FI123077B - Syöttöjärjestelmä jatkuvatoimista keitintä varten varustettuna palautusvirralla - Google Patents

Description

Syöttöjärjestelmä jatkuvatoimista keitintä varten varustettuna palautus-virralla - Matningssystem för kontinurerlig kokare med returflöde

Tekniikan ala 5

Esillä olevan keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen syöttöjärjestelmä jatkuvatoimista keitintä varten, jossa keittimessä puuhaketta keitetään selluloosan valmistamiseksi.

10 Tekniikan taso

Jatkuvatoimisten keittimien vanhemmissa tavanomaisissa syöttöjärjestelmissä on käytetty suuripaineisia lokerosyöttimiä sulkusyöttiminä hakesuspension paineistami-seksi ja kuljettamiseksi keittimen yläosaan.

15 Julkaisussa Handbook of Pulp (Herbert Sixta, 2006) on esitetty tämän tyyppinen syöttö suuripaineisilla lokerosyöttömillä (High Pressure Feeder) sivulla 381. Tämän tyyppisen syötön suuri etu on siinä, että hakevirran ei tarvitse kulkea pumppujen läpi, vaan se siirretään hydraulisesti. Samanaikaisesti on mahdollista säilyttää suuri paine keittimeen menevässä ja siitä poistuvassa siirtokierrossa painetta menettä-20 mättä. Tässä järjestelmässä on kuitenkin esiintynyt joitakin epäkohtia siinä mielessä, että suuripaineinen lokerosyötin on kulumisen kohteena ja pitää säätää siten, että vuotovirtaus korkeapaineisesta kierrosta matalapaineiseen kiertoon saadaan minimoiduksi. Eräs toinen haittapuoli on se, että siirron aikana on lämpötila pidettävä alhaisena, jotta siirrossa ei tapahdu höyryn imploosioihin liittyviä pamauksia.

25 cvj Jo vuonna 1957 esitettiin julkaisussa US2803540 jatkuvatoimisen hakekeittimen £3 syöttöjärjestelmä, jossa hake pumpataan impregnointiastiasta keittimeen, jossa ha- g ke keitetään höyrykehässä. Tässä ladataan osa keittoliuoksesta pumppuun pumpat- tavan 10 % konsistenssin aikaansaamiseksi. Tämä keitin oli kuitenkin suunniteltu x 30 pienimuotoiseen tuotantoon 150-300 tonnia massaa per päivä (ks. sarake 7, rivi £ 35).

g Myös julkaisussa US2876098 vuodelta 1959 on esitetty jatkuvatoimisen hakekeitti- m o men syöttöjärjestelmä ilman suuripaineista lokerosyötintä. Tässä hake suspensoi- o cm daan sekoittimessa ennen sen pumppaamista pumpun avulla keittimen yläosaan.

35 Pumppujärjestely on sijoitettu keittimen alle ja pumpun akseli on varustettu myös 2 turbiinilla, jossa paineistetulle mustalipeälle suoritetaan paineen poisto vaaditun pumpputehon alentamiseksi.

Julkaisussa US3303088 vuodelta 1967 on myös esitetty jatkuvatoimisen hakekeitti-men syöttöjärjestelmä ilman suuripaineista lokerosyötintä, jossa puuhake höyryte-5 tään ensiksi höyrytysastiassa, jonka jälkeen hake suspendoidaan astiassa ja sen jälkeen hakesuspensio pumpataan keittimen yläosaan.

Julkaisussa US3586600 vuodelta 1971 on esitetty vielä eräs toinen pääasiassa hienommalle puumateriaalille suunnitellun jatkuvatoimisen keittimen syöttöjärjestelmä. Tässäkään ei käytetä suuripaineista lokerosyötintä ja puumateriaali syötetään pum-10 pulla 26 virtaussuunnassa aikaisemmin sijaitsevan impregnointiastian kautta keittimen yläosaan.

Samanlainen hienomman puumateriaalin pumppaus jatkuvatoimisen keittimen yläosaan on esitetty myös julkaisussa EP157279.

Tyypillistä näille 50-luvun lopulta 70-luvun alkupuolelle peräisin oleville keittämöiden 15 suoritusmuodoille on se, että ne oli suunniteltu pieniksi keittämöiksi, joilla oli rajallinen kapasiteetti noin 100-300 tonnia massaa per päivä.

Julkaisussa US 5744004 on esitetty eräs variaatio puuhakkeen syöttämiseksi keittimeen, jossa hakeseos syötetään keittimeen pumppujen sarjan kautta. Tässä käyte-20 tään niin kutsuttuja DISCFLO™ -pumppuja. Tämän järjestelmän epäkohtana on se, että tämän tyyppisellä pumpulla on tyypillisesti erittäin alhainen pumppuhyötysuhde.

Aikaisemmin mainitussa julkaisussa Handbook of Pulp on sivulla 382 esitetty myös hakeseosten eräs vaihtoehtoinen pumppusyöttö, josta käytetään nimitystä 25 TurboFeed™. Tässä käytetään kolme sarjassa olevaa pumppua hakeseoksen syötön tämiseksi keittimeen. Tämän tyyppinen syöttö on patentoitu julkaisuissa § US5753075, US6106668, US6325890, US6336993 ja US6551462; monissa tapauk- g sissa ei kuitenkaan ole otettu huomioon esimerkiksi julkaisua US3303088.

i r- Julkaisun US5753075 kohteena on pumppaus höyrykäsittelyastiasta prosessointias- x 30 tiaan.

CC

Julkaisun US6106668 kohteena on erityisesti AQ/PS:n lisäys pumppaamisen aikana.

^ Julkaisun US6325890 kohteena on ainakin kaksi sarjassa olevaa pumppua ja näiden m o pumppujen järjestäminen lattiatasolle, δ

CVJ

3

Julkaisun US633693 kohteena on detaljiratkaisu, jossa lisätään kemikaaleja metallien liuottamiseksi puuhakkeesta ja sitten kunkin pumpun jälkeen vedetään pois liuosta pumpatun hakkeen metallipitoisuuden pienentämiseksi.

Julkaisun US6551462 kohteena on olennaisesti sama järjestelmä, joka on jo esitetty 5 julkaisussa US3303088.

Eräs suuri epäkohta järjestelmissä, joissa käytetään lukuisia sarjassa olevia pumppuja, on rajoitettu käsiksipäästävyys. Jos yksi pumppu rikkoutuu, koko keitinjärjestel-mä pysähtyy. Kun sarjassa on kolme pumppua ja kunkin pumpun normaali käsiksi-10 päästävyys on 0,95, on järjestelmien kokonaiskäsiksipäästävyys vain 0,86 (0,95*0,95*0,96=0,86).

Tämän päivän nykyaikaisissa jatkuvatoimisissa keittämöissä, joiden kapasiteetit ovat yli 4000 tonnia massaa per päivä, käytetään 50-75 metriä korkeita keittimiä ja jois-15 sa höyryfaasikeittimen kyseessä ollessa keittimen yläosaan muodostetaan manomet-ripaine 3-8 baaria tai hydraulisen keittimen kyseessä ollen 5-20 baaria. Toiminnan pääasiallisen osuuden aikana, tyypillisesti selvästi yli 80-95 % aikana toiminnasta ovat jatkuvatoimiset keitinjärjestelmät suunniteltu toimimaan nimellisellä tuotannolla, joka tekee välttämättömäksi käyttökustannusten kannalta pumppujen optimoin-20 nin nimellistuotantoa varten.

Tyypillinen keitinjärjestelmä, jonka kapasiteetti on noin 3000 tonnia ja jossa käytetään niin kutsuttua "TurboFeed™" teknologialla toimivaa syöttöjärjestelmää, vaatii noin 800 kW:n pumppaustehon. On selvää, että näissä järjestelmissä voi olla pump-25 puja, jotka toimivat optimoidulla hyötysuhteella lähellä nimelliskapasiteettiaan. Täl-cvj lainen syöttöjärjestelmä vaatii 19200 kWh (800*24) per 24 tuntia ja hinnalla 50 eu- ^ roa per MWh muodostuu käyttökustannukseksi 60 euroa per 24 tuntia tai 336 000 g euroa per vuosi.

x 30 Järjestelmien pitää olla toimivia myös välillä 50-110 % nimellistuotannosta, joka asettaa suuria vaatimuksia syöttöjärjestelmälle.

h- g Tämä merkitsee sitä, että järjestelmän toimittajan pitää tarjota pumppuja, jotka m o ovat riittävän suuria 4000 tonnin käsittelemiseksi, mutta voivat myös toimia 2000- o cm 4400 tonnin välillä. Tällainen pumppu kapasiteetistaan 50 % käytettynä on kaikkea 35 muuta kuin optimoitu, mutta on välttämätöntä kyetä ainakin väliaikaisesti käyttä- 4 mään pumppua rajoitetulla kapasiteetilla esimerkiksi edempänä kuitulinjalla esiintyvien väliaikaisten kapasiteettiongelmien varalta.

Jos tämän järjestelmän toimittaja tarjoaa keitinjärjestelmiä, jotka kykenevät käsittelemään 500-5000 tonnin nimelliskapasiteetteja, pitää pumput tällöin suunnitella 5 useina eri pumppukokoina siten, että kukin yksittäinen laitteisto kykenee tarjoamaan voiman ja energian kulutuksen kannalta optimoidun siirron nimellistuotannossa. Tämä tekee pumpuista hyvin kalliita, koska normaalisti valmistetaan hyvin rajoitettu sarja pumppuja kutakin kokoa. Suhteellisen lyhyiden toimitusaikojen asettamien vaatimusten täyttämiseksi järjestelmän toimittajan pitää varastoida kaikkia pumppu-10 kokoja olevia pumppuja, joka on hyvin kallista.

Keittimen syötön tulisi myös kyetä takaamaan optimisyöttö keittimen yläosaan jopa siinä tapauksessa, että virtaus siirtolinjalla vähenee 50 %:iin nimellisvirtauksesta. Tämän on vaikeata, koska virtausnopeus siirtolinjoissa tulisi säilyttää kriittisen tason 15 yläpuolella, koska hyvin höyrykäsitelty hake pyrkii uppoamaan siirtovirtauksen suuntaa vasten, mikäli nopeus muuttuu liian alhaiseksi.

Eräs korjaustoimenpide, jota voidaan käyttää matalilla nopeuksilla, on laimennuksen lisääminen ennen pumppausta siten, että muodostuu alhaisempi hakepitoisuus. Tämä ei kuitenkaan ole energiataloudellista, koska tämä pakottaa syöttöjärjestelmät 20 pumppaamaan tarpeettoman suuria määriä fluidia, joka lisää vaadittua pumpun tehoa per tuotettu massayksikkö.

Kullakin pumpulla on konstruktiopiste (paras hyötysuhdepiste/"BEP" (Best Efficiency Point)), jolla pumppu on tarkoitettu työskentelemään. Tämän "BEP":n kohdalla sy-säyshäviö ja kitkahäviö ovat keskipakopumppujen kyseessä ollen pienimmillään ja 25 tämä puolestaan johtaa siihen, että pumppujen hyötysuhde on korkeimmillaan tällä c^i kohdalla, δ

CM

g Keksinnön tavoite r-- i 30 Esillä olevan keksinnön ensimmäisenä tarkoituksena on saada aikaan puuhakkeen parannettu syöttöjärjestelmä, jossa voidaan aikaansaada optimaalinen siirto laa-r-- g jemmalla vaihteluvälillä keittimien mitoituskapasiteetin molemmin puolin.

LO

o o cm Esillä olevan keksinnön muita tavoitteita ovat; 35 · syöttöjärjestelmän parantunut hyötysuhde; 5 • parantunut käsiksipäästävyys; • alemmat käyttökustannukset per pumpattu hakeyksikkö; • muuttumaton hakepitoisuus pumppauksen aikana tuotantotasosta riippumatta; 5 · rajoitettu valikoima pumppukokoja, jotka kykenevät kattamaan keittimen tuotantokapasiteetin laajan alueen; • yksinkertaistettu kunnossapito; • pienemmät asennuskustannukset verrattuna syöttöjärjestelmiin, joissa käytetään suuripaineisia lokerosyöttimiä tai lukuisia pumppuja sarjassa.

10

Yllämainitut tavoitteet voidaan saavuttaa patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosan mukaisella syöttöjärjestelmällä.

Kuviot 15

Kuvio 1 esittää ilman huippuerotinta olevien keittimien syöttöjärjestelmien ensimmäisen järjestelmäratkaisun;

Kuviot 2-5 esittävät eri tapoja pumppujen kiinnittämiseksi esikäsittelyastian ulos-20 tuloon;

Kuvio 6 esittää syöttöjärjestelmän liitännän ilman huippuerotinta olevan keittimen yläosaan; ja 25 Kuvio 7 on ylhäältä nähty kuva kuviosta 7,

CVJ

° Kuvio 8 esittää toisen järjestelmäratkaisun ilman huippuerotinta olevien keitti- i § mien syöttöjärjestelmille, i 1^ x 30 Kuvio 9 esittää miten jokaisen pumpun siirtolinjat voidaan yhdistää yhden ai-

CL

noan siirtolinjan muodostamiseksi, m O) m ° Kuvio 10 esittää toisen vaihtoehdon siitä, miten jokaisen pumpun siirtolinjat o 00 voidaan yhdistää yhden ainoan siirtolinjan muodostamiseksi, ja 35 6

Kuvio 11 esittää kolmannen vaihtoehdon siitä, miten jokaisen pumpun siirtolin-jat voidaan yhdistää yhden ainoan siirtolinjan muodostamiseksi.

Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus 5

Seuraavassa yksityiskohtaisessa kuvauksessa käytetään ilmaisua "jatkuvatoimisen keittimen syöttöjärjestelmä". "Syöttöjärjestelmä" tarkoittaa tässä järjestelmää, joka syöttää puuhaketta pienipaineisesta hakkeen käsittelyjärjestelmästä, jonka mano-metripaine on tyypillisesti alle 2 baaria ja normaalisti atmosfäärinen, keittimeen, 10 jossa hake on suuren paineen alaisena, joka paine höyryfaasikeittimen yhteydessä on tyypillisesti välillä 3-8 baaria tai hydraulisen keittimen yhteydessä 5-20 baaria. Termi "jatkuvatoiminen keitin" tarkoittaa tässä joko höyryfaasikeitintä tai hydraulista keitintä, vaikka edulliset suoritusmuodot on esitetty esimerkein höyryfaasikeittimillä.

15 Peruskonsepti on se, että syöttöjärjestelmä käsittää ainakin kaksi rinnakkaista pumppua, mutta edullisesti jopa 3, 4 tai 5 rinnakkaista pumppua. On osoitettu, että yksittäinen pumppu kykenee syöttämään hakesuspensiota paineistettuun keittimeen, ja tästä syystä on mahdollista jättää pois tavanomaiset suuripaineiset loke-rosyöttimet tai monimutkaiset syöttöjärjestelmät, joissa on 2-4 pumppua sarjassa. 20 Pumput on järjestetty tavanomaisella tavalla lattiatasolla olevalle perustukselle huollon helpottamiseksi.

Yllä hahmotellulla ratkaisulla on mahdollista toteuttaa syöttöjärjestelmiä keittimen tuotantokapasiteeteille, jotka ovat 750-6000 tonnia massaa per päivä, käyttämällä 25 vain muutamia pumppukokoja. Tämä on erittäin tärkeätä, koska nämä pumput puu-cvj hakkeen syöttämiseksi suhteellisen korkealla pitoisuudella ovat erittäin spesifisiä ^ käyttösovellustensa osalta, ja pumput, jotka kykenevät käsittelemään tuotantokapa- g siteetteja 4000-6000 tonnia massaa per päivä, ovat hyvin suuria ja niitä valmiste- i r·" taan vain hyvin rajoitettuna muutaman pumpun sarjana per vuosi. Näiden pumppu- x 30 jen kustannus muodostaa siten suuren osan keitinjärjestelmän käynnissä pitämisen kokonaiskustannuksista.

LO

O

LO

o Alla olevassa taulukossa on esitetty esimerkki siitä, miten on mahdollista kattaa o ^ 750-6000 tonnin tuotantoalue vain kahdella pumppukoolla, jotka on vastaavasti 35 optimoitu 750 ja 1500 tonnille massaa per päivä.

7 PUMPUN OHJELMA (X yksikköä* = ensimmäinen vaihtoehto) Nimellistuotantokapasiteetti 75Ö 1500 (tonnia per päivä) pumppu pumppu 5 750 1 yksikkö 1500 2 yksikköä 2250 1 yksikkö 1 yksikkö (2250 vaihtoehto) (3 yksikköä*) - 3000 - 2 yksikköä (3000 vaihtoehto) (4 yksikköä*) 3750 1 yksikkö 2 yksikköä 4500 - 3 yksikköä (4500 vaihtoehto) (2 yksikköä*) (2 yksikköä*) 5250 1 yksikkö 3 yksikköä 6000 4 yksikköä 15 --- Tästä taulukosta ilmenee selkeästi se miten esillä olevan keksinnön mukaisen konseptin avulla on mahdollista kattaa 1500-6000 tonniin olevat tuotantokapasiteetit vain kahdella optimoidulla pumppukoolla samalla kun käytetään yksittäistä pumppu-20 laitteistoa pienemmissä keitinjärjestelmissä, joiden kapasiteetti on alle 750 tonnia. Kapasiteetiltaan 750 tonnia olevia jatkuvatoimisia keittimiä käytetään nykyisin harvoin uusiin laitteistoihin, koska eräkeitinjärjestelmät ovat usein kilpailukykyisempiä näillä kapasiteeteilla. Tietty jälkimarkkina voi olla olemassa pienen kapasiteetin omaaville vanhemmille ke iti njä rjestel mille, joissa edelleen käytetään suuripaineisilla c\j 25 Iokerosyöttimillä varustettuja kalliita syöttöjärjestelmiä.

δ

CM

g Ensimmäinen suoritusmuoto x Kuviossa 1 on esitetty syöttöjä rjestel mä n suoritusmuoto, jossa on ainakin kaksi 30 pumppua rinnakkain. Hake syötetään kuljetinhihnalla 1 hakepuskuriin 2, joka on ^ sijoitettu atmosfäärisen käsittelyastian 3 päälle. Tässä astiassa muodostetaan mata- ° Iin nestepinta LIQlev lisäämällä alkalista impregnointinestettä, edullisesti keittolipeää o ^ (mustalipeää), joka on erotettu verkkosiiviIässä SC2 jäljempänä sijaitsevassa keitti- 8 messä 6, ja valkolipeän ja/tai jonkin muun alkalisen suodatteen mahdollisella lisäyksellä.

Hake syötetään ohjaamalla normaalisti hakepinnan korkeutta CHLev joka muodostetaan nestepinnan LIQLEv yläpuolelle.

5 Mustalipeässä jäännösalkalin pitoisuus on tyypillisesti välillä 8-20 g/l. Käsittelyasti-aan 3 lisätyn mustalipeän ja muiden aikalisien nesteiden määrää säädellään pinnan korkeuden anturilla 20, joka ohjaa ainakin yhtä linjoissa 40/41 olevista virtausvent-tiileistä. Tällä alkalisella impregnointiliuoksella voidaan puun happamuus hakkeessa neutraloida ja impregnoida runsassulfidisella (HS ) fluidilla. Käytetty keittoliuos, jon-10 ka jäännösalkalin pitoisuus on noin 2-5 g/l, edullisesti 5-8 g/l vedetään pois käsitte-lyastiasta 3 poistosiivilän SC3 kautta ja lähetetään talteenottoon REC. Tarvittaessa astiaan 3 voidaan lisätä myös valkolipeää WL esimerkiksi siten kuin kuviossa on esitetty viittaamalla linjaan 41. Todellinen jäännösalkalin pitoisuus riippuu siitä onko käytetty puulaatu lehtipuu vai havupuu ja siitä millainen alkaliprofiili halutaan muo-15 dostaa keittimeen.

Silloin kun käytetään raakapuumateriaalia, jonka impregnoiminen ja neutraloiminen on helppoa, esimerkiksi sellaista raakapuumateriaalia kuten tikkuhake tai puulastut, joilla on hyvin ohuet dimensiot ja nopea impregnointiaika, astia 3 voi ääritapauksissa olla yksinkertainen putki, jonka halkaisija olennaisesti vastaa astian pohjaosassa 20 olevaa sankomaista ulostuloa 10. Vaaditun retentioajan astiassa määrää se aika, joka puulta kuluu siihen, että se tulee niin hyvin impregnoiduksi, että se uppoaa vapaaseen keittolipeään.

Tultuaan käsitellyksi astiassa 3 hake syötetään ulos astian pohjaosasta, johon on 25 järjestetty myös tavanomainen pohjakaavin 4, jota käyttää moottori Ml.

C\1 ^ Keksinnön mukaisesti hake syötetään keittimeen ainakin kahden rinnakkain olevan g pumpun 12a, 12b kautta ja nämä pumput on kytketty astian pohjaosassa olevaan i sankomaiseen ulostuloon 10. Sankomaisessa ulostulossa 10 on ylempi sisääntulo, x 30 sylinterimäinen vaippapinta ja pohja. Pumput on liitetty sylinterimäiseen vaippapin-

IX

“ taan.

n- g Hakeseoksen pumppaamisen helpottamiseksi hake suspendoidaan astiassa 3 ha in ^ kesuspension muodostamiseksi, johon astiaan on järjestetty fluidin syöttö linjojen

O

40/41 kautta ja anturilla 20 ohjattuna, joka anturi määrittää nestepinnan korkeuden 35 LIQlev astiassa, ja joka syöttö tapahtuu ainakin 10 metriä ja edullisesti ainakin 15 9 metriä ja vielä edullisemmin ainakin 20 metriä pumpputason yläpuolella. Näin pumppujen 12a ja 12b sisääntuloon muodostuu suuri staattinen paine siten, että yksi ainoa pumppu kykenee paineistamaan ja siirtämään hakesuspension keittimen yläosaan ilman pumpun kavitaatiota. Keittimen yläosa on tyypillisesti sijoitettu aina-5 kin 50 metriä pumpun korkeusaseman yläpuolelle, tavallisesti 60-75 metriä pumpun sijaintitason yläpuolelle samalla kun keittimen yläosaan on muodostettu 5-10 baarin paine.

Pumppuihin tapahtuvan syötön edelleen helpottamiseksi on sankomaiseen ulostuloon järjestetty sekoitin 11. Sekoitin 11 on edullisesti järjestetty samalle akselille 10 kuin pohjakaavin ja moottorin Ml käyttämäksi. Sekoittimessa on ainakin kaksi kaa-vintavartta, jotka pyyhkäisevät sankomaisen ulostulon vaippapintaan sijoitettujen pumppu-ulostulojen yli. Edullisesti sankomaiseen ulostuloon on järjestetty laimennus, joka voidaan toteuttaa laimennusulostuloilla (ei esitetty), jotka on liitetty vaip-papinnan yläreunaan.

15 Kuvioissa 2-5 on esitetty se miten joukko pumppuja 12a-12d voidaan yhdistää ulostulon sylinteri mä i seen vaippapintaan ja se miten sekoittimeen 11 voidaan asentaa jopa neljä kaavintavartta. Pumput voidaan edullisesti sijoittaa symmetrisesti ulostulon sylinterimäisen vaippapinnan ympärille, jolloin jakauma vaakatasossa on 90° kunkin ulostulon välillä, jos pumppuliitäntiä on neljä (120°, jos pumppuliitäntiä on 20 kolme, ja 180°, jos pumppuliitäntiä on kaksi). Tällä tavoin on mahdollista välttää kuorman epätasainen jakautuminen astian pohjaa ja sen perustusta vasten. Käytännössä ulostulon 10 vaippapinnan ja pumpun sisääntulon välille on järjestetty myös sulkuventtiilejä (ei esitetty) ja välittömästi pumpun jälkeen on sijoitettu venttiili yhden pumpun läpi tapahtuvan virtauksen katkaisemisen mahdollistamiseksi siinä ta-25 pauksessa, että tämä pumppu pitää vaihtaa samalla kun muut pumput jatkavat toi- c\j miniäänsä, δ

CM

g Kuviossa 1 hake syötetään pumpuilla 12a, 12b siirtolinjojen 13a, 13b (vain kaksi on ^ esitetty kuviossa 1) kautta keittimen 6 yläosaan.

x 30 Siirtolinjat 13a, 13b (vain kaksi on esitetty kuviossa 1) avautuvat suoraan huip-

CL

puerottimen yläosaan. Ylimäärä nestettä poistetaan sitten poistosiiviIällä SCI, joka o) on järjestetty keittimen seinämään. Kuviot 6 ja 7 esittävät tämän yksityiskohtai- m ° semmin. Tämän suoritusmuodon muut osat vastaavat kuviossa 1 esitettyä keittä- o ^ möä.

10

Kuvio 7 esittää miten neljä siirtolinjaa 13a, 13b, 13c ja 13d voivat avautua suoraan keittimen yläosaan. Nämä ulostulot voidaan edullisesti järjestää symmetrisesti keittimen yläosaan siten, että kunkin ulostulon välinen jakauma vaakatasossa on 90° silloin kun käytetään neljää ulostuloa (120°, jos ulostuloja on kolme, ja 180°, jos 5 ulostuloja on kaksi). Ulostulot on sopivasti järjestetty etäisyydelle, joka on 60-80 % keittimen säteestä. Kuviossa 6 on esitetty se miten siirtolinjat 13a, 13b ja 13c avautuvat suoraan alas keittimen yläosaan ja tällä tavoin jakavat hakkeen keittimen poikkileikkaukselle. Tässä tapauksessa on esitetty höyryfaasikeitin, jossa keittimen yläosaan lisätään höyryä ST ja/tai paineistettua ilmaa Pair, jossa keittimessä hake-10 pinnan korkeus CHLev muodostuu keittimen yläosaan nestepinnan korkeuden LIQlb/ yläpuolelle. Ylimäärä nestettä poistetaan siivilällä SC2 ja kerätään poistotilaan 51 ennen sen johtamista takaisin linjaa 40 pitkin. Tämän suoritusmuodon eräs etu on se, että kukin pumppu voidaan sulkea riippumattomasti muiden pumppujen voidessa jatkaa pumppaamista optimaalisella tehokkuudella ja vaatimatta itse syöttöjärjes-15 telmän modifikaatiota.

Keitin 6 voi olla varustettu joukolla keittimen kiertokulkuja ja valkolipeän syötöllä keittimen yläosaan tai keittimen syöttövirta uksi in (ei esitetty). Kuviossa on esitetty keittolipeän poisto siivilän SC2 kautta. Siivilästä SC2 poistettu keittolipeä tunnetaan nimellä mustalipeä ja siinä voi olla jonkin verran suurempi jäännösalkalin pitoisuus 20 kuin mustalipeässä, joka normaalisti lähetetään suoraan kierrätykseen ja normaalisti vedetään erilleen alempana keittimessä. Keitetty hake P syötetään sitten ulos keittimen pohjaosasta tavanomaisen pohjakaapimen 7 ja keittopaineen avulla.

Toinen suoritusmuoto 25 Kuviossa 8 on esitetty eräs vaihtoehtoinen suoritusmuoto ilman huippuerotinta ole-c\j van jatkuvatoimisen keittimen syöttöjä rjeste I mä 11 e, jossa järjestelmässä kukin ^5 pumppu 12a, 12b pumppaa hakesuspensiota siirtolinjan ensimmäisen osuuden 13a, i g 13b läpi keittimen yläosaan, ja ainakin 2 pumpun siirtolinjojen ensimmäiset osuudet i ^ yhdistetään yhteenliittymispisteessä 16 siirtolinjan yhdistetyn toisen osuuden 13ab x 30 muodostamiseksi ennen kuin tämä toinen osuus johdetaan kohti keittimen yläosaa.

Jatkuvan virtausnopeuden ylläpitämiseksi myös syöttölinja 15 on kytketty yhteenliit-r·»· S tymispisteeseen 16. Tässä suoritusmuodossa mustalipeää otetaan linjasta 41 ja se

LO

° voidaan paineistaa pumpulla 14. Koska mustalipeä on jo saavuttanut täyden keitin- o 00 paineen, tarve paineistaa lipeä on kuitenkin rajoittunut. Järjestelmän kaikki muut 35 tunnusomaiset osat vastaavat kuviossa 1 esitettyä järjestelmää.

11

Kuvio 9 esittää esimerkin siitä, miten toisessa suoritusmuodossa käytetyt syöttölinjat 15a, 15b voidaan yhdistää yhteenliittymispisteeseen 16 siinä tapauksessa, että neljää pumppua 12a-12d käytetään. Tämän syöttöjä rjestelyn eräs etu on se, että on mahdollista taata optimaalinen nopeus yhdistetyssä virrassa toisessa osuudessa 5 13ac/13bd ja yhdistetyssä virrassa siirtolinjan viimeisessä kolmannessa osuudessa 13abed.

On ratkaisevaa, että ylös keittimeen menevän virtauksen nopeus on reilusti yli 1,5-2 m/s niin, että virrassa olevat hakkeet eivät vajoa alas kohti syöttövirtaa ja aiheuta siirtolinjan tukkeutumista. Siirtolinjassa oleva virtaus tulisi sopivasti pysyttää välillä 10 4-7 m/s sen varmistamiseksi, että hakkeet tulevat kuljetetuiksi keittimen yläosaan.

Mikäli esimerkiksi pumppu 12a suljettaisiin korjauksen tai halutun kapasiteetti-vähennyksen takia, lisäyslinjan 15a virtaus voidaan kasvattaa siten, että virtausnopeus toisessa osuudessa 13ac ylläpidetään.

Näissä yhdistetyissä linjajärjestelmissä hakesuspensioiden siirtämiseksi on edullista, 15 että linjat yhteenliittymispisteiden 16,16', 16" jälkeen omaavat virtauspoikkileikka-uksen, joka on yhtä kuin tai enemmän kuin sisääntulevien linjojen summa, painehä-viöiden välttämiseksi siirtolinjoissa. Sopivia yhtälöitä virtauksen pinta-aloille A voivat olla:

Ai3bd ^ (Ai3d + Ai3b), ja 20 Ai3abcd ^ (Ai3bd + Ai3ac).

Siirtolinjassa, jossa ensimmäisellä osuudella on halkaisija, joka on esimerkiksi 100 mm ja vakiintunut virtausnopeus 5 m/s, 4,4 m/s virtausnopeus muodostuu mikäli toisella osuudella, joka yhdistää kaksi linjaa, joilla on halkaisija 100 mm, on 150 mm halkaisija. Kahden tällaisen linjan, joilla on 150 mm halkaisija tämän jälkeinen yhdis-25 täminen kolmanteen osuuteen, jolla on 250 mm halkaisija, voidaan aikaansaada cg 3,18 m/s virtausnopeus. Kaikilla näillä virtausnopeuksilla on marginaali kohti kriittis- £3 tä alhaisinta virtausnopeutta.

g SyöttölinjoiIla 15a, 15b voi myös olla kytkentöjä suoraan jokaisen pumpun ulostulon r». jälkeen, siten että pumpun ja yhteenliittymispisteen välinen linja voidaan huuhdella x 30 sinä aikana, kun pumppu on pysähdyksissä tai toimii pienennetyllä kapasiteetilla.

X

Lisäfluidin lisääminen voidaan myös yhdistää hakesuspension lisälaimennukseen ^ ennen pumppuja, esimerkiksi pumppujen imupuolella tai astian 3 pohjaosassa.

m o δ ^ Kuvio 10 esittää poikkileikkauskuvaa toisesta suoritusmuodosta siitä, miten pum- 35 puista tulevat linjat 13a-13d voidaan yhdistää yhden ainoan siirtolinjan 13abcd 12 muodostamiseksi. Tässä laimennusnesteen syöttölinja 15 muodostaa vertikaaliosan siirtolinjasta kohti keittimen yläosaa, ja kunkin pumpun kukin linja 13a, 13b, 13c, 13d kytketään peräkkäin, yksi kerrallaan, siirtolinjan tähän vertikaaliosaan eri korkeuksilla. Jokaisessa lisäyspisteessä hakevilta lisätään siirtolinjassa olevan hal-5 kaisukasvun kartiomaisessa osassa. Kuten kauttaviivoilla varustettujen vaihtoehtojen 13bALT/13dALT osoitetaan, pumpuista tulevat kytkökset voidaan sen sijaan siirtää sivulta sivulle siirtolinjalla.

Kuvio 11 esittää poikkileikkauskuvaa kolmannesta suoritusmuodosta siitä, miten 10 pumppujen linjat 13a-13d voidaan yhdistää yhden ainoan siirtolinjan 13abcd muodostamiseksi. Tässä laimennusnesteen syöttölinja 15 muodostaa vertikaaliosan siirtolinjasta kohti keittimen yläosaa, ja kunkin pumpun kukin linja 13a, 13b, 13c, 13d on kytketty samalla korkeudella tähän vertikaaliosaan siirtolinjasta. Hakevirran li-säyspiste on edullisesti siirtolinjalla olevan halkaisijakasvun kartiomaisessa osassa ja 15 kukin kytketty linja on orientoitunut ylöspäin ja kallistettu kulmalla suhteessa verti-kaaliorientaatioon välillä 20-70 astetta. Kuvio esittää ainoastaan kytkennät 13a, 13b, 13c, koska kytkentä 13d on siinä osassa, joka tässä kuviossa on poisleikattu.

Keksintö ei rajoitu yllämainittuihin suoritusmuotoihin. Lisää variaatioita on mahdollis-20 ta tehdä seuraavien patenttivaatimusten puitteissa. Kuvioissa 1 ja 8 esitetyissä suoritusmuodoissa voidaan joissakin sovelluksissa jättää pois esimerkiksi siivilä SCI ja paluulinja 40 edullisesti suuremman irtotiheyden omaavan puumateriaalin, kuten lehtipuun (HW) keittämiseksi, joka materiaali vastaavan tuotantovolyymin saavuttamiseksi vaatii vähemmän nestettä siirron aikana.

25 Silloin kun käytetään helposti impregnoituvaa ja neutraloituvaa raakapuumateriaalia, ^ esimerkiksi sellaista raakapuumateriaalia kuten tikkuhake tai puulastut, joilla on hy- ^ vin ohuet dimensiot ja nopea impregnointiaika, voi astia 3 ääritapauksissa olla yk- g sinkertainen putki, jonka halkaisija olennaisesti vastaa astian pohjaosassa olevaa sankomaista ulostuloa 10.

x 30 Jos astiaan 3 syötetty hake on jo hyvin höyrykäsitelty, voidaan nestepinnan korkeus

CC

LIQlev asettaa hakekorkeuden CHLev yläpuolelle.

^ Esitetyissä suoritusmuodoissa astiassa 3 käytettiin alkalista esikäsittelyä, mutta on m o mahdollista käyttää prosessia, jossa esikäsittelyn muodostaa happoesihydrolyysi.

δ

CVJ

Claims (9)

1. Syöttöjärjestelmä jatkuvatoimista höyryfaasikeitintä (6) varten, jossa syöttöjärjes-telmässä puuhaketta syötetään jatkuvasti keittimen yläosaan, jossa muodostetaan 5 hakekorkeus (CHLev) nestepinnan korkeuden (LIQlev) yläpuolelle keittimen yläosaan ja syötetään ulos keittimen pohjaosasta, tunnettu siitä, että keittimen yläosaan syötettävä puuhake suspendoidaan astiassa (3) hakesuspension muodostamiseksi, ainakin kaksi pumppua (12a, 12b) on rinnan kytketty astian pohjaosaan, jossa kukin pumppu pumppaa hakesuspensiota siirtolinjan (13a-d/13ab) kautta keittimen ylä-10 osaan ja siirtolinjan ulostulo avautuu suoraan alas keittimen yläosaan, jolloin ha-kesuspensio putoaa suoraan keittimen yläosaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen syöttöjärjestelmä, tunnettu siitä, että ainakin kolme pumppua on kytketty rinnan astian pohjaosaan. 15

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen syöttöjärjestelmä, tunnettu siitä, että ainakin neljä pumppua on kytketty rinnan astian pohjaosaan.

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen syöttöjärjestelmä, tunnettu 20 siitä, että pumput on kytketty symmetrisesti astian pohjaosaan.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen syöttöjärjestelmä, tunnettu siitä, että keittimen yläosaan syötettävä puuhake suspendoidaan astiassa (3) hakesuspension muodostamiseksi, johon astiaan on järjestetty nesteen syöttö ohjattu- 25 na pinnankorkeuden anturilla (20), joka asettaa nestepinnan korkeuden (LIQlb/) ^ ainakin 10 metrin, edullisesti ainakin 15 metrin ja vielä edullisemmin ainakin 20 met- o rin korkeudelle. i O) cp 1^

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen syöttöjärjestelmä, tunnettu x 30 siitä, että astian pohjaosaan on liitetty sankomainen ulostulo, jossa on ylempi si- CC sääntulo, sylinterimäinen vaippapinta ja pohja, jossa ainakin kahden rinnakkaisen r^· g pumpun (12a, 12b) sisääntulot on liitetty sylinterimäiseen vaippapintaan pumppujen LO o ulostulojen ollessa liitettyinä siirtolinjaan (13a, 13b), joka johtaa keittimen yläosaan, ° ja jolloin sekoitin (11) on järjestetty pyörimään sankomaisessa ulostulossa, jolloin sekoittimessa on ainakin kaksi kaavintavartta, jotka pyyhkäisevät sankomaisen ulostulon vaippapintaan järjestettyjen pumppusisääntulojen yli.

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen syöttöjärjestelmä, tunnettu 5 siitä, että kukin pumppu (12a, 12b) pumppaa hakesuspension siirtolinjan ensimmäisen osuuden (13a, 13b) läpi keittimen yläosaan ja ainakin kahden pumpun siirto-linjojen ensimmäiset osuudet yhdistyvät yhteenliittymispisteessä (16) siirtolinjan yhdistetyn toisen osuuden (13ab) muodostamiseksi ennen kuin tämä toinen osuus johdetaan kohti keittimen yläosaa. 10

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen syöttöjärjestelmä, tunnettu siitä, että ensimmäisen pumppuryhmän ainakin kahden pumpun (12a, 12b) siirtolinjojen ainakin toinen osuus (13ab) on yhdistetty toisen pumppuryhmän ainakin yhden pumpun (12c, 12d) siirtolinjojen toiseen osuuteen (13cd) yhteenliittymispisteessä (16") siir- 15 tolinjan yhdistetyksi kolmanneksi osuudeksi (13abcd) ennen kuin tämä kolmas osuus johdetaan kohti keittimen yläosaa.

9. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-6 mukainen syöttöjärjestelmä, tunnettu siitä, että sisääntulo (13a, 13b) siirtolinjaan on yhdistetty kuhunkin yksittäi- 20 seen pumppuun ja siirtolinjan ulostulo on yhdistetty keittimen yläosaan, jolloin keittimen yläosassa on yhtä monta ulostuloa kuin on pumppujen lukumäärä. C\J δ CM σ> cp X X Q. 1^ LO O LO O δ CM