DE69839346T2

DE69839346T2 - Verfahren und vorrichtung zum behandeln von fasermaterial

Info

Publication number: DE69839346T2
Application number: DE69839346T
Authority: DE
Inventors: Ola Brockfield JOHANSSON; Peter Svedberg; Ove Danielsson
Original assignee: Valmet Fibertech AB
Current assignee: Valmet AB
Priority date: 1997-02-25
Filing date: 1998-02-03
Publication date: 2009-07-02
Anticipated expiration: 2018-02-04
Also published as: JP2001512366A; NO994070L; EP1028809A1; ATE391556T1; AU6314098A; SE516965C2; JP4077522B2; NO994070D0; SE9700676L; SE9700676D0; EP1028809B1; WO1998036836A1; DE69839346D1; CA2282598A1; CA2282598C; NZ337268A; ES2301193T3; AU715158B2; BR9807784A; US6206309B1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Behandlung von Lignocellulose enthaltendem Fasermaterial in einem Refiner mit gegenüberliegenden Refiner-Mitteln, welche relativ zueinander rotieren, wobei eines davon stationär und eines rotierend ist, welche mit Refiner-Elementen versehen sind, welche zwischen sich einen Refiner-Spalt mit einer Refiner-Zone zum Bearbeiten des Materials bilden. Das Material wird zu einer Zuführzone zugeführt, welche radial innerhalb der Refiner-Zone angeordnet ist. Ein solcher Scheiben-Refiner ist zum Beispiel aus SE-A-467 463 bekannt. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Zuführeinrichtung für das Material.
Die Erfindung bezieht sich genauer auf die Herstellung von verschiedenen Arten von mechanischen Pulpen, wie einer mechanischen Refiner-Pulpe (RMP), thermomechanischer Pulpe (TMP), chemisch-mechanischer Pulpe (CMP) und chemithermo-mechanischer Pulpe (CTMP). Das Ausgangsmaterial kann Holzspäne, einjährige Pflanzen (one-year plants) wie Weizen, Stroh, Bagasse oder mehr oder weniger bearbeitete Pulpe sein.
Die bekannte Bearbeitung des Fasermaterials in dem Refiner wird meistens in einer ineffizienten Weise ausgeführt. Ein sehr wesentlichen Teil des Energie-Inputs wird für Transport des Fasermaterials durch den Refiner verwendet, wobei Reibungsverluste und Wärmeverluste verursacht werden, welche nicht zu den Änderungen des Fasermaterials führen, die zur Entwicklung der Pulpenqualität und zur Wirksammachung eines Refinens erforderlich sind. Dies impliziert, dass der Energieverbrauch höher ist als er sein muss, um die gewünschte mechanische Bearbeitung, das heißt die gewünschte Pulpenqualität, zu erzielen.
Die Erfindung bietet eine Lösung dieses Problems, indem die Verweilzeit des Materials in der Zuführzone verkürzt wird, und das Material im Wesentlichen ohne mechanische Bearbeitung durch die Zuführzone hindurch zu der radial außen an geordneten Refiner-Zone hindurch läuft. Die Verbleibzeit sollte weniger als 2,5 s, vorzugsweise weniger als 1 s sein.
Das eintretende (ingoing) Material wird mittels einer zentralen Zuführeinrichtung zugeführt und nach außen ohne Materialaufbau in der Zuführzone beschleunigt. Dadurch wird die Materialdichte in der Zuführzone auf maximal 10 kg/m³, vorzugsweise auf maximal 1 kg/m³, beschränkt. Auf diese Weise wird der Kontakt des Materials mit den Refiner-Mitteln in der Zuführzone reduziert und dadurch wird auch der Energieverbrauch in der Form von Reibungswärme reduziert. Es findet somit keinerlei eigentliche (proper) mechanische Bearbeitung in der Zuführzone statt, und der Energieverbrauch in dieser Zone sollte vorzugsweise weniger als 5% des Gesamt-Energieverbrauchs sein.
Der Energie-Input soll anstelle dessen auf die Refiner-Zone übertragen werden, wo die relative Geschwindigkeit zwischen den Refiner-Elementen hoch sein soll und 50 m/s bereits in dem inneren Abschnitt der Refiner-Zone überschreitet.
Die kennzeichnenden Merkmale der Erfindung sind aus den anliegenden Ansprüchen ersichtlich.
Die Erfindung wird nachfolgend detaillierter beschrieben, dies unter Bezugnahme auf eine Ausführungsform desselben, welche in den begleitenden Zeichnungen dargestellt ist, in welchen
1 einen Querschnitt durch einen Refiner zur Behandlung von Fasermaterial gemäß der Erfindung ist,
2 eine Zuführeinrichtung gemäß der Erfindung zeigt;
3 ein Diagramm aus dem Vergleich von Experimenten zeigt, wobei der Freeness-Wert als eine Funktion des Energieverbrauchs angegeben ist.
Der in 1 gezeigte Refiner umfasst ein Refiner-Gehäuse 10, in welchem ein stationäres Refiner-Mittel 11 und ein gegenüberliegendes rotierendes Refiner-Mittel 12, welches auf einer Drehwelle 13 angebracht ist, vorgesehen sind. Die Refiner-Mittel 11, 12 sind mit Refiner-Elementen 14 bzw. 15 versehen, welche zwischen sich eine Refiner-Zone 16 in einem Refiner-Spalt 17 bilden. Der Refiner-Spalt 17 umfasst auch eine innen angeordnete Zuführzone 18. Das stationäre Refiner-Mittel 11 ist mit einer zentralen Zuführöffnung 19 für das zu bearbeitende Material ausgebildet. Ein Schneckenzuführer 20 für das Material ist an der Zuführöffnung 19 angeschlossen. Das Refiner-Gehäuse 10 ist mit einem Auslass 21 für das Material versehen, welches durch den Refiner-Spalt hindurchtritt, in welchem das Material zu Pulpe verarbeitet wird.
Auf dem rotierenden Refiner-Mittel ist eine zentrale Zuführeinrichtung 22 angeordnet, welche mit einer vorderen axialen Schnecke 23 und zumindest einem im Wesentlichen radialen hinteren Flügel 24 auf einer hinteren Wand 25 in der Einrichtung 22 ausgebildet ist. Der Durchmesser der axialen Schnecke 23 entspricht dem Durchmesser der Zuführöffnung 19. Der hintere Flügel oder die Flügel 24 erstrecken sich in dem Refiner-Spalt 17 durch die Zuführzone 18 heraus zu der Refiner-Zone 16.
Die Zuführeinrichtung 22 kann mit einer Axialschnecke 23 und Flügeln 24 als eine Einheit oder als separate Teile, welche individuell auf dem rotierenden Refiner-Mittel 12 angebracht sind, ausgebildet sein.
Die Anzahl von Flügeln 24 ist vorzugsweise 2–4, und sie können radial sein oder mit deren Außenenden gekrümmt von der Rotationsrichtung der Einrichtung ausgebildet sein.
Das zu behandelnde Material wird zu dem Refiner mittels des Schneckenzuführers 20 zugeführt. Die Konstruktion der Zuführeinrichtung 22 mit einer vorderen axialen Schnecke 23 impliziert, dass die Übertragung des Materials von dem Schneckenzuführer 20 zu dem Refiner dadurch sichergestellt wird, dass das Mate rial daran gehindert wird, heraus in den Schneckenzuführer 20 abzuprallen. Der hintere Flügel oder die Flügel 24 implizieren ferner, dass das Material, welches durch die Axialschnecke 23 zwischen den Refiner-Mitteln 11, 12 zugeführt wird, schnell durch die Zuführzone 18 zu der radial außerhalb angeordneten Refiner-Zone 16 hindurchtritt, in welcher das Bearbeiten des Materials zu Pulpe stattfindet. Die Flügel 24 beschleunigen somit das Material nach außen, ohne Materialaufbau in der Zuführzone 18, dadurch dass das Material in einen Raum gesperrt wird, welcher zuerst durch die Axialschnecke 23 und anschließend durch die hintere Wand 25 der Zuführeinrichtung 22, einen gegenüberliegenden im Wesentlichen glatten Abschnitt des stationären Refiner-Mittels 11 und Flügeln 24 begrenzt wird. Das somit abgesperrte Material wird einer ansteigenden Zentrifugalkraft unterzogen, welche das Material nach außen zu der Refiner-Zone wirft. Die Materialdichte in der Zuführzone 18 kann dadurch auf ein Maximum von 10 kg/m³, vorzugsweise ein Maximum von 1 kg/m³, begrenzt werden. Der Kontakt des Materials mit dem Refiner-Mittel in der Zuführzone und dadurch der Energieverbrauch in der Form von Reibungswärme wird reduziert. Es findet somit keine echte mechanische Bearbeitung in der Zuführzone 18 statt, sondern sie findet in der Refiner-Zone 16 statt. Der Energieverbrauch in der Zuführzone ist vorzugsweise weniger als 5% des Gesamt-Energieverbrauchs.
In der Refiner-Zone 16, wo im Wesentlichen der gesamte Energie-Input auftritt, muss die Relativgeschwindigkeit zwischen den Refiner-Elementen 14, 15 hoch sein und bereits in dem inneren Abschnitt der Refiner-Zone 50 m/s übersteigen.
BEISPIEL
Ein Refiner von der in 1 gezeigten Art wurde teilweise mit einer herkömmlichen Zuführeinrichtung und teilweise mit einer Zuführeinrichtung gemäß der Erfindung zur Herstellung von Tissue-Pulpe betrieben. Siehe die nachfolgende Tabelle.

Hinsichtlich der Last des Schneckenzuführers 20 wurde beobachtet, dass sie etwa 40% niedriger mit der Zuführeinrichtung gemäß der Erfindung war, was zeigt, dass diese Zuführeinrichtung wirksam das Material in den Refiner hineinzieht und es aus der Refiner-Zone herausbewegt. TABELLE

	Herkömmliche Zuführung			Zuführung gemäß der Erfindung
Produktion Tonne/Stunde	7,2	7,2	7,2	7,7	7,7	7,7
Spez. Energie kWh/Stunde	1417	1333	1250	1013	974	974
CSF ml	469	542	612	514	574	596
Dehnungs-Index kNm/kg	15,6	17,3	15,3	19,0	16,5	16,1
Reiß-Index Nm²/kg	5,87	6,48	5,68	6,22	6,17	6,27

Es kann gesagt werden, dass die Qualität der produzierten Pulpe im Wesentlichen äquivalent zu beiden Alternativen war.
Der spezifische Energieverbrauch wurde jedoch beträchtlich durch die Verwendung der Zuführeinrichtung gemäß der Erfindung reduziert.
Für einen entsprechenden Freeness-Wert wurde eine Reduzierung des Energieverbrauchs um etwa 25% beobachtet. Siehe 3.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die gezeigte Ausführungsform beschränkt, sondern kann innerhalb des Bereichs der anliegenden Ansprüche variiert werden.

Claims

Zuführeinrichtung, vorgesehen zur Verwendung mit Refinern, die zwei gegenüberliegende Refiner-Mittel (11, 12) aufweisen, von denen eines stationär ist (11) und eines drehbar ist (12), welche mit Refiner-Elementen (14, 15) versehen sind, welche zwischen sich einen Refiner-Spalt (17) mit einer Refiner-Zone (16) zur Bearbeitung von Lignocellulose enthaltendem Fasermaterial ausbilden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuführeinrichtung (22) mit einer vorderen Axialschraube (23) ausgebildet ist, welche zu zumindest einem im Wesentlichen radialen hinteren Flügel (24) überträgt, dass die Zuführeinrichtung (22) geeignet ist, zentral auf dem rotierenden Refiner-Mittel (12) direkt vor einer Zuführöffnung (19) in dem stationären Refiner-Mittel (11) platziert zu werden, und dass der Durchmesser der Axialschraube (23) so angepasst ist, dass dieser dem Durchmesser der Zuführöffnung (19) entspricht, und dass der hintere Flügel (24) dahingehend angepasst ist, sich in den Refiner-Spalt (17) zwischen den Refiner-Mitteln (11, 12) heraus zu der Refiner-Zone (16) zu erstrecken.
Einrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit 2–4 im Wesentlichen radialen hinteren Flügeln (24) ausgebildet ist.
Einrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das radiale äußere Ende der Flügel (24) von der vorgesehenen Richtung der Drehung der Einrichtung gekrümmt ist.
Verfahren zur mechanischen Bearbeitung von Lignocellulose enthaltendem Fasermaterial unter Verwendung der Zuführeinrichtung von Anspruch 1 in einem Refiner mit zumindest zwei gegenüberliegenden Refiner-Mitteln (11, 12), die relativ zueinander rotieren, die mit Refiner-Elementen (14, 15) versehen sind, welche zwischen sich eine Refiner-Zone (16) in der Form eines Refiner-Spalts (17) aus bilden zum Bearbeiten des Materials, wo das Material zwischen den Refiner-Mitteln zu einer Zuführzone zugeführt wird, die radial innerhalb der Refiner-Zone nahe des Zentrums angeordnet ist, wobei das zugeführte Material nach außen ohne Materialanhäufung durch die Zuführzone im Wesentlichen ohne mechanische Bearbeitung beschleunigt wird, dass die Materialdichte in der Zuführzone maximal 10 kg/m³ ist, und dass das mechanische Bearbeiten in der Refiner-Zone ausgeführt wird, wo das Material bei seinem Eintritt in die Refiner-Zone der Bearbeitung durch die Refiner-Elemente mit einer 50 m/s überschreitenden Relativgeschwindigkeit unterzogen wird.
Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialdichte in der Zuführzone maximal 1 kg/m³ ist.