CN1022498C - 蒸煮纸浆及排空蒸煮器的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种蒸煮纤维纸浆及排空蒸煮器的方法和设备，它包括一个蒸煮器(10)，其内纸浆在升高的温度和压力下蒸煮一预定的时间；一根从蒸煮器(10)的底部导向一泄料筒(24)的排料管路(22)；一个位于排料管路(22)内的阀(23)和一个与该阀相连接，用于在蒸煮器(10)内的排放过程中周期性地打开和关闭该阀(23)的循环装置。

Description

本发明涉及对纤维素材料，例如木屑的蒸煮技术的改进，尤其涉及一种在蒸煮过程结束时，从蒸煮器中排出脱除木质素的碎屑的方法和设备。

在常规的蒸煮木屑的批量加工中，在蒸煮器内填充碎木屑并加入蒸煮剂。然后，将蒸煮器密封，其内的温度和压力提高到要求的蒸煮状态。在整个蒸煮时间周期内，保持提高的温度和压力，以获得要求的脱除木质素作用。在蒸煮期间，蒸煮液可以通过蒸煮器进行循环。当蒸煮结束时，将蒸煮器底部的排放阀打开，蒸煮器内的物质被排入一个泄料筒中。

常规批量生产的蒸煮器排放其内物质的一般方法是，首先从蒸煮器的底部打开排放阀，并使其处于开启状态，由此，使蒸煮器内处于升高温度和压力状态的蒸煮液在蒸煮器的顶部闪蒸成蒸汽，并将蒸煮器内的物质压出。

在常规批量蒸煮方法的一些变更型中，可以不使用蒸煮液闪蒸将蒸煮器内的物质压出的常规排放方法，例如，在一种变更的批量蒸煮方法中，将某种置换流体在蒸煮器被排空之前用来从蒸煮器内取代煮液，这种置换流体可以是来自随后的洗涤或其它处理阶段的流体。在这种变更的方法中，在蒸煮温度和压力下，蒸煮液实际上从底部到顶部被排出，以便蒸煮液中含的热能可以继续被利用。置换流体的温度低于蒸煮液的温度，使置换完成之后，蒸煮器内包括脱除木质素的碎屑和置换液的物质温度大大地低于蒸煮温度。在这样一些变更方法中， 可能不会出现闪蒸，或者可能不足以排空蒸煮器。

在这种变更的批量蒸煮方法中，通常利用一种泵入蒸煮器顶部的流体将蒸煮器内的物质压过蒸煮器底部的排放阀。泵入顶部的流体可以是液体、加压蒸汽或空气。在另一变更的方法中，用泵将蒸煮器内的物质由排放阀排出。在所有的这些变更方法中，习惯作法是打开排放阀，并在蒸煮器排空之前，使它处于开启状态。

利用已建立的使排放阀处于开启状态的习惯作法在排空蒸煮器方面已遇到一些后果，这些后果虽然是不希望存在的，但被认为是由于使用排放方法引起的固有的和不可避免的结果。例如，当以空气作为实现排空目的的介质使用时，起泡沫的趋势增加，并且，含硫气体排放物可能会高于允许的标准。这些“副作用”中的每一种目前都认为是在蒸煮器内物质中夹杂空气，由于空气排放引起的固有结果。用来补偿这些不希望有的结果的方法和设备以及排放控制系统在一些情况下是非常昂贵的，例如，使用防泡沫剂。一些补偿的方法或设备也常常带来不希望有的副作用，这些副作用被认为是不可避免的必然结果。

当其它的流体用于排空蒸煮器时，也会对纸浆产生影响，例如，使原料的浓度发生变化。常用的排放过程仅数分钟之后，由于夹杂流体，使离开蒸煮器的原料变成稀浆并带泡沫。发现后来的原料体积较原先的原料体积稀释了许多。由于排放介质引起的蒸煮器物质的稀释需要使用更大体积的流体介质，以便排空蒸煮器，虽然这是不希望有的，但是，这种现象也被认为是使用排放方法所引起的固有的和必然的结果。

在排空蒸煮器的过程中，尤其是变更型批量生产的过程中，出现的另一现象是蒸煮器不协调地进行排空。在有些排空过程中，大量的蒸煮器内物质保留在蒸煮器中。这就需要在蒸煮器的底部用喷淋机构配合，从蒸煮器底部侧边洗涤蒸煮物质，从而进一步稀释了原料。此 外，对这种不希望有的结果的补校已经有一种补偿，而不是对此结果本身的校正。不完全的排放被认为是由于这种排放方法所引起的固有的不可避免的问题，并且，这种补偿是在有损耗的情况下完成。

对各种排放方法包括上述方法中碰到的一些问题的分析引出一种假设，即，在排放过程中，蒸煮器和排放管中产生了涡流。这种从蒸煮器物质的顶部遍及蒸煮器到排放管的涡流被认为能够使排放流体介质与蒸煮器内物质相混合，并从蒸煮器中排出。实验结果似乎确认，需要用1.5到2倍于蒸煮器体积的流动介质将蒸煮器内物质压出。显然，排放流体介质与蒸煮物质一起通过蒸煮器，因为，对于这种排放来说，一种理想的排放方式仅需要1.0倍于蒸煮器体积的流动介质即可。这种假设也解释了已观察到的泡沫和原料稀释现象。

已经提出了一种作为产生这种涡流现象的假设，这种假设认为。涡流的产生是由于在排放过程当排放阀打开时，蒸煮器内产生的合力引起的。这种假说认为水平力的产生是由于垂直蒸煮器侧壁的离心作用造成的，而垂直力是由于重力和平行于侧壁的轴向作用超压产生的。这两个分力的合力产生涡流。这种涡流被认为其最初的作用是将原料从侧壁上剥下来，但后来则随着蒸煮器内原料液面的降低，涡流的作用实际上是将原料压在蒸煮器的底部和侧壁上，由此，阻止原料排出。原料最好作为塞状流排出，其中，随着上表面由原料上方的加压流体向下均匀地压送使整个原料体向下移动。已产生的这种涡流被认为具有穿透原料的趋势，从而使用作排放的流体穿过蒸煮器内的物质，并远在蒸煮器排空之前排出排放管。

因此，本发明的目的之一是提供一种改进的用于在蒸煮过程结束时从蒸煮器内排放原料的方法和设备，这种方法和设备消除了产生的涡流，并实现了均匀的塞状出料。

本发明的目的之二是提供一种改进的，用于排空蒸煮器的设备和 方法，这种设备和方法使蒸煮器内物质中夹带的排放流体减至最少，并且，其内很低的含硫气体析出。

本发明的目的之三是提供一种改进的，用于在蒸煮过程结束时，排空蒸煮器的方法和设备，这种方法和设备能提高生产效率，并使原料以更均匀的浓度从蒸煮器排至泄料筒。

本发明的目的之四是提供一种改进的，用于在蒸煮过程结束时，排空蒸煮器的方法和设备，这种方法和设备的使用能消除各种蒸煮器排放方法中存在的许多问题，并且减少用于排空蒸煮器内物质所需要的流体体积。

本发明的目的之五是提供一种改进的，用于在蒸煮过程结果时，排空蒸煮器的方法和设备，这种方法和设备可以在现有的蒸煮器上进行最少的设备改型后实现，不需要对蒸煮器系统进行大的变动，并且，与以前使用的蒸煮器排空方法相比，不会显著地延长需要排空蒸煮器的时间。

本发明的目的之六是提供一种改进的蒸煮纸浆的方法和设备。

根据本发明，在排空蒸煮器内物质的过程中，使用短循环被认为能消除涡流的产生，并减少或消除在这之前认为是不可避免的许多问题。通过在离开蒸煮器的排放管道中对排放阀提供一个循环装置，该装置用于开启和关闭该排放阀，并通过控制开启和关闭循环，涡流现象可以在该阀打开时缓慢地开始，但在不希望有的结果出现之前当排放阀的关闭循环时，涡流现象将迅速衰减。当该阀重新打开时，塞状流从蒸煮器连接地排出。排放阀的间歇式开启和关闭消除了涡流的产生，并导致连续的塞状流动。最好这种循环是以相等的阀开启和关闭时间来完成的，但也可变化，取决于包含的各种因素，例如流体的种类、用于排放蒸煮器内物质的流体压力、蒸煮器的尺寸、蒸煮器内物质的状态及其它工作因素。

本发明提出的蒸煮纸浆的方法包括下列步骤：

在提高的温度和压力下在密封的蒸煮器中蒸煮纸浆;

在蒸煮过程结束时，在蒸煮器的顶部施加一种流体压力，使纸浆从蒸煮器中由纸浆出口排空;

它还包括周期性地打开和关闭纸浆出口，由此防止蒸煮器内产生不希望有的涡流的步骤。

本发明提出的蒸煮纤维纸浆用的蒸煮器设备以组合的形式包括：

一个用于蒸煮纸浆的封闭纸浆蒸煮器，它具有一根从该蒸煮器下端导出用于排空其内物质的排料管路;

一个位于蒸煮器的顶部，用于供给加压流体，以便在蒸煮循环结束时排出蒸煮器内物质的装置;

一个设置在排料管路内的排放阀;

它还包括一个与所述排放阀连接，用于周期性地打开和关闭排放阀的循环装置，使当该阀打开时，纸浆物质由排料管路排出，并通过关闭该阀以防止蒸煮器内产生不希望有的涡流。

本发明提出的从纸浆蒸煮器排出其内物质的方法是将蒸煮器底部的一排放阀打开，并将加压流体供给蒸煮器的顶部，以便将蒸煮器内的物质通过排放阀压出。在其内物质从蒸煮器中排出的同时，周期性地打开和关闭该排放阀。

通过下面结合公开的最佳实施例和附图的说明将对本发明的原理及其它一些目的、优点及特征有更清楚的理解，其中：

图1是蒸煮器的示意立视图，表示了一种根据本发明用于循环排放的布置方案，并表示了作用在该蒸煮器内的力;

图2是另一类似于图1的示意图，但它表示了现有技术和其内工作情况下的各种作用力;

图3是一张曲线图，表示了现有技术和本发明方法之间的比较情 况，和对本发明所获得的综合浓度的改善。

请参考各附图，图2表示现有技术中的蒸煮器10，在蒸煮工作过程中，由该蒸煮器的顶部开口10a装填碎木屑，并密封。由合适的管道（未表示）输入蒸煮液，蒸煮过程开始，并通过加热装置（未表示）提高其温度和压力。通常随着蒸煮液的再循环使温度和压力提高并保持直到要求的脱除木质素作用的程度达到为止。在蒸煮过程完成之后，蒸煮器内的物质通过蒸煮器底部的一个开口11向下排放。排放管路用箭头12示意性地表示，并导入一个常压的泄料筒中。当通过由降压引起的加热液体闪蒸成蒸汽对碎木屑的顶部表面施加一个向下的压力时，如同常用的排放方法那样，在蒸煮器内物质被排放的同时，将压力流体由管路13加入，以便将蒸煮器内的物质向下推压。这种流体可以是加压蒸汽、压缩空气或其它的不可冷凝的气体，或如洗涤过滤废液和类似流体。这种流体也可以是相对蒸煮系统新生的其它流体。

已经发现，使排放阀打开的，在最初阶段，塞状流经过排放管路，但是，进入排放循环时间的很短周期之后，排出蒸煮器的原料成为稀浆并出现泡沫，这表明由于逐渐形成的涡流引起的穿透现象，如示意图中的涡流线14所示。从排放管路流动的原料浓度大大地变化，并且涉及含硫气体排泄物的许多问题出现。这种排放可能是完全的或可能是不完全的。

在蒸煮器10内，涡流被认为是由原料物质的连续排放时经历的水平和垂直分力产生的合力形成。在蒸煮器中出现的水平力“A”在蒸煮器上部用标号15代表的矢量来表示，在蒸煮器下部由标号16代表的矢量来表示，如图2所示，用A表示的水平力是由于趋向于在垂直侧壁方向起作用的离心力作用产生的。垂直力“B”是由于重力和在蒸煮器内的轴向平行于侧壁作用的超压引起的。垂直分力“B”在蒸煮器的顶部用标号17代表的矢量图表示，在蒸煮器的底部用标号18代表的 矢量图表示，如图2所示。由分力“A”和“B”产生的合力“R”对原料产生一个向外和向下的作用力，并且有助于产生涡流，合力“R”在蒸煮器的顶部用标号19代表的矢量图表示，在蒸煮器的底部用标号20代表的矢量图表示，如图2所示。

该合力的最初状态是产生剥落原料的作用并将它朝排放管路运送，但是，随着涡流连续地形成并加强，该涡流穿过原料体的中心。这就打开了一条通向排放管路的通道，使使用的流体将蒸煮器内的物质压出去。在蒸煮器内物质中夹杂的排放流体导致进入泄料筒的纸浆浓度有很大的变化，使大量的蒸煮液和排放流体通向泄料筒。因此需要大量的移动流体用于排空，并且增加排放循环的时间。

如图1中的布置可以看出，排放阀的间歇式关闭和随后的再打开使产生的涡流迅速减弱，并在纸浆从蒸煮器排出的所有时间产生理想的塞状流动。

如图1所示，蒸煮器10具有一个排放口11，它与箭头12表示的排放管路连接，并与一条连至一个泄料筒24的管路22相连接。在管路22中，设有排放阀23，该阀在蒸煮周期保持关闭状态。一个控制装置25与该阀连接，并能可控制地将阀23在开启和关闭位置之间进行循环工作。

为了便于排放，可以将流体压力供给管13连接在蒸煮器的上部，并由一个移动式加压设备，例如一台泵或压缩机27供给流体，以便对排放流体进行加压。

在该蒸煮器内示出一个涡流图形28，在该阀的开启周期内，涡流最初缓慢地产生，并认为是由于作用在原料上用矢量图29和30所表示的力产生的。力“A”矢量表示水平力，力“B”矢量表示垂直力，力“R”表示其合力。

已经发现，当阀23最初开启时，塞状流由排放管路通过，直到涡 流产生引起完全的穿透阻断塞状流为止。但是，排放阀的关闭将使力“A”迅速地减小，并使力“B”有一个适度的瞬间的减小。由于合力“R”减小，它朝着分力“B”偏斜，在蒸煮器的较低的位置，这种现象引起纤维材料冲击底部锥形部分的侧壁，朝着开口11流动，并当阀23再次打开时，作为塞状流排出。

这种推理，工作假设表示了一种对排放时制浆蒸煮器遇到许多不希望有的结果的因果现象的简化解释，这些解释是根据公认的现有习惯，例如，空气是如何随原料进入泄料筒而带入原料的。它还解释了周期性地关闭和开启阀的步骤已被发现是用于防止以前所产生的不希望有的影响的一种方法。

随着阀23的周期性开启和关闭，涡流效应被减至最小，或基本上消除，从而使蒸煮浆排入泄料筒的整个排放周期出现塞状流动。已经利用了表示在图1中的方法和设备的各种使用设计。在一种布置方案中，排放阀23的开启和关闭以一分钟间隔进行循环，即该阀首先打开一分钟，接着关闭一分钟。因此，这种循环含有相等的打开和关闭时间周期，直到蒸煮器被排空为止。对于打开或关闭该阀的实际时间要求可以根据阀的种类和所用的致动装置进行变化。

另一种成功的布置方案是打开阀进行初始的排空，直到蒸煮器的三分之一被排空为止，然后关闭该阀一段时间，该阀再次被打开，直到其余三分之二中的一半被排出，此时，阀被再次关闭。在阀第三次打开之后，蒸煮器的最后三分之一的体积被排空。

在实施本发明的另一个较优的方法中，将排放阀逐渐地打开，直到它达到完全开启状态，此时，该阀的致动装置反向工作以开始逐渐关闭该阀。当到达全关闭位置时，致动装置又立刻转向开始打开该阀。在这种方法中，从蒸煮器到泄料筒的流动在整个排放周期内基本上保持连续。作为这种方法的一种变更型，在开始关闭之前，该阀可以保 持在它的开启状态一段时间。

该阀保持在开启状态的时间周期将变化，取决于使用的阀种类，致动装置、蒸煮器内物质的状态，以及排放管路、蒸煮器和其它相关设备的结构。在这方面，最佳的循环可以根据不同蒸煮器进行变化，并可包括相等的开启和关闭时间周期，开启时间长于关闭时间、关闭时间长于开启时间，以及从打开到关闭位置和从关闭到打开位置相等的或不同的循环时间。但是，在本发明各种蒸煮系统的优化方面，其目的是控制从蒸煮器的流动，以消除或减弱蒸煮器内的涡流现象，从而使涡流引起的穿透至出口的现象不会出现。

本发明的工作原理是对排空蒸煮器施加压力，该压力施加在蒸煮器的顶部，无论是取自加压的蒸煮液，还是其它流体，或者取自喷入蒸煮器的蒸汽，或在蒸煮器顶部加入压缩空气或其它气体都可以。

图3表示本发明与常用排放方法相比对提高纸浆浓度均匀性的结果。图中表示了一些实验曲线，线31表示按照本发明的间歇式排放情况。垂直线33和34表示一停止-起动过程，在此位置该阀被关闭和再次打开。从常用排放方法所得的浓度测量值曲线用断开线32表示，该曲线是在整个排放过程中排放阀保持打开状态下给出的。该曲线图示出排放阀周期性地打开和关闭时的浓度变化要比蒸煮器用常规方法排放时的变化小得多。

由此可见，本发明提供了一种改善蒸煮器的整个性能的改进方法和设备，尤其是改进了蒸煮器的排放料情况，实现了上面所述目的。

Claims (22)

1、一种蒸煮纸浆的方法，其步骤包括：

在提高的温度和压力下在密封的蒸煮器中蒸煮纸浆；

在蒸煮过程结束时，在蒸煮器的顶部施加一种流体压力，使纸浆从蒸煮器中由纸浆出口排空；

其特征在于它还包括周期性地打开和关闭纸浆出口，由此防止蒸煮器内产生不希望有的涡流的步骤。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述周期性地打开和关闭纸浆出口的步骤包括以相等的时间周期打开和关闭该纸浆出口。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述周期性地打开和关闭纸浆出口的步骤是在周期性地工作过程中交替地将出口打开一分钟，然后将出口关闭一分钟完成的，直到蒸煮器被排空为止。

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述周期性地开启和关闭纸浆出口的步骤是首先开启纸浆出口一段时间，使约三分之一的物质从蒸煮器内排出，然后关闭该纸浆出口一段时间，接着再次打开纸浆出口，直到其余三分之二中的一半被排出，此时，纸浆出口被再次关闭，最后第三次打开纸浆出口，排出蒸煮器内所剩的三分之一的物质。

5、如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述周期性地打开和关闭纸浆出口的步骤包括在每个循环中，使阀处于打开位置的时间要长于它处于并闭位置的时间。

6、如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述周期性地打开和关闭纸浆出口的步骤包括在每个循环过程中使出口保持打开的时间间隔短于使出口保持关闭的时间间隔。

7、如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述周期性地打开和关闭纸浆出口的步骤包括在一定时间间隔将该阀逐渐地打开，从一关闭位置到一全开位置，并当到达全开位置时立刻反向操纵该阀，使其从开启位置逐渐地到达一关闭位置。

8、如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述周期性地关闭和打开纸浆出口的步骤包括在一定时间间隔将该阀逐渐地打开，从一开启位置到一全关闭位置，并当到达全关闭位置时，立刻反向操纵该阀，使其从全关闭位置逐渐地到达一开启位置。

9、如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述周期性地关闭和开启纸浆出口的步骤包括在一定时间间隔将该阀逐渐地关闭，从一打开位置到全关闭位置，并当其到达全关闭位置时，立刻反向操作该阀，使其从全关闭的位置逐渐地到达一开启位置。

10、一种蒸煮纤维纸浆用的蒸煮器设备，它以组合的形式包括：

一个用于蒸煮纸浆的封闭纸浆蒸煮器，它具有一根从该蒸煮器下端导出用于排空其内物质的排料管路;

一个位于蒸煮器的顶部，用于供给加压流体，以便在蒸煮循环结束时排出蒸煮器内物质的装置;

一个设置在排料管路内的排放阀;

其特征在于它还包括一个与所述排放阀连接，用于周期性地打开和关闭排放阀的循环装置，使当该阀打开时，纸浆物质由排料管路排出，并通过关闭该阀以防止蒸煮器内产生不希望有的涡流。

11、如权利要求10所述的设备，其特征在于：该循环装置是以相等的时间周期打开和关闭排放阀。

12、如权利要求10所述的设备，其特征在于：该循环装置在重复的循环中打开排放阀的时间周期约一分钟，关闭排放阀的时间周期约一分钟。

13、如权利要求10所述的设备，其特征在于：循环装置打开上述阀一段时间，使蒸煮器内约三分之一的物质被排出，然后关闭所述阀，接着再次打开该阀一段时间，直到蒸煮器内剩余的三分之二的一半被排出，此时，再次关闭该阀，最后第三次打开该阀，排出蒸煮器内所剩的三分之一的物质。

14、如权利要求10所述的设备，其特征在于：所述供给流体的装置包括一个相对蒸煮设备的新生流体供应源。

15、如权利要求10所述的设备，其特征在于：所述供给流体的装置包括一个供液源。

16、如权利要求10所述的设备，其特征在于：所述供给流体的装置包括一个蒸汽供给源。

17、如权利要求10所述的设备，其特征在于：所述蒸汽供给源是通过蒸煮器压力降低产生的闪蒸蒸汽。

18、如权利要求10所述的设备，其特征在于：所述供给流体的装置包括一个非冷凝气体供给源。

19、一种从一纸浆蒸煮器排空其内物质的方法，其中在蒸煮器底部的一排放阀被打开，并将加压流体供给至蒸煮器的顶部，以便将蒸煮器内的物质通过排放阀压出，其特征在于：

在其内物质从蒸煮器中排出的同时，周期性地打开和关闭该排放阀。

20、如权利要求19所述的方法，其特征在于：所述周期性打开和并闭排放阀的步骤是以大致相等的时间周期将该排放阀打开和关闭。

21、如权利要求19所述的方法，其特征在于：所述周期性地打开和关闭排放阀的步骤包括当该阀到达全开位置时立刻将排放阀从开启位置朝着关闭位置推进。

22、如权利要求19所述的方法，其特征在于：所述周期性打开和关闭该排放阀的步骤包括当该阀到达全关闭位置时立刻将排放阀从关闭位置朝着打开位置推进。