Die Erfindung betrifft eine Anlage mit mehreren Hydrozyklonen gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
Bekanntlich werden Hydrozyklone verwendet, um Flüssigkeiten, in denen sich Stoffe von
unterschiedlichem Sinkverhalten befinden, durch starke Zentrifugalkräfte zu
fraktionieren. So ist es z.B. möglich, die in einer Faserstoffsuspension, wie sie zur
Erzeugung von Papier verwendet wird, enthaltenen Störstoffe aufzukonzentrieren und
durch einen Rejektanschluss aus dem Hydrozyklon abzuleiten. Die von Störstoffen
befreite Fraktion, nämlich der Gutstoff, wird durch den Gutstoffanschluss abgeführt und
weiter verwendet. Hydrozyklonanlagen haben außerdem oft auch den Zweck, zumindest
einen großen Teil der in der Flüssigkeit enthaltenen Gase, z.B. die Luft, ebenfalls zu
entfernen. Dazu wird der Gutstoff nach Verlassen des Hydrozyklons unter Unterdruck
gesetzt, so dass die Gase austreten und separat abgeführt werden können. Diese Vorgänge
sind an sich bekannt, ebenso die Tatsache, dass ein guter Effekt nur gewährleistet ist,
wenn die Hydrozyklone eine bestimmte Größe nicht überschreiten. Bei einer
Hydrozyklonanlage, die für größere Durchsatzmengen ausgelegt ist, wird daher eine
Mehrzahl - oft sogar eine Vielzahl - von Hydrozyklonen benötigt. Diese werden dann
parallel von der zu reinigenden Flüssigkeit durchströmt, was bedeutet, dass der
Flüssigkeitsstrom in eine Vielzahl von kleineren Teilströmen aufgeteilt werden muss.
Hierzu können z.B. Verteilvorrichtungen, wie sie im Folgenden noch beschrieben
werden, verwendet werden.
Aus der DE 41 06 140 A1 ist eine Anlage bekannt, bei der die Gutstoffe einer Vielzahl
von Hydrozyklonen zusammengeführt und in eine Entlüftungskammer geleitet werden. In
dieser werden sie durch eine Lochplatte aufgeteilt und gelangen dann in ein unter
Unterdruck gehaltenes Entgasungsvolumen. Die Anlage ist an sich recht wirksam,
erfordert aber einen hohen apparativen Aufwand.
In anderen Fällen münden die Rohrleitungen, die den Gutstoff aus den Hydrozyklonen
ausleiten, in ein Entlüftungsrohr, an das der Unterdruck angelegt wird. Das
Entlüftungsrohr ist an einen ebenfalls unter Unterdruck stehenden Zentralbehälter
angeschlossen. Beispiele hierfür zeigt die DE 17 61 496. Auch diese Anlagen sind
aufwändig und benötigen viel Platz wegen der oft üblichen großen Anzahl von
Hydrozyklonen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, Anlagen der genannten Art so zu
gestalten, dass eine große Anzahl von Hydrozyklonen verwendet werden kann. Dabei soll
sie auch leicht auf Volumenstromunterschiede einstellbar sein. Die Anlage soll
außerdem platzsparend aufgebaut sein, insbesondere soll es möglich sein, die Anlage
günstig an der Längsseite der Papiermaschine anordnen zu können.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Maßnahmen
gelöst.
Die Erfindung und ihre Vorteile werden beschrieben und erläutert an Hand von
Zeichnungen. Dabei zeigen:
- Fig. 1
- einen Teil einer erfindungsgemäßen Hydrozyklonanlage, teils geschnitten, in
Ansicht von oben;
- Fig. 2
- Seitenansicht auf den Teil einer Gruppe der Hydrozyklonanlage;
- Fig. 3
- Ansicht von vorne auf den Teil einer erfindungsgemäßen Hydrozyklonanlage;
- Fig. 4
- Ansicht von oben auf eine schematisch dargestellte erfindungsgemäße Anlage
mit insgesamt 180 Hydrozyklonen, die einer einzigen Stufe angehören;
- Fig. 5
- Ansicht von oben auf eine zweistufige Anlage.
Die in der Fig. 1 teilweise gezeigte erfindungsgemäße Anlage erhält die zu reinigende
Suspension S durch eine Rohrleitung 10, an die hier zwei Versorgungsleitungen 4, 4'
für die Hydrozyklone 1 angeschlossen sind. In der Regel sind die Hydrozyklone 1, die bei
einer solchen Anlage verwendet werden, untereinander gleich. Sie sind so aufgebaut,
dass die Leichtteil-Fraktion als Gutstoff über den zentralen Gutstoffanschluss 3
abgeführt wird.
Ein wichtiger Aspekt der Erfindung liegt darin, dass die Hydrozyklone 1 zu Gruppen
zusammengefasst sind. Das ist so zu verstehen, dass z.B. eine Gruppe 6 alle
Hydrozyklone 1 umfasst, die über eine gemeinsame Versorgungsleitung 4 gespeist
werden. Die andere hier gezeigte Gruppe 6' wird analog dazu über eine gemeinsame
Versorgungsleitung 4' versorgt. Man erkennt an dieser Darstellung die
erfindungsgemäße Lösung, die darin liegt, dass ein Teil der z.B. zur Gruppe 6
gehörenden Hydrozyklone mit ihren Gutstoffanschlüssen 3 an eine Sammelleitung 5
(hier oben dargestellt) angeschlossen ist, während die Gutstoffe des anderen Teils dieser
Gruppe 6 in eine andere Sammelleitung 5' (hier unten gezeichnet) münden. Diese
Aufteilung der Gutstoffe in unterschiedliche Sammelleitungen 5, 5' wird auch bei der
Gruppe 6' vorgenommen. Beide Sammelleitungen 5, bzw. 5' münden ihrerseits
nebeneinander hier in einen länglichen Sammeltank 8. Dieser und die Sammelleitungen
werden in an sich bekannter Weise durch eine Vakuumeinrichtung 11 so weit unter
Unterdruck gesetzt, dass die sich darin befindende Suspension zum Sieden kommt.
Bekanntlich ist das ein wirksames Mittel die darin enthaltenen Gase, insbesondere Luft,
zu entfernen. Zu dieser Figur ist noch anzumerken, dass die Sammelleitungen 5 und 5'
abgebrochen und zum Teil geschnitten gezeichnet sind. Die gesamte Anlage kann also
wesentlich mehr Bauteile umfassen als es hier dargestellt ist.
Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen kann die gesamte Anlage relativ kompakt und
damit platzsparend aufgebaut werden. Insbesondere können die parallel liegenden
Sammelleitungen einen relativ kleinen seitlichen Abstand haben. Das ist darauf
zurückzuführen, dass wegen der quer zu den Sammelleitungen liegenden
Versorgungsrohre auch bei kleinem Abstand der Sammelleitungen genügend Platz für die
Montage/Demontage der Hydrozyklone vorhanden ist. Außerdem geht unter den
Sammelleitungen nur wenig Platz für die Versorgungsleitungen verloren. Insgesamt
führt das dazu, dass die Breite B der Anlage deutlich geringer als die Länge L gewählt
werden kann. Dabei ist hier die Breite B in Richtung der Versorgungsleitungen 4, 4' und
die Länge L in Richtung der Sammelleitungen 5 bzw. 5' gemessen. Der für die Anlage zur
Verfügung stehende Platz ist häufig bezüglich der Breite B stark eingeschränkt,
insbesondere wenn sie neben einer Papiermaschine steht. Das heißt, dass eine schlanke
längliche Anlage leichter unterzubringen ist als eine mit eher quadratischem Grundriss.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass sich die Mengenschwankungen, verursacht durch
Abschalten von Hydrozyklonen gleichmäßig auf mehrere Ablaufvorrichtungen verteilen
lassen. Ein solches Abschalten erfolgt z.B. dann, wenn der Volumenstrom durch die
Anlage betriebsbedingt reduziert werden soll. Es ist nämlich anzustreben, dass auch in
solchen Fällen der Volumendurchsatz durch die einzelnen zugeschalteten Hydrozyklone
möglichst wenig variiert, um ein optimales Ergebnis zu erhalten. Dann kann z.B. ein
ganzes Versorgungsrohr mit den angeschlossenen Hydrozyklonen abgesperrt werden. Die
dadurch verursachte Senkung der Gutstoffströme verteilt sich als Folge'der Erfindung
auf mehrere Sammelleitungen, ist also weniger störend für-den Betrieb der ganzen
Anlage. Ähnliches gilt, wenn Hydrozyklone zu Wartungszwecken abgeschaltet werden
sollen. Die Vorteile dieser Erfindung sind besonders groß, wenn eine größere Anlage mit
einer relativ hohen Anzahl von Hydrozyklonen versehen ist, was bei großen
Papierfabriken heute schon fast die Regel ist.
Der Gutstoff der Hydrozyklone 1, der durch deren Wirkung von dem größten Teil der
eventuell darin noch vorhandenen Schwerteile gereinigt worden ist, gelangt über die
Sammelleitungen 5, 5' in den Sammeltank 8, der in der Regel mit allen zu der
erfindungsgemäßen Anlage gehörenden Sammelleitungen so verbunden ist, dass die darin
eingespeiste Suspension mit einem gewissen Gefälle in den Sammeltank 8 abfließen
kann. In typischen Fällen wird der Sammeltank 8 unter Unterdruck gesetzt. Die entgaste
Suspension fließt durch einen hier nur angedeuteten Ablauf 13 im Bodenbereich des
Sammeltankes 8 ab. Normalerweise ist auch ein Wehr 14 vorhanden, das die Suspension
im Sammeltank aufstaut und einen Überlauf bildet, der über die Bodenöffnung 15
abfließen kann. Für den Aufbau eines solchen Sammeltankes gibt es auch Alternativen,
die hier nicht weiter erläutert werden, da sie bekannt sind. Es ist auch bei sehr großen
Anlagen möglich, dass der Sammeltank 8 in einen weiteren hier nicht gezeigten Tank
mündet, der ebenfalls unter Unterdruck steht.
Die Fig. 2 zeigt einen Teil einer erfindungsgemäßen Anlage in Seitenansicht. Man
erkennt wiederum eine Versorgungsleitung 4, an die eine Anzahl von Hydrozyklonen 1
(hier sechs sichtbar) angeschlossen ist. Da sie über dieselbe Versorgungsleitung 4
gespeist werden, gehören sie zu selben Gruppe. Die Gutstoffanschlüsse 3 dieser
Hydrozyklone münden erfindungsgemäß in verschiedene Sammelleitungen, nämlich 5
und 5'. Die Rejektanschlüsse 7 der Hydrozyklone 1 sind an dieselbe Rejektleitung 9
angeschlossen, welche parallel zur Versorgungsleitung 4 angeordnet ist.
Die Frontalansicht auf die erfindungsgemäße Anlage in Fig. 3 zeigt ein Beispiel, bei dem
die Hydrozyklone 1 in insgesamt vier Gruppen 6, 6', 6"und 6"' aufgeteilt sind und deren
Versorgung durch entsprechende Versorgungsleitungen 4, 4', 4", 4"' erfolgt. Die
Gutstoffanschlüsse 3 von Hydrozyklonen mehrerer Gruppen 6,6' und 6" münden in die-Sammelleitung
5, die hier gegenüber der Horizontalen ein leichtes Gefällen hat, so dass
die darin eingespeiste Suspension in den Sammeltank 8 abfließen kann. Der Anschluss
kann oberhalb der geodätischen Mitte des Sammeltanks 8 erfolgen, wenn darin ein
größeres Volumen zum Aufstauen der Suspension gebildet werden soll. In der Regel und
wenn die Platzverhältnisse es zulassen, sind die Sammelleitungen beiderseits des
Sammeltanks angeordnet. So zeigt die Fig. 4 eine zum Sammeltank 8 weitgehend
symmetrische Anlage mit beiderseits je drei Sammelleitungen 5, 5' und 5" und je fünf
Versorgungsleitungen für die Hydrozyklone 1. Auch die Einspeisung in diese
Versorgungsleitungen erfolgt symmetrisch über eine Rohrleitung 10 und eine
Rohrleitung 10'. Die Versorgungsleitungen 4, 4', 4", 4"' können durch Schieber 17 von
den Rohrleitungen 10 bzw. 10' abgesperrt werden. Für die Zufuhr der
Faserstoffsuspension S zu diesen beiden Rohrleitungen ist ein senkrechtes Rohr 16
vorgesehen. Die gereinigte und entlüftete Faserstoffsuspension S' wird aus dem
Sammeltank 8 entnommen und zur - nicht gezeigten - Papiermaschine geführt. Diese
Anlage enthält 180 Hydrozyklone. Typisch wäre ein Gutstoffstrom von 900 l/min. pro
Hydrozyklon. Geht man davon aus, dass es sich hier um die erste oder einzige Stufe einer
Hydrozyklonanlage im Konstanten Teil von einer mit 1 % Konsistenz betriebenen
Papiermaschine handelt, bedeutet das unter Berücksichtigung der Rezirkulationsströme
eine Produktionskapazität von etwa 1200 t/d. Selbstverständlich können die
Hydrozyklone einer erfindungsgemäßen Anlage auch mehrstufig geschaltet sein, indem
der Rejekt der ersten Stufe als Zulauf in die zweite Stufe geführt wird. Das senkt den
Faserverlust bei guter Reinigungswirkung.
Erfahrungsgemäß hängt die geometrische Ausgestaltung einer solchen Anlage von den
Raumverhältnissen in der Paperfabrik ab. Daher ist die Fig. 4 nur als ein Beispiel
anzusehen, das ohnehin nur grob schematisch gezeichnet ist. (So sind die Hydrozyklone
1 lediglich als Kreise eingezeichnet). Man erkennt aber, dass sich auf diese Weise der
Flächenverbrauch einer solchen Anlage relativ klein halten lässt.
Je nach den Anforderungen, die die Anlage erfüllen muss, werden die Hydrozyklone einoder
mehrstufig geschaltet. Fig. 5 zeigt eine-zweistufige Anlage, die so betrieben wird,
dass die Rejekte R1 der Hydrozyklone der ersten Stufe 22 kontinuierlich abgezogen und
über die erste Rejektsammelleitung 18 in die Pumpenvorlage 26 gelangen. Dort können
sie verdünnt werden. Die Pumpe 21 fördert die so gebildete Faserstoffsuspension S2, die
die in der ersten Stufe 22 ausgeschiedenen Schwerteile enthält, in die Hydrozyklone der
zweiten Stufe 23. Auch hier wird die Erfindung genutzt, da die jeweils aus einem
einzigen Versorgungsrohr (z.B. 24) gespeisten Hydrozyklone ihre Gutstoffe in
verschiedene Sammelleitungen 25 bzw. 25' abgeben. In der zweiten Stufe erfolgt eine
erneute Reinigung unter Bildung einer Schwerteilfraktion R2. Diese kann in eine
weitere - nicht gezeigte - Stufe gefahren oder entsorgt werden.
Der Volumenstromanteil, der in der ersten Stufe 22 als Rejekt R1 abgezogen wird, kann
im Sinne eines Kompromisses zwischen Abscheideeffekt und Ökonomie eingestellt
werden. Die Anzahl der Hydrozyklone, die für die zweite Stufe benötigt werden, ist
wesentlich geringer als die für die erste Stufe. Die Gutstoffführung ist hier sehr
einfach: Alle Gutstoffe werden zusammengeführt, dabei in einigen Sammelrohren sogar
die Gutstoffe aus verschiedenen Stufen. Es handelt sich also um die Vorwärtsführung der
Gutstoffe beider Stufen, bei der diese Gutstoffe bereits in den Sammelrohren
miteinander vermischt werden können. Die Erfindung bietet daher den Vorteil, dass
Abweichungen und/oder zeitliche Schwankungen in der Zusammensetzung (z.B. der
Konsistenz) der Gutstoffe sehr schnell ausgeglichen werden. Das vergleichmäßigt die
Stoffströme und schafft dadurch besonders günstige Betriebsbedingungen.