FI57483B - Foerfarande och anordning foer torkning av cellulosa - Google Patents

Description

G35^J ΓβΙ ««KWULUTUejULKAIlO cn Λ αχ ™ (11) UTLÄGGNI NGSSKRIFT 5 74 Ο 3 ^ ν ^ (51) Kr.ik.3/int.a3 F 26 Β 3/10 SUOMI —FINLAND (21) P»t*nttlh*k*imJ*— PatMitanaökninf 1268/71 (22) Hak«ml*pllvl — AnaBIcnlnpdtf 06.05-71 (F0 (23) AJkuptlvi-—Gilttfh«t*dif 06.05 - 71 (41) Tullut julkiMksI — Bltvtt off«ntli| 07.10.72

Patentti· Ja rekisterihallitus (44) NthtivUulpanon jt kuuL|ulktliun pvm. — , n

Patent· och registerstyrelsen Amttktn uutgd och utUkrlfwn publicartd 30.0U. 80 (32)(33)(31) Pyy»1 «tr «uoHmm*—priori*·» 06.0U. 71

Ruotsi-Sverige(SE) UU58/7I

(71) MoDo-Chemetics Aktiebolag, Fack, 891 01 Örnsköldsvik, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Bengt Olof Arvid Hedström, Göteborg, Ruotsi-Sverige(SE) ("Jk) Leitzinger Oy (5U) Menetelmä ja laite selluloosan kuivaamiseksi - Förfarande och anordning för torkning av cellulosa Tämä keksintö tarkoittaa menetelmää selluloosan kuivaamiseksi, joka hiutaleiden muodossa yhdessä kaasun kanssa saatetaan virtaamaan kuivaus laitteen läpi, joka käsittää joukon oleellisesti samalla tavoin rakennettuja ja toisiinsa sarjakytkettyjä kuivausyksiköitä, joista jokainen muodostuu kuivausosasta ja sen loppup.äähän järjestetystä lämpötilantasausosasta, jolloin kuivauslaitteen alkupää-hön tuleva kaasun ja selluloosahiutaleiden seos Saatetaan kulkemaan toistuvissa lämmitys-lämmcntasauskierroksissa sillä tavalla, että jokaisessa lämmitysosassa johdetaan lämpöä jatkuvasti kaasuun ja tämän mukana virtaaviin selluloosahiutaleisiin ja että jokaisessa lämpötilantasausosassa kaasun ia selluloosahiutaleiden väliset lämpötilaeroavaisuudet tasoitetaan niiden välisen lämmönsiirron avulla.

Keksintö tarkoittaa sen lisäksi kuivauslaitetta edellä mainitun menetelmän toteuttamiseksi, johon laitteeseen kuuluu joukko oleellisesti samalla tavalla rakennettuja ja toistensa kanssa sarjaan kytkettyjä kuivausyksiköitä. joista jokainen muodostuu lämmitys-osasta ja sen loppupäähä.n liittyvästä lämpötilantasausosasta, kui-vausyksiköiden ollessa kytketyt sarjaan keskenään kuljetuspuhalti-nien avulla sillä tavoin, että edellisen kuivausyksikön lämpöti-leintasausosan loppupää on liitetty kuljetuspuhaltimen imupuoleen, 57483 jonka painepuoli on liitetty seuraavan kuivausyksikön kuumennusosan alkupäähän sekä että jokaisessa kuivausyksikössä kuumennusosa käsittää ensimmäisen kulje-tusputken joka ympäröi sitä pitkin kulkevia höyryputkia ja että lämpötilatasa-usosa käsittää toisen kuljetinputken, joka on järjestetty oleellisesti yhdensuuntaisesti ensimmäisen kuljetusputken kanssa ja on päästään yhdistetty siihen.

Selluloosan nk. hiutalekuivausta varten valmistetaan tavallisesti kuituraina poistamalla vesi kuitususpensiosta ja puristamalla se hyvin tiiviiksi tarkoitusta varten sopivasti muodostetussa puristimessa, esim. telapuristimessa. Täten saatu kuituraina revitään repimislaitteella hiutaleiksi, jotka kuivataan saattamalla ne jonkin aikaa virtaamaan yhdessä lämpimän kaasun kanssa.

Tunnetuilla hiutalekuivausmenetelmillä ja laitteilla on monta epäkohtaa. Lämmön takaisinsaanti muodostuu huonoksi kun vaaditaan suuria kaasumääriä lämmön kuljettamiseksi kuivattavaan tavaraan. Erityisen suuret ovat nämä epäkohdat selluloosatehtaissa, joiden lämpimän veden tarve on suuri, kuten on laita voimamassatuotantoa varten tarkoitetuissa tehtaissa. Liian korkeat kaasunlämpötilat kuivatuksessa saattavat tietyissä tapauksissa helposti vaarantaa selluloosamassan laadun. Vaihtelut massankuljetuksessa kuivauslaitteiden läpi ruuhkautumineen ja sen seurauksena laitteen kanavien tukkeutuminen ovat yleisiä.

Ruotsalaisesta patenttijulkaisusta 216 788 on tunnettu selluloosamassan hiutaleen kuivausmenetelmä. Kuivaus tapahtuu myllyssä, jossa on puhallinvaikutus ja tapahtuu siten, että massa hiukkasmuodossa syötetään myllyyn ilmanvirtauksessa jolloin läh-tölämpötila on 300-550°C. Myllyssä aikaansaadaan tehokas ilman ja massan sekoitus jolloin samanaikaisesti massa desintegroidaan. Seos saatetaan turbulenssikäsitte-lyyn, jolloin ilman ja massan määrät sekä turbulenssi ovat sellaisia, että vesi nopeasti haihtuu massasta ja ilma näin ollen nopeasti jäähtyy niin, että massa ei kuumene yli 120°C, massan ja ilman seos puhalletaan tämän jälkeen myllystä sykloo-niin, jossa massa erotetaan ilmasta. Kuivaus tapahtuu lyhyellä aikajaksolla, joka tavallisesti on lyhyempi kuin 5 sekuntia.

Ainekuormitus tässä menetelmässä muistuttaa esillä olevaa keksintöä. Kuitenkin korkean ilmanlämpötilan ja lyhyen kuivausajan käyttö saattavat olla haitallisia massan laatua ajatellen jolloin lisäksi menetelmän toteuttaminen saattaa taloudellisesti olla epäedullista, koska energian kulutus on korkea ja mahdollisuudet ottaa energiaa talteen uudelleen käyttöä varten ovat pienet.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on mahdollisimman suuressa määrin eliminoida edellä selostetut epäkohdat, jotka liittyvät näihin asti tunnettuihin menetelmiin ja laitteisiin.

57483

Keksintö ratkaisee ongelmat, jotka aiheutuvat lämmönsiirto-olosuhteista kaasun ja massaosasten välillä esittämällä menetelmän ja laitteen, joissa lämmönvaihtelu tapahtuu peräkkäin pitkin massaosasten kuljetusmatkaa massaosasten ja kaasun sekoitussuhteen ollessa sopivan, jolloin hyvä lämpötalous saavutetaan siten, että kui-vatuslämpö johdetaan massaosasiin lämmittämällä epäsuorasti se kaasuvirta, jossa niitä kuljetetaan. Lämmitykseen voidaan käyttää matalan kyllästyspaineen 2-3 aty:stä aina 12 aty:iin tai sen yli, omaava höyryä aina paikallisten olosuhteiden mukaan. Keksinnön mukaan tulee mahdolliseksi, että massan kuivaus voi tapahtua sopivassa lämpötilassa samalla kuin käytettyä kaasua voidaan käyttää lämpimän veden valmistukseen.

Keksinnön mukainen menetelmä tunnetaan oleellisesti siitä, että selluloosahiutalei-den ja kaasun määrä kumpikin omalla tunnetulla tavallaan säädetään siten, että mater iaalikuormitus lämmitysosissa pidetään alle 0,35 kg kuivaa selluloosaa kiloa kohti mukana virtaavaa kaasua ja samanaikaisesti lämmöntuonti ja lämpötilantasaus kumpikin tunnetulla tavalla säädetään niin, että kuvauslaitteesta ulosmenevä kaasu säilyttää kostean lämpötilan joka ei alita 60°C, ja kuivan lämpötilan joka ei ylitä 120°C. Keksinnön mukainen laite tunnetaan oleellisesti siitä, että jokaisessa lämmi-tysosassa ovat höyryputkien mitat sellaiset ja ne on kuljetusputken sisäosan poikkipinta-alalla järjestetty oleellisesti tasaisesti sellaisille etäisyyksille toisistaan, että lämmitysosan hydrauliläpimitta ei ylitä 200 mm.

Materiaalikuormituksen ylittäessä 0,35 kg kuivaa selluloosaa virtaavaa kaasukiloa kohti muodostuu kuljetussysteemiin kuituverkko, koska tällöin mitkään kuidut eivät pääse liikkumaan vaan joutuvat kosketuksiin muiden kuitujen kanssa. Jos kaikki kuidut ihanneasennossa olisivat suoria, alkaisi kuituverkosto muodostua jo ainekuormi-tuksissa 0,05 ja 0,10 kg kuivaa selluloosaa kiloa kohti mukana virtaavaa kaasua, mutta koska käytännössä selluloosamassa ei ole kokonaan hajoitettua ja kuidut yhteen-kierrettyjä, voidaan ilman suurta vaaraa sallia materiaalikuormitus kuivauslaitteen lämmitysosissa aina 0,35 kiloon kuivaa selluloosaa kaasukiloa kohti. Nykyisillä ma-teriaalikuormituksilla täytyy lämmitysosan hydrauliläpimittaa rajoittaa niin, että nopeusprofiili sen kuljetusputkissa ei saa mitään ei-stabiilia (suoraa) osaa samaa suuruusluokkaa kuin materiaalin muodostamat kasautumat. Jos tällaisia ei-stabiileja osia on, muodostuu helposti nopeusprofiilin lievää deformaatiota, joka saattaa aiheuttaa vaihteluja kuljetuksessa siitä aiheutuvine tukkeutumineen. Laitekoko kuohkeutetulle massalle on kokeellisesti osoittautunut olevan 50 - 100 mm, joka vastaa nopeusprofiilin "vakio-osaa" virranjohtiroessa, jonka hydrauliläpimitta on 200 mm. Lämmitysosan hydrauliläpimitta ei sen vuoksi mielellään saa ylittää 200 mm. Jotta kuivauslaitteesta ulostulevan kaasun lämpöä taloudellisesti voitaisiin käyttää hyväksi lämpimän veden valmistukseen, tulee kaasun kostean lämpötilan olla vähintään 60°C. Käytännöllisissä kokeissa on myös · ' 57483 osoittautunut, että kuivausajoissa, jotka ovat aktuelleja keksinnön mukaisessa kuivauslaitteessa, ei ulosmenevän kaasun lämpötila saa ylittää 120°C, jotta massan laatu ei joutuisi vahingoittamis-vaaralle alttiiksi.

Keksinnön mukaisen laitteen asennuskustannukset tulevat alhaisemmiksi kuin aikaisemmin tunnetuissa laitteissa massan hiutalekui-vausta varten vaikkakin käytetään matalapainehöyryä lämmitykseen, riippuen suurimmaksi osaksi siitä, että lämmitys tapahtuu joukossa kuivausyksiköitä lämpötilantasauksella selluloosahiutaleiden ja kuljetuskaasun välillä jokaisen kuivausyksikön lämmitysosan jälkeen. Sen johdosta, että kuivauslämpö johdetaan peräkkäin mussa-osasten kuljetuksen aikana laitteen läpi, tulevat käsiteltävät kaasumäärät pieniksi ja seurauksena tästä kuljetuspuhaltimet ja sykloonit jne. suhteellisen pieniksi, mikä edesauttaa kustannusten alentamisessa.

Keksinnön mukainen laite tarvitsee erityisen vähän tilaa sen ansiosta, että kuljetin edullisesti voidaan sovittaa pystysuoraan. Koko kuivauslaitos voidaan sijoittaa ulkosalle, jolloin tarvitaan vain sääsuoja moottoreita ja kojevarusteita varten, mikä merkitsee minimaalisia rakennuskustannuksia.

Laite sallii helposti muun kaasun kuin ilman käytön (esim. kemiallisen inertin kaasun, kuten ilman, josta happisisältö on poistettu) kuivausta varten, samoin kuin kuivauksessa poistuneen nesteen (esim. asetoni-uute-kuivauksessa) helpon talteenottanisen. Täten voidaan saavuttaa erityisen edulliset kuivausolosuhteet.

Laitetta selostetaan lähemmin seuraavassa viittaamalla oheenliitettyjen piirustusten kuvioihin.

Kuv. 1 esittää kaaviollisesti sivulta nähtynä kahta kuljetuspuhal-linta niiden yläpuolelle sijoitettunne lyhennettynne kulje-tusputkilaitelmineen, jotka yhdessä muodostavat kaksi laitteen kuivausyksikköä.

Kuv. 2 esittää kuviosta 1 pitkin viivaa I-I otettua leikkausta sivulta nähtynä.

5 57483

Kuviot 3-5 esittävät yksityiskohtia höyryputkijärjestelmästä kuumennettavien kuljetusputkien sisällä.

Kuv. 6 esittää kaaviollisesti lyhennettyä sivukuvaa keksinnön mukaisesta sisäänrakennetusta kuivauslaittesta.

Kuv. 7 esittää kuviosta 6 pitkin viivaa III-III otettua tasokuvaa.

Kuviossa 1 on esitetty kuljetuspuhaltimet 1 suoraan kytkettynne käyttömoottoreineen 3 ja puhaltimien imupuolelle liitettynne kar-tioputkineen 5. Kuljetuspuhaltimien 1 painenysien yläpuolelle on sovitettu pystysuorat kuljetusputket 7, jotka alapäästään on varustettu kartiokappaleilla 9. Kuljetusputket 7, jotka ovat poikkileikkaukseltaan pääasiallisesti neliönmuotoisia, ovat sisäpuolelta varustetut höyryn avulla lämmitettävillä höyryputkilla sekä sijoitetut siten, että niiden keskiviivat lankeavat yhteen kuljetuspuhal-timen 1 poistonysien keskiviivojen kanssa. Kuljetusputket 7 ovat yläpäästään varusttetu 180-asteisilla mutkaputkiila 13, jolloin kuljetusputket kartiokappaleiden 15 välityksellä liittyvät toiseen kuljetusputkeen 17, jonka poikkileikkaus on pääasiallisesti neliönmuotoinen ja joka on sovitettu tiiviisti kuljetusputken 7 viereen. Kuljetusputki 17 muuttuu alapäästään poikkileikkaukseltaan pyöreäksi liittyessään kartioputkeen 5, joka vuorostaan on liitetty seuraavan kuljetuspuhaltimen imupuoleen. Mutkaputki 13 on siten muodostettu, että sen poistoläpimitta vähenee sopivimman 30-40 % koko pinta-alan vähenemisen ollessa paikallistettu mutkaput-ken sisäkehään siirryttäessä kartiokappaleeseen 15. Kuviossa 2 on esitetty tuloputket 19, sulkuventtiili 21 sekä höyryn jakelu-putket 23. Edelleen esitetään kokoojaputket 25, sulkuventtiili 27 ja kondensaatin poistoputket 29. Kuvioissa 3 ja 4 esitetään osia pystysuorasta leikkauksesta kuljetusputken 7 läpi sisäpuolisine höyryputkineen 11. Kuviossa 3 esitetään kuljetusputken 7 yläosaa ja miten höyryputket 11 on hitsattu jakeluputkiin 23 höyryputkien väliin hitsattunne auranmuotoisine suojuksineen 31. Kuviossa 4 esitetään kuljetusputken alaosa ja miten höyryputket 11 alapäästään ovat varustetut kartiokappaleella, joka hitsataan kokooja-putkiin 25. Kuviossa 5 esitetään vaakasuora leikkaus kuljetusput-kesta 7 pitkin viivaa II-II kuviosta 4.

Kuvio 6 esittää lyhennettynä sivukuvana ajateltua sisäänraken-nettua kuivauslaitetta sisääntuloputkineen 3 3 ja poistoputki-vj,. , ,· 6 57483 neen 35. Kuvio 7 on tasokuva pitkin viivaa III-III kuviosta 6, esittäen miten yhdeksän kuivausyksikköä on yhdistetty kuivauslait-teeksi.

Kuivauslaite on varustettu vaadittavilla,, sinänsä tunnetuilla säätölaitteilla, joita ei ole esitetty kuvioissa, selluloosahiuta-leiden syöttämisen, kaasun ja lämmön sekä kuljetusnopeuden säätelemiseksi ja siten kestoaikojen säätämiseksi kuivauslaitteen eri osissa.

Kuivauslaite toimii sillä tavalla, että selluloosahiutaleiden ja kaasun (tavallisesti ilman) seos ylipaineella johdetaan laitteeseen tuloputken 33 kautte, joka ulottuu ensimmäisen kuljetuspu-haltimen 1 imupuolelle, joka kuljettaa seoksen pystysuorassa kar-tiokappaleen 9 ja kuljetusputken 7 läpi, samalla kun höyryä johdetaan kuljetusputken 7 sisään sovitettuihin höyryputkiin jakelu-putkien 23 kautta. Johtuen lämpötilojen eroista seoksen ja höyry-putkien ulkopunnan välillä tapahtuu lämmönsiirto höyryputkista ilman ja selluloosahiutaleiden seokseen. Mainitun lämmönsiirron johdosta jäähtyvät höyryputken lämpötilaan, joka alittaa höyryn kyllästyslämpötilan, minkä vuoksi tapahtuu höyryn tiivistymistä höyryputkien sisäsivulla, tii.vistysmislämmön siirtyessä höyryput-kien seiniin. Muodostunut tiiviste valuu alas ja kerääntyy kokoo-japutkiin 25, josta se johdetaan laitteesta poistoputken 29 kautta. Höyryn luovuttama lämpö siirtyy seokseen ja ensi kädessä sen ilmaan, joka nopeasti absorboi lämmön. Lämmenneestä ilmasta tapahtuu jatkuva lämmön siirto selluloosahiutaleisiin. Nämä eivät kykene absorboimaan lämpöä niin nopeasti kuin ilma, minkä vuoksi ilman ja selluloosahiutaleiden välillä syntyy lämpötilaero matkalla kuljetusputken 7 läpi. Sen vaaran pienentämiseksi, että sel-luloosahiutaleet tarttuisivat jakeluputkeen 23, ovat nämä sovitetut eri tasoille kuljetusputken 7 sisään. Sama koskee kokooja-putkia 25, joiden erilainen sijoitus korkeussuunnassa helpottaa seoksen kulkua niin, että tukkeutumisen vaara pienenee. Jakelu-putkiin 23 höyryputkien 11 väliin hitsattujen auran muotoisten suojusten 31 tarkoituksena on myös estää kuljetusputken 7 tukkeutuminen. Kuljettuaan kuljetusputken 7 läpi tulee seos ensin mutkaputkeen 13, jossa sen ylöspäin suunnattu virtaus taittuu 180 astetta alaspäin kuivausyksikön lämpötilantasausosan läpi, jonka muodostaa paitsi mutkaputki 13, kartiokappaleet 15, 5, kul-

C'·^ L

7 57483 jetusputki 17 ja kuljetuspuhallin 1. Tässä kuivausyksikön osassa, ei ole lämmityslaitteita, minkä vuoksi selluloosahiutaleet sen läpi kulkunsa aikana ehtivät absorboida suurimman osan ympäröivän ilman lämpöä, jolloin lämpötilaerot selluloosahiutaleiden ja ilman välillä huomattavasti pienenevät. Erityisen suotuisa lämpötilaa tasoittava teho saadaan kuljetuspuhaltimessa 1 ja välittömästi sen jälkeen selluloosahiutaleiden ja ilman korkeiden suhteellisten nopeuksien johdosta. Edellä selostettu seoksen käsittely toistetaan sen jälkeen sarjaan sovitetuissa kuivausyksiköis-sä, minkä jälkeen seos poistuu laitteesta poistoputken 35 kautta, josta se johdetaan syklooniin (ei esitetty) valmiiksikuivattujen selluloosahiutaleiden eroittamiseksi kosteasta ilmasta.

Sen johdosta, että mutkaputki 13 on varustettu virtauspinta-alan kuristuskondalla joka on sijoitettu sen sisäkehälle ja että vä-littömästi mutkaputken jälkeen on sovitettu sopivan muotoinen kar-tiokappale 15, pienenee päästö, joka normaalisti esiintyy tavanomaisen mutkaputken lopussa ja välittömästi sen jälkeen sen sisäreunalla, jolloin myös pyörrevirtaukset päästöalueella pienenevät, jotka muutoin voivat aiheuttaa selluloosahiutaleiden kasaantumista mutkaputken sisäreunan jälkeen tulevalla alueella. Tällaiset kasaantumat aiheuttavat sen vaaran, että kuljetus tapahtuu nykäyk-sittäin johtaen kuivauslaitteen tukkeutumisen.

Edellä oleva selitys liittyen oheisiin piirustuksiin antaa ainoastaan esimerkin keksinnön käytöstä, ja monet eri vaihtoehdot ovat mahdollisia jäljempänä esitettävien patenttivaatimusten puitteissa. > * :·-:· f * ;

Claims (2)

57483

1. Menetelmä selluloosan kuivaamiseksi, joka hiutaleiden muodossa yhdessä kaasun kanssa saatetaan virtaamaan kuivauslaitteen läpi, joka käsittää joukon oleellisesti samalla’tavoin rakennettuja ja toisiinsa sarjakytkettyjä kuivausyksiköitä, joista jokainen muodostuu lämmityedsasta ja sen loppupäähän järjestetystä lämpö-tilantasausosasta, jolloin kuivauslaitteen alkupäähän tuleva kaasun ja selluloosahiutaleiden seos saatetaan kulkemaan toistuvissa lämmitys-lämmöntasauskierroksissa sillä tavalla, että jokaisessa lämmitysosassa johdetaan lämpöä jatkuvasti kaasuun ja tämän mukana virtaaviin selluloosahiutaleisiin ja että jokaisessa lämpöti-lantasausosassa kaasun ja selluloosahiutaleiden väliset lämpö-tilaeroavaisuudet tasoitetaan niiden välisetn lämmönsiirron avulla, tunnettu siitä, että selluloosahiutaleiden ja kaasun määrä kumpikin omalla tunnetulla tavallaan säädetään siten, että materiaalikuormitus lämmitysosissa pidetään alle 0,35 kg kuivaa selluloosaa kiloa kohti mukana virtaavaa kaasua ja samanaikaisesti lämmöntuonti ja lämpötilantasaus kumpikin tunnetulla tavalla säädetään niin, että kuivauslaitteesta ulosmenevä kaasu säilyttää kostean lämpötilan joka ei alita 60°C ja kuivan lämpötilan, joka ei ylitä 120°C.

2. Kuivauslaite patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi selluloosankuivauksessa, joka hiutaleiden muodossa yhdessä kaasun kanssa saatetaan virtaamaan kuivauslaitteen läpi, johon laitteeseen kuuluu joukko oleellisesti samalla tavalla rakennettuja ja toistensa kanssa sarjaan kytkettyjä kuivausyksiköitä, joista jokainen muodostuu lämmitysosasta (9, 7, 11) ja sen loppupäähän liittyvästä lämpötilantasausoäasta (13, 15, 17, 5) kuivausyksiköiden ollessa kytketyt sarjaan keskenään kuljetus-puhaltimien (1) avulla sillä tavoin, että edellisen kuivausyksi-kön lämpötilantasausosan loppupää (5) on liitetty kuljetuspuhal-tirren (1) imupuoleen, jonka painepuoli on liitetty seuraavaan kuivausyksikön Ijfcnraitysosan alkupäähän (9) sekä että jokaisessa kuivausyksikössä'läinmity'80sä käsittää ensimmäisen kuljetusput-ken (7), joka ympäröi sitä pitkin kulkevia höyryputkia (11) ja että lämpötilantasausosa käsittää toisen kuljetinputken (17) joka on järjestetty oleellisesti yhdensuuntaisesti ensimmäisen kuljetusputken (7) kanssa ja on päästään yhdistetty siihen, t u n - kk·' t, tv 9 57483 n e t t u siitä, että jokaisessa lämmitysosassa (9, 7, 11) ovat höyryputkien (11) mitat sellaiset ja ne on kuljetusputken (7) sisäosan poikkipinta-alalle järjestetty oleellisesti tasaisesti sellaisille etäisyyksille toisistaan, että lämmitysosan hydrauli-läpimitta ei ylitä 200 mm. t.'Sk' .L s AU 57483