CN101512067A - 用于填充和清洁浆塔的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于填充和清洁浆塔的方法和设备。本发明最适用于填充和清洁木材加工工业的高浓度浆塔、漂白塔、存储罐和容纳有纤维悬浮体的类似塔。根据本发明的用于填充和清洁浆塔的设备和方法，在该方法中通过塔的盖(10)或至少通过设置在塔的顶部处的供料装置(24)将浆料供给到浆塔中，其特征在于，在将浆料供给到塔中的同时，可以通过设置成与供料装置相连接的清洗装置(28，30，32)来清洗围绕供料装置(24)的空间。

Description

用于填充和清洁浆塔的方法和设备

本发明涉及用于填充和清洁浆塔的方法和设备。本发明最适用于在木材加工工业中填充和清洁高浓度浆塔、漂白塔、存储罐和容纳有纤维悬浮体的类似塔。

在大部分情况下，木材加工工业中的浆塔是容纳有浓度约为10％-20％的高浓度浆料的罐，有时也容纳低浓度浆料，并且用于例如浆料存储或加工。此外，浆塔作为一些装置的泄料罐而使用，或者用于存储例如周期性地来自成批蒸煮器的、在随后的加工装置中作为稳定流而使用的浆料。换句话说，本发明的塔的特征在于它们基本上是大型的(直径通常在4-12米的量级，且它们的高度约为20-30米，但是还存在更小和更大的塔)，并且它们的表面高度变化很大，即使在大部分情况下它们都具有最佳的表面高度，并且通常要求将浆料表面保持在那个高度。

已经发现关于使用这些塔或罐的很多问题。这些问题主要涉及这些塔的填充或倒空、或者由于被存储或处理的材料粘附到塔壁上而产生的塔内部污垢。在下文中，将重点讨论如何填充塔并防止塔污垢，这些是本发明的主题。

用于填充上述类型塔的很多不同解决方案以前已为公众所知。最早的已知方法在于将浆料抽吸到塔的顶部并且容许浆料或多或少地直接向下落。如果容许浆料直接向下落到已存在的浆料的顶部，显然从高处落下的浆料将会穿过塔中浆料层的表面并且深深地穿透入旧浆料中。这会引起很多缺点。首先，如果在塔底部进行浆料稀释(这是通常的情况)，供给到塔中的浆料可以穿透直至稀释区。所以浆料被无法控制地排出到稀释区，并且稀释均匀性不再符合塔下游的设备的要求。另一个问题是，穿透入旧浆料中的浆料比已经处在塔中的浆料漂移到离塔的排出开口更近，使得塔中的内容物将不会均匀地改变，而是浆料的一部分在几分钟内被运送出塔，而浆料的一部分却停留在塔中，在最坏的情况下甚至停留数天或数星期。更多问题又会随之而产生。首先，无法想象停留在塔中数天或甚至数星期的浆料可以保持与新鲜浆料类似的质量。其次，在这些塔中进行等级的完全改变可能花费数天，或者至少若干小时，因此在改变期间从塔排出的浆料是新旧浆料等级的混和物。根据随后的浆料使用，这种所谓的中间浆料在最坏的情况下可能是完全无用的。此外，在塔中的同一地方停留较长时期的旧浆料和流过塔并更深地流入其中的新浆料逐渐地容许液体从浆料层的表面渗出，因此表面层变硬且可能变得更容易腐烂。同时，旧浆料也更容易地粘附到塔壁上，该粘附的旧浆料可作为大的固体块从塔壁脱离，该固体块不再在塔的稀释区适当地分散开。

当然，也可以将浆料排出到使浆料更均匀地分布到塔的整个截面的分配器，例如布置在塔顶部的旋转盘(例如SE-B-463030)。虽然分配器将浆料流分散成小滴或至少相对小尺寸的颗粒，但当浆料下降时非常大量的空气粘附到浆料上，在加工的后期阶段必须通过真空泵或通过消耗大量能量的类似系统来将这些空气去除。在一些塔中，浆料被从下方携带到设有叶片的旋转盘的底部(SE-C-502,971)，以使得叶片将浆料散布到塔的截面上。该公开表明，不管意味着什么，都可以改变用来旋转该盘的电动机的旋转速度，以获得各种散布度。该程序受到与旋转盘相同问题的影响，也就是浆料形成小滴且大量空气粘附到浆料上。可以提及的另外一个问题是，在我们看来，在现有技术中描述的旋转盘等不容许塔中的表面高度改变，反而仅在一些恒定的表面高度处是合适的，这实际上在大部分情况下尤其意味着全塔，从而盘等只布置在塔中略高于浆料表面处。在抽空塔中，旋转盘将浆料抛向塔壁，因此，浆料最后下落成为点滴并且吸收大量空气。

美国专利4,278,496公开了用于浆料工业中的漂白塔的填充设备，其中通过旋转管路装备将浆料输送到塔，以使得浆料在塔里以层状散布。然而，这是连续的过程，在该过程中塔里的表面高度实际上保持恒定，并且以我们看来，浆料完全均匀地散布到塔里并不重要，因为输送到塔里的浆料的浓度在HC(高浓度)区，换句话说，根据该公开，浓度在35％至50％之间。由于这样高的浓度，当浆料供给方向不是完全竖直时，没有使浆料深渗透入已存在塔里的浆料层中的实质危险。由于高浓度浆料固有地容纳有大量空气，空气混入浆料也没有任何意义。

没有解决的另一个问题涉及漂白浆料的存储。在一些情况下，即极为重要的是，从漂白塔和可能的下面的存储罐或排料罐排出浆料，以保证浆料停留在塔或罐中的时间保持恒定。换句话说，浆料中的任一部分都将不会停留在塔中，因为这将会以一种方式或其它方式危及浆料的质量。发现尤其是当塔中的表面降低时，浆料的亮度下降。实际上这意味着浆料停留在塔中越久，它的亮度越低，或者在理想的情况下，目的将会是以与浆料被供给的完全相同的顺序将浆料从塔中排出，或者使浆料停留在塔中的时间保持恒定。还发现，根据现有技术的方法(通过塔顶部直接吹风)来重新开始填充塔再次提高了非常快速地从塔去除的浆料的亮度。对此的唯一解释是，从塔进来的风继续几乎直接地持续到塔的排出口，从而保持在塔中的浆料将会停留在离塔壁更近的区域且没有及时到达塔的排出口以被去除。

芬兰专利申请971330涉及其目的是尽可能高效地解决前述现有技术装置的问题的供料装置。讨论中的设备包括：布置成与浆塔的上部相连接的旋转供料器件、优选是其顶部或盖、优选是相对于塔的中心轴，用于其旋转的装置，用于将浆料输送到供料器件的装置和用于控制供料器件运行的装置。除了引导通过盖的管路外，用于将浆料传送到塔的装置也可包括通过塔的侧壁大体上延伸至塔的中心轴的管路等。根据本公开中讨论发明的优选实施例的浆料供料器件包括布置在竖直浆料管路底端的弯管或从上方进入塔的类似管路，弯管的排出开口大体上直接朝向罐或浆塔的壁。上述优选实施例的供料器件的重要特征是其形式不能使浆料流散开，也就是产生喷撒，相反其目的是保持浆料流均匀，尽可能地防止在浆料中结合空气。对于本公开中所描述的发明而言，关键的不是弯管的排出开口在水平方向上或者略向上或向下倾斜，而是浆料随着所述供料器件的旋转速度从排出开口排出的方向保证了在塔的所有运行状况下浆料也被排出到塔壁附近这一特征。用于供料器件的旋转装置优选是具有可调节的旋转速度且选择性地设有减速齿轮的电动机。作为用于各个塔的标准装置，用于操作供料器件的所述控制装置包括高度传感器和控制单元。

因此，至少一个或者也许多个上述装置将浆料供给到塔中是可行的，以使得从上方均匀地填充塔，并且供给到塔的浆料不能从供给直接穿透入稀释区。

正如先前指出的那样，塔的另一问题是浆料粘附到塔壁上。在实践中，这总是发生，也就是不管使用哪种装置来将浆料供给到塔里。当浆料已经粘附到塔壁上时，浆料会逐渐变干和变硬，因此浆料会成为硬的薄片结块脱离。这些结块不一定在稀释区中充分地分散，而是是被向前运送到泵且经过泵后被进一步运送到加工处，在加工处这些结块自然妨碍了加工。这些粘附到塔壁的浆料块可引起的另一个缺点是浆料变质。如果浆料保持在塔里足够长的时期，那么塔里的有利条件，也就是温度和湿度，由于各种微生物的影响而促进了浆料变质。浆料变质可导致更多浆料变质并且还危及终端产品的质量，除非该问题引起注意并且及时得到纠正。

由于上述原因，尤其要定期检查浆塔的清洁，可以手动地或者通过布置在浆塔中的各种清洗装置来清洗塔，清洗操作是连续的或间歇的。在使用的清洗方法当中，通常用压力洗涤器来进行的手动清洗自然是处理清洗的传统方式。然而，该方法存在其自身的问题。首先，当加工正在进行时，执行清洗几乎是不可能的，所以在实践中清洗仅限于在任何停工期。此外，由于清洗是手动的，其昂贵并且是有点危险的工作。

因此，为了清洗塔，提出了各种机械装置，这些机械装置中的大部分是基于使用加压水，或者更广泛地，在塔清洗中的加压洗液。大体上，这些装置归纳为三种基本类型。存在固定喷嘴和喷管，洗液从该固定喷嘴和喷管喷洒到塔壁的期望部分上。此外，存在与塔的盖相连接的、优选布置在塔的中心轴处的旋转喷嘴装置，在旋转喷嘴装置上有固定在一个或多个杆上的、在塔中产生期望的清洗动作的大量加压液体喷嘴。此外，固定的清洗装置是已知，其包括或多或少的圆形分配室，在其壁上以这样的方式设有大量的喷嘴，使得它们将覆盖塔的内表面中有待被清洗的区域。

然而，从现有技术得知的解决方案有它们自身的问题。首先，布置在塔的独立侧上的固定喷嘴具有相对复杂的设计，该设计需要分支液体管路和大量附件，或者在某些情况下甚至需要通过塔盖的大量进口。同样，当使用从上述专利公开中获知的旋转供料装置时，存在从供料装置排出的浆料喷射流将喷嘴破坏或者至少将喷嘴堵塞的危险。类似问题自然也涉及其中喷嘴装置暴露于浆料喷射流的其它解决方案。因此，不管根据现有技术的清洗装置是如何布置在塔中的，都会存在由于供给到塔中的浆料的行为而使该清洗装置堵塞和/或被破坏的巨大风险。此外，当塔填充装置设置在塔中心线时，将以同样方式布置在塔中心线的现有技术喷嘴解决方案，不管是旋转的还是固定的，都不能布置在同一点，而是它们需要安装在塔中心线的一侧，从而又暴露于浆料喷射流。

可以通过根据我们的发明的方法和设备来解决前述现有技术解决方案的各种问题，根据所附的权利要求，本发明的区别特征将变得清楚。

使用根据本发明的方法和设备，可以进行浆塔的填充和清洁而几乎根本不需要任何监控。将清洗设备布置成使得浆料喷射流可以既不破坏也不堵塞清洗装置或它的喷嘴。根据本发明的设备是简单的，因为它尽可能地利用了现有结构。所以，如果塔已经具有旋转供料装置，则当安装根据本发明的装置时，也可以使用该旋转供料装置的驱动机构和在塔盖处为其提供的附件、密封和轴承。

下面将会参考显示了根据本发明优选实施例的设备的附图对本发明作更详细的描述。

根据附图，根据本发明的设备包括填充单元12，填充单元12设于浆塔的顶部，优选在塔10的盖上，优选中心地布置在该塔的轴上，该填充单元提供有盖14和一个或多个连接件16，连接件16设置在该单元的侧部，以用于将浆料输送到塔的管路。在单元12内、这些连接件的下方优选但不是必须地设置有挡板18或引导浆料沿着塔轴的方向从连接件16进入该塔的漏斗。填充单元的盖14在轴22上设有密封件和轴承20，在轴承20的下方固定有铲(scoop)式供料器件24，铲式供料器件24可以是例如其排出开口或边缘大体上导向罐或浆塔的壁的弯管。结合本发明而使用的供料器的一个重要特征在于其形式，它不会分散也就是喷撒浆料流，相反其目的在于使浆料流保持均匀并且尽可能地避免在浆料中结合空气。对于根据本发明的供料器件24而言，关键的不是供料器件24的供给方向是否水平或者略向上或向下倾斜，而是浆料随着所述供料器件24的旋转速度从排出开口排出的方向保证了在塔的所有运行情况下浆料都能被排出到塔壁附近这一事实。根据本发明的优选实施例的供料器件的旋转装置26优选为可选择性地设有减速齿轮的速度可调节的电动机，其自然地布置在塔的外部，或者与单元12连接，或者距离其一段距离(如图中所示)。

根据本发明优选实施例的供料器件26是旋转的，例如以使得供料器件的旋转速度关于塔的直径和根据塔中的表面高度两者来改变。因此，根据塔中各浆料表面高度来改变供料器件的旋转速度，以使得浆料到塔的供给发生在向塔壁附近的最大距离处，浆料喷射流没有碰撞塔壁，并且发生最不靠近塔轴的距离处。当表面高度从上述一个高度降低时，供料器件的旋转速度减小，因为已经具有较低的旋转速度，从供料器件排出的浆料喷射流延伸到塔壁附近。类似地，当表面高度升高时，自然增大旋转速度。

根据本发明的设备还包括布置在供料器件24的轴22中的轴向通道28，在该通道的上端部处有用于将洗液输送到通道28的旋转联接设备30。如附图所示，该联接设备可以使得在沿着轴的长度的适当点处，在轴上布置有大体上沿径向的开口，以用于将洗液运送到优选但不是必须的轴的中心洗液通道，或者联接设备可以选择性地布置在轴的上端。当然，即使技术实施明显更加复杂，但将该通道布置在轴的外侧也是可行的。类似地，轴22在其下部部分设有用于将洗液从轴通道28运送到喷嘴的装置32；通过从喷嘴排出洗液喷射流，可以使塔壁或塔顶板或其二者保持清洁。运送洗液的这些装置32由永久性地固定到轴或供料器件24上的一个或多个管路形成，这个/这些管路优选设有喷嘴，以使得它们不会直接地接触被供给到塔里的浆料。所以如附图所示，一种可能性是将运送洗液的装置32和喷嘴布置在后面，以使得在实践中供料器件24在相对于清洗喷嘴的相反的方向上供给浆料。

根据塔的尺寸，除了显示在附图中的、与喷嘴设备相连接的喷嘴管路32外，根据本发明的塔的清洗设备也可以包括这样的解决方案其中，一个或多个管路固定在轴22或供料器件上(自然地，当管路固定在供料器件24上时，需要用于将洗液从轴22的通道28运送到管路的装置)，该管路用于将洗液运送到位于离轴更远处的适当的喷嘴系统，并且与此同时用作用于所述喷嘴系统的支承件；或者包括这样的解决方案，其中，一个或多个喷嘴布置成与供料器件24直接连接，并且可通过喷嘴使塔的壁和顶板二者或二者之一保持清洁。上述喷嘴设备例如可以是设置在运送洗液的一个或多个管路的端部处的较大腔室，其中若干喷嘴已固定在该腔室的壁上；或者是设有一个或多个喷嘴的一个或多个横向管路，该/这些管路已在其关于轴22的相对的一端/各端处固定到一个或多个管路上，或者在其附近。

作为本发明的另一个实施例，可以设计这样一种设备，其中，与塔顶部相结合，不管塔是否设有顶板或盖或者塔在其顶部是否打开，都设置了或连续或间歇地旋转的供给和清洗装置。该装置可以优选但不一定包括例如设置在塔中央的竖直管路，除了相对于管路的周边以规则的间隔而布置的一些(例如三个或四个)供给管路以外，管路的底部被密封，浆料以合乎需要的距离从这些供给管路朝向塔的侧壁排出。在或直接与竖直管路接触或经由杆而布置在距其一段距离处的相应供给管路之间布置有合适的喷嘴设备，利用该喷嘴设备来清洗围绕塔的供给和清洗设备的空间。该空间指塔壁、供给和清洗设备的悬挂装置、塔的顶板、或塔内部的任何其它结构，或者它们的某些组合。相应的供给和清洗设备可以连续地旋转，并且以可变的速度旋转，因此该装置本质上以与前面的实施例一样的方式来操作，即供给浆料的距离取决于供料装置的旋转速度。

该实施例还提供了暂时保持供料装置稳定性的可能性，当然，对于示于附图中的前述实施例，这也是可行的。现在的构思是，每次填充塔的一小部分，同时从剩余部分的区域中清洗围绕供给和清洗装置的空间。本发明的该实施例和前面实施例的特征在于清洗过程不必是连续的，而是清洗可以是预先设定的以便以期望的方式发生，例如根据塔的污垢的程度发生。

然而如附图所示，除了前述的密封管路，在若干方向供给的供料装置也是在其中存在若干铲的开口铲的类型。因此，清洗设备布置在铲之间，并且洗液的供给发生在相对于供给浆料方向的不同方向上。

还应该注意的是，根据本发明的清洗设备可悬挂在塔中而没有任何顶板和盖。这意味着浆料供料器布置和塔壁清洗设备或者悬挂在塔壁上，或者悬挂在布置成或与其相连接或在其外侧的特殊支承结构上。

根据上面的描述能够理解的是，设计了用于填充/清洗浆塔的、改正了现有技术设备和方法的许多缺点的新方法和设备。然而，以上仅仅描述了本发明的一些有利实施例，其不限制由所附的专利权利要求所限定的本发明范围。

Claims (21)

1.一种用于填充和清洁浆塔的方法，根据所述方法将浆料或者通过所述浆塔的盖(10)、或者至少通过设置在所述浆塔顶部处的旋转供料装置(24)而供给到所述浆塔中，其特征在于，在所述浆料被供给到所述塔中的同时，围绕所述供料装置(24)的空间是可清洗的。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过设置成与所述旋转供料器(24)相连接的清洗设备(22，28，30，32)，围绕所述供料装置(24)的所述空间是可清洗的。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述供料器件(24)和所述清洗设备(22，28，30，32)布置成使得大体在不同方向上将洗液和浆料供给到所述塔中。

4.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，改变从所述供料装置(24)排出的一个或多个浆料喷射流的范围，以均匀地填充所述塔。

5.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，改变从所述供料装置(24)排出的一个或多个浆料喷射流在所述塔内的路径，以均匀地填充所述塔。

6.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，根据所述塔的不同填充程度，将浆料均匀地排出到所述塔中、当前已处于所述塔中的浆料层的顶部上。

7.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，通过调节所述供料器件(24)的旋转速度来改变所述浆料喷射流中的一个或多个喷射流的范围。

8.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述供料器件(24)的操作作为塔直径和浆料表面高度的函数来控制。

9.一种用于填充和清洁浆塔的设备，其特征在于，所述设备包括用于将浆料供给到所述塔中的装置(16，18，22，24，26)和设置成与所述供料装置(16，18，22，24，26)相连接、以便清洗围绕所述装置的空间的装置(28，30，32)。

10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述供料装置至少包括轴(22)和设置在所述轴(22)的下端处的浆料供料器件(24)，且用于清洁所述周围空间的所述装置至少包括设置成与所述轴(22)相连接的洗液通道(28)，以及用于将洗液从所述轴(20)的所述通道(28)运送到清洗喷嘴的装置(32)。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，将所述供料器件(24)和清洗设备(22，28，30，32)布置成使得所述洗液和浆料到所述塔中的供给大体在不同方向上发生。

12.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述通道(28)沿着所述轴(22)延伸到所述塔的外部，此处设置有旋转连接器(30)，以将洗液运送到所述通道(28)。

13.根据权利要求10或权利要求11所述的设备，其特征在于，所述通道(28)是在所述轴(22)内的通道(28)。

14.根据权利要求11和权利要求12所述的设备，其特征在于，用于将洗液从所述通道(28)运送到所述清洗喷嘴的所述装置(32)包括固定在所述轴(22)上的一个或多个管路(32)，所述一个或多个管路(32)设有所述清洗喷嘴。

15.根据权利要求11和权利要求12所述的设备，其特征在于，用于将洗液从所述通道(28)运送到所述清洗喷嘴的所述装置(32)包括固定在所述轴(22)或所述供料器件(24)上的一个或多个管路(32)，所述一个或多个管路(32)将所述洗液运送到位于远离所述轴处的适当的喷嘴系统，且同时用作用于所述喷嘴系统的支承件。

16.根据权利要求9和权利要求11所述的设备，其特征在于，存在布置成与所述供料器件(24)相连接的、用于清洗所述塔的内壁或顶板的一个或多个喷嘴。

17.根据前述权利要求9至16中任一权项所述的设备，其特征在于，所述喷嘴设置成使得它们不会与从所述供料器排出的浆料喷射流相接触。

18.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述供料装置包括所述供料器(24)的驱动机构(26)，所述驱动机构(26)的旋转速度由控制单元控制。

19.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述供料装置包括具有可调节的旋转速度的供料器件(24)。

20.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述供料装置还包括塔高度传感器和控制单元。

21.根据权利要求9至20中任一权项所述的设备，其特征在于，所述供料器件和清洗设备(16，18，22，24，26，28，30，32)间歇地旋转。

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