Papiertrocknungsverfahren

Papiertrocknungsverfahren sind Prozesse, um den Feuchtigkeitsgehalt von Papier während der Papierherstellung zu reduzieren. Die Papiertrocknung findet in der Papiermaschine statt. Der Großteil des Energieeinsatzes einer Papiermaschine entfällt auf das Entfernen von Wasser aus der Papierbahn. Daher ist eine energieeffiziente Entwässerung und Trocknung aus energetischer Sicht besonders wichtig.

Zur Trocknung von Papier werden mechanische und thermische Verfahren eingesetzt. Je geringer der Wassergehalt einer Papierbahn nach der mechanischen Trocknung ist, desto niedriger ist der Energiebedarf für ihre thermische Trocknung. Daher können große Energieeinsparungen erzielt werden, wenn bereits in der Pressenpartie einer Papiermaschine ein niedrigerer Feuchtigkeitsgehalt durch eine mechanische Entwässerung erreicht werden kann, zum Beispiel durch eine Schuhpresse. Der nach der Pressenpartie verbleibende Feuchtigkeitsgehalt muss mittels Zufuhr von Dampf thermisch weiter reduziert werden.

Es befinden sich mehrere potenzielle Technologien in der Diskussion, die eine effizientere thermische Trocknung ermöglichen könnten. Hierzu zählen die Impulstrocknung, die Dampfprall- und Luftpralltrocknung, die Kondensationsbandtrocknung oder die luftlose Trocknung.

Bei der Impulstrocknung wird die Idee verfolgt, den Trockengehalt der Papierbahn noch in der Pressenpartie zu erhöhen, indem bei sehr kurzer Kontaktzeit zwischen einer heißen Presse bei 150 bis 500 °C und einem Pressnip ein sehr hoher Druck auf das Papier ausgeübt wird. Dabei wird durch den erzeugten Wasserdampf das Wasser aus dem Papier getrieben, ohne dieses zu verdampfen. Durch den erhöhten Trockengehalt in der Pressenpartie wird weniger Dampf für die weitere Trocknung benötigt. Gleichzeitig steigt allerdings der Strombedarf für Antrieb und Beheizen der Presse, welche induktiv erhitzt wird. Wenngleich in einigen Veröffentlichungen hohe Einsparpotenziale berechnet wurden, so ist die Erwartung eines technischen Durchbruchs dieser Technologie in den letzten Jahren gesunken. Trotz über 25 Jahren F&E-Aktivitäten und einiger Pilotanlagen konnten die technischen Hürden, wie Blasenbildung auf dem Papier oder Delamination, also das Ablösen von einzelnen Papierschichten, nicht überwunden werden. Eine Markteinführung steht weiter aus.

Bei der Dampf- und Luftpralltrocknung wird überhitzter Dampf bzw. heiße Luft bei etwa 300 °C mit hoher Geschwindigkeit gegen die Papierbahn geblasen. Dadurch wird zunächst kein deutlich niedrigerer Energieverbrauch als bei herkömmlicher Zylindertrocknung erreicht. Jedoch steht das ver­dampf­te Wasser auch als Dampf zur Verfügung und kann mit höherem Wir­kungs­grad zur Abwärmenutzung verwendet werden. Obwohl auch diese Technologie bereits seit langem als Innovation in der Diskussion ist, steht die Markteinführung weiterhin aus.

Bei der Konden­sations­bandtrocknung wird die Papierbahn in Kontakt mit einem heißen Stahlband getrocknet. Es werden Dampfeinsparungen von 10 bis 20 Prozent erwartet. Nachdem bereits 1975 die Forschung an der Kondensationsbandtrocknung begonnen wurde, wurden erste kommerzielle Anlagen 1996 in Finnland und 1999 in Südkorea errichtet. Eine weite Verbreitung hat diese Technologie jedoch noch nicht erreicht und sie befindet sich noch immer im Anfangsstadium der Markteinführung.