DE69730598T2 - Vorrichtung zum einführen einer suspension in einen unter druck stehenden behälter - Google Patents

Vorrichtung zum einführen einer suspension in einen unter druck stehenden behälter Download PDF

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Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die Erfindung betrifft ein System zum Zuführen von Suspension, vorzugsweise einer Suspension von Schnitzeln in einem Flüssigkeitsträger, zu einem Druckgefäß in einer Zellstoffmühle. Insbesondere betrifft die Erfindung ein System zum Zuführen einer Suspension von Schnitzeln in einem Flüssigkeitsträger in ein Vorimprägnier-Druckgefäß oder direkt zu einem und in einen Kocher mit Dauerbetrieb, und zwar vorzugsweise durch einen Einlass am Oberteil des druckbeaufschlagten Kochers. Des Weiteren kann das System zum Zuführen von Suspensionen zu anderen Arten von Druckgefäßen in einer Zellstoffmühle, zum Beispiel Kaustifizierungsdruckgefäßen, verwendet werden.
  • STAND DER TECHNIK
  • 1 zeigt ein herkömmliches System der in der Einleitung erwähnten Art zur Zuführung von Schnitzeln zu einem Kocher mit Dauerbetrieb. Aus einem Schnitzelbehälter 1 werden die Schnitzel über eine Dosiervorrichtung 2, die im Grunde aus einem rotierenden Zellenrad mit verstellbarer Drehgeschwindigkeit und einer Niederdruckschleuse 3 in Form einer Sternradschleuse besteht, einem Vordämpfungskessel 4 zugeführt, wo die Schnitzel entgast und mit Hilfe des aus der Zellstoffmühle zurückgewonnenen Dampfes vorgewärmt werden. Aus dem Vordämpfungskessel 4 werden die vorgedämpften Schnitzel über einen Schnitzelsturz 5 einer Hochdruckschleuse 6 zugeführt. Die Schleuse 6 für Hochdruck, die eine so genannte Hochdruckschleuse umfasst, bildet sozusagen einen Teil des Herzstücks des herkömmlichen Zuführungssystems insgesamt. Sie funktioniert im Grunde wie eine Schleuse zwischen einerseits dem Niederdruckteil, der durch die soeben erwähnten Teile und durch eine nachgeschaltete Rückschleife, die eine Leitung 7 mit einer ersten Pumpe 8, einem Sandabscheider 9 und ein Sieb 10 mit einer Rückleitung 11 zum Schnitzelsturz 5 und einen Puffertank 13 umfasst, repräsentiert wird, und andererseits einem Hochdruckteil, der durch eine von der Hochdruckschleuse 6 zum Einlass 16 am Oberteil des Kochers 17 mit Dauerbetrieb verlaufenden Steigleitung 15, den Kocher 17 selbst, eine Rückleitung 18 für Extraktionsflüssigkeit aus dem Kocher 17 und eine zweite Pumpe 19 in der Rückleitung 18 repräsentiert wird. Eine Hochdruckpumpe 20 führt dem oberen Teil des Kochers Kochflüssigkeit zu und trägt dazu bei, den erwünschten Druck im Kocher 17 aufrechtzuerhalten. Die Kochflüssigkeit besteht einerseits aus Weißlauge, die über eine getrennte Leitung 12 zugeführt wird, und andererseits aus rezirkulierter Flüssigkeit aus dem Puffertank 13. Darüber hinaus ist eine Pumpe 21 zur Rezirkulation von Schwarzlauge vorgesehen.
  • Wie erwähnt worden ist, umfasst die Schleuse 6 für Hochdruck eine Hochdruckschleuse, die in einem Schleusengehäuse langsam gedreht werden kann und vier durchgehende Kammern aufweist, so dass die Schleuse in einer bestimmten Drehstellung mit einer Schnitzeldosis aus dem Schnitzelsturz 5 gefüllt wird, wobei die Dosis in der nächsten Drehstellung unter der Wirkung der Pumpe 19 im Hochdruckteil in die Steigleitung 15 ausgetragen wird. Die Hochdruckschleuse 6 weist gewisse spezielle Vorteile auf: Sie beschädigt die Schnitzel nicht und funktioniert als eine effektive Sperre gegen Rückblasen, sie ist robust und, wie die Erfahrung gezeigt hat, sehr zuverlässig. Gleichzeitig weist sie mehrere Nachteile auf: Sie ist sehr kompliziert und somit ist die Herstellung teuer, sie wird pulsierend betrieben und muss deshalb ziemlich oft zur Wartung abgeschaltet werden. Jedoch sind ihre Vorteile als so groß erachtet worden, dass sie im Grunde während mindestens 40 Jahren unverändert geblieben ist und immer noch weltweit als Schnitzelschleuse für Schnitzelkocher mit Dauerbetrieb verwendet wird. Auch der Rest des Zuführungssystems ist während dieses Zeitraums weitgehend unverändert geblieben. Es sind im Laufe der Jahre gewisse Varianten vorgeschlagen worden. Zum Beispiel beschreibt die US-B 5 476 572 ein modifiziertes System, das jedoch immer noch auf der Verwendung der bekannten Hochdruckschleusenart beruht.
  • Es sind auch Zuführungssysteme vorgeschlagen worden, die andere Einspeisevorrichtungen als die Hochdruckschleuse mit selbiger verwenden. Somit beschreibt zum Beispiel die US-A 3 874 996 ein System, bei dem eine Niederdruckpumpe die Schnitzel in Form einer Aufschlämmung einem Zylinder über ein Absperrventil zuführt, wonach das Ventil geschlossen und der Inhalt des Zylinders mit Hilfe einer Hochdruckpumpe in den Reaktor getrieben wird. Somit wird auch dieses System mit einer Schleuse und deshalb auf pulsierende Weise gemäß dem gleichen Grundprinzip wie das herkömmliche System betrieben, wenn auch mit anderen Komponenten. Soweit der Anmelderin bekannt ist, ist das System niemals in der Praxis verwendet worden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Zuführungssystem der eingangs erwähnten Art bereitzustellen, wobei das System nicht auf der Verwendung einer als eine Schleuse zwischen den Niederdruck- und den Hochdruckteilen des Systems betriebenen Zuführungsvorrichtung basiert. Stattdessen schlägt die Erfindung die Bereitstellung eines einfacheren Zuführungssystems mit weniger Druckzuführungsleitungen als bei herkömmlichen Systemen vor, aber ohne dadurch das Erfordernis außer Acht zu lassen, dass die Schnitzel oder dergleichen nicht durch die Zuführungsglieder beschädigt werden dürfen. Diese und andere Aufgaben können dadurch gelöst werden, dass das Zuführungssystem mindestens eine Pumpe zwischen einem Niederdruckteil und dem Druckgefäß zum Treiben der Suspension von dem Niederdruckteil in das Druckgefäß umfasst, wobei die Pumpe jener Art ist, die einen Stapel, einen so genannten Scheibenstapel umfasst, der aus mehreren parallelen Scheiben besteht, die zusammengehalten werden und in einem Pumpengehäuse um eine gemeinsame Drehachse rotieren, wobei die Räume zwischen den Scheiben größer sind als die Teilchen in der Suspension, und einen axialen Einlass und einen tangentialen Auslass für die Suspension aufweist. Pumpen dieser Art sind unter dem Handelsnamen DISCFLO bekannt. Das Grundprinzip der Pumpenart wird in der EP-0 016 825 beschrieben, und Ausgestaltungen der gleichen Pumpe werden in den US-Patenten 4 514 139, 4 768 920 und 4 773 819 beschrieben. Diese Pumpenart wird zu einem erheblichen Ausmaß, aber mit relativ kleinen Abmessungen, für das Pumpen von lebenden Fischen, frischen Früchten und anderen leicht beschädigbaren Produkten verwendet. Jedoch weist diese Pumpenart gewisse Beschränkungen auf. Somit ist es zweifelhaft, ob eine einzige Pumpe dieser Art die bedeutenden Druckanstiege erzeugen kann, die zum Treiben von Schnitzeln aus dem Niederdruckteil in den Kocher, ohne unter anderem die Gefahr einer Beschädigung der Schnitzel, erforderlich sind. Angesichts der Abmessungen, die eine einzige Pumpe benötigen würde, um den erwünschten Druck und die erwünschten Durchflüsse erzeugen zu können, wäre des Weiteren die Regelung dieser Pumpe sehr teuer. Diese Probleme lassen sich in einem erheblichen Maße mittels zweier oder mehr Pumpen, die im Folgenden als Scheibenstapelpumpen bezeichnet werden und in Reihe geschaltet sind, und zwar vorzugsweise über eine Rückleitung zwischen dem Kocher oder äquivalenten Druckgefäßen und einer Verbindungsleitung zwischen der Auslassleitung, die von einer ersten der in Reihe geschalteten Pumpen ausgeht, und der Einlassleitung, die zu einer anderen nachgeschalteten Pumpe verläuft, die die zweite der Scheibenstapelpumpen bildet, und durch einen Flüssigkeitsstrom, der so angelegt ist, dass er in die Verbindungsleitung eingeleitet und so mit der durch die erste Scheibenstapelpumpe in die Verbindungsleitung herausgepumpten Suspension vermischt wird, lindern. Dadurch werden beträchtliche Vorteile erreicht, nämlich Rückgewinnung einer gewissen Menge des Energiegehalts in der druckbeaufschlagten Rückführflüssigkeit, was zu einer verringerten Energiezuführung zur Bereitstellung des erwünschten Druckanstiegs im System führt. Gemäß einem alternativen Verfahren zur Verringerung des Gesamtenergiebedarfs im integrierten System wird ein Rückführflüssigkeitsstrom von dem Druckgefäß über eine Rückleitung zu einer Turbine, die zum Antrieb der Pumpe angeordnet ist, oder der ersten Pumpe geleitet, wenn zwei oder mehr Pumpen in Reihe geschaltet sind, um den Scheibenstapel in der Pumpe zu drehen.
  • Eine Aufgabe der Erfindung besteht weiterhin darin, den Verzicht auf andere Teile des oben unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen herkömmlichen Zuführungssystems zu ermöglichen. Dazu ist eine der in Reihe geschalteten Zufuhrpumpen, zweckmäßigerweise die zweite Scheibenstapelpumpe oder eine mit Letzterer in Reihe geschaltete nachgeschaltete Scheibenstapelpumpe, so angeordnet, dass sie mit einer variablen Drehgeschwindigkeit gedreht werden kann, um den Druck im Kocher zu regeln.
  • Noch eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein sogar noch weiter verbessertes Zuführungssystem bereitzustellen, das mindestens eine Zufuhrpumpe der oben genannten Art, die hier als Scheibenstapelpumpe bezeichnet wird, umfasst, wobei das System so angeordnet ist, dass es eine unerwünschte Dampferzeugung oder ein so genanntes Rückblasen im Schnitzelsturz oder anderen Einheiten im Niederdruckteil des Systems wirksam verhindern kann.
  • Weitere Merkmale und Gesichtspunkte der Erfindung gehen aus den angehängten Patentansprüchen und der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform des Systems hervor.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • In den Zeichnungsfiguren zeigt:
  • 1 eine perspektivische Ansicht des oben beschriebenen herkömmlichen Zuführungssystems,
  • 2 eine perspektivische Ansicht eines Zuführungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
  • 3 eine schematische Seitenansicht von Teilen des Systems,
  • 4 die Pumpenanordnung in einer Sicht IV-IV in 3,
  • 5 schematisch das Prinzip der Pumpen, die hier als Scheibenstapelpumpen bezeichnet werden und als Zufuhrpumpen im System enthalten sind,
  • 6 eine schematische Ansicht eines weiter verbesserten Systems gemäß einer zweiten und bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
  • 7 dieses System in einer Sicht VII-VII in 6,
  • 8 das Prinzip einer in diesem System enthaltenen Pumpe, und
  • 9 das Prinzip noch eines weiteren, weiterentwickelten und verbesserten Zuführungssystems, das mindestens eine Scheibenstapelpumpe als Zufuhrpumpe für die Schnitzel umfasst.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • In den 2 bis 4 sind für Komponenten, die ein direktes Äquivalent im herkömmlichen System nach 1 haben, die gleichen Bezugszahlen wie in 1 verwendet worden. Gemäß der Erfindung sind zwei Scheibenstapelpumpen, nämlich eine erste Pumpe 25 und eine zweite Pumpe 26, zwischen einer Wirbelkammer 14 und der Zufuhrleitung 15 in Reihe geschaltet. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Wirbelkammer 14 über einen sehr kurzen Schnitzelsturz 5 mit dem axialen Einlass der ersten Pumpe 25 verbunden. Die beiden Pumpen 25 und 26 werden jeweils durch einen Motor 27 bzw. 28 angetrieben. Zwischen dem tangentialen Auslass der ersten Pumpe 25 und dem axialen Einlass der zweiten Pumpe ist eine Verbindungsleitung 29 vorgesehen, siehe 4. Die Zufuhrleitung 15 ist mit dem tangentialen Auslas 30 der zweiten Pumpe 26 verbunden, siehe 3.
  • Die beiden Pumpen 25 und 26 sind der oben kurz beschriebenen Art und werden hier als Scheibenstapelpumpen beschrieben. Das Konstruktionsprinzip wird in 5 gezeigt, die in diesem Fall die erste Pumpe 25 darstellt, obgleich die zweite Pumpe 26 im Grunde in der gleichen Weise ausgeführt ist, jedoch mit anderen Abmessungen, was weiter unten erläuterte Gründe hat. Das Pumpengehäuse ist allgemein mit 35 bezeichnet worden. Eine Pumpengehäusekammer 36 weist einen axialen Einlass 37 und einen tangentialen Auslass 38 auf. In der Pumpengehäusekammer befindet sich ein so genannter Scheibenstapel 39, der aus mehreren parallelen, ringförmigen Scheiben 40, die jeweils ein mittleres Loch 41 aufweisen, und einer Scheibe 42 besteht, die ein mittleres Teil aufweist, das mit einer Antriebswelle 44 verbunden ist, die sich axial gegenüber der Einlassöffnung 37 befindet. Die Scheiben sind durch Verbindungselemente 45 miteinander verbunden, so dass sie den integrierten Scheibenstapel 39 bilden, der durch den Motor 27 über die Antriebswelle 44 als eine Einheit um eine Drehachse 45 gedreht werden kann. Zwischen den Scheiben befinden sich Räume 46, die größer sind als die Länge der Schnitzelteile. Die Größe der Räume 46, das heißt der Abstand zwischen den Scheiben, liegt zweckmäßigerweise zwischen 20 und 200 mm. Wenn der Scheibenstapel 39 gedreht wird, ziehen die Scheiben 40, 42 das Medium in die Räume 46 und treiben dieses Medium durch den Auslass 38 nach draußen, ohne dass sich große Druckunterschiede ergeben. Frisches Medium, das heißt Schnitzel zusammen mit ihrem Träger in Form von Flüssigkeit, wird durch den Einlass 37 hereingesaugt und über die mittleren Öffnungen 41 an die Räume 46 zwischen den Scheiben verteilt.
  • Gemäß dieser Ausführungsform ist die erste Pumpe 25 zur Erhöhung des Drucks von ca. 1,3 bar in der Wirbelkammer 14 auf ca. 5–10 bar in der Verbindungsleitung 29 angeordnet, und die zweite Pumpe 26 ist zur weiteren Erhöhung des Drucks auf einen erforderlichen Hochdruck von ca. 13 bis 17 bar zum Antrieb der Schnitzelsuspension und der Flüssigkeit über die Steigleitung 15 nach oben zum Einlass 16 und in den Kocher 17 angeordnet. Da sich diese Ausführungsform auf eine Anwendung mit einem Kocher bezieht, der mit Flüssigkeit aufgefüllt ist, wird ein nach unten speisendes Toppsieb zur Abtrennung der Transportflüssigkeit von der Suspension verwendet. Wie dem Fachmann bekannt ist, besteht das Toppsieb aus einer innerhalb des Siebkorbs angeordneten Einspeiseschnecke. Eine Abzugsleitung 50 für rückgeführte Transportflüssigkeit gabelt sich in zwei Rückleitungen 51 und 52. Die Leitung 51 führt eine Komponentenströmung über ein Druckreduzierventil 53 zu der Verbindungsleitung 29 zwischen den Pumpen 25 und 26.
  • Diese Komponentenströmung unterstützt den Betrieb der zweiten Pumpe 26, wodurch die Leistung des Antriebsmotors 28 der zweiten Pumpe 26 wesentlich reduziert werden kann.
  • Der Druck in der Leitung 51 wird im Druckreduzierventil 53 so verringert, dass er dem Druck in der Verbindungsleitung 29 entspricht. Eine Komponentenströmung, die ca. 25 bis 50% des Durchflusses entspricht, wird durch die Rückleitung 51 in die erste Pumpe 25 gespeist. Dies bedeutet, dass die erste Pumpe 25 mit wesentlich weniger Durchfluss betrieben wird als die zweite Pumpe 26, und dass sie demgemäß dimensioniert werden kann.
  • Ein Gemisch aus Rückführflüssigkeit in Form einer zweiten Komponentenströmung vom Kocher 17 und Weißlauge aus der Weißlaugenleitung 12 wird durch die Leitung 52 und die Verbindungsleitung 56 von der Weißlaugenleitung 12 in den sehr kurzen Schnitzelsturz 5 stromaufwärts der Wirbelkammer 14 geleitet.
  • Die zweite Pumpe 26 ist vorzugsweise zum Betrieb mit einer variablen Drehgeschwindigkeit zur Regelung des Drucks im Kocher 17 angeordnet.
  • In den 6 und 7 sind für Komponenten, die ein direktes Äquivalent in den vorhergehenden Figuren haben, die gleichen Bezugszahlen verwendet worden. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform des Systems, die in den 6 und 7 schematisch dargestellt worden ist, wird die Komponentenströmung vom dem Kocher 17 durch die Leitung 51 nicht zur Verbindungsleitung 29 zwischen der mit 25' bezeichneten ersten Pumpe und der zweiten Pumpe 26, sondern zum tangentialen Einlass 60 einer Turbine 61 zurückgeführt. Bei der Turbine kann es sich um eine Francis-Turbine mit einstellbaren Leitschaufeln zur Regelung der Drehgeschwindigkeit der Turbine und mit einem Schaufelrad 62 und einem axialen Auslass für die Flüssigkeit handeln. Im Gegensatz zu herkömmlichen Francis-Turbinen erstreckt sich jedoch eine mit dem Schaufelrad 62 verbundene Welle 63 durch den axialen Auslass der Turbine heraus. Darüber hinaus ist die Turbine 61 über ihren axialen Auslass mit dem Einlass der Wirbelkammer 14 verbunden, die wiederum mit dem axialen Einlass der ersten Pumpe 25' verbunden ist. Weiterhin erstreckt sich die Turbinenwelle 63 durch die Wirbelkammer 14 und durch die Einlassöffnung der ersten Pumpe 25' und ist mit dem Scheibenstapel 39, genauer mit dem Scheibenstapel 39 im inneren Teil der Pumpengehäusekammer 36, verbunden.
  • Der Rückstrom durch die Leitung 51 ist vorzugsweise ohne Druckverminderung zum Antrieb der Turbine 61 ausgelegt, die wiederum bei Normalbetrieb die erste Pumpe 25' über die Welle 63 antreibt. Es ist jedoch ein Motor 26 zum Antrieb der Pumpe 25' bei Bedarf vorgesehen, wie zum Beispiel beim Anfahren der Anlage. Am Auslass der Turbine 61, der mit dem Einlass der Wirbelkammer 14 verbunden ist, wird der erwünschte Mischwirbel für eine homogene Verteilung der Schnitzel erhalten. Dieser Wirbel liefert des Weiteren einen positiven Beitrag zur Funktion der Scheibenstapelpumpe 25'. Aus der Wirbelkammer 14 fließt die rotierende Flüssigkeit in den ringförmigen Zwischenraum 37', der die Welle 63 im Bereich des axialen Einlasses der Pumpe 25' umgibt. Durch geeignete Dimensionierung der Turbine 61 kann diese einen hohen Wirkungsgrad erreichen, weshalb es möglich ist, die erste Pumpe 25' den Großteil der Gesamtdruckbeaufschlagung in den beiden in Reihe geschalteten Pumpen 25' und 26' bereitstellen zu lassen, und zwar trotz einer minimalen Energiezufuhr vom Antriebsmotor 27. Gemäß dieser Ausführungsform kann die zweite Scheibenstapelpumpe 26 im ersten Fall zur Regelung des Drucks im Kocher 17 verwendet werden. Die Vorteile dieses entwickelten Systems sind eine weiter verbesserte Energierückgewinnung im Vergleich zu dem System nach den 2 bis 4, eine bessere Schnitzeleinführung und ein wünschenswertes Holz/Flüssigkeits-Verhältnis für die erste Pumpe 25'. Darüber hinaus können sowohl die Turbine 61 als auch die Pumpe 25' sehr robust mit einem Doppellager ausgeführt werden, das heißt einem Lager für die Welle 63 sowohl im Turbinengehäuse als auch im Pumpengehäuse.
  • Dank der Erfindung kann die in das Druckgefäß eingeleitete Suspension ein größeres Schnitzel/Flüssigkeits-Verhältnis aufweisen als bei herkömmlichen Systemen, die mit einer Hochdruckschleuse betrieben werden, das heißt, sie kann einen Schnitzelgehalt von über 5 Gew.-%, vorzugsweise einen Schnitzelgehalt von 8 bis 20 Gew.-%, zweckmäßigerweise 8 bis 15 Gew.-%, aufweisen. Der Durchfluss kann zum Beispiel 200 bis 600 l/s, zweckmäßigerweise 250 bis 350 l/s, betragen.
  • Die Temperatur im oberen Teil des Kochers 17 und somit auch in der Lauge, die durch die Leitung 50 abgezogen wird, liegt normalerweise zwischen 110 und 130°C, zum Beispiel bei 120°C. Wenn eine Lauge, die so heiß ist, in den Niederdruckteil des Systems geleitet wird, wie unter Bezugnahme auf die 6 und 7 beschrieben, kann die Gefahr eines so genannten Rückblasens oder zumindest einer unerwünschten starken Dampferzeugung im Einleitungsschnitzelsilo nicht außer Acht gelassen werden. 9 zeigt eine weiterentwickelte Ausführungsform des Zuführungssystems, bei der diese Gefahr beseitigt worden ist. Gemäß der weiterentwickelten Ausführungsform umfasst das System einen Flüssigkeitsaustauscher 70 für Transportflüssigkeit. Was den Rest anbetrifft, entsprechen die Vorrichtungen im System im Wesentlichen denen mit Bezugnahme auf die 68 beschriebenen. Somit sind diesen Teilen des Systems die gleichen Bezugszahlen wie in den 68 verliehen worden.
  • Die gezeigten Hauptteile des Flüssigkeitsaustauschers 70 für Transportflüssigkeit besteht aus einer vertikalen Einspeiseschnecke 71, die in einem vertikalen Fördergehäuse 72 betrieben wird. Der untere Teil des Fördergehäuses ist als vertikales, zylindrisches Sieb 73 ausgebildet, das durch ein Siebgehäuse 74 umgeben wird, welches gemäß der US-A-5 504 987 und/oder US-A-5 503 323 geeignet ausgeführt ist. Der ringförmige Raum 75 zwischen dem Sieb 73 und dem Siebgehäuse 74 wird als Siebkammer bezeichnet. Im oberen Teil des Flüssigkeitsaustauschers 70 für Transportflüssigkeit befindet sich eine Kammer 76, die als Flüssigkeitsaustauscherkammer bezeichnet wird und vorzugsweise kein Schneckengewinde aufweist. Die Schnecke 71 wird durch einen nicht gezeigten Motor 77 angetrieben, der sich oben an der Vorrichtung befindet.
  • Vom dem tangentialen Auslass 30 der zweiten Pumpe 26, die in 9 nicht gezeigt wird, erstreckt sich eine Leitung 80 zu einem Schnitzeleinlass 81 im Unterteil des Flüssigkeitsaustauschers 70 für Transportflüssigkeit. Eine Leitung 83 erstreckt sich von einem Ablaufauslass 82 für Filtrat im Siebgehäuse zum Einlass 60 in die Turbine 61. Eine Komponentenströmung wird aus der Leitung 83 über eine Umgehungsleitung 89 zur Verbindungsleitung 29, siehe 7, zwischen den beiden Pumpen 25' und 26 geleitet. Die Leitung 12 für Schwarzlauge erstreckt sich zur Wirbelkammer 14 zum Zusetzen von Chemikalien, und durch diese Leitung kann auch eine Komponentenfiltratströmung aus der Leitung 83 zugesetzt werden. Vom Oberteil des Kochers 17 erstreckt sich eine Auslassleitung 51' für Lauge mit einer Pumpe 86 zur Flüssigkeitsaustauscherkammer 76. Vorzugsweise ist eine Leitung für Weißlauge stromaufwärts der Pumpe 86 angeordnet. Eine Einlasszufuhrleitung für Schnitzel 15' erstreckt sich von der Kammer 76 zum Oberteil des Kochers 17.
  • Das beschriebene System funktioniert wie folgt. Aus dem tangentialen Auslass 30 werden die Schnitzel als eine erste Suspension in einer ersten Transportflüssigkeit mit einer Temperatur, die 100°C nicht übersteigt, durch Leitung 80 zum Schnitzeleinlass 81 und durch diesen Einlass in den unteren Teil des Flüssigkeitsaustauschers 70 für Transportflüssigkeit transportiert. Mit Hilfe der Schnecke 71 wird die Suspension nach oben in den Flüssigkeitsaustauscher 70 für Transportflüssigkeit geleitet, und zwar gleichzeitig mit dem Abzug eines Teils der ersten Transportflüssigkeit durch den Auslass 82 und wird durch den Hochdruck, der im Flüssigkeitsaustauscher herrscht, recycelt, um die Turbine 61 anzutreiben, die dazu installiert ist, so viel der kinetischen Energie in der durch den Auslass 82 abgezogenen Flüssigkeit wie möglich zurückzugewinnen. Der Motor 27 erfüllt das verbleibende Energieerfordernis zum Antrieb der Pumpe 25'. Der Druckabfall der Flüssigkeit in der Turbine beträgt ca. 10–15 bar. In der Flüssigkeitsaustauscherkammer 76 trifft verdickte Suspension auf abgezogene und möglicherweise zugesetzte Lauge, die durch die Leitung 51' und durch die Pumpe 86 durch die obere Einlassöffnung 87 in die Flüssigkeitsaustauscherkammer 76 geleitet wird. Die Schnitzel werden aus der oberen Auslassöffnung 88 in die Leitung 15' in einer zweiten Suspension herausgedrückt, die aus der zugesetzten Lauge zusammen mit dem verbleibenden Teil der ersten Transportflüssigkeit besteht, die noch nicht durch die untere Auslassöffnung 82 abgezogen wurde. Die zweite Suspension weist eine Temperatur von über 100°C, normalerweise von 110–130°C, zum Beispiel 120°C, auf. Der Flüssigkeitsaustauscher 70 für Transportflüssigkeit mit seiner Transportschnecke 71 funktioniert in diesem System als effizientes Hindernis für Rückblasen im System. Gleichzeitig wird die Gefahr einer starken Dampferzeugung im Einleitungsschnitzelsilo beseitigt. Die gezeigte Ausführungsform mit dem Flüssigkeitsaustauscher 70 für Transportflüssigkeit kann auch in Verbindung mit anderen Anwendungen ohne eine Hochdruckschleuse verwendet werden.

Claims (16)

  1. System zum Zuführen von Suspension, vorzugsweise einer Suspension von Schnitzeln in einem Flüssigkeitsträger, zu einem Druckgefäß in einer Zellstoffmühle, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuführungssystem zwei oder mehr Pumpen (25, 26) zwischen einem Niederdruckteil und dem Druckgefäß zum Treiben der Suspension von dem Niederdruckteil in das Gefäß umfasst, wobei die Pumpen, die zwischen dem Niederdruckteil und dem Druckgefäß in Reihe geschaltet sind, jener Art sind, die mehrere parallele Scheiben (40, 42) umfasst, die zur Bildung eines Stapels (39) zusammengehalten werden und sich in einer Pumpenkammer (36) in einem Pumpengehäuse um eine gemeinsame Drehachse drehen, wobei die Räume (46) zwischen den Scheiben größer sind als die Teilchen in der Suspension, und mit einem axialen Einlass und einem tangentialen Auslass für die Suspension.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückleitung (50, 51) zwischen dem Druckgefäß (17) und einer Verbindungsleitung (29) zwischen der Auslassleitung von einer ersten Pumpe (25), die eine der Pumpen darstellt, und der Einlassleitung, die zu einer zweiten, nachgeschalteten Pumpe führt, die eine andere der Pumpen darstellt, angeordnet ist, und dass ein Flüssigkeitsstrom von dem Druckgefäß zur Einleitung in die Verbindungsleitung (29) ausgelegt ist, um mit der durch die erste Pumpe in die Verbindungsleitung herausgepumpten Suspension vermischt zu werden.
  3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Druckreduzierglied (53) zwischen dem Druckgefäß und der Verbindungsleitung (29) angeordnet ist.
  4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückleitung (50, 51') zwischen dem Druckgefäß und dem Einlass (60) zu einer Turbine (61) zur Verwendung der in dem Rückführflüssigkeitsstrom in der Rückleitung enthaltenen Energie zum Antrieb des Schaufelrads (62) der Turbine angeordnet ist, und dass die Welle (63) des Schaufelrads – vorzugsweise direkt – mit der Pumpe (25') oder mit der ersten Pumpe verbunden ist, um den Scheibenstapel (39) zu drehen.
  5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Welle (63) von der Turbine, die zur Drehung des Scheibenstapels in der Pumpe angeordnet ist, durch die Einlassöffnung der Pumpe in die Pumpenkammer erstreckt und dass die Suspension zur Einführung in die Pumpe durch den ringförmigen Zwischenraum (37') um die Welle (63) im Bereich der Einlassöffnung herum ausgelegt ist.
  6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wirbelkammeranordnung (14) über ihre Auslassöffnung mit der Einlassöffnung der Pumpe oder der ersten der in Reihe geschalteten Pumpen verbunden ist.
  7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelkammeranordnung (14) zwischen der Turbine (61) und der Pumpe (25') angeordnet ist und dass sich die Antriebswelle (63) von dem Turbinenrad durch die Axialauslassöffnung der Turbine weiter durch die Wirbelkammer und durch die Axialeinlassöffnung der Pumpe in Letztere hinein erstreckt.
  8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückführflüssigkeitsstrom von dem Druckgefäß auch zur Einleitung in den Niederdruckteil ausgelegt ist und dass eine Druckregelvorrichtung (55) zur Verminderung des Drucks der Rückführflüssigkeit auf das Niveau im Niederdruckteil angeordnet ist.
  9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Pumpe (25) zum Pumpen mit 15 bis 75%, vorzugsweise 25 bis 50%, weniger Durchfluss als die zweite Pumpe (26) ausgeführt ist.
  10. System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Pumpen, zweckmäßigerweise die zweite Pumpe (26), oder eine nachgeschaltete dritte Pumpe, die mit der Letzteren in Reihe geschaltet ist, so angeordnet ist, dass sie sich mit einer variablen Drehzahl zur Regelung des Drucks in dem Druckgefäß drehen kann.
  11. System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckgefäß aus einem Kocher mit Dauerbetrieb besteht, dass die Suspension aus einer Suspension von Schnitzeln in einem Flüssigkeitsträger besteht und dass die Suspension oben am Kocher eingeleitet wird.
  12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Suspension einen Schnitzelgehalt von über 5 Gew.-%, vorzugsweise einen Schnitzelgehalt von 8 bis 20 Gew.-%, zweckmäßigerweise 8 bis 15 Gew.-%, aufweist.
  13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es Suspension zu und in das Druckgefäß mit einem Durchfluss von 200 bis 600 l/s, vorzugsweise 250 bis 350 l/s, zuführt.
  14. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer der Pumpen und dem Druckgefäß (17) ein Flüssigkeitsaustauscher (70) für Transportflüssigkeit mit einem ersten Teil, der einen ersten Einlass (81) für eine erste Suspension in einer ersten Transportflüssigkeit, deren Temperatur 100°C nicht übersteigt, und einen ersten Auslass (82) zum Abziehen eines Teils der ersten Transportflüssigkeit aufweist, und ein Mittel zum Transport der Feststoffe in der ersten Suspension und den Rest der ersten Transportflüssigkeit zu einem zweiten Teil des Flüssigkeitsaustauschers für Transportflüssigkeit vorgesehen ist, wobei der zweite Teil einen zweiten Einlass (87) für eine Flüssigkeit, die heißer ist und eine Temperatur über 110°C aufweist, und einen zweiten Auslass (88) für eine zweite Suspension, die aus den Feststoffen in einer zweiten Transportflüssigkeit besteht, welche aus der heißeren Flüssigkeit und dem Rest der ersten Transportflüssigkeit zum Transport der zweiten Suspension in einer Leitung (15') vom zweiten Auslass zum Druckgefäß besteht, aufweist.
  15. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckgefäß aus einem Kocher mit Dauerbetrieb besteht, dass die Suspension aus einer Suspension von Schnitzeln in einem Flüssigkeitsträger besteht, dass die Suspension oben am Kocher eingeleitet wird, dass die in den Kocher eingeleitete Suspension aus der zweiten Suspension besteht und dass die heißere Flüssigkeit zumindest teilweise aus der Lauge besteht, die vom oberen Teil des Kochers abgezogen worden war.
  16. System nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der von dem ersten Teil des Flüssigkeitsaustauschers (70) für Transportflüssigkeit abgezogene Teil der ersten Transportflüssigkeit ganz oder teilweise als ein Rückstrom recycelt wird, um den Antrieb der zweiten Pumpe oder einer beliebigen der Pumpen zu unterstützten.
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