Körting-Technik für die Papier- und Zellstoffindustrie
Themokompressoren für die Papierindustrie
Thermokompressoren für die Papier- und Zellstoffindustrie sorgen in Trocknungseinheiten von Papiermaschinen für die Entwässerung der Trockenzylinder oder verdichten niedergespannten Dampf zu höherem Druck in Dampfversorgungsnetzen. Sie werden fast ausschließlich in einem Druckbereich oberhalb des Atmosphärendrucks betrieben.
Durch die Ausführung als regelbare Version mit Düsennadelverstellung können Körting Thermokompressoren flexibel auf die unterschiedlichsten Betriebsbedingungen reagieren. Die Einsparungen beim Dampfbedarf verringern außerdem die Betriebskosten erheblich.
Ihre Vorteile
- langlebiger Betrieb
- geringer Dampfverbrauch dank Treibdampfregelung
- schnelle nachträgliche Anpassung bei veränderten Betriebsbedingungen der Anlage
- geringer Wartungsbedarf
- hohe Betriebssicherheit
- einfache Bedienung
Thermokompressoren gehören zur Gruppe der Strahlpumpen und benötigen keinen mechanischen Antrieb. Sie nutzen stattdessen die Energie eines strömenden Mediums unter Druck, um die Pumpwirkung zu erzielen. Üblicherweise dient Wasserdampf als Antriebsmedium der Thermokompressoren.
In einer Treibdüse wird Dampf hohen Drucks durch Entspannung auf die höchstmögliche Geschwindigkeit gebracht. Dabei sinkt gleichzeitig der Druck am Austritt der Düse ab, so dass der zu verdichtende Dampf angesaugt wird. Bei der Mischung der beiden Ströme in der nachgeschalteten Mischstrecke geht ein Teil der kinetischen Energie des Treibstroms auf den Saugstrom über. Der so entstehende Gemischstrom wird dann im darauf folgenden Diffusor verlangsamt, wobei ein Druckgewinn entsteht. Dieses Dampfgemisch kann anschließend wieder im Prozess, auf dem höheren Druckniveau, verwendet werden.
- Grauguss
- C-Stahl
- CrNi-Stahl
Nur ein für den gesamten Betriebsbereich ausgelegter Thermokompressor kann dauerhaft den störungsfreien Betrieb der Anlage sicherstellen. Für die Auslegung greift die Körting Hannover GmbH deshalb auf zahlreiche Kennlinien zurück, die auf den werkseigenen Prüfständen erstellt wurden. Diese tatsächlichen Erfahrungswerte wurden über viele Jahrzehnte in der Versuchs- und Entwicklungsabteilung der Körting Hannover GmbH gesammelt und mit einer selbst entwickelten Software ausgewertet.
Schon seit einigen Jahren ergänzen CFD-Berechnungen (Numerische Strömungssimulation) die Versuchsergebnisse. Diese ermöglichen zum Beispiel die Optimierung des Strömungsquerschnitts, können aber die aufwendige Aufnahme von Kennlinien im Prüffeld nicht ersetzen. Durch diese Kompetenz sind Körting Thermokompressoren führend im internationalen Wettbewerb.
Um den Betriebsbereich zu erweitern werden Körting Thermokompressoren in regelbarer Variante mit verstellbarer Düsennadel gefertigt. So ist eine Veränderung des Treibdampfstroms möglich, ohne den Treibdruck zu beeinflussen. Im Teillastbereich führt dieses zum Teil zu erheblichen Vorteilen beim Treibdampfbedarf im Vergleich zu einer Lösung mit externer Treibdruckdrosselung mittels separatem Regelventil.
Mit CFD (Numerische Strömungssimulation) erstelltes Strömungsbild eines Körting Thermokompressors. Die untere, kleinere CFD-Simulation zeigt eine Düse mit Düsennadel, wie sie zur Veränderung des Treibdampfstroms bei Körting Thermokompressoren eingesetzt wird.
Anwendungen
Trockenpartien von Papiermaschinen
In der Trockenpartie einer Papiermaschine wird die feuchte Papierbahn über einen oder mehrere Trockenzylinder geführt. Diese Zylinder sind von innen mit Dampf beheizt. Ihre heiße Oberfläche bringt das Wasser zum Verdampfen und trocknet dadurch das Papier.
Das Heizdampfkondensat kann nicht in den Trockenzylindern verbleiben. Eine wachsende Kondensatfilmdicke verschlechtert den Wärmeübergang und führt zu steigendem Energieverbrauch. Damit das Kondensat sowohl die statische Höhe von Zylinderunterkante bis zur Nabe als auch die Fliehkraft überwinden kann, wird es zusammen mit einer gewissen Menge Dampf aus dem Zylinder ausgeschleust (Schlupfdampf).
Die zur Herstellung von Feinpapier und Karton eingesetzten Mehrzylindermaschinen verfügen über mehrere Trockenzylinder, die häufig zu Heizgruppen zusammengefasst werden. Hinter jeder Trocknergruppe werden Dampf und Kondensat getrennt, wobei der Dampf zur nächsten Trocknergruppe weiter fließt (Kaskade). Das Kondensat wird über rotierende oder stehende Siphons ausgeschleust.
Neben dem kontinuierlichen Betrieb können Thermokompressoren auch als „Stand by“-Apparate betrieben werden. Beim diskontinuierlichen Betrieb werden die Thermokompressoren nur eingesetzt, wenn der Druck produktionsbedingt abgesenkt oder erhöht werden muss.
Kombiniertes Kaskaden- und Zirkulationssystem mit Einsatz eines Körting Thermokompressors
Druckerhöhung von Turbinenabdampf durch Einsatz eines Körting Thermokompressors
Zur Produktion von Hygienepapier werden Einzylinder-Papiermaschinen eingesetzt. Diese verfügen über einen einzigen, großen Trockenzylinder, der mehrere Meter im Durchmesser und in der Länge haben kann. Häufig wird dieser auch "Yankeezylinder" genannt.
Für die Trocknung sind ein guter Wärmeübergang und eine gleichmäßige Temperaturverteilung über die gesamte Oberfläche des Trockenzylinders wichtig. Dieses erfordert ein kontinuierliches Entfernen des Kondensats aus dem Zylinder, was mithilfe von Schlupfdampf erfolgt. Dieser Dampf wird von Körting Thermokompressoren verdichtet und in einem geschlossenen Kreislauf zirkuliert.
Thermokompressor am Yankeezylinder einer Papiermaschine zur Herstellung von Hygienepapier
Auf den Einsatz eines sogenannten Dampfblaskastens wird zurückgegriffen, um den Trocknungsaufwand zu reduzieren. Die Steigerung des Trockengehalts wird durch eine erhöhte Entwässerungsleistung in der Pressenpartie erreicht. Begünstigt durch die Temperaturerhöhung der Faserstoffbahn und der damit verbundenen Reduzierung der Wasserviskosität, wird die Entwässerungsleistung durch einen Dampfblaskasten deutlich erhöht. Für diesen Effekt reicht bereits eine Temperaturerhöhung von 10 °C aus.
Körting Thermokompressoren können Durchström- und Entspannungsdampf verwerten, um diesen als thermische Energie im Dampfblaskasten zu nutzen. Im Ergebnis steht eine Senkung der Betriebskosten oder, alternativ, eine Produktionssteigerung bei gleichbleibenden Betriebskosten.
Verwertung von Durchström- und Entspannungsdampf für den Dampfblaskasten durch einen Körting Thermokompressor
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