DE102007001848A1

DE102007001848A1 - Verfahren zur Förderung einer Faserstoffsuspension, insbesondere im Konstanten Teil vor einem Stoffauflauf einer Papier- oder Kartonmaschine

Info

Publication number: DE102007001848A1
Application number: DE102007001848A
Authority: DE
Inventors: Erwin Binder; Johannes Ecker; Stefan Hartmann
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2007-01-12
Filing date: 2007-01-12
Publication date: 2008-07-17
Also published as: ATE491840T1; EP1944410B1; DE502007005943D1; EP1944410A1

Abstract

Das Verfahren dient zur Förderung einer Faserstoffsuspension und wird insbesondere im konstanten Teil einer Papier- oder Kartonmaschine (2) vor einem Stoffauflauf (1) angewendet. Dabei wird in der Faserstoffsuspension (S) mit mindestens einer Stoffpumpe (9, 10) der Druck erhöht, z. B. um die Anforderungen im Stoffauflauf erfüllen zu können. Ein Teil der unter erhöhtem Druck stehenden Faserstoffsuspension (S) wird mittels einer Turbine (5, 6) auf einen für einen anderen Prozessschritt geeigneten Druck reduziert. Dadurch kann ein Teil der Energie zurückgewonnen werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Verfahren dienen dazu, die zur Papiererzeugung benötigte Faserstoffsuspension durch ein geschlossenes System, insbesondere durch Rohrleitungen und Apparate zu führen. Dabei kann es auch erforderlich sein, an bestimmten Stellen der verwendeten Anlage den Druck zu reduzieren. Üblicherweise werden drosselnd wirkende Regelorgane eingesetzt, um Drücke und die Durchströmmenge den Anforderungen des Systems entsprechend einstellen zu können. Solche Verfahren sind denkbar in der Stoffaufbereitung einer Papierfabrik und insbesondere im sogenannten Konstanten Teil, also dem Anlagenteil, der unmittelbar dem Stoffauflauf vorgeschaltet ist. Dabei wird bisher in Kauf genommen, dass die Druckenergie an der Drosselstelle in zumeist nutzlose Wärme umgewandelt wird. Außerdem können Probleme auftreten, wenn in der Faserstoffsuspension Druckpulsationen entstehen. Diese können, wenn sie bis in den Stoffauflauf gelangen, dessen Betrieb empfindlich stören und damit die Qualität des erzeugten Produktes (Papier oder Karton) nachhaltig beeinträchtigen. Eine Ursache liegt in den Stellorganen, die erforderlich sind, um die Durchflussmenge der Faserstoffsuspension bzw. deren Druck zu verändern. Solche Stellorgane sind üblicherweise verstellbare Schieber oder Ventile.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren der o. g. Art zu schaffen, mit dem die genannten Nachteile vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebenen Merkmale gelöst.
Geeignete Turbinen werden fast ausschließlich dazu verwendet, aus fließendem unter Druck stehendem Wasser mit Hilfe eines angeschlossenen Generators elektrischen Strom zu erzeugen. Bei Anwendung der Erfindung werden sie in einer Papierfabrik mit einer Faserstoffsuspension angetrieben, und zwar dort, wo aus prozesstechnischen Gründen eine Reduzierung des Druckes des Faserstoffs geboten oder zumindest unschädlich ist.
Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert an Hand einer Zeichnung, die ein Beispiel einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.
Gemäß dieser Figur wird eine Faserstoffsuspension S in der üblichen Weise durch Vermischung einer Dickstoffsuspension 4 mit einer Verdünnungsflüssigkeit erzeugt und hat danach im Wesentlichen die für den Betrieb des Stoffauflaufes 1 der Papier- oder Kartonmaschine 2 an dieser Stelle gewünschte Konsistenz. Bekanntlich liegen Stoffauflauf-Konsistenzen im Bereich zwischen 0,5 und 2%, in der Regel um 1%. Die Verdünnungsflüssigkeit, die an einer Mischstelle 3 zugeführt wird, stammt bei dem hier gezeigten Beispiel überwiegend aus dem ersten Siebwasser 15, also dem im Formierbereich der Papier- oder Kartonmaschine 2 angefallenen Wasser. Es wird oft als Siebwasser I (SWI) bezeichnet im Unterschied zum später auf der Papiermaschine anfallenden Siebwasser, das sehr viel weniger Feinstoffe enthält.
Es ist bekannt, dass solches Siebwasser u. a. mit einem beträchtlichen Anteil von Luft und eventuell sonstigen Gasen vermischt ist. Das Siebwasser wird unterhalb des Papiermaschinen-Siebes aufgefangen und seitlich abgeleitet. In den dazu benutzten offenen Rinnen kann bereits ein großer Teil der enthaltenen Luft austreten. Dennoch ist es oft sinnvoll, weitere an sich bekannte und hier nicht gezeigte Maßnahmen zur Entlüftung zu treffen. Nach dem Vermischen von Dickstoffsuspension 4 und Verdünnungsflüssigkeit wird die Suspension über eine Stoffpumpe 9 hier in einem geschlossenen System (also ohne offene Behälter oder Bütten) bis zum Stoffauflauf 1 geführt. Dabei wird hier in der üblichen Weise der Rest an noch vorhandenen Störstoffen durch eine Cleaneranlage 13 und eine Sortieranlage 11 ausgeschieden. Um den Druck in der Cleaneranlage 13 nicht zu hoch werden zu lassen, kann zwischen Akzeptleitung 18 der Cleaneranlage 13 und Zulauf zur Sortieranlage 11 zur Druckerhöhung eine weitere Stoffpumpe 10 installiert sein. Selbstverständlich wird der Aufwand, der für diese Hydrozyklone und Sortierer betrieben werden muss, von den Rohstoffen sowie den Anforderungen an die Qualität des erzeugten Papieres abhängen. Wenn z. B. die Dickstoffsuspension 4 aus Altpapier gebildet wurde, können noch Sand und kleine Plastikteile vorhanden sein. Die Stoffpumpe 10 kann so ausgeführt sein, dass in ihrem zentralen Einlaufbereich Gas abgesaugt wird.
Besonders bei modernen Stoffaufläufen wird zu deren Betrieb ein starker Überdruck benötigt, der durchaus bis 10 bar oder auch darüber liegen kann. Diese Anforderung ergibt sich daraus, dass die Suspension beim Austritt aus dem Stoffauflauf 1 durch die Düse 17 auf eine relativ hohe Geschwindigkeit gebracht werden soll und daraus, dass Turbulenz erhöhende Einbauten im und am Stoffauflauf einen signifikanten Druckverlust erzeugen können. Aus verschiedenen Gründen hat es sich herausgestellt, dass der Betrieb eines Stoffauflaufes und der damit zusammenhängenden Papier- oder Kartonmaschine den Abzug einer Teilmenge 19 aus dem Stoffauflauf erforderlich macht. Im Betriebszustand kann diese Teilmenge durchaus etwa 10% der dem Stoffauflauf 1 zugeführten Suspensionsmenge entsprechen. Diese Teilmenge 19 steht praktisch unter demselben Druck wie in der Zuführleitung 16 zum Stoffauflauf 1. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird diese Teilmenge 19 in eine Turbine 5 geleitet, in der der Druck abgebaut wird. Dabei fällt mechanische Leistung an, die bei dem hier gezeigten Beispiel über eine Kupplung oder ein Getriebe 8 mit der Stoffpumpe 10 verbunden ist. Um das Zusammenwirken von Pumpe und Turbine aufeinander abzustimmen, etwa bei unterschiedlichen Teilstrommengen, kann die Turbine mit verstellbaren Leitschaufeln versehen sein.
Eine leicht zu realisierende Möglichkeit ist auch die Umwandlung in elektrischen Strom mittels eines Generators.
Das Anlagenbeispiel zeigt noch eine weitere Möglichkeit zur Anwendung des Erfindungsgedankens, nämlich dort, wo am Drucksortierer 12 ein Teilstrom 20 als Rejekt herausgeleitet wird. Bekanntlich wird der Rejektstrom eines Drucksortierers durch einen Teilstrom gebildet, der das Sieb nicht passiert hat. An der Stelle, an der der Drucksortierer 12 in dieser Anlage eingebaut ist, führt das dazu, dass der Druck dieses Teilstroms 20 ebenfalls sehr hoch, gegebenenfalls sogar höher als im Stoffauflauf 1 sein kann. Soll dieser Teilstrom 20 (also der Rejekt) in eine Sekundärstufe, d. h. in einen weiteren Drucksortierer 18 geführt werden, so kann auch hier wiederum eine Turbine 6 die bei der Druckreduzierung anfallende mechanische Leistung zurückgewinnen. Bei dem gezeigten Beispiel ist die Turbine 6 an einen Generator 7 zur Stromerzeugung verbunden. Da in den meisten Fällen nur wenig Störstoffe in der im Konstanten Teil eingesetzten Drucksortiereranlage 11 anfallen, ist es auch möglich, dass eine einzige Stufe zur Sortierung ausreicht. Dann würde der Rejektstrom ohne weitere Sortierung abgeleitet werden, z. B. in die Abwasserrückgewinnung der Papierfabrik.

Claims

Verfahren zur Förderung einer Faserstoffsuspension (S), insbesondere im Konstanten Teil vor einem Stoffauflauf (1) einer Papier- oder Kartonmaschine (2), bei dem die Faserstoffsuspension (S) mit mindestens einer Stoffpumpe (9, 10) auf einen für einen Prozessschritt benötigten erhöhten Druck gebracht wird und wobei ein Teil der unter erhöhtem Druck stehenden Faserstoffsuspension (S) als Teilstrom (19, 20) abgeleitet und auf einen für einen anderen Prozessschritt geeigneten Druck reduziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck durch mindestens eine Turbine (5, 6) reduziert wird, die die bei der Druckreduzierung anfallende mechanische Leistung nutzbar macht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Leistung der Turbine (6) in elektrischen Strom umgewandelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Leistung zum mechanischen Antrieb eines Rotors genutzt wird, insbesondere des Rotors einer Pumpe.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Turbine (5) angetriebene Pumpe die Stoffpumpe (10) ist, die die Faserstoffsuspension (S) auf den für einen Prozessschritt benötigten erhöhten Druck bringt.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilstrom (19) aus dem Stoffauflauf (1) abgeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilstrom (19') nach der Druckreduzierung dem Siebwasser (15) der Papier- oder Kartonmaschine (2) zugemischt wird.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilstrom (20) als Rejekt eines Drucksortierers (12) abgenommen wird, wobei der Drucksortierer (12) in der Druckleitung einer Stoffpumpe (9, 10) installiert ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilstrom (20') nach der Druckreduzierung einem weiteren Drucksortierer (18) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilstrom (20') nach der Druckreduzierung entsorgt wird.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erhöhte Druck, auf den die Faserstoffsuspension (S) durch mindestens eine Stoffpumpe (9, 10) gebracht wird, zwischen 1,5 und 12 bar, vorzugsweise 5 bis 10 bar, liegt.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckabfall in der Turbine (5, 6) zwischen 0,5 und 11 bar liegt.
Verfahren nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilstrom (19, 20) mindestens 1000 l/min, vorzugsweise mindestens 10000 l/min, umfasst.