FI105834B - Menetelmä viiraveden sakeusvaihteluiden vähentämiseksi - Google Patents

Description

5 105834

Menetelmä viiraveden sakeusvaihteluiden vähentämiseksi Förfarande för minskning av konsistensväxlingar i viravatten %

Keksinnön kohteena on menetelmä viiraveden sakeusvaihteluiden vähentämiseksi erityisesti sellaisella paperikoneella, joka käsittää laimennusperälaatikon ja jossa yhtenä vedenpoistoelementtinä käytetään listakuormitusyksikköä.

10 Paperikoneen muodostusosalla massasuspensiosta poistetaan vettä erilaisten rainan-muodostus-ja vedenpoistoelementtien avulla ja rainasta viiran/viirojen läpi suotautuneet vedet kerätään viirakaivoon. Muodostusviiran läpäissyt viiravesi sisältää runsaasti kuituainesta ja täyteaineita, jotka palautetaan paperimassan joukkoon käyttämällä viirakaivon vettä perälaatikkoon syötettävän sakean massan laimennukseen.

15

Laimennusperälaatikkoa käyttämällä voidaan vaikuttaa paperikoneen poikittaiseen neliömassaprofiiliin syöttämällä perälaatikkoon massasuspension joukkoon paperikoneen eri leveyskohdissa erilaisia määriä laimennusvettä, jolloin massan sakeusprofiili perälaatikon huuliaukolla saadaan halutun muotoiseksi. Laimennusperälaatikoissa käy 20 tetään yleisimmin laimennusvetenä viirakaivosta otettua kuitu- ja täyteainepitoista viiravettä. Viirakaivosta otettavan laimennusveden laatu voi vaihdella varsin laajoissa rajoissa riippuen prosessiolosuhteista, valmistettavasta laadusta ja raaka-aineesta, jolloin viiraveden kiintoainepitoisuuden äkilliset vaihtelut vaikuttavat olennaisesti perälaatikon sakeusprofiloinnin onnistumiseen.

25

Ongelman ratkaisemiseksi on FI-patenttihakemuksessa 941619 ehdotettu käytettäväksi perälaatikon laimentavana jakeena kiertoveden kuidun talteenotosta erkautettua suodosta, jonka kiintoainepitoisuus on pienempi kuin viiraveden kiintoainepitoisuus. FI-patenttiha-kemuksessa 973389 laimennusvesi esitetään otettavaksi sellaisesta kohteesta paperiko-30 neella, jossa veden kiintoainepitoisuus on 5 g/1 tai alle. FI-patenttihakemuksessa 971126 viirakaivosta otettava laimennusvesi johdetaan vedenpuhdistuslaitteiston kautta, jossa viiravedestä erotetaan mm. kuituja ja täyteaineita ja näin saadaan aikaan tehostettu • < • . , 2 105834 laimennusvesivirtaus. Kaikki edellä luetellut järjestelmät ovat monimutkaisia ja vaativat ylimääräisiä säiliöitä ja/tai putkituksia.

Tekniikan tason mukaisissa ratkaisuissa olennaisesti kaikki viiraosan kuitupitoiset 5 suodokset johdetaan yhteiseen viirakaivoon, josta on ylijuoksu paperikoneen kierto-vesijärjestelmään. Eräällä hienopaperiformerilla suoritetuissa mittauksissa on voitu todeta, että vedenpoistoelementtinä käytettävän listakuormitusyksikön kuormituksen vaihtelu aiheuttaa viiraveden merkittävää sakeusvaihtelua. Lisäksi monet muut rainanmuodostusosan ajotapaan liittyvät tekijät vaikuttavat listakuormitusyksiköllä ίο rainasta poistettavan viiraveden kiintoainepitoisuuteen ja sen vaihteluun. Viirakaivo tasoittaa jossain määrin viiraveden lyhytkestoisia sakeusvaihteluita, mutta sen teho on rajallinen.

Listakuormitusyksikkö käsittää joukon limittäin sijoitettuja, toisiaan vasten kuormi-15 tettavia vedenpoisto- ja ohjauslistoja, joiden välitse raina kulkee kahden viiran ohjaamana. Yläviiran puolella on yleensä kiinteät listat ja niiden yhteydessä on vähintään yksi alipainelähteeseen yhdistetty vedenpoistokammio, johon vedenpoistolistojen rainasta irrottama vesi johdetaan. Alaviiran puolella on varsinaiset kuormituslistat, joita kuormitetaan paineväliaineen avulla viiroja vasten, sekä vedenpoistolaatikko, joka myös 20 voi olla yhdistetty alipainelähteeseen. Rainan molemmin puolin sijoitetut listat synnyttävät rainassa painepulsseja, jotka parantavat rainan formaatiota ja edistävät veden poistumista rainasta. Toisaalta voimakas pulsaatio myös edistää hienoaineen irtoamista ja poistumista veden mukana, mikä näkyy listakuormitusyksiköltä kerättyjen suodoksien suurena kiintoainepitoisuutena.

25

Eräs esimerkki tunnetuista listakuormitusyksiköistä on hakijan valmistama MB-yksikkö « 4 l. ja esimerkki listakuormitusyksiköllä varustetuista hienopaperiformereista on hakijan valmistama SpeedFormer MB™.

• »

- I

3 105834

Keksinnön päämääränä on vähentää viiraveden sakeusvaihtelua viirakaivossa ja siten parantaa sakeusprofiloinnin onnistumisen edellytyksiä käytettäessä viiravettä laimennus-perälaatikon laimentavana jakeena.

Ί 5 Tähän ja myöhemmin selviäviin päämääriin pääsemiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnus-merkkiosassa.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä viirakaivon sakeusvaihteluita pyritään vähentä ίο mään ohjaamalla osa listakuormitusyksikön suodoksista viirakaivon sijasta esimerkiksi kiertovesisäiliöön ja sieltä kiintoaineen talteenottovaiheen kautta paperikoneen pitkään kiertoon. Aluksi asetetaan yläraja listakuormitusyksiköltä viirakaivoon johdettavalle kiintoainevirtaamalle. Tämän jälkeen mitataan listakuormitusyksiköltä tulevan suodoksen kiintoainepitoisuutta ja mitatun kiintoainepitoisuuden perusteella säädetään 15 listakuormitusyksiköltä viirakaivoon johdettava vesivirtaus sellaiseksi, että asetettu kiintoainevirtaaman raja-arvo ei ylity. Yli jäävä osa listakuormitusyksikön suodoksista johdetaan paperikoneen kiertovesijärjestelmään.

Viirakaivon sakeusvaihteluiden väheneminen helpottaa paperirainan poikittaisprofiilin 20 säätöä ja sitä kautta halutun neliömassaprofiilin saavuttamista. Erityisen tärkeätä tämä listakuormitusyksiköltä tulevan sakean suodoksen hallittu jakaminen kahteen osavirtauk-seen on silloin, kun lajinvaihto tai muu formerin tai perälaatikon ajoparametrien muutos aiheuttaa äkillisiä muutoksia listakuormitusyksikön vedenpoiston määrässä tai kiintoainepitoisuudessa.

25

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen *. kuvioihin, joiden esittämiin yksityiskohtiin keksintöä ei kuitenkaan ole tarkoitus rajoittaa.

30 Kuviossa 1 on esitetty kaaviollisesti tekniikan tason mukainen lyhyen kierron virtaus-järjestely laimennusperälaatikolla varustetussa paperikoneessa.

4 105834

Kuviossa 2 on esitetty esimerkkinä eräs listakuormitusyksiköllä varustettu kaksiviira-formeri.

Kuviossa 3 on esitetty kaavallisesti keksinnön mukainen järjestely viirakaivon sakeus 5 vaihteluiden vähentämiseksi.

Kuvion 1 mukaisesti sakea massa Mj tuodaan paperikoneen lyhyeen kiertoon viirakaivon 10 kautta, jossa massa laimennetaan viiravedellä, esimerkiksi noin 3 %:n sakeudesta noin 1 %:n sakeuteen. Perälaatikkosakeuteen laimennettu massa M2 pumpataan ίο tavanomaisten pyörrepuhdistus-, ilmanpoisto- ja konesihtivaiheiden kautta, joita on yleisesti merkitty viitenumerolla 12, perälaatikkoon 14 syötettäväksi paperikoneen viiraosalle 15, joka voi olla tasoviiraosa tai kaksiviiraformeri. Massavirtauksen poikittaisen sakeusprofiilin säätöön käytettävä laimennusvesi Fj otetaan myös viirakaivosta 10 ja johdetaan ilmanpoisto- ja konesihtivaiheiden 13 jälkeen perälaatik-15 koon 14, jossa laimennusvettä Fj syötetään erilaisina määrinä haluttuihin kohtiin radan leveyssuunnassa laimentamaan paikallisesti viiraosalle 15 syötettävän massasuspension sakeutta. Viiraosalla 15 rainasta poistetaan vettä erilaisten vedenpoistoelementtien avulla ja viiran/viirojen läpi suotautuneet viiravedet F2 johdetaan viirakaivoon 10 käytettäviksi edelleen perälaatikkoon 14 johdettavan massan laimennukseen ja sakeusprofiilin säätöön 20 perälaatikossa 14. Viirakaivosta 10 on ylijuoksu F3 paperikoneen kiertovesijärjestel-mään.

Lyhyen kierron yhtenä tarkoituksena on palauttaa massaradasta viiraosalla 15 viiraveden F2 mukana suotautunut kuituaines ja täyteaine takaisin paperinvalmistukseen. Viiraosan 25 retentio ja siten myös viiraveden sakeus voivat vaihdella paljon riippuen muun muassa .. massasuspension koostumuksesta ja rainanmuodostusosan 15 ajo-olosuhteista. Kun viirakaivosta 10 otettua viiravettä käytetään sakeussäädetyn perälaatikon 14 laimennus-vesijakeena Fj, vaikuttaa retention vaihtelu viiraosalla 15 voimakkaasti laimennusveden Fj kiintoainepitoisuuteen, jolloin perälaatikon 14 sakeusprofilointi vaikeutuu. Jopa 3 0 yksittäisen vedenpoistoelementin toimintatavan vaihtelu voi vaikuttaa ratkaisevasti viirakaivosta otettavan viiraveden sakeuteen, kuten seuraavassa esitetään.

... ! 5 105834

Kuviossa 2 on eräs esimerkki listakuormitusyksiköllä 20 varustetusta kaksiviirafor-merista 15, joka soveltuu mm. hienopaperin valmistukseen. Kyseinen rainanmuodos-tusosa 15 käsittää vedenpoistoelementteinä perälaatikon 14 jälkeen imumuodostustelan 16, muodostuskengän 17, imudeflektoriyksikön 18, radasta molempiin suuntiin vettä 5 poistavan listakuormitusyksikön 20, imulaatikon 21, muodostustelan 22, joukon imulaatikoita 24,25 sekä imutelan 26. Edellä mainituista vedenpoistoelementeistä yläviirasilmukan 27 sisäpuolelle on sijoitettu muodostustela 16, imudeflektoriyksikkö 18 ja listakuormitusyksikön yläpuolinen vedenpoistokammio 20b kaikkien muiden vedenpoistoelementtien sijaitessa alaviirasilmukan 28 sisäpuolella. Kuviossa 2 on myös ίο viitteellisesti esitetty vedenkeräysallas 29, johon kerätään rainanmuodostusosalla radasta suotautuneita vesiä johdettavaksi viirakaivoon.

Perälaatikosta 14 ruiskutetaan massasuspensiosuihku muodostusviirojen27ja 28 väliseen kitaan ja muodostusosalla 15 rainasta poistetaan vettä niin paljon, että rainan kuiva-15 ainepitoisuus muodostusosan jälkeen on yli 20 %. Suurimmat vesimäärät massasuspen-siosta poistetaan muodostusosan 15 kolmella ensimmäisellä rainanmuodostuselementillä, joita olivat imumuodostustela 16, muodostuskenkä 17 ja imudeflektoriyksikkö 18, joka kaapii yläviiran 27 yläpinnalta vapaata vettä ja siirtää sen alipaineen avulla vedenpoisto-kammioon. Suoritetuissa mittauksissa on voitu todeta, että radasta näillä kolmella 20 ensimmäisellä vedenpoistoelementillä 16-18 poistetun veden määrä aikayksikössä on yli 80 % perälaatikosta samanaikaisesti syötettävän massasuspension määrästä ja poistettujen suodoksien sakeus on noin 30-40 % perälaatikkomassan sakeudesta. Mittaustilanteessa former ilia valmistettiin hienopaperia, jonka neliömassa oli 80 g/m2, ja paperikoneen ajonopeus oli 18 m/s.

25 .. Listakuormitusyksikkö 20 käsittää alapuolisen vedenpoistokammion 20a, johon liittyy \*V — ........ : paineväliaineella kuormitettavat vedenpoistolistat, niin sanotut kuormituslistat, sekä yläpuolisen vedenpoistokammion 20b, joka myös on peitetty listakannella. Radan molemmin puolin limittäisesti sijoitetut vedenpoisto-ja ohjauslistat aiheuttavat listakuor- 3 0 mitusyksikön 20 läpi kulkevassa rainassa painepulsaatiota, joka parantaa rainan formaatiota ja edistää vedenpoistoa. Samalla painepulssit lisäävät hienoaineen 6 105834 liikkuvuutta, mistä seuraa suhteellisen suuria kiintoainehäviöitä. Edellä mainitussa mittaustilanteessa listakuormitusyksikön 20 suodoksien sakeus oli yli 70 % perälaatik-komassan sakeudesta suodoksien tilavuusvirtauksen ollessa kuitenkin vain 12 % perälaatikkomassan tilavuusvirtauksesta. Samoissa mittauksissa voitiin todeta, että 5 listakuormitusyksikköä 20 seuraavien rainanmuodostus- ja vedenpoistoelementtien 21 -26 rainasta poistamat vesi- ja kiintoainemäärät olivat sen verran pieniä, että niiden merkitys viiraveden kiintoainepitoisuuden kannalta on vähäinen.

Vaikka listakuormitusyksiköllä 20 massaradasta poistetun suodoksen tilavuusvirtaus ίο onkin suhteellisen pieni, suodos sisältää runsaasti kiintoainetta verrattuna muilta vedenpoistoelementeiltä tuleviin suodoksiin ja vaikuttaa siten merkittävästi formerilta 15 viirakaivoon 10 johdettavien viiravesien yhteenlaskettuun kiintoainevirtaamaan.

Kun on tutkittu eri tekijöiden vaikutusta listakuormitusyksikön 20 suodoksien kiinto-15 ainepitoisuuteen, on voitu todeta, että lisättäessä kuormituslistojen kuormitusta veden poistokammioihin 20a, 20b kerättyjen suodoksien kiintoainepitoisuus kasvoi. Myös monien muiden perälaatikon 14 ja formerin 15 säätöparametrien on todettu vaikuttavan rainasta listakuormitusyksiköllä 20 poistuvan kiintoaineen määrään. Tavanomaisella hienopaperiformerilla voidaan valmistaa paperilaatuja, joiden neliömassa vaihtelee 20 alueella 40...120 g/m2 ja täyteainepitoisuus on 10...25 %. Lajin vaihto tällaisella paperikoneella johtaa helposti suuriin muutoksiin perälaatikon 14 ja rainanmuodostusosan 15 ajo-olosuhteissa, mistä seuraa paitsi retentiotason muutoksia viiraosalla 15 myös listakuormitusyksikön 20 poistovesien jyrkkää sakeus vaihtelua, mikä laimennusperä laatikkoa käytettäessä voi johtaa paperin poikittaisen neliömassaprofiilin epätasaisuuteen.

25

Kuviossa 3 on esitetty eräs keksinnön mukainen ratkaisu, jonka tavoitteena on vähentää * « * viiraveden sakeusvaihtelua. Listakuormitusyksikön 20 yläpuolisista ja alapuolisista vedenpoistokammioista tulevat suodokset johdetaan yhteiseen poistokanavaan 32.

Virtauskanavaan 32 on järjestetty kolmitieventtiili 33, jonka kohdalla virtaus fm 30 jakaantuu kahteen haaraan FMV ja FMK, joista ensin mainittu johdetaan viirakaivoon 10 ja jälkimmäinen kiertovesijärjestelmään käytettäväksi muissa paperinvalmistusprosessin

' I

7 105834 vaiheissa. Virtauskanavaan 32 on järjestetty sakeusanturi 34 mittaamaan listakuormi-tusyksiköltä 20 poistuvan vesivirtauksen FM kiintoainepitoisuutta. Lisäksi viirakaivoon 10 johtavassa virtauksen haarassa FMV on virtausanturi 35, jonka antamien signaalien perusteella ohjataan kolmitieventtiilin 33 asentoa.

5 Säädön toteuttamiseksi asetetaan aluksi listakuormitusyksiköltä 20 viirakaivoon 10 johdettavalle kiintoainevirtaamalle yläraja Kset. Sakeusanturilta 34 saatavan sakeustiedon C perusteella säädetään kolmitieventtiiliä 33 siten, että viirakaivoon 10 vesivirtauksen Fmv mukana kulkeutuva kiintoainevirtaama K pysyy asetetun raja-arvon Kset alapuolella, ίο Viirakaivoon 10 virtauksen FMV mukana kulkeutuva kiintoainevirtaama K on laskettavissa kaavasta K = Q C, missä Q on viirakaivoon johdettavan viiraveden tilavuusvirtaus (anturilta 35) ja C on viiraveden sakeus (anturilta 34).

Ylimääräinen osa listakuormitusyksikön 20 poistovedestä eli virtaus fMK ohjataan 15 venttiililtä 33 esimerkiksi kiertovesisäiliöön (ei esitetty) ja sieltä edelleen kuitujen tai teenoton kautta paperikoneen pitkään kiertoon.

Jos listakuormitusyksikön 20 tai koko rainanmuodostusyksikön 15 toiminnassa tapahtuu äkillisiä muutoksia, jotka johtavat listakuormitusyksiköltä 20 tulevan vesivirtauksen FM 20 sakeuden C ja/tai tilavuusvirtauksen K voimakkaaseen kasvuun, keksinnön mukainen järjestely johtaa siihen, että listakuormitusyksiköltä 20 kiertovesijärjestelmään

• I

johdettava vesivirtaus FMK kasvaa. Jos taas listakuormitusyksiköltä 20 tuleva todellinen kiintoainevirtaama K on asetettua raja-arvoa Kset pienempi, koko virtaus FM johdetaan viirakaivoon 10. Kuviossa 3 on esitetty myös virtaus Fv, joka tuo muut viiraosan 15 25 viiravedet viirakaivoon 10.

« *. Kun osa listakuormitusyksikön 20 vesivirtauksesta fM johdetaan suoraan kierto- vesijärjestelmään, viirakaivon 10 ylijuoksu F3 kiertovesijärjestelmään luonnollisesti pienenee. Tässä yhteydessä on huomattava, että viirakaivon ylijuoksu F3 on normaaliti-30 lanteessa - siis ilman virtauksen FM jakoa kahteen osavirtaukseen FMV ja FMK -suurempi kuin listakuormitusyksiköllä 20 Tainasta poistetun veden kokonaismäärä F^.

105834 8

Keksinnön yksityiskohdat voivat poiketa edellä esitetystä ja vaihdella seuraavassa esitettävien patenttivaatimuksien määrittelemän suojapiirin puitteissa.

5 «

Claims (2)

9 105834

1. Menetelmä viiraveden sakeusvaihteluiden vähentämiseksi paperikoneella, joka käsittää kaksiviiraisen rainanmuodostusosan (15), jossa yhtenä rainanmuodostus- ja 5 vedenpoistoelementtinä toimii listakuormitusyksikkö (20), ja jolla rainanmuodostusosalla (15) pääosa viirojen (27,28) läpi suotautuneista vesistä johdetaan viirakaivon (10) kautta käytettäväksi toisaalta paperikoneelle tuotavan sakean massan (Mj) laimennukseen ja toisaalta perälaatikosta (14) rainanmuodostusosalle (15) syötettävän massavirtauksen poikittaisen sakeusprofiilin säätämiseen, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää ίο vaiheet, joissa asetetaan yläraja listakuormitusyksiköltä (20) viirakaivoon (10) johdettavalle kiintoainevirtaamalle, mitataan listakuormitusyksiköltä (20) tulevan suodoksen (FM) kiintoainepitoisuutta, mitatun kiintoainepitoisuuden perusteella säädetään listakuormitusyksiköltä (20) viirakaivoon (10) johdettava vesivirtaus (FMV) sellaiseksi, että asetettu kiintoainevirtaaman raja-arvo ei ylity, ja johdetaan yli jäävä osa (FMK) listakuormi-15 tusyksikön suodoksesta (FM) paperikoneen kiertovesijärjestelmään.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiintoainevirtaaman ylärajan asetusarvoa muutetaan tarvittaessa rainanmuodostusosan (15) ajo-olosuhteiden muuttuessa kuten esimerkiksi lajin vaihdon tai nopeuden muutoksen yhteydessä. 20 s* w 1 * 105834 ίο