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Como podemos ajudar?
O sistema de vácuo adequado a um propósito e o doctoring eficiente juntamente com soluções de desaguamento controláveis para as seções de prensagem e formação são a base para uma eficiência de energia adequada e para a produção de baixo custo de celulose, papel, papelão e papel tissue.
Por Jukka Lehto, gerente geral, Jussi Lahtinen, vendas & diretor de marketing & Patrik Högl, gerente técnico de vendas, Runtech Systems Ltd.
A Runtech by Gardner Denver desenvolve, projeta e fornece equipamentos para a indústria de celulose e papel. Centenas de fábricas de papel, papel tissue, papelão e celulose se beneficiam dos nossos medidores de desaguamento, sistemas de vácuo, equipamentos de passagem de ponta e soluções de doctoring. Os longos anos de experiência com fabricação de papel diferenciam a Runtech dos fornecedores tradicionais. Nossos clientes se beneficiam de soluções integradas que resultam em redução significativa de custos operacionais, melhoria na capacidade de operação da máquina e na qualidade do produto.
O vácuo em uma máquina de papel é usado por vários motivos. O desaguamento da folha de papel é um motivo óbvio, mas segurar e controlar a rota que a folha faz pela seção de prensagem e condicionar os feltros de prensagem são outros usos importantes do vácuo em uma máquina de papel. O vácuo também é usado para manter e controlar o jato de desaguamento em um rolo de sucção.
Os primeiros projetos de máquinas de papel não usavam vácuo, mas dependiam da gravidade e das linhas de contato da prensa para desaguar o papel. Chamamos isso de desaguamento por linha de contato. As velocidades da máquina eram muito mais lentas do que estamos acostumados hoje. Atualmente, é difícil imaginar uma máquina de papel sem um sistema de vácuo, e o desaguamento por feltro ainda é a forma mais comum de desidratar o papel em uma seção de prensagem.
Os níveis de vácuo em uma máquina de papel ficam tipicamente entre 5 e 70 kPa, o que é relativamente baixo em comparação com outras aplicações de vácuo, por exemplo, na indústria química. O fluxo de ar, no entanto, é muito alto devido às grandes áreas abertas em uma máquina de papel.
O vácuo, que é resultado do ar sendo puxado por uma restrição, é uma ferramenta cara, sendo um dos três elementos que mais consomem energia em uma fábrica de papel. Historicamente, tem sido disponibilizado em abundância e muitas vezes usado em excesso. Hoje enfrentamos um custo crescente de energia. As fábricas de papel precisam reduzir os custos operacionais para se manterem competitivas. Portanto, faz sentido rever as demandas do fluxo de ar e, quando apropriado, voltar à moda antiga, ou seja, usar desaguamento por linha de contato e não desaguamento por feltro.
EcoFlow
A função principal de uma seção de prensagem e fios em uma máquina de papel é remover a água da folha de papel. A fim de compreender a eficácia dos elementos individuais (como dispositivos “save-all”, ou seja, equipamentos de recuperação, e caixas de sucção) de uma seção de prensagem e fios, a taxa de desaguamento deve ser medida. Sem isso, a revisão crítica do fluxo de ar (ou seja, o nível de vácuo) e a consequente otimização não podem ser realizadas com sucesso.
A água que é removida da folha de papel contém ar e está frequentemente sujeita à formação de espuma. Os medidores tradicionais de fluxo de líquido magnético exigem um fluxo homogêneo e não são capazes de fornecer dados precisos. Os medidores Ecoflow são projetados para medir o fluxo de água através de uma restrição mecânica e não são sensíveis ao ar ou à formação de espuma. Esses dispositivos são usados tanto sob vácuo (em um avanço de queda do separador) quanto em condições atmosféricas.
O método mais econômico de remoção de água em uma seção de prensagem é o desaguamento por linha de contato, em oposição ao desaguamento por feltro, que requer fluxo de ar com demanda de energia. O desaguamento por linha de contato é facilitado ao permitir que os feltros corram úmidos em combinação com equipamentos apropriados para doctoring e dispositivos “save-all” (equipamentos de recuperação). Frequentemente, os rolos de sucção são equipados com raspadores duplos para evitar o ressecamento e maximizar o volume vazio para permitir melhor remoção de água. Os dispositivos “save-all” (equipamentos de recuperação) devem ser projetados para gerenciar a água que é removida das linhas de contato e desenvolvidos para serem rígidos o suficiente para acomodar os suportes de raspador.
Dispositivo “save-all” (equipamento de recuperação)
O desaguamento e o doctoring não estão relacionados apenas ao consumo de energia, mas também desempenham um papel importante na capacidade de operação, eficiência e lucratividade da máquina de papel, bem como nos perfis de papel. Portanto, um sistema de desaguamento e doctoring bem projetado e operado é a chave para uma seção de prensagem com bom desempenho e eficiência energética.
A Runtech é uma das principais fornecedoras de soluções melhores de desaguamento e doctoring para todos os tipos de máquinas de celulose, papel, papelão e papel tissue. Em muitos casos, as soluções da Runtech levam a um aumento de 1 a 3% na secagem após a seção de prensagem, o que economiza considerável quantidade de energia na seção do secador (4 a 12% menos vapor).
O vácuo é criado como resultado do movimento do ar através de uma restrição. Ventiladores, sopradores turbo e bombas de anel líquido podem ser usados para isso. Muitas vezes, as fábricas de papel usam uma combinação desses equipamentos.
Os sopradores turbo têm a vantagem de ser uma maneira inerentemente eficiente de comprimir ar até as baixas taxas de compressão (menos de 3,5) que enfrentamos em uma máquina de papel. Um soprador turbo é, para uma dada velocidade de rotação e design de impulsor, um dispositivo de taxa de compressão constante em oposição a uma bomba de anel líquido que é uma máquina de deslocamento constante.
O consumo de energia de um soprador turbo é uma função do fluxo de ar que está sendo comprimido para satisfazer a taxa de compressão predeterminada. Um soprador turbo de velocidade constante possui uma faixa limitada de operação eficiente, já que o ajuste de vácuo da máquina de papel fora do nível projetado exige estrangulamento.
Soprador EP Turbo
Cada elemento de vácuo na máquina, como caixa de sucção e rolo de sucção, precisa de determinada quantidade de fluxo de ar para operar em um nível de vácuo ideal. A capacidade necessária depende da vida útil e do tipo de feltro, dos tipos de papel, gramaturas, velocidade da máquina etc. As bombas de anel líquido e sopradores de velocidade fixa tradicionais não atendem a essas necessidades dinâmicas de vácuo e fluxo, resultando em desperdício de energia, muitas vezes significativo.
Os sopradores EP Turbo são projetados para operar eficientemente em uma ampla gama de níveis de vácuo e fluxos de ar para permitir que as fábricas de papel otimizem os níveis de vácuo, aproveitando a maior eficiência que um soprador tem em relação a um dispositivo de bomba de anel líquido tradicional. Os motores de alta velocidade desenvolvidos para serem impulsionados por inversores de frequência permitem que os sopradores RunEco forneçam níveis de vácuo entre 30 e 70 kPa na máquina de papel. Os projetos de rotor de ampla faixa proporcionam alta eficiência em toda a faixa de operação. Isso significa que a quantidade e o uso de válvulas de estrangulamento podem ser reduzidos a um mínimo. O resultado é 30 a 70% de economia de energia em comparação com os sistemas de vácuo tradicionais.
Além disso, os sopradores EP Turbo operam sem a necessidade de líquidos selantes (água), contribuindo para a economia de água em fábricas de papel.
Como sabemos, a demanda de vácuo varia de acordo com os diferentes tipos de papel, feltros e velocidades de máquina, portanto uma solução sob medida com capacidade flexível e variável pode equilibrar a oferta e a demanda, resultando em desaguamento otimizado e redução do consumo de energia. Por essas razões, a Runtech está realizando auditorias profissionais de sistema de vácuo e desaguamento antes de projetos de reforma para seus clientes.
Os engenheiros da Runtech fizeram milhares de auditorias de sistemas de vácuo e estudos de desaguamento em fábricas de papel nos últimos 20 anos. Esses estudos e auditorias permitem à Runtech avaliar a eficácia dos sistemas de vácuo, equipamentos de desaguamento, elementos de sucção, telas e feltros existentes. Essas informações são reunidas em um plano de reforma e aprimoramento, muitas vezes gradual, que resulta em redução de despesas operacionais, juntamente com o aumento da produção e/ou melhorias na capacidade de operação.
Auditoria em sistema de vácuo
A BM8 da Stora Enso Skoghall é a maior máquina de papelão de fibras primárias da Europa, com largura de 8,1 m e capacidade anual de 450.000 toneladas. Esta máquina produz predominantemente papelão para embalagens de líquidos para a indústria alimentícia.
O sistema de vácuo foi aprimorado em 2014. Dez (10) bombas de anel líquido foram desligadas e substituídas por dois (2) sopradores EP Turbo e dois (2) ventiladores industriais. Isso permitiu que a fábrica economizasse 16,6 GWh/ano em energia elétrica direta, além de reduções significativas nos custos de manutenção.
A PM4 da Leipa Schwedt produz papel LWC (Light Weight Coated Paper). A 1.600 m/min e com 8.100 mm de largura de corte, é uma máquina grande. A máquina foi originalmente fornecida com dois (2) turbo sopradores de vários estágios e um (1) soprador de estágio único. Esse sistema foi recondicionado em agosto de 2015, substituindo um dos sopradores de vários estágios por um soprador EP Turbo, atingindo aproximadamente 7 GWh/ano em consumo reduzido de energia.
Este cliente comprou um sistema RunEco (sopradores EP Turbo e dispositivos Ecoflow) junto com uma nova máquina de papel que produz 300.000 toneladas de papel fino. Um sistema de vácuo tradicional para uma máquina desse tipo normalmente resulta em uma energia de vácuo específica de 70 a 100 kWh/t. A solução fornecida atingiu 50 kWh/t após o início em 2015. Como resultado das atividades subsequentes de atendimento ao cliente, o sistema foi otimizado ainda mais, graças aosdispositivos Ecoflow instalados, e agora está funcionando a 35 kWh/t de papel produzido.
A Ipek Kagit é um produtor turco de papel tissue. A Runtech substituiu o sistema de vácuo existente (3 bombas de anel líquido) do TM3 com um único soprador EP Turbo em 2015. Um sistema EcoFlow foi instalado ao mesmo tempo, permitindo que a fábrica otimizasse os níveis de vácuo sem sacrificar a eficiência de desaguamento. O resultado foi uma economia de 50% em energia, além de uma redução significativa do consumo de água.
