改善造紙機乾燥部運轉性能的方法、旋轉烘缸的應用、造紙機的乾燥部和選擇乾燥策略的方法

2023-05-27 13:04:46

專利名稱：改善造紙機乾燥部運轉性能的方法、旋轉烘缸的應用、造紙機的乾燥部和選擇乾燥策略的方法
技術領域：
本發明涉及造紙機、紙板機或類似機器的乾燥部。本發明尤其涉及改善 造紙機乾燥部運轉性能的方法，該方法包括下列步驟將紙幅從造紙機的壓 榨部傳送到造紙機的乾燥部內，並使得紙幅與使至少某些烘缸受熱的乾燥部 中的、多個連續的烘缸的表面形成接觸。本發明還涉及加熱旋轉烘缸在造紙 機或類似機器中的應用、造紙機的乾燥部以及選擇乾燥策略的方法。
背景技術：
在標準造紙機或紙板機中，移動紙幅形成於移動織物或網上。當紙幅穿 過造紙機傳送時漸漸被乾燥，乾燥大部分發生在造紙機的乾燥部內。
在典型的造紙機或紙板機中，將紙或紙板的原材料即纖維紙漿引入造鄉氏 機的所謂的溼部。紙槳通過流漿箱而被引到移動織物或網上，並在移動織物 上形成移動紙幅。同時開始從移動紙幅中去除水。造紙機的第一部分通常被 稱為網部。在典型的網部中，主要是通過真空泵的抽吸而從紙幅中去除水。
在網部之後，紙幅通常被傳送到壓榨部。在壓榨部中，主要是以機械方 式除去水，例如通過壓榨吸水毯之間的溼紙幅而除去水。
在壓榨部之後，紙幅通常被傳送到乾燥部，在乾燥部主要對紙幅進行幹 燥。通常，紙幅在乾燥部中受熱，水主要是通過蒸發而被從移動紙幅中去除。 在典型的乾燥部中，紙以35-65%的幹(物質)含量(dry content)進入。
在乾燥部之後，乾燥紙幅可被傳送到例如表面處理裝置或其它類型的整 飾處理裝置。
為了提高造紙機的生產能力，仍舊需要增加造紙機移動紙幅的速度。現 今，造紙機的速度是2000m/min,為了獲得甚至更高的機器速度進行了密集 的研究。
造紙機中的速度限制因素之一是乾燥部。在乾燥部起始處存在的一個問
題是紙幅在烘缸表面上的粘著或粘合，即紙幅的纖維粘著在烘缸表面上。這 導致烘缸表面較髒，從而會導致出現紙孔、乾燥不均、運轉性能問題等。理 論上粘合是由於以纖維組分存在於紙中的木質素和半纖維素的熔融或軟化 溫度的降低所引起的。木質素和半纖維素為具有無定形結構且在有水的情況 下在高溫下改變結構的聚合物。木質素的熔化溫度為由於聚合物鏈降解成單 個單體而使木質素結構開始從固體形狀變成可塑形狀的溫度。木質素的熔{七 溫度取決於紙幅的含水率。自然乾燥的木質素的熔化溫度是約190°C，而紙
中30-40%的含水率會使木質素的熔化溫度降低至90°C。在現有技術中，建 議在乾燥部的、紙幅仍較溼的起始處必須保持烘缸的溫度低於木質素的熔化 溫度，然後在乾燥部中越往下而越逐漸增加烘缸的溫度。在正常造紙期間， 乾燥部起始處的烘缸溫度典型地是60-80°C。烘缸溫度低導致乾燥部的乾燥 能力較低。
造紙機中又一個速度限制因素是紙幅從壓榨部到乾燥部的傳送。典型i也 的乾燥部包括多個加熱旋轉烘缸，牽引紙幅與該烘缸接觸。紙幅在較溼時離 開壓榨部。由於溼紙幅與加熱烘缸之間的高附著力和所謂的開口壓區力 (openingnip force)或真空力，所以在乾燥部的起始處紙幅容易地保持附著 於烘缸旋轉表面上或易於跟隨該烘缸旋轉表面。如果紙幅保持附著於烘缸表 面或跟隨該烘缸表面，結果往往是使紙幅斷裂，從而在造紙中產生運轉性能 問題。通常試著例如用鼓風箱或真空箱之類的運轉性能箱裝置來解決這些問 題。這些運轉性能箱裝置通常設置成在乾燥部烘缸之間的空間中，即在乾燥 部袋區中，形成低壓。形成低壓便於將紙幅從烘缸表面分離並使紙幅跟隨支 撐紙幅的織物。

發明內容
本發明的目的是解決現有技術中存在的問題和缺點或使其最小化。
本發明的一個目的是提供一種方法，該方法降低了與特別是造紙機、紙 板機或類似機器的乾燥部的起始處相關聯的運轉性能問題。
本發明的又一個目的尤其是提供一種具有改善的乾燥能力和運轉性能 的、造紙機、紙板機或類似機器的乾燥部。
本發明的又一個目的是提供一種選擇造紙機乾燥部中乾燥策略的方法。
為了實現例如本發明方法的上述目的，本發明的應用和本發明的造紙機 乾燥部的特徵存在於所附的獨立權利要求的特徵部分中。
即使並不總是特別指出，本文中提到的實施例和優點也可在適當的部分 中應用於根據本發明的方法和造紙機的乾燥部。
在本文中造紙機可以指不同種類的造紙機和紙板機及其它類似機器。本
發明適合於生產許多不同的紙級別；例如高級紙張、新聞紙、LWC、 SC、
紙板和很多具有不同紙重的紙。
根據本發明的改善造紙機乾燥部運轉性能的典型方法包括下列步驟
將紙幅從造紙機的壓榨部傳送到造紙機的乾燥部，以至少550m/min的 機器速度傳送紙幅；
使紙幅與乾燥部中的多個連續烘缸表面形成接觸，所述乾燥部中至少一 些烘缸受熱；
在乾燥部起始處將與紙幅形成接觸的、至少一個烘缸表面加熱到至少 120°C、優選至少130。C的溫度。
現在已經令人吃驚地發現，通過僅僅將乾燥部起始處的至少一個烘缸表 面加熱到至少12(TC的溫度，就可以顯著減少、乃至完全克服由溼紙幅對烘 缸表面粘附力和/或真空力和/或粘合而引起的、乾燥部起始處的運轉性能問 題。烘缸的該高表面溫度有助於通過使用於防止溼紙幅在開口壓區中與烘缸 分離的粘附力和/或真空力最小化來降低紙幅對旋轉烘缸表面的粘附力。
根據本發明，假定在乾燥部起始處，烘缸的高表面溫度使紙幅中存在的 纖維和水強烈受熱從而使紙幅的朝向加熱烘缸設置的第一側的水過熱並開 始沸騰。過熱的沸水產生蒸汽，並由此在烘缸表面與紙幅的第一側之間提供 超壓。在開口壓區中，由所產生的蒸汽形成的超壓從烘缸表面向外"推動" 紙幅，由此使壓區中存在的真空力最小化。所產生的蒸汽還將紙幅中存在的 水"推動"至紙幅的遠離烘缸表面設置的第二側。當"推動"水遠離紙幅的 第一側並且紙幅第一側上的孔填充有蒸汽時，紙幅與烘缸表面之間的粘附力 隨著水與烘缸表面接觸面積的減小而顯著地降低。同時，水的粘度也隨著水 的溫度增加而降低。這樣還減少了紙幅的第一側與烘缸表面之間的粘附力。
與現有技術所表達的看法相反，還發現，烘缸表面溫度的這種基本提高 不會增加紙幅對烘缸表面的粘合。不受理論的束縛，可以認為，這是由於在
實踐中一旦當第一側與烘缸表面形成接觸，烘缸表面的高溫就會使紙幅的第 一側極快速地"幹透"。當紙幅第一側的幹含量較高時，存在於部分紙幅中 的木質素的熔化溫度變得高於烘缸表面的溫度，從而不會發生粘合或使粘合 的發生最小化。
本發明還使得可以縮短乾燥部的長度，即減少用於將紙幅乾燥至給定幹 含量所需的烘缸的數目。由於烘缸的表面溫度高，可以在乾燥部的起始處就 己對紙進行更有效地乾燥，所以這點可以實現。
在本文中，應當理解紙幅通過乾燥部的第一端進入千燥部，而紙幅通過 乾燥部的第二端離開乾燥部。此外，在本文中，乾燥部的起始處應當理解為 乾燥部的、位於乾燥部第一端的一部分，而乾燥部的起始處的長度可以按照 乾燥部第一端中的烘缸數目來計算，該數字典型地是乾燥部中烘缸總數的 50%、優選30%、更優選20%。如果以上數字計算結果不是整數，該數目可 以上下四捨五入成最接近的整數。
在本發明的實施例中，在乾燥部的起始處，將第一烘缸表面和/或第二烘
缸表面和/或第三烘缸表面加熱到至少12(TC的溫度。其它的烘缸可以位於第
一加熱烘缸之間，例如抽吸烘缸。作為第一烘缸，除了本發明的高溫烘缸之 外，還可以有一個或更多其它烘缸。
根據本發明的一個實施例，將紙幅從造紙機的壓榨部傳送到乾燥部內。
通常在這個階段，紙幅的幹含量是35-65%、更典型地是38-55%、更典型地 是38-48%。典型的乾燥部包括若干設置成以預定順序接觸紙幅的、連續的 旋轉烘缸。此外，典型的乾燥部包括用於加熱至少一些烘缸表面的加熱裝置， 和用於控制加熱烘缸表面溫度的裝置。
根據本發明的一個實施例，在乾燥部的起始處，將第一烘缸表面和/或第 二烘缸表面和/或第三烘缸表面加熱到至少15(TC的溫度。可以是在造紙機的 起始處並未將所有的烘缸表面加熱到至少15(TC的溫度。根據本發明的一個 實施例，將剩餘的每隔一個的烘缸表面加熱到至少12(TC或至少13(TC的溫 度，而將每隔一個的烘缸表面加熱到60-8(TC的常規溫度。還可以是，在幹 燥部起始處僅將一定百分比的烘缸表面數目， 一般是烘缸表面總數的30°/。、 更典型地40%、優選60%、更優選70%、乃至90%，加熱到至少12(TC或130 "C的溫度。 一般，在乾燥部第一端處，將3至4個烘缸表面加熱到至少130
x:的溫度。
根據本發明又一個實施例，在乾燥部起始處，將與紙幅形成接觸的、至
少一個烘缸表面加熱到至少120°C、 130°C、 140°C、 150°C、 160°C、 170°C、 180°C、 190°C、 200°C、 210°C、 220°C、 230°C、 240。C、 250°C、 260。C、 270 。C或280。C;並且低於45(TC、典型地低於40(TC、更典型地低於35(TC、更 典型地低於300°C 、優選低於250°C 、更優選低於200°C或低於180°C的溫度。 在本發明的一些實施例中，烘缸的高溫可以指上述溫度中的任何溫度。
本發明尤其適合用於平均速度為至少2000m/min、優選高達2500m/min
的造紙機。本發明的乾燥部改善了造紙機的運轉性能，從而可以實現並保持 高速而不會使紙幅斷裂。根據本發明的一些實施例，機器速度為至少 600m/min、 700m/min、 800m/min、 900m/min、 1000m/min、 1100m/min、 1200m/min、 1300m/min、 1400m/min、 1500m/min、 1600m/min、 1700m/min、 1800m/min、 1900m/min、 2000m/min、 2100m/min、 2200m/min、 2300m/min、 2400m/min、 2500m/min或3000m/min;並且低於3500m/min、典型地低於 3000m/min、更典型地低於2500m/min、更典型地低於2200m/min、優選低於 2000m/min、有時低於1800m/min或低於1500m/min。
根據本發明的一個實施例，在乾燥部起始處，將那些與幹含量大於45% 的紙幅形成接觸的烘缸表面加熱到至少140"C的溫度。已經發現，在幹含量 大於45%的紙幅中，木質素的熔化溫度為使得紙幅可以與具有至少14(TC溫 度的烘缸表面形成接觸而不會產生任何大量的粘合問題。相應地，根據本發 明的又一個實施例，在乾燥部起始處，將那些與幹含量大於50%的紙幅形成 接觸的烘缸表面加熱到至少12(TC或至少13(TC的溫度。
根據本發明的一個實施例，在紙幅的幹含量大於55%之後，紙幅與加熱 到100^的溫度。在獲得55%的幹含量 之後，可以用具有較低表面溫度的烘缸繼續乾燥紙幅以便實現紙幅的最終幹 含量。最終幹含量取決於所生產的紙的級別。
在典型的、所謂的單氈造紙機結構中，乾燥部包括成排的烘缸和真空輥。 通常，烘缸設置在頂排上，並且在所述烘缸之下設置抽吸輥，即真空輥。紙 幅以彎曲道路的形式穿過乾燥部，首先接近第一烘缸然後是真空輥。根據本
發明的一個實施例，用高溫烘缸代替乾燥部起始處的多個烘缸，例如用表面
溫度大於120。C或大於13(TC的高溫烘缸代替數量達到4個烘缸的第一烘缸。
在這些烘缸之後，可以使用常規型乾燥部來乾燥紙幅。
在使用蒸汽加熱烘缸的傳統乾燥部中，在多個烘缸中使用相同的蒸汽壓 力。將烘缸分組形成所謂的蒸汽組，其中組成員烘缸的表面溫度大約相同。
例如，乾燥部可以包括5個蒸汽組，其中包括烘缸1-10的第一組被供應1 巴的壓力，包括烘缸11-20的第二組被供應2巴的壓力，包括烘缸21-30的 第三組被供應2.5巴的壓力，包括烘缸31-50的第四組被供應3巴的壓力， 而其餘形成第五組的烘缸被供應3.5巴的壓力。這種蒸汽供應系統稱為級聯 式蒸汽冷凝系統。
根據本發明的一個實施例，將第一組中的一至四個第一烘缸設置為具有 高表面溫度的烘缸。其餘的乾燥部可以按照傳統方式設置。這就意味著在高 溫烘缸之後，烘缸組中的烘缸表面的溫度和烘缸內的蒸汽壓力逐漸增加。
根據本發明的又一個實施例，將一至四個第一烘缸設置為具有高表面溫 度的烘缸。使用這些高溫烘缸，可以實現紙幅的安全乾含量，即紙幅不再粘 到烘缸表面的幹含量。這種情況通常在大約55%的幹含量處實現。在高表面 溫度之後，可以將降壓的蒸汽供應給加熱烘缸。例如，第一組中的蒸汽壓力 可以設定為5.5巴，第二組中的蒸汽壓力可以設定為4.5巴，第三組中的蒸 汽壓力可以設定為4巴，第四組中的蒸汽壓力可以設定為3.5巴，而其餘烘 缸的蒸汽壓力可以設定為3巴。這個新穎的系統可以稱為反向級聯式蒸汽系 統。
根據本發明的又一個實施例，在高溫烘缸之後，將所有的加熱烘缸表面 保持在某些大致恆定的溫度水平，即供應大約相同的蒸汽壓力。例如，如果 乾燥部包括75個加熱烘缸，那麼4個第一烘缸可以是高溫烘缸。其後，5至 65個烘缸可以設定成處於恆定壓力水平，例如10巴。只對最後的那些烘缸 供應較低的壓力例如3巴，以便冷卻紙幅與控制紙的質量。
換句話說，根據本發明的一個實施例，將烘缸表面用載熱體如蒸汽、冷 凝水蒸氣或過熱蒸汽、熱空氣、燃燒空氣或熱油加熱到至少12(TC或至少130 r的溫度。優選將所述載熱體供入具有加熱到至少12(TC或至少13(TC溫度 的表面的第一烘缸內。如果該烘缸是蒸汽加熱烘缸，可將蒸汽可從第一烘缸
引到第二和/或第三連續的烘缸內。因此，供應給烘缸的蒸汽的壓力和溫度朝 向乾燥部的設有烘缸的第二端遞減。舉例來說，供應給第一烘缸的蒸汽壓力 可以是例如5.5巴，將蒸汽從所述第一烘缸引至連續的第二烘缸，於是蒸汽 具有5.0巴的壓力。將蒸汽從所述第二烘缸供應給連續的第三烘缸，於是蒸
汽具有4.5巴的壓力。將蒸汽從所述第三烘缸供應給連續的第四烘缸，蒸、汽 具有4.0巴的壓力。應該理解，可以使用具有大致相同的壓力例如10巴和大
致相同的溫度的蒸汽來加熱乾燥部起始處的所有烘缸表面。
乾燥部的第一加熱烘缸可被比較容易且成本低廉地改變為高溫烘缸以 便實現本發明。可用於本發明的適當的高溫烘缸可以使用例如燃燒空氣來加 熱烘缸的表面。所述烘缸的內部還可以設置燃燒器，所述然燒器加熱烘缸的 內表面，隨後熱量通過烘缸壁而被傳遞到烘缸的外表面。這些烘缸的類型以 及例如油加熱烘缸均是所屬技術領域的普通技術人員所熟知的。
根據本發明的另一實施例，造紙機的乾燥部包括
由加熱旋轉烘缸構成的第一組，各加熱旋轉烘缸具有設置成以預定順序
與紙幅接觸的加熱烘缸表面，第一組設置在乾燥部的起始處；和
由加熱旋轉烘缸構成的第二組，各加熱旋轉烘缸具有設置成以預定順序 與紙幅接觸的加熱烘缸表面。
該乾燥部還包括
第一烘缸加熱裝置，其設置成加熱第一組中的至少一個烘缸表面；禾口
第二烘缸加熱裝置，其設置成加熱第二組中的烘缸表面。 根據本發明的這個實施例，第一烘缸加熱裝置和第二烘缸加熱裝置彼此 分開。
有利地，第一烘缸加熱裝置和第二烘缸加熱裝置是可分別控制的，由此 提供選擇高溫烘缸溫度的可能性，即由加熱旋轉烘缸構成的第一組與由加熱 旋轉烘缸構成的第二組的溫度無關。
根據本發明的實施例，本發明的高溫烘缸具有單獨的、且可與乾燥部的 其餘部分分開控制的加熱系統。
根據本發明的實施例，乾燥部包括一個或多個，例如1、 2、 3、 4或5 個高溫烘缸作為第一烘缸。在這些高溫烘缸之後，乾燥部可以設置成包括如 上所述的反向級聯式蒸汽系統。高溫烘缸的加熱系統可以與反向級聯式蒸汽
系統的蒸汽組的加熱系統分開設置並且不相同。
在本發明的實施例中，將由加熱旋轉烘缸構成的第二組設置成在第一組 之後與紙幅接觸。這樣，容易安裝並分別控制分開的加熱裝置。第一烘缸加 熱裝置可以包括利用載熱體如蒸汽、冷凝水蒸氣或過熱蒸汽、碰撞空氣
(impingement air)、燃燒空氣、油加熱第一組烘缸表面的裝置。利用這些 介質加熱至高溫是容易的。
本發明的一個實施例是在造紙機的乾燥部中選擇乾燥策略的方法。該方 法包括下列步驟
使一定級別的紙幅接觸加熱烘缸表面達一定時間；
在不同的加熱烘缸表面溫度與紙幅的幹含量的組合下，使一定級別的紙 幅與加熱烘缸表面接觸不同的時間，與一定級別紙幅接觸的加熱烘缸有利地 是可旋轉的並且在測試期間旋轉；
將關於紙幅是否粘在加熱烘缸表面的信息保存在電存儲器中； 繪製一定紙級別的圖表，以示出紙幅趨向粘在所述烘缸上的紙幅幹含量 和烘缸溫度；
根據圖表選擇造紙機乾燥部的烘缸的表面溫度，以便根據圖表使紙幅不 會粘到加熱烘缸表面上。
根據優選的實施例，乾燥部起始處的烘缸溫度選擇成高於紙幅會粘到加 熱烘缸表面上的溫度。也就是說，用預計發生粘著的區域以上的溫度開始進 行乾燥。


參考示意性附圖，通過實施例來描述本發明，其中
圖1示意地示出了影響開口壓區中溼紙幅的力；
圖2a示意地示出了根據現有技術的烘缸表面/紙幅/支撐織物系統；
圖2b示意地示出了根據本發明的烘缸表面/紙幅/支撐織物系統；
圖3示意地示出了根據本發明的在乾燥部中設置乾燥策略的圖表；
圖4示意地示出了本發明一個實施例的乾燥部。
具體實施例方式
圖1示意地示出了影響開口壓區中溼紙幅的力。溼紙幅1通過支撐織物
2而在加熱烘缸3的表面3'上方被傳送。在開口壓區中，用箭頭4、 5表示的 粘附力和真空力影響溼紙幅1，並使紙幅1跟隨烘缸表面3'進入開口壓區。 對於最佳運轉性能來說，優選的是紙幅1跟隨支撐織物2。在根據本發明的 將乾燥部起始處的烘缸表面加熱至高溫的系統中，顯著降低了紙幅與烘缸之 間的附著力和真空力。
圖2a示意地示出了根據現有技術的烘缸表面/紙幅/支撐織物系統。溼紙 幅1通過支撐織物2而在烘缸3上方被傳送，該烘缸3被加熱到60-8(TC的 溫度。紙幅包括纖維6、 6'和諸如助留劑、填料、施膠劑之類的不同添加顆 粒7、 7'等等。在纖維6、 6'與添加劑顆粒7、 7'之間存在孔和腔隙8、 8'，這 些孔和腔隙8、 8'填充有存在於紙幅中的水。水浸溼纖維6、 6'並降低作為纖 維組分之一的木質素的熔化溫度。
圖2b示意地示出了本發明的烘缸表面/紙幅/支撐織物系統。溼紙幅1通 過支撐織物2而在烘缸3上方被傳送，該烘缸3被加熱到至少15(TC的溫度。 存在於與加熱烘缸3的表面接觸的、紙幅1的第一側l'上的孔和腔隙8、 8' 內的水變成蒸汽，在圖2b中用箭頭表示。因此在紙幅1的第一側上形成基 本上無水的區域9。這樣減少了紙幅1與烘缸3之間的粘附力和真空力，並 使木質素熔化溫度的減少最小化。在紙幅1的第一側上形成的蒸汽"推動" 水穿過紙幅1進入紙幅1的第二側1"，該第二側與支撐織物2接觸。因此增 加了溼紙幅1與支撐織物之間的附著力，由此改善了紙幅1對支撐織物2的
^口 口 o
圖3表示某個紙級別的示意性圖表，該圖表示出了紙幅趨向粘附於烘缸 上的紙幅幹含量和烘缸溫度。區域30示出了導致發生粘附的、烘缸表面、溫 度和紙幅幹含量的組合。區域31示出了不會導致發生粘附的、烘缸表面溫 度和紙幅幹含量的組合。在此虛線的邊界32示出為急轉的、漂亮的、平滑 的曲線。事實上，兩個區域30與31之間的邊界也許是略微不精確的，並且 其形狀可能具有某些不規則性(irregularities)。
圖3的圖表利用以下方法繪出，在這種方法中，首先使某一級別的紙幅 接觸加熱烘缸表面達一定時間。在不同的加熱烘缸表面溫度與紙幅幹含量組 合下，某一級別的紙幅與加熱烘缸表面接觸不同的時間。例如20或30個這
樣的測試就給出粘著區域的全圖。優選在電存儲器如電腦硬碟或其它的存儲 裝置上存儲關於紙幅是否粘到加熱烘缸表面上的信息。
在圖3中用箭頭33描述了現有技術的造紙機乾燥部中的乾燥策略路線。
在起始點34即幹含量為D1處，將紙幅引入乾燥部。為了避免粘著，乾燥部 中的第一加熱烘缸的烘缸表面溫度保持在溫度Tl，該溫度Tl低於邊界32 處的溫度T2。如果第一烘缸溫度略高於T2，那麼將會預期紙幅粘到第一加 熱烘缸上。在第一加熱烘缸之後，紙幅已經稍稍乾燥。因此，第二加熱烘缸 表面溫度可以略高於第一加熱烘缸的烘缸表面溫度T1。總之，必須始終將溫 度保持於邊界32之下。此外，由於粘附力和開口壓區力，尤其在機器速度 較高時運轉性能將會出現問題，因而通常需要有效的運轉性能裝置。
在圖3中用箭頭35描述了本發明的造紙機乾燥部中的乾燥策略路線。 在起始點36即幹含量為D1處，將紙幅引入乾燥部。為了避免粘著，乾燥部 中的第一加熱烘缸的烘缸表面溫度保持在溫度T4，該溫度T4高於邊界32 處的溫度T3。如果第一烘缸溫度略低於T3，將會預期紙幅粘到第一加熱烘 缸上。在第一加熱烘缸之後，紙幅已經稍稍乾燥。因此，如果需要的話，第 二加熱烘缸表面溫度可以略低於第一加熱烘缸的烘缸表面溫度Tl。
當紙幅的千含量升高到超過粘著區域30的最高幹含量D2時，如果需要 的話，可以降低這些烘缸的表面溫度。例如接下來的烘缸可以是常規型蒸汽 加熱烘缸。利用本發明的乾燥策略，由於乾燥部起始處的烘缸表面溫度高， 所以避免了粘著，使粘附力和開口壓區力最小化，並且改善了運轉性能。由 於降低了粘附力和開口壓區力，所以通常在乾燥部袋區(drying pocket)中 較少的有效的運轉性能裝置就足以實現良好的運轉性能。
圖4示意地示出了本發明一個實施例的乾燥部40。乾燥部包括多個蒸汽 加熱烘缸41和位於所述蒸汽加熱烘缸41之間的轉向輥42。紙幅從乾燥部的 第一端43進入乾燥部。紙幅從乾燥部的第二端44離開乾燥部。在烘缸下面 的圖描述了蒸汽加熱烘缸41的表面溫度與其在乾燥部40中的位置的關係。 該乾燥部被分成5個蒸汽組45-49。各蒸汽組中的烘缸41具有大致相同的表 面溫度。表面溫度朝向第二端44降低。
第一蒸汽組45包括乾燥部的最初四個加熱烘缸。第二蒸汽組46、第三 蒸汽組47、第四蒸汽組48和第五蒸汽組49各自包括七個加熱烘缸。
烘缸41設置為反向級聯式蒸汽系統。換句話說，將第一烘缸組即蒸汽
組45的烘缸表面加熱到至少120。C的高溫。該高溫可以是例如130°C、 140 °C、 15(TC或16(TC或更高溫度。根據工藝參數按需要選擇該溫度。優選將新 鮮蒸汽供入第一烘缸組45。將蒸汽從該第一烘缸組引至第二烘缸組46，從 該第二烘缸組引至第三烘缸組47，從該第三烘缸組引至第四烘缸組48，以 及從該第四烘缸組進一步引至第五烘缸組49。因此，越朝向乾燥部的設置著 烘缸的第二端44，供給烘缸的蒸汽的壓力和溫度越降低。舉例來說，供應給 第一烘缸組的蒸汽壓力可以例如是5.5巴。於是，供應給第二烘缸組46的蒸 汽壓力可以為5.0巴。供應給第三烘缸組47的蒸汽壓力可以為4.5巴。供應 給第四烘缸組48的蒸汽壓力可以為4.0巴。供應給第五烘缸組49的蒸汽壓 力可以為3.5巴。
在烘缸組之間引導蒸汽所需的管路、閥及其它設備本身是已知的，因而 在此就不再進一步說明。
高溫烘缸的加熱系統可以與作為反向級聯式蒸汽系統設置的、後面的蒸 汽組的加熱系統分開設置並與其不同。例如可以與其餘烘缸分開，用蒸汽、 冷凝水蒸氣或過熱蒸汽、熱空氣、燃燒空氣或熱油加熱乾燥部40中一到四 個第一加熱烘缸。利用用於各烘缸組45-49的分開加熱系統，也可以產生根 據圖4的遞減的溫度分布線。
儘管已經參考本發明的某些實施例示出與描述了本發明，但是這些示出 與描述僅供用於對本發明進行示例說明，而不應當將其視為用於限制本發明 的範圍。因此，本領域技術人員應該理解，在不脫離本發明的精神和範圍的 情況下，可以進行不同形式和細節的改變。
權利要求
1.一種改善造紙機的乾燥部(40)運轉性能的方法，包括下列步驟將紙幅從所述造紙機的壓榨部傳送到所述造紙機的乾燥部，其中以至少550m/min的機器速度傳送紙幅；使紙幅在所述乾燥部中與多個連續的烘缸(41)的表面形成接觸，所述烘缸中的至少一部分烘缸被加熱，其特徵在於在所述乾燥部(40)的起始處將與紙幅形成接觸的、至少一個烘缸(41)表面加熱到至少120℃的溫度。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於在所述乾燥部(40)的起始處將第一烘缸表面和/或第二烘缸表面和/或 第三烘缸表面加熱到至少12(TC的溫度。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於在所述乾燥部(40)的起始處，將與紙幅形成接觸的、至少一個烘缸(41) 表面加熱到至少130°C、 140°C、 150°C、 160°C、 170°C、 18CTC、 1卯。C、 200 °C、 210°C、 220°C、 230°C、 240°C、 250°C、 260°C、 270。C或280。C;並且低 於450。C、典型地低於40(TC、更典型地低於35(TC、更典型地低於300"C、 優選低於25(TC、更優選低於20(TC或低於180°C。
4. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於以至少600m/min、 700m/min、 800m/min、 900m/min、腦Om/min、 U00m/min、 1200m/min、 1300m/min、 1400m/min、 1500m/min、 1600m/min、 、 1700m/min、 1800m/min、 1900m/min、 2000m/min、 2100m/min、 2200m/min、 2300m/min、 2400m/min、 2500m/min或3000m/min的機器速度傳送紙幅，並且以低於3500m/min、典 型地低於3000m/min、更典型地低於2500m/min、更典型地低於2200m/min、 優選低於2000m/min、更優選低於1800m/min或低於1500m/min的機器速度 傳送紙幅。
5. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於在所述乾燥部的起始處，將與幹含量低於45%的紙幅形成接觸的烘缸表 面加熱到至少15(TC的溫度。
6. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於在所述乾燥部的起始處，將與幹含量大於45%的紙幅形成接觸的烘缸(41)表面加熱到至少14(TC的溫度。
7. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於在所述乾燥部的起始處，將與幹含量大於50%的紙幅形成接觸的烘缸表 面加熱到至少12(TC、優選至少13(TC的溫度。
8. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於-在紙幅的幹含量大於55%之後，使紙幅與加熱到小於IO(TC溫度的烘缸表面形成接觸。
9. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於將所述烘缸表面用載熱體如蒸汽、冷凝水蒸汽或過熱蒸汽、碰撞空氣、 燃燒空氣、油加熱到至少12(TC的溫度。
10. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述乾燥部(40)包括 蒸汽加熱烘缸(41)，並且所述烘缸被分組形成多個蒸汽組(45-49)，各所 述蒸汽組包括至少一個烘缸(41)，由此壓力近似相同的蒸汽被供入一組烘 缸內並且一組中烘缸的表面溫度保持近似相同。
11. 根據權利要求10所述的方法，其特徵在於第一蒸汽組(45)包 括多個具有至少12(TC的高表面溫度的烘缸。
12. 根據權利要求11所述的方法，其特徵在於用所述第一蒸汽組將 紙幅乾燥到至少55%的幹含量。
13. 根據權利要求11所述的方法，其特徵在於向所述第一蒸汽組之 後的蒸汽組(46-49)供應壓力遞減的蒸汽。
14. 根據權利要求11所述的方法，其特徵在於供應給烘缸(41)的 蒸汽的壓力和溫度朝向所述乾燥部的設置著所述烘缸的第二端(44)遞減。
15. 表面溫度為至少120°C、優選至少13(TC的至少一個加熱旋轉烘缸 在造紙機乾燥部(40)起始處的應用，其中所述乾燥部包括多個連續的旋轉 烘缸(41)，各所述烘缸具有設置成以預定順序與紙幅接觸的表面。
16. 造紙機的乾燥部(40)，所述乾燥部包括由加熱旋轉烘缸(41)構成的第一組(45)，各所述加熱旋轉烘缸具有 設置成以預定順序與紙幅接觸的加熱烘缸表面，所述第一烘缸組設置於所述 乾燥部的起始處；由加熱旋轉烘缸構成的第二組(46)，各所述加熱旋轉烘缸具有設置成 以預定順序與紙幅接觸的加熱烘缸表面；其特徵在於所述乾燥部還包括第一烘缸加熱裝置，其設置成加熱所述第一組中的至少一個烘缸表面； 第二烘缸加熱裝置，其設置成加熱所述第二組中的所述烘缸表面； 其中所述第一烘缸加熱裝置與所述第二烘缸加熱裝置彼此分開。
17. 根據權利要求11所述的乾燥部，其特徵在於所述第二組設置成在所述第一組之後與紙幅接觸。
18. 根據權利要求11所述的乾燥部，其特徵在於所述第一烘缸加熱裝置包括用載熱體如蒸汽、冷凝水蒸氣或過熱蒸汽、碰撞空氣、燃燒空氣、 油加熱所述第一組的烘缸表面的裝置。
19. 一種在造紙機乾燥部(40)中選擇乾燥策略的方法，所述方法包括下列步驟使一定級別的紙幅接觸加熱烘缸(41)表面達一定時間；在加熱烘缸表面溫度與紙幅的幹含量的不同組合下，使所述一定級別的紙幅與所述加熱烘缸表面接觸不同的時間；將關於紙幅是否粘在所述加熱烘缸表面的信息保存在電存儲器中； 繪製對應一定紙級別的圖表，以示出紙幅趨向於粘在所述烘缸上的紙幅幹含量和烘缸溫度；基於所述圖表選擇造紙機乾燥部(40)的烘缸(41)的表面溫度，以便根據圖表使紙幅不會粘到所述加熱烘缸表面上。
20. 根據權利要求14所述的方法，其特徵在於所述乾燥部的起始處 的烘缸溫度選擇成高於紙幅粘到所述加熱烘缸表面上的溫度。
21. 造紙機的乾燥部(40),所述乾燥部包括由一個或多個蒸汽加熱旋轉烘缸(41)構成的第一蒸汽組(45)，各所 述蒸汽加熱旋轉烘缸具有設置成以預定順序與紙幅接觸的加熱烘缸表面，所 述第一蒸汽組設置在所述乾燥部的起始處；由一個或多個蒸汽加熱旋轉烘缸(41)構成的第二蒸汽組(46)，各蒸 汽加熱旋轉烘缸具有設置成以預定順序與紙幅接觸的加熱烘缸表面； 用於在一組烘缸中提供壓力和溫度近似相同的蒸汽的裝置； 其特徵在於所述乾燥部(40)還包括用於給所述第一蒸汽組提供一定壓力和溫度的蒸汽以使所述第一蒸汽組(45)中的烘缸(41)設置成具有至少12(TC的表面溫度的裝置；用於將蒸汽從所述第一蒸汽組引導至所述第二蒸汽組(46)的裝置，和用於提供一定壓力和溫度的蒸汽以使所述第二蒸汽組中的烘缸設置成具有 基本低於所述第一蒸汽組中的烘缸的表面溫度的裝置。
22. 根據權利要求21所述的乾燥部，其特徵在於，所述乾燥部包括 由蒸汽加熱旋轉烘缸構成的第三蒸汽組(47)，各所述蒸汽加熱旋轉烘缸具有設置成以預定順序與紙幅接觸的加熱烘缸表面；用於將蒸汽從所述第二蒸汽組引導至所述第三蒸汽組的裝置，和用於提 供一定壓力和溫度的蒸汽以使所述第三蒸汽組中的烘缸設置成具有基本低 於所述第二蒸汽組中的烘缸的表面溫度的裝置。
23. 根據權利要求21所述的乾燥部，其特徵在於，所述乾燥部包括 由蒸汽加熱旋轉烘缸(41)構成的多個蒸汽組(41-49)，和用於將蒸汽從一 個蒸汽組引導至另一個蒸汽組以向每個蒸汽組供應壓力比在前蒸汽組低的 蒸汽的裝置。
全文摘要
本發明涉及一種改善造紙機或紙板機或類似機器的乾燥部(40)的運轉性能的方法。紙幅以至少550m/min的機器速度與多個連續的烘缸(41)的表面接觸。將位於乾燥部的起始處的一個或多個烘缸表面加熱到至少120℃的溫度。本發明還涉及加熱旋轉烘缸在造紙機或類似機器中的應用、造紙機的乾燥部和選擇乾燥策略的方法。
文檔編號D21F5/04GK101111639SQ200580047637
公開日2008年1月23日 申請日期2005年12月30日 優先權日2004年12月31日
發明者內納德·米洛薩夫列維奇, 奧列格·季莫費耶夫 申請人:美卓造紙機械公司