EP1538258A1 - Verfahren zum Führen von an einer Papiermaschine offen anfallendem Siebwasser - Google Patents

Verfahren zum Führen von an einer Papiermaschine offen anfallendem Siebwasser Download PDF

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EP1538258A1
EP1538258A1 EP04025257A EP04025257A EP1538258A1 EP 1538258 A1 EP1538258 A1 EP 1538258A1 EP 04025257 A EP04025257 A EP 04025257A EP 04025257 A EP04025257 A EP 04025257A EP 1538258 A1 EP1538258 A1 EP 1538258A1
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white water
pipe
pipeline
water
paper machine
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Voith Paper Patent GmbH
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00—Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/66—Pulp catching, de-watering, or recovering; Re-use of pulp-water

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1.
  • WO 01/81676 A1 shows a plant with which the white water of a paper machine is processed and should be vented. This will be a short cycle for the first incurred and a long Formed circuit for the later incurred white water. In the long cycle is also the not open but in suction boxes accumulating white water by special risers ("barometric For the short circuit, the use of a degassing pump is provided, without providing information as to whether and how the white water flow should be calmed.
  • the invention is based on the object to improve the existing method so that it Manages the open-occurring white water easily from the Formier Colourmaschinen the paper machine dissipate and thereby achieve a calming of the flow. It should as possible also the Gas content can be significantly reduced.
  • FIG. 1 the forming area of a paper machine PM is in a greatly simplified form Side view shown.
  • a paper machine has, for example, one in the strangulation 9 mounted forming roller 7, on which an endless screen 3 rotates.
  • the paper production needed Suspension is through a headbox 2 and a broad jet nozzle 5 from above to the circulating Sieve 3 abandoned.
  • this suspension usually has a water content between 98 and 99% has a large amount of white water immediately after the addition of the suspension passes through the sieve. 3 through and is collected as white water SW in the white water tank 8. Even after that Sieve 3 has left the area of the white water tank 8, more white water is removed, which but not of direct interest here.
  • the pipeline extends horizontally in its longitudinal direction.
  • Length and Cross section of the pipe 1 are advantageously designed so that the residence time between 20 and 30 sec, which experience has shown is sufficient to calm the flow turbulences and pre-degassing leads. In practice this means a typical one Flow rate of about 0.5 m / s, a length of the pipe 1 from 10 to 15 m. That I in the upper part of the pipeline 1 accumulating gas can be through one or more attached above Degassing 4 are removed, will be discussed in more detail.
  • the pipeline 1 opens into an open-topped white water tank 6. Das Level 11 of this white water tank 6 can be adjusted so that it is above the pipeline 1 is, e.g. a difference height D of about 100 - 200 mm is useful.
  • Another advantage of the method is that with simple means of White water flow rate can be measured early, since already at the end of the pipe 1 the physical prerequisites for such a measurement can be given.
  • an inductive flow meter 10 located.
  • the paper machine PM shown in FIGS. 1 and 2 is to be understood here only as an example. Of course, paper machines that work with other formers or headboxes are provided, the open-occurring white water in the manner described by the Derive pipeline used in the invention. Although in Figs. 1 and 2, the main direction the pipeline 1 is shown parallel to the wire direction of the paper machine, depending on the available space also made a different arrangement of the pipeline. she can also have one or more deflections.
  • Fig. 3 the conditions in the vicinity of a patch on the pipe 1 Degassing device 4 shown.
  • This figure shows the degassing tube 12, which expediently mounted in the uppermost part of the pipe cross-section of the pipe 1 and here in Operation is partially filled with white water. Therefore, a free forms in this degassing 12 Surface where the gas can escape from the white water.
  • a Set phase limit Shown is also the level 11 of the white water tank (or another Counter levels at the outlet of the pipeline 1). The level 11 may be due to the Flow rate in the pipeline 1 from that of the free surface in the degassing tube 12 differ.
  • a simplest degassing option arises when the gas passes through it lying connection pipe 13 can enter the environment, resulting in the effect of the beginning mentioned above, without having their disadvantages. But it is mostly expedient, possibly formed foam and the heavily moisture-laden gases, So the steam 16 to suck, with a negative pressure of about 1.5 to 2 bar is appropriate. A such steam extraction 14 is only hinted at here. Perhaps it is appropriate, the free Surface, which forms in the degassing tube 12, with water, in particular white water to spray to avoid build-up of deposits.
  • Fig. 3 also shows a way to possible settlements at the bottom of the pipe 1 to prevent.
  • Fig. 3 also shows a way to possible settlements at the bottom of the pipe 1 to prevent.
  • openings 17 bottom scavenging tube 18 in the lower part of Pipe used. It can be operated with white water under overpressure.
  • the typical cross-sectional shape of the pipe 1 (Fig. 2) for carrying out the method is likely to of a circle, which is particularly favorable in terms of production and strength.
  • Fig. 4 is an upstanding oval profile 19 and in Fig. 5 a lying oval profile 20 shown.
  • a rhombus 21 as shown in Fig. 6, combines a high strength with good flow properties.
  • a hexagonal profile 23 as shown in FIG. 8 may be appropriate.
  • the in Figs. 6 to 8 Cases shown are for aerodynamic (and manufacturing) reasons, the corners rounded. It is of course conceivable, even more profiles for the pipe 1 to use to perform the procedure optimally.

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Abstract

Das Verfahren dient zum Führen von dem an einer Papiermaschine anfallenden Siebwasser, welches z.B. im Formierbereich unter der Papiermaschine (PM) gesammelt wird. Erfindungsgemäß erfolgt die Weiterleitung in einer geschlossenen Rohrleitung (1), die vorzugsweise horizontal angeordnet ist und eine solche Länge hat, dass die mittlere Verweilzeit des Siebwassers (SW) darin mindestens 5 sec, vorzugsweise 20-30 sec, beträgt. Das neue Verfahren ist einfach durchzuführen und besonders betriebssicher.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Beim Betrieb einer Papiermaschine wird eine große Menge von Wasser durch die Papiermaschinensiebe hindurch entweder abgeschleudert oder mit Hilfe von Foils abgeschabt. Das als erstes, also in der Nähe des Papiermaschinen-Stoffauflaufes, anfallende Siebwasser kann direkt in einer unterhalb des Papiermaschinen-Siebes angeordneten offenen Wanne o.ä. gesammelt werden. Es wird oft Siebwasser I oder wegen des sichtbaren Füll- und Faserstoffgehaltes auch Weißwasser genannt. Bekanntlich ist die zuerst anfallende Menge des Siebwassers bezogen auf die Sieblänge besonders hoch. Außerdem hat es unmittelbar nach Verlassen des Papiermaschinensiebes eine hohe Geschwindigkeit in Sieblaufrichtung und wird dann mindestens einmal seitlich umgelenkt. Die Strömung ist sehr unruhig, voller Wirbel und pulsierend. Außerdem bilden sich Sprühströmungen, welche Teile der Umgebungsluft mitreissen und einbinden. Verfahren der hier betrachteten Art sind insbesondere geeignet, um das aus dem Formierbereich des Papiermaschinensiebes herausgeleitete Siebwasser weiter zu führen und dabei eine Beruhigung der Strömung zu erreichen. Zumeist wird dabei auch der Gasgehalt des Siebwassers reduziert.
Die WO 01/81676 A1 zeigt eine Anlage, mit der das Siebwasser einer Papiermaschine aufbereitet und entlüftet werden soll. Dabei wird ein kurzer Kreislauf für das zuerst anfallende und ein langer Kreislauf für das später anfallende Siebwasser gebildet. In den langen Kreislauf wird außerdem das nicht offen sondern in Saugkästen anfallende Siebwasser durch spezielle Steigrohre ("barometric pipes") eingeführt. Für den kurzen Kreislauf ist die Verwendung einer Entgasungspumpe vorgesehen, ohne dass Angaben gemacht werden, ob und wie die Siebwasserströmung beruhigt werden soll.
Es ist bekannt, das in der Regel quer zur Sieblaufrichtung aus dem unmittelbaren Papiermaschinenbereich herausgeleitete Siebwasser in offenen Rinnen weiter zu führen, wobei eine Verweilzeit angestrebt wird, die in Abhängigkeit von Blasensteiggeschwindigkeit und Rinnenhöhe ausreicht, dass die Blasen an die Oberfläche gelangen können. In diesen Rinnen soll eine erste Beruhigung der Strömung erzielt werden sowie ein Teil der mitgeschleppten Luft entweichen. Am Ende der Rinne fließt das Siebwasser in ein geschlossenes Leitungssystem ab, um dann z.B. in einen Tank oder zu einer Pumpe zu gelangen, welche das Siebwasser der weiteren Aufbereitung, z.B. Reinigung und Entlüftung, zuführt.
Es hat sich zwar gezeigt, dass die oben genannten offenen Rinnen ihren Zweck erfüllen, ihre Installation ist aber mit einem beträchtlichen Aufwand verbunden. So muss z.B. eine größere Stützkonstruktion vorgesehen werden, da oben offene Rinnen nur wenig zur Abstützung des Gewichtes der geführten Wassermassen beitragen können. Es ist auch leicht einzusehen, dass an den Stellen der offenen Rinne, an denen sich der Wasserspiegel befindet, die Gefahr des Absetzens von Fasern und Füllstoffen besteht. Um dem vorzubeugen, werden daher an einigen Stellen Sprührohre eingesetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die bestehenden Verfahren so zu verbessern, dass es gelingt, das offen anfallende Siebwasser problemlos aus dem Formierbereich der Papiermaschine abzuführen und dabei eine Beruhigung der Strömung zu erreichen. Dabei soll möglichst auch der Gasgehalt signifikant vermindert werden.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.
Die Erfindung und ihre Vorteile werden beschrieben an Hand von Zeichnungen. Dabei zeigen:
Fig. 1
schematisch: Eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Seitenansicht;
Fig. 2
schematisch: Eine ähnliche Anlage mit Blickrichtung entgegen Sieblaufrichtung auf den Stoffauflauf;
Fig. 3
Teil einer erfindungsgemäß verwendeten Rohrleitung mit Entgasungseinrichtung;
Fig. 4 -8
je eine Variante der Querschnittsform der Rohrleitung, jeweils in Gebrauchslage dargestellt.
In Fig. 1 ist in stark vereinfachter Form der Formierbereich einer Papiermaschine PM in Seitenansicht dargestellt. Eine solche Papiermaschine hat beispielsweise eine in der Stuhlung 9 gelagerte Formierwalze 7, auf der ein endloses Sieb 3 umläuft. Die zur Papiererzeugung benötigte Suspension wird durch einen Stoffauflauf 2 und eine Breitstrahldüse 5 von oben auf das umlaufende Sieb 3 aufgegeben. Da diese Suspension in der Regel einen Wassergehalt zwischen 98 und 99 % hat, tritt eine große Menge Siebwasser unmittelbar nach Zugabe der Suspension durch das Sieb 3 hindurch und wird als Siebwasser SW in der Siebwasserwanne 8 gesammelt. Auch nachdem das Sieb 3 den Bereich der Siebwasserwanne 8 verlassen hat, wird weiteres Siebwasser abgeführt, was hier aber nicht von direktem Interesse ist. Wie bereits beschrieben, hat das Siebwasser SW in der Siebwasserwanne 8 eine große Strömungsgeschwindigkeit und beträchtliche Turbulenzen. Es wird dann z.B. seitlich aus der Papiermaschine heraus und in die seitlich liegende Rohrleitung 1 eingeleitet. Dabei erstreckt sich die Rohrleitung in ihrer Längsrichtung horizontal. Länge und Querschnitt der Rohrleitung 1 sind mit Vorteil so ausgelegt, dass die Verweilzeit zwischen 20 und 30 sec beträgt, was erfahrungsgemäß zu einer ausreichenden Beruhigung der Strömungsturbulenzen und Vorentgasung führt. In der Praxis bedeutet das dann bei einer typischen Strömungsgeschwindigkeit von ca. 0,5 m/s eine Länge der Rohrleitung 1 von 10 bis 15 m. Das sich im oberen Teil der Rohrleitung 1 ansammelnde Gas kann durch eine oder mehrere oben angebaute Entgasungseinrichtungen 4 entfernt werden, auf die noch etwas näher eingegangen wird. Bei dem hier dargestellten Beispiel mündet die Rohrleitung 1 in einen oben offenen Siebwassertank 6. Das Niveau 11 dieses Siebwassertanks 6 kann so eingestellt werden, dass es oberhalb der Rohrleitung 1 liegt, wobei z.B. eine Differenzhöhe D von etwa 100 - 200 mm sinnvoll ist.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass mit einfachen Mitteln der Siebwassermengenstrom frühzeitig gemessen werden kann, da bereits am Ende der Rohleitung 1 die physikalischen Voraussetzungen zu einer solchen Messung gegeben sein können. Für diesen Zweck ist hier ein induktiver Durchflussmesser 10 eingezeichnet.
Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Papiermaschine PM ist hier nur als Beispiel zu verstehen. Selbstverständlich können auch Papiermaschinen, die mit anderen Formern oder Stoffaufläufen versehen sind, das offen anfallende Siebwasser in der beschriebenen Weise durch die erfindungsgemäß verwendete Rohrleitung ableiten. Auch wenn in den Fig. 1 und 2 die Hauptrichtung der Rohrleitung 1 parallel zur Sieblaufrichtung der Papiermaschine dargestellt ist, kann je nach den vorliegenden Platzverhältnissen auch eine andere Anordnung der Rohrleitung erfolgen. Sie kann auch eine oder mehrere Umlenkungen aufweisen.
In Fig. 3 sind die Verhältnisse in der Nähe einer auf die Rohrleitung 1 aufgesetzten Entgasungseinrichtung 4 dargestellt. Diese Abbildung zeigt das Entgasungsrohr 12, welches sinnvollerweise im obersten Teil des Rohrquerschnitts der Rohrleitung 1 angebracht und hier im Betrieb teilweise mit Siebwasser gefüllt ist. Daher bildet sich in diesem Entgasungsrohr 12 eine freie Oberfläche, an der das Gas aus dem Siebwasser austreten kann. Zusätzlich kann sich auch innerhalb der Rohrleitung 1, insbesondere zwischen den Entgasungseinrichtungen 4 eine Phasengrenze einstellen. Gezeigt ist auch das Niveau 11 des Siebwassertanks (oder eines anderen Gegenniveaus am Auslauf der Rohrleitung 1). Das Niveau 11 kann auf Grund der Strömungsgeschwindigkeit in der Rohrleitung 1 von dem der freien Oberfläche im Entgasungsrohr 12 abweichen. Eine einfachste Entgasungsmöglichkeit ergibt sich, wenn das Gas durch das darüber liegende Anschlussrohr 13 in die Umgebung gelangen kann, was in der Wirkung den eingangs erwähnten offenen Rinnen nahe kommen würde, ohne deren Nachteile zu haben. Es ist aber meistens zweckmäßig, eventuell gebildeten Schaum und die stark mit Feuchtigkeit beladenen Gase, also die Schwaden 16, abzusaugen, wobei ein Unterdruck von ca. 1,5 bis 2 bar zweckmäßig ist. Eine solche Schwadenabsaugung 14 ist hier nur angedeutet. Eventuell ist es zweckmäßig, die freie Oberfläche, die sich im Entgasungsrohr 12 ausbildet, mit Wasser, insbesondere Siebwasser zu besprühen, um das Ansetzen von Ablagerungen zu vermeiden.
Die Fig. 3 zeigt außerdem eine Möglichkeit, mögliche Absetzungen am Boden der Rohrleitung 1 zu verhindern. Dazu ist ein mit Öffnungen 17 versehenes Bodenspülrohr 18 in den unteren Teil der Rohrleitung eingesetzt. Es kann mit unter Überdruck stehendem Siebwasser betrieben werden.
Die typische Querschnittsform der Rohrleitung 1 (Fig. 2) zur Durchführung des Verfahrens dürfte die eines Kreises sein, was sowohl herstellungsmäßig als auch festigkeitsmäßig besonders günstig ist. Je nach Anforderungen können aber auch andere Querschnitte als die günstigste Lösung angesehen werden. So ist z.B. in Fig. 4 ein aufrecht stehendes Ovalprofil 19 und in Fig. 5 ein liegendes Ovalprofil 20 gezeigt. Auch eine Raute 21, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist, kombiniert eine hohe Festigkeit mit guten Strömungseigenschaften. Etwas komplizierter ist da schon ein Fünfeckprofil 22 gemäß Fig. 7, bei dem eine Ecke oben liegt und die Unterseite waagerecht. In anderen Fällen kann ein Sechseckprofil 23 gemäß Fig. 8 zweckmäßig sein. In den in Fig. 6 bis 8 gezeigten Fällen sind aus strömungstechnischen (und herstellungstechnischen) Gründen die Ecken abgerundet. Es ist selbstverständlich denkbar, auch weitere Profile für die Rohrleitung 1 zu verwenden, um das Verfahren optimal durchzuführen.

Claims (18)

  1. Verfahren zum Führen von an einer Papiermaschine (PM) offen anfallendem Siebwasser (SW), das zunächst in der Papiermaschine (PM) gesammelt und dann zur Weiterverarbeitung geleitet wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Weiterleitung in einer geschlossenen Rohrleitung (1) erfolgt, die zur Horizontalen einen Winkel (α) zwischen 0 und 15°, vorzugsweise 0°, hat und dass die mittlere Verweilzeit des Siebwassers (SW) in dieser Rohrleitung (1) mindestens 5 sec, vorzugsweise 20-30 sec, beträgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Rohrleitung (1) kreisförmig ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Rohrleitung (1) oval ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Rohrleitung (1) die Form einer an den Ecken gerundeten Raute (21) mit oben liegender Ecke hat.
  5. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Rohrleitung (1) die Form eines an den Ecken gerundeten breiten Sechsecks (22) mit oben liegender Ecke hat.
  6. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Rohrleitung (1) die Form eines an den Ecken gerundeten Fünfecks mit oben liegender Ecke hat.
  7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Siebwasser (SW) das zuerst anfallende Siebwasser der Papiermaschine ist.
  8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Siebwasser (SW) aus der Rohrleitung (1) in ein Flüssigkeitsvolumen geführt wird mit einer freien Flüssigkeitsoberfläche, an der Atmosphärendruck herrscht.
  9. Verfahren nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Siebwasser (SW) aus der Rohrleitung (1) in einen oben offenen
    Siebwassertank (6) geführt wird.
  10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Siebwasser (SW) Gas, insbesondere Luft, durch mindestens eine Öffnung in der Wand der Rohrleitung (1) entfernt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (1) mit mindestens einer, vorzugsweise zwei bis drei, oben angesetzten Entgasungseinrichtungen (4, 4') versehen ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 jeweils in Verbindung mit Anspruch 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Niveau (11) der Flüssigkeitsoberfläche des Flüssigkeitsvolumens geodätisch oberhalb der inneren Oberkante der Rohrleitung (1) eingestellt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Niveau (11) auf maximal 200 mm oberhalb der inneren Oberkante der Rohrleitung eingestellt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 11, 12 oder 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Entgasungseinrichtung (4, 4') unter Unterdruck gesetzt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck auf 1,5 bis 2 bar eingestellt wird.
  16. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass in der Rohrleitung (1) der Mengenstrom des Siebwassers (SW) gemessen wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 16,
    dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung ein am Ende der Rohrleitung (1) installierter induktiver Durchflussmesser (10) verwendet wird.
  18. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass in der Rohrleitung (1) eine mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Siebwassers (SW) von maximal 0,8 m/s, vorzugsweise 0,2 bis 0,6 m/s, eingestellt wird.
EP04025257A 2003-12-04 2004-10-23 Verfahren zum Führen von an einer Papiermaschine offen anfallendem Siebwasser Expired - Lifetime EP1538258B1 (de)

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