Brevet FR2559514A1 — publié le 19850816

Dispositif pour une presse-sécherie de machines à papier La présente invention concerne un dispositif pour une presse-sécherie de machines à papier, constituée d'un cylindre sécheur et d'une ou de plusieurs hotte(s) à haute température disposée(s) au-dessus de ce dernier, et dans lequel le cylindre sécheur est alimenté par de la vapeur vive pro- duite dans la chaufferie, la ou les hotte(s) à haute température étant alimentée(s) en air de soufflage. Ce dispositif a pour but d'améliorer le taux d'utilisation de l'éner- gie en tirant parti de l'énergie contenue dans l'air sortant d'une instal- lation de séchage. Il est connu et actuellement usuel, dans les hottes à haute tempéra- ture, d'évacuer dans l'atmosphère l'air sortant après un réchauffement de l'air frais à 150-250 C environ. Les condensats formés dans le cylindre sécheur sont normalement détendus à la pression ambiante en deux étapes et conduits dans la chaufferie. La vapeur destinée au chauffage du cylindre est produite dans la chaufferie. L'inconvénient est qu'il se forme, lors de la détente des condensats, une grande quantité de vapeur de détente qui doit être condensée dans un condenseur à eau froide. L'énergie con- tenue dans cette vapeur est ainsi perdue. Les condensats détendus sont mis en pression au moyen d'une pompe d'eau d'alimentation depuis la pression ambiante jusqu'à la pression de la vapeur ou de la chaudière, puis ils sont soumis à une vaporisation dans la chaudière. Cette opération consomme une grande quantité d'énergie. L'énergie contenue dans la vapeur est ensuite utilisée pour le séchage dans l'installation de séchage. La vapeur d'eau contenue dans l'air sortant contient encore une énergie relativement grande qui est actuellement perdue pour la plus grande partie en étant évacuée dans l'atmosphère. Selon le brevet autrichien n 374 214, il a en outre été proposé de tirer parti de la chaleur résiduelle dans les hottes à air des machines à papier au moyen d'une pompe à chaleur. On utilise dans ce cas un groupe à turbine et compresseur dans lequel le compresseur est raccordé à une con- duite d'air sortant et la partie haute-pression est reliée à la turbine par l'intermédiaire d'un échangeur de chaleur, la différence de puissance étant fournie par un organe d'entraînement extérieur. Ce dispositif n'est pas en rapport avec l'objet de l'invention, puisqu'il s'agit en l'occur- SM s4 rence d'une hotte à air dont l'air sortant est à une température de 80 C. On connaît enfin, par le brevet allemand n 30 03 718, un procédé et un dispositif pour le séchage de papier ou de cellulose, dans lesquels le séchage est réalisé directement au moyen de vapeur surchauffée. L'échan- geur de chaleur installé est dans ce cas réalisé sous la forme d'un sur- chauffeur de vapeur, et le flux de vapeur passant par le compresseur est ensuite évacué à l'état de condensats. Le but de l'invention consiste, dans la presse-sécherie de machines à papier comprenant un cylindre sécheur alimenté en vapeur vive et des hottes à haute température à air de soufflage, à tirer parti de l'énergie contenue dans l'air sortant et à réduire par ce moyen la consommation en énergie primaire destinée au séchage, tout en concevant un dispositif apte à être monté dans des installations existantes. Selon la présente invention, ce but est atteint par le fait qu'un séparateur de vapeur pour séparer la vapeur de sortie est monté en aval du cylindre sécheur, ledit séparateur de vapeur étant, d'une part, relié à une conduite de vapeur séparée et, par l'intermédiaire d'un compres- seur, à la conduite d'alimentation du cylindre sécheur, et la condui- te de condensats dudit séparateur de vapeur étant, d'autre part, reliée à ladite conduite de vapeur séparée, par l'intermédiaire de l'échan- geur de chaleur,tandis qu'une conduite d'air sortant s'étend de la hotte à haute température à l'échangeur de chaleur et à un second échan- geur de chaleur auquel est raccordée une conduite pour l'alimentation de la hotte à haute température en air frais réchauffé. On insère ainsi dans le circuit de l'air sortant un échangeur de chaleur pour récupérer de l'énergie, les condensats sous pression étant ainsi vaporisés dans ledit échangeur de chaleur. Les condensats qui se-foerment dans le cylindre sécheur sont amenés au niveau de pression voulu dans 'l'échangeur de chaleur de la conduite d'air sortant o ils sont vaporisés au moyen de l'énergie contenue dans l'air sortant. Ensuite, la vapeur est comprimée à la pression de la vapeur du cylin- dre au moyen d'un compresseur. Une autre variante consiste à amener les condensats à la pression du cylindre au moyen d'une pompe dès avant leur vaporisation dans l'échangeur de chaleur de l'air sortant. L'invention est ainsi fondée sur le principe de l'utilisation de la chaleur contenue dans l'air sortant en vue de la production de va- peur; l'échangeur de chaleur est un générateur de vapeur chauffé au moyen de l'air sortant chaud; le flux de vapeur traversant le compresseur y est porté au niveau de pression nécessaire et ramené, conjointement avec de la vapeur vive, à la machine, ce qui permet une économie de quantités de vapeur vive importantes. Des modes de réalisation de la présente invention vont maintenant être décrits plus en détail, à titre d'exemples nullement limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue montrant un dispositif pour tirer parti de l'énergie de la pressesécherie; - la figure 2 est une vue montrant une variante du dispositif de la figure 1; et - la figure 3 est une vue montrant un dispositif selon l'invention dépourvu de compression mécanique. Ainsi que le montre la figure 1, on utilise dans la presse-sécherie d'une machine à papier une hotte à haute température 1 qui est montée sur des paliers autour d'un cylindre sécheur 2. La bande de papier à sécher est guidée autour du cylindre sécheur 2 et chauffée par la vapeur de ce dernier, l'humidité contenue dans la bande de papier étant ainsi absorbée et évacuée par de l'air de soufflage chaud introduit dans la hotte à haute température 1. En vue de tirer parti de la chaleur résiduelle, qui serait sinon perdue, on insère en sortie le dispositif selon la présente invention. La vapeur vive engendrée dans la chaufferie parvient, par l'intermédiaire d'une conduite de vapeur vive 3, à un détendeur 4 et est introduite, par l'intermédiaire d'une conduite d'alimentation 5, dans le cylindre sécheur 2 en vue du chauffage de ce dernier. A partir du cylindre sécheur 2, une conduite de condensats 6 mène à un premier séparateur de vapeur 19. La vapeur résiduelle est envoyée depuis le séparateur 19, par l'intermédiaire d'une conduite de vapeur séparée 20, à un compresseur 21 qui est mû par un moteur 22, en vue de parfaire son séchage. Les condensats du séparateur de vapeur 19 sont quant à eux amenés, par l'intermédiaire d'une dérivation 30 et d'un détendeur 31, à un second séparateur de vapeur 25. A partir de là, la vapeur ré- siduelle est envoyée, par une conduite de vapeur de détente 26, dans un condenseur 29, o elle est refroidie par de l'eau de refroidissement 33 et utilisée à l'état de condensats. En outre, l'eau ou les condensats du séparateur de vapeur 25 sont envoyés vers la chaufferie, par l'intermédiaire d'une conduite d'alimentation 27 de chaudière et d'une pompe 28. Depuis la dérivation 30, les condensats parviennent, par l'intermédiaire d'une conduite de condensats 24, à un échangeur de chaleur 14 qui est chauffé par l'air prélevé dans la hotte à haute température 1 par l'intermédi- aire d'une conduite d'air sortant 10. Enfin, les condensats, qui sont alors vaporisés, sont extraits de l'échangeur de chaleur 14 et envoyés vers une pièce en forme de T 32 et de là vers la conduite d'alimenta- tion 5 par l'intermédiaire d'une conduite de pression 23. L'air sortant de la hotte à haute température 1 est envoyé, après avoir cédé son énergie dans l'échangeur de chaleur d'air sortant 14, vers un second échangeur de chaleur à air frais 15 par une conduite d'air sortant 10, puis évacué dans l'atmosphère par une soufflerie d'air sortant 18. De l'air aspiré par une soufflerie 17 et une conduite d'air frais 16 est réchauffé dans l'échangeur de chaleur 15, puis envoyé sous pression, par une conduite d'air 13 et au moyen d'une seconde soufflerie 12, dans une chambre de combustion 8 o il est chauffé à la température de l'air de soufflage. Une conduite d'air d'alimentation 9 débouche dans la cham- bre de combustion 8. L'air ainsi chauffé pénètre, en tant qu'air de souf- flage, dans la hotte à haute température 1 par l'intermédiaire d'une conduite d'air de soufflage 7. Une conduite d'air de recyclage 11 est insérée entre la conduite d'air sortant 10 et la conduite d'air 13, pour élever la température de l'air de soufflage. La figure 2 représente une variante du dispositif de l'invention, en utilisant les mêmes références numériques. La différence réside dans le fait que le compresseur 21 est disposé en amont de la pièce en forme de T 32 dans la conduite de vapeur séparée 20. Une pompe 34 est encore nécessaire dans la conduite de condensats 24, mais toutefois la pression descondensats est élevée à la pression du cylindre dès avant la vaporisa- tion dans l'échangeur de chaleur 14, ce qui permet de réduire la consom- mation d'énergie dans le compresseur 21. Enfin, la figure 3 représente une autre variante du dispositif, sans compression mécanique, en mettant en évidence les différences avec le dispositif de la figure 1. A partir du séparateur de vapeur 19, la va- peur résiduelle parvient maintenant directement dans un éjecto-compres- seur ou thermo-compresseur 35 et dans la conduite d'alimentation 5, par l'intermédiaire de la conduite de vapeur séparée 20. Grâce au dispositif de l'invention, il est produit une moindre quantité de vapeur de détente qui doit être ensuite condensée. La quanti- té d'eau de refroidissement est ainsi fortement réduite. Les besoins en énergie nécessaires à l'obtention de la pression du cylindre sont éga- lement fortement réduits par le fait que la vaporisation est effectuée sous pression. En outre, la production de vapeur dans le système permet de réduire les pertes en lignes-des condensats et de la vapeur vive, grâ- ce aux moindres quantités traitées. Mais l'avantage principal du dispositif de l'invention réside dans la forte diminution de l'énergie nécessaire au séchage, qui devait jusqu'à présent être produite à l'aide d'une énergie primaire. Il con- vient en outre de ne pas oublier que la meilleure utilisation de l'air sortant entraîne également une moindre pollution pour l'environnement. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour une presse-sécherie de machines à papier, comprenant un cylindre sécheur (2) et une ou plusieurs hotte(s) à haute température (1) disposée(s) au-dessus de ce dernier, et dans lequel le cylindre sécheur (2) est alimenté par de la vapeur vive produite dans la chaufferie, la ou (les) hotte(s) à haute température (1) étant alimentée(s) en air de soufflage, caractérisé en ce qu'un séparateur de vapeur (19) pour séparer la vapeur de sortie est monté en aval du cylindre sécheur (2), ledit séparateur de vapeur (19) étant, d'une part, relié à une conduite de vapeur séparée (20) et, par l'intermédiaire d'un compresseur (21), à la conduite d'alimentation (5) du cylindre sécheur (2) , et la conduite de condensats (24) dudit séparateur de vapeur (19) étant, d'autre part, reliée à ladite conduite de vapeur séparée (20), par l'intermédiaire de l'échangeur de chaleur (14), et en ce qu'une conduite d'air sortant (10) s'étend de la hotte à haute température (1) à l'échangeur de chaleur (14) et à un second échangeur de chaleur (15) auquel est raccordée une conduite pour l'alimentation de la hotte à haute température (1) en air frais réchauffé. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le com- presseur (21) est disposé en amont ou en aval du point d'admission des conden- sats vaporisés. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que, dans le cas o le compresseur (21) est disposé en amont d'une pièce en forme de T (32), une pompe (34) est insérée dans la conduite de condensats (24). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caracté- risé en ce que la conduite de vapeur séparée (20) est reliée à un éjectocompres- seur (35). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractéri- sé en ce qu'une conduite d'air de recyclage (11) est disposée entre la conduite d'air sortant (10) et une conduite d'air (13) provenant de l'échangeur de chaleur (15).