APPLICATION OF COGENERATION IN PRODUCTION OF HYGIENIC PAPER
ПРИМЕНЕНИЕ КОГЕНЕРАЦИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ ГИГИЕНИЧЕСКОЙ БУМАГИ

Область использования изобретения
Настоящее изобретение относится к способу изготовления гигиенической бумаги, согласно которому отходящие горячие газы газовой турбины используют в технологическом процессе (в процессе сушки гигиенической бумаги) и в то же время генерируют электричество (когенерация).
Предпосылки к созданию изобретения
Сушка бумаги является одной из операций, которая требует наибольшего количества энергии в процессе изготовления гигиенической бумаги. В ходе выполнения этой операции бумажное полотно сушат под колпаком цилиндра, вокруг которого она намотана, подвергая воздействию горячего воздуха, генерируемого с помощью горелок. В горелках используют природный газ или любое другое жидкое топливо, и их единственным назначением является генерирование тепла. С другой стороны, пар, подаваемый в цилиндр сушильной машины «Янки», получают от паровых котлов, где используют топливо.
Полотно тонкой бумаги, ширина которого составляет от 3 м до 5,5 м, содержащее 5% воды, изготавливаемое со скоростью 2000 м/мин, получают путем сцеживания воды из смеси, содержащей 99,8% воды и 0,2% волокна. Как раскрыто выше, это бумажное полотно сушат в положении, когда оно огибает большие нагреваемые цилиндры, называемые сушильными цилиндрами «Янки». Через сушильную машину «Янки» пропускают также пар. Эта операция, выполняемая на сушильной машине «Янки», является наиболее значительной стадией процесса изготовления гигиенической бумаги по потреблению энергии.
Так как стоимость энергии в настоящее время непрерывно повышается, то снижение стоимости путем сокращения большого потребления энергии в упомянутой операции сушки является желательным усовершенствованием упомянутого процесса.
Кроме того, при современном уровне техники на предприятиях, выпускающих гигиеническую бумагу, большую часть операций выполняют на машинах и устройствах с использованием электрической энергии. В такой ситуации производство на предприятиях остается не защищенным от снижения эффективности, происходящего в результате отключений питающих электросетей. Большое потребление энергии, рост цен и колебания, испытываемые при использовании топлива, не способствуют тому, чтобы работа двигателей-генераторов на жидком топливе была экономически эффективной. Кроме того, качество сетевого электричества является еще одной проблемой. Падения напряжения в питающих сетях препятствуют непрерывному действию большинства машин, используемых в производстве, и могут даже приводить к выходу из строя некоторых из них. Такая ситуация ведет к снижению эффективности и нарушению технологического процесса на производственном предприятии, а обслуживание вышедших из строя устройств требует дополнительных затрат.
На предприятиях, вырабатывающих электроэнергию, в зависимости от использования двигателя или турбины эффективность при выработке электроэнергии колеблется в пределах 20-55%, а 45-80% потребляемой энергии преобразуется в тепловую энергию и рассеивается в атмосфере. Выработка электроэнергии этими известными обычными способами не только ведет к загрязнению окружающей среды, но также недостаточно экономически эффективна, так как большая часть потребляемой энергии теряется в виде выбрасываемого тепла.
Когенерация, которая может быть определена как производство электроэнергии с помощью газовых турбин и использование тепла горячих отходящих газов этих турбин в различных производственных процессах, является способом, который в настоящее время используют во многих секторах промышленности. 85-90% суммарной эффективности может быть достигнуто посредством использования газовых теплоэлектрогенерирующих установок, на которых одновременно производят теплоту и электроэнергию.
Например, в заявке на патент США № US 2005160618 раскрыта система когенерации, используемая для сушки гигиенической бумаги. Однако эта заявка скорее направлена на создание разрежения посредством использования пара, чем на минимизацию потребления тепла и электроэнергии.
Сущность изобретения
Целью настоящего изобретения является осуществление способа изготовления гигиенической бумаги, посредством которого исключают проблемы, связанные с подачей энергии питающими сетями, при которой происходят остановы и нарушения производственного процесса, и посредством которого в то же время обеспечивают возможность экономии энергии при изготовлении гигиенической бумаги.
В соответствии с этой целью осуществляют способ изготовления гигиенической бумаги, согласно которому электроэнергию вырабатывают путем сжигания газа с использованием турбины, а горячие отходящие газы турбины используют для сушки гигиенической бумаги, а отходящие газы после процесса сушки гигиенической бумаги сначала используют для генерирования пара в паровых котлах, а затем в абсорбционном холодильнике получают холодную воду, используемую для локального охлаждения, и таким образом решают поставленную проблему.
Подробное описание изобретения
Чертежи, приведенные в качестве иллюстрации применения способа теплоэлектрогенерирования в производстве гигиенической бумаги, в котором осуществлены принципы настоящего изобретения, прилагаются. На этих чертежах изображено:
на фиг.1 - блок-схема приведенного в качестве примера варианта осуществления предложенного изобретением способа изготовления гигиенической бумаги;
на фиг.2 - таблица, в которой приведены определенные характеристики и параметры турбины, которую использовали в варианте осуществления предложенного изобретением способа изготовления гигиенической бумаги.
Компоненты на чертежах обозначены отдельными номерами позиций и перечислены ниже:
1 - Газовая турбина.
2 - Горелка.
3 - Сушильный цилиндр для сушки бумаги.
4 - Паровой котел.
5 - Абсорбционный холодильник.
Предложенный изобретением способ изготовления гигиенической бумаги включает: выработку электроэнергии с помощью газовой турбины путем ее вращения посредством использования энергии отходящих газов камеры сгорания; подачу вырабатываемой электроэнергии к различным машинам и устройствам, работающим на электроэнергии, используемым в производственном процессе; сушку бумаги с использованием отходящих газов турбины, которые потеряли относительную часть их энергии, переданной сушильным цилиндрам для сушки бумаги, которую наматывают вокруг сушильного цилиндра для ее сушки.
Горячие газы, отходящие на этой стадии и содержащие относительное количество водяного пара, пропускают через паровой котел для получения пара, а затем получают холодную воду в абсорбционном холодильнике.
Упомянутая турбина предпочтительно работает на природном газе и является турбиной типа «TBM-T70», модель «TAURUS 70-10301 Axial», изготовленной на предприятии «Турбомаш», или подобной турбиной. На фиг.2 приведена таблица, в которой представлены определенные технические характеристики и параметры работы упомянутой турбины. С помощью турбины подают воздух, требующийся для сжигания природного газа, из внешней окружающей среды, и температура отходящего газа турбины изменяется в зависимости от температуры внешней окружающей среды. Например, если температура внешней окружающей среды -10°C, то ожидается, что температура отходящего газа турбины будет около 480°C, и температура отходящего газа турбины повышается по мере повышения температуры внешней окружающей среды.
Отходящий газ турбины направляют по трубам к горелке канального типа. В упомянутой горелке в качестве топлива также используют природный газ. В случаях, если температура отходящего газа турбины недостаточно высока для использования газа в процессе сушки бумаги, обеспечивают дополнительную энергию горения в этой горелке для повышения температуры газа, направляемого в сушильный цилиндр для сушки бумаги. Если отходящий газ турбины не содержит достаточного количества кислорода для горения, то может быть организована подача дополнительного количества воздуха из внешней окружающей среды. Если температура отходящего газа турбины достаточна для использования его в процессе сушки бумаги, то отходящий газ турбины пропускают через горелку без какого-либо дополнительного воздействия. В другом варианте осуществления изобретения в случаях, когда температура отходящего газа турбины достаточна для использования его в процессе сушки бумаги, отходящий газ турбины направляют по байпасному трубопроводу и подают непосредственно в сушильный цилиндр для сушки бумаги в обход горелки.
Газ с достаточной температурой для использования его в процессе сушки бумаги направляют в сушильный цилиндр сушильной машины «Янки» для сушки бумаги. Сушильный цилиндр сушильной машины «Янки» для сушки бумаги представляет собой цилиндр относительно большого диаметра, имеющий неперфорированную поверхность, вокруг наружной поверхности которого намотано бумажное полотно, содержащее воду. Нагрев цилиндра осуществляют паром изнутри. Здесь обеспечивают выпаривание влаги, содержащейся в бумаге, посредством воздействия горячего газа на бумагу с внешней стороны сушильного цилиндра и тепла пара, действующего на бумагу изнутри цилиндра.
Относительно охлажденный и увлажненный отходящий газ сушильного цилиндра сушильной машины «Янки» для сушки бумаги направляют в паровой котел и абсорбционный холодильник. Абсорбционный способ охлаждения представляет собой способ, известный в данной области техники, и пар, и холодную воду получают из отходящего газа посредством использования химических веществ, например бромида лития в жидкой фазе. Таким образом, обеспечивают систему охлаждения, не зависящую от электроэнергии, как это имеет место в случае использования компрессорных систем охлаждения.
Описанное направление изобретения может быть осуществлено посредством использования одной цепочки оборудования, хотя оно может быть также осуществлено посредством использования двух или большего числа цепочек оборудования, действующих параллельно. Системы трубопроводов между основными единицами оборудования, например упомянутой турбиной, горелкой, сушильным цилиндром для сушки бумаги, абсорбционным холодильником, могут быть спроектированы и изготовлены хорошо известными в данной области техники способами таким образом, чтобы они были простыми в использовании, безопасными и обладающими гибкостью действия в соответствии с требованиями конкретного производства, в котором надлежит использовать предложенный способ.
Блок-схема приведенного в качестве примера варианта осуществления предложенного изобретением способа показана на фиг.1.
Все компоненты, раскрытые в предложенном изобретением способе, выполнены по внешним параметрам таким образом, чтобы можно было сократить капиталовложения или разместить их на существующих ограниченных производственных площадях.
В данном описании раскрыты фундаментальные принципы изобретения. В объеме этих фундаментальных принципов могут быть предложены различные варианты осуществления изобретения. Изобретение в существенной степени соответствует формуле изобретения.