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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fördern von Fasermaterial
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in einer Transportflüssigkeit mittels eines drehbaren Speiseventils,
das Fördereinrichtungen aufweist, die sich im rechten Winkel zur Drehachse des Speiseventils
erstrecken und an entsprechende Leitungen angeschlossen sind, durch die das Einspeisen
und das Entleeren des Fasermaterials in und aus dem Speiseventil erfolgt, wobei
die jeweiligen Transportflüssigkeiten durch selbstreinigende Filter, die im Ventilgehäuse
angeordnet sein können, abgefiltert werden.
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Beim Fördern von Zellulosefasern und Flüssigkeit in ein Uberdruckbehandlungsgefäß,
vorzugsweise bei einer kontinuierlich verlaufenden Behandlung wie einem Kocher zum
Herstellen von Pulpe, ist es bereits bekannt, solche Speiseventile zum Fördern des
Materials zu verwenden. Die Arbeitsweise läuft dabei so ab, daß der mit einer oder
mehreren Ausnehmungen versehene Rotor des Speiseventils in verschiedene Drehlagen
gebracht wird, in denen die Ausnehmungen mit den zu den verschiedenen Gefäßen führenden
Leitungen in Verbindung stehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren zu verbessern,
mit dem die Stoffe, insbesondere das Fasermaterial zwischen den Leitungen, gefördert
wird, wobei verbesserte Steuerungseinrichtungen, ein gleichmäßigereres und weniger
temperaturempfindliches Fördern des Fasermaterials, niedrigerer Energieverbrauch,
ein verbessertes Endprodukt und eine höhere Pulpenausbeute angestrebt
werden.
Die Erfindung ermoglicht auch eine größere Verwendungsbreite der geförderten Materialien,
so können z.B. größere Mengen Sägemehl und grüne Holzhackstücke im Kochprozeß verwendet
werden, ohne daß Schwierigkeiten beim Fördern auftreten.
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Die genannte Aufgabe ist durch die Merkmale gelöst, wie sie in den
beigefügten Ansprüchen angegeben sind.
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Im folgenden sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand
der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Ansicht einer
kontinuierlich arbeitenden Kochanlage mit je einem Speiseventil in der Förderstufe
und der Heizstufe; Fig. 2 eine ähnliche Ansicht einer Anlage mit Förderschnecke
in der Förderstufe und mit Speiseventil in der Heizstufe; Fig. 3 bis 11 verschiedene
Anwendungsbeispiele für das Speiseventil mit Darstellung der Anschlußleitungen und
Förderwege; Fig. 12 die perspektivische Darstellung eines Speiseventils zur Anwendung
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In Fig. 1 wird ein Vorbehandlungsgefäß, z.B. ein Dampfgefäß über eine
Fördereinrichtung 11 mit Fasermaterial, z.B. Holzhackstücken, versorgt. Am unteren
Auslaß des Gefäßes lo ist ein drehbares Speiseventil
12 vorgesehen,
das drei Einlässe und drei Auslässe besitzt die im folgenden näher erläutert werden.
Ein Einlaß steht mit dem Auslaß des Gefäßes lo in Verbindung, während ein Auslaß
des Speiseventils an die Leitung 13 angeschlossen ist, die in den unteren Teil des
Behandlungsgefäßes 14, z.B. eines Imprägniergefäßes führt.
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Das im Gefäß 14 behandelte Fasermaterial steigt nach oben und gelangt
über eine Leitung 15 zu einem weiteren meiseventil 16, das ähnlich wie das Speiseventil
12 aufgebaut ist und dessen einer Auslaß mit einem nachfolgenden Behandlungsgefäß
17, z.B. einem Kocher, in Verbindung steht. Das im Gefäß 17 behandelte Material
wird am Boden des Gefäßes abgezogen, nachfolgend gekühlt und vorgewaschen und wird
dann zur nächsten Behandlungsstufe in bekannter Weise oder ebenfalls über ein erfindungsgemäßes
Speiseventil geführt. Ferner enthält die Figur mehrere Leitungen, deren Bedeutung
anhand der Fig. 3 bis 11 erläutert ist.
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In Fig. 2 ist im Prinzip die gleiche Anlage dargestellt und werden
gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 benutzt, doch erfolgt das Fördern des Materials
zwischen dem Gefäß lo und dem Gefäß 14 über eine Förderschnecke 18 anstelle eines
Speiseventils.
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In Fig. 3a ist ein Ausschnitt der Fig. 1 dargestellt, nämlich das
Ahfördern des Materials aus dem Vorbehandlungsgefäß lo. Das Speiseventil 16 soll
das Material über die Leitung 26 entweder in ein Imprägniergefäß oder auch direkt
in einen Kocher fördern. Wie aus den Fig. 3a und 3b sowie in Zusammenhang mit Fig.
12 erkennbar ist, welche das aufgeschnittene Speiseventil in perspektivischer Darstellung
zeigt,
ist innerhalb eines Gehäuses 19 ein drehbarer Rotor 20 vorgesehen, der einen entsprechenden
Antrieb besitzt. Der Rotor 20 ist mit einer oder mehreren durchgehenden Ausnehmungen
21 versehen, welche beim Drehen des Rotors in Verbindung mit Öffnungen gebracht
werden, die zu den Anschlüssen 22 am Umfang der Gehäusewandung führen. Gemäß Fig.
12 besitzt der Rotor mehrere Ausnehmungen, die in regelmäßigen Abständen am Umfang
des Rotors angeordnet sind, so daß sich ein gleichmäßiger Materialfluß durch das
Speiseventil ergibt. Das Ventilgehäuse ist je nach Verwendungszweck des Speiseventils
mit einem oder mehreren nicht dargestellten Filtern versehen. Aus Gründen der einfacheren
Darstellung soll der in den nachfolgenden Beispielen verwendete Rotor nur eine Ausnehmung
21 aufweisen.
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Wie in Fig. 3a dargestellt ist, wird das Fasermaterial durch die Ausnehmung
21 gefördert, welche periodisch mit dem Einlaß 23 in Verbindung gebracht wird,so
daß die Ausnehmung gefüllt und die einspeisende Transportflüssigkeit über die Leitung
24 durch einen Filter abgezogen wird. Hierauf wird der Rotor 16 in die in der Zeichnung
dargestellte Lage gedreht, in der eine zum Entleeren dienende Transportflüssigkeit
aus der Leitung 25 die Holzhackstücke bzw. das Fasermaterial aus der Ausnehmung
21 austrägt und durch eine Leitung 26 in den Kocher fördert. Wird dann anschließend
die Ausnehmung 21 in die dritte Stellung gedreht, so wird ein Teil der Flüssigkeit
aus der speisenden Transportflüssigkeit abgezweigt, wobei in dem Ventil oder der
Leitung ein zweites selbstreinigendes Filter vorgesehen ist, und wird die abgezweigte
Flüssigkeit dazu
verwendet, um die Flüssigkeitsmenge in der Entleerungsphase
zu vergrößern. Es ist also in dieser Lage des Ventils eine Verbindung über die Leitungen
27,28 zur Leitung 25 geschaffen.
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Auf diese Weise läßt sich eine sehr wirksame Temperaturabstufung zwischen
dem Dampfprozeß und dem Imprägnierprozeß erzielen, wobei es möglich ist, beim Einspeisen
des Ventils mit Temperaturen unter looOC zu arbeiten und beim Entleeren mit Temperaturen
über loo0C, da das Sieden der Speiseflüssigkeit durch Unterdrucksetzen der Flüssigkeit
im Abzweig verhindert wird, wenn die Flüssigkeit in dem Speiseventil von der Einspeiseseite
auf die Entleerungsseite übergeführt wird. Z.B. kann die Entleerungsseite durch
Wärme-übertragung auf die Waschflüssigkeit gekühlt werden, die dem unteren Teil
des Kochers zugeführt wird, oder die aus einem getrennten Waschtank stammt. Dampfschwadenbildung
auf der Einspeiseseite wird ebenfalls verhindert, indem die Kochflüssigkeit dem
Kochprozeß über die Einspeiseseite zugeführt wird. Die auf diese Weise vorgenommene
Förderung erlaubt ferner eine Vakuumbehandlung des Fasermaterials in dem Dampfgefäß,
wodurch ein schnelleres und besseres Entfernen der Luft aus dem Fasermaterial möglich
ist. Auch kann eine Konzentration von Terpentin im Kochprozeß durch die Verwendung
von z.B. HeiSluft und/oder Terpentin-freiem Frischdampf von niedrigem Druck zum
Einweichen des Fasermaterials vermieden werden.
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Fig. 3b zeigt das Flußschema der Förderung für eine Anlage mit einem
kombinierten atmosphärischen und/oder Vakuum-Einweichprozeß,
auf
den ein Einweichen mit niedrigem Druck folgt, wobei zwei der sechs Anschlüsse des
Speiseventils mit Filtern versehen sind und zum Abfiltern der Transportflüssigkeit
auf der Einspeiseseite dienen.
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In der in den Fig. 4a und 4b dargestellten Anlage gelangt das Fasermaterial
bzw. die Holzhackstücke von einem Imprägniergefäß 14 über die Leitung 29 zu den
Speiseventil 16, das im Gegenuhrzeigersinn angetrieben wird. Das geförderte Material
gelangt zunächst in den Förderkanal 21 des Speiseventils 16 und die zum Einspeisen
verwendete Transportflüssigkeit wird durch ein selbstreinigendes Filter 30 in die
Leitung 31 abgezogen und zum Imprägniergefäß zurückgeführt. In der nächstfolgenden
Drehlage des Förderkanals 21, wie sie in gestrichelten Linien in der Zeichnung dargestellt
ist, werden die Holzhackstücke mit Hilfe einer ebenfalls in der Anlage zirkulierenden,
zum Entleeren dienenden Flüssigkeit, die aus Kochflüssigkeit in der Leitung 32 besteht,
in den Kocher 17 geführt.
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Um die Koch flüssigkeit heranführen zu können, gelangt diese über
eine Leitung 33 nach Abzug aus dem Kocher ohne Filter in der dritten Drehstellung
des Speiseventils in den Förderkanal 21, wird die Flüssigkeit durch ein selbstreinigendes
Ventil 34 in eine Leitung 35 abgefiltert. Die Zufuhr von Hochdruckdampf über eine
Leitung 36 und Wärmeaustauscher 37,38 bewerkstelligt ein indirektes Erhitzen der
zirkulierenden Flüssigkeiten und somit der Holzhackstücke bzw. des Fasermaterials
im Förderkanal 21, wobei der Temperaturanstieg bis zur Kochtemperatur von z.B. 160
bis 1850C vorgenommen wird, bevor das Material in den Kocher gefördert wird. Über
eine Leitung 39 läßt sich der Flüssigkeitsentzug für die Förderung
wieder
ausgleichen. Die Anlage wird mittels Temperaturfühler TR und mittels Temperatur-
und Druckregler TRC und PRC gesteuert.
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Auch ein Flußmengenregler FRC ist vorgesehen.
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Die Anlagen in den Fig. 4a und 4b sind insofern unterschiedlich, als
verschiedene Kocher verwendet werden. In Fig. 4a handelt es sich um einen hydraulisch
stabilisierten Kocher, der vollständig mit Flüssigkeit gefüllt ist und bei der Anlage
in Fig. 4b um einen Kocher, der im oberenTeil mit einer eigenen Gasphase versehen
ist.
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Mit der hier erläuterten Anlage zum Fördern von Fasermaterial in ein
Behandlungsgefäß, z.B. einem Kocher, kann das Material bei einer gewünschten niedrigen
Temperatur imprägniert werden, ohne daß die Imprägniertemperatur von der nachfolgenden
Behandlung, z.B. dem Kochprozeß, beeinflußt wird. Ferner erhält man ein Endprodukt,
also eine Pulpe von besserer Qualität, wenn das Dampfkondensat vor dem Speiseventil
im wesentlichen aus dem Dampfgefäß entfernt wird, wodurch sich der Vorteil einstellt,
daß sich eine geringere Änderung der Alkalikonzentration im Kocher ergibt und das
Kondensat nicht auf die Kochtemperatur erhitzt und in der Verdampfungsstufe nicht
verdampft werden muß. Hierzu wird auf die schwedische Patentanmeldung 74 11 396-o
hingewiesen. Die Kondensatentfernung verringert auch den Ansatz von Belägen an den
Wärmeaustauschrohren auf der Kocherseite zum Fördern des Fasermaterials, wodurch
sich ein geringerer Dampfverbrauch ergibt. Der Dampfverbrauch wird ferner dadurch
verkleinert, daß die Holzhackstücke indirekt in verbessertem Ausmaß erhitzt werden,
weil der Erhitzungsvorgang
im Speiseventil 16 vor dem Kocher durchgeführt
wird.
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Ein solches Erhitzen des Fasermaterials im Ventil vor dem Kocher bedarf
eines geringeren Dampfverbrauchs als z.B. das Erhitzen im Kocher selbst, z.B. gemäß
Fig. 6 mittels einer radialen Förderung durch im Kocher angeordnete Vorrichtungen.
Die Qualität des Endproduktes ist gleichmäßiger und die Ausbeute des Fasermaterials
steigt, wenn vor dem Kocher erhitzt wird.
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In der in Fig. 5 dargestellten Anlage, in der die mit den Fig. 4a,
4b gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen tragen, sind die Verbindungen so gewählt,
daß auf die periodische Heizstufe verzichtet werden kann. In diesem Fall wird Hochdruckdampf
und/oder Luft direkt über die Leitung 39 in den oberen Teil des Kochers 17 eingeführt
und außerdem über die Zweigleitungen 40,41 zum Speiseventil 16, um das Fasermaterial
zu erhitzen und zum Kocher zu fördern.
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Das im Uhrzeigersinn drehbar angetriebene Speiseventil 16 verbindet
zunächst seine Fördertashe 21 mit den Leitungen 29,31, so daß die Holzhackstücke
eingespeist werden und die Transportfldssigkeit der Speiseseite über die Leitung
31 abgezogen und in das Imprägniergefäß 14 zurückgeführt wird, nachdem sie ggf.
im Wärmetauscher 38 erhitzt wurde. Die Fördertasche wird dann in eine die Leitungen
42,35 verbindende Lage gedreht, so daß die Holzhackstücke auf die Kochtemperatur
von z.B. 160 oder 180°C erhitzt werden, indem Hochdruckdampf aus der Leitung 42
zugeführt wird.
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Die Behandlungsflüssigkeit wird über die Leitung 35 zum Zurückführen
über die Leitung 32 in das Imprägniergefäß 14 abgezogen,
während
gleichzeitig ein Teil der Flüssigkeit über die Leitung 40 zum Speiseventil 16 zurückgeführt
wird. In der nächstfolgenden Drehlage des Ventils werden die vorerhitzten Holzhackstücke
aus der Fördertasche 21 in den Kocher 17 durch den Hochdruckdampf aus der Leitung
40 und die Flüssigkeit aus der Leitung 43 geblasen.
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Diese Lage der Fördertasche 21 ist in gestrichelten Linien in der
Zeichnung gezeigt.
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In Fig. 7 ist ein kontinuierlicher Kochprozeß dargestellt, bei dem
ebenfalls Speiseventile 16 verwendet werden,um zwei unterschiedliche Pulpen mit
verschiedener Ausbeute herzustellen. Hier sind die Dampf- und Imprägnierstufen für
beide Kocher gemeinsam, doch wird der Kochprozeß in verschiedenen Kochern getrennt
durchgeführt, um für das vorbehandelte Fasermaterial unterschiedliche Qualitäten
und Ausbeuten zu erhalten und um ferner die gesamte Herstellungsmenge auf Kocher
mit den gewünschten Kapazitäten zu verteilen.
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Fig. 8 zeigt eine Anlage für Chargenbetrieb mit einem Speiseventil
16 zwischen den Kochern und einem freistehenden Waschtank.
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Werden die Kocher abwechselnd über das Speiseventil angeschlossen,
um das Fasermaterial aus den Kochern in den Wäscher zu entleeren, so kann nach der
Wäsche eine Chargenkochanlage auch kontinuierlich betrieben werden.
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Fig. 9 zeigt eine kontinuierliche Kochanlage ohne Vorbehandlung.
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Das Fasermaterial wird auf die Kochtemperatur erhitzt, indem es
teilweise
durch Hochdruckdampf im oberen Abschnitt des Kochers direkt erhitzt wird und indem
es teilweise in einem Wärmetauscher indirekt erhitzt wird, der durch ein Speiseventil
gespeist wird. Der Kocher enthält eine Gasphase in seinem oberen Abschnitt. Die
Gasphase besteht aus einer Mischung von Dampf aus dem Kochprozeß plus Dampf und
Luft, die zur Steuerung des Kochdruckes zugeführt werden. Indem Luft in den oberen
Abschnitt des Kochers eingeführt wird, ist es möglich, den Druck der Gasphase weniger
abhängig von der Temperatur zu gestalten. Die abgezogene Flüssigkeit, die nach dem
Kochprozeß in eine Verdampfungsanlge geführt wird, wird durch eine kühlere Flüssigkeit
ersetzt, die aus einem freistehenden Waschtank, der nicht dargestellt ist, unten
in den Kocher eingespeist.wird. Die abgezogene Kochflüssigkeit wird zu einem Verdampfer
geführt, z.B. über ein Expandiergefäß, das als erste Verdampfungsstufe dient. Der
Dampf vom Expandiergefäß wird z.B. zur Bereitung von heißem Wasser verwendet, und
das Kondensat mit seinem Terpentingehalt wird abgezogen, und das Terpentin durch
bekannte Verfahren zum Behandeln des Kondensats zurückgewonnen. Das in dem Fasermaterial
zurückbleibende Terpentin wird in nachfolgenden Behandlungsschritten zurückgewonnen,
z.B. mittels einer Sauerstoff-Delignifikation.
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Fig. lo zeigt eine kontinuierliche Kochanlage mit einem getrennten
Imprägniergefäß. Sonst entspricht die Anlage der in Fig. 9 erläuterpen Kochanlage.
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Schließlich zeigt Fig. 11 noch eine kontinuierlich arbeitende Anlage
mit
Vakuumverdampfung, einem freistehenden Imprägniergefäß und Speiseventilen sowohl
für die Förderstufe des Fasermaterials vom VakuumdampfgeSß in das Imprägniergefäß
und vom Imprägniergefäß in den Kocher. Das Erhitzen wird sowohl indirekt als auch
direkt durch Hochdruckdampf bewerkstelligt.