FI111967B

FI111967B - Prosessijärjestely paperikoneen lyhyessä kierrossa

Info

Publication number: FI111967B
Application number: FI20020826A
Authority: FI
Inventors: Matti Hietaniemi
Original assignee: Metso Paper Inc
Priority date: 2002-05-02
Filing date: 2002-05-02
Publication date: 2003-10-15
Also published as: US20050173087A1; FI20020826A0; WO2003093574A1; AU2003229798A1; DE10392516T5

Description

111967

Prosessijäijestely paperikoneen lyhyessä kierrossa Processarrangemang i den korta circulationen i en pappersmaskin 5 Keksinnön kohteena on paperikoneen lyhyen kierron prosessijäijestely, joka käsittää syöttöpumpun, perälaatikon, välineet massasuspensiosuihkun johtamiseksi suljetussa tilassa perälaatikosta kahden viiran rajoittamaan muodostuskitaan, viiroja vasten sijoitetut vedenpoistoelementit, laimennusyhteen viiraveden johtamiseksi vedenpoistoelementeiltä massan laimennukseen ja poisto yhteen ylimääräi-10 sen viiraveden johtamiseksi pois lyhyestä kierrosta, jotka laimennusyhde ja pois-toyhde ovat virtausyhteydessä toisiinsa.

Keksinnön kohteena on myös menetelmä paineen hallitsemiseksi suljetun forme-rin lyhyessä kierrossa, jossa menetelmässä viiraosalta johdetaan viiravettä lai-15 mennusyhteen kautta sakean massan laimennukseen ja ylimääräistä viiravettä johdetaan pois lyhyestä kierrosta poistoyhteen kautta, jotka laimennusyhde ja poisto-yhde ovat virtausyhteydessä toisiinsa.

Suljetulla formerilla tarkoitetaan tässä yhteydessä kaksiviiraformeria, jossa perä- • « 20 laatikon huulisuihku syötetään formerin muodostuskitaan suljetussa tilavuudessa ’ * » ; / ja myös vedenpoisto viiraosalla suoritetaan suljetusti niin, että järjestelmässä ei !,; esiinny lainkaan vapaita nestepintoja ja viiraveden joukkoon ei missään vaiheessa pääse sekoittumaan ilmaa.

• · * > · 25 US-patenttijulkaisussa 3,823,062 on kuvattu eräs tällainen suljettu formeri, jossa ,«t ; kuitususpensio johdetaan perälaatikosta kaksiviiraformerin muodostuskitaan kah- • t » i · , - · ·, den seinämän välissä siten, että se ei tule kosketukseen ympäröivän ilman kanssa.

, Muodostusosalla kuitususpensiosta poistetaan vettä viirojen läpi veden täyttämiin » » « vedenpoistolaatikoihin. Niistä viiravesi johdetaan avonaiseen viiravesisäiliöön, ’! * 30 josta se edelleen johdetaan perälaatikolle tuotavan massan laimentamiseen. Kun * « I ( » ’· viiravesi välillä käy avoimessa säiliössä, järjestelmässä ei pystytä hyödyntämään 2 111967 sitä ylipainetta, joka viiravedessä yhä olisi jäljellä suljetun perälaatikon ja forme-rin yhdistelmän jälkeen.

FI-patenttihakemuksen 981327 kuviossa 4 on esitetty paperikoneen lyhyen kier-5 ron prosessijäijestely, jossa perälaatikko ja viiraosa ovat suljettuja ja ilmanpois-tosäiliö puuttuu kokonaan. Viiraosalta kerätty viiravesi syötetään kiertovesipum-pulla prosessin päälinjan ensimmäiseen ja toiseen laimennusvaiheeseen. Osa vii-ravedestä pumpataan laimennusvesipumpulla sihdin läpi laimennusperälaatik-koon. Prosessi on ympäröivän ilman suhteen suljettu, sillä ainoastaan viiraveden 10 ylijuoksu, pyörrepuhdistuksen rejekti ja toisen lajittimen rejekti ovat yhteydessä ympäröivään ilmaan. Järjestely on kuitenkin monimutkainen ja sen toteuttamiseen tarvitaan suuri määrä pumppuja ja paljon pumppaustehoa. Siinäkään ei täysin pystytä hyödyntämään viiravedessä jäljellä olevaa painetta.

15 Keksinnön tavoitteena on tehdä mahdolliseksi nykyistä korkeamman vastapaineen ylläpitäminen suljetun formerin lyhyessä kierrossa, millä voidaan merkittävästi vähentää pumppaukseen lyhyessä kierrossa tarvittavaa energiaa.

: Näihin ja myöhemmin selviäviin päämääriin pääsemiseksi keksinnön mukaiselle • 20 prosessijäijestelylle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 .: tunnusmerkkiosassa. Vastaavasti keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnus- , * omaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 7 tunnusmerkkiosassa.

Jäijestelmän stabiili toiminta edellyttää, että paine lyhyessä kierrossa syöttöpum-25 pun imupuolella pystytään pitämään vakiona. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa ’ lyhyen kierron ylijäämävesi johdetaan suurehkolla putkella säiliöön, joka on sijoi- tettu sopivalle korkeudelle perälaatikon korkeustason yläpuolelle ja varustettu ; ‘. * pinnankorkeuden säädöllä, joka voi olla esimerkiksi ylijuoksu. Tämä ylijuoksusäi- liöön johdettava ylijäämävesi otetaan edullisimmin muodostusosan loppupuolen 30 vedenpoistoelementeiltä, jolloin se yleensä on formeriosan puhtainta vesijaetta.

' ' : Säiliöön järjestetyn ylijuoksun tai muun pinnankorkeuden säädön ansiosta paine 3 111967 paine viiraosalta massan laimennukseen johtavassa putkilinjassa pysyy vakiona. Tarvittaessa painetasoa voidaan asetella sopivaksi venttiilien avulla.

Suljetun formerin vedenpoistoelementteihin ei tarvitse järjestää alipainetta, koska 5 perälaatikosta syötettävän massasuspension paine riittää veden poistamiseen ve-denpoistoelementtien kautta. Kun suora yhteys ympäristön paineeseen puuttuu, lyhyessä kierrossa voidaan tehokkaasti hyödyntää viiraveden ylipaine, mikä vähentää pumppauksessa tarvittavaa energiaa. Poistoyhteys lyhyestä kierrosta ilmakehän paineeseen on jäljestetty poistoyhteen ja pinnankorkeuden säädöllä varus-10 tetun säiliön kautta, joka on sijoitettu olennaisesti formerin tasoa korkeammalle tasolle. Vaihtoehtoisesti korkeusero voidaan osaksi tai kokonaan korvata esimerkiksi venttiilillä tms.

Kun viiravesikiertoon ei pääse merkittävässä määrin ilmaa, ei lyhyessä kierrossa 15 välttämättä tarvita viirakaivoa tai erillistä ilmanpoistovaihetta. Korotetussa paineessa ilma liukenee helpommin kiertoveteen. Sakean massan mukana lyhyeen kiertoon voi kuitenkin tulla ilmaa, joka helposti jää kiertämään prosessiin, jolloin lyhyt kierto ajan mittaan voi tulla kyllästetyksi ilmalla. Ilman määrää lyhyessä kierrossa voidaan vähentää johtamalla pieni osa, edullisesti alle puolet siinä kier- t · , : 20 tävästä viiravedestä ilmanpoistoon. Edullisesti ilmanpoiston kautta kierrätetään • · ·,·, perälaatikon laimennusprofiilin säätöön käytettävä osa viiravedestä. Joissakin ' * * tapauksissa laimennusveden ilmanpoistoksi voi riittää passiivinen ilmanpoisto .'.j viirakaivotyyppisellä laitteella. Tällöin laimennusvesi voidaan ottaa joko ylijuok- : ‘ susäiliöstä tai ylijuoksun jälkeisestä pitkään kiertoon menevästä vesivirtauksesta.

25 : ’ \ j Keksinnön mukainen ratkaisu vähentää merkittävästi lyhyessä kierrossa tarvitta- ' via laitteita, jolloin kyseessä on investointi- ja käyttökustannuksiltaan huomatta- i ; . *, van edullinen ratkaisu. Myös massan puhdistuksen kannalta tilanne on erinomai- < * » li» · . ‘. nen, sillä massa voidaan lajitella sakeana ennen sen tuloa lyhyeen kiertoon, jolloin • » · , 30 lajittelussa voidaan käyttää pieniä virtaamia ja matalaa painetta. Tuotantotehok- » » »

* I I

* kuudessa saavutetaan etuj a erittäin nopean lajinvaihdon takia.

* » 4 111967

Seuraavassa keksintöä selostetaan viittaamalla oheisten piirustusten kuvioihin 1-3, joihin keksintöä ei kuitenkaan ole tarkoitus ahtaasti rajoittaa.

5 Kuviossa 1 on esitetty kaaviomaisesti eräs keksinnön mukainen paperikoneen lyhyt kierto.

Kuviossa 2 on esitetty kaaviomaisesti lyhyt kierto, joka sisältää myös pyörrepuh-distusvaiheen.

10

Kuviossa 3 on esitetty kaaviomaisesti lyhyt kierto, jossa osa viiravedestä kierrätetään ilmanpoistovaiheen kautta.

Kuviossa 1 on esitetty lyhyen kierron prosessijäijestely sellaista suljettua formeria 15 varten, jossa massasuspensio tai viiravesi ei missään vaiheessa ole kosketuksessa ympäröivän ilman kanssa. Katkoviivoin rajatut prosessin osat eivät ole välttämättömiä keksinnön mukaisessa prosessikytkennässä.

Paperikoneelle tuotava sakea massa M johdetaan, mahdollisesti lajitteluvaiheen ,·, · 20 20 kautta, laimennusyhteessä 17 virtaavan viiraveden Fo joukkoon syöttöpumpun V. 10 imupuolelle. Massan laimennus toteutetaan putkilaimennuksena ilman erillistä * · viirakaivoa. Syöttöpumppu 10 pumppaa laimennetun massasuspension Fi perä-.I laatikkoon 11. Perälaatikosta 11 johdetaan massasuspensiosuihku J huuliaukon :"*» jatkeena olevien seinämien 12 välissä kahden viiran 13 ja 14 rajaamaan muodos- 25 tuskitaan siten, että perälaatikon 11 ja muodostusosan ensimmäisten vedenpoisto, | tolaatikoiden 15,16 välissä massasuspensiosuihku ei tule lainkaan kosketukseen * "j ympäröivän ilman kanssa. Muodostuskitaa seuraavassa kaksiviiravyöhykkeessä » • , >, massasuspensiosta poistetaan vettä radan molemmille puolille sijoitettujen, viiroja t · i · 13,14 vasten tiivistettyjen vedenpoistolaatikoiden 15 ja 16 avulla. Kumpikin ve- t » · , 30 denpoistolaatikko 15 ja 16 on jaettu radan kulkusuunnassa osastoihin, jotka ovat ! » » « » · veden täyttämiä. Osastojen vedenpoistoyhteet on mahdollista varustaa säätövent- t * I i » 5 111967 tilleillä 21 vedenpoistopaineen säätämiseksi. Vedenpoistolaatikoissa 15,16 ei tarvita alipainetta, koska viiroja painetaan rainaa vasten, jolloin ylipaineisessa tilassa olevasta rainasta vesi poistuu viirojen 13, 14 läpi vedenpoistolaatikoihin 15,16.

5 Osa vedenpoistolaatikoiden 13,14 kautta talteen otetusta viiravedestä johdetaan laimennusyhteen 17 kautta takaisin syöttöpumpulle 10 ja matkan varrella tämän viiravesivirtauksen Fo joukkoon tuodaan sakeamassavirtaus M. Sinänsä tunnettuun tapaan lyhyestä kierrosta joudutaan jatkuvasti poistamaan ylimääräistä viira-vettä poistoyhteen 18 kautta paperikoneen pitkään kiertoon. Laimennusyhde 17 ja 10 poistoyhde 18 ovat suorassa virtausyhteydessä toisiinsa, jolloin niissä vallitsee olennaisesti sama paine. Jotta tämä paine pysyisi tasaisena vedenpoistossa mahdollisesti tapahtuvista paineheilahteluista riippumatta, poistoyhde 18 on yhdistetty säiliöön 19, joka on sijoitettu sopivalle korkeudelle viiraosan yläpuolelle ja varustettu ylijuoksulla tai muulla pinnankorkeuden säädöllä. Säiliöstä 19 johdetaan 15 viiravesivirtaus Fout edelleen paperikoneen pitkään kiertoon. Laimennusyhteessä 17 vallitseva paine on tällöin suoraan riippuvainen säiliön 19 sijainnista ja sen pinnankorkeudesta, jotka pidetään vakiona. Paineen säädettävyyttä voidaan lisäksi parantaa jäljestämällä poistoyhteeseen 18 säätöventtiili 22, jolla kuristetaan viira-vesivirtausta poistoyhteessä 18.

20 : Keksinnön mukainen järjestely tekee mahdolliseksi paineen pitämisen vakiona • · '.'; syöttöpumpun 10 imupuolella, mikä on tärkeä tekijä tavoiteltaessa massan tasaista laimennusta ja syöttöä perälaatikolle. Keksinnön mukaisella prosessijärjestetyllä voidaan myös vähentää lyhyessä kierrossa tarvittavien laitteiden määrää. Mini- • · : *"25 missään lyhyen kierron toteuttamiseen tarvitaan suljetun formerin lisäksi vain yksi syöttöpumppu 10, putkiyhde massavirtauksen Fi johtamiseksi syöttöpumpulta 10 k'·· perälaatikkoon 11 sekä laimennus- japoistoyhteet 17 ja 18 viiraveden kierrättämi- ‘: seksi ja johtamiseksi pois lyhyestä kierrosta. Lyhyessä kierrossa voidaan vähentää I pumppaukseen tarvittavaa energiaa korkeamman vastapaineen ja yksinkertaisem- 30 man prosessin ansiosta. Paperikoneelle tuotava sakea massa M voidaan lajitella 6 111967 laimentamattomana ennen sen johtamista lyhyeen kiertoon. Tähän tarkoitettu ko-nesihti 20 on sijoitettu lyhyen kierron ulkopuolelle.

Kuviossa 2 on esitetty vaihtoehtoinen ratkaisu, jossa laimennettu massa puhdiste-5 taan pyörrepuhdistimilla 23 ennen syöttöpumppua 10. Kun vedenpoistoelemen-teiltä 15,16 tulevassa viiravesivirtauksessa Fo on vielä jäljellä osa syöttöpumpun 10 massasuspensiovirtaukseen Fi siirtämästä paineesta, ei lyhyessä kierrossa välttämättä tarvita toista pumppua ennen pyörrepuhdistimia 23.

10 Kuvion 1 ja 2 esimerkit eivät sisällä lainkaan ilmanpoistosäiliötä tai muuta avointa säiliötä, jossa ilmaa pääsisi poistumaan viiravedestä. Ajan mittaan ja tietyissä olosuhteissa vaarana voi olla ilman kumuloituminen lyhyeen kiertoon, jolloin voi olla tarpeen kierrättää osa viiravedestä ilmanpoiston kautta. Kuvion 3 ratkaisu sisältää ilmanpoistosäiliön 25, johon osa vedenpoistoelementeiltä 15,16 15 peräisin olevasta viiravedestä johdetaan putkilinjaa 24 pitkin. Ilmanpoiston kautta kierrätettävä vesimäärä on enintään 50 % lyhyessä kierrossa kiertävän viiraveden määrästä. Ilmanpoistosäiliöstä 25 viiravesi johdetaan pumpun 26 kautta perälaati-kolle 11 käytettäväksi laimennusvetenä perälaatikon poikittaisen profiilin säädössä.

20 :. j Paperikoneella tarkoitetaan tässä yhteydessä paperi- kartonki- tai pehmopaperiko- ,'; : neita sekä sellukuivauskoneita.

• · · • * t • · • · · * · • · » « · » t • · » * · • ) I · >

Claims

111967

1. Paperikoneen lyhyen kierron prosessijäqestely, joka käsittää syöttöpumpun (10), perälaatikon (11), välineet (12) massasuspensiosuihkun (J) johtamiseksi sul- 5 jetussa tilassa perälaatikosta (11) kahden viiran (13,14) rajoittamaan muodostuski-taan, viiroja (13,14) vasten sijoitetut vedenpoistoelementit (15,16), laimennusyh-teen (17) viiraveden johtamiseksi vedenpoistoelementeiltä (15,16) massan laimennukseen ja poistoyhteen (18) ylimääräisen viiraveden johtamiseksi pois lyhyestä kierrosta, jotka laimennusyhde (17) ja poistoyhde (18) ovat virtausyhteydessä 10 toisiinsa, tunnettu siitä, että poistoyhteeseen (18) on jäljestetty välineet (19,22) paineen pitämiseksi tasaisena laimennusyhteessä (17).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen prosessijäqestely, tunnettu siitä, että välineet (19) paineen pitämiseksi tasaisena laimennusyhteessä (17) käsittävät yläjuoksulla 15 tai pinnansäädöllä varustetun säiliön (19), johon poistoyhde (18) on johdettu.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen prosessijäqestely, tunnettu siitä, että säiliö (19) on sijoitettu olennaisesti vedenpoistoelementtejä (15,16) ylempänä olevalle *: korkeustasolle. 20

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen prosessijäqestely, tunnettu siitä, että ,,, ‘ poistoyhteeseen (18) on jäljestetty painehäviötä tuottava laite (22) kuten venttiili.

:5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen prosessijäqestely, tunnettu siitä, että 25 perälaatikko (11) on laimennusperälaatikko ja siinä käytettävä laimennusvesi on : , ’ otettu lyhyestä kierrosta ilmanpoistolaitteen (25) kautta. I

» • · • ’/· 6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen prosessijäqestely, tunnettu siitä, että :.,. · vedenpoistoelementit (15,16) on j aettu osastoihin, j öistä kukin on varustettu vent- · · ·: 30 tiilillä (21) vedenpoistopaineen säätämiseksi kyseisessä osastossa. » · 111967

7. Menetelmä paineen hallitsemiseksi suljetun formerin lyhyessä kierrossa, jossa menetelmässä viiraosalta johdetaan viiravettä laimennusyhteen (17) kautta sakean massan (M) laimennukseen ja ylimääräistä viiravettä johdetaan pois lyhyestä kierrosta poistoyhteen (18) kautta, jotka laimennusyhde (17) ja poistoyhde (18) ovat 5 virtausyhteydessä toisiinsa, tunnettu siitä, että ylimääräinen viiravesi johdetaan pois lyhyestä kierrosta ylijuoksulla tai muulla pinnankorkeuden säädöllä varustetun säiliön (19) ja/tai muun painetta vakioivan laitteen (22) kautta.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lyhyestä kierit) rosta pois johdettava viiravesi otetaan viiraosan kaikkein puhtaimmista viira- vesijakeista.

» » 9 111967