Dispositivo y procedimiento para el secado de una banda de papel tisú con recuperación de vapor.

Dispositivo para el secado de una banda de papel tisú, que comprende un cilindro (10) calentable;

una conducciónde abastecimiento (13) que para el calentamiento del cilindro con vapor está unida con el cilindro y que se puedeunir a una red de vapor fresco (12); una conducción de condensado (17) para la extracción de condensado delcilindro; una campana de aire caliente (11) en la circunferencia exterior del cilindro para hacer fluir aire caliente endirección de la circunferencia exterior; una conducción de aire de salida (15) unida a la campana de aire calientepara la desviación del aire de salida de la campana de aire caliente; y un equipo de evaporación para evaporar almenos parcialmente el condensado con un equipo de transferencia de energía (38 o 39) para transferir energía delaire de salida en la conducción de aire de salida, pospuesta a la primera fase de presión, al condensado;caracterizado por una primera fase de presión (28) que está diseñada para comprimir condensado del cilindro aesencialmente un primer nivel de presión, abasteciendo la red de vapor fresco al menos dos consumidores convapor fresco en el primer nivel de presión; y una conducción de realimentación (36), que se puede unir a la red devapor fresco para realimentar el vapor generado del condensado a la red de vapor fresco.

Dispositivo y procedimiento para el secado de una banda de papel tisú con recuperación de vapor

La presente invención se refiere a la producción de papel tisú y en particular a un dispositivo para el secado de una banda de papel tisú con un cilindro calentable, el denominado cilindro yankee o cilindro de crepado, al cual para su calentamiento se le suministra vapor desde una red de vapor fresco, así como una campana de aire caliente en la circunferencia exterior del cilindro para soplar y aspirar aire caliente sobre la banda de papel tisú, secándose la banda de papel tisú tanto por la superficie exterior caliente del cilindro como con el aire caliente. El agua evaporada a este respecto se aspira y se elimina través del aire de salida de la campana de aire caliente. Además, la presente invención se refiere a un procedimiento para la recuperación de vapor durante el secado de una banda de papel tisú con tal dispositivo.

Por un papel tisú a este respecto se debe entender un papel suave absorbente con un gramaje bajo. En general se selecciona un gramaje de 8 a 40 g/m2, particularmente de 10 a 25 g/m2 por capa. El peso básico total de un producto de tisú de varias capas preferentemente asciende como máximo a 120 g/m2, de forma particularmente preferente a como máximo 60 g/m2. Su densidad normalmente está por debajo de 0, 6 g/cm3, preferentemente por debajo de 0, 30 g/cm3 y más preferentemente entre 0, 08 y 0, 20 g/cm3.

La producción de papel tisú se diferencia de la producción de papel por el gramaje extremadamente bajo y el valor de desgarro a la tracción (véase DIN EN 12625-4 y DIN EN 12625-5) mucho más alto. El papel y el papel tisú se diferencian además en general con respecto al módulo elástico, que caracteriza las propiedades de alargamiento a la tensión de estos productos planos como parámetros de material.

El alto valor de desgarro a la tracción proviene del crepado exterior o interior del tisú. El crepado mencionado en primer lugar se lleva a cabo por compresión de la banda de papel a un cilindro seco como consecuencia del efecto de una cuchilla de crepado o, en caso del crepado mencionado en último lugar, como una consecuencia de una diferencia de velocidad entre dos cribas ("tejidos") . Esto causa que la todavía húmeda banda de papel plásticamente deformable se parta internamente por compresión y cizalla, por lo que bajo carga se hace más extensible que un papel no crepado.

Las bandas de papel tisú húmedas habitualmente se secan por el denominado secado yankee, el secado por aire de paso (TAD) o el procedimiento de secado por impulsos.

Las fibras contenidas en el papel tisú son principalmente fibras de celulosa, tales como, por ejemplo, fibras de material fibroso de material fibroso químico (por ejemplo, pastas químicas de madera de sulfito y sulfato de tipo kraft) , material fibroso mecánico (por ejemplo, madera molida) , material fibroso termomecánico, material fibroso quimio-mecánico y/o material fibroso quimio-termo-mecánico (CTMP) . Se pueden emplear materiales fibrosos que se forman a partir de madera de frondosa (madera dura) , de madera de conífera (madera blanda) o de plantas anuales. Las fibras pueden ser también fibras recicladas o contener estas. Las fibras se pueden tratar con aditivos, por ejemplo, cargas, plastificantes, tales como, por ejemplo, compuestos de amonio cuaternario y aglutinantes, tales como los convencionales agentes solidificadores en seco o agentes solidificadores en húmedo, que se usan para facilitar la fabricación de papel inicial y para ajustar las propiedades del mismo. El papel tisú también puede contener otros tipos de fibras, por ejemplo, fibras de celulosa regeneradas o fibras sintéticas, que entre otras cosas aumentan la resistencia, la capacidad de absorción, la tersura o la suavidad del papel tisú.

El uso de un cilindro calentado al vapor así como de una campana de aire caliente mediante la que se sopla aire caliente sobra la banda de tisú que rodea el cilindro calentado es conocido en el estado de la técnica, por ejemplo, por los documentos DE 10 2007 006 960 A1, EP 294 982 B1 o EP 1 027 495 B1.

Debido al incremento de los costes energéticos, que también repercuten en los costes de la extracción de vapor de la red de vapor fresco, existen aspiraciones en el sentido de reducir la cantidad de vapor necesaria y con ello los costes energéticos que se necesitan para la producción de papel.

Un dispositivo o un procedimiento con las características del preámbulo de las reivindicaciones 1 o 9 se conoce por el documento DE-A-35 01 584.

El objetivo de la presente invención consiste por lo tanto en crear un dispositivo para el secado de una banda de papel tisú así como un procedimiento para la recuperación de vapor durante el secado de una banda de papel tisú, que permitan reducir la cantidad de vapor necesaria para el secado de la banda de papel tisú de una red de vapor fresco en un circuito de regulación estable, particularmente para disminuir los costes que se producen durante la producción de papel y particularmente el secado.

Este objetivo se soluciona con un dispositivo con las características de la reivindicación 1 así como un procedimiento con las características de la reivindicación 9.

La invención se basa en la idea de aprovechar el aire de salida de la campana de aire caliente, que ya se utilizó para el secado de la banda de papel tisú, pero que presenta un alto contenido de energía restante, para volver a evaporar el condensado del cilindro calentable y para alimentar de vuelta el vapor generado a este respecto a un nivel de presión más alto a la red de vapor fresco. De esta manera al fin y al cabo se necesita menos vapor de la red de vapor fresco, con lo cual se pueden reducir los costes energéticos y así los costes de producción para la banda de papel tisú. Además, una red de vapor fresco es un gran amortiguador, de modo que se podría obtener un circuito de regulación estable con el secado estable asociado a esto y por tanto calidad de papel estable.

Por consiguiente, el dispositivo para el secado de una banda de papel tisú comprende un cilindro calentable, el denominado cilindro yankee o cilindro de crepado. El cilindro está unido para el calentamiento con vapor a una conducción de abastecimiento, que suministra el vapor y que se puede unir a una red de vapor fresco. Por una red de vapor fresco se ha de entender en el sentido de la presente invención cualquier red que ponga a disposición vapor fresco que abastezca al menos dos consumidores con vapor fresco en un primer nivel de presión. Uno de los consumidores a este respecto es el cilindro calentable de una máquina de papel tisú. El otro consumidor puede ser, por ejemplo, también un cilindro calentable, pero de otra máquina de papel tisú. Sin embargo, también se pueden concebir otros consumidores. El condensado formado durante el secado en el cilindro se desvía a través de una conducción de condensado fuera del cilindro. Además, el dispositivo comprende una campana de aire caliente en la circunferencia exterior del cilindro para soplar aire caliente en dirección de la circunferencia exterior y así durante el funcionamiento sobre la banda de papel tisú que rodea el cilindro calentable. De esta manera, la banda de papel tisú se seca por un lado por la circunferencia exterior caliente del cilindro calentable y por otro lado por el aire caliente de la campana de aire caliente soplado sobre la banda de papel tisú. Después de haber usado el aire caliente de la campana de aire caliente para el secado del papel tisú, este se desvía con el agua evaporada a través de una conducción de aire de salida fuera de la campana de aire caliente. El dispositivo conforme a la invención comprende además una primera fase de presión, que está diseñada para comprimir el condensado del cilindro al primer nivel de presión del cilindro yankee. A este respecto, el nivel de presión alcanzado allí puede diferir alrededor de ± 0, 2-0, 7 MPa (2-7 bar) del primer nivel de presión. Además, en el dispositivo conforme a la invención está previsto un equipo de evaporación para evaporar el condensado al menos parcialmente con un equipo de transferencia de energía. El equipo de transferencia de energía está diseñado para transferir energía de aire de salida en la conducción de aire de salida al condensado. La transferencia de energía puede verse influida desventajosamente por la existencia de burbujas de vapor en el condensado, de tal manera que la transferencia de energía conforme a la invención tiene lugar después de las primeras fases de presión. Por el aumento de la presión se incrementa la temperatura de ebullición del condensado (agua) y así se evita la aparición de burbujas de vapor en el... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para el secado de una banda de papel tisú, que comprende un cilindro (10) calentable; una conducción de abastecimiento (13) que para el calentamiento del cilindro con vapor está unida con el cilindro y que se puede unir a una red de vapor fresco (12) ; una conducción de condensado (17) para la extracción de condensado del cilindro; una campana de aire caliente (11) en la circunferencia exterior del cilindro para hacer fluir aire caliente en dirección de la circunferencia exterior; una conducción de aire de salida (15) unida a la campana de aire caliente para la desviación del aire de salida de la campana de aire caliente; y un equipo de evaporación para evaporar al menos parcialmente el condensado con un equipo de transferencia de energía (38 o 39) para transferir energía del aire de salida en la conducción de aire de salida, pospuesta a la primera fase de presión, al condensado; caracterizado por una primera fase de presión (28) que está diseñada para comprimir condensado del cilindro a esencialmente un primer nivel de presión, abasteciendo la red de vapor fresco al menos dos consumidores con vapor fresco en el primer nivel de presión; y una conducción de realimentación (36) , que se puede unir a la red de vapor fresco para realimentar el vapor generado del condensado a la red de vapor fresco.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que el equipo de evaporación comprende además:

una segunda fase de presión (34) que está diseñada para comprimir el condensado del primer nivel de presión a un segundo nivel de presión, estando formado el equipo de transferencia de energía por un intercambiador de calor (38) dispuesto en la conducción de aire de salida, que está pospuesto a la segunda fase de presión, para calentar el condensado comprimido al segundo nivel de presión; y una tercera fase de presión (35) que está diseñada para expandir y para evaporar el condensado calentado del segundo nivel de presión a esencialmente el primer nivel de presión.

3. Dispositivo según la reivindicación 2, que comprende además:

un primer purgador de condensado (18) , que está en conexión con la conducción de condensado (17) , una primera conducción de recirculación (25) unida al primer purgador de condensado, estando formada la primera fase de presión por una primera bomba (28) en la primera conducción de recirculación, un segundo purgador de condensado (29) , que está en conexión con la primera conducción de recirculación preferentemente a través de un difusor (30) y que se calienta a través de un intercambiador tubular (39) con el aire de salida caliente, emitiéndose el vapor generado en el purgador de condensado a través de la válvula de regulación (37) a la red de vapor fresco (12) .

4. Dispositivo según la reivindicación 2 o 3, que comprende además:

una segunda conducción de recirculación (33) unida al segundo purgador de condensado, estando formada la segunda fase de presión por una segunda bomba (34) en la segunda conducción de recirculación y estando integrado el intercambiador de calor (38) en la segunda conducción de recirculación de modo pospuesto a la segunda bomba, estando formada la tercera fase de presión por un equipo de expansión (35) , particularmente una válvula de expansión, dispuesto de modo pospuesto al intercambiador de calor en la segunda conducción de recirculación, estando unida la segunda conducción de recirculación de modo pospuesto al equipo de expansión con el segundo purgador de condensado, estando unida la conducción de realimentación con el segundo purgador de condensado.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 2 a 4, en el que el segundo nivel de presión se encuentra en un intervalo de 2, 3-2, 7 MPa (23-27 bar) , preferentemente de 2, 4-2, 6 MPa (24-26 bar) , más preferentemente en 2, 5 MPa (25 bar) .

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer nivel de presión se encuentra en un intervalo de 1, 0-1, 5 MPa (10-15 bar) , preferentemente de 1, 3-1, 4 MPa (13-14 bar) , más preferentemente en 1, 3 MPa (13 bar) .

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 o 6, en el que el equipo de transferencia de energía comprende un purgador de condensado (29) por el que pasa la conducción de aire de salida (39) .

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la campana de aire caliente está diseñada para hacer fluir aire caliente con una temperatura de más de 530 ºC en dirección de la circunferencia exterior.

9. Procedimiento para la recuperación de vapor durante el secado de una banda de papel tisú con un cilindro (10) alimentado de una red de vapor fresco (12) y una campana de aire caliente (11) que hace fluir aire caliente sobre la banda de papel tisú, que comprende las etapas:

extracción de condensado del cilindro; calentamiento del condensado por intercambio de calor con el aire de salida de la campana de aire caliente; y evaporación del condensado, caracterizado por compresión del condensado a un primer nivel de presión esencialmente correspondiente al de la red de vapor

fresco; y alimentación del vapor generado a la red de vapor fresco.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que el condensado se comprime, después de la compresión al

primer nivel de presión y antes del calentamiento del condensado con el aire de salida de la campana de aire caliente, a un segundo nivel de presión y en el que el condensado se relaja para la evaporación después del calentamiento del condensado con aire de salida de la campana de aire caliente a esencialmente el primer nivel de presión.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, en el que el segundo nivel de presión se encuentra en un intervalo de 2, 3-2, 7 MPa (23-27 bar) , preferentemente de 2, 4-2, 6 MPa (24-26 bar) , más preferentemente en 2, 5 MPa (25 bar) .

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 9 a 11, en el que el primer nivel de presión se encuentra en un intervalo de 1, 0-1, 5 MPa (10-15 bar) , preferentemente de 1, 3-1, 4 MPa (13-14 bar) , más preferentemente en 1, 3 MPa 15 (13 bar) .

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 9 a 12, en el que el aire de salida presenta una temperatura de más de 350 ºC.