DE69819546T2

DE69819546T2 - Verfahren zur herstellung und behandlung von holzfasern

Info

Publication number: DE69819546T2
Application number: DE69819546T
Authority: DE
Inventors: Christer Säfström; Carl-Johan SÖDERBERG; Göran Lundgren
Original assignee: Valmet Fibertech AB
Current assignee: Valmet AB
Priority date: 1997-08-25
Filing date: 1998-08-10
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2018-08-11
Also published as: WO1999010594A1; NZ503457A; AU8654398A; US6464826B1; SE9704674L; EP1021612A1; SE9704674D0; CN1268198A; CA2301027A1; CN1096525C; KR20010023272A; PL338808A1; JP2001514342A; ATE253660T1; EP1021612B1; SE521593C2; DE69819546D1; CA2301027C

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung und Behandlung von Holzfasern.
Aus der US-A-4,235,665 ist bereits ein Verfahren zur Erzeugung und Behandlung von Holzfasern bekannt, um eine mechanische Papierpulpe zu erhalten. Das Verfahren umfasst das Vorwärmen von Holzschnitzeln in einem Vorwärmen in Anwesenheit von Wasserdampf, mechanisches Verarbeiten dieser vorgewärmten Holzschnitzel in einem Refiner und Trennen der Fasern und des Wasserdampfs voneinander in einem Zyklon. Aus der US-A-4,710,268 ist ein ähnliches Verfahren bereits bekannt.
Auch bekannt sind andere Verfahren zur Erzeugung und Behandlung von Holzfasern, die die Zugabe von Schlichtleim, beispielsweise bei der Erzeugung von Faserplatten, einschließen.
Ein Problem, das im Zusammenhang mit solchen Anlagen auftritt, besteht in der Emission an die umgebende Atmosphäre von flüchtigen organischen Substanzen, d. h. sog. Volatile Organic Compounds (VOC) und Formaldehyd aus dem rohen Holz und dem im Verfahren verwendeten Schlichtleim. Ein Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, dieses Problem zu lösen. Ein anderer Zweck besteht in der Rückgewinnung von Wärmeenergie in solchen Prozessen. Diese Zwecke bzw. Ziele werden erreicht, indem bei einer Anlage, die erfindungsgemäß ausgelegt/konstruiert ist, die folgenden in den Ansprüchen dargelegten Merkmale verwirklicht werden.
Die Erfindung soll nun genauer mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
die 1a und 1b schematisch das Verfahren zeigen, wie es in einer erfindungsgemäß ausgelegten/konstruierten Anlage abläuft.
2 zeigt einen Teil der in 1 gezeigten Anlage in größerer Darstellung, jedoch in einer alternativen Ausführungsform.
3 zeigt den gleichen Teil wie in 2, hier ist jedoch noch eine weitere alternative Ausführungsform gezeigt.
4 zeigt schematisch das Verfahren nach einer alternativen Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausgelegten/konstruierten Anlage.
Die in den 1a und 1b gezeigte Anlage umfasst eine Anzahl von Teilen: einen Fasererzeugungsteil A, einen Dampfseparatorteil B, zwei Fasertrocknungsstufen C₁, C₂ und eine Energiehilfsanlage D. Die Anlage wird nun mit Bezug auf ihre Auslegung/Konstruktion beschrieben, während gleichzeitig ihre Arbeitsweise, um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, erläutert wird.
Im Fasererzeugungsteil A werden die Holzschnitzel in einem alkalinisierenden Behälter 1 vorgewärmt, wobei gewünschtenfalls Wasserdampf bei atmosphärischem Druck eingesetzt wird. Aus dem Behälter 1 werden die Schnitzel durch einen Schneckenförderer vom Stopfen- oder Einstecktyp 2 gefördert, der sie komprimiert und entwässert, während sie zum Schnitzelvorwärmer 3 transportiert werden. Der Schnitzelvorwärmer 3 erwärmt die Schnitzel mit Wärme, die aus der Kondensierung von Wasserdampf erhalten wird, der durch den Dampfeinlass 50 zugeführt wird, der sich im unteren Teil des Vorwärmers befindet, wobei Druck, Temperatur und Zeit auf die rohen Holzschnitzel voreingestellt und eingerichtet sind. Der Vorwärmer 3 verfügt über einen oberen Auslass 56, wo freigesetzte organische Emissionen aus dem Holz zusammen mit Luft während der Erwärmung entgast werden, wodurch der Wärmeübergang zwischen dem Wasserdampf und den Schnitzeln verbessert wird. Der größere Teil der Emissionen, d. h. die flüchtigen organischen Substanzen (VOC und Formaldehyd) wird im Vorwärmer freigesetzt und bei hoher Konzentration oben im Vorwärmer getrennt und zusammen mit dem Wasserdampf und der Luft über die Leitung 57 dem Skrubber 11 zugeleitet, wo die Feststoffpartikel zusammen mit gewissen kondensierbaren organischen Substanzen und flüchtigen Abgasen getrennt werden und wo vom Wasserdampf Wärme rückgewonnen wird. Da der Dampf durch den Einlass 50 auf einem niedrigen Niveau zugeführt wird, lassen sich die Schnitzel, die in den Vorwärmer von oben gelangen, im Gegenstromdampf während der Kondensation waschen.
Die elektrische Energie, die der freien Faser von den Schnitzeln in einem Mahlholländer, einem sog. Beaten 4, zugeführt wird, wird zum größten Teil in Dampf in Verbindung mit der mechanischen Verarbeitung der vorgewärmten Schnitzel zur Erzeugung freier Schnitzel oder Faserbündel umgewandelt. Während der Verarbeitung wird ein gewisser Teil der organischen Emissionen vom Holz freigegeben, diese werden nach vorne in einer Blasleitung 5 im gasförmigen Zustand zusammen mit dem Wasserdampf gefördert. In der Blasleitung 5 werden die Fasern, die Faserbündel und der Dampf bei hoher Geschwindigkeit zum Einlass 52 am Zyklonseparator 6 transportiert. Wird Schlichtleim eingesetzt und in der Blasleitung 5 bei 51 zugegeben, so werden hierdurch die Fasern geschlichtet. Emissionen flüchtiger organischer Substanzen werden auch von der Schlichte und zusammen mit der Faser und dem Dampf freigegeben und dem Zyklonseparator 6 zur Trennung von den Fasern zugeführt. Der Bodenauslass 53 am Zyklonseparator 6 ist über ein Schleusenventil 7 mit der Förderleitung 55 verbunden, in der die Faser einem Fasertrockner zugeführt wird. Trocknen der Faser kann aber auch in der Leitung 55 aufgrund der Tatsache stattfinden, dass das Transportmedium Trocknungsluft (siehe insbesondere 2 und 4) ist. Somit wird die Leitung 55 im Folgenden als Förder/Trocknungsleitung 55 bezeichnet. Die obere Verbindung 54 auf dem Zyklonseparator ist mit dem Skrubber 10 verbunden, der Fasern und organische Substanzen von dem vom Zyklonseparator erhaltenen Dampf trennt.
Der Zyklonseparator 6 kann in verschiedenen alternativen Grundausführungsformen eingeschlossen sein. Bei der alternativen Ausführungsform 1, gezeigt in 1a, ist der Dampfejektor 8 hinter dem Schleusenventil 7 angeschlossen. Der Dampfejektor 8, der mit Dampf bei 67 versorgt wird, handhabt die weitere Förderung der Faser zusammen mit vorgewärmter Trocknungsluft und Rauchgasen, die von der Mischkammer 9 abgesaugt werden. Diese Mischkammer 9 nimmt die Rauchgase über die Leitung 66 auf, die von der Energiehilfsanlage D in der Anlage abgeht und auch Trocknungsluft über das Ventil 58 empfängt. Nach dieser alternativen Ausführungsform ist die Faser bereits getrocknet, während sie der Trocknerstufe C₁ zugefördert wird.
In der alternativen Ausführungsform 2, gezeigt in 2, ist die Förder/Trockungsleitung 55 direkt mit dem Schleusenventil 7 verbunden, wodurch Warmluft direkt der Trocknerleitung bei 59 zugeführt wird. In der alternativen Ausführungsform 3, gezeigt in 3, wird die Faser zur Trocknerstufe mittels des Kompressors 31 gefördert, der mit Förderluft bei 60 versorgt wird und den Injektor 32 speist.
In der Trocknerstufe C₁ wird die trocknende Luft, wie durch die Pfeile 61 in der Luft/Warmwasserschlange 18 angegeben und in Luft/Warmwasserschlangen 19, 20 und auch in der Mischkammer 21 erwärmt, die für aus der Energiehilfsanlage D stammendes Rauchgas verwendet wird. Die Suspension aus Wasserdampf, Luft und flüchtigen organischen Substanzen (VOC und Formaldehyd), die am Skrubber 11 vom Vorwärmer 3 ankommt, wird von Feststoffpartikeln im Skrubber 11 unter Verwendung von Kondensat freigewaschen, das vom Kondensattank 26 mittels der Pumpe 28 herangepumpt wird. Teile der aus dem Holz freigesetzten Emissionen werden kondensiert und verlassen den Skrubber 11 zusammen mit dem Skrubberwasser. Den Skrubber 11 verlassender Dampf wird während der Kondensation verwendet, um die Trocknungsluft in der Luft/Dampfspirale 20 zu erwärmen. Kondensat von der Spirale 20 verlässt den Separator 14, wo flüchtige organische Emissionen über das Steuerventil 16, das Sauggebläse 22 (1b) und die Leitung 10 zum Veraschen 62 in der Energiehilfsanlage D gehen.
Vom Zyklonseparator 6 erhaltener Dampf, der organische in Verbindung mit der Faserproduktion und der Schlichtleimbehandlung freigesetzte Emissionen enthält, wird von den Feststoffpartikeln im Skrubber 10 unter Verwendung von Kondensat aus dem Kondensattank 26 freigewaschen. Teile der vorgenannten Emissionen werden kondensiert und verlassen den Skrubber 10 zusammen mit dem Skrubberwasser. Der gewaschene Dampf vom Skrubber 10 wird an die Heizschlange 19 geschickt, wo er zur Erwärmung von trockener Luft 61 verwendet wird. In der Heizspirale 19 wird der Wasserdampf kondensiert und das Kondensat wird an den Separator 16 geschickt, aus dem flüchtige nicht kondensierbare Emissionen an den Verascher 62 zur Veraschung über das Steuerventil 17, das Sauggebläse 22 und die Leitung 30 geschickt werden.
Das Kondensat im Kondensatsammler 26 wird durch die Pumpe 27 zur Erwärmung der Trocknungsluft in der Heizschlange 18 transportiert. Das Kondensat verlässt die Heizschlange 18 bei einer Temperatur von etwa 40°C über den Separator 12, wo die verbleibenden Emissionen flüchtiger organischer Gase zum Verascher 62 über das Ventil 13, das Sauggebläse 22 und die Führung 30 geschickt werden.
Kondensat vom Separator 12 wird in den Tank 23 geschickt, der einen Dekantereinsatz enthält. Kondensat, das aus der Emission von Stoffresten (Terpenen) bestimmt ist, die von der Holzsubstanz freigesetzt werden, wird dekantiert und durch die Pumpe 24 und das Rohr 29 zum Veraschen 22 transportiert, wo es verwendet wird, um einen festen Brennstoff 23 und Mahlgut 64, das dort ebenfalls hingeschickt wird, zu befeuchten.
Das Niveau im Kondensattank 23 wird mittels der Pumpe 25 gesteuert. Wasser, das über die Pumpe 25 geführt wird, wird a) gewünschtenfalls zur Erwärmung der Trocknerluft verwendet, wie durch die Pfeile 65 angegeben, und zwar in einer Trocknerstufe C₂ über die Heizschlange 40 oder b) im Rest des Verfahrens, wo Bedarf danach besteht, verwendet, oder c) direkt zur Reinigung geschickt. Trocknerluft 61 und Trocknerluft 65 in den Trocknerstufen C₁ und C₂ werden auf die Endtemperatur gewünschtenfalls zusammen mit Rauchgas aus der Energiehilfsanlage über die Mischkammern 21 und 41 erwärmt oder unter Verwendung irgend eines anderen Heizmediums.
4 zeigt eine alternative Ausführungsform der Anlage, die etwas relativ zu den vorher beschriebenen alternativen Ausführungsformen vereinfacht ist. Hier ist der Faserproduktionsteil A der gleiche, wie in den vorher beschriebenen Ausführungsformen. Im Dampfseparatorteil B andererseits, werden die im Vorwärmen 3 freigesetzten Emissionen zusammen mit Dampf und Luft über die Leitung 70 geschickt, um den Austauschen 73 und den Kondensattank 76 zu erwärmen, um organische kondensierbare Substanzen sowie volatile Abgase zu trennen und Wärme vom Dampf rückzugewinnen. Der Bodenauslass 53 am Zyklonseparator 6 wird über ein Schleusenventil 7 mit dem Injektor 32 verbunden, der in der Förder/Trocknerleitung 55 positioniert ist, die zur ersten Trocknerstufe C₁ führt. Die obere Verbindung 54 am Zyklonseparator 6 ist auch mit dem Wärmeaustauscher 73 verbunden, um die Trocknungsluft zu erwärmen.
In der Trocknerstufe C₁ wird die Trocknungsluft, wie durch die Pfeile 87 angegeben, folgendermaßen erwärmt: a) Wärmeaustauscher 75, b) Mischkammer 74 zusammen mit eingemischter Trocknungsluft, die den Zyklonseparator 83 in der Trocknerstufe C₂ verlässt, c) Wärmeaustauscher 73 zusammen mit Dampf vom Zyklonseparator 6 und Vorwärmer 3 und d) Mischkammer 72 unter Verwendung notwendiger zusätzlicher bei 85 erzeugter Trocknungsenergie. In der Trocknerstufe C₂ wird die Trocknungsluft im Wärmeaustauscher 78 und auch über die Heizschlange 84 unter alternativer Verwendung eines bei 86 zugeführten Heizmediums erwärmt.
Eine Alternative zur vorgenannten Trocknungsluftheizanordnung lässt sich durch Eliminieren der Mischkammer 74 vorsehen, wo eingemischte Trocknungsluft von der Trocknerstufe C₂ verwendet wird. Eine Alternative lässt sich darstellen, wenn man die Wärmeaustauscher 75 und 78 eliminiert, die dafür bestimmt sind, Kondensat zu kühlen, das vom Kondensattank 76 zum Kondensat 79 geschickt wird und diese dann durch irgend eine andere Form der Kühlung zu ersetzen.
Die Suspension aus (Wasser)dampf, Luft und flüchtigen organischen Substanzen (VOC und Formaldehyd), die zum Wärmeaustauscher 73 vom Vorwärmen 3 und Zyklonseparator 6 gelangt, wird kondensiert und als Kondensat an den Tank 76 abgegeben, wo flüchtige organische Emissionen im gasförmigen Zustand an die Energiehilfsanlage zur Veraschung über 93 geschickt werden. Teile der oben genannten Emulsionen werden kondensiert und zusammen mit dem Kondensat durch die Pumpe 77 zum Wärmeaustauscher 75 transportiert, der für die Trocknerstufe C₁ verwendet wird, andererseits auch zum Wärmeaustauscher 78, der für die Trocknerstufe C₂ verwendet wird; diese übertragen dann Teile ihres Wärmeinhalts an die Trocknungsluft. Der Transport zum Zyklonseparator 83 wird durch das Gebläse 82 sichergestellt.
Kondensat vom Wärmeaustauscher 78 wird bei einer Temperatur von etwa 40°C an den Kondensattank 79 geschickt, von dem verbleibende Emulsionen flüchtiger organischer Gase über 93 an die Energiehilfsanlage zur Veraschung geschickt werden. Das Niveau im Kondensattank 79 wird vermittels einer Pumpe 80 gesteuert. Gewünschtenfalls wird Wasser von der Pumpe 80 über 89 im Rest des Prozesses eingesetzt, wo es benötigt wird oder es wird direkt zur Reinigung nach außen abgegeben.

Claims

Verfahren zur Erzeugung und Verarbeitung von Holzfasern, umfassend: Vorwärmen von Holzschnitzeln in einem Schnitzelvorwärmer (3) in Anwesenheit von Wasserdampf, wodurch vorerhitzte Holzschnitzel und aus den Schnitzeln flüchtige organische Substanzen erzeugt werden, mechanisch diese vorgewärmten Holzschnitzel in einem Mahlholländer (sog. beater) (4) verarbeitet werden, wodurch Holzfasern von den Holzschnitzeln und Wasserdampf und die darin enthaltenen flüchtigen organischen Substanzen freigegeben werden, Zugeben von Schlichtleim (51) zu den Holzfasern, Transportieren der Holzfasern, wobei der Wasserdampf, der Schlichtleim und die flüchtigen organischen Substanzen von dem Mahlholländer (4) an einen Einlass (52) eines Zyklonseparators (6) über eine Blasleitung (5) transportiert werden, diese Holzfasern von dem Dampf und diesen flüchtigen organischen Substanzen in dem Zyklonseparator (6) getrennt werden, der diesen Einlass (52), einen oberen Auslass (54) und einen Bodenauslass (53) einschließt, die Holzfasern von diesem Bodenauslass (53) dieses Zyklonseparators (6) durch eine Förder/Trocknungsleitung (55) gegeben werden, die Holzfasern von dem Zyklonseparator (6) durch einen Schleusenabsperrschieber (7) in Zuordnung zu dem Bodenauslass (53) des Zyklonseparators entfernt werden, und der Dampf und die flüchtigen organischen Substanzen von dem oberen Auslass (54) dieses Zyklonseparators (6) verarbeitet werden, wodurch diese in dem Zyklonseparator (6) abgetrennten flüchtigen organischen Substanzen von dem Wasserdampf getrennt werden und Wärme, die dem in diesem Zyklonseparator (6) abgetrennten Wasserdampf zugeordnet ist, rückgewonnen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Abtrennen dieser flüchtigen organischen Substanzen von dem in dem Zyklonseparator (6) mittels eines Skrubbers (10) abgetrennten Wasserdampf und Rückgewinnen von Wärme aus diesem in diesem Skrubber (10) abgetrennten Dampf.
Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Transportieren dieser Holzfasern in dieser Förder/Trocknerleitung (55) durch einen Dampfejektor (8), der diesem Bodenauslass (53) dieses Zyklonseparators (6) zugeordnet ist und Mischen von aus einem Verascher (62) erhaltenen Rauchgas und Trocknen von Luft und Liefern dieses Gemisches aus Rauchgas und Trocknungsluft an diesen Dampfejektor (8).
Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Zuführen komprimierter Luft an einen Injektor (32), der diesem Bodenauslass (53) dieses Zyklonseparators (6) zugeordnet ist, um diese Holzfasern, diesen Dampf und diese flüchtigen organischen Substanzen in dieser Förder/Trocknerleitung (55) zu transportieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Zuführen von (Wasser)dampf (50) an einen unteren Teil dieses Schnitzelvorwärmers (3), wodurch dieser Dampf im Gegenstrom diese Holzschnitzel kontaktiert, die über einen Holzschnitzeleingang in diesen Schnitzelvorwärmer (3) eintreten, und diese flüchtigen organischen Substanzen und der Dampf aus einem Auslass (56) aus dem Vorwärmen (3) austreten können und Trennen dieser flüchtigen organischen Substanzen von diesem Dampf in einem Skrubber (11), der mit diesem Auslass (56) aus dem Vorwärmer (3) verbunden ist und Rückgewinnen zusätzlicher Wärme aus diesem Dampf.
Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Trennen dieser flüchtigen organischen Substanzen in einem gasförmigen Zustand zum Veraschen von diesem oberen Auslass (54) von diesem Zyklonseparator (6) und durch Rückgewinnen von Wärme aus diesem (Wasser)dampf.