DE102011005650A1

DE102011005650A1 - Verfahren zur Regelung der Filterleistung einer Filtervorrichtung

Info

Publication number: DE102011005650A1
Application number: DE201110005650
Authority: DE
Inventors: Herbert Britz; Dr. Naydowski Christian; Dr. Haag Jens; Dr. Staiger Martin; Jonas Bergström
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2011-03-16
Filing date: 2011-03-16
Publication date: 2012-09-20
Also published as: WO2012123529A1; CN103429816A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung oder Regelung der Filterleistung einer Filtervorrichtung, insbesondere einer Filtervorrichtung im Stoffaufbereitungskreislauf einer Papierherstellungsanlage, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – einleiten einer, mit Fasern und feinen Feststoffen beladenen Suspension (16) in die Filtervorrichtung, – filtern der Suspension (16), indem die Suspension (16) durch eine Filterfläche (2a) der Filtervorrichtung geleitet wird, auf der, zur Erhöhung der Filterleistung, eine Filterhilfsschicht (18) gebildet wird, welche aus Fasern und Feinstoffen besteht, die aus der Suspension (16) herausgefiltert wurden, – ablösen der Filterhilfsschicht (18) von der Filterfläche (2a) außerhalb der Suspension (16) – abführen des Filtrats (6, 7, 8) zur weiteren Verwendung in der Papiermaschine, wobei ein Inhaltsstoff oder eine Kenngröße des Filtrats (6, 7, 8) gemessen wird und die Filterleistung durch die Zugabe eines Filterhilfsstoffes (19), in die Suspension (16) am Filtereinlauf, gesteuert oder geregelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung oder Regelung der Filterleistung einer Filtervorrichtung, insbesondere einer Filtervorrichtung im Stoffaufbereitungskreislauf einer Papierherstellungsmaschine.
Zur Sicherstellung des Faserstoffbahnherstellungsprozesses in einer Maschine zur Herstellung einer Papier-, Tissue- oder Kartonbahn ist es unter anderem wichtig, dass das zum Einsatz kommende Wasser die, für die verschiedenen Prozesse, notwendige Wasserqualität aufweißt.
Um den Wasserverbrauch zu reduzieren, wird das in der Maschine oder Anlage für den Prozess notwendige Wasser immer wieder gereinigt und dem Prozess an verschiedenen Stellen wieder zugeführt.
Bekanntlich enthalten Papierfasersuspensionen nicht nur die eigentlichen Papierfasern, sondern auch eine mehr oder weniger große Menge von feinen Feststoffen. Solche feinen Feststoffe können mineralische Füllstoffe sein, die in der Regel zur Papiererzeugung nötig sind. Man nennt sie zumeist „Asche”, da die mineralischen Stoffe unbrennbar sind. Es können aber auch Faserbruchstücke sein, die z. B. bei der Mahlung der Fasern entstehen. Diese werden auch Feinstoffe genannt. Der Anteil dieser feinen Feststoffe bestimmt wesentlich die Qualität des aus der Papierfasersuspension hergestellten Papiers oder Kartons.
In der Papiermaschine, insbesondere im Stoffauflauf und im Formierbereich, fallen bei der Entwässerung der Faserstoffbahn große Mengen Suspension, insbesondere Siebwasser oder „White Water” an. Dieses „White Water” ist eine Suspension mit Anteilen von Fasern und Asche, die mit dem Wasser durch die Maschen des Formiersiebs gelangt sind.
Zur Rückgewinnung der Fasern und Feststoffe aus der Suspension werden üblicherweise Scheibenfilteranlagen verwendet. Es kommen aber auch Mikroflotationsanlagen zum Einsatz. Da die im Prozess anfallende Wassermenge und deren Verschmutzungsgrad schwankt, muss die Prozesswasserreinigungsanlage an diese Schwankungen angepasst werden. Bekannt ist, dass bei Scheibenfilteranlagen die Anpassung der Filterleistung entweder durch die Anpassung der Scheibendrehzahl oder durch Veränderung des Füllstands geändert wird. In beiden Fällen kommt es aber zu nachteiligen Schwankungen in der Filtratqualität und bei der nachfolgenden Verwendung des Klarfiltrats im Papierherstellungsprozess wie z. B. als Spritzwasser (Verstopfung der Düsen) oder unerwünschte Ablagerungen auf Sieb- und Filzmaterialien.
Derartige Scheibenreinigungsanlagen sind seit langer Zeit im Einsatz, wobei das von den Feststoffen befreite Abwasser zur Bildung von Prozesswasser, wie Klarfiltrat oder Superklarfiltrat aufbereitet und die herausgefilterten Feststoffe wiederverwendet werden.
Bei der üblichen Prozessführung wird das dabei anfallende Filtrat dazu verwendet, um z. B. die Papierfaserstoffsuspension zu verdünnen, sodass die nach der Filterung noch im Filtrat enthaltenen Fremdstoffe vor allem der Ascheanteil nicht verloren geht.
Viele Altpapiersorten enthalten eine relativ große Menge solcher Stoffe. Bei der beschriebenen Vorgehensweise ist es möglich, dass die Anreicherung von Fein- und Füllstoffen in den Filtraten ebenfalls relativ groß wird. Daher kommt es vor, dass diese an sich günstige Methode der Filtratrückführung zur nachteiligen Überladung der Suspension mit solchen Stoffen und zu Störungen im Prozessablauf führt. Eine mögliche Abhilfe, um solche Störungen zu vermeiden, liegt zwar darin, die Fein- und Füllstoffe aus dem Kreislauf zu entfernen; dann steigen aber die Stoffverluste an, was im Allgemeinen ebenfalls ein Nachteil ist. So zeigt die DE 28 13 448 A1 ein Verfahren, bei dem die feinen Feststoffe aus dem Filtrat in einem Nebenkreislauf entfernt werden und das so gewonnene geklärte Rückwasser stromabwärts zur Verdünnung wieder eingesetzt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen mit dem/der die Filterleistung einer Filtervorrichtung, insbesondere eine Filtervorrichtung im Stoffaufbereitungskreislauf einer Papierherstellungsanlage, verbessert werden kann.
Die Aufgabe wird mittels eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie der Vorrichtung nach Anspruch 11 gelöst.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren der Eingangs genannten Art vorgeschlagen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:

– einleiten einer, mit Fasern und feinen Feststoffen beladenen Suspension in die Filtervorrichtung,
– filtern der Suspension, indem die Suspension durch eine Filterfläche der Filtervorrichtung geleitet wird, auf der, zur Erhöhung der Filterleistung, eine Filterhilfsschicht gebildet wird, welche aus Fasern und Feinstoffen besteht, die aus der Suspension herausgefiltert wurden,
– ablösen der Filterhilfsschicht von der Filterfläche außerhalb der Suspension
– abführen des Filtrats zur weiteren Verwendung in einer Papierherstellungsmaschine,

Durch die Zugabe von Filterhilfsstoffen in die Suspension, z. B. in das „White Water”, wird erreicht, dass die Filterwirkung durch die Beeinflussung der Filterhilfsschicht, die ja aus Fasern und Feinstoffen besteht die aus der Suspension herausgefiltert werden, beeinflussbar oder regelbar wird.
Vorzugweise erfolgt die Filterung der Suspension in einen Scheibenfilter. In einem Scheibenfilter drehen sich eine oder mehrere Scheibenkörper mit Filterflächen auf einer Welle die derart aufgebaut ist, dass durch sie das Filtrat abgeführt werden kann, dass durch die Filterflächen ins innere des Scheibenkörpers gelangt.
Weiterhin vorteilhaft wird das Filtrat mittels eines Ventils in unterschiedliche Filtratqualitäten aufgeteilt, vorzugsweise in ein erstes Filtrat, ein Klarfiltrat und ein Superklarfiltrat.
Dabei unterscheiden sich die Filtrate durch ihre unterschiedliche Filterung. Die Scheibenkörper sind nur zum Teil in die Suspension eingetaucht, so dass beim drehen des Scheibenkörpers um die Scheibenachse die Filterfläche segmentweise in die Suspension eingetaucht wird und die Filterhilfsschicht langsam dadurch aufgebaut wird, dass Fasermaterial an der Filterfläche ausgefiltert wird. Je dicker die Filterhilfsschicht wird, desto größer wird die Filterwirkung. Beim Drehen der Filterscheibe durch die Suspension wird somit in einem ersten Segmentbereich das erste Filtrat, in einem zweiten Bereich das Klarfiltrat und in einem dritten Bereich das Superklarfiltrat abgeführt.
Das aus dem ersten Bereich entnommene erste Filtrat wird vorzugsweise in die Suspension am Filtereinlauf zurückgeführt.
Zur Steuerung oder Regelung der Filterleistung erfolgt in einer bevorzugten Ausführungsform in Bezug auf einen Inhaltsstoff oder eine Kenngröße des Klarfiltrats, dass aus dem zweiten Segmentbereich entnommen wird. Die Qualität des Klarfiltrats ist entscheidend für die Verwendbarkeit in den nachfolgenden Prozessen, wobei bei einer ausreichenden Klarfiltratqualität darauf geschlossen werden kann, dass die Superklarfiltratqualität ebenfalls ausreichend ist.
Für die Messung der Inhaltsstoffe oder der Kenngröße können verschiedene Messmethoden verwendet werden, wie die Messung des Gesamtfeststoffgehalts, die Trübung, der Aschegehalt, die Lichtstreuung, der Faseranteil und/oder die Faserlängenverteilung des Filtrats.
Der Filterhilfsstoff, der zusammen mit den in der Suspension enthaltenen Bestandteilen die Filterhilfsschicht bildet, kann aus einem Prozesskreislauf in der Papierherstellungsanlage entnommen und/oder zusätzlich dem Stoffaufbereitungskreislauf zugegeben werden.
Vorzugsweise besteht der Filterhilfsstoff aus einem Faserstoff insbesondere aschearmer Faserstoff, weiterhin vorzugsweise Langfaserstoff.
In einer bevorzugten Ausführung wird der Filterhilfsstoff aus der Papiersuspensionsmischvorrichtung entnommen, insbesondere an einer Stelle unmittelbar neben der Frischfaserzufuhr.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Messvorrichtung zur Messung von Inhaltsstoffen oder Kenngrößen des Filtrats vorhanden ist und die Inhaltsstoffe oder Kenngrößen mittels einer gesteuerten oder geregelten Zugabe eines Filterhilfsstoffes, in die Suspension am Filtereinlauf, steuerbar oder regelbar sind.
Weiterhin Vorteilhaft umfasst die Filtervorrichtung zur Filterung der Suspension ein Scheibenfilter und eine Ventil, in dem das Filtrat in unterschiedliche Filtratqualitäten aufteilbar ist.
Zur Steuerung oder Regelung ist eine entsprechende Steuer- oder Regelung vorhanden, mittels der der Zufluss des Filterhilfsstoffs z. B. über ein Ventil gesteuert oder geregelt werden kann.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Skizze 1 näher erläutert.
Diese zeigt eine Funktionsskizze einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung mit einem Scheibenfilter 1, der aus mehreren auf einer Welle 17 angeordneten Filterkörpern 2 besteht. Die Filterkörper 2 sind innen hohl und haben beidseitig Filterflächen 2a. Während der Filterung wird die Welle 17 angetrieben, so dass die Filterflächen 2a segmentweise die Suspension 16 durchlaufen. Auf dem Teil der Filterfläche 2a die sich in der Suspension 16 befindet bildet sich eine Filterhilfsschicht 18, wenn die Suspension 16 durch die Filterfläche 2a strömt. Die Filterhilfsschicht 18 wird umso dicker, je länger die Filterfläche 2a von der Suspension 16 durchströmt wird.
Die Filterhilfsschicht 18 hat hauptsächlich die Aufgabe, die wertvollen und widerverwendbaren feinen Feststoffe und die mineralischen Füllstoffe wie auch die Faser aus der Suspension 16 auszufiltern, sodass der Filterhilfsstoff 18 und das Filtrat im Papierherstellungsprozess wiederverwendet werden können.
Die Filterhilfsschicht 18 wird in einem Segmentbereich außerhalb der Suspension 16 von der Filterfläche abgenommen und der Widerverwertung zugeführt (nicht näher dargestellt da Stand der Technik).
Das Filtrat wird mittels eines Filtratventils 4 in drei unterschiedliche Filterstufen, wie bereits beschrieben, getrennt, sodass der Filtervorrichtung ein erstes Filtrat 6, ein Klarfiltrat 7 und ein Superklarfiltrat 8 entnommen werden kann.
Das Filtrat 6a enthält noch zu viele Fremdstoffe und wird vorzugsweise zurück in die Suspension 16 geführt, bzw. gepumpt, genau so wie der Anteil der Suspension, der über einen Überlauf bei zu hohem Füllstand des Scheibenfilters aus diesem abgeführt werden muss.
Das Klarfiltrat 7 wird in einen Prozess in der Papiermaschine zurückgeführt bzw. gepumpt, um z. B. als Spritzwasser weiterverwendet zu werden, wobei die Qualität bzw. der Fremdstoffanteil im Klarfiltrat 7 gemessen bzw. überwacht wird.
So ist es denkbar folgende Qualitätsmerkmale zu messen:

– Gesamtfeststoffgehalt
– Trübung
– Aschegehalt
– Lichtstreuung
– Faseranteil
– Faserlängenverteilung

Die Messwerte werden einer Steuer- und Regelvorrichtung 15 zugeführt. Diese regelt, entsprechend den Regelvorgaben, die Zufuhr des Filterhilfsstoffs 19, der aus der Papiersuspensionsmischvorrichtung 12 entnommen wird. In dieser wird die für die Papierherstellung notwendige Papiersuspension aus verschiedenen Anteilen wie Frischfasern, Verdünnungswasser, usw. vorgemischt und in dem daran angeschlossenen Behälter weitergemischt, bevor die fertige Papiersuspension letztendlich in den Stoffauflauf der Papiermaschine gelangt. Damit der Filterhilfsstoff 19 aus einem möglichst großen Anteil an Frischfasern besteht ist die Entnahmestelle möglichst nah am Frischfaserzufluss angeordnet. Der Mengenzufluss an Frischfasern/Filterhilfsstoff 19 in die Suspension wird über das Ventil 14 geregelt.
Bezugszeichenliste

1: Scheibenfilter
2: Filterkörper
2a: Filterfläche
3: Filtratablauf
4: Filtratventil
5: Zwischenbehälter
6: Abfluss erstes Filtrat
6a: Pumpe
7: Abfluss Filtrat
7a: Pumpe
8: Abfluss Superklarfiltrat
8a: Pumpe
9: Mischvorrichtung
10a, b, c,: Zuflüsse
11: Pumpe
12: Papiersuspensionsmischvorrichtung
13: Faserstoffsuspension zur Papiermaschine
14: Ventil
15: Steuer-/Regelvorrichtung
16: Suspension/White Water
17: Welle
18: Filterhilfsschicht
19: Filterhilfsstoff
20: Messvorrichtung
21: Zuführung
22: Überlauf

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 2813448 A1 [0009]

Claims

Verfahren zur Steuerung oder Regelung der Filterleistung einer Filtervorrichtung, insbesondere einer Filtervorrichtung im Stoffaufbereitungskreislauf einer Papierherstellungsmaschine, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – einleiten einer, mit Fasern und feinen Feststoffen beladenen Suspension (16) in die Filtervorrichtung, – filtern der Suspension (16), indem die Suspension (16) durch eine Filterfläche (2a) der Filtervorrichtung geleitet wird, auf der, zur Erhöhung der Filterleistung, eine Filterhilfsschicht (18) gebildet wird, welche aus Fasern und Feinstoffen besteht, die aus der Suspension (16) herausgefiltert wurden, – ablösen der Filterhilfsschicht (18) von der Filterfläche (2a) außerhalb der Suspension (16) – abführen des Filtrats (6, 7, 8) zur weiteren Verwendung in einer Papierherstellungsmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass ein Inhaltsstoff oder eine Kenngröße des Filtrats (6, 7, 8) gemessen wird und das die Filterleistung durch die Zugabe eines Filterhilfsstoffes (19), in die Suspension (16) am Filtereinlauf, in Bezug auf die Kenngröße gesteuert oder geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterung der Suspension (16) in einen Scheibenfilter (1) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtrat (6, 7, 8) mittels eines Ventils in unterschiedliche Filtratqualitäten aufgeteilt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtrat (6, 7, 8) mittels des Ventils in ein erstes Filtrat, ein Klarfiltrat und ein Superklarfiltrat aufgeteilt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Filtrat (6) der Suspension (16) am Filtereinlauf wieder zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterleistung in Bezug auf einen Inhaltsstoff oder eine Kenngröße des Klarfiltrats gesteuert oder geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtfeststoffgehalt, die Trübung, der Aschegehalt, die Lichtstreuung, der Faseranteil und/oder die Faserlängenverteilung des Filtrats gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterhilfsstoff aus einem Prozesskreislauf in der Papierherstellungsanlage entnommen und/oder zusätzlich dem Stoffaufbereitungskreislauf zugegeben wird.
Verfahren nach nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterhilfsstoff ein Faserstoff ist, vorzugsweise aschearmer Faserstoff, weiterhin vorzugsweise Langfaserstoff.
Verfahren nach nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterhilfsstoff aus der Papiersuspensionsmischvorrichtung entnommen wird.
Vorrichtung zur Steuerung oder Regelung der Filterleistung einer Filtervorrichtung, insbesondere einer Filtervorrichtung im Stoffaufbereitungskreislauf einer Papierherstellungsmaschine, mit einer Zuführung (21) zum Einleiten einer, mit Fasern und feinen Feststoffen beladenen Suspension (16) in die Filtervorrichtung, einer Filterfläche (2a) zur Filterung der Suspension (16), indem die Suspension (16) durch eine Filterfläche (2a) der Filtervorrichtung geleitet wird, auf der, zur Erhöhung der Filterleistung, eine Filterhilfsschicht (18) aufbaubar ist, welche aus Fasern und Feinstoffen besteht, die aus der Suspension (16) herausfilterbar sind, einer Ablösevorrichtung zum Ablösen der Filterhilfsschicht (18) von der Filterfläche (2a) außerhalb der Suspension (16) sowie einer Vorrichtung (3, 4, 17), zum Abführen des Filtrats (6, 7, 8) zur weiteren Verwendung in einer Papierherstellungsmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messvorrichtung (20) zur Messung von Inhaltsstoffen oder Kenngrößen des Filtrats (6, 7, 8) vorhanden ist und die Inhaltsstoffe oder Kenngrößen mittels der Zugabe eines Filterhilfsstoffes (19), in die Suspension (16) am Filtereinlauf (21), in Bezug auf die Kenngröße steuer- oder regelbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtervorrichtung zur Filterung der Suspension (16) ein Scheibenfilter (1) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtrat mittels eines Ventils (4) in unterschiedliche Filtratqualitäten (6, 7, 8) aufteilbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtrat (6, 7, 8) mittels des Ventils (4) in ein erstes Filtrat (6), ein Klarfiltrat (7) und ein Superklarfiltrat (8) aufteilbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterleistung in Bezug auf einen Inhaltsstoff oder eine Kenngröße des Klarfiltrats (7) steuer- oder regelbar ist.