CN102203342A - 对纤维材料进行汽蒸、制浆、浸渍、蒸煮的单体竖向常压容器 - Google Patents
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Abstract
在一种连续的蒸煮系统中，通过使用单体的竖向常压容器替代传统的木片料仓、汽蒸容器、木片斜槽、高压泵或者闸式供给装置、浸渍容器和顶部分离器，而极大地简化蒸煮系统。木片被很容易地供给到常压容器的顶部，在容器中形成木片高度。处理液被添加到容器中，使得在木片高度(CH LEV)的下方形成具有液体高度(LIQ LEV)的总液体体积(Z1+Z2)。在常压容器中，以连续增长的温度和深度在总液体体积中实施浸渍步骤和随后的蒸煮步骤，由此防止在这些步骤中发生煮沸，并优选地减少在容器的顶部中木片表面的蒸汽流失。
Description
技术领域
本发明涉及一种连续蒸煮系统。
背景技术
在粉碎的纤维素纤维材料(优选但不局限于木片)的制浆过程中，在连续蒸煮器中，首先对材料进行处理，以去除被约束在纤维素纤维材料中的空气。通常，对纤维素纤维材料进行汽蒸，以去除空气物质，同时将温度升高到大约80至100℃。汽蒸工艺通常会释放出木材的自然酸，并且使所排出的任何蒸汽冷凝物的PH值很容易地达到4至5。汽蒸过的纤维素纤维材料随后被制成浆或被浸渍于具有足够量的化学剂(即，在制造牛皮纸浆的情况下为碱和硫化物)的浸渍液或浆液中。
利用高压泵或高压闸式供给装置将制成浆的纤维素纤维材料作为浆液输送到加压的蒸煮器或浸渍容器，而且顶部分离器被安置在加压的浸渍容器的顶部或者蒸煮器的顶部。蒸煮压力通常大于5巴(＞0.5MPa)。
在传统的系统中，这些汽蒸和制浆系统作为加压的浸渍容器或加压的蒸煮容器之前的系统已经被安装好。在加压的容器之前的系统包括多种昂贵且耗能的机器。
对于典型的蒸煮系统而言，会采用以下的系统和机器：
·木片料仓
·汽蒸容器
·制浆斜槽
·高压闸式供给装置和/或高压泵
·浸渍容器
仅仅为了将制浆木片输送到加压的浸渍容器或蒸煮容器中，生产每ADT纸浆就需要约400kW。因此，在蒸煮器中，需要生产能力为每天约5000ADT的话，则抽吸系统的可用装机功率为大约2MW。
这些系统和相关的设施以及建筑结构占据了连续蒸煮系统的总投资成本的一大部分。而且，这些系统和机器的运转成本占据了生产纸浆的生产成本的一大部分。
在19世纪60年代中期，US 3,303,088已经披露了使用单体液压蒸煮器的工艺，但在单体液压蒸煮器之前，具有独立的木片料仓、汽蒸容器、制浆罐和高压泵。
US 5,635,025披露了一项专利成果，其理念是用单体容器对木片进行完全的预处理，其包括使用木片料仓、汽蒸容器和木片斜槽。这种单体的预处理容器被定位在包括高压闸式供给装置的输送系统之前。由于US 3,532,594从19世纪60年代中期就想到使用常见的木片料仓、汽蒸容器以及木片斜槽的理念，所以相应的瑞典申请被放弃。
US 7,381,302披露了在单体浸渍容器中的预处理系统的进一步改进方案，其中，在浸渍容器中形成的液体体积(liquid volume)的深度连续增长的情况下，浸渍容器基本上保持在常压，浸渍液体保持持续的较高温度。而且，传统的高压闸式供给装置被定位在该浸渍容器之后，用以将浸渍过的木片供给到加压的蒸煮器。这种常压浸渍容器(称作IMPBINTM)系统确保了在低温下对木片进行汽蒸和浸渍，从而在低次品体积(reject volume)和高纸浆质量的情况下，很容易进行蒸煮。IMPBIN理念已经在全世界的每天大约3000至6000ADT的生产能力的工厂中被应用于许多新的蒸煮系统中，并被证明获得成功。IMPBINTM系统的另一优点在于，这种系统可在“冷顶部”控制下运转，即，避免蒸汽的流失(blow trough)，由此减少气体处理系统中从木片驱散热气量所需的能量损失，并且所需的冷凝物大幅减少。
IMPBINTM系统的方案已经受到挑战，因为传统的方式在木片料仓和汽蒸容器中使用额外的汽蒸系统，并且为了从木片清除全部空气并使木片能够在蒸煮器中沿正确的纵列方向运动，这种额外的汽蒸系统被认为是必要的。然而，在预处理中，额外的汽蒸系统形成较高的木片温度，并在随后的浸渍步骤中，因蒸煮化学剂渗入木片中而使蒸煮化学剂有所消耗，从而阻止蒸煮化学剂渗入到木片的芯部，结果造成较高的次品量。
尽管如此，IMPBINTM系统被证明非常成功地实现了木片的必要浸渍以及在蒸煮器内顺畅地沿纵列方向运动。
发明内容
本发明涉及对蒸煮系统的进一步的改进和简化，其中，安装成本(即，投资成本)和运转成本均大幅降低。
由于IMPBINTM系统的成功，所以，这种常规的浸渍理念可与实际的蒸煮器相结合，从而获得真实的“单体容器”蒸煮系统。通过这种结合，可实现多种主要优点，例如：
·无需将蒸煮容器归类为压力容器；和
·确保低压浸渍，和
·将木片输送到加压的蒸煮器的过程中无功率损失；和
·非高压输送系统，和
·不用在蒸煮器的顶部上安装昂贵的顶部分离器；和
·无需木片料仓、汽蒸容器以及木片斜槽等。
以下部分所涉及的是常压容器，这表示该容器不会被视作压力容器，并且不涉及压力容器所需的测试和证明。根据欧洲法律，如果该容器中所施加的压力超过0.5巴，则该容器必须被归类为压力容器。因此，常压容器的顶部中形成的压力大体为常压(即，0巴(g))，或者高达0.5巴(g)的微小正压或低至-0.5巴(g)的微小负压。由于空气会与原料(即，木片)一起进入容器中，并且从下层的木片体积中会漏出少量难闻的气体，所以对于容器顶部中常压状态的受控通风而言，通常最想要的情况是略微偏离标准常压。优选地，所施行的正压或负压的增值仅为大约0.1至0.2巴，但是仍然可以将该容器视为常压容器。所形成的实际压力由通风系统和采取可靠的水封形式的并联安全阀来控制。
通过形成单体的竖直取向的常压容器，使得整个蒸煮器的较热处理区都能够连续作业，并且无需准备加压蒸煮容器，也无需任何单独的预处理系统以及任何高压输送装置。所应用的原理与US 7,381,302中所示的浸渍容器IMPBINTM示出的原理类似，只是此时将该原理应用于整个蒸煮工艺。整个容器的可能的温度曲线由下面的图表给出；
| TLIQ(℃) | Sat.P(kPa) | ΔHatm(米) | ΔH+0.5(米) | ΔH-0.5(米) |
| 105 | 120.8 | ＞2 | -- | ＞7 |
| 110 | 143.3 | ＞4.3 | -- | ＞9.3 |
| 115 | 169.1 | ＞6.9 | ＞1.9 | ＞11.9 |
| 120 | 198.5 | ＞9.8 | ＞4.8 | ＞14.8 |
| 125 | 232.1 | ＞13.2 | ＞8.2 | ＞18.2 |
| 130 | 270.1 | ＞17.0 | ＞12 | ＞23 |
| 135 | 313.0 | ＞23.3 | ＞18.3 | ＞28.3 |
| 140 | 361.3 | ＞26.1 | ＞21.1 | ＞31.1 |
| 145 | 415.4 | ＞31.5 | ＞26.5 |
其中；
TLIQ是容器中液体的可能的温度
Sat.P是实际温度下的饱和压力
ΔHatm/ΔH+0.5/ΔH-0.5是容器顶部中在常压/+0.5巴/-0.5巴的压力下、液体高度以下的最小深度。
根据本发明，使用一种连续蒸煮系统，该蒸煮系统仅具有单体的大体竖直取向的常压容器，该常压容器具有用于容纳粉碎的纤维素纤维原料的顶部和底部，而且从容器的底部输出蒸煮过的纤维材料之前，在容器内对纤维材料进行汽蒸、制浆、浸渍以及蒸煮。
在容器的入口安装有任何适合的计量装置，用以将纤维原料从容器的顶部连续地供给到容器中。计量装置可以是具有转子的传统木片测量计，其具有预定容量的凹口。
容器还具有用于在容器中形成纤维原料的第一高度的装置。该第一高度通过本领域中可用的任何适合的传统木片高度测量计来进行监测。
为了控制容器顶部中的常压，容器还具有用于在容器顶部形成压力在+0.5到-0.5巴(g)范围的、大体为常压的装置。
容器还具有用于在容器中形成液体第二高度的装置。该第二高度低于第一高度，因而在容器的总液体体积的上方形成成堆的纤维原料体积(raw material volume)。
该原料体积堆具有三方面的作用，
·作为向上渗透的任何蒸汽的冷凝表面，和
·作为下层的较热液体发挥汽蒸作用、从木片中清除空气的位置，和
·作为使木片向下进入液体体积中的推力。
容器还包括用于将浸渍液体供给到由容器保持的总液体体积中的第一上部液体体积的第一端的装置，容器还包括用于将蒸煮液体供给到由容器保持的总液体体积中的第二下部液体体积的第一端的装置。
为了加热到蒸煮温度，容器还具有至少对由容器保持的总液体体积的第二下部液体体积中的蒸煮液体进行加热的装置。
包含浸渍区域的第一上部液体体积优选地具有至少17米的高度，而且优选地在17至40米的范围内，更优选地在20至30米的范围内，由此在随后的、包含蒸煮区域的第二下部液体体积中达到通常的蒸煮温度。
包含蒸煮区域的第二下部液体体积优选地具有至少30米的高度、更优选地为至少40至50米，由此使得在处于标准蒸煮温度下的蒸煮区域中能够停留足够长的时间，从而产生成功实施去木质素工艺所需的H因素。
因此，包含浸渍和蒸煮区域的容器的总高度优选地为至少70米高，而且优选地在75至90米的范围内，但容器中的液体的总高度不应超过100米或者粉碎的纤维素纤维原料的高度不应超过120米，因为过高的木片纵列会由于蒸煮器底部的压实作用而阻碍蒸煮器环路的运转。总高度更优选地应该为75至90米，但容器中的液体的总高度不应超过100米或者粉碎的纤维素纤维原料的高度不应超过120米。所需的液体高度通过以传统的方式控制流入和流出容器的纯液体来进行控制。
容器还具有用于从第二下部液体体积的端部回收耗费(spent)的蒸煮液体的装置。容器优选地还包括用于对加工过的材料进行冷却和清洗的终端区域。最后，容器具有用于从容器底部的附近连续地回收蒸煮过的纤维原料浆并将该纤维原料浆供给到随后的后蒸煮系统的装置。
通常，蒸煮过的纤维原料被输送到后蒸煮系统，例如，进行漂洗(brown washing)、过滤、机械调质或者任何化学预漂步骤(例如，氧化去木质素、臭氧漂白或者相似的第一预漂步骤)，所有这些取决于蒸煮过的纸浆的日后用途。
根据本发明，下面将描述的常压容器是唯一的加工容器，在常压容器中，清除纤维原料中的空气，而且纤维原料被浸渍和蒸煮到使得蒸煮过的纤维原料被去木质素并达到卡伯(kappa)值低于120的程度。
通常用于内衬的高产量纸浆被蒸煮到卡伯值为大约60至90，但用于漂白级别的纸张的其它纸浆一般被蒸煮到卡伯值为大约15至30。
在优选的实施例中，本发明具有包括第一液体环路的、用于加热蒸煮液体的装置，所述第一液体环路具有：位于环路管道的第一端的、在容器的壁中的滤网，位于环路管道的第二端的、在容器的中央的输出管，以及位于环路管道中的泵，其中，使环路管道中的液体经过加热器，所述加热器用于加热在环路管道中循环的液体，而且，第一环路管道的第一端和第二端被定位在第二下部液体体积中。
在本发明的最简化的形式中，所有的或绝大部分的加热操作都发生在蒸煮步骤，之前的步骤可通过将来自蒸煮步骤的热液体沿容器中向上气流的反方向输送来进行加热。要么发挥置换作用，用较热的液体置换较冷的液体，要么利用热交换器中的液体的热量。
在本发明另一优选实施例中，用于供给蒸煮液体(优选地采取白液形式)的装置具有第二液体环路管道，该第二液体环路管道具有：位于环路管道的第一端的、在容器的壁中的滤网，位于环路管道的第二端的、在容器的中央的输出管，以及位于环路管道中的泵，其中，环路管道中的液体将新的蒸煮化学剂接纳到环路管道中循环的液体，而且，第二环路管道的第一端和第二端被定位在第二下部液体体积中。可替换地，蒸煮液体可用作例如白液、牛皮纸黑液、绿液或亚硫酸盐蒸煮液体。
在本发明的最简化的实施例中，用于加热和供给蒸煮化学剂的第一和第二液体环路管道可以是同一个液体环路管道。
用于加热蒸煮液体的装置优选地包括采取间接热交换器形式的加热器，在加热器中，所使用的加热介质是蒸汽。间接加热器为优选，因为在清洁的蒸汽生成系统中可以再次使用从任何这种间接加热器中获得的清洁冷凝物，而且可避免蒸煮液体被水进一步稀释。
在本发明的另一优选实施例中，本发明具有供给浸渍液体的装置，所述装置至少部分用作从第二下部液体体积中的蒸煮区域回收的液体的液体源。优选地，使用耗费一半(semi spent)的蒸煮液体，其仍具有相对较高的残余碱含量，该残余碱含量刚好超过6g/l，通常在6至12g/l的范围内。这种耗费一半的蒸煮液体通常还具有有利于浸渍工艺的高亚硫酸盐水平。用于供给浸渍液体的装置还可以至少部分用作新的蒸煮化学剂(优选地，白液)的液体源。新的蒸煮液体的附加量可用于充分中和从原始原料中释放的木材酸，并且在整个浸渍工艺中形成足够的碱度，如果在浸渍中使用耗费全部或耗费一半的蒸煮液体(即，黑液)，则能够避免木质素在原料上沉淀。
在一些容器中，根据原料的类型和蒸煮工艺，优选地，容器还可具有用于从第一上部液体体积中的另一端回收耗费的浸渍液体的装置。由此降低了在随后的蒸煮步骤中溶解木质素的程度，因而进一步促进了原料中木质素的溶解。
优选地，还可在容器中的液面位置附近预先回收浸渍液体和冷凝物，由此，可对从汽蒸过的木片中释放的大部分酸性冷凝物进行回收，从而减少对用于中和目的的用碱量的需求。这种预先回收还可减少有害的钙的含量，钙在酸性条件下被溶解并会在蒸煮器中引起结垢问题。
通过预先回收低温的浸渍液体还改善了总的热成本，因为在随后的步骤中需要加热的物质量较少。
本发明的主要目的之一是提供简化的连续蒸煮器，其具有真正的单体容器系统，投资成本较低且运转成本较低，但仍然能够生产商业化级别的纸浆。
附图说明
图1示出了本发明的单体容器蒸煮系统的第一实施例；
图2示出了本发明的单体容器蒸煮系统的第二实施例；
图3示出了本发明的单体容器蒸煮系统的第三实施例；
图4示出了用于比较的现有技术的蒸煮系统，其中IMPBINTM在蒸煮器之前。
图5示出了替代图4中所示的蒸煮系统的本发明的实施例。
具体实施方式
取代诸如木片料仓、汽蒸容器、木片斜槽、高压输送装置和在先浸渍容器等传统的预处理系统，根据本发明提出了一种单体的常压容器30。
如图1所示，该容器是单体的大体竖直取向的常压容器，其具有用于容纳粉碎的纤维素纤维原料CH的顶部和底部。在容器30内执行蒸煮原料的所有步骤，例如，在从容器30的底部10输出蒸煮过的纤维材料之前，对纤维材料进行汽蒸、制浆、浸渍和蒸煮。
优选为木片形式的原料CH通过任何传统的传送带系统被供给到容器的顶部，然后进入具有传统的木片计量转子2的入口斜槽1，所述木片计量转子2用于将纤维原料从容器的顶部连续地供给到容器中。
因此，供给到容器30中的木片优选地为未加热和未处理的木片，这些木片的通常温度与环境温度相差+/-5℃。
该容器包括用于在容器中形成纤维原料的第一高度(CH LEV)的传统控制器。该控制器可采用木片高度计量仪并控制木片的供入，从而保持预先确定的最小木片高度(CH LEV)。一种替换性的木片高度控制器可采用传统的γ射线或雷达辐射系统。在简单的控制模式中，如果检测到的木片高度降至任何设定点之下，则增大任一传送带系统和木片计量转子2的速度。
需要时，可通过设置在位于容器顶部的阀路(valve line)4中的控制阀13来调节容器中的压力，还可结合对经由输入管路5的蒸汽ST进行控制来调节容器中的压力。当准备形成常压时，阀路4可打开而直接通到大气。优选地，形成的压力为常压的水平，或者在出口4形成数值为-0.5巴(-50kPa)的微小负压，或者形成数值达到0.5巴(50kPa)的微小正压。优选地，也可采取并联的安全阀(图未示)，例如，水深达1至3dm的水封，从而确保形成预期的常压。
需要时，可在顶部输入通风流，SW_AIR(清洁空气)，由此确保对含有的任何多余的空气或气体进行清除。当对容易蒸煮的类型的木材(例如，桉树和其它的一年生植物)进行初步浸渍时，可基本上避免附加蒸汽。在多数情况下，来自下层液体体积的、渗透木片堆的蒸汽完全足以进行有效的汽蒸。因此，在以稳定状态正常操作期间，不必对形成于容器中的流体高度上方的木片堆添加新的蒸汽。即使使用松柏类和落叶类木材(软木和硬木)作为原料，也可应用本发明，从而使对新的蒸汽ST的使用需求大幅降低。
当对难以蒸煮的木材原料(松柏类和落叶类木材)进行初步处理时，以及在木片温度极低(寒冷季节)的操作状态下，可通过向浸渍容器添加外部蒸汽来加热位于浸渍流体所形成的流体高度上方的木片，使得在木片达到浸渍流体所形成的流体高度之前，木片上的温度至少为20℃，至多为80℃。
在容器中的木片高度CH_LEV的下方，形成有容器中最大的液体高度LIQ_LEV。由任何适合的控制系统通过对向容器添加液体与从容器中回收液体之间的平衡进行调节来控制该液体高度。因此，该液体高度必须形成为使其位于容器中的木片高度CH_LEV的下方。容器中的该第二液体高度(LIQ LEV)确定容器中的总液体体积(Z1&Z2)。
当浸渍桉树时，木片高度CH_LEV高出液体高度LIQ_LEV(即，图中标记为H0的距离)优选至少2米，更优选为至少5米。在木材原料密度较低(例如，密度低至30％的软木)的情况下，木片堆超出流体表面的高度相应升高。为了使木片在容器中最佳地沿纵列方向运动，该高度至关重要。
为了形成适合于第一浸渍步骤的状态，通过中心管CP1将浸渍液体供给到总液体体积中的第一上部液体体积Z1的第一端(在图1中为上端)，该第一端优选地在略低于液体高度的位置，即，图中标记为H1的距离。这里有作为从蒸煮区域中的滤网S3回收的耗费一半的蒸煮液体的混合物、经由泵P3和中心管CP1供给的浸渍液体，优选为新的蒸煮化学剂WLS形式的附加液体以及可能的稀释液体LIQ1，该稀释液体LIQ1优选为来自随后的清洗或漂白步骤的碱性滤出液。因此，浸渍液体的供给至少部分用作从第二下部液体体积中的蒸煮区域回收的液体的液体源。优选地，浸渍液体的供给还可以至少部分用作新的蒸煮化学剂(优选为白液)的液体源。因此，浸渍步骤被形成为上部液体体积Z1在向下流到滤网S2的过程中同时发生的浸渍步骤。
当将耗费一半的热蒸煮液体从木片堆由上而下地添加到木片时，所得到的混合温度介于木片的温度与耗费一半的蒸煮液体的温度之间。液面上形成的温度优选地接近于或略高于100℃，使得该液体可将少量蒸汽向上释放到增长的木片堆中，蒸汽在木片堆中冷凝。在可替换的实施例中，中心管CP1的端部可位于略高于液面处，使得浸渍液体在刚刚释放到容器的木片堆中时将闪蒸出蒸汽。
由于蒸汽逆着下降的木片堆而向上流动，所以容器顶部的常压状态将确保浸渍区域Z1的第一上部区域中不会形成过高的温度。
为了形成适于随后的蒸煮步骤的化学状态，将蒸煮液体供给到总液体体积中的第二下部液体体积Z2的第一端(在图1中为上端)。这里的液体是通过滤网S2、泵P2和端部在滤网S2上方的中心管CP2而添加到环路中的新的蒸煮化学剂WLM的混合物。
为了形成适于随后的蒸煮步骤的温度状态，通过相同的第一液体环路中的加热器HE对总液体体积的第二下部液体体积Z2进行加热，该第一液体环路具有：位于第一环路管道的第一端的、在容器壁中的滤网S2，位于环路管道的第二端的、在容器中央的输出管CP2，以及位于环路管道中的泵P2，其中，使环路管道中的液体经过加热器HE，所述加热器用于加热在环路管道中循环的液体。
如说明书前述部分中的图表所示的，如果该环路的端部(即，中心管CP2的出口)在第二液体高度下方超过26米处(即，图中的总距离H1+H2)，而且如果容器顶部的压力保持0巴(g)，则可以很容易地实现140℃的蒸煮温度。
用于加热蒸煮液体的装置优选地包括采取间接热交换器形式的加热器，在所述加热器中，所使用的加热介质是蒸汽。如果在操作中出现意外停机，则这种间接加热器还适用于冷却用途，因为间接加热器可用冷水来替代蒸汽。通过这种强制性冷却，可防止热量经由木片纵列向上汇合(merger，吸收)。
第一环路管道的第一端和第二端(分别是滤网S2和中心管CP2)位于第二下部液体体积Z2中，在图2中是在该下部液体体积Z2刚起始的位置。因此，蒸煮步骤被形成为下部液体体积Z2在向下流到滤网S3和S4的过程中同时发生的蒸煮步骤。
当蒸煮步骤结束于滤网S4时，从第二下部体积Z2的另一端(在图1中为下端)经由滤网S4回收耗费的蒸煮液体(即，黑液)。优选地通过与其它液体热交换或者在闪蒸箱中闪蒸出蒸汽并利用热交换器中的闪蒸蒸汽或木片蒸汽ST来回收液体中的热能，由此将所回收的耗费的蒸煮液体直接或间接地进行输送以回收REC。
在图1中，为了改善对耗费的蒸煮液体的排放和回收，还经由中心管CP3添加一些清洗液或置换液LIQ2。这种清洗液或置换液LIQ2还可经由位于滤网S4下方、容器的下部凹陷三角形部(cupped gable)中的传统的竖向和/或水平的供给喷嘴(未图示)来进行添加。
最后，在容器的底部安装有装置，用以从容器底部附近处连续地回收蒸煮过的纤维原料浆并经由管路11将该纤维原料浆供给到随后的后蒸煮系统BW。该回收和供给装置通常为具有输出桶10和相关的底部刮刀(后者未图示)的传统输出构造，而且在该处将稀释液体LIQ3添加到输出桶，从而便于输出蒸煮过的原料。稀释液体LIQ3的一部分也可以是经由传统的竖向和/或水平的供给喷嘴(未图示)来供给的液体，所述供给喷嘴位于容器的下部凹陷三角形部中或者与底部刮刀合为一体。
通过图1中所示的实施例，常压容器30是唯一的加工容器，在该常压容器中，纤维原料被浸渍和蒸煮到使得蒸煮过的纤维原料的卡伯值达到120以下的程度。
图2是本发明的可替换的实施例，其具有与图1中所示的特征相同的特征，但是在浸渍区域Z1下部附加了回收滤网S1。这里，该容器具有用于从第一上部液体体积的另一端(在图2中为第一上部体积的下端)回收耗费的浸渍液体的装置。该回收滤网优选地被定位在容器中的位置位于经由中心管CP2添加蒸煮液体的位置之上，使得在容器30的充满流体的区域Z1的下部中，耗费的浸渍流体朝向滤网S1排放流动。
图3示出了本发明的另一可替换的实施例，其具有与图1中所示的特征相同的特征，但还有以下不同之处：
·用于添加蒸煮化学剂(即，S2’-P2’-CP2’)的单独的液体环路；
·用于加热蒸煮化学剂(即，S2’-P2”-HE-CP2”)的单独的液体环路；和
·经由滤网S5和泵P5预先回收浸渍液体和冷凝物。
在图3中，用于供给蒸煮液体(优选为白液形式)的装置具有第二液体环路管道，第二液体环路管道具有：位于环路管道的第一端的、在容器壁中的滤网S2’，位于环路管道的第二端的、在容器中央的输出管CP2’，以及位于环路管道中的泵P2’。使环路管道中的液体经过混合器，所述混合器用于将新的蒸煮化学剂WLM添加到在环路管道中循环的液体，其中，第二环路管道的第一端和第二端被定位在第二下部液体体积Z2中，其在图3中为下部液体体积的上端。
经由定位在液面附近的滤网S5和泵P5来预先回收浸渍液体和冷凝物。通过这样定位滤网S5，可以将蒸煮的木片中所释放出的大部分酸性冷凝物回收，从而减小对仅用于中和目的的用碱量的需求。
比较性实例
图4中示出了具有位于蒸煮器顶部的IMPBINTM的现有技术的蒸煮系统。图5中示出了用于相同工艺的本发明的比较性实例。在图4和图5所示的两个实例中，具有相同功能的滤网以相同的附图标记表示，例如，以S5表示液面附近的预先回收滤网，以S3表示回收耗费一半的蒸煮液体的滤网，以S4表示从蒸煮器汲取最终耗费的蒸煮液体并随后将这些蒸煮液体与之前从S5回收的液体一起输送以进行回收的滤网。附图中还示出了耗费的液体的蒸汽的纤维过滤器FF，该纤维过滤器FF滤出液体蒸汽中的纤维残留物，并使这些纤维残留物循环回到蒸煮系统中的适合位置。图4中示出了传统的高压闸式供给装置41，其同样位于来自低压部分(即，IMPBIN20)和蒸煮器的输送系统中。
图4中所示的系统是生产能力为1500ADMT/天的、用于蒸煮桉树(硬木)纸浆的Compact Cooking(紧凑蒸煮)TMG2工艺的典型实施例。
IMPBINTM 20具有5.2米的直径和40.5米的高度、总容积达到550m3。蒸煮器40具有7.4米的直径和49米的高度、总容积达到1950m3。因此，系统(即，IMPBINTM20加蒸煮器40)的总容积共计2500m3。
总的可用装机功率共计1950kW，每吨纸浆的功耗共计21.8KW/ADT。该系统需要600m2的总热交换器面积，并且MP(中间压力)蒸汽消耗量共计400kg/ADT。该工艺需要18％EA的总用碱量。
图5中所示的系统是本发明的实施例，该实施例利用蒸煮桉树(硬木)纸浆的Compact CookingTMG2工艺的原理，并且在18％EA的总用碱量下，其具有1500ADMT/天的相同生产能力。根据本发明的单体容器系统具有直径为7.4米、高度为82米、总容积达到2700m3的蒸煮器。
然而，总的可用装机功率共计仅1400kW，每吨纸浆功耗共计仅15.7KW/ADT，这相当于节省了大约28％。通过省略用于将浸渍的纸浆加压并供给到蒸煮器顶部的泵(即，闸式供给装置和/或泵)、省略任何顶部分离器以及省略IMPBIN中的任何底部刮刀，使得大部分功率得以节省，唯一增加功耗之处在于现有的木片输送装置的操作高度有所增加，其中，与被去除的机器的功耗相比，附加的功率需求可忽略不计。该系统需要650m2的总热交换器面积，并且MP(中间压力)蒸汽消耗量同样共计大约400kg/ADT。
所示系统中的加热操作的不同之处在于，图4所示系统中的蒸煮温度很大程度上是通过在蒸煮器顶部直接蒸汽加热而形成，从而导致干净的蒸汽冷凝物会稀释蒸煮化学剂并在蒸发工艺中产生额外的性能要求。在图5所示的系统中，仅通过使用液体环路和间接蒸汽加热就达到了蒸煮温度，由此能够回收干净的蒸汽冷凝物，从而减少了对纯热能的使用。在这两个系统中，可混合不同的液体(即，总液流或总液流的一部分)以实现任何期望的温度曲线图和热能节省。
因此，可以看出，根据本发明，提出了一种简化的蒸煮系统，其所需的投资成本要少得多且运转成本较低。该运转成本具有不断增强的好处，从而节省能量并获得环保的系统。
所示的实施例是利用本发明的创造性理念的原理性设计，对于本领域技术人员显而易见的是，在本发明的范围内，可以对蒸煮器操作进行各种变型。
作为变型的实例，可以在部分或整个区域中，将浸渍区域或蒸煮区域或两者修改成与当前操作相反，为了改变蒸煮化学剂的浓度、溶解的木质素或全部溶解的有机物的量或者诸如钙等金属的溶解量，还可以施加更多的循环，可根据供给到容器的纤维素纤维原料的类型来决定是否需要附加的循环。
尽管根据优选的构造和实施例对本发明进行了描述，但应该理解的是，在不背离以下权利要求的精神和范围的情况下，可以对本发明进行一定的替换和修改。
Claims (11)
1.一种连续的蒸煮系统，包括：
单体的大体竖直取向的常压容器，所述常压容器具有用于容纳粉碎的纤维素纤维原料的顶部和底部，在从所述容器的底部输出蒸煮过的纤维材料之前，在所述容器内对纤维材料进行汽蒸、制浆、浸渍以及蒸煮；
计量装置，其用以将纤维原料从所述容器的顶部连续地供给到所述容器中；
用于在所述容器中形成纤维原料的第一高度(CH LEV)的装置；
用于在所述容器的顶部中形成压力在+0.5到-0.5巴(g)范围内、大体为常压的装置；
用于在所述容器中形成液体的第二高度(LIQ LEV)的装置，所述第二高度低于所述第一高度，因此，在所述容器中的总液体体积(Z1&Z2)的上方形成成堆的纤维原料体积；
用于将浸渍液体供给到所述总液体体积中的第一上部液体体积(Z1)的第一端的装置；和
用于将蒸煮液体供给到所述总液体体积中的第二下部液体体积(Z2)的第一端的装置；和
用于对所述总液体体积的第二下部液体体积中的蒸煮液体进行加热的装置(HE)；和
用于从所述第二下部液体体积的另一端回收耗费的蒸煮液体的装置；以及
用于从所述容器的底部附近连续地回收蒸煮过的纤维原料浆并将所述纤维原料浆供给到随后的后蒸煮系统(BW)的装置，而且
所述常压容器是唯一的加工容器，在所述常压容器中，纤维原料被浸渍和蒸煮到使得蒸煮过的纤维原料达到卡伯值低于100的程度。
2.根据权利要求1所述的蒸煮系统，其中，用于对蒸煮液体进行加热的装置包括第一液体环路管道，所述第一液体环路管道具有：位于所述第一液体环路管道的第一端的、在所述容器的壁中的滤网(S2，S2”)，位于所述第一液体环路管道的第二端的、在所述容器的中央的输出管(CP2，CP2”)，以及位于所述第一液体环路管道中的泵(P2，P2”)，其中，使所述第一液体环路管道中的液体经过加热器(HE)，所述加热器用于加热在所述第一液体环路管道中循环的液体，而且，所述第一液体环路管道的第一端和第二端被定位在所述第二下部液体体积(Z2)中。
3.根据权利要求2所述的蒸煮系统，其中，用于供给蒸煮液体(WLM)的装置包括第二液体环路管道，所述第二液体环路管道具有：位于所述第二液体环路管道的第一端的、在所述容器的壁中的滤网(S2，S2’)，位于所述第二液体环路管道的第二端的、在所述容器的中央的输出管(CP2，CP2’)，以及位于所述第二液体环路管道中的泵(P2，P2’)，其中，使所述第二液体环路管道中的液体经过混和器，所述混和器用于将新的蒸煮化学剂(WLM)添加到在所述第二液体环路管道中循环的液体，而且，所述第二液体环路管道的第一端和第二端被定位在所述第二下部液体体积(Z2)中。
4.根据权利要求3所述的蒸煮系统，其中，用于对蒸煮液体进行加热的装置包括采取间接热交换器形式的加热器(HE)，在所述加热器中，所使用的加热介质是蒸汽。
5.根据权利要求4所述的蒸煮系统，其中，用于供给浸渍液体的装置至少部分用作从所述第二下部液体体积(Z2)中的蒸煮区域回收的液体的液体源。
6.根据权利要求5所述的蒸煮系统，其中，用于供给浸渍液体的装置至少部分用作新的蒸煮化学剂(WLs)的液体源。
7.根据权利要求6所述的蒸煮系统，其中，所述容器包括用于从所述第一上部液体体积(Z1)的另一端回收耗费的浸渍液体的装置(S1，P1)。
8.根据权利要求6所述的蒸煮系统，其中，所述容器包括用于在所述容器中、所形成的液体高度附近的位置回收液体的装置(S5，P5)。
9.根据权利要求1所述的蒸煮系统，其中，包含浸渍区域的所述第一上部液体体积(Z1)具有至少17米的高度。
10.根据权利要求9所述的蒸煮系统，其中，包含蒸煮区域的所述第二下部液体体积(Z2)具有至少30米的高度。
11.根据权利要求10所述的蒸煮系统，其中，包含浸渍区域和蒸煮区域的所述容器的总高度为至少70米高。
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