DE2734832A1

DE2734832A1 - Eine art, die in der zerfaserungszone entwickelte waerme auszunutzen, um den dampfdruck bei der herstellung von faserstoff fuer die erzeugung von faserplatten auf ein minimum abzusenken

Info

Publication number: DE2734832A1
Application number: DE19772734832
Authority: DE
Inventors: Karl Cederquist Karlavaegen; Bernard Marechal; Stig Selander
Original assignee: Isel SA
Current assignee: Isel SA
Priority date: 1976-08-06
Filing date: 1977-08-02
Publication date: 1978-02-09
Also published as: US4136831A; CA1063407A; DE2734832C2; JPS5341501A; SE413784B; JPS6215600U; FR2360711B3; PL110790B1; SE7608847L; FI64957B; BR7705211A; SU850017A3; PL200089A1; FI64957C; FI772375A; FR2360711A1

Description

Eine Art, die in der Zerfaserungszone entwickelte Wärme auszunutzen, uir. den Dampf verbrauch bei der Herstellung von Faserstoff für die Erzeugung von Faserplatten auf ein Minimum abzusenken.

Das lignozellulosehaltige Material in der vorliegenden Erfindung ist zur mechanischen Zerfaserung in Faserstoff vorgesehen und kann aus Holz, Stroh, Bagasse u.dgl. bestehen und wird im Nachstehenden allgemein als Holz oder, wenn in Stücke zerteilt, als Hackschnitzel bezeichnet.

Das Verfahren eignet sich für alle Zerfaserungsprozesse, bei denen die Zerfaserung von Hackschnitzeln in einer Umgebung von gesättigtem Dampf bei Temperaturen über 1OO°C, normalerweise zwischen 13O und 2OO C, und bei einem entsprechenden Dampfdruck von 294 kPa bis 1569 kPa (3-16 kp/cm ata) stattfindet, und es erbringt eine wesentliche Minderung des Dampfverbrauches im Vergleich zu den Verbrauchswerten, die gegenwärtig bei Ablauf des bekannten Vorganges, der sich kurz folgenderweise beschreiben läßt: Vorerhitzung der zugeführten Hackschnitzel auf 90-10O⁰C mit Dampf bei Atmosphärendruck, Zerfasern der vorerhitzten Hackschnitzel nach dem Erhitzen mit Dampf bis zur Zerfaserungstemperatur, Abblasen des Faserstoffes und Dampfes zu einem unter Atmosphärendruck stehenden Zyklon und Ausnutzung des abgeschiedenen und 10O⁰C haltenden Dampfes zur

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Vorerhitzung der neu zugeführten Hackschnitzel. Der Stoff bildet das Ausgangsmaterial zur Herstellung von Faserplatten und wird nach einem eventuellen Raffinierprozeß verdünnt. Anschließend wird der Stoff zu einem Vlies geformt, daß zum Endprodukt gepreßt und/ oder getrocknet wird.

Das nachstehend beschriebene Verfahren eignet sich besonders in den Fällen, wo Scheibenraffinatoren eingesetzt werden, und es erbringt eine annähernd 100-prozentige Ausnutzung der Zerfaserungsenergie zur Erhöhung der Hackschnitzeltemperatur vor der Eingabe in die Zerfaserungszone.

Bisher geschah die Erhitzung der Hackschnitzel bis zur Zerfaserungstemperatur mit Frischdampf in einem direkt an den Defibrator angeschlossenen Vorerhitzer, wobei die in der Zerfaserungszone erzeugte Wärme nur in geringem Ausmaß dazu verwendet werden konnte, um die Temperatur der der Zerfaserungszone zugeführten Hackschnitzel zu erhöhen.

Da die Zerfaserungsenergie zu einem wesentlichen Teil, wahrscheinlich zu mehr als 80%, in Wärme übergeht, bedeutet dies, daß die Wärme, die bei einem Energieverbrauch von 150 kWh je Tonne Stoff (trocken), der aus Hackschnitzeln mit einem TS-Gehalt von 50% erzeugt wird, anfällt, ausreichen würde, um die Temperatur der Hackschnitzel auf 170⁰C (Zerfaserungstemperatur) zu bringen, wenn die zugeführten Hackschnitzel auf 95°C vorerhitzt geworden wären, und theoretisch wäre somit keine zusätzliche Dampfzufuhr erforderlich, wenn die entwickelte Wärme völlig dazu ausgenutzt werden könnte, um die Temperatur der zugeführten Hackschnitzel bis zur Zerfaserungstemperatur zu erhöhen. Für die Abwicklung des gesamten Prozesses würde nur so viel Niederdruckdampf verbraucht werden, wie erforderlich ist, um die Temperatur der zugeführten Hackschnitzel auf 95°C zu erhöhen.

Es ist bereits früher bekannt, u.a. durch die schwedische Patentschrift Nr. 7317565-5, daß die der Zerfaserungsanlage zugeführten Hackschnitzel durch den Entspannungsdampf vorerhitzt werden, der beim Abblasen des Stoffes in den Atmosphärendruck freigesetzt wird. Beim bisher üblichen Ablauf des Zerfaserungsprozesses enthält der

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Entspannungsdampf jedoch wesentlich mehr Wärme, als für die Vorerhitzung der Hackschnitzel auf 9O-1OO°C erforderlich ist, und hier liegt die wesentliche Wärmeenergieverlustquelle im Prozeß.

Um beim Zerfaserungsprozeß einen möglichst geringen Wärmeverbrauch zu erreichen, darf der Entspannungsdampf nicht mehr Wärme enthalten, als für die Erhitzung der zugeführten Hackschnitzel auf 90-1CX) C verbraucht wird. Dies bedeutet, daß im Normalfall sämtliche erzeugte Wärme in der Zerfaserungszone für die Erhitzung der Hackschnitzel verbraucht wird, bevor die Hackschnitzel die Zerfaserungszone erreichen. Die erzeugte Wärme ist jedoch gewöhnlich nicht ausreichend, um die Hackschnitzel auf die Zerfaserungstenperatur zu bringen, so daß außerdem eine bestimmte Menge Frischdampf zugeführt werden muß.

Durch eine Rückführung des Dampfes von der Auslaßseite des Defibrators zur Einlaßseite über einen Niederdruckverdichter oder eine andere Art von Gebläse, kann Wärme zurückgeleitet werden, um die Hackschnitzel zu erhitzen, bevor diese in die Zerfaserungszone gelangen. Die zusätzliche Wärme, in Form von Frischdampf, die den Hackschnitzeln zugeführt werden muß, damit diese die Zerfaserungstemperatur erreichen, kann entweder vor oder nach dem Niederdruckverdichter zugeführt werden. Der ND-Verdichter arbeitet mit einem geringen überdruck im Verhältnis zu dem Druck, der an der Auslaßseite des Defibrators herrscht, so daß der Umlaufdampf den Widerstand überwinden kann, der entsteht, wenn der Dampf durch die Hackschnitzel und die Zerfaserungszone strömt, und so daß er in der Strömungsrichtung mit den Hackschnitzeln und dem Stoff durch den Defibrator strömen kann. Auf diese Weise wird auch der in der Zerfaserungszone erzeugte Dampf daran gehindert, zurück gegen die zugeführten Hackschnitzel zu strömen, was u.a. eine gleichmäßige Hackschnitzelzufuhr stören könnte.

Auf gleiche Weise, wie in der schwedischen Patentschrift Nr. 7317565 -5 angegeben, kann Rückwasser in vorkommenden Fällen, z.B. bei einem geschlossenen Rückwassersystern, dem Defibrator zugeleitet werden.

Aus dem im Anhang beigefügten Fließschema geht hervor, nach welchen Richtlinien die Anordnung ausgeführt sein muß, um den Energieverbrauch auf einen Mindestwert herabzusetzen,

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Die der Anlage zugeführten Hackschnitzel werden über das Förderband λ_ kontinuierlich dem Hackschnitzel-Vorerhitzer 2^ zugeleitet, in dem die Hackschnitzel im Gegenstrom auf Entspannungsdampf stoßen, der eine Temperatur von 100°C hält, und hierdurch bei der Austragung durch den Schneckenförderer _3 eine Temperatur erreichen, die im Bereich 90-100°C liegt. Vom Schneckenforder ^. gelangen die nunmehr vorerhitzten Hackschnitzel in den Schneckenförderer 4^, der sie in den Defibrator-Vorerhitzer (> einpreßt, wobei sie gleichzeitig soweit entwässert werden, daß sie einen TS-Gehalt von mindestens 50%, vorzugsweise 55-65%, erreichen. Das ausgepreßte warme Wasser wird über die Warmwasserabflußleitung Jj abgeleitet. Dem Defibrator-Vorerhitzer ^ wird Dampf auf zweierlei Weise zugeführt, teils durch Rückführung von Prozeßdampf aus dem Druckkessel £ über den Dampfverdichter VQ und die Dampfleitung 11, teils als Frischdampf über die Leitung 18, so daß die Temperatur der dem Defibrator 8 über den Schneckenförderer 2 zugeführten Hackschnitzel der Zerfaserungstemperatur entspricht. Der Druckkessel S> ist zweckmäßig zylindrisch und auf solche Weise auszuführen, daß der Stoff tangential eingeleitet und der Dampf in Kesselmitte, wie bei einem Zyklonabscheider, abgezogen werden kann. Falls erforderlich, kann ein Filter in der Umlaufleitung vor dem Dampf verdichter JC) installiert werden, um mitgesaugte Fasern aus dem Dampf zu entfernen. Die Frischdampfmenge ist so einzustellen, daß die Temperatur der Hackschnitzel nach dem Vorerhitzer 2^ bei 9O-1OO°C liegt, und diese Regulierung geschieht mittels des im Schneckenförderer j3 angebrachten Temperaturfühlers/gebers i!0, der das Frischdampf ventil _1_9 steuert. Durch den zwangsmäßigen Umlauf wird der in der Zerfaserungszone erzeugte Dampf in Strömungsrichtung mit dem Stoff in den Druckkessel geleitet. Stoff und Uberschußdampf werden durch das Schleusenventil J_2 und die Leitung _1_3 in den Zyklonabscheider 2A geblasen, wo Dampf und Stoff voneinander abgeschieden werden. Der Stoff wird anschließend eventuell mit Rückwasser verdünnt und durch die Leitung Jj_5 zur Vliesherstellung abgeleitet, während der Dampf mittels Gebläse _H> durch die Dampfeinblasleitung 17 in den Hackschnitzel-Vorerhitzer 2. geblasen wird. Das etwaige Rückwasser kann über die Leitung 2J^ in den Defibrator eingeleitet werden·

Dem Defibrator-Vorerhitzer ist soviel Frischdampf zuzuführen, daß die Menge Entspannungsdampf beim Ausblasen des Stoffes ausreicht, um

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die Temperatur der zugeführten Hackschnitzel auf 90-10O⁰C zu erhöhen. Unter solchen Bedingungen entsteht im Defibratorsystem ein Überschuß an Dampf, der abgeblasen werden muß, was auch einen günstigen Einfluß auf die Stoffaustragung aus dem Druckkessel hat.

Um die Vorteile der Dampfrückführung näher zu erläutern, wird im Nachstehenden die Herstellung von Faserstoff aus Holz bei einem Ausstoß von 5OOO kg/h trockenem Stoff unter folgenden Voraussetzungen beschrieben: Gewichtsausbeute 99%, TS-Gehalt der Hackschnitzel 50% und Eingangstemperatur +5⁰C, Energieverbrauch 625 kWh und Zerfaserungstemperatur 171°C, was einem Dampfdruck von 785 kPa (8 kp/atO entspricht.

Die Vorerhitzung der zugeführten Hackschnitzel von +5⁰C auf 95 C ergibt einen Verbrauch von 1233 kg Dampf von Atmosphärendruck und eine entsprechende Menge Kondensat. Die Hackschnitzel erhalten hierdurch einen TS-Gehalt von 44,5%, und es werden 2153 kg Wasser abgepreßt, wenn die Hackschnitzel mit einem Schneckenförderer in den Defibrator-Vorerhitzer eingebracht werden. Die eingebrachten Hackschnitzel haben nun einen TS-Gehalt von 55% und eine Temperatur von 95%. Um die Temperatur im Defibrator-Vorerhitzer auf 171⁰C zu erhöhen, werden 492.000 cal benötigt, was 1004 kg Dampf mit einem Absolutdruck von 785 kPa entspricht. 80% der zugeführten Zerfaserungsenergie geht in Wärme über, das entspricht 430.OOO cal oder 877 kg Dampf aus Wasser von einer Temperatur von 171⁰C. Es müssen somit weitere 127 kg Dampf zugeführt werden, damit ausreichend Wärme vorhanden ist, um die Hackschnitzeltemperatur auf den Wert der Zerfaserungstemperatur zu erhöhen. Dies entspricht theoretisch dem mindesten möglichen Dampfverbrauch, mit dem die Zerfaserung durchgeführt werden kann, wenn die Hackschnitzel beim Eingang in den Defibrator-Vorerhitzer eine Temperatur von 95°C halten. Bei der Austragung des fertigen Stoffes unter solchen Bedingungen werden allerdings nur 823 kg Dampf von Atmosphärendruck freigesetzt, so daß weitere 410 kg Dampf zugeführt werden müssen, um die Hackschnitzel am Eingang auf 95°C bringen zu können. Es ist jedoch vorteilhafter, die zum Vorerhitzen der zugeführten Hackschnitzel fehlende Wärme in Form von Hochdruckdampf dem Defibrator-Vorerhitzer zuzuführen, da hierdurch die Austragung des fertigen Stoffes erleichtert wird. Dem Defibrator-Vorerhitzer müssen deshalb insgesamt 522 kg Frischdampf mit einem Druck fön 785 kPa zugeführt werden, was zusammen mit der

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in der Zerfaserungszone erzeugten Wärme 1399 kg Dampf von 785 kPa ergibt. Von dieser Dampfmenge werden 1004 kg zurückgeleitet, und 395 kg Dampf fallen als Überschuß an, der mit dem Stoff ausgetragen wird, und der beim Druckabfall auf Atmosphärendruck soviel Dampf erbringt, daß die zugeführten Hackschnitzel auf 95°C vorerhitzt werden können.

Unter den oben beschriebenen Voraussetzungen erzielt man somit je Tonne hergestellten Stoffes einen Energieverbrauch von 125 kWh und einen Dampfverbrauch von 105 kg Dampf von 785 kPa, d.h. Verbrauchswerte, die - soweit den Erfindern bekannt - wesentlich unter den Werten liegen, die bisher bei der Zerfaserung von Holz erzielt worden sind.

Bei einem Zerfaserungsprozeß mit möglichst geringem Gesamtenergieverbrauch ist die Menge Entspannungsdampf im Normalfall voll ausreichend, um den ausgetragenen Stoff dem Zyklonabscheider zuführen zu können. Abhängig von der Länge der Ausblasleitung, etwaigen Höhenunterschieden und Produktionskapazitäten kan die Menge Entspannungsdampf in bestimmten Fällen unzulänglich sein, so daß der Zerfaserungsanlage zusätzlicher Dampf zugeführt werden muß. Dies geschieht vorzugsweise durch eine Erhöhung der Frischdampfzufuhr zum Defibrator. Es besteht auch die Möglichkeit, in vorkommenden Fällen den Dampf in die Ausblasleitung hinter dem Schleusenventil zuzuführen, wodurch sich sowohl Menge als auch Druckabfall des „Förderdampfes" erhöhen lassen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1.) Verfahren zur Ausnutzung der in der Zerfaserungszone entwickelten Wärme zur Herabsetzung des Dampfverbrauches auf einen Mindestwert bei der Herstellung von Stoff für Faserplatten aus lignozellulosehaltigem Material durch Zerfaserung von Hackschnitzeln in einer Atmosphäre von gesättigtem Dampf bei Temperaturen über 100 C, normalerweise 13O-2OO°C, und entsprechendem Dampfdruck, wobei der Entspannungsdampf beim Ausblasen des Stoffes zur Vorerhitzung der zugeführten Hackschnitzel, die anschließend im Zusammenhang mit der Eingabe in den Defibrator-Vorerhitzer zur Entfernung von Überschußwasser zusammengepreßt werden, so daß die Hackschnitzel bei der Eingabe einen TS-Gehalt von mindestens 50%, normalerweise 55-60%, haben, ausgenutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Dampf von der Auslaßseite des Defibrators, der im Wesentlichen den gleichen Druck hält wie im Defibrator, einer geringen Drucksteigerung ausgesetzt wird, um zwecks Erhitzung der Hackschnitzel vor deren Eintritt in die Zerfaserungszone der Eingangsseite des Defibrators zugeleitet zu werden.

2. Verfahren gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Frischdampf dem Prozeßdampf vor oder nach der Drucksteigerung in solchen Mengen zugeführt wird, daß der beim Austragen des Stoffes anfallende Entspannungsdampf einen einwandfreien Transport des Stoffes zum Zyklonabscheider zwecks Trennung von Dampf und Stoff ermöglicht.

3. Verfahren gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Frischdampf dem Prozeßdampf vor oder nach der Drucksteigerung in solchen Mengen zugeführt wird, daß der Wärmegehalt des beim Austragen des Stoffes anfallenden Entspannungsdruckes ausreicht, um eine Vorerhitzung der zugeführten Hackschnitzel auf 90-100⁰C zu ermöglichen.

4. Verfahren gemäß Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem sich im Umlauf befindenden Prozeßdampf zugeführte Menge Frischdampf von einem Temperaturfühler/geber geregelt wird, wodurch eine gleichbleibende Temperatur der durch den Entspannungsdampf vorerhitzten Hackschnitzel gewährleistet wird.

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ORIGINAL INSPECTED

5. Anordnung zur Durchführung des gemäß einem der Patentansprüche 1-4 beschriebenen Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß der Defibrator mit einem auf der Eingangsseite direkt angeschlossenen Vorerhitzer für zugeführte, vorerhitzte Hackschnitzel und auf der Auslaßseite mit einem am Defibrator angeschlossenen Druckkessel zum Aufsammeln von Stoff und Dampf ausgerüstet ist, wobei Vorerhitzer und Druckkessel im Wesentlich unter dem gleichen Druck stehen, der im Defibrator herrscht, und wobei der Dampf vom Druckkessel über einen Niederdruckverdichter oder eine ähnliche Gebläseanordnung zurück in den Vorerhitzer geleitet wird, und wobei der Druckkessel mit einer Vorrichtung zum /ustragen oder Ausblasen von Stoff und Dampf versehen ist.

6. Anordnung gemäß Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschluß zur Zufuhr von Frischdampf in den umströmenden Prozeßdampf vorhanden ist.

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