FI117477B - Sihtielin - Google Patents

Description

117477 ' ·> 1 ' ^

Tekniikan ala

Esillä oleva keksintö koskee keittimen sihtijäijestelyä, tarkemmin sihtielintä, joka on sijoitettu olennaisesti pystyakselin suuntaisesti keittimen keskelle ja jonka läpi prosessikemikaali voi virrata yhtäaikaisesti joko keittimeen sisään tai keittimestä ulos prosessiteknisistä määritteistä ja prosessivaiheesta riippuen. Käyttöalueena on erityisesti prosessikemikaalien syöttäminen keittimeen ja poistaminen keittimestä valmistettaessa sellu- tai paperimassaa puuhakkeesta erä- tai jatkuvatoimisessa keittimessä.

Tunnettu tekniikka

Tunnetussa tekniikassa prosessikemikaalia liikutellaan käsiteltävän aineen suhteen esim. · valmistettaessa sellua keittämällä puuhakkeesta siten, että prosessiastian sisäpintaan on rakennettu sihti, jossa on sellaisia aukkoja, että kemikaali pystyy virtaamaan sihtipinnan läpi, mutta käsiteltävä aine ei pääse kulkeutumaan sihtipinnan läpi. Kemikaalivirtaus voi ; tunnetussa tekniikassa suuntautua astiasta sisään- tai ulospäin ja käsiteltävä aine, esim.

puuhake voi olla paikoillaan tai liikkeessä johonkin suuntaan tarpeesta riippuen.

Nykyään kemiallisesti valmistetun massan tulee olla sekä lujaa että omata alhainen ... kappaluku eli alhainen ligniinipitoisuus keiton jälkeen. Jotta saavutettaisiin nämä • · t t .111 molemmat ominaisuudet tulee keitto-olosuhteet optimoida huolellisesti. Näihin keitto- • · · * 1 ’ olosuhteisiin kuuluvat oikea alkalinjako, sopiva lämpötilaprofiili, riittävä nestemäärä ja * 1 · mahdollisimman vähän epätoivottuja gradientteja, erityisesti esimerkiksi jatkuvatoimisen • · ’ ! keittimen radiaalisuunnassa. Tämä vaatii suuria kierrätys-ja paisuntavirtoja.

• 1 1 1 * · · • · • 1

Jo osittainen esimerkiksi paisunta- ja kierrätyssihtien tukkeutuminen aiheuttaa kanavointia ja häiriintyneitä virtauksia keittimessä. Tämän vuoksi ei ole aina mahdollista * • · · 1 .2·. ylläpitää sellaisia keitto-olosuhteita, että valmistuva massa olisi lujaa, puhdasta ja * · • 1 1 tasalaatuista. Tämä aiheuttaa kasvavaa raaka-aineiden, energian ja kemikaalien kulutusta, • 1 · • · · ·",1 mikä puolestaan kasvattaa valmistuskustannuksia ja ympäristökuormitusta.

• · • · * · · * * · / • · · • 1 · • · · • · · · · 2 • 1 117477 2 =

Tukkeutumisen seurauksena sihdit voivat myös mennä rikki kun tukirakenteet pettävät.

Yleisesti ottaen tämä aiheuttaa sihtien uudistamistarvetta.

Nykyään markkinoilla olevat sihdit jatkuvatoimisessa keitossa tavallisesti käsittävät joukon pystysuunnassa olevia tankosihtejä, jotka on järjestetty esim. shakkilautaa muistuttavalla tavalla ja kiinnitetty prosessiteknisin määrittein perusteltuun kohtaan keittimen sisäpinnalle. Tankosihtien sihtitangot ovat muodoltaan särmikkäitä, esimerkiksi metallitanko joka on työstetty T-kiijaimen muotoiseksi tai pyöreitä. Tällaisia sihtirakenteita on esitetty esimerkiksi patenttijulkaisuissa W094/19533 ja WO 01/31117.

Sijainti keittimen sisäpinnalla on hyvin perinteinen.

Samoin jatkuvatoimisessa keitossa yksi tunnettujen, käytössä olevien sihtien ongelma on, että ne tukkeutuvat helposti kun hakeosaset tarrautuvat rakoihin. Kun prosessikemikaalivirta imee haketta, tikkuja ja esikeittynyttä massaa sihtejä vasten aiheuttaa tämä ja hakepilarista johtuvan paineen radiaalikomponentti resultanttivoiman, joka kiilaa partikkelit sihtien rakoihin ja jotka kasautuvat päällekkäin alhaalta ylöspäin aiheuttaen ahtaumia ja tukkeumia, mikä puolestaan häiritsee tulppavirtausta ja aiheuttaa virtausten kanavoitumista. Kun keittimen pakkausaste on normaali, puuhakelastut tarttuvat toisiinsa tulppavirran sisällä ja osittain myös tulppavirran reunoilla. Pienet tikut :***· ja lastupartikkelit seuraavat nopeampaa radiaalista nestevirtaa ja tarttuvat sihtitankojen • « · ***': teräviin reunoihin. Näihin tarrautuneisiin partikkeleihin tarttuu helpommin uusia tikkuja • « ja lastupartikkeleita aiheuttaen laajemman sihtipinta-alan tukkeutumisen. Tukkeutuminen :***: lisääntyy koko ajan sihtipinta-alan pienentyessä. Voimakkaan tukkeutumisen seurauksena • · · .

··· virtaukset hidastuvat myös sihdin takapuolella (sihdin ja keittimen vaipan välissä), minkä seurauksena yhä painavammat partikkelit kulkeutuvat sihdin takapuolelle ja tukkivat sihdin ja vaipan välisen virtausalueen. Sihtien sijainnista ja tukkeutumistavasta johtuen T niiden puhdistaminen on vaikeaa ja sitä pyritään välttämään kaikin keinoin esimerkiksi • · · : : sihtien rakennetyyppejä vaihtamalla samaan aiempaan paikkaan keittimen sisäpinnalle, : paineastian kuorelle.

* * Φ · • · · * * • · ·*· • · * * « • · · • · * · * · · * · · * * ; / 117477 , 3

Viime aikoina on kehitetty ratkaisuja tukkeutumisen estämiseksi esimerkiksi sihtirakojen suuntaa muuttamalla kuten on esitetty julkaisuissa W095/16817, US 6,039,841, US A

6,344,112 ja US 6,165,323. Julkaisuissa FI 54509 ja FI 105 931 on esitetty menetelmiä sihtien puhdistamiseksi.

Ongelmat liittyen oikeaan alkalinjakoon, sopivaan lämpötilaprofiiliin, riittävään nestemäärään ja optimaalisiin virtausolosuhteisiin ovat yhä olemassa, eikä ratkaisua ole haettu sijoittamalla sihdit esim. keittimen keskelle. On kuitenkin selvää, että optimoimalla edellä esitetyt olosuhteet pystytään myös sihtien tukkeutumista vähentämään.

Yksi suurimpia ongelmia on saada jaettua prosessikemikaali tasaisesti koko hakepatsaaseen häiritsemättä virtauksia. Jatkuvatoimisessa keittimessä puuhaketta syötetään keittimen yläosasta ja valmistuva massa poistuu keittimen alaosasta.

Keittokemikaalia syötetään keittimen keskelle asennetun pituussuuntaisen keskusputken kautta eri alueille keittimessä prosessiteknisesti määriteltynä. Kuitenkin virtaussuunta on perinteisesti keittimen keskeltä keittimen vaippaa kohti, jossa sihdit ovat. Tyypillisesti lisäsihtikapasiteetti on rakennettu keittimen vaipalle.

Patentissa US 3,475,271 on esitetty keitin erityisesti sahanpurulle. Tässä keksinnössä ··· ·’·1 2; aivan keittimen pohjan tuntumaan sen keskelle on sijoitettu pyörivä keskussihti. Sihti voi / • · -r ·'·„ olla muodoltaan sylinterimäinen tai kartiomainen siten, että kartion halkaisija kasvaa :3; hakepatsaan tulppavirtaussuunnassa. Pesulipeä syötetään keittimeen paineastian * 1 1 ··· seinämillä olevien sihtien kautta ja se virtaa kohti mainittua keskisihtiä, jonka kautta se ·««· poistuu kiertoon. Tällä ratkaisulla on pyritty saamaan aikaan vaakasuuntainen * · · syijäytyspesu keittimen pohjalle. Ongelmia aiheutuu kuitenkin keskisihdin sijainnista suhteessa pesuliuoksen syöttökohtaan. Keittimen seinämältä poispäin kohti keskussihtiä : j suuntautuvan virran nopeus kasvaa seurauksena pienenevästä virtausalasta. Vastaavasti ; radiaalivoimavektori kohti keittimen keskellä sijaitsevaa sihtiä kasvaa nopeasti, jopa 1 1 · .···. alhaisilla lipeän virtausnopeuksilla . Tämän seurauksena patentissa US 3,475,271 esitetyn • · · ,·. mukainen keskisihti saattaa tukkeutua helposti. Rakenteen rajatut mahdollisuudet • · · « · · ' , • · I '.

· · ...

2 • · · 3 ♦ · 117477 4 monitoimisuuden suhteen ovat sen heikkous. Imun lisäksi vain takaisinhuuhtelu on mahdollista. Sen suhteen ratkaisu on perinteinen.

Konventionaalisessa eräkeittomenetelmässä keitin täytetään hakkeella ja keittokemikaalilla. Tämän jälkeen keittimen sisältö lämmitetään kierrättämällä kemikaalia pumpulla ja lämmittämällä sitä lämmönsiirtimellä kiertoputkistossa. Tässä keittotavassa keittimeen on asennettu vain yksi sihti (lrierrätyssihti) keittimen alaosaan vaipan sisäpinnalle. Sihdin asema on epäedullinen, jotta keitosta tulisi nopeasti tasalaatuista, mm. keittoaikaa hukataan.

Kehittyneemmässä eräkeittomenetelmässä edellisten keittojen lämpösisältö otetaan talteen seuraaviin keittoihin. Tämä tehdään syrjäyttämällä kuuma keittokemikaali keittimestä viileämmällä ja puhtaammalla nesteellä. Keittimestä syrjäytettyä kuumaa nestettä käytetään osittain seuraavien keittojen keittokemikaalina ja osittain uuden keittokemikaalin lämmittämiseen lämmönvaihtimissa. Tällaisissa keittimissä tarvitaan tyypillisesti em. kierrätyssihdin lisäksi toinen sihti, jotta tarvittavat syrjäytykset voidaan suorittaa. Tyypillisesti nämä ns. syrjäytys sihdit on asennettu keittimen yläosaan vaipan sisäpinnalle. Syrjäytyseräkeittomenetelmä on energiataloudellisesti huomattavasti konventionaalista eräkeittomenetelmää tehokkaampi ja antaa mahdollisuuden tuottaa ;***: parempilaatuista massaa. Tämän seurauksena se on yleistynyt ja on olemassa tarve * * * ·*·*; muuttaa olemassa olevat konventionaaliset eräkeittomenetelmät tämänkaltaisiksi.

* * r · '.· • * • · • ·« ♦

Ensinnäkin koska sihdit ovat vain astian sisäpinnalla, on vaikea saada kemikaali jaetuksi • · · ·*· tasaisesti koko astiassa olevaan hakepilariin. Tämän seurauksena menetelmällä saadun • · « tuotteen laatu on helposti epätasainen. Toiseksi koska prosessikemikaalivirtaus tapahtuu koko sihdin alalta, voi virtaus muuttua hallitsemattomasti, kun käsiteltävät hakepilarissa olevat yksittäiset hakepalaset liikkuvat keiton aikana esimerkiksi painumisen vuoksi.

1*1 : Kolmanneksi tällaiset prosessiastian ja tyypillisesti vielä paineistetun prosessiastian : seinämiin kiinnitetyt sihtirakenteet ovat kalliita. Kuitenkin keittimen kapasiteetin • · · t .***. kasvattamiseksi sihtipinta-alan lisääminen on välttämätöntä. Ja neljänneksi jos prosessin * · · • · • · · • · · • · • * · • · / .

117477 5 parantamiseksi sihdin lisääminen jälkikäteen tulee ajankohtaiseksi, niin tunnetun tyyppisen sihdin asentaminen valmiiseen prosessiastiaan on vaikeaa, kallista ja hidasta.

Keksinnön tarkoituksena on poistaa molemmissa keittotavoissa esitettyjä epäkohtia käyttämällä keskisihtielintä, johon prosessikemikaalin virtausta voidaan ohjata haluttuun kohtaan joko sisään- ja/tai ulospäin ja joka on asennettavissa prosessiastian sisään helposti myös jälkikäteen.

Keksinnön tavoitteet ja lyhyt kuvaus

Tunnetussa tekniikassa havaitut ongelmat voidaan poistaa keksinnön mukaisesti tekemällä putkimainen sihtielin, jossa on pituussuunnassa yksi tai useampi vyöhyke. Kukin vyöhyke käsittää sihtilohkon, jonka kautta prosessikemikaalia voidaan imeä pois keittimestä sekä vähintään yhden ulostulon, jonka kautta kemikaalia syötetään keittimeen. Vyöhykettä voidaan kutsua myös sihtivyöhykkeeksi. Poikittaissuunnassa kutakin vyöhykettä kohden tulee keskisihtielimessä olla vähintään kaksi kanavaa, mikä mahdollistaa prosessikemikaalin virtaukset eri suuntiin myös yhtäaikaa. Sihtielin asennetaan prosessiastian sisään olennaisesti pystyakselin suuntaisesti keskelle.

Tällainen keittimen keskelle asennettu sihtielin lisää keittimen sihtipinta-alaa parantaen sihtikapasiteettia. Sihtielimen monivyöhykkeisyys yhdessä monikanavaisuuden kanssa • · · "·1; mahdollistavat prosessikemikaalien syötön ja poiston optimoinnin niin, että keitto • · ·2·.. yleisesti ottaen on parempaa. Syötön ja poiston optimoinnilla tarkoitetaan ensinnäkin sitä, m :3· että kemikaalia voidaan syöttää keittimen pituussuunnassa oikeisiin kohtiin ja myös »·· ··· keittyvän hakepatsaan keskelle. Tällöin varmistetaan, että prosessikemikaalia on ··2 riittävästi ja tasaisesti kautta koko hakepilarin. Toisaalta syöttö- ja poistovirtaukset vaikuttavat hakepatsaan liikkeisiin ja koko keittimen virtauksiin ja muuttuvissa keittoni’ olosuhteissa syöttöjen ja poistojen paikkaa säätämällä saavutetaan kuhunkin : : keittovaiheeseen parhaiten sopivat virtausolosuhteet. Tämä osaltaan parantaa massan : .·. laatua ja tasaisuutta.

• · · · ··· • · • · • · · • · * · 1 • 1 · • t · *·· 2 • 1 · 3 • · 6 I: 117477

Seuraavassa esitettyjen kuvien tarkoitus on ainoastaan esittää keksinnön edullisia toteutusmuotoja eikä rajoittaa keksinnön suojapiiriä.

Piirustusten lyhyt kuvaus

Kuva 1. Yksi toteutusmuoto keksinnön mukaisen keskisihtielimen rakenteesta

Kuva 2. Yksi toteutusmuoto keskisihtielimen sihtivyöhykkeiden sijoittelusta sihtielimen pituussuunnassa.

Kuva 3. Keksinnönmukaisen keskisihtielimen toiminta jatkuvatoimisen keittimen kampanja-ajossa.

Kuva 4. Syijäytyseräkeitin, johon on sijoitettu keksinnönmukainen keskisihtielin. -

Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus

Keksinnönmukainen keskisihtielin voidaan toteuttaa usealla erilaisella konstruktiolla.

Seuraavassa esitettyjen laitekuvausten tarkoitus on selventää sihtielimen rakennetta ja d toimintaa. Ne eivät mitenkään rajoita patentin suojapiiriä, joka käy ilmi patenttivaatimuksista.

Sihtielin on muodoltaan putkimainen ja sen korkeus on suurempi kuin halkaisija.

Putkimaisella muodolla tarkoitetaan tässä yhteydessä ’’koneen osaa”, jonka sisään on • · jäljestetty tilaa nesteen virtauksille Käytössä olevat ja tulevaisuudessa valmistettavat • « · \t *' keittimet ovat ns. asiakkaalle räätälöityjä, niinpä myös tämä keksinnönmukainen • * • · · keskisihtielin tulee mitoittaa kuhunkin keittimeen erikseen niin, että se parhaiten vastaa • * *" ko. laitteen mitoitusta ja käyttöolosuhteita. Keskisihtielimen mitoituksessa tulee • · * *!" huomioida keittimen koko, jo olemassa olevat sihtirakenteet, keittimen kapasiteetti, • · • · putkiyhteet ja liitännät niihin sekä muut mahdolliset keittimen toiminnan erityispiirteet.

• * * *

Keskisihtielin on pituussuunnassa jaettu yhteen tai useampaan sihtivyöhykkeeseen.

Φ ·

Sihtivyöhykkeiden lukumäärä, koko ja niiden sijainti suhteessa koko keskisihtielimeen on • * · ·· ;· riippuvainen keittimestä, johon sihtielin asennetaan ja käytetystä keittomenetelmästä sekä * ♦ *···* prosessiteknisistä määritteistä. Sihtivyöhykkeet voivat sijaita keskisihtielimessä toistensa « · « · • · · • · m m 9 • · · • · / 117477 ' . . 7 läheisyydessä peräkkäin tai etäällä toisistaan, kunkin keittoastian sisälle ajatellun keitto- ja/tai muun vyöhykkeen alueella. Myös sihtivyöhykkeen elementit, sihtilohko ja vähintään yksi ulostulo, voivat sijaita vyöhykkeessä toistensa läheisyydessä peräkkäin tai etäällä toisistaan. Ulostulo voi myös sijaita sihtilohkon alueella, sihtitankojen takana, virtaustilassa. Sihtivyöhykkeiden ansiosta prosessikemikaalia pystytään syöttämään keittimeen ja poistamaan keittimestä optimaalisista kohdista ja tukemaan näin keittimen vaipalle sijoitettujen, olemassa olevien sihtien toimintaa. Keskisihtielin tuo keittimeen lisää sihtipinta-alaa lisäten täten keittimen sihtikapasiteettia ja sen lisäksi sillä pystytään ..

kontrolloimaan virtauksia keittimen sisällä ja täten parantamaan valmistuvan massan laatua.

Poikittaisessa leikkaussuunnassa keskisihtielin on jaettu kahteen tai useampaan kanavaan.

Kanavien tarkoituksena on mahdollistaa prosessikemikaalia sisältävien nestevirtausten kulku sisään ja ulos keskisihtielimestä samanaikaisesti toiminnan häiriintymättä. Jotta virtaukset eri suuntiin voivat tapahtua yhtäaikaisesti on eri suuntiin kulkeville virtauksille oltava omat kanavansa. Näin ollen jokaista keskisihtielimen vyöhykettä kohden on oltava vähintään kaksi kanavaa. On mahdollista, että ulostulojen määrä vyöhykkeessä on enemmän kuin yksi, esimerkiksi kaksi. Täten mahdollistetaan oikea alkalinjako muuttuvissa keitto-olosuhteissa. Perinteinen sihtilohkojen takaisinhuuhtelu on myös .···, mahdollista. ” • · • * · ·*· a · · ...

» · • ·

Samaa keskisihtielimen perusajatusta voidaan hyödyntää molemmissa keittotavoissa, eli * ,***. sekä erä-että jatkuvatoimisessa keitossa. Molemmissa menetelmissä tapahtuu kokoajan • · · keittyvän puuhakkeen liikkumista keittimen yläosasta kohti alaosaa. Eräkeitossa tämä on • · · .***. seurausta valmistuvan massan painumisesta ja tiivistymisestä kohti keittimen alaosaa. Jos • · · siis tarkastellaan yksittäistä keittyvää puuhakelastua, niin se on jatkuvassa liikkeessä ... alaspäin. Lastun liikkeen nopeus keiton aikana on suhteellisen hidas ja sen kulkema ··· ·***: matka on lyhyt, mutta liike on jatkuvaa. Jatkuvassa keitossa liike on huomattavasti • · · . nopeampaa sillä prosessissa tapahtuu uuden puuhakkeen syöttämistä keittimen yläosasta • * · [II.[ sisään ja valmistuvan massan poistumista alaosasta jatkuvana toimintona keiton aikana.

• · ··· • · • •e·'· • · · ·· ··· • · / 117477 8

Myös jatkuvassa keitossa puuhakkeen keittyessä tapahtuu valmistuvan massan tiivistymistä kohti keittimen alaosaa.

Vaikka liike on nopeudeltaan eri suuruista ja sen aiheuttaa ainakin suurimmaksi osaksi eri tekijä, on se kuitenkin varsin merkittävässä osassa molemmissa keittotavoissa. Liikkeen seurauksena sihtien toiminnalle ja keittimen virtauksille asetetaan suuret vaatimukset.

Niiden tulisi pystyä toimimaan optimaalisesti koko keiton ajan, vaikka keitto-olosuhteet muuttuvatkin. Tunnetun tekniikan mukaiset ratkaisut eivät riittävästi pysty mukautumaan muuttuviin olosuhteisiin. Esillä olevan keksinnön mukaisella ratkaisulla pystytään sekä sihtien toiminnan että virtausten suhteen huomioimaan, nämä vaativat, muuttuvat olosuhteet.

Kuvassa 1 on esimerkinomaisesti esitetty pystysuuntainen poikkileikkauskuva yhdestä keksinnönmukaisesta keskisihtielimestä sekä poikittaissuuntainen leikkaus X-X samasta keskisihtielimestä. Tässä esimerkkitapauksessa sihtielin on jaettu pituussuunnassa kahteen sihtivyöhykkeeseen (A) ja (B) ja poikkisuunnassa viiteen kanavaan (virrat 1, 2, 3, 4 ja 5). Kuten kuvasta nähdään tässä konstruktiossa virtaus keittimeen voi tapahtua kolmesta kohtaa, ulostulot (1.1), (2.1) ja (3.1) sekä vastaavasti virrat (1), (2) ja (3).

Virtaus ulos keittimestä voi tapahtua sihtielimessä olevista kahdesta erillisestä ;***: sihtivyöhykkeestä (A) ja (B) sihtilohkojen (5.1) ja (4.1) läpi poistuvat • · · prosessikemikaalivirrat (5) ja (4) vastaavasti. Keiton tasaisuuden parantamiseksi, : • · hakepilarin liikkeiden kompensoimiseksi ja tukkeutumisen vähentämiseksi virtauksia : sisään ja ulos voidaan ohjata eri kanavien kautta toisistaan riippumatta muuttuvien keitto- " olosuhteiden edellyttämällä tavalla. Virtaus voidaan ohjata yhteen tai useampaan * 1 1 1^: vyöhykkeeseen kerrallaan. Virtaus alempaan vyöhykkeeseen tai sieltä pois on johdettu kanavalla ylemmän vyöhykkeen läpi keskisihtielimen aksiaalisessa suunnassa.

..1·1 Kemikaalia voidaan siis syöttää keittimeen esim. samanaikaisesti kaikista kolmesta ··· kohtaa, ulostulot (1.1), (2.1) ja (3.1) ja poistaa molempien sihtilohkojen (4.1) ja (5.1) • kautta. Keitto-olosuhteiden niin vaatiessa voi kuitenkin olla käytössä vain esimerkiksi • · · · toinen sihtilohkoista (4.1) tai (5.1). Kaikki erilaiset kombinaatiot ovat mahdollisia ♦ · · erillisten kanavien ansiosta. Eräkeitossa esimerkiksi massan painumisen seurauksena • · e • · · • · · · • 1 · • · 9 1 1 7477 kemikaalin syöttö ulostulon (3.1) kautta lopetetaan hakepatsaan yläpinnan ohittaessa keskisihtielimen ulostulon (3.1). Toisaalta keiton loppuvaiheessa kemikaalin syöttöä ulostulon (1.1) kautta kasvatetaan massan tiivistymisen vähentämiseksi laimentamalla esim. purun yhteydessä

Keksinnönmukainen keskisihtielin voidaan asentaa joko uuteen keittimeen tai jälkiasennuksena vanhaan keittimeen. Sihtielin asennetaan keittimeen olennaisesti pystyakselin suuntaisesti keskelle. Keskisihtielin asennetaan keittimeen olennaisesti pystyakselin suuntaisesti keittimen keskiakselille, jotta radiaalivirtausten kulkemat matkat olisivat symmetriset ja yhtä pitkät etäisyytenä keittyvässä hakepilarissa.

Keskisihtielin asennetaan keittimen sisälle jäljestäen tuenta niin, että tuenta mahdollisimman vähän häiritsee keittotapahtumaa. Tuenta voidaan tehdä mihin kohtaan keitintä tahansa ja tarvittaessa tuenta voidaan joutua tekemään myös useampaan eri kohtaan. Suositeltavasti keskisihtielimen kiinnitys keittimeen tehdään keittimen yläosaan ja tarvittaessa sivusuuntainen tuenta myös sihtielimen alaosaan. Erityisen tärkeätä on huolehtia keskisihtielimen tuennasta eräkeittokattilassa, jossa haketäytön ja imeytyslipeätäytön yhteydessä hakepilari saattaa liikahtaa voimakkaasti ylöspäin ja rikkoa rakenteita. Keskisihtielimen liittäminen nestekiertoihin tapahtuu suositeltavasti :***; sihtielimen yläosasta. Tätä varten asennettaessa sihtielintä vanhaan keittimeen jo • ♦ * olemassa olevat putkiyhteet on huomioitava laitetta suunniteltaessa ja mitoitettaessa.

* * * · * · · '

Keskisihtielin voidaan valmistaa mistä tahansa käyttötarkoitukseen sopivasta >#;:· materiaalista, kuten austeniittisistä ja feniittis-austeniittisistä teräksistä.

• · · • · * * *

Rakenteeltaan sihtivyöhykkeen sihtilohko voi olla pyörötankosihti (kuten on esitetty patentissa WOOl/31117), joka on virtausteknisesti tehokas ja lisäisi huomattavasti sihdin • · · :..,i hydraulista kapasiteettia. Toisaalta myös muut mahdolliset rakenteet, jotka toteuttavat • ;*· keksinnön mukaiset ominaispiirteet kuuluvat keksinnön suoja-alaan. Sihtielin voidaan • * · · toteuttaa esimerkiksi reikälevyllä tai rakolevyllä. Valinta perustuu usein useampaan * * * ' kriteeriin, mm. hintaan.

* · · ·#*· * · * * • · * • ·* • · ' ; / 117477 ίο

Kuvan 1 poikittaissuuntainen poikkileikkaus X-X esittää yhden keksinnönmukaisen toteutusmuodon keskisihtielimen kanavarakenteesta. Myös muut kanavarakenteet esim. putkirakenteet, joilla pystytään virtaukset ohjaamaan keskisihtielimen eri vyöhykkeisiin ja sieltä pois ovat mahdollisia ja kuuluvat keksinnön suojapiiriin. Kanavalla tarkoitetaan tässä yhteydessä putkimaisen keskisihtielimen sisällä prosessikemikaalin virtauksen mahdollistavaa rakennetta. Monikanavaisuudella tarkoitetaan kanavarakennetta, joka mahdollistaa prosessikemikaalin virtaukset eri suuntiin myös yhtäaikaa. Silloin kun sihtivyöhykkeet ovat esimerkiksi etäällä toisistaan, on taloudellista jäljestää nesteitien virtaukset kulkemaan standardiputkissa sihti vyöhykkeiden^ välisillä osuuksilla keskisihtielimessä. . ;

Kuvassa 2 on esitetty yksi keksinnönmukainen toteutusmuoto keskisihtielimestä jatkuvatoimisessa keittimessä. Kuvan 2 keskisihtielimessä on neljä sihtivyöhykettä, vyöhykkeet A, B, C ja D. Sijainniltaan sihtivyöhykkeet ovat sekä peräkkäin (Aja B) että etäällä toisistaan (C ja D).

Kuvassa 3 on esitetty keksinnönmukaisen keskisihtielimen toiminta jatkuvatoimisen keittimen kampanja-ajossa, jossa ajetaan vuoroin esim. havupuu-ja lehtipuuhaketta.

• · · * · a ·

Havupuuhakkeen keittäminen (ylempi kuva): • ·

Perinteinen radiaalisyijäytysvirta (6), ulostulosta (6.1), kuten perinteisestikin ;***. keskiputkesta, virtaa säteettäisesti kohti keittimen vaipalle asennettua pesukierron sihtiä ··♦ ··· (7). Pesulipeä syrjäyttää likaisen keittolipeän pois tulppavirrasta.

··** • · · * · • ♦ »·· Tässä esimerkissä keittimen, yli nimelliskapasiteetin kohotetun tuotantokapasiteetin ··· takia, vaipan sihtikapasiteetti käy pieneksi ja haittaa keittimen toimintaa.

···· « · * • · • · • · · ' ‘ : /, Jälkiasennettu keskisihti ja sen alempi sihtivyöhyke (A) voidaan ottaa käyttöön • · · • · · .···. sihtikapasiteetin kohottamiseksi. Sopivaksi säädetty paine-ero sihtivyöhykkeen sihdin yli » · ·** · • * · * · · * * • · • · * • * · * *

i /S

11 117477 aikaansaa sen, että osa virtauksesta (6) voidaan imeä pois tulppavirrasta virtauksena (5), , sihtilohkon (5.1) läpi.

Kun paine-erot perinteisen vaipalla olevan sihdin (7) yli ja sihtilohkon (5.1) yli ovat oikeassa suhteessa toisiinsa, hajaantuu radiaalivirtaus (6) molemmille sihdeille ja tulppavirta puhdistuu kokonaisuutena paremmin. Sihtilohkon (5.1) asema hieman vaipan sihtejä (7) alempana edesauttaa radiaalivirtausten hajaantumista.

Pohjan laimennusyhteet (8) ja (9) toimivat perinteisellä tavalla puskun sakeuden säätämiseksi.

Lehtipuuhakkeen keittäminen (alempi kuva):

Perinteinen radiaalisyijäytysvirta (6), ulostulosta (6.1), kuten perinteisestikm keskiputkesta, virtaa säteettäisesti kohti keittimen vaipalle asennettua pesukieiron sihtiä (7). Pesulipeä syrjäyttää likaisen keittolipeän pois tulppavirrasta.

Kun jatkuvatoimisessa keittimessä keitetään lehtipuuta ja kapasiteettia kohotetaan yli keittimen mmellistuotannon, muodostuu ongelmaksi seuraavat seikat eritoten keittimen pesukierron alueella: a) voimakas pakkaus keittimen pohja-alueella ja b) korkea : : keittyneen hakkeen tiheys sihtipinnoilla, noin 100mm - 200mm sihtipinnasta keittimen * 1 2 j '1 keskiakselia kohden. Mitä kovempi paine-ero sihdin yli, sen pahempi tiheys ja huonompi Φ · : suodattuvuus.

• « · • · • 1 • · 2 ..1·2 Tuotannollisten tavoitteiden saavuttamiseksi toisen puulaadun (nyt siis lehtipuu) • 1 2 määräämissä olosuhteissa tuetaan perinteistä radiaalivirtausta (6), ulostulosta (6.1) esimerkiksi kahdella radiaalivirtauksella (2), ulostulosta (2.1) ja (3), ulostulosta (3.1), ..1·2 sekä keskisihtielimen ylempi sihtivyöhyke (B) sekä alempi vyöhyke (A) otetaan käyttöön • · 1 *...· sihtikapasiteetin kohottamiseksi yhtäaikaisesti. .

a • · • · · * · · • · · · :3: Maksimoitu sihtikapasiteetti sallii pienemmän paine-eron käyttämisen samojen • 1 · ,V. nestemäärien syrjäyttämiseksi pois tulppavirrasta.

• 1 · * · / .

· 2 « · · 3 * · 117477 12

Radiaalivirroista voimakkain on perinteinen (6), ulostulosta (6.1) ja sitä tukevat pienemmät radiaalivirtaukset (3), ulostulosta (3.1) ja virtaus (2), ulostulosta (2.1). Virtausten keskinäiset erot ja eri sihtipintojen, vaipan sihti (7) sekä sihtilohkot (4.1) ja (5.1) keskinäiset paine-erot sihtipinnan yli säädetään siten, että tulppavirta puhdistuu mahdollisimman tehokkaasti.

Ongelmatilanteessa voidaan esimerkiksi virtaus (4) sihtilohkoon (4.1) ja virtaus (5) sihtilohkoon (5.1) sulkeaja radiaalivirtauksia (3), ulostulosta (3.1) ja (2), ulostulosta (2.1) voidaan tehostaa voimakkaan pakkauksen aiheuttamien ongelmien poistamiseksi.

Myöskin voidaan vuorottain käyttää virtausta (4) sihtilohkoon (4.1) ja virtausta (5) sihtilohkoon (5.1) sekä radiaalivirtauksia (3), ulostulosta (3.1) ja (2), ulostulosta (2.1) vapaavalintaisesti rytmittämällä yhtäaikaisesti tai ohjelmoidun vuorottaisuuden mukaan.

Radiaalivirtaus (1) ulostulosta (1.1) sopii keittimen pohjan sakeuden säätöön perinteisten laimennusyhteiden (8) ja (9) lisäksi.

Jos keittimen pohjaosaan pesukierron sihtien alapuolelle halutaan hieman vastavirtakeiton mukanaan tuomaa hakepatsaan kannatusvoimaa, keventämään pohjan pakkausta, voidaan radiaalivirtausta (1) ulostulosta (1.1) hyödyntää siinäkin, muun j’*.. toiminnan häiriintymättä. Vain sihtien (7) ja sihtilohkojen (4.1) ja (5.1) keskinäisiä paine- ! ! eroja sihdin yli tulee säätää olosuhteita vastaavaksi. Radiaalivirtaus (1) ulostulosta (1.1) tulee pakottaa virtaamaan ylöspäin kohti laskeutuvaa tulppavirtaa ja kohti sihtiä (7).

··* • · ···

Kuvassa 4 on esitetty yksi keksinnön mukainen toteutusmuoto keslrisihtielimen käytöstä * ..*·* eräkeitossa. Puuhaketta syötetään keittimeen keittimen yläosasta. Keittimen yläosaan • * · sijoitetuista suuttimista vapautuvalla haketäytön pakkaushöyryllä hake saadaan tasaisesti • - • siroteltua ja pakattua keittimeen. Prosessikemikaali syötetään keittimeen keittimen • · ♦ · alaosan (16) kautta. Prosessikemikaalin lisäyksen myötä hakkeen mukanaan tuoma ilma * · · poistuu keittimestä keittimen yläosassa olevien putkiyhteiden (17) ja/tai keskisihtielimen • * · • · • · ·*· # «· • · / 117477 13 (11) sihtilohkojen (4.1) ja (5.1) kautta. Keiton aikana osa lipeästä poistetaan keittimestä ja tilalle syötetään uutta kemikaalia. Keksinnön mukaisen keskisihtielimen kautta lipeää voidaan poistaa juuri halutusta kohtaa keitintä sihtilohkojen (4.1) ja/tai (5.1) kautta.

Keiton aikana prosessikemikaalia kierrätetään niin, että sitä poistuu keittimestä joko keittimen vaipalle kiinnitettyjen sihtien kautta (10) tai keskisihtielimen (11) sihtilohkojen (4.1) ja (5.1) kautta virtauksina (4) ja (5) ja lipeä palautuu keittimeen joko keittimen alaosaan (12) tai keittimen yläosaan (13) ja/tai keskisihtielimen (11) kautta haluttuun kohtaan keitintä ulostulojen (1.1), (2.1) ja/tai (3.1) kautta, virtauksina (1), (2) ja/tai (3)

Keksinnönmukaisen keskisihtielimen ansiosta kemikaalia voidaan siis poistaa yhtäaikaa useammastakin kohtaa keitintä. Prosessikemikaalin palautus voidaan keksinnönmukaisessa eräkeittimessä myös tehdä useampaan kohtaan keitintä, minkä johdosta prosessikemikaali saadaan tasaisesti jaettua koko massapatsaaseen ja samalla pystytään vähentämään keiton aikana tapahtuvaa massan painumista keittimen alaosaan.

Keiton valmistuttua eli massan kappaluvun ollessa vaatimusten mukainen syrjäytyseräkeitossa kuuma lipeä korvataan viileämmällä ja puhtaammalla lipeällä.

Keksinnön mukaisessa eräkeittimessä, johon on asennettu keskisihtielin syrjäyttävää lipeää voidaan syöttää myös sen kautta ulostuloista (1.1), (2.1) ja/tai (3.1), virtauksina (1), (2) ja/tai (3). Tällä tavoin syrjäytystä pystytään kontrolloimaan tarkemmin, esim.

vähentämään pitkän syrjäytysajan aiheuttamaa yläpään ylikeittymistä. Syijäytetty lipeä poistuu keittimen yläosaan asennettujen syrjäytyssihtien (14) kautta ja/tai :***: keskisihtielimen sihtilohkojen (4.1) ja/tai (5.1) kautta, virtauksina (4) ja/tai (5). Pohjalle ·· I*·· painimeen ja keittyneen massan purkamiseksi keittimestä on massapatsaaseen syötettävä »·« 4 : ! laimennuslipeää. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa lipeää voidaan syöttää joko keittimen alaosaan sijoitettujen suuttimien (15) kautta tai keskisihtielimen ulostulosta (1.1), • · Φ virtauksena (1) tai molemmista.

..*·* Mikäli keiton olosuhteet puuraaka-aineen ja prosessiteknisten määritteiden suhteen ovat • · ♦ sellaiset, että hakepilari painuu voimakkaasti alaspäin keiton edetessä, voidaan keksinnön • :*: mukaisessa keskisihtielimessä (11) kytkeä ylin ulostulo (3.1) ja ylin sihtilohko (4.1) pois «·· ;***; käytöstä koska ne toimisivat kaasutilassa.

• · · • · • · · • e··.· • · • · • · • · · • · / 14 117477

Yksi keksinnön mukainen toteutusmuoto on, että perinteinen eräkeitin muutetaan sytjäytyseräkeittimeksi asentamalla keittimeen keskisihtielin. Silloin nesteiden vaihtojen aikana ilma tai lipeä poistuu tämän sihdin kautta ja keittokierron aikana yläkierron lipeä palautuu keittimeen tämän kautta, kuten yllä on kuvattu.

Esillä olevan keksinnön mukainen monitoiminen sihtielin keittimen keskellä olevan sijainnin sekä mahdollisten useampien vyöhykkeiden ansiosta parantaa alkalinjakoa koko keittoprosessin aikana sekä erä- että jatkuvatoimisessa keittimessä. Monikanavaisuuden mahdollistama virtausten ohjaus keskisihtielimen eri vyöhykkeisssä toisistaan riippumatta joko keittimeen sisään täi sieltä pois parantaa virtausten optimointia keittyvän hakkeen aiheuttamissa koko ajan muuttuvissa keitto-olosuhteissa.

• · • · * · · ···' • · • · • 1 • · • 1 1 • 1 • 1 ·· -i *** Φ • · · « · · · • · · * 1 • · * · 1

· / V

• · · • · · • · · 1 • · 1 • · ♦ · ··· ♦ • · · · · • · • · • · ♦ ·· · · • · • · • · ·

Claims (14)

117477 15 ' ΐ Vaatimukset -

1. Sihtielin (11), joka on sijoitettu olennaisesti pystyakselin suuntaisesti keskelle massanvalmistuskeitintä, tunnettu siitä, että sihtielin (11) käsittää pystysuunnassa 5 vähintään yhden vyöhykkeen (A; B) joka käsittää yhden sihtilohkon (5.1; 4.1) nestevirtauksen johtamiseksi keittimestä pois sekä vähintään yhden ulostulon (1.1; 2.1,3.1) nestevirtauksen johtamiseksi keittimeen.

2. Silorgan (11) enligt patentkrav 1, kännetecknat därav att det i vertikalaxelns ; riktning är uppdelat i tvä eller flere zoner (A, B). ····· ': * 0

2. Vaatimuksen 1 mukainen sihtielin (11) tunnettu siitä, että se on pystyakselin 10 suuntaisesti jaettu kahteen tai useampaan vyöhykkeeseen (A, B).

3. Silorgan (11) enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat därav att däri haranpassats ..1 30 tvä eller flere kanaler for matning av vätskeströmmar tili eller frän separata zoner (A, • · • ·· B). * 1 · 117477

3. Vaatimuksen 1 tai 2 mukainen sihtielin (11) tunnettu siitä, että siihen on sovitettu kaksi tai useampi kanava nestevirtausten syöttämiseksi eri vyöhykkeisiin (A, B) tai vyöhykkeistä (A, B) pois. 15 ’

4. Silorgan (11) enligt nägot av tidigare patentkrav, kännetecknat därav att det är rörformat och har flere kanaler.

4. Minkä tahansa edellä esitetyn vaatimuksen mukainen sihtielin (11) tunnettu siitä, että se on putkimainen ja monikanavainen.

5. Silorgan (11) enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat därav att silzonema (A, B) är belägna intill varandra i organets längdriktning.

5. Vaatimuksen 1 tai 2 mukainen sihtielin (11) tunnettu siitä, että sihtivyöhykkeet • · · • V. 20 (A, B) sijaitsevat elimen pituussuunnassa vierekkäin. » · * « • 1 • · ·

6. Silorgan (11) enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat därav att silzonema (C, D) är belägna pä avständ firin varandra i organets längdriktning. 10

6. Vaatimuksen 1 tai 2 mukainen sihtielin (11) tunnettu siitä, että sihtivyöhykkeet j • · · • · * (C, D) sijaitsevat elimen pituussuunnassa välin päässä toisistaan. • · · · • · 1 • * ♦ 1 • * 1

7. Silorgan (11) enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat därav att en silsektion (5.1; 4.1) och ätminstone ett utlopp (1.1; 2.1, 3.1) är belägna intill varandra inom silzonen (A;B).

7. Vaatimuksen 1 tai 2 mukainen sihtielin (11) tunnettu siitä, että sihtilohko (5.1; ; 4.1) ja vähintään yksi ulostulo (1.1; 2.1, 3.1) sijaitsevat vierekkäin :***; sihtivyöhykkeessä (A; B). • 1 1 • ·

8. Silorgan enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat därav att en silsektion och ätminstone ett utlopp är belägna pä avständ frän varandra inom silzonen. s;

8. Vaatimuksen 1 tai 2 mukainen sihtielin tunnettu siitä, että sihtilohko ja vähintään ..1 30 yksi ulostulo sijaitsevat välin päässä toisistaan sihtivyöhykkeessä. • · • ·· ··· • · · · 117477

9. Silorgan enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat därav att minst ett utlopp är • · · beläget pä silsektionens omräde inom silzonen. • · · : 1.· 20 • 1 ; 1·· 10. Silorgan enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat därav att silorganets • · · upphängning i kokaren är utförd ovanifran och/eller underifrän. • · · ♦ *·1· • · ·

9. Vaatimuksen 1 tai 2 mukainen sihtielin tunnettu siitä, että vähintään yksi ulostulo ; sijaitsee sihtilohkon alueella sihtivyöhykkeessä.

10. Vaatimuksen 1 tai 2 mukainen sihtielin tunnettu siitä, että sihtielimen tuenta S keittimeen on tehty ylhäältä ja/tai alhaalta.

11. Användning av ett silorgan enligt patentkrav 1 ien kontinuerligt arbetande kokare. 25 ' ' ' ‘ # · : 12. Användning av ett silorgan enligt patentkrav 1 i en satsvis arbetande kokare. • · · * « • · « · # • - *:2 3: 13. Användning enligt patentkrav 11 eller 12, varvid avlägsnande av vätska ur kokaren och inmatning av vätska i kokaren sker samtidigt. s f1. 30 • · · ♦ · 2 • · 3 117477

11. Vaatimuksen 1 mukaisen sihtielimen käyttö jatkuvatoimisessa keittimessä.

12. Vaatimuksen 1 mukaisen sihtielimen käyttö eräkeittimessä. 10

13. Vaatimuksen 11 tai 12 mukainen käyttö, jossa nesteen poisto keittimestä ja syöttö keittimeen tapahtuu samanaikaisesti.

14. Vaatimuksen 11 tai 12 mukainen käyttö, jossa nesteen poisto keittimestä ja syöttö 15 keittimeen tapahtuu eriaikaisesti. ··« • · • · ·1♦1. 20 1. Silorgan (11), placerat väsentligen i vertikalaxelns riktning centralt i en kokareför * · massaframställning, kännetecknat därav att silorganet (11) i vertikalriktningen ! : ’ 1 1; omfattar minst en zon (A; B) vilken omfattar en si Isektion (5.1; 4.1) för att leda en • · · • · · vätskeström ut ur kokaren, samt minst ett utlopp (1.1; 2.1,3.1) for att leda en ···· ;t M; vätskeström in i kokaren. ·♦· .,.=,, 25 . ' t

14. Anvandning enligt patentkrav Π eller 12, varvid avlägsnande av vätska ur kokaren och inmatning av vätska i kokaren sker vid olika tidpunkt. • · • * • · · *· · • · * • * · • · • · • · · *»· • · • · ··· • · * ·««« • · · • · • · « · • · I • * * • * * * • · » * · • · * · · « • * • · • * • · · • · • · . ·« ·