DE1692858C3 - 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 Richtung auf das Austragsende des Gefäße» gefördert werden, während sie in der Kochflüssigkeit eingetaucht sind, und im wesentlichen kontinuierlich von dem Ende der säulenförmigen Masse, das sich neben dem Austragende 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 Kocher nicht das Maß an Kontinuität erreicht, das verlangt wird, wodurch wiederum die Produktqualität nachteilig beeinflußt wird.

Zur Überwindung des Reibungswiderstandes der Holzschnitzelmasse innerhalb des Reaktionsgefäßes wurde bisher in den bekannten mit Aufwärtsstrom arbeitenden Aufschlußvorrichtungen entweder ein massiver Kurzhub-Bodenkolben verwendet oder ein Flüssigkeitsantrieb mit hoher Strömungsgeschwindigkeit und deshalb großen Pumpen und entsprechend dimensionierten Entwässerungsvorrichtungen. Beide Verfahrensweisen haben .iber 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 darin, die Bewegung der Holzschnitzelmasse innerhalb des Reaktionsgefäßes zu verbessern, und zwar mit einem geringeren Energieaufwand und Kostenaufwand hinsichtlich 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 vorn Anschluß der Fördervorrichtung an dem Gefäß getrennt angeordnet ist.

Durch dieses Verfahren und seine der Durchführung üienende Vorrichtung werden Flüssigkeilsimpulse erzeugt, die eine zyklische Veränderung der Bewegungsgeschwindigkeit der Eintauchflüssigkeil· in bezug auf die Holzschnitzel in der Holzschnitzelmassc verursachen; wodurch eine zyklische Vorwärtsbewegung der Flüssigkeit mit einer Geschwindigkeit erreicht wird, die zumindest nicht geringer ist als die Geschwindigkeit der alterlierenden Bewegung der Flüssigkeit, wobei die vorwärtstreibende Kraft der Flüssigkeit in der Lage ist. die Holzschnitzel über die ganze Länge des Reaktionsgefäßes vom Eintrttsende zum Austrittsende vorwärtszubewegen.

Weitere vorteilhafte Ausgestallungen des Erfindungsvorschlags sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielshalber näher erläutert, in der eine Ausführungsform eines Reaktionsgefäßes zur Durchführung des Verfahrens in leilgeschnittener Seitenansieht dargestellt ist.

Das in der Zeichnung dargestellte Reaktionsgefäß 12 ist zylindrisch und hat einen Durchmesser von 3 m und eine Länge von 30 m und damit ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von mindestens 1 :4. Das Gefäß 12 erweitert sich nach oben etwas, weist also eine sich nach oben allmählich vergrößernde Querschnittsfläche auf. Eine Verjüngung von etwa 0,9 cm Durchmesser je 30 cm Länge hat sich als geeignet erwiesen. Eine Holzschnitzel- und Flüssigkeitseinspeisung ist am unteren Eintrittsende des Gefäßes 12 in Form einer tangentialen Zuleitung 16 angebracht. Durch diese wird mittels einer Pumpe 18 eine Holzschnitzel-Flüssigkeitsmischung aus einem Vorratstank 20 zugeführt. Am oberen Ende des Gefäßes 12 ist ein Entlader für die in Brei verwandelten Holzschnitzel angebracht. Dieser besitzt die Form eines Abstreichers 22, der die Holzschnitzelmasse auf ein bestimmtes Niveau abstreicht, indem er die entwässerten und in Brei verwandelten Holzschnitzel durch den Austrag 24 zu einem Austragsmechanismus am unteren Ende einer hier nicht gezeigten Abwärtsleitung fördert.

Innerhalb des Gefäßes 12 befindet sich drei in der Gehäuselängsachse gelegene, konzentrische Einspritzleitungen 41, 43 und 53, die mit Abstand übereinander liegenden Ebenen Auslässe 42, 44 und 54 besitzen. Innerhalb des Gefäßes 12 befinden sich ebenfalls die Entwässerungsvorrichtungen 46 und 48 zusammen mit Ventilen 52 und 51 die mit den Auslässen mehrere Zonen innerhalb des Gefäßes bilden, indtin sie die Flüssigkeit im Gleichstrom oder im Gegenstrom innerhalb der Zonen fördern. Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, ist eine unterste Schnitzelkomprimierungszone mit einer darüber befindlichen Imprägnierungsund Heizzone und einer wiederum darüber befindlichen Heiz- und Kochzone mit Gleichstromfluß und Gegenstromfluß und eine Gegenstromwaschzone mit einer obersten Dränagezone vorhanden, wobei die Flüssigkeitsströme mit einfachen Pfeilen und die Förderrichtung der Holzschnitzel mit Doppelpfeilen dargestellt werden. Ein Flüssigkeitsniveau-Kontrollgerät 50 ist in der Nähe des oberen Endes des Gefäßes 12 angebracht, um das Flüssigkeitsniveau unter dem Abstreicher 22 einzustellen sowie das obere Niveau der Holzschnitzelmassc indem durch Bedienung des Ventils 52 der oberen Entwässerungsvorrichtung 48 eine Holzschnitzeldränagezone geschaffen wird.

Ferner ist ein Hol/.schnitzcl-Stcucrsystem vorhanden, das die Lage des unteren Endes der Holzschnitzelmasse steuern soll, das sich normalerweise über dem unteren Ende des Gefäßes befindet, um die Schnitzel kontinuierlich zusammenzupressen, so daß das untere Ende auf ein gewünschtes Niveau eingestellt und dort gehalten wird. Ein solches System enthält eine untere Flüssigkeits-Entwässerungsvorrichtung 30, die in einer bestimmten Entfernung, vorzugsweise etwa dem halben bis eineinhalbfachen Durchmesserwert des Gefäßes, oberhalb der Einlaßleitung 16 und unterhalb des Abstreichers 22 angeordnet ist, wodurch eine darunterliegende Schnitzelkomprimierungszone definiert ist. Das System enthält weiterhin eine Umwälzpumpe 32 zusammen mit den. Verbindungsleitungen 34 und 38 und den Ventilen 69 und 75 zur gesteuerten Umwälzung der Flüssigkeit mittels 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 das Ventil 69 so betrieben wird, daß der Strom an umgewälzter Flüssigkeit und dadurch die Bewegungsgeschwindigkeit der Holzschnitzclmasse verändert wird.

In der hier beschriebenen Vorrichtung wird ein Flüssigkeitsantriebsimpulsgenerator verwendet, der die Bewegungsgeschwindigkeit der Eintauchflüssigkeit in bezug auf die Holzschnitzel in der Masse zyklisch verändert, wodurch die gesamte säulenförmige Schnitzelmasse in Aufwärtsbewegung 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 Flüssigkcitsantriebsimpulsgenerator ist vorzugsweise ein 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 betrieben 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 mit einer Rücklauf-Flüssigkcitsleitung 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 sin'*., reichen die mit dem Impulsgenerator erzeugten Impulse dafür aus.

Der Strömungswiderstand, der durch die säulenförmige Schnitzelmassc erzeugt wird, auf die die Fliissigkcitsantricbsimpulse einwirken, kann durch die Messung der Differenz ΔΡ zwischen den Flüssigkeitsdruck P\ am Boden der Hilzschnitzelsäule und des Flüssigkeitsdrukkes Pj am oberen Teil der Holzschnitzelsäule bestimmt werden. Mit der Vergrößerung des Flüssigkeitsstromes steigt der Widerstand ΔΡ\νη 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 Schnitzclmassc leicht bestimmt werden, wodurch sich die Flüssigkeitsströmung innerhalb dieses Gebietes und jenseits des Übergangsgcbictcs relativ einfach einstellen läßt. Somit läßt sich ein Flüssigkeitsantrieb für die gesamte säulenförmige Schnitzclmassc erreichen. Wenn eine pulsierende Flüssigkeitsströmung innerhalb der Schnitzclmasse 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 crzcugen einen ausreichend hohen Strömungwiderstand innerhalb der säulenförmigen Schnitzclmassc, um diese wie gewünscht vorwärts zu bewegen, so daß die zusammengepreßten Holzschnitzcl bei ihrer Aufwärtsbewegung über der gesamten Länge der säulenförmigen Masse im Gefäß 12 vorwärtsgetrieben werden können. Die- so erzeugte Antriebskraft rc'chl aus, um die Schnilzclmassc auch im Gegenslrom zu einer Flüssigkeit vorwärts zu treiben und eine Holzschnitzel-Dränagezone am oberen Ende der Masse vorzusehen. Die Schaffung eines solchen vorteilhaften Aufwärtsstrom-Systcms 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 Zeitsteuereinrichtung 66 durchgeführt. Beispielsweise wird eine Öffnungszeit von etwa I Sekunde und eine Schließ/eil von etwa 5 Sekunden verwendet. Dadurch wird der Akkumulator durch die I lohe Ah entladen, um dadurch eine schnelle Höhenänderung All der Eintiuiehriüssigkeit des Gefäßes 12 von etwa 2,5 bis 7.5 cm zu erzeugen, gefolgt von einer langsameren Wiederher- ^j stellung 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 uxiulcn Flussigkeits-Aufwarisströmung durch den eingetauchten Teil der Schnitzel- jo masse und verursachen eine zyklische Veränderung der Bewegungsgeschwindigkeit der Einlauchflüssigkeit in bezug auf die Hol/schnitzcl in der Masse, wobei wechselweise das obere Niveau der Eintauchflüssigkeit um die Strecket/7erhöht und gesenkt wird.

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

Im übrigen arbeitet die obige Vorrichtung in herkömmlicher Weise. Die ungekoehten Holzschnitzcl werden durch den tangentialcn 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 Holzschnitzclmasse über dessen gesamte Länge. Falls der durch das Gefäß erzeugte Widerstand einen Teil der Holzschnitzclmasse 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 Holzschnitzcl hindurchfließen kann. Dadurch wird der lockere Teil der llolzschnitzelmassc nicht vorwärts getrieben, bis die folgenden 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, Ui 1.11 sich der Antriebsinipuls verstärken, um eine ztisilizlichi Flüssigkeitsbewegung zu erzeugen, die die Verstopfung beseitigt. Das Verfahren der beschriebenen An kam ebenfalls in Vorrichtungen mit Abwärtsstrom angcwen det werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   Ί. Verfahren zum kontinuierlichen Aufschließen von Holzschnitzeln zu Papierbrei in einem aufrechten, langgestreckten Raktionsgefäß, in das HoIz-'schnitzel 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 w'esentlichen kontinuierlich von dem Ende der säulenförmigen Masse, das sich neben dem Austragsende des Gefäßes befindet, weggeförderl werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Holzschnitzel in Richtung auf das Austragsende des Gefäßes durch die Flüssigkeit sioßartig vorgetrieben werden, die dem Gefäß an sieinem Eintrittsende unabhängig von der im wesentlichen kontunierlichen Einspeisung der Holzschnitzel in das Gefäß zugeteilt wird.
2. 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. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 2, mit einem länglichen ReaktionsgefäB, das ein Eintrittsende und ein Austrittsende aufweist, ferner 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 aiustragbar 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 (112) 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. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsimpulsgenerator eine Impulszeitsteuereinrichtung (66) und eine Flüssigkeitsspeichereinrichtung (70) aufweist, die auf die Zeitsteuereinrichtung (66) anspricht und an das Gefäß (12) neben dessen Eintrittsende angeschlossen is·..