixing line 59, which connects the high-pressure area 51 and the low-pressure area 52 to a secondary system consumer 70, preferably a secondary steam consumer system. It makes it possible to add steam with a high pressure level to a secondary system consumer 70 after one, preferably after the two, three, or four steam compressors 55 if a certain pressure level between the existing low pressure and high pressure is required.
- a secondary system consumer 70 preferably after the two, three, or four steam compressors 55 if a certain pressure level between the existing low pressure and high pressure is required.
- FIGs 1a to 1c for example, an arrangement with three steam compressors 55 are shown in series.
- a lower temperature T_84' compared to the higher temperature T_84 can be used to further heat the exhaust air in the exhaust air line 84 until a lower temperature 84" is reached. or an ambient temperature T_88 and by means of the extracted heat and use of additional electrical energy 80 to operate the heat pump 90 another media stream 58 in a heating medium supply line 97, preferably a condensate in a condensate return line 58 or a secondary system consumer 70, 71, 72, 73, 74, with a temperature T_97 to a higher temperature T_91 or an increased condensate return temperature 58 '.
- T_84 greater than or equal to T84' greater than or equal to T84" and greater than or equal to T_88 is established.
- T_84 greater than or equal to T84' greater than or equal to T84" and greater than or equal to T_88 is established.
- the structure of a heat pump 90 is shown as an example in FIG.
- the heat pump 90 removes residual heat from a heat source, preferably from an exhaust air stream in an exhaust air line 84, 84 ', 84' or another heat transfer medium 86, 86', preferably water 86, 86', the heat source being supplied via a heat source Supply line 92 and a heat source discharge line 98 can be connected to the first heat exchanger 93 of the heat pump. It is characteristic that the temperature in the heat source supply line T_92 is greater than or equal to the temperature in the heat source discharge line T_98.
- the heat pump 90 which can be designed, for example, as a compression heat pump 90, comprises a first heat exchanger 93, which is also referred to as a cold heat exchanger 93 or evaporator 93. Furthermore, the heat pump 90 includes a second heat exchanger 95, which is also referred to as a warm or hot heat exchanger 95 or condenser 95.
- the heat pump 90 When the heat pump 90 is designed as a compression heat pump, the heat pump 90 further comprises a circuit 99 with a heat transport medium and further an evaporator 93, a compressor 94, an expansion element 96 and a capacitor 95.
- the capacitor 95 is supplied by the medium to be heated or Heating medium, preferably water or condensate in the condensate return line 58, flows through, the capacitor 95 usually being connected to a closed system with a heating medium with a heating medium supply line 97 and a heating medium derivative 91 can be connected or supplied.
- the heating medium discharge line 91 is connected in such a way that the necessary consumers and/or secondary system consumers are supplied with heat. It is characteristic that the temperature in the heating medium supply line T_97 is less than or equal to the temperature in the outflow line T_91.
- the first heat exchanger 95 is, for example, a condenser 95, by means of which the heat transport medium contained in the circuit 99 of the heat pump 90 is condensed.
- the heat transport medium is relaxed by means of the expansion element 96, the second heat exchanger 93 being, for example, an evaporator 93, by means of which the heat transport medium is evaporated.
- the heat transport medium can be compressed again using the compressor 94.
- the motor is supplied with electrical energy, so that the heat transport medium can be compressed and thereby heated by means of the compressor 94 using electrical energy 80 or electrical current 80.
- the first heat exchanger 93 can alternatively be connected by different media streams 84, 86, preferably air and/or water, or media streams with different temperature levels 84, 84' from which residual heat is to be recovered.
- the first heat exchanger 93 can also be a component of an upstream, separate further heat exchanger 60, 61 or a separate air heater.
- the second heat exchanger 95 can also be a component of a downstream, separate, further heat exchanger 60, 61 or a separate air heater.
- the heat pump 90 is designed as a thermochemical heat pump 90.
- thermochemical heat pump 90 a chemical, heat-absorbing and thus endothermic reaction is brought about by means of heat that is supplied to the heat pump 90.
- Figure 1a shows an arrangement of the heat pump 90 within the heat energy recovery system 6 marked with a dashed box.
- the exhaust air line 84 from the machine 1 with a usual temperature of greater than or equal to 75 ° C to 90 ° C is fed to a first heat exchanger 60 arranged upstream of the heat pump 90.
- a first part of the residual heat still contained in the exhaust air 84 is transferred to the supply air 82 or supply air line 82 flowing in from the surroundings of the machine 1.
- the upstream or first heat exchanger 60 is advantageously designed as an air-air heat exchanger 60.
- the exhaust air 84' leaving the first heat exchanger 60 now has a lower temperature T_84' than the temperature T_84 of the incoming exhaust air 84.
- the exhaust air flow 84' conducted via the first, upstream heat exchanger 60 is now fed to the heat pump 90, or to the first heat exchanger 93 of the heat pump 90, via the heat source supply line 92, and thus a further part of the residual heat still contained in the exhaust air 84' is further utilized.
- the heating medium to be heated is supplied to the heat pump 90 through the condensate return line 58 at a temperature T_58 via the heating medium supply line 97.
- the heating medium is heated by the heat pump 90 to a higher temperature level T_58 'in the heating medium discharge line 91 and the exhaust air 84' is cooled to a lower temperature, here to ambient temperature T_88, or through the heat source discharge line 98 derived into the environment 88.
- the heat pump 90 is suitable for recovering thermal energy at a temperature T_84 in the exhaust air line 84 of greater than or equal to 55° C., preferably greater than or equal to 60° C., and less than or equal to 80°, preferably less than or equal to 70° C., in a particularly energy-efficient manner
- the heated heating medium 58' preferably the condensate, is provided to the steam and condensate system 5 at a set temperature level T_58' of greater than or equal to 100°C, preferably greater than or equal to 110°C, and less than or equal to 130°C, preferably less than or equal to 120°C .
- the heat pump 90 is suitable for increasing a temperature of a condensate in the condensate return line 58 by a temperature difference of greater than or equal to 40°K, preferably greater than or equal to 60°K.
- Figure 1 b only shows the area of the heat energy recovery system 6 and the steam and condensate system 5 and the corresponding supply lines and discharge lines, which are included in the machine 1, as shown in Figure 1 a.
- 1 b further shows an arrangement of the heat pump 90 within the heat energy recovery system 6 marked with a dashed box, the steam storage 54 being arranged essentially directly downstream of the heat pump 90 and therefore having no further steam generator 53, as shown in FIG. 1 a.
- the second thermal energy recovery system 6 for a second secondary system consumer 71 includes a further heat exchanger 62, which transfers the heat of the steam to a further separate secondary system consumer circuit.
- This can advantageously be a system guided by air or water.
- the steam conducted via the further heat exchanger 62 is fed to the condensate return line 58 via a recirculation line and is thus heated again via the heat pump arrangement.
- the exhaust air line 84 from the machine 1 with a usual temperature of greater than or equal to 75 ° C to 90 ° C is fed to a first heat exchanger 60 arranged upstream of the heat pump 90.
- a first part of the residual heat still contained in the exhaust air 84 is transferred to the supply air 82 or supply air line 82 flowing from the environment of the machine 1, which is supplied from the environment 88.
- the exhaust air 84' leaving the first heat exchanger 60 now has a lower temperature T_84' than the temperature T_84 of the incoming exhaust air 84.
- the upstream or first heat exchanger 60 is designed as an air-air heat exchanger 60.
- the exhaust air stream 84' conducted via the first, upstream heat exchanger 60 is further conducted downstream via a further, second heat exchanger 61, which is advantageously designed as an air heat transfer medium, heat exchanger 61.
- the second heat exchanger 61 transfers the residual heat contained in the exhaust air 84' to a separate, preferably closed, heat transfer medium intermediate circuit 86, 86 '.
- the heat transfer medium 86 can advantageously be water or a heat transfer medium with a high heat capacity.
- the heat transfer medium intermediate circuit 86, 86 ' is now supplied to the heat pump 90, or to the first heat exchanger 93 of the heat pump 90 via the heat source supply line 92 and thus a further part of the exhaust air 84' still contained in front of the second heat exchanger 61 and Residual heat transferred to the separate heat transfer medium intermediate circuit 86 is further used.
- the arrangement from Figure 1 b with a second, intermediate heat exchanger 61 and with a closed, heat transfer medium intermediate circuit 86, 86 'in front of the heat pump 90 is selected when a condition of the exhaust air must be expected, which, for example, is aggressive towards one another the materials used in the heat exchanger.
- the moist exhaust air can be corrosive and there is a risk that the heat exchanger 93 of the heat pump 90 will be attacked. This successfully prevents corrosion of the heat exchanger 93 of the heat pump 90, which under certain conditions can release the heat transfer medium contained in the circuit 99.
- the heat pump 90 is filled with special heat transfer media, which can be harmful to the environment in the event of an exit from the circuit 99 and/or pose a risk of explosion.
- the heat transfer medium intermediate circuit 86, 86 ' can be designed such that the intermediate circuit has a sufficiently high heat capacity or heat storage, similar to the integrated steam storage 54.
- An intermediate circuit dimensioned in this way can be used in the event of an unplanned or planned shutdown of the machine, for example in In the event of a demolition, the departing heat source or exhaust air 84 can be briefly compensated for with sufficient thermal energy. This advantageously enables short-term continued operation of the components included and advantageously prevents damage caused by excessively high temperature gradients of the heat pump.
- the heat pump 90 receives the heating medium to be heated through the condensate return line 58 at a temperature T_58 via the heating medium supply line 97 supplied.
- the heating medium is heated by the heat pump 90 to a higher temperature level T_58 'in the heating medium discharge line 91 and the return of the separate heat transfer medium intermediate circuit 86' is cooled to a lower temperature T_86'.
- the heated heating medium 58' preferably the condensate, is provided to the steam and condensate system 5 at a set temperature level T_58' of greater than or equal to 100°C, preferably greater than or equal to 110°C, and less than or equal to 130°C, preferably less than or equal to 120°C .
- the heat pump 90 is suitable for increasing a temperature of a condensate in the condensate return line 58 by a temperature difference of greater than or equal to 40°K, preferably greater than or equal to 60°K.
- the heat pump 90 is suitable for generating heat energy at a temperature T_84 in the exhaust air line 84, 84' of greater than or equal to 55°C, preferably greater than or equal to 60°C, and less than or equal to 80°, preferably less than or equal to 70°C. particularly energy efficient to recover
- 1 c shows an alternative arrangement of the arrangement shown in FIG.
- the further downstream heat exchanger 63 supplies a further, third secondary consumer system 72 with the exhaust air 84" from the previous heat exchanger 61 and uses a further part of the residual heat still contained in the exhaust air 84".
- FIG. 1 c shows an alternative arrangement to the arrangement shown in Figure 1 b, wherein the heat pump 90 within the thermal energy recovery system 6 marked with a dashed box is followed by a further heat exchanger 63, which is advantageously designed as an air-air heat exchanger 63.
- the further downstream heat exchanger 63 supplies the drying hood supply air heating 82, which is also a secondary consumer system, with the exhaust air 84 'of the previous heat exchanger 61 and uses a further part of the residual heat still contained in the exhaust air 84'.
- the further mobile steam generator 56 is arranged downstream of the steam compressors 55 in the high-pressure area 51 and the, preferably passive or electrically heated, steam generator 53 is arranged essentially directly downstream of the heat pump 90.
- the exhaust air 84" leaving the downstream heat exchanger 63 now has a lower temperature T_84" than the temperature T_84' of the incoming exhaust air 84' or is discharged into the environment 88.
- the exhaust air line 84 from the machine 1 can be fed directly to the heat pump 90 with a usual temperature of greater than or equal to 75 ° C to 90 ° C.
- the supplied exhaust air stream 84 is supplied to the heat pump 90 or the first heat exchanger 93 of the heat pump 90 via the heat source supply line 92 and a first part of the residual heat contained in the exhaust air 84 is further used. There is no further heat exchanger 60 connected upstream of the heat pump 90.
- FIGS 3a to 3e show further alternative arrangements of at least one heat pump 90 in the machine 1.
- the heat pump 90 is advantageously included in the heat energy recovery system 6 of the machine 1, which is marked with a dashed box.
- the heat energy Recovery systems 6 of the machine 1 are advantageously also used for the energy-efficient supply of required heat in other secondary system consumers 70, 71, 72, 73, 74.
- Figure 3a shows an arrangement of a heat pump 90, which is downstream of a first heat exchanger 60.
- the exhaust air flow 84 is subsequently passed through a second heat exchanger 61, followed by a further heat pump 90 and a third heat exchanger 62 for energy-efficient heat energy recovery and the possibility of increasing the heat energy to a slightly higher temperature level that may be required.
- the first heat exchanger 60 further heats, for example, the supply air 82 for the drying hoods 29, 39, 49 of a drying section 2, 4 from the environment 88.
- the first heat pump 90 supplies the steam and condensate system 5
- the second heat exchanger 61 supplies a first secondary system consumer circuit 70
- the second heat pump 90 has a second, further secondary system consumer circuit 71
- the third heat exchanger 62 has a third, further secondary system consumer circuit 72.
- What is crucial for such a multi-stage arrangement is that the temperature levels required to supply the secondary system consumer circuits 70, 71, 72 are further reduced or . are reduced and as much of the thermal energy contained in the exhaust air 84 is recovered and the temperature T_84 is cooled down approximately to ambient temperature T_88.
- a maximum heat exchanger transfer area is limited from aspects such as production and costs.
- secondary system consumers 70, 71, 72, 73, 74 with reduced or low temperature levels for example, the drying hood supply air 82, the process water heating, the hall ventilation or hall heating and the supply of steam blowing boxes in the drying sections can be connected.
- the temperature difference in the heat pump 90 is between greater than or equal to 18°K to less than or equal to 22°K, preferably 20°K. This means that the usual high inlet and return temperatures of 25°C to 50°C can be achieved.
- the modified heat exchangers on the heating medium side only have reduced inlet and return temperatures of 20°C to 40°C and a temperature difference greater than or equal to 13°K to less than or equal to 18° K, preferably operated at essentially 15°K.
- a heat deficit that is still present in a subsequent secondary system consumer 72, 73, 74, for example in the heating water or process water system, but also at other points in the paper manufacturing process with a heat requirement at a temperature level of up to 60 ° C, can be compensated for by a second, downstream heat pump 90, whereby this The second heat pump then works again with a small temperature difference and therefore very efficiently.
- Figure 3b only shows the area of the thermal energy recovery system 6 and the corresponding supply lines and discharge lines, which are included in the machine 1, as shown in Figure 1a or 3a. 3b also shows an arrangement in which the exhaust air stream 84 is led directly into a heat pump 90, for example to supply the drying hood supply air 82. There are then two heat pumps 90 further heat exchangers 60, 61 for heat energy recovery with associated secondary consumption 70, 71 are arranged downstream.
- a heat pump 90 works more efficiently, the smaller the temperature swing or the temperature difference to be achieved.
- An arrangement of the first heat exchanger 93 or the evaporator 93 of a heat pump 90 as a first stage for heat recovery in an exhaust air line 84 is therefore particularly advantageous.
- 3c shows an alternative arrangement of the arrangement shown in FIG. 73 supplied. It is characteristic that the downstream secondary system consumers are further reduced in temperature.
- the exhaust air stream 84 is conducted via a first heat exchanger 60, for example to supply the drying hood supply air 82.
- the exhaust air stream 84 ' is conducted in a subsequent further heat exchanger 61, preferably an air heat transfer medium heat diverter 61.
- the further heat exchanger 61 exchanges the heat via a separate heat transfer medium intermediate circuit 86 with a downstream heat pump 90.
- the further heat exchanger 61 can be followed by a further heat exchanger 62 in the exhaust air line 84" to supply a secondary system consumer 72 before the exhaust air 84" has reached an ambient temperature 88.
- a secondary system consumer 70 is efficiently increased to a required temperature by the heat pump 90. It is also conceivable to connect several, preferably two, heat pumps 90 shown in series, one after the other, to supply further secondary system consumers 70, 71, or there is also one with a heat pump bypass line 89 If demand increases, the second heat pump 90 can be switched on. Combination can be achieved.
- FIG 3e shows an arrangement in which the exhaust air stream 84 is guided via a first heat exchanger 60, preferably an air heat transfer medium heat exchanger 60.
- the heat exchanger 60 exchanges the heat via a separate heat transfer medium intermediate circuit 86 with a downstream, first heat pump 90 out of.
- This first heat pump 90 heats fresh air from the environment 88 of the machine 1 and is supplied as heated drying hood supply air 82 to the drying hoods 29, 39, 49 of the drying section 2, 4. Due to a small temperature difference, this first heat pump 90 works particularly efficiently.
- the heat exchanger 60 can be followed by a further heat exchanger 61 in the exhaust air line 84 'for supplying, for example, the steam and condensate system 5 via a further, second heat pump 90 and a separate intermediate heat transfer medium circuit 86, since the exhaust air 84'' is still corrosive compared to the materials in the heat exchanger.
- a further, third heat pump 90 is arranged directly in the exhaust air stream 84'", which removes the remaining heat from the exhaust air 84'" and is brought to a usable temperature level by the third heat pump 90 additional secondary system consumers 71 are heated particularly efficiently.
- the supply or withdrawal of thermal energy into or from a “line” means that the medium moving in the line with a temperature and a mass and volume flow, for example air, water, preferably steam and/or condensate or a special heat transfer medium releases or absorbs heat energy.
- the “optimal COP” of a heat pump means that the heat pump is operated at the most efficient operating point with the highest efficiency for the requested or required temperature difference dT and can therefore provide a multiple of thermal energy from the additional, usually electrical, energy. The optimal COP increases with a smaller requested temperature difference.
- a “cold start” of a machine means that all possible storage devices have been used up and the temperature of the machine and included components is essentially the same as the ambient temperature. This is usually the case after a long shutdown, such as a modernization or conversion.
- a “warm start” of a machine means that there is still enough heat stored in the machine and the machine is restarted from a standstill. This is usually the case after a short stoppage, such as a small error such as a web break or a short maintenance.
- Heat source is understood to mean a media stream or a heat transfer medium stream, preferably an exhaust air stream 84 and/or water stream 86, with residual heat from a machine section 2, 3, 4 of the machine 1, the residual heat from the “heat source” is used.
- a “heat sink” or a “heat consumer” is a medium stream or a heating medium stream, preferably a supply air stream 82 and/or water, steam and condensate stream 57, 58, preferably for a heat consumer such as a steam Condensate system 5 or a so-called secondary system consumer 70, 71, 72, 73, 74, for example a drying hood supply air heating 82, with heat being supplied to the heat sink.
- the “dew point” temperature is the temperature in a medium, preferably a heat transfer medium, in particular a moist exhaust air 84, 84 ', 84", from which the condensation of the gaseous component contained, preferably the moisture, takes place.
- the dew point is characterized by the fact that the vapor saturation pressure is equal to the vapor partial pressure of the medium.
- non-fossil fuel supply preferably hydrogen supply
- Heating medium drain preferably water or condensate
- Heating medium supply line preferably water or condensate
Landscapes
- Drying Of Solid Materials (AREA)
Abstract
Description
Maschine und Verfahren zu deren Betrieb für die Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn mit einer Wärmepumpe Machine and method for its operation for the production or treatment of a fibrous web with a heat pump
Die Erfindung betrifft eine Maschine, zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- Karton-, oder Tissuebahn umfassend mindestens eine Maschinenpartie, vorzugsweise einer Trockenpartie oder Formierpartie, und mindestens einen Wärmeenergie-Verbraucher, vorzugsweise ein Dampf- und Kondensatsystem und/oder einen Sekundärsystemverbraucher, und mindestens ein Wärmeenergie-Rückgewinnungssystem, und wobei die mindestens eine Maschinenpartie mindestens einer Abluft-Leitung umfasst, und wobei das Wärmeenergie-Rückgewinnungssystem in der mindestens einen Abluft-Leitung angeordnet ist und mindestens eine Wärmepumpe umfasst, und wobei die mindestens eine Maschinenpartie und der mindestens, eine Wärmeenergie-Verbraucher über das mindestens eine Wärmeenergie-Rückgewinnungssystem in einer Wirkverbindung stehen, derart, dass die Wärmepumpe einem Abluft-Strom der mindestens einen Abluft-Leitung eine restliche Wärmeenergie teilweise entzieht und unter zusätzlicher Zufuhr von elektrischer Energie einem Heizmedium-Strom des einen Wärmeenergie- Verbrauchers Wärmeenergie zuführt. The invention relates to a machine for producing or treating a fibrous web, in particular a paper, cardboard or tissue web, comprising at least one machine section, preferably a drying section or forming section, and at least one heat energy consumer, preferably a steam and condensate system and/or a secondary system consumer , and at least one thermal energy recovery system, and wherein the at least one machine section comprises at least one exhaust air line, and wherein the thermal energy recovery system is arranged in the at least one exhaust air line and comprises at least one heat pump, and wherein the at least one machine section and the at least, a heat energy consumer is in an operative connection via the at least one heat energy recovery system, such that the heat pump partially removes residual heat energy from an exhaust air stream of the at least one exhaust air line and, with an additional supply of electrical energy, from a heating medium stream supplies heat energy to a heat energy consumer.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Maschine. The invention also relates to a method for use in a machine according to the invention.
Das Dokument DE102015219379 A1 , offenbart eine Maschine und ein Verfahren zum Betreiben einer Maschine, wobei einem Trocknungsbereich ein Medium zum Trocknen einer Faserstoffbahn zugeführt wird und das Medium stromab des Trocknungsbereichs von dem Trocknungsbereich abgeführt und als Wärmequelle einer Wärmepumpe zugeführt wird, mittels welcher ein zweites Medium erwärmt wird und einem Glättzylinder innerhalb des Trocknungsbereichs weiter stromab zugeführt wird. The document DE102015219379 A1, discloses a machine and a method for operating a machine, wherein a medium for drying a fibrous web is supplied to a drying area and the medium is removed from the drying area downstream of the drying area and supplied as a heat source to a heat pump, by means of which a second medium is heated and fed further downstream to a smoothing cylinder within the drying area.
Das Dokument DE102015219381 A1 , offenbart eine Maschine und ein Verfahren zum Betreiben einer Maschine, wobei einem Trocknungsbereich ein Medium zum Trocknen einer Faserstoffbahn zugeführt wird und das Medium stromab des Trocknungsbereichs von dem Trocknungsbereich abgeführt und als Wärmequelle einer Wärmepumpe zugeführt wird, mittels welcher dasselbe Medium unter Zuführung von weiterer Energie erwärmt wird und dem Trocknungsbereich am Anfang wieder zugeführt wird. The document DE102015219381 A1, discloses a machine and a method for operating a machine, wherein a medium for drying a fibrous web is supplied to a drying area and the medium is discharged from the drying area downstream of the drying area and as a heat source of a heat pump is supplied, by means of which the same medium is heated with the addition of further energy and is fed back to the drying area at the beginning.
Das Dokument W02020 079326 A1 , offenbart einen Wärmepumpeneinsatz in einen Umluftsystem und ein Umluftverfahren für eine Trockenpartie einer Karton- oder Maschine. Die Anlage umfasst dabei mindestens drei in Laufrichtung eines bahnförmigen Materials hintereinander an eine Trockenpartiehaube angeschlossene Luftrückführungsteile. Jeder Umluftteil umfasst eine oder mehrere Wärmerückgewinnungseinheiten. Jede Wärmerückgewinnungseinheit umfasst ein Umluftgebläse zum Ansaugen von feuchter Abluft aus der Trockenpartiehaube durch die Wärmerückgewinnungseinheit und zum Zuführen zumindest einen Teil der konditionierten feuchten Abluft zur Trockenpartiehaube und einen Luft-Fluid- Wärmetauscher zum Konditionieren der feuchten Abluft durch Kühlen und Reduzieren eines Feuchtigkeitsgehalts der feuchten Abluft. Document W02020 079326 A1 discloses a heat pump insert in a recirculation system and an air recirculation process for a drying section of a cardboard or machine. The system includes at least three air return parts connected one behind the other to a drying section hood in the direction of travel of a web-shaped material. Each circulating air section includes one or more heat recovery units. Each heat recovery unit includes a circulating air fan for sucking in moist exhaust air from the dry section hood through the heat recovery unit and for supplying at least a portion of the conditioned moist exhaust air to the dry section hood and an air-fluid heat exchanger for conditioning the moist exhaust air by cooling and reducing a moisture content of the moist exhaust air.
Das Dokument DE10 2007 051165 A1 offenbart eine Maschine und ein Verfahren mit einer Nasspartie und einer Trockenpartie, wobei in der Trockenpartie ein Trocknungsabschnitt und eine Trockenpartiehaube für die Papierbahn vorgesehen ist. Dabei wird Energie aus der Abluft der T rockenpartie zur Erwärmung einer Zuluft in einer in der Nasspartie angeordneten Erwärmvorrichtung über eine Wärmepumpe geführt. The document DE10 2007 051165 A1 discloses a machine and a method with a wet section and a dry section, with a drying section and a drying section hood for the paper web being provided in the dry section. Energy from the exhaust air from the drying section is used to heat supply air in a heating device arranged in the wet section via a heat pump.
Das Dokument DE2630853 A1 , 1976, offenbart eine Trockenpartie für eine Maschine, wobei eine Wärmepumpe zwischen der Eingangsleitung mit frischer, heißer Zuluft und der Ausgangsleitung mit feuchter Abluft geschalten ist und wobei dadurch eine Energierückgewinnung aus der Abluft und Übertragung der Energie auf die Eingangsleitung der Trockenpartie ermöglicht wird. The document DE2630853 A1, 1976, discloses a drying section for a machine, wherein a heat pump is connected between the input line with fresh, hot supply air and the output line with moist exhaust air, thereby recovering energy from the exhaust air and transferring the energy to the input line of the drying section is made possible.
Zur Trocknung von Faserstoffbahnen oder Tissuepapieren in der Papierindustrie werden verschiedene Trocknungsvorrichtungen eingesetzt. Dazu zählen beispielsweise Kontakt-Trockenstrecken oder auch kontaktlose Trockenstrecken. Zu den Kontakt-Trockenstrecken gehören beispielsweise einreihige, zweireihiger Trockenzylinder-Trockenstrecken und zu den kontaktlosen Trockenstrecken beispielsweise Lufttrocknungsvorrichtungen oder auch Infrarot-Trockenstrecken. Die Erzeugung von Wärme in Form von Heißluft für die Trockenstrecken erfolgt typischerweise entweder durch Dampfheizregister, vorzugsweise Hochdruck- Dampfheizregister, oder Gasbrenner. Im Falle eines Dampfeinsatzes, wie beispielsweise bei dampfbeheizten Trockenzylindern, wird dieser oft einem mit fossilen Brennstoffen befeuerten Dampferzeuger, beispielsweise einem Gas- und Dampf- Kraftwerk (GuD-Kraftwerk) entnommen. Die heiße Luft besitzt üblicherweise eine Eintrittstemperatur von größer als 180°C, teilweise auch nur größer als 100°C und kann beispielsweise bis zu 650°C betragen. Im unteren Temperaturbereich werden heute üblicherweise Dampf-Lufterhitzer, Thermoöl-Lufterhitzer oder Gasbrenner eingesetzt, im oberen Temperaturbereich überwiegend Gasbrenner, seltener Thermoöl- Lufterhitzer. Der heiße Dampf besitzt üblicherweise Temperaturen größer als 110°C und kleiner als 150°C. Various drying devices are used to dry fibrous webs or tissue papers in the paper industry. These include, for example, contact drying sections or non-contact drying sections. The contact drying lines include, for example, single-row, double-row drying cylinder drying lines and non-contact drying lines for example air drying devices or infrared drying lines. The generation of heat in the form of hot air for the drying sections is typically done either by steam heating registers, preferably high-pressure steam heating registers, or gas burners. If steam is used, such as in steam-heated drying cylinders, it is often taken from a fossil fuel-fired steam generator, for example a gas and steam power plant (CCPP power plant). The hot air usually has an inlet temperature of greater than 180°C, sometimes only greater than 100°C and can, for example, be up to 650°C. In the lower temperature range, steam air heaters, thermal oil air heaters or gas burners are usually used, in the upper temperature range mainly gas burners and, more rarely, thermal oil air heaters. The hot steam usually has temperatures greater than 110°C and less than 150°C.
Die genannten bisherigen Lösungen besitzen jedoch eine Reihe von Nachteilen. Die im Stand der Technik genannten Lösungen zeigen einen Einsatz einer Wärmepumpe innerhalb einer Trockenpartie, teilweise in einem Rezirkulationsbetrieb, was eine energetisch gesehene ungünstige Anordnung ist. Das Medium für die Trocknung einer Faserstoffbahn in einer Trockenpartie benötigt eine hohe Wärmeenergie, diesem Medium nach der ersten Abkühlung durch die Trockenpartie erst noch weiter durch eine Wärmepumpe Wärmeenergie zu entziehen und zu Versorgung einer Trockenpartie oder eines anderen Systems durch elektrische Energie wieder zu erhöhen heißt, dem am Anfang der Trockenpartie benötigten Wärmeenergiebedarf zu erhöhen und im Vergleich zu einer direkten Rezirkulation mehr Anfangswärmeenergie zuführen zu müssen. However, the previous solutions mentioned have a number of disadvantages. The solutions mentioned in the prior art show the use of a heat pump within a drying section, partly in a recirculation mode, which is an unfavorable arrangement from an energetic point of view. The medium for drying a fibrous web in a drying section requires a high level of heat energy; after the initial cooling by the drying section, further extracting heat energy from this medium using a heat pump and increasing it again to supply a drying section or another system with electrical energy means, to increase the heat energy required at the beginning of the drying section and to have to supply more initial heat energy compared to direct recirculation.
Gezeigte Wärmepumpenanordnungen in einem Wärmeenergie- Rückgewinnungssystem einer Trockenpartie sind deutlich effizienter, da hier die Wärmeenergie quasi eigentlich nicht für die auf einer höheren Temperaturniveau arbeitende Trockenpartie weiterverwendet werden kann. Über teils komplexe Wärmeführungen wird die Rückgewinnung der Wärmeenergie und Versorgung von der Trockenhauben-Zulufterwärmung erreicht. Ein weiterer nachteiliger Aspekt ist, dass die Wärmepumpen in der Bereitstellung der benötigten erhöhten Energielevel unter dem Gesichtspunkt eines effizientes Betriebspunktes (COP) begrenzt sind. Dies resultiert, wenn man noch akzeptable Effizienzwerte erreichen möchte, in einer begrenzten Aufheiztemperatur durch die Wärmepumpe. The heat pump arrangements shown in a heat energy recovery system of a drying section are significantly more efficient, since the heat energy cannot actually be used for the drying section, which operates at a higher temperature level. The recovery of thermal energy and supply from the drying hood supply air heating is achieved via sometimes complex heat systems. Another disadvantageous aspect is that the heat pumps are limited in providing the required increased energy levels from the point of view of an efficient operating point (COP). If you still want to achieve acceptable efficiency values, this results in a limited heating temperature by the heat pump.
Die Maschinen haben auch einen hohen Bedarf an fossilen Brennstoffen, insbesondere Erdgas, für die Trocknung der Faserstoffbahn mit den zu erwartenden Nachteilen in Bezug auf Kosten. Wobei die steigenden Beschaffungskosten und auch die immer strengeren CO2-Auflagen und CO2-Abgaben einen entscheidenden Anteil an den Herstellungskosten einnehmen. Weiter sind durch globale Krisen oft die Verfügbarkeit und auch die Reputation im Hinblick auf die Auswirkungen auf das globale Klima weitere wichtige Gesichtspunkte. The machines also have a high demand for fossil fuels, especially natural gas, for drying the fibrous web, with the expected disadvantages in terms of costs. The rising procurement costs and the increasingly strict CO2 regulations and CO2 taxes account for a decisive share of the manufacturing costs. Furthermore, due to global crises, availability and reputation with regard to the impact on the global climate are often other important aspects.
Im Rahmen der Dekarbonisierung wäre es ideal eine Wärmepumpe zur alleinigen Versorgung der Trockenpartien zu verwenden, jedoch stellen sich dadurch einige Herausforderungen an die richtige Anordnung der Wärmepumpe in der Maschine und auch für den Betrieb einer Papiermaschine. Normalerweise werden die Papiermaschinen aus ökonomischen Gründen rund um die Uhr betrieben, sozusagen in einem Normalbetrieb gehalten, nun können im Normalbetrieb immer wieder unvorhergesehene Fehler wie beispielsweise ein Bahnabriss auftreten oder auch geplante kurze Stillstände vorkommen, beispielsweise bei einem Sortenwechsel oder kleineren Wartungsarbeiten. Diese kurzen Stillstände betragen üblicherweise wenige Stunde bis maximal jedoch drei Tage. Die Systeme und Maschinenpartien kühlen dabei üblicherweise nicht komplett aus, jedoch verlieren diese teilweise an Wärmeenergie und es wird von einem Warmstart bei einem erneuten Anfahren der Maschine gesprochen. Bei einem Warmstart kann die im Einsatz befindliche Wärmepumpe die dann vorhandenen größeren Temperaturdifferenzen, im Vergleich zum Normalbetrieb, nur sehr ineffizient oder gar nicht erzeugen. Weiter problematisch zeigt sich der üblicherweise jedes Jahr vorkommende größere Stillstand für anstehende Wartungen oder eine größere Revision der Maschine, hierbei kühlt die Maschine über mehrere Tage bzw. Wochen komplett aus und die Papiermaschine mit den zugehörigen Komponenten muss komplett von Umgebungstemperatur auf eine Betriebstemperatur erwärmt werden, ein sogenannter Kaltstart benötigt deutlich mehr Wärmeenergie, für die eine alleinige Versorgung durch eine Wärmepumpe nicht ausreicht. As part of decarbonization, it would be ideal to use a heat pump to supply the dryer sections alone, but this poses some challenges for the correct arrangement of the heat pump in the machine and also for the operation of a paper machine. Normally, for economic reasons, the paper machines are operated around the clock, so to speak, in normal operation. Now, during normal operation, unforeseen errors such as a web break can occur again and again or planned short downtimes can occur, for example when changing grades or minor maintenance work. These short downtimes usually last from a few hours to a maximum of three days. The systems and parts of the machine usually do not cool down completely, but they lose some of their thermal energy and this is referred to as a warm start when the machine is started up again. During a warm start, the heat pump in use can only generate the larger temperature differences that are present very inefficiently or not at all compared to normal operation. Another problem is the major downtime that usually occurs every year for pending maintenance or a major overhaul of the machine, whereby the machine cools down completely over several days or weeks and the paper machine and the associated paper machines Components must be completely heated from ambient temperature to an operating temperature; a so-called cold start requires significantly more heat energy, for which supply from a heat pump alone is not sufficient.
Die Erfinder haben erkannt, dass eine vorteilhafte Anordnung in der Maschine und ein optimiertes Verfahren für den Betrieb die Nachteile beheben können. The inventors have recognized that an advantageous arrangement in the machine and an optimized process for operation can eliminate the disadvantages.
Die Aufgabe der Erfindung ist es eine Maschine und ein Verfahren zur Herstellung und/oder Behandlung von einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- Karton-, oder Tissuebahn, mit einer Wärmepumpe anzugeben, wobei die benötigte Wärmeenergie für die Trockenpartie hauptsächlich, vorzugsweise alleinig im Normalbetrieb, durch eine verbesserte Anordnung eine Wärmepumpe im Wärmeenergie- Rückgewinnungssystem einer Abluft energetisch effizient bereitstellt wird. The object of the invention is to provide a machine and a method for the production and/or treatment of a fibrous web, in particular paper, cardboard or tissue web, with a heat pump, the heat energy required for the drying section being supplied primarily, preferably solely during normal operation an improved arrangement of a heat pump in the heat energy recovery system of an exhaust air is provided in an energetically efficient manner.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, für den Betrieb der Maschine mit einer alleinigen Bereitstellung der benötigten Wärmeenergie durch eine Wärmepumpe im Normalbetrieb eine effiziente Lösung für die Bereitstellung der Wärmeenergie in einem Ausnahmebetriebsfall wie einem Kaltstart oder einem Warmstart anzugeben. A further object of the invention is to provide an efficient solution for the provision of the thermal energy in an exceptional operating case such as a cold start or a warm start for the operation of the machine with the sole provision of the required thermal energy by a heat pump in normal operation.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, dem Bedarf an fossilen Brennstoffen, insbesondere Erdgas, bei der Trocknung einer Faserstoffbahn, deutlich zu reduzieren und/oder komplett darauf zu verzichten. Die Betriebskosten werden dadurch deutlich reduziert, ebenso die Gefahr einer Abhängigkeit von einem Verbrauchsmedium oder Versorger. A further object of the invention is to significantly reduce and/or completely eliminate the need for fossil fuels, in particular natural gas, when drying a fibrous web. This significantly reduces operating costs, as well as the risk of dependence on a consumption medium or supplier.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Maschine und ein Verfahren entsprechend den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung finden sich in den Unteransprüchen The object is achieved according to the invention by a machine and a method according to the independent claims. Further advantageous embodiments of the present invention can be found in the subclaims
Die erfindungsgemäße Maschine zeichnet sich dadurch aus, dass die mindestens Wärmepumpe in der Abluft-Leitung derart angeordnet ist, dass die Wärmepumpe vor Erreichen einer Taupunkt-Temperatur des Abluft-Stroms in der Abluft-Leitung die restliche Wärmeenergie zurückgewinnt. The machine according to the invention is characterized in that the at least heat pump is arranged in the exhaust air line in such a way that the heat pump is in front of When the exhaust air flow reaches a dew point temperature, the remaining heat energy is recovered in the exhaust air line.
Unter einer Anordnung der Wärmepumpe vor Erreichen der Taupunkt-Temperatur des Abluft-Stroms wird verstanden, dass beim Eintritt bzw. die Eintrittstemperatur des Abluft-Stroms in die Wärmepumpe, höher als die Taupunkt-Temperatur des Abluft- Stroms liegt, und dadurch es der Wärmepumpe gelingt, die Temperatur und restliche Wärmeenergie einer verfügbaren Abluft so weit zu senken, dass die von ihr beim Trocknungsvorgang aufgenommene Feuchte mindestens zum Teil, vorzugsweise komplett, in der Wärmepumpe kondensiert. In anderen Worten, der verwendete Abluft- Strom wird beim Durchströmen der Wärmepumpe unterhalb der Taupunkt-Temperatur abgekühlt. Andererseits wird die, durch die Ausgangsleitung strömenden Abluft, entnommene Wärme auf einem höheren Niveau in einen Wärmeverbraucherkreislauf, beispielsweise einem Dampf- und Kondensatsystem und/oder einem Sekundärsystemverbraucher übertragen. Der Wärmeenergiebedarf für die Trocknung erforderlichen Temperatur kann dabei komplett elektrisch bzw. mit nicht-fossilen Brennstoffen bei niedrigerem Energieaufwand erreicht. Dadurch, dass der Abluft Feuchte in Form von Kondenswasser entnommen wird, entsteht z. B. im erwähnten Fall einer Papierfabrik eine bedeutende Einsparung an Wasserbedarf. Gleichzeitig wird die Umweltbelastung vermindert, die in vielen Fällen durch die aufsteigenden Dampfschwaden entsteht, die von der feuchten Abluft verursacht sind. Arranging the heat pump before the dew point temperature of the exhaust air stream is reached means that when the exhaust air stream enters or enters the heat pump, it is higher than the dew point temperature of the exhaust air stream, and thereby the heat pump succeeds in reducing the temperature and remaining heat energy of available exhaust air to such an extent that at least some, preferably all, of the moisture absorbed by it during the drying process condenses in the heat pump. In other words, the exhaust air stream used is cooled below the dew point temperature as it flows through the heat pump. On the other hand, the exhaust air flowing through the output line is transferred at a higher level into a heat consumer circuit, for example a steam and condensate system and/or a secondary system consumer. The heat energy requirement for drying can be achieved completely electrically or with non-fossil fuels with lower energy consumption. Because moisture is removed from the exhaust air in the form of condensation, e.g. B. in the case of a paper factory mentioned, there is a significant saving in water requirements. At the same time, the environmental impact is reduced, which in many cases is caused by the rising clouds of steam caused by the moist exhaust air.
Die Wärmeenergie die zur Verdampfung benötigt wird, wird vorteilhafterweise alleinig oder zumindest teilweise aus der Abluft verschiedenem Maschinenpartien gewonnen, dabei zählen in erster Linie die Trockenpartie mit ihren verschiedenen Trockenstrecken mit den höchsten Restwärmemengen in der Abluft, weiter können auch vorteilhaft große Mengen an Abluft aus den üblicherweise umfassten Vakuumgebläsen der Trockenstrecken oder auch für sehr große Mengen der Vakuumgebläse der Formierpartie verwendet werden. Dabei wird aus der Abluft mittels einer Wärmepumpe zurückgewonnen. Die weiter in der Abluft enthaltene Wärmeenergie kann mittels mehrstufiger Wärmeenergie-Rückgewinnungen, beispielsweise Platten- oder Rohrbündelwärmetauscher, weiter zurückgewonnen und zur Versorgung von Sekundärsystemverbrauchern, wie beispielsweise einer Trockenhauben- Zulufterwärmung, einer Prozesswassererwärmung oder einer Heizwassererwärmung genutzt. Dabei sind die Wärmetauscher in der Reihenfolge der Temperaturniveaus der zu versorgenden Verbraucher angeordnet, um die Heizflächen und Kosten der Wärmetauscher möglichst klein zu halten. The heat energy required for evaporation is advantageously obtained solely or at least in part from the exhaust air from various machine sections. The drying section with its various drying sections with the highest amounts of residual heat in the exhaust air is primarily important, and large amounts of exhaust air can also advantageously be obtained from the usually included vacuum blowers in the drying sections or also for very large quantities of vacuum blowers in the forming section. The exhaust air is recovered using a heat pump. The thermal energy contained in the exhaust air can be further recovered using multi-stage thermal energy recovery, for example plate or tube bundle heat exchangers, and used to supply secondary system consumers, such as dry hood supply air heating, process water heating or heating water heating used. The heat exchangers are arranged in the order of the temperature levels of the consumers to be supplied in order to keep the heating surfaces and costs of the heat exchangers as small as possible.
Weiter ist es von Vorteil, wenn das Dampf- und Kondensatsystem einen der Wärmepumpe nachgeordneten Dampfspeicher zur Speicherung des Dampfs umfasst. It is also advantageous if the steam and condensate system includes a steam storage unit downstream of the heat pump for storing the steam.
Vorteilhafterweise kann durch den Dampfspeicher eine Zwischenspeicherung von ausreichend Dampfmenge und bei einer Damp-Temperatur stattfinden. Diese Zwischenspeicherung ermöglicht eine vorteilhafte Überbrückung von Zeiträumen bei einem Warmstart oder evtl, auch Kaltstart der Maschine in denen die Wärmepumpe nur begrenzt effizient bzw. ineffizient arbeiten wird oder nicht in der Lage ist das geforderte Temperaturniveau ohne Vorliegen einer restlichen Abluft Wärmeenergie bereitzustellen. Advantageously, the steam accumulator can temporarily store a sufficient amount of steam at a steam temperature. This temporary storage enables an advantageous bridging of periods during a warm start or possibly even a cold start of the machine in which the heat pump will only work to a limited extent efficiently or inefficiently or is not able to provide the required temperature level without the presence of residual exhaust air.
In einer alternativen Ausführungsform zeichnet sich die Maschine dadurch aus, dass der Wärmepumpe mindestens ein weiterer Wärmetauscher in der Abluft-Leitung vorgeordnet ist, vorzugsweise ein Luft-Luft Wärmetauscher oder ein Luft- Wärmeträgermedium Wärmetauscher. In an alternative embodiment, the machine is characterized in that the heat pump is preceded by at least one further heat exchanger in the exhaust air line, preferably an air-air heat exchanger or an air-heat transfer medium heat exchanger.
In einer alternativen Ausführungsform zeichnet sich die Maschine dadurch aus, dass der Wärmepumpe ein weiterer Wärmetauscher in der Abluft-Leitung vorgeordnet ist, vorzugsweise ein Luft-Wärmeträgermedium Wärmetauscher, insbesondere ein Luft- Wasser Wärmetauscher, derart, dass die Wärmepumpe aus einem separaten Wärmeträgermedium-Zwischenkreislauf die Wärme zurückgewinnt. In an alternative embodiment, the machine is characterized in that the heat pump is preceded by a further heat exchanger in the exhaust air line, preferably an air-heat transfer medium heat exchanger, in particular an air-water heat exchanger, such that the heat pump comes from a separate heat transfer medium intermediate circuit recovers the heat.
In einer alternativen Ausführungsform zeichnet sich die Maschine dadurch aus, dass die Wärmepumpe derart angeordnet ist, eine Wärmeenergie bei einer Temperatur des Abluft-Stroms in der Abluft-Leitung von größer gleich 45°C, vorzugsweise größer gleich 60°C, und kleiner gleich 80°, vorzugsweise kleiner gleich 70°C, zurückzugewinnen. In an alternative embodiment, the machine is characterized in that the heat pump is arranged in such a way that thermal energy is generated at a temperature of the exhaust air stream in the exhaust air line of greater than or equal to 45 ° C, preferably greater than or equal to 60 ° C, and less than or equal to 80 °, preferably less than or equal to 70°C.
In einer alternativen Ausführungsform zeichnet sich die Maschine dadurch aus, dass die Wärmepumpe derart ausgeführt ist, dass ein im Normalbetrieb der Maschine benötigter Dampfbedarf, vorzugsweise eine Dampf-Temperatur und einen Dampf- Massenstrom, im Dampf- und Kondensatsystems alleinig durch die Wärmepumpe bereitgestellt wird. In an alternative embodiment, the machine is characterized in that the heat pump is designed in such a way that during normal operation of the machine required steam requirement, preferably a steam temperature and a steam mass flow, in the steam and condensate system is provided solely by the heat pump.
In einer alternativen Ausführungsform zeichnet sich die Maschine dadurch aus, dass der Wärmepumpe ein im Dampf- und Kondensatsystem umfasster Dampferzeuger nachgeordnet ist, vorzugsweise ein passiv funktionierender oder elektrisch betriebener Dampferzeuger, welcher derart ausgeführt ist, ein durch die Wärmepumpe auf Dampf- Temperatur erwärmtes Kondensat in Dampf umzuwandeln. In an alternative embodiment, the machine is characterized in that the heat pump is followed by a steam generator included in the steam and condensate system, preferably a passively functioning or electrically operated steam generator, which is designed to convert a condensate heated to steam temperature by the heat pump into steam.
Vorteilhafterweise kommt ein Dampferzeuger der Wärmepumpe nachgeordnet zum Einsatz, welcher mit nur geringer Zufuhr oder ganz ohne Zufuhr von zusätzlicher Energie aus dem durch die Wärmepumpe erwärmten Kondensat einen Dampf erzeugt. Beispielsweise kann ein passiver Dampferzeuger eine Drossel sein, über die das erwärmte Kondensat eine Entspannungsverdampfung erfährt. Advantageously, a steam generator is used downstream of the heat pump, which generates steam from the condensate heated by the heat pump with only a small supply or no supply of additional energy. For example, a passive steam generator can be a throttle through which the heated condensate undergoes flash evaporation.
In einer alternativen Ausführungsform zeichnet sich die Maschine dadurch aus, dass der Dampfspeicher eine elektrische Heizungs-Vorrichtung oder eine Wasserstoffbrenner-Heizungs-Vorrichtung zur Haltung einer Dampf-Temperatur umfasst. In an alternative embodiment, the machine is characterized in that the steam storage comprises an electrical heating device or a hydrogen burner heating device for maintaining a steam temperature.
In einer alternativen Ausführungsform zeichnet sich die Maschine dadurch aus, dass der Dampfspeicher derart ausgeführt ist, dass der Dampfspeicher eine Speicherdauer des Dampfes von größer gleich 8 Stunden, vorzugsweise von größer gleich 12 Stunden, insbesondere größer gleich 72 Stunden aufweist, zur alleinigen Versorgung der benötigten Dampfmenge bei einem Warmstart der Maschine. In an alternative embodiment, the machine is characterized in that the steam accumulator is designed in such a way that the steam accumulator has a steam storage period of greater than or equal to 8 hours, preferably greater than or equal to 12 hours, in particular greater than or equal to 72 hours, in order to solely supply the required steam Amount of steam when the machine is started warm.
In einer alternativen Ausführungsform zeichnet sich die Maschine dadurch aus, dass der Dampfspeicher derart ausgeführt ist, dass der Dampfspeicher einen Dampf bei einer Dampf-Temperatur von größer gleich 110°C und einem Dampf-Druckniveau von größer gleich 0,4 und kleiner gleich 1 ,5 bar über Atmosphärendruck speichert. In einer alternativen Ausführungsform zeichnet sich die Maschine dadurch aus, dass das Dampf- und Kondensatsystems mindestens einen elektrisch betriebenen Dam pfkom pressor umfasst, vorzugsweise zwei, drei oder vier in Serie geschaltete elektrisch betriebene Dampfkompressoren, derart ausgeführt, dass ein Dampf in der Dampf-Zuleitung auf ein Dampf-Druckniveau von größer gleich 5, vorzugsweise größer gleich 6 und kleiner gleich 12, vorzugsweise kleiner gleich 10, bar über Atmosphärendruck erhöht wird. In an alternative embodiment, the machine is characterized in that the steam accumulator is designed in such a way that the steam accumulator produces steam at a steam temperature of greater than or equal to 110 ° C and a steam pressure level of greater than or equal to 0.4 and less than or equal to 1. 5 bar above atmospheric pressure. In an alternative embodiment, the machine is characterized in that the steam and condensate system comprises at least one electrically operated steam compressor, preferably two, three or four electrically operated steam compressors connected in series, designed in such a way that a steam in the steam supply line to a steam pressure level of greater than or equal to 5, preferably greater than or equal to 6 and less than or equal to 12, preferably less than or equal to 10, bar above atmospheric pressure.
Die eingesetzten Dam pfkom pressoren sind dabei als elektrisch angetriebene, reine Verdichtereinheit ausgeführt und dienen der weiteren Verdichtung des vorliegenden Dampfes. Diese Dampfkompressoren unterscheiden sich zu den üblicherweise in den Papiermaschinen eingesetzten sogenannten Thermokompressoren. The steam compressors used are designed as electrically driven, pure compressor units and serve to further compress the steam present. These steam compressors differ from the so-called thermal compressors commonly used in paper machines.
In einer alternativen Ausführungsform zeichnet sich die Maschine dadurch aus, dass das Dampf- und Kondensatsystem einen weiteren Dampferzeuger umfasst, vorzugsweise einen mobilen Dampferzeuger, welcher derart ausgeführt ist, dass ein kurzzeitig für die Dauer eines Kaltstarts der Maschine benötigter Dampfbedarf, vorzugsweise eine Dampf-Temperatur und einen Dampf-Massenstrom, im Dampf- und Kondensatsystems alleinig bis zum Erreichen einer Betriebstemperatur für einen Normalbetrieb der Maschine bereitgestellt wird. In an alternative embodiment, the machine is characterized in that the steam and condensate system comprises a further steam generator, preferably a mobile steam generator, which is designed in such a way that a short-term steam requirement, preferably a steam temperature, is required for the duration of a cold start of the machine and a steam mass flow is provided in the steam and condensate system only until an operating temperature for normal operation of the machine is reached.
In einer alternativen Ausführungsform zeichnet sich die Maschine dadurch aus, dass die Abluft-Leitung mit einer Trockenhaube einer Trockenpartie, einer Trockenhaube eines Yankee-Trockenzylinders, einer Trockenhaube einer kontaktlosen Trockenstrecke, einem Vakuumgebläse einer Trockenstrecke und/oder einem Vakuumgebläse einer Formierpartie verbindbar ist. In an alternative embodiment, the machine is characterized in that the exhaust air line can be connected to a drying hood of a drying section, a drying hood of a Yankee drying cylinder, a drying hood of a contactless drying section, a vacuum blower of a drying section and/or a vacuum blower of a forming section.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, in einer Maschine nach Anspruch 1 , zeichnet sich dadurch aus, dass die Wärmepumpe vor Erreichen einer Taupunkt-Temperatur des Abluft-Stroms in der Abluft-Leitung die restliche Wärmeenergie zurückgewinnt und, dass ein Dampf in einen der Wärmepumpe nachgeordneten Dampfspeicher gespeichert wird und, dass ein eingestellter Dampfbedarf des Dampf- und Kondensatsystems a) bei einem Normalbetrieb der Maschine alleinig durch die Wärmepumpe bereitgestellt wird, und b) bei einem Warmstart der Maschine alleinig durch den Dampfspeicher im Dampf- und Kondensatsystems bereitgestellt wird. The method according to the invention for producing or treating a fibrous web, in particular a paper, cardboard or tissue web, in a machine according to claim 1, is characterized in that the heat pump before reaching a dew point temperature of the exhaust air flow in the exhaust air line recovers the remaining heat energy and that a steam into one of the Steam storage downstream of the heat pump is stored and that a set steam requirement of the steam and condensate system is a) provided solely by the heat pump during normal operation of the machine, and b) is provided solely by the steam storage in the steam and condensate system during a warm start of the machine.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform zeichnet sich das Verfahren zusätzlich dadurch aus, dass c) bei einem Kaltstart der Maschine ein weiterer Dampferzeuger, vorzugsweise ein mobiler weiterer Dampferzeuger, im Dampf- und Kondensatsystems angeordnet ist, derart, dass durch den weiteren Dampferzeuger der benötigte Dampfbedarf bis zum Normalbetrieb der Maschine alleinig und/oder ergänzend zur Wärmepumpe bereitgestellt wird. In a further alternative embodiment, the method is additionally characterized in that c) during a cold start of the machine, a further steam generator, preferably a mobile further steam generator, is arranged in the steam and condensate system in such a way that the required steam requirement is met by the further steam generator for normal operation of the machine is provided alone and/or in addition to the heat pump.
In einer alternativen Ausführungsform zeichnet sich die Maschine dadurch aus, dass die Wärmepumpe derart angeordnet ist, ein Heizmedium-Strom, vorzugsweise ein Kondensat in einer Kondensat-Rückleitung des Dampf- und Kondensatsystems, um eine Temperaturdifferenz von größer gleich 15°K, vorzugsweise größer gleich 40°K, vorzugsweise größer gleich 60°K, zu erhöhen. In an alternative embodiment, the machine is characterized in that the heat pump is arranged in such a way that a heating medium flow, preferably a condensate, in a condensate return line of the steam and condensate system, has a temperature difference of greater than or equal to 15 ° K, preferably greater than or equal to 40°K, preferably greater than or equal to 60°K.
In einer alternativen Ausführungsform zeichnet sich die Maschine dadurch aus, dass der Dampfspeicher als ein Siedewasserspeicher, vorzugsweise einen Ruth Dampfspeicher, ausgeführt ist. In an alternative embodiment, the machine is characterized in that the steam storage is designed as a boiling water storage, preferably a Ruth steam storage.
In einer alternativen Ausführungsform zeichnet sich die Maschine dadurch aus, dass das Dampf- und Kondensatsystems dem Dampfkompressor nachgeordnet eine Misch- Leitung umfasst und, dass die Misch-Leitung verbindbar mit einem Niederdruckbereich ist, zur Mischung des Dampfes auf ein eingestelltes Dampf-Druckniveau. In an alternative embodiment, the machine is characterized in that the steam and condensate system comprises a mixing line downstream of the steam compressor and that the mixing line is connectable to a low-pressure area for mixing the steam to a set steam pressure level.
In einer alternativen Ausführungsform zeichnet sich die Maschine dadurch aus, dass das Dampf- und Kondensatsystem einen weiteren Dampferzeuger umfasst, vorzugsweise einen mit nicht-fossilen Brennstoffen beheizten und mobilen weiteren Dampferzeuger, vorzugsweise ein mit Wasserstoff, mit Biogas, geothermisch, solar und/oder elektrisch beheizter und mobilen weiteren Dampferzeuger. In an alternative embodiment, the machine is characterized in that the steam and condensate system includes another steam generator, preferably a further mobile steam generator heated with non-fossil fuels, preferably a further mobile steam generator heated with hydrogen, biogas, geothermally, solar and/or electrically heated.
Die Erfindung erstreckt sich ausdrücklich auch auf solche Ausführungsformen, welche nicht durch Merkmalskombinationen aus expliziten Rückbezügen der Ansprüche gegeben sind, womit die offenbarten Merkmale der Erfindung — soweit dies technisch sinnvoll ist — miteinander kombiniert sein können. The invention also expressly extends to those embodiments which are not given by combinations of features from explicit references to the claims, with which the disclosed features of the invention can be combined with one another - to the extent that this makes technical sense.
Korrespondierende Elemente der Ausführungsbeispiele in den Figuren sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Funktionen solcher Elemente in den einzelnen Figuren entsprechen einander, sofern nichts anderes beschrieben ist und es nicht zu Widersprüchen führt. Auf eine wiederholte Beschreibung wird daher verzichtet. Corresponding elements of the exemplary embodiments in the figures are provided with the same reference numbers. The functions of such elements in the individual figures correspond to one another unless otherwise described and this does not lead to contradictions. A repeated description is therefore omitted.
Es wird auch darauf hingewiesen, dass die sich unterscheidenden Merkmale der gezeigten Ausführungsbeispiele gegeneinander ausgetauscht und miteinander kombiniert werden können. Die Erfindung ist daher nicht auf die gezeigten Merkmalskombinationen der gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. It is also pointed out that the different features of the exemplary embodiments shown can be exchanged for one another and combined with one another. The invention is therefore not limited to the combinations of features shown in the exemplary embodiments shown.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Further features and advantages of the invention result from the following description of preferred exemplary embodiments with reference to the drawings.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand folgender Figuren erläutert. In the following, the invention is explained with reference to the following figures.
Figur 1a bis 1d zeigen erfindungsgemäße, schematisch dargestellte Anordnungen der Maschine mit einer Wärmepumpe und einem Dampfspeicher; Figures 1a to 1d show schematically illustrated arrangements of the machine according to the invention with a heat pump and a steam accumulator;
Figur 2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine als Kompressionswärmepumpe ausgeführte Wärmepumpe; Figure 2 shows a schematic cross section through a heat pump designed as a compression heat pump;
Figur 3a bis 3e zeigen weitere schematisch dargestellte Anordnungen der Maschine mit einer Wärmepumpe. Die Figur 1 a und 3a verdeutlichet, in schematisiert und stark vereinfachter Darstellung, den Grundaufbau und die Grundfunktion einer erfindungsgemäß ausgeführten Maschine 1 zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn F, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn F mit einer Wärmepumpe 90 und einem Dampfspeicher 54. Figures 3a to 3e show further schematic arrangements of the machine with a heat pump. Figures 1a and 3a illustrate, in a schematic and highly simplified representation, the basic structure and the basic function of a machine 1 designed according to the invention for producing or treating a fibrous web F, in particular a paper, cardboard or tissue web F with a heat pump 90 and a steam accumulator 54.
Die Maschine 1 umfasst mindestens eine Trockenpartie 2, 4. In der beispielhaften Anordnung sind zwei Trockenpartien 2, 4 dargestellt, wobei mindestens eine weitere Maschinenpartie 3 zwischen den beiden Trockenpartien 2, 4 angeordnet ist. Dabei handelt es sich beispielsweise um einer Auftragsvorrichtung oder einen Kalander. Die Maschine 1 ist schematisiert und stark vereinfacht dargestellt und nur hinsichtlich mit den für die Erfindung relevanten Bestandteilen wiedergegeben. Die sonst üblichen weiteren vor- und nachgelagerten Partien bzw. Bestandteile einer Maschine 1 zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn F, wie beispielsweise ein Stoffauflauf, ein Former, eine Presse, eine Auftragsvorrichtung, ein Kalander, eine Glättvorrichtung und eine Aufrollung werden nicht dargestellt, da diese als bekannt vorausgesetzt werden. Üblicherweise wird die Faserstoffbahn F nach Verlassen der letzten Trockenpartie 4, an eine nachfolgende Maschinenpartie wie einer Glätteinrichtung und/oder der Aufrollung übergeben. The machine 1 comprises at least one drying section 2, 4. In the exemplary arrangement, two drying sections 2, 4 are shown, with at least one further machine section 3 being arranged between the two drying sections 2, 4. This is, for example, an application device or a calender. The machine 1 is shown schematically and in a very simplified manner and is only shown with regard to the components relevant to the invention. The usual other upstream and downstream parts or components of a machine 1 for producing or treating a fibrous web F, such as a headbox, a former, a press, an applicator, a calender, a smoothing device and a reel are not shown because these are assumed to be known. After leaving the last drying section 4, the fibrous web F is usually transferred to a subsequent machine section such as a smoothing device and/or the rewinder.
Zur Verdeutlichung der einzelnen Richtungen ist ein kartesisches Koordinatensystem angelegt, an welchem die einzelnen Richtungen verdeutlicht werden können. Die x- Richtung verdeutlicht dabei die Erstreckung in Längsrichtung, welche auch als Maschinenlaufrichtung MD (Machine-Direction) bezeichnet wird. Die y-Richtung entspricht der Richtung senkrecht zur Maschinenrichtung und wird als Maschinenquerrichtung CD (Cross-Direction) benannt, während die z-Richtung der Höhenrichtung entspricht. To clarify the individual directions, a Cartesian coordinate system has been created, which can be used to illustrate the individual directions. The x-direction illustrates the extension in the longitudinal direction, which is also referred to as the machine direction MD (Machine Direction). The y-direction corresponds to the direction perpendicular to the machine direction and is called the CD (cross-direction), while the z-direction corresponds to the height direction.
Die die Fließrichtungen die verschiedenen Medien ist in den Figuren durch einen Richtungspfeil in den Leitungen veranschaulicht. The flow directions of the various media are illustrated in the figures by a directional arrow in the lines.
Die Faserstoffbahn F tritt üblicherweise in eine dargestellte erste Trockenpartie 2 ein, dabei ist die erste Trockenpartie 2 in mehrere Trockenstrecken 21 , 22, 23 unterteilt und es sind insgesamt fünf Trockenstrecken 21 , 22, 23 dargestellt. Dabei werden die Trockenstrecken in der ersten Trockenpartie 2 weiter von zwei Trockenhauben 29 umschlossen, welche die in den Trockenstrecken abgegebenen und nicht-verbrauchte Wärmeenergie in Form von Abluft sammeln bzw. auffangen. The fibrous web F usually enters a first drying section 2 shown, the first drying section 2 is divided into several drying sections 21, 22, 23 and a total of five drying sections 21, 22, 23 are shown. The drying sections in the first drying section 2 are further covered by two drying hoods 29 enclosed, which collect or capture the unused heat energy released in the drying sections in the form of exhaust air.
Weiter umfasst die Maschine 1 ein Dampf- und Kondensatsystem 5 und ein Wärmeenergie-Rückgewinnungssystem 6. Dabei wird das Dampf- und Kondensatsystem 5 üblicherweise zur Versorgung der Trockenpartien 2, 4 mit Wärme in Form von erhitztem, überhitzten und/oder erwärmtem Dampf genutzt. Das Dampf- und Kondensatsystem 5 ist dabei über eine Dampf-Zuleitung 57 und eine Kondensat- Rückleitung 58 mit der Trockenpartie 2, 4 und/oder den Trockenstrecken 21 , 22, 23, 41 verbindbar. Üblicherweise stellt das Dampf- und Kondensatsystem 5 einen Dampf mit maximale Temperaturen T_57 von größer gleich 100°C bis kleiner gleich 130°C und einem Volumen- bzw. Massenstrom zur Versorgung der Trockenpartie 2, 4 bereit. Der in der Trockenpartie 2, 4 verbrauchte Dampf wird in Form von Kondensat in einer Kondensat-Rückleitung 58 in dem geschlossenen Dampf- und Kondensatsystem 5 zurückgeführt. Üblicherweise besitzt das Kondensat eine Rücklauftemperatur von T_58 von größer gleich 90°C bis kleiner gleich 100°C. The machine 1 further comprises a steam and condensate system 5 and a heat energy recovery system 6. The steam and condensate system 5 is usually used to supply the drying sections 2, 4 with heat in the form of heated, superheated and/or heated steam. The steam and condensate system 5 can be connected to the drying section 2, 4 and/or the drying sections 21, 22, 23, 41 via a steam supply line 57 and a condensate return line 58. The steam and condensate system 5 usually provides steam with maximum temperatures T_57 of greater than or equal to 100 ° C to less than or equal to 130 ° C and a volume or mass flow to supply the drying section 2, 4. The steam used in the drying section 2, 4 is returned in the form of condensate in a condensate return line 58 in the closed steam and condensate system 5. The condensate usually has a return temperature of T_58 of greater than or equal to 90°C to less than or equal to 100°C.
Weiter ist eine Trockenstrecke 21 innerhalb der ersten Trockenpartie 2 mit einer weiteren Trockenhaube 291 dargestellt, dabei kann es sich beispielsweise um eine Trockenstrecke 21 handeln, welche als eine kontaktlose Trockenstrecke 21 ausgeführt ist, wie beispielsweise eine Prallströmungs-Trockenstrecke 21 oder einer Infrarot- Trockenstrecke 21 , vorzugsweise werden die kontaktlosen Trockenstrecken elektrisch oder mit Wasserstoff beheizt. Furthermore, a drying section 21 within the first drying section 2 is shown with a further drying hood 291. This can be, for example, a drying section 21, which is designed as a contactless drying section 21, such as an impingement flow drying section 21 or an infrared drying section 21 , the contactless drying sections are preferably heated electrically or with hydrogen.
Die zweite Trockenpartie 4 ist beispielsweise mit einer einzigen Trockenstrecke 41 und Trockenhaube 49 ausgeführt. Dabei kann es sich vorteilhafterweise um eine Trockenstrecke 41 handeln, welche als eine Kontaktlose-Trockenstrecke 41 , wie beispielsweise eine Prallströmungs-Trockenstrecke 41 , oder einer Infrarot- Trockenstrecke, vorzugsweise elektrisch oder mit Wasserstoff beheizt ausgeführt ist.The second drying section 4 is, for example, designed with a single drying section 41 and drying hood 49. This can advantageously be a drying section 41, which is designed as a contactless drying section 41, such as an impingement flow drying section 41, or an infrared drying section, preferably heated electrically or with hydrogen.
Auch kann die Trockenpartie 4 beispielsweise als eine Hochleistungs-Trockenhaube 49 eines Yankee-Trockenzylinders 41 ausgeführt ist. The drying section 4 can also be designed, for example, as a high-performance drying hood 49 of a Yankee drying cylinder 41.
Die Trockenpartie 2, 4 kann in ihrem Aufbau und Komponenten unterschiedlich ausgeführt sein, beispielsweise sind Kombinationen oder gleichartig Ausführungen der folgenden Ausführungsbeispiele denkbar. Die Trockenpartie 2, 4 kann beispielsweise einreihige und/ oder zweireihige Trockenzylinder-Trockenstrecke 21 , 22, 23, 41 mit umschließenden Trockenhauben 29, 49 ausgeführt sein. Weiter kann die Trockenpartie beispielsweise in einer Tissuemaschine als eine Hochleistungstrockenhaube 29, 49 an einem Yankee Trockenzylinder, wobei der Yankee-Trockenzylinder eine Trocken strecke 21 , 22, 23, 41 bildet. The drying section 2, 4 can have different designs and components; for example, combinations or similar designs of the following exemplary embodiments are conceivable. The drying section 2, 4 can, for example, be designed as a single-row and/or double-row drying cylinder drying section 21, 22, 23, 41 with surrounding drying hoods 29, 49. Furthermore, the drying section can, for example, in a tissue machine as a high-performance drying hood 29, 49 on a Yankee drying cylinder, the Yankee drying cylinder forming a drying section 21, 22, 23, 41.
Es ist weiter eine weitere mögliche Quelle für eine Abluft 84 in einer weiteren Maschinenpartie 3 der Maschine 1 dargestellt. Dabei umfasst eine Formierpartie 3 üblicherweise zur Entwässerung der Faserstoffbahn F sogenannte Vakuumgebläse der Formierpartie 31 , welche eine weitere Abluft 84 mit einer Restwärme zur Verfügung stellen. Another possible source for exhaust air 84 in another machine section 3 of the machine 1 is also shown. A forming section 3 usually includes so-called vacuum blowers of the forming section 31 for dewatering the fibrous web F, which provide further exhaust air 84 with residual heat.
Die dargestellten Trockenhaube 29, 291 , 49 sind dabei mit einer Zuluft-Leitung 82 und einer Abluft-Leitung 84 verbindbar, wobei durch die Zuluft-Leitung 82, vorzugsweise ein aufgewärmter Frischluftstrom 82 zur besseren Aufnahme einer abgegebenen Feuchtigkeit zugeführt wird. Durch die verbundene Abluft-Leitung 84 wird die durch die Trocknung der Faserstoffbahn aufgewärmte und feuchte Luft wieder abtransportiert.The drying hoods 29, 291, 49 shown can be connected to a supply air line 82 and an exhaust air line 84, whereby a warmed fresh air stream 82 is preferably supplied through the supply air line 82 for better absorption of the released moisture. The warmed and moist air caused by the drying of the fibrous web is transported away again through the connected exhaust air line 84.
Es können vorteilhaft mehrere Abluft-Leitung 84 zusammengeschaltet werden, beispielsweise, um einen größeren Abluft-Volumenstrom zu erhalten und/oder alternativ, wenn die zur Verfügung stehende Wärme deutlich über den benötigten Temperaturen für eine effiziente Wärmeenergie-Rückgewinnung liegt, weiter verschnitten bzw. gemischt werden, um ein optimales Ausgangstemperaturniveau mit einem höheren Volumenstrom zur effizienten Wärmeenergie-Rückgewinnung zur Verfügung zu stellen. Several exhaust air lines 84 can advantageously be connected together, for example in order to obtain a larger exhaust air volume flow and/or alternatively, if the heat available is significantly above the temperatures required for efficient heat energy recovery, further blended or mixed in order to provide an optimal initial temperature level with a higher volume flow for efficient heat energy recovery.
Für die effiziente Ausnutzung der Restwärme werden die Abluft-Ströme 84 einzeln jeweils einem eigenen Wärmerückgewinnungssystem 6 zugeführt. Vorteilhafterweise besitzt jeder Abluft-Leitung 84 ein separates Wärmerückgewinnungssystem, welche ebenso vorteilhaft auf Verbraucherseite wieder zusammengeschaltet und gemischt werden können, beispielsweise zum Erreichen der gewünschten Temperaturen in einem Sekundärsystemverbraucher 70, 71 ,72 ,73, 74. Ein anderer sich daraus ergebender Vorteil ist, beispielsweise wenn die vorliegenden Abluft-Volumenströme 84, wie beispielsweise bei einem Vakuumgebläse in einer Formierpartie 31 , derart groß sind, dass die Dimensionierung der Abluft-Leitungen 84, beispielsweise im Durchmesser, über weite Strecken der Maschine 1 geleitet werden müssen und kosten- sowie fertigungstechnisch zu komplex werden. Hierbei wird in einer möglichst kurz gehaltenen Abluft-Leitungsführung ein Wärmetauscher 60, vorzugsweise eine Luft- Wärmeträgermedium Wärmetauscher 60, vorgeschaltet, welcher vorteilhaft die Wärme mit geringen Verlusten in ein Wärmeträgerzwischenkreislauf 86 überführt. Das Wärmeträgermedium 86, vorzugsweise Wasser 86, besitzt im Vergleich zur Abluft eine hohe spezifische Wärmekapazität, so dass ein Transport über größere Distanzen in der Maschine 1 leichter umzusetzen ist. For the efficient use of the residual heat, the exhaust air streams 84 are each fed individually to their own heat recovery system 6. Advantageously, each exhaust air line 84 has a separate heat recovery system, which can also be advantageously reconnected and mixed on the consumer side, for example to achieve the desired temperatures in a secondary system consumer 70, 71, 72, 73, 74. Another resulting advantage is that for example if the existing exhaust air volume flows 84, such as in a vacuum blower in a forming section 31, are so large that the dimensioning of the exhaust air lines 84, for example in Diameter, have to be guided over long distances of the machine 1 and become too complex in terms of costs and production technology. Here, a heat exchanger 60, preferably an air-heat transfer medium heat exchanger 60, is connected upstream in an exhaust air line that is kept as short as possible, which advantageously transfers the heat into an intermediate heat transfer circuit 86 with low losses. The heat transfer medium 86, preferably water 86, has a high specific heat capacity compared to the exhaust air, so that transport over larger distances in the machine 1 is easier to implement.
Um einen besonders effizienten Betrieb der Maschine 1 realisieren zu können, umfasst die Maschine 1 ein Wärmeenergie-Rückgewinnungssystem 6 mit mindestens einer Wärmepumpe 90 zur Versorgung der in der Trockenpartie 2, 4 umfassten Trockenstrecken 21 , 22, 23, 41 mit Wärme, welche von einer Abluft-Leitung 84, 84' aus einer Maschinenpartie die notwendige Wärme entzieht. Vorzugsweise wird die Abluft 84, 84' aus einer Trockenpartie 2, 4 und/oder direkt aus einer Trockenstrecke 21 , beispielsweise einem enthaltenen Vakuumsaugkasten oder einer Prallluft- oder Heißluft-Trockenstrecke 21 entnommen. Die dort vorgefundenen Restwärmen oder Temperaturen sind im Vergleich zu anderen Abluft-Strömen höher als beispielsweise ein Abluft-Strom 84 eines Vakuumgebläses einer Formierpartie 31. Werden höhere Volumenströme in dem Abluft-Strom 84 benötigt, kann vorteilhaft eine Zumischung von verschiedenen Abluft-Leitungen 84 über entlang des gesamten Wärmeenergie- Rückgewinnungssystem / Prozess 6 stattfinden. Idealerweise befinden sich die Ausgangstemperaturen der gemischten Abluft-Ströme 84 noch über dem Taupunkt, somit ist eine vorteilhafte Rückgewinnung der darin enthaltenen Kondensationswärme möglich. In order to be able to realize a particularly efficient operation of the machine 1, the machine 1 comprises a heat energy recovery system 6 with at least one heat pump 90 for supplying the drying sections 21, 22, 23, 41 included in the drying section 2, 4 with heat, which comes from a Exhaust air line 84, 84 'removes the necessary heat from a machine section. The exhaust air 84, 84' is preferably taken from a drying section 2, 4 and/or directly from a drying section 21, for example an included vacuum suction box or an impingement air or hot air drying section 21. The residual heat or temperatures found there are higher in comparison to other exhaust air streams than, for example, an exhaust air stream 84 of a vacuum blower in a forming section 31. If higher volume flows are required in the exhaust air stream 84, an admixture of different exhaust air lines 84 can advantageously be used take place along the entire thermal energy recovery system / process 6. Ideally, the initial temperatures of the mixed exhaust air streams 84 are still above the dew point, so that the condensation heat contained therein can be advantageously recovered.
Weiter benötigte Zuluft wird aus der Umgebung 88 der Maschine 1 bezogen, dabei weist die Umgebung eine Umgebungs-Temperatur und einen Umgebungs-Druck, üblicherweise im Wesentlichen 1 atm (Atmosphäre) oder 1 bar auf. Further required supply air is obtained from the environment 88 of the machine 1, the environment having an ambient temperature and an ambient pressure, usually essentially 1 atm (atmosphere) or 1 bar.
Weiter umfasst das Dampf- und Kondensatsystem 5 einen Hochdruckbereich 51 und einen Niederdruckbereich 52, wobei der Hochdruckbereich 51 gekennzeichnet ist, dadurch, dass ein Dampf-Druckniveau von größer gleich 5, vorzugsweise größer gleich 6 und kleiner gleich 12, vorzugsweise kleiner gleich 10, bar über Atmosphärendruck vorliegt und im Niederdruckbereich 52 ein Dampf-Druckniveau von größer gleich 0, vorzugsweise größer gleich 0,4 und kleiner gleich 1 , vorzugsweise kleiner gleich 1 ,5, bar über Atmosphärendruck. The steam and condensate system 5 further comprises a high pressure area 51 and a low pressure area 52, the high pressure area 51 being characterized in that a steam pressure level of greater than or equal to 5, preferably greater than or equal to 6 and less than or equal to 12, preferably less than or equal to 10, bar above atmospheric pressure and in the low pressure area 52 a vapor pressure level of greater than or equal to 0, preferably greater than or equal to 0.4 and less than or equal to 1, preferably less than or equal to 1.5, bar above atmospheric pressure.
Weiter umfasst der Hochdruckbereich 51 mindestens einem Dam pfkom pressor 55, vorzugsweise zwei, drei oder vier in Serie geschalteten Dam pfkom pressoren 55, welche derart ausgeführt sind, einen vorliegendes Dampf-Druckniveau des Niederdruckbereichs 52 auf das eingestellte Dampf-Druckniveau des Hochdruckbereiches zu erhöhen. The high-pressure area 51 further comprises at least one steam compressor 55, preferably two, three or four series-connected steam compressors 55, which are designed to increase an existing steam pressure level of the low-pressure region 52 to the set steam pressure level of the high-pressure region.
Der mindestens eine Dam pfkom pressor 55, vorzugsweise die zwei, drei oder vier in Serie geschalteten Dampfkompressoren 55, sind derart ausgeführt, dass ein Dampf in der Dampf-Zuleitung 57 der Trockenstrecken 21 , 22, 23, 41 auf ein Dampf-Druckniveau von größer gleich 5, vorzugsweise größer gleich 6 und kleiner gleich 12, vorzugsweise kleiner gleich 10, bar über Atmosphärendruck erhöht wird. The at least one steam compressor 55, preferably the two, three or four series-connected steam compressors 55, are designed such that a steam in the steam supply line 57 of the drying sections 21, 22, 23, 41 to a steam pressure level of greater equal to 5, preferably greater than or equal to 6 and less than or equal to 12, preferably less than or equal to 10, bar is increased above atmospheric pressure.
Weiter umfasst das Dampf- und Kondensatsystem 5 einen Dampfspeicher 54, wobei der Dampfspeicher 54 beispielsweise ein Siedewasserspeicher sein kann, jedoch auch eine andere Form einer Dampfspeicherung sein kann zur Abdeckung der Anforderungen. Der Dampfspeicher 54 ist der Wärmepumpe 90 nachgeordnet. Furthermore, the steam and condensate system 5 includes a steam storage 54, wherein the steam storage 54 can be, for example, a boiling water storage, but can also be another form of steam storage to cover the requirements. The steam accumulator 54 is arranged downstream of the heat pump 90.
Vorteilhafterweise ist der Dampfspeicher 54 derart ausgeführt, dass er eine Speicherdauer des aufgewärmten Dampfes, von größer gleich 8 Stunden, vorzugsweise von größer gleich 12 Stunden, insbesondere größer gleich 72 Stunden aufweist. Advantageously, the steam storage 54 is designed in such a way that it has a storage period of the heated steam of greater than or equal to 8 hours, preferably greater than or equal to 12 hours, in particular greater than or equal to 72 hours.
Dabei ist es von Vorteil, wenn die Speicherdauer ohne zusätzliche Zufuhr von Wärme, also durch passive Methoden erreicht werden kann. Unter einer „Speicherdauer“ wird verstanden, dass im Wesentlichen die Haltung der ursprünglichen Temperatur und des Druckes des aufgewärmten Dampfes ermöglicht wird. It is advantageous if the storage period can be achieved without additional heat, i.e. using passive methods. A “storage period” means that the original temperature and pressure of the warmed-up steam is essentially maintained.
Dies ermöglicht eine kurzfristige, begrenzte Überbrückung bei kurzen Stillständen der Maschine durch evtl. Fehler und/oder kleiner Wartungsarbeiten. This enables short-term, limited bridging of short machine downtimes due to possible errors and/or minor maintenance work.
In einer alternativen Ausführungsform besitzt der Dampfspeicher 54 eine elektrische Heizungs-Vorrichtung oder eine Wasserstoffbrenner-Heizungs-Vorrichtung zur Haltung einer Siedewassertemperatur. Dies kann zum Einsatz kommen, wenn die Passiven-Methoden nicht vollkommen ausreichen. Weiter umfasst das Dampf- und Kondensatsystem 5 einen Dampfverteiler 50, welcher den Dampf in einen Hochdruckbereich 51 und einen Niederdruckbereich 52 verteilen kann. In an alternative embodiment, the steam accumulator 54 has an electric heating device or a hydrogen burner heating device for maintaining a boiling water temperature. This can be used if the passive methods are not completely sufficient. The steam and condensate system 5 further comprises a steam distributor 50, which can distribute the steam into a high-pressure area 51 and a low-pressure area 52.
Weiter umfasst das Dampf- und Kondensatsystem 5 einen Dampferzeuger 53, wobei der Dampferzeuger 53 der Wärmepumpe 90 nachgeordnet ist, und der Dampferzeuger 53 passiv oder elektrisch beheizt ist, und der Dampferzeuger 53 derart ausgeführt, dass der Dampferzeuger 53 ein auf über 110°C erwärmtes Kondensat in der Kondensat- Rückleitung 58' nach der Wärmepumpe 90 durch keine oder nur geringe elektrische Energiezufuhr in einen Dampf umwandeln kann. Üblicherweise ist die Wärmepumpe dazu geeignet bei der Temperaturerhöhung des Kondensats aus der Kondensat- Rückleitung 58 zu einem erwärmten Kondensat in der Kondensat-Rückleitung 58' direkt schon einen Phasenübergang von flüssigem Kondensat zum gasförmigen Dampf zu erreichen. Das üblichen Druckniveau in der Kondensat-Rückleitung 58' liegt zwischen 0,4 bis 1 ,5 bar über Atmosphärendruck und bei einer Temperatur von größer gleich 100°C bis kleiner gleich 120°C. Furthermore, the steam and condensate system 5 includes a steam generator 53, wherein the steam generator 53 is arranged downstream of the heat pump 90, and the steam generator 53 is passively or electrically heated, and the steam generator 53 is designed such that the steam generator 53 is heated to over 110 ° C Condensate in the condensate return line 58 'after the heat pump 90 can be converted into steam by supplying little or no electrical energy. The heat pump is usually suitable for achieving a phase transition from liquid condensate to gaseous vapor when the temperature of the condensate from the condensate return line 58 increases to a heated condensate in the condensate return line 58 '. The usual pressure level in the condensate return line 58 'is between 0.4 and 1.5 bar above atmospheric pressure and at a temperature of greater than or equal to 100 ° C to less than or equal to 120 ° C.
Für den Fall eines längeren Stillstandes der Maschine 1 kann in einer alternativen Ausführungsform das Dampf- und Kondensatsystem 5 einen weiteren Dampferzeuger 56 umfassen. Dies kann beispielsweise ein stationärer und/oder auch ein mobiler, kurzzeitig bereitgestellter weiterer Dampferzeuger 56 sein. Der weitere Dampferzeuger 56 ist vorzugsweise ein, mit nicht-fossilen Brennstoffen beheizter Dampferzeuger 56, vorzugsweise ein mit Wasserstoff, mit Biogas, geothermisch, solar und/oder elektrisch beheizter Dampferzeuger 56. In the event of a longer standstill of the machine 1, in an alternative embodiment the steam and condensate system 5 can comprise a further steam generator 56. This can be, for example, a stationary and/or a mobile, temporarily provided additional steam generator 56. The additional steam generator 56 is preferably a steam generator 56 heated with non-fossil fuels, preferably a steam generator 56 heated with hydrogen, with biogas, geothermally, solar and/or electrically.
Ein separater, mobiler weiterer Dampferzeuger 56 kann üblicherweise durch die Vorhersehbarkeit bzw. Planbarkeit eines längeren Stillstandes eingeplant und zielgerichtet nur für den benötigten Zeitraum angeordnet werden, dies ist unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten vorteilhaft. A separate, mobile additional steam generator 56 can usually be planned and arranged specifically for the required period of time due to the predictability or plannability of a longer standstill; this is advantageous from an economic point of view.
Der weitere Dampferzeuger 56 ist dabei derart ausgeführt, dass der weitere Dampferzeuger 56 kurzzeitig für einem Kaltstart der Maschine 1 alleinig den Dampfbedarf der Wärmeenergie-Verbraucher 5, 70, 71 , 72, 73, 74, 82 decken kann. Das bedeutet, dass eine eingestellte Temperatur des Dampfes und einen Dampfmassenstrom bis zum Erreichen einer Betriebstemperatur der Maschine 1 bereitgestellt wird. Weiter ist denkbar, dass der weitere Dampferzeuger 56 in Kombination mit der Wärmepumpe 90 derart betrieben wird, dass der weitere Dampferzeuger 56 und die Wärmepumpe 90 gemeinsam kurzzeitig für einem Kaltstart der Maschine 1 die eingestellte Temperatur und den Massenstrom des Dampfes bis zum Erreichen einer Betriebstemperatur der Maschine 1 bereitstellen. Beispielsweise kann in einem einfachen Fall, ab Erreichen einer bestimmten Temperaturniveaus in der Abluft-Lung 84, ein linearer Zusammenhang zwischen dem weiteren Dampferzeuger und der Wärmepumpe geregelt werden, so dass mit steigender Temperatur bis zum Erreichen der Betriebstemperatur die Wärmepumpe einen steigenden Anteil an dem Dampfbedarf zur Verfügung stellt. The further steam generator 56 is designed in such a way that the further steam generator 56 can briefly cover the steam requirements of the heat energy consumers 5, 70, 71, 72, 73, 74, 82 for a cold start of the machine 1. This means that a set temperature of the steam and a steam mass flow are provided until the machine 1 reaches an operating temperature. It is also conceivable that the further steam generator 56 is operated in combination with the heat pump 90 in such a way that the further steam generator 56 and the heat pump 90 together briefly control the set temperature and the mass flow of the steam for a cold start of the machine 1 until an operating temperature is reached Prepare machine 1. For example, in a simple case, once a certain temperature level has been reached in the exhaust air lung 84, a linear relationship between the further steam generator and the heat pump can be regulated, so that as the temperature increases until the operating temperature is reached, the heat pump has an increasing share of the steam requirement provides.
Der weitere Dampferzeuger 56 kann dabei dem Dampfspeicher 54 direkt nachgeordnet sein und noch vor einem Dampfkompressor im Niederdruckbereich 52 des Dampf- und Kondensatsystems 5 den Dampfbedarf einspeisen. Vorteilhafterweise lassen sich dann der mindestens eine Dampfkompressor 55, beispielsweise hier mit drei Stufen und drei Dampfkompressoren in Serie dargestellt nutzen das eingestellte Dampfdruckniveau zu erreichen, was es ermöglicht, einen mobilen Dampferzeuger 56 in der benötigten Leistungsklasse zu reduzieren. The additional steam generator 56 can be arranged directly downstream of the steam storage 54 and feed the steam requirement upstream of a steam compressor in the low-pressure area 52 of the steam and condensate system 5. Advantageously, at least one steam compressor 55, for example shown here with three stages and three steam compressors in series, can then be used to achieve the set steam pressure level, which makes it possible to reduce a mobile steam generator 56 in the required power class.
In einer alternativen Anordnung speist der Dampferzeuger 56 im Wesentlichen direkt nach den Dampfkompressoren 55 den benötigten Dampfbedarf vollständig alleinig in das Dampf- und Kondensatsystem 5. In an alternative arrangement, the steam generator 56 feeds the required steam completely into the steam and condensate system 5 essentially directly after the steam compressors 55.
Weiter umfasst das Dampf- und Kondensatsystem 5 eine Misch-Leitung 59, welche den Hochdruckbereich 51 und den Niederdruckbereich 52 zu einem Sekundärsystemverbraucher 70, vorzugsweise einen Dampf- Sekundärverbrauchersystem, hin verbindet. Es ermöglicht nach dem einem, vorzugsweise nach den zwei, drei, oder vier Dampfkompressoren 55 einen Dampf mit einem hohen Druckniveau einem Sekundärsystemverbraucher 70 beizumischen, falls ein bestimmtes Druckniveau zwischen dem vorliegenden Niederdruck und Hochdruck benötigt wird. In den Figuren 1a bis 1 c sind dabei beispielsweise eine Anordnung mit drei Dampfkompressoren 55 in Serie dargestellt. The steam and condensate system 5 further comprises a mixing line 59, which connects the high-pressure area 51 and the low-pressure area 52 to a secondary system consumer 70, preferably a secondary steam consumer system. It makes it possible to add steam with a high pressure level to a secondary system consumer 70 after one, preferably after the two, three, or four steam compressors 55 if a certain pressure level between the existing low pressure and high pressure is required. In Figures 1a to 1c, for example, an arrangement with three steam compressors 55 are shown in series.
Durch den Einsatz der Wärmepumpe 90 kann eine geringere Temperatur T_84‘ gegenüber der höheren Temperatur T_84 weiter genutzt werden, um der Abluft in der Abluft-Leitung 84 weiter Wärme bis zum Erreichen einer niedrigeren Temperatur 84“ oder einer Umgebungs-Temperatur T_88 zu entziehen und mittels der entzogenen Wärme und Nutzung von zusätzlicher elektrischer Energie 80 zum Betrieb der Wärmepumpe 90 einen anderen Medien-Strom 58 in einer Heizmedium-Zuleitung 97, vorzugsweise ein Kondensat in einer Kondensat-Rückleitung 58 oder einen Sekundärsystemverbraucher 70, 71 , 72, 73, 74, mit einer Temperatur T_97 auf eine höhere Temperatur T_91 bzw. einer erhöhten Kondensat-Rückleitungstemperatur 58' zu erwärmen. Es gilt dabei, dass die Temperatur beispielsweise in der Abluft-Leitung 84 nach jeder Wärmesenke bzw. Wärmetauscher abfällt, somit stellt sich eine Temperatur T_84 größer gleiche T84' größer gleich T84“ und größer gleich T_88 ein. Analoges gilt für die Temperaturen in den anderen Leitungen, die über eine Wärmesenke geführt sind. By using the heat pump 90, a lower temperature T_84' compared to the higher temperature T_84 can be used to further heat the exhaust air in the exhaust air line 84 until a lower temperature 84" is reached. or an ambient temperature T_88 and by means of the extracted heat and use of additional electrical energy 80 to operate the heat pump 90 another media stream 58 in a heating medium supply line 97, preferably a condensate in a condensate return line 58 or a secondary system consumer 70, 71, 72, 73, 74, with a temperature T_97 to a higher temperature T_91 or an increased condensate return temperature 58 '. It applies that the temperature, for example, in the exhaust air line 84 drops after each heat sink or heat exchanger, so a temperature T_84 greater than or equal to T84' greater than or equal to T84" and greater than or equal to T_88 is established. The same applies to the temperatures in the other lines that are routed via a heat sink.
Beispielhaft ist in Fig. 2 der Aufbau einer Wärmepumpe 90 dargestellt. Die Wärmepumpe 90 entzieht dabei einer Wärmequelle eine Restwärme, vorzugsweise einem Abluft-Strom in einer Abluft-Leitung 84, 84‘, 84“ oder einem weiteren Wärmeträgermedium 86, 86‘, vorzugsweise Wasser 86, 86‘, wobei die Wärmequelle über eine Wärmequellen-Zuleitung 92 und eine Wärmequellen-Ableitung 98 mit dem ersten Wärmetauscher 93 der Wärmepumpe verbindbar ist. Dabei ist kennzeichnend, dass die Temperatur in der Wärmequellen-Zuleitung T_92 größer gleich der Temperatur in der Wärmequellen-Ableitung T_98 ist. The structure of a heat pump 90 is shown as an example in FIG. The heat pump 90 removes residual heat from a heat source, preferably from an exhaust air stream in an exhaust air line 84, 84 ', 84' or another heat transfer medium 86, 86', preferably water 86, 86', the heat source being supplied via a heat source Supply line 92 and a heat source discharge line 98 can be connected to the first heat exchanger 93 of the heat pump. It is characteristic that the temperature in the heat source supply line T_92 is greater than or equal to the temperature in the heat source discharge line T_98.
Die Wärmepumpe 90, welche beispielsweise als Kompressionswärmepumpe 90 ausgebildet werden kann, umfasst einen ersten Wärmetauscher 93, welcher auch als kalter Wärmetauscher 93 oder Verdampfer 93 bezeichnet wird. Ferner umfasst die Wärmepumpe 90 einen zweiten Wärmetauscher 95, welcher auch als warmer oder heißer Wärmetauscher 95 oder Kondensator 95 bezeichnet wird. The heat pump 90, which can be designed, for example, as a compression heat pump 90, comprises a first heat exchanger 93, which is also referred to as a cold heat exchanger 93 or evaporator 93. Furthermore, the heat pump 90 includes a second heat exchanger 95, which is also referred to as a warm or hot heat exchanger 95 or condenser 95.
Bei der Ausgestaltung der Wärmepumpe 90 als Kompressionswärmepumpe, umfasst die Wärmepumpe 90 weiter einen Kreislauf 99 mit einem Wärmetransportmittel und weiter einen Verdampfer 93, einen Kompressor 94, ein Entspannungsorgan 96 und einen Kondensator 95. Der Kondensator 95 wird dabei von dem zu erwärmenden Medium bzw. Heizmedium, vorzugsweise Wasser bzw. Kondensat in der Kondensat- Rückleitung 58, durchströmt, wobei der Kondensator 95 üblicherweise an ein geschlossenes System mit einem Heizmedium mit einer Heizmedium-Zuleitung 97 und eine Heizmedium-Ableitung 91 verbindbar oder versorgbar ist. Die Heizmedium- Ableitung 91 wird dabei so verbunden, dass die notwendigen Verbraucher und/oder Sekundärsystemverbraucher mit Wärme versorgt werden. Dabei ist kennzeichnend, dass die Temperatur in der Heizmedium-Zuleitung T_97 kleiner gleich der Temperatur in der -Ableitung T_91 ist. When the heat pump 90 is designed as a compression heat pump, the heat pump 90 further comprises a circuit 99 with a heat transport medium and further an evaporator 93, a compressor 94, an expansion element 96 and a capacitor 95. The capacitor 95 is supplied by the medium to be heated or Heating medium, preferably water or condensate in the condensate return line 58, flows through, the capacitor 95 usually being connected to a closed system with a heating medium with a heating medium supply line 97 and a heating medium derivative 91 can be connected or supplied. The heating medium discharge line 91 is connected in such a way that the necessary consumers and/or secondary system consumers are supplied with heat. It is characteristic that the temperature in the heating medium supply line T_97 is less than or equal to the temperature in the outflow line T_91.
Der erste Wärmetauscher 95 ist beispielsweise ein Kondensator 95, mittels welchem das im Kreislauf 99 der Wärmepumpe 90 umfasste Wärmetransportmittel kondensiert wird. Mittels des Entspannungsorgan 96 wird das Wärmetransportmittel entspannt, wobei der zweite Wärmetauscher 93 beispielsweise ein Verdampfer 93 ist, mittels welchem das Wärmetransportmittel verdampft wird. Schließlich kann das Wärmetransportmittel mittels des Kompressors 94 wieder verdichtet werden. Zum Antreiben des Kompressors 94 wird der Motor mit elektrischer Energie versorgt, so dass das Wärmetransportmittel mittels des Kompressors 94 mithilfe von elektrischer Energie 80 beziehungsweise elektrischem Strom 80 verdichtet und dadurch erwärmt werden kann. The first heat exchanger 95 is, for example, a condenser 95, by means of which the heat transport medium contained in the circuit 99 of the heat pump 90 is condensed. The heat transport medium is relaxed by means of the expansion element 96, the second heat exchanger 93 being, for example, an evaporator 93, by means of which the heat transport medium is evaporated. Finally, the heat transport medium can be compressed again using the compressor 94. To drive the compressor 94, the motor is supplied with electrical energy, so that the heat transport medium can be compressed and thereby heated by means of the compressor 94 using electrical energy 80 or electrical current 80.
Wie dargestellt, kann der erste Wärmetauscher 93 alternativ durch unterschiedliche Medien-Ströme 84, 86, vorzugsweise Luft und/oder Wasser, bzw. Medien-Ströme mit unterschiedlichen Temperaturniveaus 84, 84' aus welchem eine Restwärme zurückgewonnen werden soll, verbunden sein. As shown, the first heat exchanger 93 can alternatively be connected by different media streams 84, 86, preferably air and/or water, or media streams with different temperature levels 84, 84' from which residual heat is to be recovered.
Alternativ kann der erste Wärmetauscher 93 auch ein Bestandteil eines vorgeschalteten, separaten weiteren Wärmetauschers 60, 61 oder eines separaten Lufterhitzers umfasst sein. Alternatively, the first heat exchanger 93 can also be a component of an upstream, separate further heat exchanger 60, 61 or a separate air heater.
Alternativ kann der zweite Wärmetauscher 95 auch ein Bestandteil eines nachgeschalteten, separaten, weiteren Wärmetauschers 60, 61 oder eines separaten Lufterhitzers umfasst sein. Alternatively, the second heat exchanger 95 can also be a component of a downstream, separate, further heat exchanger 60, 61 or a separate air heater.
Ferner ist es denkbar, dass die Wärmepumpe 90 als eine thermochemische Wärmepumpe 90 ausgebildet ist. Bei der thermochemischen Wärmepumpe 90 wird mittels Wärme, die der Wärmepumpe 90 zugeführt wird, eine chemische, Wärme aufnehmende und somit endotherme Reaktion bewirkt. Furthermore, it is conceivable that the heat pump 90 is designed as a thermochemical heat pump 90. In the thermochemical heat pump 90, a chemical, heat-absorbing and thus endothermic reaction is brought about by means of heat that is supplied to the heat pump 90.
Figur 1a zeigt eine Anordnung der Wärmepumpe 90 innerhalb des mit einem gestrichelten Kasten gekennzeichneten Wärmeenergie-Rückgewinnungssystem 6. Dabei wird die Abluft-Leitung 84 aus der Maschine 1 mit einer üblichen Temperatur von größer gleich 75°C bis 90°C einem ersten, der Wärmepumpe 90 vorgeordnetem Wärmetauscher 60 zugeführt. In der dargestellten Anordnung wird ein erster Teil der noch in der Abluft 84 enthaltenen Restwärme, an die aus der Umgebung der Maschine 1 zuströmende Zuluft 82 bzw. Zuluft-Leitung 82 übertragen. Figure 1a shows an arrangement of the heat pump 90 within the heat energy recovery system 6 marked with a dashed box. The exhaust air line 84 from the machine 1 with a usual temperature of greater than or equal to 75 ° C to 90 ° C is fed to a first heat exchanger 60 arranged upstream of the heat pump 90. In the arrangement shown, a first part of the residual heat still contained in the exhaust air 84 is transferred to the supply air 82 or supply air line 82 flowing in from the surroundings of the machine 1.
Vorteilhafterweise ist in dieser Anordnung der vorgeordnete oder erste Wärmetauscher 60 als ein Luft-Luft Wärmetauscher 60 ausgeführt. In this arrangement, the upstream or first heat exchanger 60 is advantageously designed as an air-air heat exchanger 60.
Die den ersten Wärmetauscher 60 verlassende Abluft 84' besitzt nun eine niedrigere Temperatur T_84‘ als die Temperatur T_84 der eingehende Abluft 84. The exhaust air 84' leaving the first heat exchanger 60 now has a lower temperature T_84' than the temperature T_84 of the incoming exhaust air 84.
Der über den ersten, vorgeordneten Wärmetauscher 60 geführte Abluft-Strom 84' wird nun der Wärmepumpe 90, bzw. dem ersten Wärmetauscher 93 der Wärmepumpe 90 über die Wärmequellen-Zuleitung 92 zugeführt und somit ein weiterer Teil der noch in der Abluft 84' enthaltenen Restwärme weiter genutzt. The exhaust air flow 84' conducted via the first, upstream heat exchanger 60 is now fed to the heat pump 90, or to the first heat exchanger 93 of the heat pump 90, via the heat source supply line 92, and thus a further part of the residual heat still contained in the exhaust air 84' is further utilized.
Gleichzeitig wird der Wärmepumpe 90 das zu erwärmende Heizmedium durch die Kondensat-Rückleitung 58 bei einer Temperatur T_58 über die Heizmedium-Zuleitung 97 zugeführt. Durch gleichzeitige Zufuhr von elektrischer Energie 80 wird das Heizmedium durch die Wärmepumpe 90 auf ein höheres Temperaturniveau T_58‘ in der Heizmedium-Ableitung 91 erwärmt und die Abluft 84' auf eine niedrigere Temperatur, hier auf Umgebungstemperatur T_88 abgekühlt bzw. durch die Wärmequellen-Ableitung 98 in die Umgebung 88 abgeleitet. At the same time, the heating medium to be heated is supplied to the heat pump 90 through the condensate return line 58 at a temperature T_58 via the heating medium supply line 97. By simultaneously supplying electrical energy 80, the heating medium is heated by the heat pump 90 to a higher temperature level T_58 'in the heating medium discharge line 91 and the exhaust air 84' is cooled to a lower temperature, here to ambient temperature T_88, or through the heat source discharge line 98 derived into the environment 88.
Vorteilhafterweise ist die Wärmepumpe 90 dazu geeignet, eine Wärmeenergie bei einer Temperatur T_84 in der Abluft-Leitung 84 von größer gleich 55°C, vorzugsweise größer gleich 60°C, und kleiner gleich 80°, vorzugsweise kleiner gleich 70°C, besonders Energieeffizient rückzugewinnen Advantageously, the heat pump 90 is suitable for recovering thermal energy at a temperature T_84 in the exhaust air line 84 of greater than or equal to 55° C., preferably greater than or equal to 60° C., and less than or equal to 80°, preferably less than or equal to 70° C., in a particularly energy-efficient manner
Das erwärmte Heizmedium 58‘, vorzugsweise das Kondensat wird dem Dampf- und Kondensatsystem 5 auf einem eingestellten Temperaturniveau T_58‘ von größer gleich 100°C, vorzugsweise größer gleich 110°C, und kleiner gleich 130°C, vorzugsweise kleiner gleich 120°C bereitgestellt. The heated heating medium 58', preferably the condensate, is provided to the steam and condensate system 5 at a set temperature level T_58' of greater than or equal to 100°C, preferably greater than or equal to 110°C, and less than or equal to 130°C, preferably less than or equal to 120°C .
Die Wärmepumpe 90 ist dazu geeignet, eine Temperatur eines Kondensats in der Kondensat-Rückleitung 58 um eine Temperaturdifferenz von größer gleich 40°K, vorzugsweise größer gleich 60°K, zu erhöhen. Figur 1 b zeigt nur noch den Bereich des Wärmeenergie-Rückgewinnungssystems 6 und des Dampf- und Kondensatsystem 5 und die entsprechenden Zuleitungen und Ableitungen, welche in der Maschine 1 , wie in Figur 1 a dargestellt, umfasst sind. Weiter zeigt Figur 1 b eine Anordnung der Wärmepumpe 90 innerhalb des mit einem gestrichelten Kasten gekennzeichneten Wärmeenergie-Rückgewinnungssystem 6, wobei der Dampfspeicher 54 im Wesentlichen direkt der Wärmepumpe 90 nachgeordnet ist und somit über keinen weiteren Dampferzeuger 53, wie in Figur 1 a dargestellt verfügt. Weiter ist eine alternative Anordnung des, vorzugsweise mobilen, weiteren Dampferzeugers 56 im Hochdruckbereich 51 nach dem letzten Dam pfkom pressor 55 dargestellt. Weiter wird mit einem weiteren gestrichelten Kasten gekennzeichnetes zweites Wärmeenergie-Rückgewinnungssystem 6 dargestellt. Dabei umfasst das zweite Wärmeenergie-Rückgewinnungssystem 6 für einen zweiten Sekundärsystemverbraucher 71 einen weiteren Wärmetauscher 62, welcher die Wärme des Dampfes an einen weiteren separaten Sekundärsystemverbraucherkreislauf überträgt. Dies kann vorteilhafterweise ein mit Luft oder mit Wasser geführtes System sein. Der über den weiteren Wärmetauscher 62 geführte Dampf, wird über eine Rezirkulation-Leitung der Kondensat-Rückleitung 58 zugeführt und dem somit über die Wärmepumpenanordnung wieder erwärmt-The heat pump 90 is suitable for increasing a temperature of a condensate in the condensate return line 58 by a temperature difference of greater than or equal to 40°K, preferably greater than or equal to 60°K. Figure 1 b only shows the area of the heat energy recovery system 6 and the steam and condensate system 5 and the corresponding supply lines and discharge lines, which are included in the machine 1, as shown in Figure 1 a. 1 b further shows an arrangement of the heat pump 90 within the heat energy recovery system 6 marked with a dashed box, the steam storage 54 being arranged essentially directly downstream of the heat pump 90 and therefore having no further steam generator 53, as shown in FIG. 1 a. Furthermore, an alternative arrangement of the, preferably mobile, additional steam generator 56 in the high-pressure area 51 after the last steam compressor 55 is shown. Furthermore, a second thermal energy recovery system 6 is shown, marked with another dashed box. The second heat energy recovery system 6 for a second secondary system consumer 71 includes a further heat exchanger 62, which transfers the heat of the steam to a further separate secondary system consumer circuit. This can advantageously be a system guided by air or water. The steam conducted via the further heat exchanger 62 is fed to the condensate return line 58 via a recirculation line and is thus heated again via the heat pump arrangement.
Weiter wird die Abluft-Leitung 84 aus der Maschine 1 mit einer üblichen Temperatur von größer gleich 75°C bis 90°C einem ersten, der Wärmepumpe 90 vorgeordnetem Wärmetauscher 60 zugeführt. In der dargestellten Anordnung wird ein erster Teil der noch in der Abluft 84 enthaltenen Restwärme, an die aus der Umgebung der Maschine 1 zuströmende Zuluft 82 bzw. Zuluft-Leitung 82 übertragen, welche aus der Umgebung 88 versorgt wird. Furthermore, the exhaust air line 84 from the machine 1 with a usual temperature of greater than or equal to 75 ° C to 90 ° C is fed to a first heat exchanger 60 arranged upstream of the heat pump 90. In the arrangement shown, a first part of the residual heat still contained in the exhaust air 84 is transferred to the supply air 82 or supply air line 82 flowing from the environment of the machine 1, which is supplied from the environment 88.
Die den ersten Wärmetauscher 60 verlassende Abluft 84' besitzt nun eine niedrigere Temperatur T_84‘ als die Temperatur T_84 der eingehende Abluft 84. Vorteilhafterweise ist in dieser Anordnung der vorgeordnete oder erste Wärmetauscher 60 als ein Luft-Luft Wärmetauscher 60 ausgeführt. The exhaust air 84' leaving the first heat exchanger 60 now has a lower temperature T_84' than the temperature T_84 of the incoming exhaust air 84. Advantageously, in this arrangement, the upstream or first heat exchanger 60 is designed as an air-air heat exchanger 60.
Der über den ersten, vorgeordneten Wärmetauscher 60 geführte Abluft-Strom 84' wird nachgelagert weiter über einen weiteren, zweiten Wärmetauscher 61 geführt, dieser ist vorteilhafterweise als ein Luft- Wärmeträgermedium, Wärmetauscher 61 ausgeführt. Der zweite Wärmetauscher 61 überträgt die in der Abluft 84' enthaltenen Restwärme an einen separaten, vorzugsweise geschlossenen, Wärmeträgermedium- Zwischenkreislauf 86, 86‘. Das Wärmeträgermedium 86 kann vorteilhafterweise Wasser oder ein Wärmeträgermedium mit hoher Wärmekapazität sein. The exhaust air stream 84' conducted via the first, upstream heat exchanger 60 is further conducted downstream via a further, second heat exchanger 61, which is advantageously designed as an air heat transfer medium, heat exchanger 61. The second heat exchanger 61 transfers the residual heat contained in the exhaust air 84' to a separate, preferably closed, heat transfer medium intermediate circuit 86, 86 '. The heat transfer medium 86 can advantageously be water or a heat transfer medium with a high heat capacity.
Der Wärmeträgermedium-Zwischenkreislauf 86, 86' wird nun der Wärmepumpe 90, bzw. dem ersten Wärmetauscher 93 der Wärmepumpe 90 über die Wärmequellen- Zuleitung 92 zugeführt und somit ein weiterer Teil der, vor dem zweiten Wärmetauscher 61 noch in der Abluft 84' enthaltenen und in den separaten Wärmeträgermedium- Zwischenkreislauf 86 übertragene, Restwärme weiter genutzt. The heat transfer medium intermediate circuit 86, 86 'is now supplied to the heat pump 90, or to the first heat exchanger 93 of the heat pump 90 via the heat source supply line 92 and thus a further part of the exhaust air 84' still contained in front of the second heat exchanger 61 and Residual heat transferred to the separate heat transfer medium intermediate circuit 86 is further used.
Vorteilhafterweise wird die Anordnung aus Figur 1 b mit einem zweiten, zwischengeschalteten Wärmetauscher 61 und mit einem geschlossenen, Wärmeträgermedium-Zwischenkreislauf 86, 86' vor der Wärmepumpe 90 dann gewählt, wenn mit einem für Zustand der Abluft gerechnet werden muss, welche sich beispielsweise aggressiv gegenüber den verbauten Materialien im Wärmetauscher zeigt. Beispielsweise kann die feuchte Abluft korrosiv sein und ein Risiko entstehen, dass der Wärmetauscher 93 der Wärmepumpe 90 angegriffen wird. Es wird dadurch erfolgreich eine Korrosion des Wärmetauschers 93 der Wärmepumpe 90 vermieden, welcher unter gewissen Bedingungen, das im Kreislauf 99 enthaltenen Wärmeträgermedium freisetzen kann. Insbesondere ist dies von Vorteil, wenn die Wärmepumpe 90 mit speziellen Wärmeträger-Medien befüllt ist, welche im Fall eines Austritts aus dem Kreislauf 99 für die Umwelt schädlich sein kann und/oder ein Explosionsrisiko darstellen kann. Weiter vorteilhaft kann der Wärmeträgermedium- Zwischenkreislauf 86, 86' derart ausgeführt sein, dass der Zwischenkreislauf eine ausreichend hohe Wärmekapazität bzw. Wärmespeicherung aufweist, ähnlich dem integrierten Dampfspeicher 54. Ein derart dimensionierter Zwischenkreislauf kann bei einem ungeplanten oder geplanten Stillstand der Maschine, beispielsweise die in einem Abrissfall, abreisende Wärmequelle bzw. Abluft 84, kurzzeitig mit noch genügend Wärmeenergie kompensieren. Dadurch kann vorteilhaft ein kurzzeitiger Weiterbetrieb der umfassten Komponenten ermöglicht werden und vorteilhaft eine Beschädigung durch zu hohe Temperaturgradienten der Wärmepumpe ausgeschlossen werden. Advantageously, the arrangement from Figure 1 b with a second, intermediate heat exchanger 61 and with a closed, heat transfer medium intermediate circuit 86, 86 'in front of the heat pump 90 is selected when a condition of the exhaust air must be expected, which, for example, is aggressive towards one another the materials used in the heat exchanger. For example, the moist exhaust air can be corrosive and there is a risk that the heat exchanger 93 of the heat pump 90 will be attacked. This successfully prevents corrosion of the heat exchanger 93 of the heat pump 90, which under certain conditions can release the heat transfer medium contained in the circuit 99. This is particularly advantageous if the heat pump 90 is filled with special heat transfer media, which can be harmful to the environment in the event of an exit from the circuit 99 and/or pose a risk of explosion. Further advantageously, the heat transfer medium intermediate circuit 86, 86 'can be designed such that the intermediate circuit has a sufficiently high heat capacity or heat storage, similar to the integrated steam storage 54. An intermediate circuit dimensioned in this way can be used in the event of an unplanned or planned shutdown of the machine, for example in In the event of a demolition, the departing heat source or exhaust air 84 can be briefly compensated for with sufficient thermal energy. This advantageously enables short-term continued operation of the components included and advantageously prevents damage caused by excessively high temperature gradients of the heat pump.
Gleichzeitig wird der Wärmepumpe 90 das zu erwärmende Heizmedium durch die Kondensat-Rückleitung 58 bei einer Temperatur T_58 über die Heizmedium-Zuleitung 97 zugeführt. Durch gleichzeitige Zufuhr von elektrischer Energie 80 wird das Heizmedium durch die Wärmepumpe 90 auf ein höheres Temperaturniveau T_58‘ in der Heizmedium-Ableitung 91 erwärmt und der Rücklauf des separaten Wärmeträgermedium-Zwischenkreislaufs 86' auf eine niedrigere Temperatur T_86‘ abgekühlt. At the same time, the heat pump 90 receives the heating medium to be heated through the condensate return line 58 at a temperature T_58 via the heating medium supply line 97 supplied. By simultaneously supplying electrical energy 80, the heating medium is heated by the heat pump 90 to a higher temperature level T_58 'in the heating medium discharge line 91 and the return of the separate heat transfer medium intermediate circuit 86' is cooled to a lower temperature T_86'.
Das erwärmte Heizmedium 58‘, vorzugsweise das Kondensat wird dem Dampf- und Kondensatsystem 5 auf einem eingestellten Temperaturniveau T_58‘ von größer gleich 100°C, vorzugsweise größer gleich 110°C, und kleiner gleich 130°C, vorzugsweise kleiner gleich 120°C bereitgestellt. The heated heating medium 58', preferably the condensate, is provided to the steam and condensate system 5 at a set temperature level T_58' of greater than or equal to 100°C, preferably greater than or equal to 110°C, and less than or equal to 130°C, preferably less than or equal to 120°C .
Die Wärmepumpe 90 ist dazu geeignet, eine Temperatur eines Kondensats in der Kondensat-Rückleitung 58 um eine Temperaturdifferenz von größer gleich 40°K, vorzugsweise größer gleich 60°K, zu erhöhen. The heat pump 90 is suitable for increasing a temperature of a condensate in the condensate return line 58 by a temperature difference of greater than or equal to 40°K, preferably greater than or equal to 60°K.
Vorteilhafterweise ist die Wärmepumpe 90 dazu geeignet, eine Wärmeenergie bei einer Temperatur T_84 in der Abluft-Leitung 84, 84' von größer gleich 55°C, vorzugsweise größer gleich 60°C, und kleiner gleich 80°, vorzugsweise kleiner gleich 70°C, besonders Energieeffizient rückzugewinnen Advantageously, the heat pump 90 is suitable for generating heat energy at a temperature T_84 in the exhaust air line 84, 84' of greater than or equal to 55°C, preferably greater than or equal to 60°C, and less than or equal to 80°, preferably less than or equal to 70°C. particularly energy efficient to recover
Figur 1 c zeigt eine alternative Anordnung der in Figur 1 b dargestellten Anordnung, wobei der Wärmepumpe 90 innerhalb des mit einem gestrichelten Kasten gekennzeichneten Wärmeenergie-Rückgewinnungssystem 6 ein weiterer Wärmetauscher 63, welcher vorteilhaft als ein Luft-Luft Wärmetauscher 63 ausgeführt ist, nachgeordnet ist. 1 c shows an alternative arrangement of the arrangement shown in FIG.
Der nachgeordnete weitere Wärmetauscher 63 versorgt dabei eine weiteres, drittes Sekundärverbrauchersystem 72 mit der Abluft 84“ des vorhergehenden Wärmetauschers 61 und nutzt einen weiteren Teil der noch in der Abluft 84“ enthaltenen Restwärme. The further downstream heat exchanger 63 supplies a further, third secondary consumer system 72 with the exhaust air 84" from the previous heat exchanger 61 and uses a further part of the residual heat still contained in the exhaust air 84".
Weiter ist in Figur 1 c der weitere mobile Dampferzeuger 56 im Niederdruckbereich 52 den Dampfkompressoren 55 vorgeordnet und der, vorzugsweise passive oder elektrisch beheizte, Dampferzeuger 53 der Wärmepumpe 90 im Wesentlichen direkt nachgeordnet. Figur 1 d zeigt eine alternative Anordnung der in Figur 1 b dargestellten Anordnung, wobei der Wärmepumpe 90 innerhalb des mit einem gestrichelten Kasten gekennzeichneten Wärmeenergie-Rückgewinnungssystem 6 ein weiterer Wärmetauscher 63, welcher vorteilhaft als ein Luft-Luft Wärmetauscher 63 ausgeführt ist, nachgeordnet ist. Furthermore, in Figure 1 c, the further mobile steam generator 56 in the low-pressure region 52 is arranged upstream of the steam compressors 55 and the steam generator 53, which is preferably passive or electrically heated, is arranged essentially directly downstream of the heat pump 90. Figure 1 d shows an alternative arrangement to the arrangement shown in Figure 1 b, wherein the heat pump 90 within the thermal energy recovery system 6 marked with a dashed box is followed by a further heat exchanger 63, which is advantageously designed as an air-air heat exchanger 63.
Der nachgeordnete weitere Wärmetauscher 63 versorgt dabei die Trockenhauben- Zulufterwärmung 82, welches ebenso ein Sekundärverbrauchersystem ist, mit der Abluft 84' des vorhergehenden Wärmetauschers 61 und nutzt einen weiteren Teil der noch in der Abluft 84' enthaltenen Restwärme. The further downstream heat exchanger 63 supplies the drying hood supply air heating 82, which is also a secondary consumer system, with the exhaust air 84 'of the previous heat exchanger 61 and uses a further part of the residual heat still contained in the exhaust air 84'.
Weiter ist in Figur 1 d der weitere mobile Dampferzeuger 56 im Hochdruckbereich 51 den Dampfkompressoren 55 nachgeordnet und der, vorzugsweise passive oder elektrisch beheizte, Dampferzeuger 53 der Wärmepumpe 90 im Wesentlichen direkt nachgeordnet. Furthermore, in Figure 1 d, the further mobile steam generator 56 is arranged downstream of the steam compressors 55 in the high-pressure area 51 and the, preferably passive or electrically heated, steam generator 53 is arranged essentially directly downstream of the heat pump 90.
Weiter ist in Figur 1 d der der Wärmepumpe 90 vorgeordnete Wärmetauscher 61 mit einem separaten Wärmeträgermedium-Zwischenkreislauf 86 direkt mit der Abluft 84 versorgt. Furthermore, in Figure 1 d, the heat exchanger 61 upstream of the heat pump 90 is supplied directly with the exhaust air 84 with a separate heat transfer medium intermediate circuit 86.
Die den nachgelagerten Wärmetauscher 63 verlassende Abluft 84“ besitzt nun eine niedrigere Temperatur T_84“ als die Temperatur T_84‘ der eingehende Abluft 84' oder wird in die Umgebung 88 abgeleitet. The exhaust air 84" leaving the downstream heat exchanger 63 now has a lower temperature T_84" than the temperature T_84' of the incoming exhaust air 84' or is discharged into the environment 88.
In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform kann die Abluft-Leitung 84 aus der Maschine 1 mit einer üblichen Temperatur von größer gleich 75°C bis 90°C der Wärmepumpe 90 direkt zugeführt werden. Der zugeführte Abluft-Strom 84 wird der Wärmepumpe 90, bzw. dem ersten Wärmetauscher 93 der Wärmepumpe 90 über die Wärmequellen-Zuleitung 92 zugeführt und ein erster Teil der in der Abluft 84 enthaltenen Restwärme weiter genutzt. Der Wärmepumpe 90 ist kein weiterer Wärmetauscher 60 vorgeschaltet. In an alternative embodiment, not shown, the exhaust air line 84 from the machine 1 can be fed directly to the heat pump 90 with a usual temperature of greater than or equal to 75 ° C to 90 ° C. The supplied exhaust air stream 84 is supplied to the heat pump 90 or the first heat exchanger 93 of the heat pump 90 via the heat source supply line 92 and a first part of the residual heat contained in the exhaust air 84 is further used. There is no further heat exchanger 60 connected upstream of the heat pump 90.
Die Figuren 3a bis 3e zeigen weitere alternative Anordnungen mindestens einer Wärmepumpe 90 in der Maschine 1. Die Wärmepumpe 90 ist dabei vorteilhafterweise in dem mit einem gestrichelten Kasten gekennzeichneten Wärmeenergie- Rückgewinnungssystem 6 der Maschine 1 umfasst. Die Wärmeenergie- Rückgewinnungssysteme 6 der Maschine 1 werden vorteilhafterweise ebenso zur energieeffizienten Versorgung von benötigter Wärme in weiteren Sekundärsystemverbrauchern 70, 71 , 72, 73 ,74 eingesetzt. Figures 3a to 3e show further alternative arrangements of at least one heat pump 90 in the machine 1. The heat pump 90 is advantageously included in the heat energy recovery system 6 of the machine 1, which is marked with a dashed box. The heat energy Recovery systems 6 of the machine 1 are advantageously also used for the energy-efficient supply of required heat in other secondary system consumers 70, 71, 72, 73, 74.
Figur 3a zeigt eine Anordnung einer Wärmepumpe 90, wobei diese einem ersten Wärmetauscher 60 nachgelagert ist. Der Abluftstrom 84“ wird nachfolgend durch einen zweiten Wärmetauscher 61 , gefolgt von einer weiteren Wärmepumpe 90 und einem dritten Wärmetauscher 62 weitergeleitet für eine energieeffiziente Wärmeenergierückgewinnung und der Möglichkeit die Wärmeenergie auf ein evtl, benötigtes geringfügig, höheres Temperaturniveau zu erhöhen. Vorteilhafterweise sind die eingestellten Temperaturdifferenzen in einer zweiten Wärmepumpe im Bereich von dT = 15°K. Figure 3a shows an arrangement of a heat pump 90, which is downstream of a first heat exchanger 60. The exhaust air flow 84 "is subsequently passed through a second heat exchanger 61, followed by a further heat pump 90 and a third heat exchanger 62 for energy-efficient heat energy recovery and the possibility of increasing the heat energy to a slightly higher temperature level that may be required. Advantageously, the set temperature differences in a second heat pump are in the range of dT = 15°K.
Weiter erwärmt der erste Wärmetauscher 60 beispielsweise die Zuluft 82 für die Trockenhauben 29, 39, 49 einer Trockenpartie 2, 4 aus der Umgebung 88. Die erste Wärmepumpe 90 versorgt dabei das Dampf- und Kondensatsystem 5, der zweite Wärmetauscher 61 einen ersten Sekundärsystemverbraucherkreislauf 70, die zweite Wärmepumpe 90 einen zweiten, weiteren Sekundärsystemverbraucherkreislauf 71 , sowie der dritte Wärmetauscher 62 einen dritten, weiteren Sekundärsystemverbraucherkreislauf 72. Entscheidend für eine solche mehrstufige Anordnung ist, dass die zur Versorgung der Sekundärsystemverbraucherkreisläufe 70, 71 , 72 benötigten Temperaturniveaus mit voranschreitenden Komponenten weiter erniedrigt bzw. reduziert sind und ein größtmöglicher Teil der in der Abluft 84 enthaltenen Wärmeenergie zurückgewonnen wird und die Temperatur T_84 annährend auf Umgebungstemperatur T_88 abgekühlt wird. Dabei ist es entscheidend, die zum Einsatz kommenden separaten Wärmetauscher 60, 61 , 62, 63, 64 oder auch die in der Wärmepumpe 90 umfassten Wärmetauscher 93, derart auszuführen, dass diese über große Wärmetauscher-Übertragungsflächen für den effizienten Austausch der Wärmeenergie verfügen um eine größtmögliche rückgewonnen Wärmeenergie mit einem geringen Energiebedarf 80 der Wärmepumpe 90 auf das benötigte Temperaturniveau oder Wärmeniveau zu erwärmen. The first heat exchanger 60 further heats, for example, the supply air 82 for the drying hoods 29, 39, 49 of a drying section 2, 4 from the environment 88. The first heat pump 90 supplies the steam and condensate system 5, the second heat exchanger 61 supplies a first secondary system consumer circuit 70, the second heat pump 90 has a second, further secondary system consumer circuit 71, and the third heat exchanger 62 has a third, further secondary system consumer circuit 72. What is crucial for such a multi-stage arrangement is that the temperature levels required to supply the secondary system consumer circuits 70, 71, 72 are further reduced or . are reduced and as much of the thermal energy contained in the exhaust air 84 is recovered and the temperature T_84 is cooled down approximately to ambient temperature T_88. It is crucial to design the separate heat exchangers 60, 61, 62, 63, 64 used or the heat exchangers 93 included in the heat pump 90 in such a way that they have large heat exchanger transfer surfaces for the efficient exchange of heat energy to heat the greatest possible recovered heat energy with a low energy requirement 80 of the heat pump 90 to the required temperature level or heat level.
Gleichzeitig ist eine maximale Wärmetauscher-Übertragungsfläche unter Gesichtspunkten wie Fertigung und Kosten begrenzt. Als Sekundärsystemverbraucher 70, 71 , 72, 73, 74 mit reduzierten oder niedrigen Temperaturniveaus können beispielsweise die Trockenhauben-Zuluft 82, die Prozesswassererwärmung, die Hallenbelüftung bzw. Hallenbeheizung und die Versorgung von Dampfblaskästen in den Trockenpartien verbunden werden. At the same time, a maximum heat exchanger transfer area is limited from aspects such as production and costs. As secondary system consumers 70, 71, 72, 73, 74 with reduced or low temperature levels, for example, the drying hood supply air 82, the process water heating, the hall ventilation or hall heating and the supply of steam blowing boxes in the drying sections can be connected.
Für die Sekundärsystemverbraucher ergibt sich nach einer Anpassung der Wärmetauscher-Übertragungsflächen in der Wärmepumpe 90 oder den separaten Wärmetauschern 60, 61 ,62 ,63 ,64 beim Betrieb der Maschine 1 eine niedrigere, sogenannte Temperaturspreizung, die über die Temperaturdifferenz in der Wärmepumpe 90 von der Temperatur im Wärmetauscher 93 bzw. dem Verdampfer 93 und der Temperatur im Wärmetauscher 95 bzw. dem Verdampfer 95 bestimmt werden. Die üblicherweise zum Einsatz kommende Temperaturdifferenz beispielsweise für einen Hallenbelüftung bzw. Hallenbeheizung auf Heizmedium-Seite des Wärmetauschers beträgt zwischen größer gleich 18°K bis kleiner gleich 22°K, vorzugsweise 20°K. Es können damit die üblichen hohen Zulauf- und Rücklauftemperaturen von 25°C bis 50°C erreicht werden. Für die Erreichung der üblichen Hallentemperatur von 20°C bis 25°C werden die modifizierten Wärmetauscher auf Heizmedium-Seite nur mit reduzierten Zulauf- und Rücklauftemperaturen von 20°C bis 40°C und einer Temperaturdifferenz größer gleich 13°K bis kleiner gleich 18°K, vorzugsweise im Wesentlichen 15°K betrieben. For the secondary system consumers, after adjusting the heat exchanger transfer surfaces in the heat pump 90 or the separate heat exchangers 60, 61, 62, 63, 64 when the machine 1 is operating, there is a lower, so-called temperature spread, which is via the temperature difference in the heat pump 90 from the Temperature in the heat exchanger 93 or the evaporator 93 and the temperature in the heat exchanger 95 or the evaporator 95 can be determined. The temperature difference usually used, for example for hall ventilation or hall heating, on the heating medium side of the heat exchanger is between greater than or equal to 18°K to less than or equal to 22°K, preferably 20°K. This means that the usual high inlet and return temperatures of 25°C to 50°C can be achieved. To achieve the usual hall temperature of 20°C to 25°C, the modified heat exchangers on the heating medium side only have reduced inlet and return temperatures of 20°C to 40°C and a temperature difference greater than or equal to 13°K to less than or equal to 18° K, preferably operated at essentially 15°K.
Ein noch vorhandenes Wärmedefizit in einem nachfolgenden Sekundärsystemverbraucher 72, 73 ,74, beispielsweise im Heizwasser- oder Prozesswassersystem, aber auch an anderen Stellen der Papierherstellungsprozesses mit Wärmebedarf auf einem Temperaturniveau bis 60°C kann durch eine zweite, nachgeschaltete Wärmepumpe 90 ausgeglichen werden, wobei diese zweite Wärmepumpe dann wieder mit geringer Temperaturdifferenz und damit sehr effizient arbeitet. A heat deficit that is still present in a subsequent secondary system consumer 72, 73, 74, for example in the heating water or process water system, but also at other points in the paper manufacturing process with a heat requirement at a temperature level of up to 60 ° C, can be compensated for by a second, downstream heat pump 90, whereby this The second heat pump then works again with a small temperature difference and therefore very efficiently.
Figur 3b zeigt nur noch den Bereich des Wärmeenergie-Rückgewinnungssystems 6 und die entsprechenden Zuleitungen und Ableitungen, welche in der Maschine 1 , wie in Figur 1a oder 3a dargestellt, umfasst sind. Weiter zeigt Figur 3b eine Anordnung, in der der Abluft-Strom 84 direkt in eine Wärmepumpe 90 geführt wird, beispielsweise zur Versorgung der Trockenhauben-Zuluft 82. Der Wärmepumpe 90 sind dann zwei weitere Wärmetauscher 60, 61 zur Wärmeenergie-Rückgewinnung mit zugeordneten Sekundärverbrauchen 70, 71 nachgeordnet. Figure 3b only shows the area of the thermal energy recovery system 6 and the corresponding supply lines and discharge lines, which are included in the machine 1, as shown in Figure 1a or 3a. 3b also shows an arrangement in which the exhaust air stream 84 is led directly into a heat pump 90, for example to supply the drying hood supply air 82. There are then two heat pumps 90 further heat exchangers 60, 61 for heat energy recovery with associated secondary consumption 70, 71 are arranged downstream.
Vorteilhafterweise arbeitet eine Wärmepumpe 90 umso effizienter, je geringer der zu leistende Temperaturhub bzw. die Temperaturdifferenz ist. Eine Anordnung des ersten Wärmetauschers 93 bzw. des Verdampfers 93 einer Wärmepumpe 90 als erste Stufe zur Wärmerückgewinnung in einer Abluft-Leitung 84 ist deshalb besonders vorteilhaft. Advantageously, a heat pump 90 works more efficiently, the smaller the temperature swing or the temperature difference to be achieved. An arrangement of the first heat exchanger 93 or the evaporator 93 of a heat pump 90 as a first stage for heat recovery in an exhaust air line 84 is therefore particularly advantageous.
Die Figur 3c zeigt eine alternative Anordnung der in Figur 3a dargestellten Anordnung, wobei die Wärmepumpe 90 einen Sekundärsystemverbraucher 70 versorgt und der Wärmepumpe 90 drei Wärmetauscher 61 , 62, 63 nachgeordnet sind, und jeder Wärmetauscher 61 , 62, 63 ein Sekundärsystemverbraucher 71 , 72, 73 versorgt. Dabei ist kennzeichnend das die nachgeordneten Sekundärsystemverbraucher von der Temperatur weiter erniedrigt sind. 3c shows an alternative arrangement of the arrangement shown in FIG. 73 supplied. It is characteristic that the downstream secondary system consumers are further reduced in temperature.
Die Figur 3d zeigt eine alternative Anordnung der in Figur 3a dargestellten Anordnung, wobei der dem ersten Wärmetauscher 60 nachgeordneten Wärmepumpe 90, ein separater Wärmeträgermedium-Zwischenkreislauf 86, 86' und ein der Wärmepumpe 90 weiterer Wärmetauscher 61 vorgeordnet sind. Analog der Figur 1c und 1d ergeben sich dadurch die erläuterten Vorteile. Der Abluft-Strom 84 wird über einen ersten Wärmetauscher 60 geführt, beispielsweise zur Versorgung der Trockenhauben-Zuluft 82. Der Abluft-Strom 84' wird in einem nachfolgenden weiteren Wärmetauscher 61 , vorzugsweise einem Luft-Wärmeträgermedium Wärmetaucher 61 geführt. Der weitere Wärmetauscher 61 tauscht die Wärme über einen separaten Wärmeträgermedium- Zwischenkreislauf 86 mit einer nachgeschalteten Wärmepumpe 90 aus. Dem weiteren Wärmetauscher 61 kann in der Abluft-Leitung 84“ ein weiterer Wärmetauscher 62 zur Versorgung eines Sekundärsystemverbrauchers 72 nachgeschaltet sein, bevor die Abluft 84“ eine Umgebungstemperatur 88 angenommen hat. In einem parallelen Wärmeenergie-Rückgewinnungssystem 6 wird durch die Wärmepumpe 90 ein Sekundärsystemverbraucher 70 effizient auf eine benötigte Temperatur erhöht. Es ist dabei denkbar auch mehrere, vorzugsweise zwei dargestellte Wärmepumpen 90 in Serie geschaltet nacheinander zur Versorgung weiterer Sekundärsystemverbraucher 70, 71 zu schalten, bzw. ist mit einer Wärmepumpen Bypass-Leitung 89 auch eine bei erhöhtem Bedarf die zweite Wärmepumpe 90 zugeschaltet werden kann Kombination erreichbar. 3d shows an alternative arrangement of the arrangement shown in FIG. Analogous to Figures 1c and 1d, this results in the advantages explained. The exhaust air stream 84 is conducted via a first heat exchanger 60, for example to supply the drying hood supply air 82. The exhaust air stream 84 'is conducted in a subsequent further heat exchanger 61, preferably an air heat transfer medium heat diverter 61. The further heat exchanger 61 exchanges the heat via a separate heat transfer medium intermediate circuit 86 with a downstream heat pump 90. The further heat exchanger 61 can be followed by a further heat exchanger 62 in the exhaust air line 84" to supply a secondary system consumer 72 before the exhaust air 84" has reached an ambient temperature 88. In a parallel heat energy recovery system 6, a secondary system consumer 70 is efficiently increased to a required temperature by the heat pump 90. It is also conceivable to connect several, preferably two, heat pumps 90 shown in series, one after the other, to supply further secondary system consumers 70, 71, or there is also one with a heat pump bypass line 89 If demand increases, the second heat pump 90 can be switched on. Combination can be achieved.
Die Figur 3e zeigt eine Anordnung, in der der Abluft-Strom 84 über einen ersten Wärmetauscher 60 geführt wird, vorzugsweise ein Luft-Wärmeträgermedium Wärmetauscher 60. Der Wärmetauscher 60 tauscht die Wärme über einen separaten Wärmeträgermedium-Zwischenkreislauf 86 mit einer nachgeschalteten, ersten Wärmepumpe 90 aus. Diese erste Wärmepumpe 90 erwärmt Frischluft aus der Umgebung 88 der Maschine 1 und wird als erwärmte Trockenhauben-Zuluft 82 den Trockenhauben 29, 39, 49 der Trockenpartie 2, 4 zugeführt. Durch ein kleine Temperaturdifferenz arbeitet diese erste Wärmepumpe 90 besonders effizient. Dem Wärmetauscher 60 kann in der Abluft-Leitung 84' ein weiterer Wärmetauscher 61 zur Versorgung, beispielsweise des Dampf- und Kondensatsystems 5 über eine weitere, zweite Wärmepumpe 90 und einen separaten Wärmeträgermedium-Zwischenkreislauf 86 nachgeschaltet sein, da die Abluft 84“ immer noch korrosiv gegenüber den Materialien im Wärmetauscher sein kann. 3e shows an arrangement in which the exhaust air stream 84 is guided via a first heat exchanger 60, preferably an air heat transfer medium heat exchanger 60. The heat exchanger 60 exchanges the heat via a separate heat transfer medium intermediate circuit 86 with a downstream, first heat pump 90 out of. This first heat pump 90 heats fresh air from the environment 88 of the machine 1 and is supplied as heated drying hood supply air 82 to the drying hoods 29, 39, 49 of the drying section 2, 4. Due to a small temperature difference, this first heat pump 90 works particularly efficiently. The heat exchanger 60 can be followed by a further heat exchanger 61 in the exhaust air line 84 'for supplying, for example, the steam and condensate system 5 via a further, second heat pump 90 and a separate intermediate heat transfer medium circuit 86, since the exhaust air 84'' is still corrosive compared to the materials in the heat exchanger.
Weiter kann der Abluft 84“, durch einen weiteren Wärmetauscher 62, weiter Wärme entzogen werden, welche in dieser Anordnung zur Versorgung eines Sekundärsystemverbrauchers 70 verwendet werden kann. Further heat can be removed from the exhaust air 84" by a further heat exchanger 62, which in this arrangement can be used to supply a secondary system consumer 70.
Bevor die Abluft 84 eine Umgebungstemperatur 88 angenommen hat, wird eine weitere, dritte Wärmepumpe 90 direkt in den Abluft-Strom 84‘“ angeordnet, welche die restliche Wärme der Abluft 84‘“ entzieht und durch die dritte Wärmepumpe 90 auf ein nutzbares Temperaturniveau für einen weiteren Sekundärsystemverbraucher 71 besonders effizient erwärmt. Before the exhaust air 84 has reached an ambient temperature 88, a further, third heat pump 90 is arranged directly in the exhaust air stream 84'", which removes the remaining heat from the exhaust air 84'" and is brought to a usable temperature level by the third heat pump 90 additional secondary system consumers 71 are heated particularly efficiently.
Unter einem Zuführen oder Entziehen von Wärmenergie in oder aus einer „Leitung“ wird verstanden, dass das in der Leitung mit einer Temperatur und einem Massen- und Volumenstrom bewegte Medium, beispielsweis Luft, Wasser, vorzugsweise Dampf und/oder Kondensat oder ein spezielles Wärmeträgermedium die Wärmeenergie abgibt oder aufnimmt. Unter „optimalen COP“ einer Wärmepumpe wird verstanden, dass die Wärmepumpe im effizientesten Betriebspunkt mit höchstem Wirkungsgrad für die angeforderte bzw. benötigte Temperaturdifferenz dT betrieben wird und somit aus einer hinzugeführten, üblicherweise elektrischen Energie ein Vielfaches an Wärmeenergie bereitstellen kann. Der optimale COP steigt dabei mit geringerer angeforderter Temperaturdifferenz. Beispielsweise sind bei einer Temperaturdifferenz von dT=60°K theoretisch ungefähr COP-Werte von 3 umsetzbar, beispielsweise bei einer Temperaturdifferenz von dT=15°K theoretisch ungefähr COP-Werte von 10. Dabei wird die Temperaturdifferenz zwischen ersten Wärmetauscher und zweiten Wärmetauscher der Wärmepumpe gemessen. Um einen möglichst energieeffizienten Betrieb zu erreichen, ist eine möglichst frühe Anordnung der Wärmepumpe für eine Rückgewinnung einer Kondensationswärme im Abluft-Strom vorteilhaft. The supply or withdrawal of thermal energy into or from a “line” means that the medium moving in the line with a temperature and a mass and volume flow, for example air, water, preferably steam and/or condensate or a special heat transfer medium releases or absorbs heat energy. The “optimal COP” of a heat pump means that the heat pump is operated at the most efficient operating point with the highest efficiency for the requested or required temperature difference dT and can therefore provide a multiple of thermal energy from the additional, usually electrical, energy. The optimal COP increases with a smaller requested temperature difference. For example, with a temperature difference of dT=60°K, theoretically approximately COP values of 3 can be implemented, for example, with a temperature difference of dT=15°K, theoretically approximately COP values of 10 can be implemented. The temperature difference between the first heat exchanger and the second heat exchanger of the heat pump measured. In order to achieve the most energy-efficient operation possible, it is advantageous to arrange the heat pump as early as possible to recover condensation heat in the exhaust air flow.
Unter „Kaltstart“ einer Maschine wird verstanden, dass alle möglichen Speichervorrichtungen verbraucht wurden und die Temperatur der Maschine und umfassten Komponenten im Wesentlichen der Umgebungstemperatur entspricht. Dies ist üblicherweise der Fall nach einem längeren Stillstand, wie beispielsweise einer Modernisierung oder einem Umbau. A “cold start” of a machine means that all possible storage devices have been used up and the temperature of the machine and included components is essentially the same as the ambient temperature. This is usually the case after a long shutdown, such as a modernization or conversion.
Unter „Warmstart“ einer Maschine wird verstanden, dass noch genügend Wärme in der Maschine gespeichert ist und die Maschine aus einem Stillstand neu in Betrieb genommen wird. Dies ist üblicherweise der Fall nach einem kurzen Stillstand, wie beispielsweise einem kleinen Fehler wie einem Bahnabriss oder einer kurzen Wartung. A “warm start” of a machine means that there is still enough heat stored in the machine and the machine is restarted from a standstill. This is usually the case after a short stoppage, such as a small error such as a web break or a short maintenance.
Unter „Wärmequelle“ wird ein Medien-Strom bzw. ein Wärmeträgermedium-Strom, vorzugsweise ein Abluft-Strom 84 und/oder Wasser-Strom 86, mit einer Restwärme aus einer Maschinenpartie 2, 3, 4 der Maschine 1 verstanden, wobei die Restwärme aus der „Wärmequelle“ genutzt wird. “Heat source” is understood to mean a media stream or a heat transfer medium stream, preferably an exhaust air stream 84 and/or water stream 86, with residual heat from a machine section 2, 3, 4 of the machine 1, the residual heat from the “heat source” is used.
Unter „Wärmesenke“ bzw. einem „Wärmeverbraucher“ wird ein Medium-Strom bzw. ein Heizmedium-Strom, vorzugsweise ein Zuluft-Strom 82 und/oder Wasser, Dampf und Kondensat-Strom 57, 58, vorzugsweise für einen Wärmeverbraucher wie ein Dampf-Kondensatsystem 5 oder ein sogenanntes Sekundärsystemverbraucher 70, 71 , 72, 73, 74, beispielsweise eine Trockenhauben-Zulufterwärmung 82 verstanden, wobei der Wärmesenke eine Wärme zugeführt wird. A “heat sink” or a “heat consumer” is a medium stream or a heating medium stream, preferably a supply air stream 82 and/or water, steam and condensate stream 57, 58, preferably for a heat consumer such as a steam Condensate system 5 or a so-called secondary system consumer 70, 71, 72, 73, 74, for example a drying hood supply air heating 82, with heat being supplied to the heat sink.
Unter „Taupunkt“ -Temperatur wird die Temperatur in einem Medium, vorzugsweise einem Wärmeträgermedium, insbesondere einer feuchten Abluft 84, 84‘, 84“, ab dem die Kondensation des enthaltenen gasförmigen Anteils, vorzugsweise der Feuchte, stattfindet. Der Taupunkt ist dabei gekennzeichnet, dass der Dampfsättigungsdruck gleich dem Dampfpartialdruck des Mediums ist. The “dew point” temperature is the temperature in a medium, preferably a heat transfer medium, in particular a moist exhaust air 84, 84 ', 84", from which the condensation of the gaseous component contained, preferably the moisture, takes place. The dew point is characterized by the fact that the vapor saturation pressure is equal to the vapor partial pressure of the medium.
Bezugszeichenliste Reference symbol list
1 Maschine 1 machine
2 Trockenpartie 2 drying section
21 Trockenstrecke 21 dry section
22 Trockenstrecke 22 dry section
23 Trockenstrecke 23 dry section
29 Trockenhaube 29 drying hood
291 Trockenhaube einer Trockenstrecke 291 drying hood of a drying section
3 weitere Maschinenpartie 3 more machine parts
31 Vakuumgebläse einer Formierpartie 31 vacuum blowers in a forming section
4 Trockenpartie 4 Drying section
41 Trockenstrecke 41 dry section
49 Trockenhaube 49 drying hood
5 Dampf- und Kondensatsystem 5 Steam and condensate system
50 Dampfverteiler 50 steam distributors
51 Hochdruckbereich 51 high pressure area
52 Niederdruckbereich 52 Low pressure range
53 Dampferzeuger 53 steam generators
54 Dampfspeicher 54 steam tanks
55 Dam pfkom pressor 55 steam compressor
56 weiterer Dampferzeuger 56 additional steam generators
57 Dampf-Zuleitung 57 steam supply line
58 Kondensat-Rückleitung 58 condensate return line
58' Kondensat-Rückleitung mit erhöhter Temperatur im Vergleich zu 5858' condensate return line with increased temperature compared to 58
59 Misch-Leitung Hochdruck-Niederdruckbereich 59 Mixing line high-pressure-low-pressure area
6 Wärmeenergie-Rückgewinnungssystem 6 thermal energy recovery system
60 Wärmetauscher 60 heat exchangers
61 weiterer Wärmetauscher 61 additional heat exchangers
62 weiterer Wärmetauscher 62 additional heat exchangers
63 weiterer Wärmetauscher 63 additional heat exchangers
70 Sekundärsystemverbraucher 71 weiterer Sekundärsystemverbraucher 70 secondary system consumers 71 additional secondary system consumers
72 weiterer Sekundärsystemverbraucher 72 additional secondary system consumers
73 weiterer Sekundärsystemverbraucher 73 additional secondary system consumers
74 weiterer Sekundärsystemverbraucher 74 additional secondary system consumers
80 elektrische Energieversorgung 80 electrical energy supply
82 Zuluft-Leitung Trockenhaube, Zuluft-Strom 82 Supply air line drying hood, supply air flow
84 Abluft-Leitung Trockenhaube, Abluft-Strom 84 Exhaust air line for drying hood, exhaust air flow
84‘ Abluft-Leitung mit niedriger Temperatur im Vergleich zu 84 (T_84>=T84‘>=T84“)84' low temperature exhaust duct compared to 84 (T_84>=T84'>=T84")
84“ Abluft-Leitung mit niedriger Temperatur im Vergleich zu 84‘(T_84>=T84‘>=T84“)84" low temperature exhaust duct compared to 84' (T_84>=T84'>=T84")
85 nicht-fossile Brennstoffversorgung, vorzugsweise Wasserstoffversorgung85 non-fossil fuel supply, preferably hydrogen supply
86 Separater Wärmeträgermedium-Zwischenkreislauf, vorzugsweise Wasser86 Separate heat transfer medium intermediate circuit, preferably water
86‘ Wärmeträgermedium-Zwischenkreislauf mit höherer Temperatur T_86‘ als T_8686' heat transfer medium intermediate circuit with higher temperature T_86' than T_86
88 Umgebung, Umgebungs-Leitung, Umgebungs-Temperatur, Umgebungs-Druck88 Ambient, Ambient Line, Ambient Temperature, Ambient Pressure
89 By-Pass-Rückleitung, weiterer Wärmetauscher-Zwischenkreislauf 89 By-pass return line, further heat exchanger intermediate circuit
90 Wärmepumpe 90 heat pump
91 Heizmedium-Ableitung, vorzugsweise Wasser oder Kondensat 91 Heating medium drain, preferably water or condensate
92 Wärmequellen-Zuleitung 92 heat source supply line
93 Wärmetauscher, Verdampfer 93 heat exchangers, evaporators
94 Kompressor 94 compressor
95 Wärmetauscher, Kondensator 95 heat exchanger, condenser
96 Entspannungsorgan 96 relaxation organ
97 Heizmedium-Zuleitung, vorzugsweise Wasser oder Kondensat 97 Heating medium supply line, preferably water or condensate
98 Wärmequellen-Ableitung 98 heat source dissipation
99 Kreislauf 99 circuit
F Faserstoffbahn F fibrous web
T Temperatur T temperature
MD Maschinenlaufrichtung MD machine direction
CD Maschinenquerrichtung x, y, z Koordinaten CD machine cross direction x, y, z coordinates
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