DE4241770A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Entlüftung einer Papierstoffsuspension - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entlüftung einer Papierstoffsuspension der in dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Eine Entlüftung der Stoffsuspension durch Unterdruck ist notwendig bei schnell laufenden Papiermaschinen, an denen Papiersorten wie z. B. für Zeitungsdruck, LWC, Streichdruck, Telex u.ä. aus Suspensionen mit Rohstoffen, wie z. B. Holzschliff, deinktem, sortierten Altpapier oder Zellstoff hergestellt werden. In der Regel wird die Entlüftung nach vorangehender Abscheidung von Störstoffpartikeln durchgeführt.

Zu der Entlüftung werden Verfahren eingesetzt, die dem Fachmann unter Marken-Bezeichnungen, wie z. B. "Deculator", "Ensovac", "Cleanvac" oder "Perivac" bekannt sind. Die Auswahl des günstigsten Verfahrens richtet sich dabei nach den Anforderungen an die Papierqualität und Wirtschaftlichkeit der Herstellung. Bei einem Teil dieser bekannten Verfahren wird der nach einer Vorreinigung üblicherweise aus einer sogenannten Cleaner-Batterie abgeführte Gutstoff gegen eine Wand eines unter hohem Unterdruck stehenden Entlüftungsbehälters eingespritzt, wodurch eine Versprühung der Suspension erwirkt wird, so daß die Luft aus der Suspension schnell entweichen kann. Der dabei zur Verfügung stehende Raum muß recht groß sein, was aufwendige unter Unterdruck stehende Behälter zur Folge hat.

Eine Verbesserung ist bereits durch das in der deutschen Anmeldung P 41 06 140 A1 beschriebene Verfahren gelungen, das durch eine andere Strömungsführung und besondere Ausgestaltung des Entlüftungsbehälters höchste Entlüftungsleistungen ermöglicht.

Man hat es auch schon erreicht, den Aufwand dadurch zu reduzieren, daß lediglich der aus den Cleanern austretende Reject einem mäßigen Unterdruck ausgesetzt wurde, um von dort aus ihm einen Teil der Luft zu entfernen. Für geringe Anforderungen reicht dieses Verfahren aus, und es ist billiger.

Es soll erreicht werden, das Entlüftungsverfahren auf wirtschaftliche Weise so zu gestalten, daß Einsparungen bei den Abmessungen der Apparate und der vorgesehenen Anlage und dadurch Ersparnisse am Raumbedarf der Gesamtanlage erzielt werden. Dabei soll das Verfahren zur Entlüftung der Stoffsuspensionen für die Erzeugung eines großen Anteils der graphischen Papiere geeignet sein.

Diese Aufgabe ist bei Entlüftung einer Suspension der anfangs beschriebenen Art erfindungsgemäß durch Maßnahmen, die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben sind, gelöst.

Wichtig ist dabei, daß auch die Phasengrenzflächen im den Cleaner-Reject aufnehmenden Behälter sowie in den Cleanern selbst einer wirksamen Entlüftung zugänglich sind. Bekanntlich können im Inneren der Cleaner gasgefüllte Zonen entstehen, die sich mindestens über einen großen Teil ihrer Länge erstrecken. Weil eine maximale Flüssigkeitsoberfläche für die Entlüftung geschaffen wird, ist auch bei nicht an den Siedezustand der Flüssigkeit heranreichendem Unterdruck die gewünschte, für den Anwendungszweck geeignete Entlüftung der Suspension erreichbar. Es werden so die den Papiererzeugungsprozeß störenden Luftblasen weitestgehend entfernbar, und dabei lediglich die gelöste Luft sowie teilweise an Fasern in Form kleinster Bläschen gebundene Luft im Stoff belassen. Letztere kann ohne schädliche Nebenwirkungen wie etwa "Nadellöcher" das Volumen des fertigen Blattes in gewünschter Weise erhalten oder anheben.

Durch die Erfindung ist es möglich, das höchste im Verfahren benötigte Vakuum z. B. etwa auf 0.4 bar absolut zu beschränken. Im Vergleich zum bisher Üblichen kann daher die Höhendifferenz zwischen Entlüftungsbehälter und Siebwassertank geringer gehalten werden, was schon an sich eine Verringerung des Platzbedarfs bedeutet und damit zur Baukostensenkung beiträgt. Auch der Entlüftungsbehälter selbst wird wegen des geringeren Unterdruckes einfacher und billiger.

In den Unteransprüchen werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Vorteilhaft kann ein Belüftungsbehälter, wie in der P 41 06 140 A1 vorgeschlagen, verwendet werden.

Es ist auch möglich, die Cleaneranlage von der weiteren Entlüftung apparatemäßig und räumlich voneinander zu trennen, so daß die beiden Vorgänge voneinander unabhängig besser optimierbar sind. Durch zwischengeschaltete Drosseln lassen sich dann die Drücke leicht steuern oder regeln.

Der Gegenstand der Erfindung wird im weiteren näher beschrieben und erklärt. Die Beschreibung bezieht sich auf Zeichnungen, die folgendes darstellen:

Fig. 1 ein Schema zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Entlüftungsverfahrens,

Fig. 2 ein Verfahrensschema mit einer weiteren Ausführungsform des Entlüftungsverfahrens.

Wie im Beispiel der Fig. 1 dargestellt, kommt die zu entlüftende Suspension 1, welche gebildet wird aus dem Stoff S und dem Wasser W, getrieben von einer ersten Mischpumpe 2, zu den an sich bekannten Cleanern 3, aus welchen als Gutstoff die gereinigte Suspension mit einem Druck von z. B. ca. 0,6 bis 0,7 bar (abs.) austritt. Durch eine Sammelleitung 4 fließt die Suspension dem Entlüftungsbehälter 5 zu, und zwar zunächst in einen Raum 8, der unterhalb eines Verteilers 6 für die Suspension angeordnet ist.

Der Verteiler 6 begrenzt den Raum 8 und ist mit Öffnungen 7 in entsprechender Anzahl durchsetzt, welche den unten liegenden Raum 8 mit dem oben liegenden Entgasungsraum 11 verbinden. Die Ausführung der Öffnungen 7 gestaltet die gewünschten Eigenschaften der Teilstrahlen 9, was ihre Anzahl, Volumen, Geschwindigkeit und Turbulenz betrifft. Um hohe Turbulenzen des Strahles zu erwirken, kann die Bohrung 7, wie an sich bekannt, die Form eines sich stufenweise verengenden Diffusors haben. Dadurch wird an den Stufen ein Teil der Druckenergie in Turbulenz umgewandelt. Es sind aber auch einfache zylindrige Löcher an dieser Stelle denkbar.

In dem Entgasungsraum 11 stellt sich bei dieser Anordnung und Gestaltung der Öffnungen ein absoluter Druck von ca. 0,4 bar ein. Die turbulenten Teilstrahlen 9 sind gegen eine Prallwand 10 gerichtet, wo sie versprühen können. Damit wird die Luft 19 von der Flüssigkeit freigelegt und kann aus dem Entgasungsraum 11 abgezogen werden.

Der Überlauf (Reject) der Cleaner 3 gelangt erfindungsgemäß in einen die zwei Phasen Suspension 15′ und Gas 15′′ bzw. Luft trennenden Behälter 15. Dessen Gasraum kann - direkt oder indirekt - einfach durch eine Leitung 16 mit dem Unterdruck-Raum des Entlüftungsbehälters 5 verbunden sein. Da sich bei entsprechender Betriebsweise innerhalb der Cleaner 3 ein mittiger Luftkern bildet und dieser mit dem Gas 15′′ in Verbindung steht, wird eine große Grenzfläche zwischen Gas und Flüssigkeit zur Entlüftung der Suspension nutzbar. Über eine Kante oder ein Wehr stürzt sich der Reject von dem Behälter 15 in die Pumpenvorlage 17. In dem Behälter 15 kann mit Vorteil vor dem Auslauf in die Pumpenvorlage 16 eine Drosselvorrichtung 18 installiert werden, um den Unterdruck vom Gas 15′′ bzw. der Luft zu regulieren.

Der Stoff aus der Pumpenvorlage 17 wird - eventuell nach Verdünnung mit Siebwasser W der Papiermaschine - über eine zweite Cleanerstufe 21 geführt und in der Papiermaschine weiterverarbeitet.

Die aus dem Entlüftungsbehälter 5 abfließende entlüftete Suspension 12 wird hier anschließend einer weiteren Mischpumpe 2′ zugeführt und in aller Regel noch einer Sortierung 13 unterzogen. Erst der Gutstoff dieser Sortierung wird in der Papiermaschine PM verarbeitet, wobei Siebwasser W anfällt, das in den Siebwasserbehälter 20 ablaufen kann. Durch die räumliche Zuordnung der Anlagenteile wird dafür gesorgt, daß das Maß "A" zwischen dem Niveau des Siebwassers und dem des Wasserspiegels am Überlauf des Entlüftungsbehälters 5 zwischen 5 Meter und 7 Meter, entsprechend dem vorgesehenen und erzeugten Vakuum beträgt.

Ein ständiger kleiner Überschuß 14 der entlüfteten Suspension wird als separater Überlauf 9′ dem Entlüftungsbehälter 5 entnommen und dem Siebwasserbehälter 20 zugeführt. Er kann aber in anderen Ausführungen statt dessen, wie in Fig. 2 gezeigt ist, von der entlüfteten Suspension 12 abgezweigt und dem Strom der zu entlüftenden Suspension 1 beigemischt werden.

Fig. 2 zeigt ferner, wie die Absolutdrücke P an drei verschieden Stellen der Anlage gewählt werden können. Diese Auswahl ist natürlich von einer Vielzahl von Parametren abhängig und hier nur als typisches Beispiel zu verstehen.

Es versteht sich, daß auch andere, hier nicht gezeigte Kombinationen der vorgeschlagenen Maßnahmen denkbar sind.

Das vorgeschlagene Entlüftungsverfahren und die dazu verwendete Anlage kann mit Vorteil zusätzlich auch zum Entlüften von anfallendem Rück- bzw. Siebwasser benutzt werden, welches, entlüftet, dann z. B. zur Sedimentation von Fasern, Feststoffen und Schlamm z. B. in Sedimentationstrichtern eingesetzt wird.

Claims (14)

1. Verfahren zur Entlüftung einer mit Hilfe von Hydrozyklonen, sogenannten Cleanern (3), bei einer Stoffdichte unter 2% sowie einen Druckverlust von mindestens 1 bar behandelten Papierstoffsuspension (1), welches Verfahren durch Richten von Teilstrahlen (9) der Suspension gegen eine Aufprallwand (10) in einem unter Unterdruck stehenden Entgasungsraum (11) eine Versprühung der Suspension bewirkt, wobei die dabei abgesonderte Luft (19) aus dem Entgasungsraum (11) herausgesaugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlauf (Reject) der Cleaner (3) in einen die zwei Phasen trennenden Behälter (15) gelangt, wobei der mit Gas bzw. Luft gefüllte Teil dieses Raumes sich bis in die gas- bzw. luftgefüllten inneren Bereichen der Cleaner erstreckt, und daß der mit Gas bzw. Luft gefüllte Teil des die zwei Phasen trennenden Raumes einer Entlüftung unterzogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der luftgefüllte Teil des Entgasungsraumes (11) und der des den Reject aufnehmenden Behälters (15) in Verbindung stehen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckdifferenz zwischen dem Entgasungsraum (11) und mindestens einem überwiegenden Teil des den Reject der Cleaner (3) aufnehmenden Behälters (15) durch Drosselung erzeugt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem den Reject der Cleaner (3) aufnehmenden Behälter (15) ein Absolutdruck von ca. 0,6 bar herrscht und in dem Entgasungsraum (11) des Entlüftungsbehälters (5) ein Absolutdruck von ca. 0,4 bar.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reject der Cleaner (3) nach der Entlüftung mit Siebwasser vermischt, einer zweiten Cleanerstufe (21) zugeführt, dort gereinigt wird und zur weiteren Verwendung gelangt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Suspensionsstrom (1) in einem Entlüftungsbehälter (5) mittels eines Verteilers (6) aufgeteilt wird, die mit einer entsprechenden Anzahl von Öffnungen (7) zum Durchlassen und Gestalten der Teilstrahlen (2) durchsetzt ist und einen Raum (8) für die zu entlüftende Suspension (1) von dem unter Unterdruck stehenden Entgasungsraum (11) für das Entlüften abgrenzt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Suspensionsstrom (1) in möglichst kleine Teilstrahlen (2) mit einem Volumenstrom von jeweils maximal 100 l/min aufgeteilt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Suspensionsstrom (1) in eine Anzahl von Teilstrahlen (2) mit einem Volumenstrom von jeweils 800 l/min bis 1200 l/min aufgeteilt wird und daß beim Durchfließen der Öffnungen (7) in den Teilstrahlen (2) Rotationsströmungen erzeugt werden, die im Entgasungsraum (11) zur Erzeugung einer großen Grenzfläche zwischen Flüssig- und Gasphase beitragen.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gutstoff der Cleaner (3) aus diesen in einer Sammelleitung (4) mit einem Absolutdruck von ca. 0,6 bar erfaßt wird, anschließend in den Raum (8) unter dem Verteiler (6) fließt und daß in dem Entgasungsraum (11) oberhalb des Verteilers (6) ein Vakuum mit einem Absolutdruck von ca. 0,4 bar gehalten wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Sammelleitung (4) und dem Raum (8) eine Drosselvorrichtung (18′) zur Feinregulierung der Drücke vorhanden ist.

11. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Niveau des Wasserspiegels im Entlüftungsbehälter (5) mindestens 5 m, maximal 7 m (Maß A, Fig. 1) oberhalb des Niveaus des Siebwasserbehälters (20) der Papiermaschine liegt.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die entlüftete Suspension (12) einer Sortierung (13) unterzogen wird, bevor sie der Papiermaschine zugeführt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein eventueller Überschuß (14) der entlüfteten Suspension dem Strom der zu entlüftenden Suspension (1) wieder zugemischt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gutstoff aus der zweiten Cleanerstufe (21) vor die erste Cleanerstufe (3) zurückgeführt wird.