AT391154B - Verfahren zur verringerung des energieverbrauchs beim mahlen von fasermaterial - Google Patents

Description

Nr. 391154

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung des Energieverbrauches beim Mahlen eines Gemisches oder einer Suspension von Fasermaterial, z. B. von feuchten Holzschnitzeln, in einem Refiner mit einem Einlaß und einem Auslaß für das Fasermaterial, und einem Mahlraum zwischen relativ zueinander bewegten Mahlflächen, wo das Material während einer vorbestimmten Verweilzeit bearbeitet wird, wobei der Refiner mit einer vorbestimmten Drehzahl betrieben wird und wenigstens eine der Mahlflächen des Refiners mit einer vorbestimmten Anzahl Schneidelementen versehen ist, wobei sich aus dem Produkt aus Drehzahl und Schneidelementanzahl die Mahlfiequenz ergibt

Die Energieumwandlung ist bei bekannten Verfahren sehr hoch und erreicht pro Mahlstufe eine Größe von annähernd 1000 kWh pro Tonne Pulpe, das ist beim Mahlen in zwei Stufen ein Gesamtverbrauch von annähernd 2000 kWh pro Tonne erzeugter Pulpe. Nur ein kleiner Teil dieser Energiemenge wird für die Zerfaserungsarbeit als solche verwendet, während der überwiegende Teil für die Umwandlung der Feuchtigkeit in dem Fasermaterial und einer möglicherweise zugesetzten Flüssigkeit in Dampf verbraucht wird. Der im Mahlraum erzeugte Dampf nimmt ein Volumen ein, das als solches nicht erwünscht ist, da der Dampf bei dem im Mahlraum herrschenden Druck den Durchgang des Fasermaterials durch den Mahlraum erschwert und auch die Verweilzeit des Fasermaterials in der Mahlzone herabsetzt.

Bei Stoffmühlen mit einem festen Teil, dem Stator, und einem benachbarten beweglichen Teil, dem Rotor, wird die Umdrehungszahl des Rotors in Umdrehungen pro Sekunde, multipliziert mit der Anzahl der Nuten am Umfang der Mahlflächen, als Mahlfiequenz bezeichnet

Rotorumdrehungszahlen in der Größenordnung von 1800 bis 1000 U/min können als normal angesehen werden, die zu Mahlfrequenzen von 6000 bis 20000 Hz führen.

Stoffmühlen zur Durchführung derartiger Verfahren sind z. B. aus der AT-PS 323 544, der CA-PS 901 857, der CA-PS 1079 559 und der US-PS 3 815 834 bekannt

Die AT-PS 323 544 offenbart eine Scheibenmühle, insbesondere zur Behandlung von Zellulosematerial, mit zwei einander gegenüberliegenden Mahlscheiben, die relativ zueinander drehbar sind, wobei das Mahlgut durch zumindest eine Zufuhröffnung in der Nähe des Zentrums der Mühle in den Raum zwischen den Mahlscheiben eingespeist und beim Durchgang zwischen den Scheiben in ein diese umgebendes Gehäuse bearbeitet wird, wobei zumindest eine Mahlscheibe ein Kanalsystem aufweist welches in radialer Richtung innerhalb der Zufuhröffnung im Raum zwischen den Mahlscheiben seinen Einlaß besitzt und im Gehäuse endet, durch welches Kanalsystem der durch den Mahlvorgang gebildete Dampf nach außen abgeführt und ein möglicher Überdruck zwischen den Mahlscheiben entspannt wird.

Bezüglich der Ausbildung der Mahlorgane selbst die bei modernen Maschinen allgemein auswechselbar sind, da sie starker Beanspruchung ausgesetzt sind, ist in großem Umfang Forschungs- und Entwicklungsarbeit aufgewendet worden. In der CA-PS 901 857 sind scheibenförmige und auch konische Mahlsegmente mit verschiedenen Mustern, wie Nuten oder Rippen gezeigt, um einen möglichst wirksamen Mahlvorgang zu erzielen.

Ein anderes Muster ist in der US-PS 3 815 834 gezeigt, und zwar für eine Scheibenmühle, wobei die Nuten bei kleinerem Scheibendurchmesser in einem verhältnismäßig großen Abstand angeordnet sind und der Abstand weiter außen in Richtung auf den Umfang der Scheibe immer kleiner wird.

In der Industrie ist eine wirksame Extraktion von Dampf aus der Mahlzone der Mühlen lange Zeit ein Problem gewesen.

In der CA-PS 1 079 559 ist ein Beispiel gezeigt, bei dem die Mahlsegmente neben Nuten mit Öffnungen versehen sind, welche den Dampf und das folgende Fasermaterial aus dem Mahlraum zur Rückseite der Mahlsegmente leiten.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Verringerung des Energieverbrauches beim Mahlen eines Gemisches oder einer Suspension von Fasermaterial, z. B. von feuchten Holzschnitzeln, in einem Refiner.

Dieses Ziel wird mit einem Verfahren der eingangs angegebenen Art dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß die Mahlfrequenz von 6000 bis 20000 Hz auf 200 bis 2000 Hz durch eine Verringerung der Anzahl der Schneidelemente von 400 bis 600 auf 20 bis 60 unter gleichzeitiger Aufrechterhaltung der normalen Drehzahl von 1000 bis 1800 U/min reduziert wird, wobei die Verweilzeit des Fasermaterials im Mahlraum erhöht wird, um die aufgrund der verminderten Mahlfrequenz verringerte Mahlimpulsanzahl zu kompensieren, und daß die Mahlflächen teilweise konisch oder zylindrisch ausgebildet werden und zugleich ein größeres Volumen im Mahlraum ohne Vergrößerung des Durchmessers der Mahlelemente vorgesehen wird, und daß während des Betriebes kontinuierlich radial aus dem Mahlraum Dampf abgelassen wird, wobei der Dampf von der im Gemisch bzw. der Suspension enthaltenen Flüssigkeit fieigesetzt wird, wodurch der aus dem Mahlraum abgelassene Dampf zuerst im Refiner von im wesentlichen dem gesamten dem Dampf folgenden Fasermaterial befreit wird und danach aus dem Refiner durch mindestens einen eigenen Dampfauslaß getrennt vom Fasermaterial abgeleitet wird.

Die Erfindung hat den Effekt, daß der Energieverbrauch beträchtlich verringert werden kann, und zwar in günstigen Fällen auf weniger als die Hälfte, wenn die Mahlfiequenz von der vorangehend angeführten normalen Mahlfrequenz in der Größenordnung von 6000 bis 20000 Hz auf etwa 200 bis 2000 Hz verringert wird, wobei die Umdrehungsgeschwindigkeit des Rotors in der Größenordnung von 1800 bis 1000 U/min beibehalten wird, die Anzahl an Schneidelementen jedoch beim Rotor und Stator von üblicherweise 400 bis 600 auf 20 bis 60 verringert wird. -2-

Claims (1)

1. Nr. 391 154 Um die obgenannte verringerte Mahlfrequenz zu kompensieren, ist erforderlich, das Volumen, d. h. die Verweilzeit zwischen den Mahlsegmenten, zu vergrößern bzw. zu verlängern. Da man bei einer Scheibenmühle mit nur in radialer Richtung verlaufendem Mahlraum aufgrund der bei einer bestimmten Umdrehungszahl auf das Fasermaterial einwirkenden Zentrifugalkraft bezüglich des Durchmessers der Mahlzone beschränkt ist, ist es dagegen bei einem zylindrisch oder etwas konisch ausgebildetem Mahlraum möglich, das Volumen der Mahlzone zu vergrößern. Auf diese Weise kann der Durchmesser innerhalb vernünftiger Grenzen gehalten werden, während gleichzeitig die Länge der Mahlzone vergrößert und der Weg des Fasermaterials durch die Mühle, d. h., entlang der zylindrischen oder konischen Fläche verlängert wird. Um die Verweilzeit in der Mühle zu verlängern und den Energieverbrauch herabzusetzen, wird nach der vorliegenden Erfindung der größere Teil des im Mahlraum eizeugten Dampfes kontinuierlich und im wesentlichen entlang der gesamten Rotorlänge von der Mahlzone abgeführt, wodurch die Zugänglichkeit der Mahlflächen für das Fasermaterial verbessert ist und die Verweilzeit des Fasermaterials in der Mahlzone als solcher verlängert ist, und zusätzlich wird dieser Teil des Dampfes von dem Hauptteil des dem Dampf möglicherweise folgenden Fasermaterials getrennt. Die Dampfabtrennung vom Fasermaterial sollte so vollständig wie möglich erfolgen, um die Kompressibilität des Schnitzel-Faser-Wasser-Dampf-Gemisches zu verringern und die Wirksamkeit der Scherkräfte auf die Schnitzeln und Fasern zu vergrößern. Darauf wird der Dampf aus der Mühle getrennt von dem Fasermaterial durch einen oder mehrere Dampfauslässe abgeleitet Die Dampfmenge wird ferner dadurch geregelt, daß eine vorbestimmte Druckdifferenz zwischen dem Dampfauslaß und dem Fasermaterialauslaß aufrechterhalten wird. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Verringerung des Energieverbrauches beim Mahlen eines Gemisches oder einer Suspension von Fasermaterial, z. B. von feuchten Holzschnitzeln, in einem Refiner mit einem Einlaß und einem Auslaß für das Fasermaterial, und einem Mahlraum zwischen relativ zueinander bewegten Mahlflächen, wo das Material während einer vorbestimmten Verweilzeit bearbeitet wird, wobei der Refiner mit einer vorbestimmten Drehzahl betrieben wird und wenigstens eine der Mahlflächen des Refiners mit einer vorbestimmten Anzahl Schneidelementen versehen ist, wobei sich aus dem Produkt aus Drehzahl und Schneidelementanzahl die Mahlfrequenz ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Mahlfrequenz von 6000 bis 20000 Hz auf 200 bis 2000 Hz durch eine Verringerung der Anzahl der Schneidelemente von 400 bis 600 auf 20 bis 60 unter gleichzeitiger Aufrechterhaltung der normalen Drehzahl von 1000 bis 1800 U/min reduziert wird, wobei die Verweilzeit des Fasermaterials im Mahlraum erhöht wird, um die aufgrund der verminderten Mahlfrequenz verringerte Mahlimpulsanzahl zu kompensieren, und daß die Mahlflächen teilweise konisch oder zylindrisch ausgebildet werden und zugleich ein größeres Volumen im Mahlraum ohne Vergrößerung des Durchmessers der Mahlelemente vorgesehen wird, und daß während des Betriebes kontinuierlich radial aus dem Mahlraum Dampf äbgelassen wird, wobei der Dampf von der im Gemisch bzw. der Suspension enthaltenen Flüssigkeit freigesetzt wird, wodurch der aus dem Mahiraum abgelassene Dampf zuerst im Refiner von im wesentlichen dem gesamten dem Dampf folgenden Fasermaterial befreit wird und danach aus dem Refiner durch mindestens einen eigenen Dampfauslaß getrennt vom Fasermaterial abgeleitet wird. -3-