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Verfahren zum Kochen unter Umwälzung der Lauge durch eine Pumpe.
Es besteht eine Reihe von Verfahren, die das Ziel verfolgen, die Zirkulation der Lauge in Zell- stoffkochern zu verbessern. Bei diesen bekannten Verfahren wird die Koehflüssigkeit durch eine
Pumpe oder auch durch einen Injektor bei unterschiedlicher Anordnung der Saug-und Druckleitungen zum Umlauf gebracht, während die Erwärmung des Kochgutes sowohl auf indirektem Wege durch
Kalorisatoren oder auch auf direktem Wege durch Zusetzen des Heizdampfes in der Umpumpleitung oder auch im Kocher selbst vorgenommen wird.
Die indirekte Beheizung bietet zwar den Vorteil, dass die Koehflüssigkeit nicht durch das Dampfkondensat verdünnt wird, wodurch beim Sulfitverfahren eine schädliche Verminderung des so wichtigen K'1lkgehaltes der Kochlauge vermieden wird, und dass ausserdem mit Dampf gekocht werden kann, der einen Druck hat, welcher niedriger ist als der zeitweise im Kocher herrschende. Mit diesen mit Kalorisatoren arbeitenden Verfahren sind anderseits aber auch grosse Nachteile verbunden. Wenn nämlich durch die Heizrohre nicht sehr grosse Flüssigkeitsmengen mit grosser Geschwindigkeit hindurchgeleitet werden, so verkrusten die Rohre sehr leicht. Ferner ist entsprechend dem unterschiedlichen Temperaturgefälle die Kochdampfaufnahme zu Beginn der Kochung sehr gross, gegen Ende derselben jedoch sehr klein.
Hiezu kommt noch, dass die Einrichtung und der Betrieb dieser Verfahren wegen der grossen Abmessungen der säurefesten Pumpen, Rohrleitungen und Heizapparate sehr kostspielig und daher in vielen Fällen unwirtschaftlich sind.
Die Verfahren mit direkter Beheizung der umgewälzten Lauge waren bisher mit dem Nachteil verbunden, dass nur Dampf verwendet werden konnte, welcher eine den Kocherdruck übersteigende Spannung besass. Dampf von niederer Spannung, der in Zellstoffabriken meist in grosser Menge zur Verfügung steht, und für den eine Verwendungsmöglichkeit vielfach nicht vorhanden ist, konnte nach den bekannten Verfahren nicht benutzt werden. Weitere Nachteile dieser Verfahren mit direkter Beheizung sind die Gefahr der Verkrustung der Rohrleitungen und der Vergipsung des Kochgutes wie auch der stark wechselnde Dampfverbrauch.
Es hat sich nun herausgestellt, dass man, unter Vermeidung dieser Nachteile, der umgepumpten Lauge auf direktem Wege Wärme zuführen kann, wenn man unter Verwendung eines zwecks Dampfzuleitung in die Druckleitung der Pumpe eingebauten Strahlapparates so arbeitet, dass der dem unmittelbar hinter der Pumpe angeordneten Strahlapparat zugeführte Dampf eine Spannung besitzt, die niedriger ist als die im Kocher herrschende Spannung.
Nach dem neuen Verfahren gelingt es, bei billigster Anlage und sparsamem Betrieb Dampf niederer Spannung zu verwenden, wodurch in einer bestehenden Gegendruck-und Anzapfkraftanlage die Kraft für die Umwälzpumpe mehr oder weniger kostenlos gewonnen wird. Es ist dies so zu verstehen, dass die Kraftleistung einer Gegendruck-oder Anzapfmaschine ungefähr um den Kraftverbrauch der Umwälzpumpe steigt, wenn man den Gegendruck etwa von 6'5 auf 4 atü ermässigt. Es wird ferner möglich, den Dampfverbrauch während der ganzen Heizperiode praktisch gleichmässig zu gestalten und so die Dampf-und Kraftanlage zu entlasten und zu vereinfachen. Ausserdem ist es möglich, beim Sulfitkochverfahren mit Laugen höheren Kalkgehaltes zu arbeiten, was eine höhere Stoffausbeute bedingt und ausserdem die Kondensatverdünnung wettmacht.
Neben geringerem Kohleverbrauch und geringerem Anfall von Abfallstoffen sind der sehr gleichmässige Aufschluss des Kochgutes und die verbesserte Qualität bei schönerer Farbe weitere Vorteile des Verfahrens.
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Wesentlich für einen guten Umlauf der Kochlauge ist bekanntlich auch die Anordnung des Siebes. Bei dem neuen Verfahren kann das Saugsieb an der tiefsten Stelle im Kocher so angeordnet und gebaut werden, dass auch die am tiefsten liegenden Teile des Kochgutes restlos im Bereiche der Umwälzung sind. Dadurch wird eine Absaugung bzw. Wiederzuführung der Lauge an mehreren Stellen unnötig.
Es ist zwar schon vorgeschlagen worden, bei der direkten Erhitzung der umgepumpten Lauge die Dampf zuführungsleitung an das Laugenumwälzsystem direkt anzuschliessen, u. zw. an die Druckleitung. Jedoch erfolgte hiebei der Anschluss ohne die Vermittlung eines Strahlapparates, so dass im Gegensatz zu der vorliegenden Erfindung zwangsläufig die Spannung des zuzuführenden Dampfes nicht nur in üblicher Weise um ein bestimmtes Mass über dem Kocherdruck liegen muss, sondern es musste die Spannung darüber hinaus auch noch entsprechend der Förderhöhe der Pumpe vergrössert werden.
In andern Fällen hat man auch schon den Dampf mittels zweier Strahlapparate zugeleitet.
Hiebei hat man jedoch nicht beabsichtigt, mit Dampf niederer Spannung zu arbeiten, da die Anordnung der Strahlapparate in der G3samtapparatur ein Funktionieren nur bei einer Arbeitsweise mit einem Druck, der über dem Kocherdruck liegt, gestattet. Denn die Tatsache, dass bei diesem Verfahren einer Pumpe zwei Strahlapparate, die in ganz verschiedenen Druckbereichen liegen, zugeordnet sind, macht die Verwendung von Dampf niederer Spannung unmöglich. Es würde nämlich der eine Injektor, weil er in einem bedeutend niedrigeren Druckbereich liegt als der andere, viel mehr Flüssigkeit von der Pumpe als der andere erhalten. Um diesen Unterschied auszugleichen, muss man den ersten Injektor am Eintritts-oder Austrittsstutzen drosseln, wobei er aber abspringen und keinen Dampf mehr ansaugen würde.
Es können also die beiden Injektoren als Anwärmeapparate nur funktionieren, wenn sie Dampf erhalten, der höher gespannt ist als der Kocherdruck.
Endlich hat man auch schon versucht, durch eine Kombination mehrerer Injektoren Heizdampf in die Umpumpleitung einzuführen. Aus theoretischen Gründen würde eine derartige Vorrichtung überhaupt erst dann zu arbeiten vermögen, wenn der Gesamtdruck des Injektorensystems über dem im Kocher herrschenden Druekliegen würde. Praktisch wird solch ein kompliziertes System aber kaum jemals klaglos funktionieren.
Das Verfahren gemäss der Erfindung kann beispielsweise mit der in der Z3ichnung dargestellten Vorrichtung ausgeführt werden.
Aus dem Kocher 1 wird durch das an der tiefsten Stelle desselben angeordnete Saugsieb 2 die Koohflüssigkeit mittels der ausserhalb des Kochers liegenden Schleuderpumpe 3 abgesaugt und durch den Strahlapparat 4 oben in den Kocher wieder eingeführt. Das Druckrohr 5 kann zum Teil auch innen im Kocher (als Rohr 6) verlaufen, wie dies punktiert dargestellt ist. An den Saugstutzen des Strahlapparates 4 ist die Dampfleitung 7 angeschlossen, in die ein Regler 8 sowie ein Absperr-Rückschlagorgan 9 eingebaut sind. An die Saugleitung der Pumpe können zweckmässig auch noch die Rohrleitungen für Ablauge, Waschwasser, Frischlauge und Frischwasser angeschlossen werden, so dass die Anbringung weiterer Stutzen am Kocher sich erübrigt und die Pumpe auch zum Belaugen, Öffnen, Waschen und Ausspritzen des Kochers verwendet werden kann.
Die Arbeitsweise des Verfahrens gestaltet sich wie folgt :
Bei in Betrieb gesetzter Pumpe 3 kommt die Kochflüssigkeit durch den Strahlapparat 4hindurch in Umlauf. Der Strahlapparat, dessen. Treibstrahl nicht Dampf, sondern Lauge ist, wirkt nicht nur als Strahlpumpe, sondern auch als Kondensator und ermöglicht es, dass beispielsweise Dampf von 4 atü Spannung zugesetzt werden kann, während im Kocher ein Druck von 5 atii herrscht. Der Regler 8, der von beliebiger Bauart sein kann (z. B. kann eine B3grenzungsdüse Verwendung finden), bewirkt einen während der ganzen Heizperiode gleichbleibenden Dampfzusatz, und das Rückschlagorgan sperrt selbsttätig ab, wenn die Pumpe 3 bei den Dampfdruck übersteigendem Kocherdruck stehen bleiben sollte.
Die Fördermenge der Pumpe braucht nur gering zu sein ; beispielsweise kann sie für einen Zehntonnenkocher etwa 3 m3 in der Minute betragen. Es hat dies seinen Grund einmal in der direkten Beheizung, zum andern in dem in Richtung von oben nach unten im Kocher erfolgenden Umlauf der Kochflüssigkeit. Hiebei stellen sich im Kocher Ebenen gleicher Temperatur von selbst ein, während hingegen beim Umlauf in umgekehrter Richtung, also bei einer Strömung im Kocher von unten nach oben, Ströme verschiedener Temperatur auftreten, die eine Steigerung der Fördermenge bedingen würden.
Die Förderhöhe der Pumpe richtet sich nach dem zu verwendenden Druck im Kocher und im Dampfrohr ; sie wird normalerweise annähernd 20 m betragen. Es ergibt sich unter diesen Verhältnissen ein Kraftverbrauch von ungefähr 20 PS, während für den gleichen Kocher bei Kalorisatorheizung
10 Fördermenge und 10 m Förderhöhe annähernd 35 PS aufgewendet werden müssen.
Die zuzusetzende Dampfmenge wird bei dem Zehntonnenkocher während der ganzen beispielsweise sieben Stunden dauernden Heizperiode bis zum Erreichen der Höchsttemperatur etwa 3000 kg in der Stunde betragen. Nach diesen sieben Stunden wird die Dampfzufuhr abgestellt und sodann nur unter fortgesetztem Umpumpen fertiggekocht. Die Dauer und die Intensität der Heizperiode
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richten sich zum Teil auch nach der Zahl der vorhandenen Kocher, wobei anzustreben ist, dass der Gesamtdampfverbrauch ständig möglichst gleichmässig bleibt. B3Î Kalorisatorheizung werden zu Beginn der Kochung etwa 8000 kg Dampf in der Stunde aufgewendet ; dieser Verbrauch vermindert sich allmählich auf etwa 1000 kg in der Stunde und darunter gegen Ende der Kochung.
Die Temperaturzunahme der Kochflüssigkeit im Strahlapparat ist bei dem Dampfzusatz in der beschriebenen Weise sehr gering. Da ausserdem die Flüssigkeit an der Dampfzusatzstelle eine sehr hohe Geschwindigkeit hat, so kann nirgends im ganzen System eine Verkrustung oder Vergipsung
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