DE1692858B2 - Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen aufschliessen von holzschnitzeln zu papierbrei - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Aufschließen von Holzschnitzeln zu Papierbrei in einem aufrechten, langgestreckten Reaktionsgefäß, in das Holzschnitzel und Kochflüssigkeit im wesentlichen kontinuerlich hineingefördert werden, um in dem Gefäß eine säulenförmige, kompakte Holzschnitzelmasse zu bilden, deren eines Ende sich am Austragsende des Gefäßes befindet, wobei die Holzschnitzel durch die säulenförmige Masse hindurch in Richtuag auf das Austragsende des Gefäßes gefördert werden, während sie in der Kochflüssigkeit eingetaucht sind, und im wesentlichen kontinuierlich von dem Ende der säulenförmigen Masse, das sich neben dem Austragsende des Gefäßes befindet, weggefördert werden.

Die Förderung der Holzschnitzel innerhalb eines Aufschlußgefäßes bzw. Zellstoffkochers wirft insofern Probleme auf, als bei einer Förderung von unten nach oben und beim Abziehen von Kochflüssigkeit in den einzelnen übereinanderliegenden Behandlungszonen des Kochers die Holzschnitzelmasse an der Weiterbewegung gehemmt wird, wodurch ihre Hindurchförderung durch den Kücher nicht das Maß an Kontinuität erreicht, das verlangt wird, wodurch wiederum die Produktqualitäi nachteilig beeinflußt wird.

Zur Überwindung des Reibungswiderstandes der Holzschnitzelmasse innerhalb des Reaktionsgeiaßes wurde bisher in den bekannten mit Aufwärtsslrom arbeitenden Aufschlußvorrichtungen entweder ein massiver Kurzhub-Bodenkolben verwendet oder ein Flüssigkeitsantrieb mit hoher Strömungsgeschwindigkeit und deshalb großen Pumpen u.id entsprechend dimensbmerten Entwässerungsvorrichtungen. Beide Verfahrensweisen haben aber den Nachteil, daß am unteren Ende der Holzschnitzelmasse relativ hohe Kräfte zur Einwirkung gelangen, die Teile dieser Masse übermäßig zusammenpressen, wodurch unerwünschte Veränderungen bei der Aufschlußreaktion und der Verwandlung der Schnitzelmasse zu Papierbrei, die sogenannte PULPE, auftraten.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb dann, die Bewegung der Holzschnitzelmasse innerhalb des Reaktionsgefäßes zu verbessern, und zwar mit einem geringeren Energieaufwand und Kostenaufwand hin sichtlich der zu diesem Zweck eingesetzten Antriebsvorrichtung.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Holzschnitzel in Richtung auf das Austragsende des Gefäßes durch die Flüssigkeit stoßartig vorgetrieben werden, die dem Gefäß an seinem Eintrittsende unabhängig von der im wesentlichen kontinuierlichen Einspeisung der Holzschnitzel in das Gefäß zugeführt wird.

Zur Durchführung dieses Verfahrens dient eine Vorrichtung, die mit einem länglichen Reaktionsgefäß ausgerüstet ist, das ein Eintrittsende und ein Austrittsende aufweist, ferner eine an das Gefäß neben dessen Eintrittsende angeschlossenen Fördervorrichtung, durch die im wesentlichen kontinuierlich Holzschnitzel und Flüssigkeit in das Gefäß hineinförderbar sind, die in dem Gefäß eine säulenförmige Masse bilden, und mit einer Austragsvorrichtung am Austragsende des Gefäßes, durch die Holzschnitzel aus dem Gefäß austragbar sind, sowie mit einer Entwässerungsvorrichtung innerhalb des Gefäßes, die von dem Gefäßeintrittsende durch eine Antriebszone axial getrennt ist. Diese Vorrichtung weist nun zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens einen Flüssigkeitsantriebsimpulsgenerator auf, durch den die Flüssigkeit zur Förderung der Holzschnitzel in Richtung auf das Austragsende des Gefäßes intermittierend durch die Antriebszone hindurchförderbar ist, und der mit dem Gefäß an dessen Eintrittsende in Verbindung steht und dabei vom Anschluß der Fördervorrichtung an dem Gefäß getrennt angeordnet ist.

Oareh diese» Verfahren und seme der Darchföfarung aasende Vorrichtung werden FKasigfcensimptilse er" zewgt, <Se ewe zyfcßscfie Veränderung der Bewegungs gejcfrwindfgfce-ri der Entauchitessigkeri in bezag auf die Hc&achnitzd in der Hehuchnhzdmasse verursachest wodurch eise zykßsche Vorwärtsbewegung der Flüssigkeit mtt einer Geschwindigkeit erreicht wird, die zumindest nicht geringer ist ah die Geschwindigkeit der ahcrfierenden Bewegung der Flüssigkeit, wobei die vorwärutreibende Kraft der Flüssigkeit it. der Lage ist so die Hoteschnitzei ober die ganze Lange des Reaktion* gefäße» vom Dntrtuende zum Austrmsende vorwänszubewegen.

Weitere vorteilhafte Ausgestahungen des ErHndung*vor>^hlags sind in den Unteranspruchen gekennzeichnet

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeich nung beispiefshalber näher erläutert, in der eine Auifuhrungsform eines Reaktionsgefäßes zur Durch führung des Verfahrens in teilgesehnittener Senenan licht dargestellt ist

Das in der Zeichnung dargestellt Reakno.'.sgefafc 12 ist zylindrisch und hat einen Durchmesser ·. on j r~. urü tine l.änge von 30 m und damn ein Verhältnis \on Ivängc zu Durchmesser von mindestens 1 4. Das (jeiaß 12 erweitert sich nach oben etwas. weist aiso c;ne sich nach oben allmählich vergrößernde Querschni:!s¹ V:r■<. uuf fine Verjüngung von etwa 0,9 cm Durchmesser je 3(J(m Lange ha; sich als geeignet erwiesen. Eine Holzschmtzel und F-'lüssigkeitseinspeis· ng ist am unteren l.inlritlsende des Gefäßes 12 in form einer langcniialen Zuleitung 16 angebracht Durch diese wird mittels einer Pumpe 18 eine Holzschnitzel I -'!ussigkeits mischung aus einem Vorratstank 20 zugeführt. Am oberen Ende des Gefäßes 12 ist ein Entlader für die in ys Brei verwandelten ilol/schnit/cl angebrannt. Dieser besitzt die form eines Abstreichers 22, der die Holzschnitzelmasse auf ein bestimmtes Niveau abstreicht, indem er die entwasserten und in Brei verwandelten llolzschnitzel durch den Austrag 24 zu einem Ausiragsmechanismus am unteren Ende einer hier nicht gezeigten Abwärtsleitung fördert.

Innerhalb des Gefäßes 12 befindet sich drei in der Gehäusclängsachse gelegene, konzentrische Einspri'.zleitungen 41, 43 und 53, die mit Abstand übereinander liegenden Ebenen Auslässe 42, 44 und 54 besitzen. Innerhalb des Gefäßes 12 befinden sich ebenfalls die Entwässcrungsvorrichtungcn 46 und 48 zusammen mit Ventilen 52 und 51 die mit den Auslassen mehrere Zonen innerhalb des Gcfiißcs bilden, indem sie die Flüssigkeit im Gleichstrom oder im Gegenstrom innerhalb der Zonen fördern. Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, ist eine unterste Schnitz.elkomprimierungs-/onc mit einer darüber befindlichen Imprägnierungsund Heizzone und einer wiederum darüber befindlichen Heiz· und Kochz.onc mit Gleichstromfluß und Gegenstromfluß und eine Gegcnstromwaschzonc mit einer obersten Dränagezone vorhanden, wobei die Flüssigkcitsströmc mit einfachen Pfeilen und die Förderrichtung der llol/.schnitzel mit Doppelpfeilen dargestellt werden. Ein Flüssigkcitsnivcau-Kontrollgerät 50 ist in der Nahe des oberen lindes des Gefäßes 12 angebracht, um das FUissigkcitsnivcau unter dem Abstreicher 22 einzustellen sowie das obere Niveau der Holzschnitzelmnssc, indem durch Bedienung des Ventils 52 der oberen Entwässerungsvorrichtung 48 eine Holzschnit-/eldranagezonc geschaffen wird.

Ferner ist ein Holzschniizel-Steuersystem vorhanden, das dte Lage des taiteren Endes der Hoizschnitzeteasse steuern seit das ach normalersfeise über dem unteren Ende des Gefäßes befindet um die Schnitzel kontinuierlich zusammenzupressen, so daB das untere Ende auf ein gewünschtes Niveau eingesteHt und dort gebahen wird Ein solches System enthält eine untere Flüssigkeits-Entwässerungsvorrichtung 30, die in einer besiimmten Entfernung, vorzugsweise etwa dem halben bis emeaihjübiachen Durchmesser*er» des Gefäßes, oberhalb der EiniaSleitung 16 und unterhalb des Abstreichers 22 angeordnet ist wodurch eine darunterliegende Schnif.-zefkompnmierungszone definiert ist. Das System enthält weiterhin eine Umwälzpumpe 32 zusammen mit den Vc-bindungsieitungen 34 und 38 und den Ventilen 69 und 75 zur gesteuerten Umwälzung der Flüssigkeit mitteis der Pumpe 18 zum Einlaß 16. Zwei Kontrollvorrichtungen 62 und 64 sind in der Nähe des unteren Endes des Gefäßes 12 angebracht Diese sollen die Stellung des unteren Endes der Schnitzelmasse durch das Steuergerät 68 steuern, indem d^s Ventil 69 so betrieben v.ird, 'iaB der Strom an umg. .·. alzicr Flüssigkeit and dadurch . e Be-Atk-angsgeschwindigke·! der Holzschnitzeimasse verändert wird.

In der hier beschriebenen Vorrichtung wird ein t iussigKCi'^antnebsimpuNt'enerator verwendet, der die Br-wegungsgeschwindigkeii der Em'auchf'ussigker; in bezug auf die Ho!zschni;zel in der Masse /\klisch verändert, wodurch die gesamte säulenförmige Schnitzelmasse in Abwärtsbewegung durch das Gefäß getrieben wird und durch den die Flüssigkeit zur Förderung der Holzschnitzel in Richtung auf das Austragsende des Gefäßes 12 intermittierend durch die Antriebszone hindurchförderbar ist. Der Flüssigkeitsantriebsimpulsgenerator ist vorzugsweise cm Akkumulator 70. der durch das Ventil 72 mit dem Einlaß 74 im unteren Ende des Gefäßes 12 verbunden ist, wobei das Ventil 72 durch eine zyklische Zeitsteuereinrichtung 66 betneben wird. Der Akkumulator 70 ist mit einer geeigneten Luftdruckquelle durch das Ventil 76 verbunden, so daß er unter Druck gesetzt wird und zwar auf einen Wert, der etwas höher ist als der Druck am Boden des Gefäßes 12. Der Akkumulator ist ebenfalls mii einer Rücklauf-Flüssigkeitsleitung 38 durch die .Seitenleitung 39 verbunden. Das Flüssigkeitsniveau im Akkumulator 70 wird mittels eines Niveausteuergerätes 78 und des gesteuerten Ventils 76 aufrechterhalten, das mit einer Druckluftquelle verbunden ist. sowie durch das Drosselventil 75 in der Rücklaufleitung 38.

Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird die gesamte zusammengepreßte Schnitzelmasse gleichförmig vorwärts getrieben, indem sie in ihrer gesamten eingetauschten Länge zyklischen Flüssigkeitsantriebsimpulsen ausgesetzt wird, die in der Flüssigkeit erzeugt werden. Dadurch werden ungleichmäßige Holzschnitzelzusammenpressungen in der ganzen Holzschnitzelsäule verhindert. Da die weiterhin am unteren Eintrittsende der Holzschnitzelsäule benötigten Kräfte für das Komprimieren der Schnitzelsäule relativ gering sind, reichen die mit dem Impulsgenerator erzeugten Impulse dafür aus.

Der Strömungswiderstand, der durch die säulenförmige Schnitzelmasse erzeugt wird, auf die die Flüssigkeitsantriebsimpulse einwirken, kann durch die Messung der Differenz AP zwischen den Flüssigkeitsdruck P\ am Boden der Hilzschnitzelsäule und des Flüssigkeitsdrukkes Pt am oberen Teil der Holzschnitzelsäule bestimmt werden. Mit der Vergrößerung des Flüssigkeitsstromes steigt der Widerstand Δ P im laminaren Strömungsge-

biet proportional, um dann in einem kurzen Übergangsgebiet immer stärker anzusteigen, wenn die Strömung in ein turbulentes Gebiet eintritt. Dadurch kann der Beginn eines turbulenten Strömungsgebietes für eine bestimmte Schnitzelmasse leicht bestimmt werden, wodurch sich die Flüssigkeitsströmung innerhalb dieses Gebietes und jenseits des Übergangsgebietes relativ einfach einstellen läßt. Somit läßt sich ein Flüssigkeitsantrieb für die gesamte säulenförmige Schnitzelmasse erreichen. Wenn eine pulsierende Flüssigkeitsströmung innerhalb der Schnitzelmasse verwendet wird, und zwar bei Strömungsgeschwindigkeiten, die nicht zu hoch sind, um durch herkömmliche Mittel erzeugt zu werden, jedoch hoch genug, um innerhalb des turbulenten Strömungsgebietes zu liegen. Diese Strömungen erzeugen einen ausreichend hohen Strömungwiderstand innerhalb der säulenförmigen Schnitzelmasse, um diese wie gewünscht vorwärts zu bewegen, so daß die zusammengepreßten Holzschnitzel bei ihrer Aufwärtsbewegung über der gesamten Länge der säulenförmigen Masse im Gefäß 12 vorwärtsgetrieben werden können. Die so erzeugte Antriebskraft reicht aus, um die Schnitzelmasse auch im Gegenstrom zu einer Flüssigkeit vorwärts zu treiben und eine Holzschnitzel-Dränagezone am oberen Ende der Masse vorzusehen. Die Schaffung eines solchen vorteilhaften Aufwärtsstrom-Systems mit mehreren Entwässerungszonen ist wegen der damit verbundenen wirtschaftlichen, verfahrenstechnischen und produkttechnischen Vorteile von großer Bedeutung.

Um eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Aufschließen der hier beschriebenen Art in Betrieb zu nehmen, ist es nur notwendig, Flüssigkeitsantriebsimpulse dadurch zu erzeugen, daß das Ventil 72 zyklisch geöffnet und geschlossen wird. Das zyklische öffnen und Schließen des Ventils 72 wird mit einer Frequenz von vorzugsweise etwa 1 bis 30 Zyklen je Minute jedoch mindestens bei etwa 5 bis 10 Zyklen pro Stunde mittels der Zei'steuereinrichtung 66 durchgeführt. Beispielsweise wird eine Öffnungszeit von etwa 1 Sekunde und eine Schließzeit von etwa 5 Sekunden verwendet. Dadurch wird der Akkumulator durch die Höhe Ah entladen, um dadurch eine schnelle Höhenänderung Δ H der Eintauchflüssigkeit des Gefäßes 12 von etwa 2.5 bis 7,5 cm zu erzeugen, gefolgt von einer langsameren Wiederherstellung des Niveaus, wenn der Akkumulator durch die Flüssigkeitspumpe über die Leitung 39 und die Pumpe 32 wieder aufgeladen wird. Diese Antriebsimpulse wirken vor allem in der axialen Flüssigkeits-Aufwärtsströmung durch den eingetauchten Teil der Schnitzel masse und verursachen eine zyklische Veränderung der Bewegungsgeschwindigkeit der Eintauchflüssigkeit in bezug auf die Holzschnitzel in der Masse, wobei wechselweise das obere Niveau der Eintauchflüssigkeit um die Strecke Δ H erhöht und gesenkt wird.

Die Lage L des unteren Endes der zusammengepreßten Holzschnitzelmasse wird durch Veränderung der Umwälzung durch die Leitungen 34 und 38 gesteuert. Die Umwälzung wird vergrößert, wenn sich das untere Ende der Holzschnitzelmasse nach unten bewegt und wird verkleinert, wenn sich das untere Ende der Holzschnitzelmase nach oben bewegt. Dieser Vorgang wird durch die Steuervorrichtungen 62 und 64 und durch das Ventil 69 gesteuert. Alternativ kann die Lage L der Holzschnitzelmasse durch Veränderung der Antriebsimpulsströmungsgeschwindigkeit verändert werden, beispielsweise durch Erhöhung des Luftdrucks des Akkumulators oder der Impulsfrequenz.

Im übrigen arbeitet die obige Vorrichtung in

ίο herkömmlicher Weise. Die ungekochten Holzschnitzel werden durch den tangentialen Einlaß 16 eingeführt und nach dem Aufschluß durch den Auslaß 24 ausgetragen.

Die Flüssigkeitsantriebsimpulse, die am Bodeneinlaß 74 eingeführt werden, wirken auf den eingetauchten Teil der säulenförmigen Holzschnitzelmasse über dessen gesamte Länge. Falls der durch das Gefäß erzeugte Widerstand einen Teil der Holzschnitzelmasse stärker zusammenpreßt als einen anderen, wird sich der Druckabfall in diesem Teil' erhöhen. Dadurch wird die Antriebskraft in diesem Teil vergrößert, wodurch wiederum die Packungsdichte vermindert wird. Falls andererseits die Packungsdickte in einem Teil der Masse zu gering wird, fällt die Antriebskraft ab, da die Flüssigkeit dann ungehinderter durch die losen HoIzschnitzel hindurchfließen kann. Dadurch wird der lockere Teil der Holzschnitzelmasse nicht vorwärts getrieben, bis die folgender. Schnitzel in der Masse vorrücken und diesen Teil wieder zusammenpressen. Falls in der in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung im Betriebszustand irgendein ungewöhnlicher Widerstand bei der Bewegung der Holzschnitzelmasse entsteht, beispielsweise durch eine teilweise Verstopfung durch Schnitzel, die an einer Entwässerungsvorrichtung haften bleiben, läßt sich der Antriebsimpuls verstärken, um eine zusätzliche Flüssigkeitsbewegung zu erzeugen, die die Verstopfung beseitigt. Das Verfahren der beschriebenen Art kann ebenfalls in Vorrichtungen mit Abwärtsstrom angewendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum kontinuierlichen Aufschließen von Holzschnitzeln zu Papierbrei in einem aufrechten, langgestreckten Raktionsgefäß, in das Holzschnitzel und Kochflüssigkeit im wesentlichen kontinuierlich hineingefördert werden, um in dem Gefäß eine säulenförmige, kompakte Holzschnitzelmasse zu bilden, deren eines Ende sich am Austragsende des Gefäßes befindet wobei die Holzschnitzel durch die säulenförmige Masse hindurch in Richtung auf das Austragsende des Gefäßes gefördert werden, während sie in der Kochflüssigkeit eingetaucht sind, und im wesentlichen kontinuierlich von dem Ende der säulenförmigen Masse, das sich neben dem Austragsende des Gefäßes befindet, weggefördert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Holzschnitzel in Richtung auf das Austragsende des Gefäßes durch die Flüssigkeit stoßartig vorgetrieben werden, die dem Gefäß an seinem Eintrittsende unabhängig von der im wesentlichen kontunierlichen Einspeisung der Holzschnitzel in das Gefäß zugeteilt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsimpulse der Flüssigkeit mit einer Frequenz von wenigstens 5 bis 10 Zyklen pro Stunde erzeugt werden.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 2, mit einem länglichen Reaktionsgefäß, das ein fjntrittsende und ein Austrittsende aufweist, ferntr mit einer an das Gefäß neben dessen Eintrittsende angeschlossenen Fördervorrichtung, durch die im wesentlichen kontinuierlich Holzschnitzel und Flüssigkeit in das Gefäß hineinförderbar sind, die im dem Gefäß eine säulenförmige Masse bilden, mit einer Austragsvorrichtung am Austragsende des Gefäßes, durch die Holzschnitzel aus dem Gefäß austragbar sind, und mit einer Entwässerungsvorrichtung innerhalb des Gefäßes, die von dem Gefäßeintrittsende durch eine Antriebszone axial getrennt ist, gekennzeichnet durch einen Flüssigkeitsantriebsimpulsgenerator (66, 70, 72, 74), durch den die Flüssigkeit zur Förderung der Holzschnitzel in Richtung auf das Austragsende des Gefäßes (12) intermittierend durch die Antriebszone hindurchförderbar ist, und der mit dem Gefäß (12) an dessen Eintrittsende in Verbindung steht und dabei vom Anschluß der Fördervorrichtung (16) an dem Gefäß (12) getrennt angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsimpulsgenerator eine Impulszeitsteuereinrichtung (66) und eine Hüssigkeitsspeichereinrichfing (70) aufweist, die auf die Zeitsteuereinrichtung (66) anspricht und an das Gefäß (12) neben dessen Eintrittsende angeschlossen ist.