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Wie können wir Ihnen helfen?
Ein zweckmäßiges Vakuumsystem und eine effiziente Beschaberungstechnik sowie steuerbare Entwässerungslösungen für Former- und Presspartien sind die Grundlage für eine gute Energieeffizienz und eine kostengünstige Zellstoff-, Papier-, Karton- und Tissueproduktion.
Von Jukka Lehto, Geschäftsführer, Jussi Lahtinen, Vertrieb & Marketing-Leiter & Patrik Högl, Technischer Verkaufsleiter, Runtech Systems Ltd.
Runtech by Gardner Denver entwickelt, konstruiert und liefert Anlagen für die Zellstoff- und Papierindustrie. Hunderte von Papier-, Tissue-, Karton- und Zellstofffabriken profitieren von unseren Entwässerungsmessgeräten, Vakuumsystemen, Papierbahnüberführungsanlagen und Beschaberungslösungen. Langjähriges Know-how in der Papierherstellung unterscheidet Runtech von traditionellen Geräteanbietern. Unsere Kunden profitieren von integrierten Lösungen, die zu erheblichen Betriebskosteneinsparungen, verbesserter Runnability und Produktqualität führen.
Das Vakuum in einer Papiermaschine wird aus verschiedenen Gründen eingesetzt. Zum einen für die Entwässerung des Papierbogens. Zum anderen wird das Vakuum in der Papiermaschine benötigt, um die Bogenführung durch die Presspartie zu halten und zu steuern sowie die Pressfilze aufzubereiten. Vakuum wird auch verwendet, um den Entwässerungsstrahl an einer Saugwalze zu halten und zu steuern.
Bei älteren Papiermaschinen wurde überhaupt kein Vakuum verwendet, sondern auf Schwerkraft und Pressnips gesetzt, um Papier zu entwässern. Dies wird als Nip-Entwässerung bezeichnet. Die Maschinengeschwindigkeiten waren damals viel langsamer als die heute üblichen. Heute ist eine Papiermaschine ohne Vakuumsystem kaum noch vorstellbar, und die Filzentwässerung ist auch heute noch die häufigste Art, das Papier in einer Presspartie zu entwässern.
Die Vakuumwerte an einer Papiermaschine liegen typischerweise zwischen 5 und 70 kPa, was im Vergleich zu anderen Vakuumanlagen, z. B. in der chemischen Industrie, relativ niedrig ist. Die Luftströme sind jedoch aufgrund der großen offenen Flächen in einer Papiermaschine sehr hoch.
Vakuum, das durch den Luftzug durch eine Drosselung entsteht, ist ein teures Hilfsmittel und eines der drei größten Energieverbraucher in einer Papierfabrik. In der Vergangenheit wurde es im Überfluss produziert und oft im Übermaß genutzt. Heute sind wir mit steigenden Energiekosten konfrontiert. Die Papierfabriken fordern reduzierte Betriebskosten, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Daher ist es sinnvoll, die Anforderungen für die Luftströmung zu überprüfen und, sofern geeignet, eine traditionelle Denkweise anzuwenden, d. h. Nip-Entwässerung statt Filzentwässerung.
EcoFlow
Die Hauptfunktion einer Sieb- und Presspartie in einer Papiermaschine besteht darin, Wasser aus dem Papierbogen zu entfernen. Um die Wirksamkeit einzelner Elemente (z. B. Save-All-Wannen und Absaugkästen) einer Sieb- und Presspartie zu verstehen, muss die Entwässerungsquote gemessen werden. Ohne diese kann die Überprüfung des kritischen Luftstroms (d. h. des Vakuumniveaus) und die damit verbundene Optimierung nicht erfolgreich durchgeführt werden.
Wasser, das aus dem Papierbogen entfernt wird, enthält Luft und schäumt häufig. Herkömmliche magnetische Durchflussmesser für Flüssigkeiten benötigen einen homogenen Durchfluss und sind nicht in der Lage, genaue Daten zu liefern. Die Ecoflow-Messgeräte wurden entwickelt, um den Wasserdurchfluss über eine mechanische Drosselung zu messen und sind unempfindlich gegen Lufteinschlüsse und Schaumbildung. Diese Geräte werden sowohl unter Vakuum (in einem Abscheider-Fallschenkel) als auch unter atmosphärischen Bedingungen eingesetzt.
Die wirtschaftlichste Methode der Wasserabscheidung in einer Presspartie ist die Nip-Entwässerung, im Gegensatz zur Filzentwässerung, für die ein energieintensiver Luftstrom erforderlich ist. Die Nip-Entwässerung wird erleichtert, indem Filze in Kombination mit geeigneten Beschaberungs- und Save-All-Geräten nass laufen können. Saugwalzen sind oft mit Doppelschabern ausgestattet, um für eine optimale Wasserabscheidung eine erneute Benetzung zu verhindern und das Hohlraumvolumen zu maximieren. Alle Save-All-Wannen sollten so konzipiert sein, dass sie das aus den Nips entfernte Wasser aufnehmen können, und sollten starr genug ausgelegt sein, um die Schaberhalter aufnehmen zu können.
Save-All
Entwässerung und Beschaberung stehen nicht nur mit dem Energieverbrauch in Zusammenhang, sondern spielen auch eine große Rolle bei der Runnability, Effizienz und Rentabilität der Papiermaschine sowie bei den Papierprofilen. Daher ist ein gut durchdachtes und betriebenes Entwässerungs- und Beschaberungssystem der Schlüssel zu einer leistungsfähigen und energieeffizienten Presspartie.
Runtech ist einer der führenden Anbieter für verbesserte Entwässerungs- und Beschaberungslösungen für alle Arten von Zellstoff-, Papier-, Karton- und Tissue-Maschinen. In vielen Fällen führen die Lösungen von Runtech zu einer erhöhten Trockenheit nach der Presspartie von 1–3 %, was zu erheblichen Energieeinsparungen in der Trocknerpartie (4–12 % weniger Dampf) führt.
Das Vakuum entsteht durch die Bewegung von Luft über eine Drosselung. Hierfür können Ventilatoren, Turbogebläse und Flüssigkeitsringpumpen eingesetzt werden. Häufig wird in Papierfabriken eine Kombination dieser verwendet.
Turbogebläse haben den Vorteil, dass sie eine von Natur aus effiziente Art der Luftkompression für die bescheidenen Verdichtungsverhältnisse (weniger als 3,5) sind, mit denen man in einer Papiermaschine konfrontiert ist. Ein Turbogebläse ist bei einer gegebenen Drehzahl und Laufradauslegung eine Vorrichtung mit konstantem Verdichtungsverhältnis im Gegensatz zu einer Flüssigkeitsringpumpe, die eine Maschine mit konstantem Verdrängungsvolumen ist.
Die Leistungsaufnahme eines Turbogebläses ist eine Funktion des Luftstroms, der komprimiert wird, um das vorgegebene Verdichtungsverhältnis zu erzielen. Ein drehzahlgeregeltes Turbogebläse hat einen begrenzten Wirkungsbereich, da für die Vakuumeinstellung der Papiermaschine außerhalb des vorgesehenen Niveaus eine Drosselung erforderlich ist.
EP-Turbogebläse
Jedes Vakuumelement in der Maschine, wie z. B. Saugkasten und Saugwalze, benötigt eine bestimmte Menge an Luftstrom, um auf einem idealen Vakuumniveau zu arbeiten. Die benötigte Kapazität ist abhängig von der Lebensdauer und Art des Filzes, den Papiersorten, den Flächengewichten, der Maschinengeschwindigkeit usw. Herkömmliche Flüssigkeitsringpumpen und Gebläse mit fester Drehzahl können diese dynamischen Vakuum- und Strömungsanforderungen nicht erfüllen, was zu einer oft erheblichen Energieverschwendung führt.
EP-Turbogebläse sind so ausgelegt, dass sie über einen weiten Bereich von Vakuumniveaus und Luftströmungen effizient arbeiten, so dass Papierfabriken das Vakuumniveau optimieren und gleichzeitig den höheren Wirkungsgrad eines Gebläses gegenüber einer herkömmlichen Flüssigkeitsringpumpenvorrichtung nutzen können. Mit Hochgeschwindigkeitsmotoren, die von Frequenzumrichtern angetrieben werden, können typische RunEco-Gebläse Vakuumwerte zwischen 30 und 70 kPa erreichen. Breitbandige Laufräder ermöglichen einen hohen Wirkungsgrad über den gesamten Betriebsbereich. Dies bedeutet, dass die Menge und der Einsatz von Drosselklappen auf ein Minimum reduziert werden kann. Das Ergebnis sind eine Energieeinsparung von 30 bis 70 % im Vergleich zu herkömmlichen Vakuumsystemen.
Darüber hinaus arbeiten EP-Turbogebläse ohne Dichtungsmittel (Wasser) und tragen so zur Wassereinsparung in einer Papierfabrik bei.
Wie man weiß, variiert der Vakuumbedarf je nach Papiersorte, Filz und Maschinengeschwindigkeit. Daher kann eine maßgeschneiderte Lösung mit flexibler und variabler Kapazität Angebot und Bedarf ausgleichen, was sowohl zu einer optimierten Entwässerung als auch zu einem minimalen Stromverbrauch führt. Aus diesen Gründen führt Runtech für seine Kunden professionelle Überprüfungen der Vakuum- und Entwässerungssysteme vor einem Umbauprojekt durch.
Runtech-Ingenieure haben in den letzten 20 Jahren Tausende von Vakuumsystem-Überprüfungen und Entwässerungsstudien in Papierfabriken durchgeführt. Anhand dieser Studien und Überprüfungen kann Runtech die Wirksamkeit bestehender Vakuumsysteme, Entwässerungsanlagen, Saugelemente, Gewebe und Filze bewerten. Diese Informationen werden in einem häufig schrittweisen Plan für Umbau und Modernisierung zusammengefasst, der zu minimierten Betriebskosten bei gleichzeitiger Produktionssteigerung und/oder Verbesserung der Runnability führt.
Überprüfung des Vakuumsystems
Stora Enso Skoghall BM8 ist die größte Primärfaser-Kartonmaschine Europas mit einer Breite von 8,1 m und einer Jahreskapazität von 450.000 Tonnen. Diese Maschine produziert überwiegend Flüssigkeitskarton für die Lebensmittelindustrie.
Das Vakuumsystem wurde 2014 modernisiert. 10 Flüssigkeitsringpumpen wurden abgeschaltet und durch zwei EP-Turbogebläse und zwei Industrieventilatoren ersetzt. Dadurch konnte die Fabrik 16,6 GWh/Jahr an direkter elektrischer Energie einsparen und zudem die Wartungskosten deutlich senken.
Leipa Schwedt PM4 produziert LWC-Papier. Mit 1600 m/min und 8100 mm Schnittbreite eine große Maschine. Die Maschine wurde ursprünglich mit zwei mehrstufigen Turbogebläsen und einem einstufigen Gebläse geliefert. Der Umbau dieses Systems erfolgte im August 2015 durch den Austausch eines der mehrstufigen Gebläse durch ein EP-Turbogebläse, wodurch eine Stromeinsparung von ca. 7 GWh/Jahr realisiert wurde.
Dieser Kunde kaufte ein RunEco-System (EP-Turbogebläse und Ecoflow-Geräte) zusammen mit einer neuen Papiermaschine, die 300.000 Tonnen Feinpapier pro Jahr produziert. Ein herkömmliches Vakuumsystem für eine solche Maschine führt typischerweise zu einer spezifischen Vakuumenergie von 70–100 kWh/t. Die gelieferte Lösung realisierte 50 kWh/t nach der Inbetriebnahme im Jahr 2015. Durch die im Anschluss erfolgte Kundenbetreuung wurde das System dank der installiertenEcoflow-Geräte weiter optimiert und läuft nun mit 35 kWh pro Tonne produziertem Papier.
Ipek Kagit ist ein türkischer Tissuepapierhersteller. Runtech ersetzte 2015 das bestehende Vakuumsystem (3 Flüssigkeitsringpumpen) des TM3 durch ein einziges EP-Turbogebläse. Gleichzeitig wurde ein EcoFlow-System installiert, mit dem die Fabrik Vakuumwerte ohne Beeinträchtigung der Entwässerungsleistung optimieren kann. Das Ergebnis war eine Energieeinsparung von 50 % und eine deutliche Reduzierung des Wasserverbrauchs.
