FI60072C - Foerfarande och anordning foer foerbaettring av vaermeekonomin vid torkning av cellulosamassa - Google Patents

Description

fviär*] ΓΒΐ m,KUULUTUSJULKAISU £Γ\Γ\Ί O

JläA IBJ uTLAGG NI NGSSKRI FT 0UU/Z

fc) r,y 1'tliy 13 11 l:n ^ T ^ (51) K».ik.3/int.ci.3 F 26 B 17/10 SUOMI — FINLAND (21) P»t«nttlh*k*mu« — Patwitameknlnf 750793 (22) HtkamltpUvt —Ara0knl«i|*dag 18.03.75 ' * (23) Alkupllvi — Glhl(h«t*dtf 18.03-75 (41) Tullut (ulklMluI — Bllvlt off.mll* 23-09-75

Patentti- ja rekisterihallitus .... .. , . . . . . (44) Nlhtlvlkilpsnon jt kuuLjulktliun pvm. — Q,

Patent- och registerstyrelsen AntMun ucl.*d och utl.skrifc.n pubiicurad 31-07.81 (32)(33)(31) Pyydetty *tuoik*us—-Be|Ird prlorltut 22.03-7^

Ruotsi-Sverige(SE) 7^03903-3 (71) MoDo-Chemetics AB, Box 313, 3-891 01 Ömsköldsvik, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Bengt Olof Arvid Hedström, Göteborg, Ruotsi-Sverige(SE) (7^) Ruska & Co (5M Menetelmä ja laite lämpötalouden parantamiseksi selluloosamassan kuivauksessa - Förfarande och anordning för förbättring av vänneekonomin vid torkning av cellulosamassa Tämän keksinnön kohteena on menetelmä ja laite selluloosamassan kuivaamiseksi saavuttaen parannettu lämpötalous sekä parannettu konvektiivi-nen lämmönsiirto kuivauksessa, jolloin selluloosamassaa löyhässä muodossa, nk. hiutaleina syötetään korkeampaa painetta vastaan ylipaineen alaisena olevaan kuivausyksikköön, johon samanaikaisesti johdetaan kanto-kaasua mahdollisesti tulistetun vesihöyryn muodossa paineen alaisena ja jolloin hiutaleet ja höyry saatetaan kulkemaan kuivausyksikön läpi, minkä jälkeen hiutaleet ja höyry erotetaan ja hiutaleet syötetään alempaa painetta vastaan valmiiksi kuivatuksi tuotteeksi tai johdetaan lisäkuivaus-vaiheeseen.

i

Valmistettaessa kemiallista massaa ja paperia kuluu suuria määriä energiaa. Sähköenergian lisäksi tarvitaan suuria määriä lämpöenergiaa, tavallisesti höyryn muodossa keittämistä, haihduttamista, kuivausta jne. sekä mahdollisesti myös valkaisua varten. Jokaisessa tällaisessa osamenetelmässä on voitu vähitellen parantaa lämpötaloutta, mutta mitään eri energian kulutusyksiköiden varsinaisessa merkityksessä radikaalista yhteistoimintaa ei ole voitu saavuttaa.

Sitäpaitsi tietyissä tapauksissa energiankulutus on kasvanut siirryttäessä teknologiasta toiseen, esimerkiksi siirryttäessä sulpun rainakuivauksesta hiutalekuivaukseen. Tosin sulppu kuivataan tavallisesti mekaanisesti suurempaan kuiva-ainepitoisuuteen ennen sumpun tavallista hiutalekuivausta verrattuna tavalliseen sulpun rainakui- 2 60072 vaukseen, mutta lämpötalous on kuitenkin hiutalekuivauksen epäkohta. Tavallisessa hiutalekuivauksessa, jossa tavallisesti öljyn poltosta saatuja kaasuja ilmakehän paineessa käytetään kokonaan tai suurimmaksi oksaksi energialähteenä, lämmönkulutus on huomattavasti suurempi, esimerkiksi noin 3,8 MJ/kg haihdutettua vettä verrattuna arvoon noin 2,9 MJ/kg haihdutettua vettä rainakuivauksessa. Eräs tärkeä periaatteellinen ero näiden kahden kuivaussysteemin välillä, kun ne on järjestetty tavallisella tavalla, on se, että mahdollisuuksia aikaansaada vastapainevoima (sähkövoima) ei ole olemassa öljylämmitetyssä hiutalekuivauksessa. Tavallisessa hiutalekuivauk-sessa käytetään suhteellisen suuria ilmamääriä, mikä suuressa määrässä on osaltaan syynä huonontuneeseen lämpötalouteen. Hiutalekuivauksessa on periaatteessa ajateltavissa jäljitellä rainakuivauksen toimenpiteitä paremman lämpötalouden saavuttamiseksi siten, että joukko kuivausvaiheita, jotka muodostuvat höyrylämmitteisestä lam-mönvaihtimesta plus kostean ilman ja sulpun erottimista, järjestetään sopivalla tavalla. On myöskin mahdollista järjestää nämä vaiheet siten, että ilma johdetaan periaatteessa vastavirtaan sulppuun nähden. Hiutalekuivauksen lisäparannuksia on äskettäin ehdotettu ja selitetty ruotsalaisessa patenttijulkaisussa 341 909. Tässä järjestelmässä lämpöpinta ulottuu kuivauslaitteiston koko pituudelle. Tällöin ei ole tarpeellista erottaa kosteaa ilmaa ja sulppua eri kuivausvaiheiden välillä. Tällöin jokaisessa kuivausvaiheessa lämmitetään ilman ja sulpun seos epäsuorasti höyrylämmitteisten lämpö-pintojen avulla. Tämän ansiosta tulee mahdolliseksi ylläpitää suhteellisen suuri keskimääräinen lämpötilaero kuivan lämpöpinnan ja märän sulpun kantokaasuna käytetyn ilman välillä.

Aikaisemmin on ehdotettu myöskin enemmän tai vähemmän yleisesti käytettävää tapaa lämpötalouden parantamiseksi tavallisissa kuivaus-järjestelmissä, jotka toimivat oleellisesti ilmakehän paineessa ja ilman ollessa kuivausväliaineena. Eräässä turpeen kuivauksen hyvin tunnetussa järjestelmässä (Bauart VEB, Kneule, "Das Trocknen, Aarau, Sveitsi, 1959, sivu 290) käytetään hyväksi esimerkiksi höyrylämmitteisistä kuivausvaiheista saadun kostean ilman lämpöä lämpimän veden aikaansaamiseksi. Tätä käytetään lämpölähteenä muissa kuivausvaiheis-sa, jotka ovat olennaisesti tavallisesti sovitetut, ts. toimivat ilmakehän paineessa ilman ollessa kuivausväliaineena. Lämpötalouden ilmoitetaan tulevan parannetuksi arvoon noin 1,75 MJ/kg haihdutettua vettä.

5 60072 Lämpöpumppukuivausjärjestelmässä(edellä viitattu Kneule, aivu 291), joka samoin toimii tavallisilla edellytyksillä, ts. olennaisesti ilmakehän paineessa ja ilman ollessa kuivausväliaineena, puristuu vast. laajenee enemmän tai vähemmän kostea kuivaus ilma luovuttaen lämpöä työvaiheeseen, joka periaatteellisesti jäljittelee höyryprosesseissa, esimerkiksi lämpöpumppuhaihdutuksessa tavallista työvaihetta.

Nyt on odottamatta osoittautunut mahdolliseksi, käyttäen hyväksi muita periaatteita, saavuttaa edelleen parannettu energiatalous yhdessä parannetun konvektiivisen lämmönsiirron kanssa, nk. hiu-talekuivauksessa selluloosatehtaassa, esimerkiksi osittain kombinoidussa tehtaassa, jossa sulpun osa jalostetaan edelleen paperiksi. Mitä tulee sulpun (selluloosamassan) hiutalekuivaukseen,mikään tunnettu järjestelmä (mukaanluettuna tässä esitetyt) ei käytä hyväksi yhdistettyjä mahdollisuuksia parannetuksi lämpö- ja laitostaloudeksi,jotka tämä keksintö aikaansaa. Keksinnön mukaan parannettu lämpötalous saavutetaan siten, että kantokaasun paine on ainakin 0,12 MPa ja että kuivausyksikkö lämmitetään epäsuorasti vesihöyryllä, jonka kyllästyspaine ylittää kantokaasun paineen. Sisäänsyöttö korkeampaa painetta vastaan suoritetaan sopivasti venttiilin kautta. Paine on sopivasti ainakin 0,2-0,4 MPa tavallisen matalapaineverkon paineen johdosta, mutta korkeampiakin paineita voidaan käyttää. Osa erotetusta höyrystä palautetaan sopivasti kuivausyksikköön (-yksiköihin) mahdollisesti tulis-tuksen jälkeen käyttöä varten kantokaasuna. Jäljellä oleva osa erotetusta höyrystä, jonka höyrynpaine sopivasti on korotettu esimerkiksi arvoon 0,2-0,5 MPa, käytetään sopivimmin sekundäärihöyrynä esimerkiksi paperin kuivaukseen, haihdutukseen, valkaisuun tai sentapaiseen. Puhallin on sopivasti sovitettu kuivausyksikköön, joka on muodostettu paineastiaksi ja johon syötetään hiutaleita ja höyryä. Puhallin on sopivimmin sovitettu hiutaleiden syöttökohtaan ja höyryn johtokohtaan.

Tämän keksinnön mukaan käsiteltävä selluloosamassa voi olla esimerkiksi mekaanista, termomekaanista, neljänneskemiallista, puoli-kemiallista tai kemiallista massaa. Ennen kaikkea massa tai sulppu on kemiallista massaa, kuten sulfaattiselluloosamassaa.

Tämän keksinnön mukainen laite käsittää yhden tai useamman sarjaan sovitetun kuivausyksikön epäsuorine lämmityksineen ja laitteet 4 60072 hiutaleiden muodossa olevan kuitumaisen aineen sisään- ja ulossyöt-tämistä varten.Laite tunnetaan siitä, että kuivausyksikkö (-yksiköt) on muodostettu (muodostetut) paineastiaksi, että sisäänsyöttö-ja ulossyöttölaitteet kuitumaista ainetta varten on sinänsä tunnetulla tavalla muodostetut jatkuvaa tai jaksottaista sisäänsyöttöä vast, ulossyöttöä varten korkeampaa vast, alempaa painetta vastaan esim. venttiilin kautta, jolloin mahdollisesti tulistettua höyryä on käytetty kantokaasuna ja että puhallin on sovitettu aikaansaamaan höyryn ja kuitumaisen aineen kuljetuksen kuivausyksi-kön (-yksiköiden) läpi.

Esimerkkeinä käytettävistä sisään- ja ulossyöttölaitteista mainittakoon ruuvit ja tähtiventtiilit.

Keksinnön mukainen laite voi esimerkiksi olla periaatteessa varustettu sellaisilla kuivausyksiköillä kuin on esitetty ruotsalaisissa patenttijulkaisuissa 300190 ja 341909. Kuivauslaitteet täytyy kuitenkin olla muunnettu siten, että ne voivat toimia kohtalaisen sisäisen paineen alaisena, esimerkiksi paineessa aina 0,4-0,7 MPa. Laitteet kuitumaisen aineen sisäänsyöttämiseksi ilmakehän paineesta korkeampaan paineeseen ovat sinänsä tunnetut. Sama pätee luonnollisesti myöskin laitteisiin kuitumaisen aineen ulossyöttämisek-si kuivausyksiköstä. Kuitumaisen aineen ja kantokaasuna käytetyn höyryn täytyy olla erotettu ennen ulossyöttöä. Tämä erottaminen tapahtuu sinänsä tunnetussa laitteessa, esimerkiksi syklonissa. Luonnollisesti on järjestetty myöskin laitteet mahdollisesti tulistetun höyryn sisäänjohtamiseksi ja kuitumaisesta aineesta erotetun höyryn poistamiseksi.

Esillä olevassa laitteessa lämmitetään kuivausyksiköitä epäsuorasti. Tämä tapahtuu sopivasti kuivausyksikköihin sovitettujen putkien välityksellä, joiden kautta höyry virtaa. Lämpöä luovuttamalla putkien seinämän läpi höyryn ja sulpun seokseen höyryn lämpötila putkissa laskee ja tavallisesti höyry kondensoituu niihin. Tämän läm-mityshöyryn kyllästyspaine voi olla esimerkiksi 0,2 a'0,3 MParsta aina arvoon 1,2 MPa ja suurempikin. Lämmitystä varten sovitetut höyryputket voivat olla sijoitettu ja muodostettu sillä tavalla kuin on esitetty ruotsalaisissa patenttijulkaisuissa 300190 ja 341909. Keksinnön erään toisen sopivan sovellutusmuodon mukaan saatetaan sulppu kulkemaan putkien läpi alapäädystä yläpäätyyn, jolloin putkia ympäröi höyry sulpun ja putkissa olevan kantokaasun epäsuorasti lämmittämiseksi. Putket voivat olla sovitettu esiifter- 5 60072 leiksi kolmiomaisella jaolla. Sen jälkeen tämä kuivausyksikkö on esitetyllä tavalla mutkan välityksellä liitetty seuraavaan puhal-t ime en.

Vielä erään sopivan sovellutusmuodon mukaan laite on järjestetty kaksoislämmönvaihtimen tapaan eli kolmena samankeskisenä putkena siten, että höyry kulkee keskiputkessa ja ulommassa rengasmaisessa tilassa ja sulppuhöyryseos sisemmässä rengasmaisessa tilassa, joka näin on kuumentavan höyryn ympäröimä.

Kuten on esitetty ja kuten seuraavassa tullaan lähemmin selittämään, tämän keksinnön mukaan saavutetaan erittäin hyvä lämpötalous, ts. käyttökustannukset pysyvät alhaisina, mutta lisäksi tämä keksintö aikaansaa myös parannetun konvektiivisen lämmönsiirron, ts. korotetun lämmönsiirtokertoimen (korotetut ot- arvot).

Lämmönsiirtokertoimen ruotsalaisen patenttijulkaisun 341909 mukaisessa laitteessa ilman ollessa kantokaasuna voidaan laskea olevan

O

63 W/m . K. Jos höyry olisi kantokaasuna, lämmönsiirtokertoimen p voidaan laskea olevan 70 W/m . K. Esillä olevassa menetelmässä täk- p si arvoksi saadaan 190 W/m . K. paineessa 0,4 MPa. (edellytyksenä kaikissa laskennoissa on ollut kaasun nopeus 27 m/s hydraulisella läpimitalla 0,176 m). Edellytyksenä, että tätä menetelmää voitaisiin toteuttaa ja että se voisi antaa konvektiivisen lämmönsiirron tässä esitetyn, yllättävän suuren parannuksen, on että kuivausyksi-köiden epäsuoraan lämmitykseen käytetyn höyryn kyllästyspaine ylittää kantokaasuna toimivan, mahdollisesti tulistetun vesihöyryn paineen. Tässä on aikaisemmin mainittu, että paine kuivausyksikössä on ainakin 0,12 MPa ja sopivimmin ainakin 0,2 MPa. Tämä merkitsee sitä, että myöskin kantokaasun, ts. mahdollisesti tulistetun vesihöyryn paine on ainakin 0,12* MPa. Kuten aikaisemmin on mainittu, epäsuoraan lämmitykseen käytetyn höyryn alhaisin kyllästysarvo on 0,2-0,3 MPa ja kyllästyspaine voidaan nostaa aina arvoon 1,2 MPa ja ylikin. Sillä, että kantokaasun paine keksinnön mukaisessa menetelmässä pidetään huomattavasti ilmakehän paineen yläpuolella, ts. paineessa ainakin 0,12 MPa, sopivimmin ainakin 0,2 MPa, aikaansaadaan lämmönsiirtokertoimen mainittu suuri kohoaminen, mikä vuorostaan johtaa yllättävän suuriin voittoihin niin hyvin laitteisto- kuin käyttökustannusnäkökohdista. Parannetun konvektiivisen lämmönsiirron ansiosta tarvittavat lämpöpinnat voidaan tehdä pienemmiksi. Niinpä laskelma osoittaa, että tarvittava kokonaislämpöpin-ta tämän keksinnön mukaisessa kuivaus järjestelmässä tulee noin suo- 6 60072 leksi siitä, mikä tarvitaan ruotsalaisen patenttijulkaisun 3*11909 mukaisessa kuvausjärjestelmässä. Esillä oleva kuvausjärjestelmä tulee siis kokonaisuudessaan pienemmäksi kuin saman kuivauskapasi-teetin omaavat tunnetut kuivausjärjestelmät. Tämän vuoksi pääomakustannukset tulevat myöskin pienemmiksi, vaikka kuivausyksiköt täytyy tehdä paineastioiksi ja apulaitteet samoin täytyy tehdä toimintaa varten paineen alaisena. Mikään tunnettu järjestelmä selluloosamassan kuivaamiseksi ei toimi ylipaineen alaisena.

Keksintöä selitetään lähemmin seuraavassa viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvat 1 ja 2 esittävät kaaviollisesti ja esimerkkeinä keksinnön mukaisten laitteiden erilaisia sovellutusmuotoja.

lehdaskombinaatissa, joesa tietty osa sulpuata, esimerkiksi noin 60 ^ valmistetaan paperiksi ja loput kuivataan myyntiä varten, sulp-pu kuivataan kuvion 1 mukaisessa laitteessa. Tässä kuviossa on esitetty kaksi sarjaan kytkettyä kuivaustornin muotoista kuivausyksik-köä. Nämä on varustettu kuljetuspuhaltimilla 1 välittömästi kytket-tyine käyttömoottoreineen 3· Puhaltimien imupuolelle on liitetty kartiomainen syöttöputki 5. Kuljetuspuhaltimien 1 poistonysien yläpuolelle on sovitettu varsinaiset kuivaustornit 7 ja liitetty kar-tiomaisiin liittimiin 9. Kuivaustornit, joiden poikkileikkaus voi olla mikä tahansa, esimerkiksi pyöreä tai neliömäinen, on sisäpuolelta varustettu höyryputkilla 11 epäsuoraa lämmitystä varten. Kuivaustornien yläpäät on liitetty putkipolviin 13 ja kytketty kar-tiomaisilla liitäntäkappaleilla 15 kuljetusputkiin 1?. Xuljetusput-ki 17 on taas liitetty seuraavan kuivausyksikön kartioina iseen syöttö-putkeen 5. Lisäksi piirustuksessa on esitetty sulkuventtiili 41 massan syöttämiseksi kartiomaiseen syöttöputkeen 5 ja mahdollisesti ylikuumennetun höyryn johtoputki 42. Edelleen kuivaustornissa on esitetty höyryn jakeluputket 23 ja kokoomaputket 25- Lisäksi poisto-puolella on esitetty putkipolvi 35, sykloni 43 massan poistoventti-leineen 44 ja massan poistoputki 46 sekä sekundäärihöyryjohto 45.

Keksinnön mukaan syötetään nyt massaa hiutaleina sulkuventtiilin 41 kautta kuljetuspuhaltimen 1 imupuolelle samanaikaisesti kun tulistettua höyryä, jonka lämpötila on esimerkiksi 144°C, syötetään johdon 42 kautta. Kuljetuspuhallin 1 kuljettaa sen jälkeen höyryn ja sulpun seoksen kartiokappaleen 9 ja kuljetusputken 7 läpi. Kulje-tusputken 7 sisään sovitettuja hoyryputkia 11 lämmitetään höyryllä,

' A

7 ’ 60072 jonka paine on 1MPa. Höyryn ja sulpun seoksen sekä höyryputkien 11 ulkopinnan välisen lämpötilaeron johdosta tapahtuu lämmönsiirto höyryputkista höyryn ja massan seokseen. Höyryputkien 11 luovuttama lämpö siirtyy höyryn ja sulpun seokseen sekä ensi sijassa höyryyn, joka nopeasti absorboi lämpöä. Höyrystä tapahtuu jatkuva lämmönsiirto sulppuun. Koska sulppu ei voi absorboida lämpöä niin nopeasti kuin höyry, syntyy höyryn ja sulpun välille lämpötilaero niiden kulkiessa kuljetusputken 7 läpi. Kuljetusputken 7 läpi kuljettuaan ohjataan höyryn ja sulpun seos putkipolveen 13 ja se kulkee kuivausyksikön lämpötilan tasausosan läpi, joka käsittää putki-polven 13, kartiokappaleet 15 ja 5, kuljetusputken 17 ja kuljetus-puhaltimen 1. Tässä lämpötilan tasausosassa pienenee sulpun ja höyryn lämpötilaero. Sen jälkeen tämän seoksen käsittely toistetaan sarjassa kuivausyksiköitä, minkä jälkeen höyryn ja sulpun seos poistuu laitteesta poistoputken 35 kautta ja johdetaan sykloniin 43 valmiiksi kuivatun sulpun erottamiseksi höyrystä. Tämän jälkeen sulppu jDhdetaan sulkuventtiilin 44 kautta ja höyry, jonka paine on 0,4 MPa, sekundäärihöyryjohtoon 45. Sekundäärihöyryjohdosta 45 johdetaan osa höyrystä lämmönvaihtimen läpi tulistamista varten ensimmäisessä kui-vausyksikössä olevaan höyryn syöttöputkeen 42. Se höyrymäärä, joka tarvitaan kantokaasuksi ja kiertää kuivauslaitteen läpi syöttöputkes-ta 42 kuivaustornin läpi sekundäärihöyryjohtoon 45 sekä takaisin syöttöputkeen 42, on oleellisesti muuttumaton. Se höyrymäärä, joka saadaan kostean sulpun kuivauksesta, voidaan siis käyttää oleellisesti kokonaan muita tarkoituksia varten, esimerkiksi kuivaukseen, haihdutukseen tai valkaisuun. Tässä tapauksessa käytetään saatu höyry kuivaukseen paperikoneessa.

Kuviossa 2 on esitetty tämän keksinnön mukaisen laitteen toinen so-vellutusrauoto. Sitä voidaan käyttää analogisesti kuvion 1 mukaisen laitteen kanssa esillä olevan menetelmän toteuttamiseksi. Kuivossa 2 esitetty laite käsittää kaksi sarjaan kytkettyä kuivaustornin muotoista kuivausyksikköä. Kuivaustornien alaosaan on yhdistetty kulje tus puhaltimet 1 välittömästi kytkettyine käyttömoottoreineen 3. Puhaltimien 1 imupuoli on liitetty syöttöputkiin 5. Kuljetuspuhal-timien 1 poistonysien yläpuolelle on sovitettu varsinaiset kuivaus-tornit 7 kartiomaisten liitäntöjen 9 välityksellä. Kuivaustornien poikkileikkaus voi olla mikä tahansa. Kuivaustorni Ta on tässä esitetty suorana putkena. Sitävastoin kuivaustorni 7b on esitetty varustettuna mutkalla. On sopivaa, että kuivaustorneihin on tehty useita 8 60072 aaltoja tai taivutuksia, koska siten kuivattavan sulpun ja kantokaa-sun välinen suhteellinen nopeus kasvaa, mikä aikaansaa lämmönsiirto-kertoimen suurenemisen. Tämän tyyppiset kuivaustornit ovat sinänsä • tunnetut. Lisäksi kumpikin kuivausyksikkö on liitetty sykloniin 43 sulpun ja kantokaasun erottamiseksi. Tulistettuna höyrynä oleva kan-tokaasu johdetaan puhaltimiin 1 putkijohtoja 50 pitkin. Sykloneissa 43 erotettu,oleellisesti kyllästetyn höyryn muodostama kantokaasu kootaan sekundäärihöyryjohtoon 45. Sekundäärihöyryjohto voi olla koko tehtaan yhteinen sekundäärihöyryjohto. Tästä sekundäärihöyry-johdosta lasketaan pois höyryä johtoa 51 pitkin lämmönvaihtimeen 52, jossa höyry tulistetaan ja johdetaan kantokaasuna kuivausyksikköihin johtoja 50 pitkin. Höyryn tulistaminen lämmönvaihtimessa 52 tapahtuu sopivasti korkeammassa paineessa, esimerkiksi paineessa 1 MPa olevan höyryn avulla, joka johdetaan johtoa 53 pitkin. Luonnollisesti on mahdollista olosuhteiden mukaan järjestää erillinen lämmön-vaihdin jokaista kuivausyksikköä varten ja kierrättää höyryä kuivaus-yksiköissä sekä laskea ainoastaan niin paljon sekundäärihöyryjohtoon 45, että höyrymäärä kuivausyksikössä pysyy oleellisesti muuttumattomana.

Käynnin aikana johdetaan märkää sulppua (tavallinen kuiva-ainepitoisuus 40-50 $>) hiutaleina kohtaan 54 ja syötetään tähtiventiilin 55 kautta korkeampaa painetta vastaan kuivausyksikköön. Hiutaleet putoavat ja imetään sen jälkeen putken 5 kautta puhaltimeen 1, johon samanaikaisesti johdetaan tulistettua höyryä johtoa 50 pitkin. Puhaltimesta 1 sulppu ja höyry heitetään kuivaustornin 7a läpi, jossa lämmönvaihto tapahtuu höyryn ja sulpun välillä, jolloin sulppu « kuivaa höyryä luovuttaen. Kuivaustornista 7 sulppu johdetaan sykloniin 43» jossa sulppu ja höyry erotetaan. Lämmönvaihtoa ja kuivausta voidaan jatkaa tämän erotuksen aikana. Erotettu höyry johdetaan sekundäärihöyryjohtoon 45. Syklonista 43 tuleva sulppu syötetään sitten tähtiventtiilin 55 kautta toiseen kuivausykikköön, joka mahdollisesti toimii toisessa paineessa kuin ensimmäinen kuivausyksikkö, esimerkiksi jonkin verran korkeammassa paineessa. Tämän jälkeen toistetaan menetelmä ensimmäisessä kuivausyksikössä, jolloin kuitenkin kuivaustorni 7b on varustettu useilla mutkilla 56, jotka lisäävät kuivausnopeutta. Erotettu sulppu syötetään johtoon 57. Sulppu on nyt kuivaa (90 £:sesti) ja valmis myytäväksi.

Kuviossa 2 on esitetty yksinkertaisuuden vuoksi ainoastaan kaksi kuivausyksikköä, mutta luonnollisesti on mahdollista rakentaa sellai- 9 60072 nen keksinnön mukainen laite, jossa on suuri lukumäärä vaiheita (kuivausyksiköitä) ja tavallisesti 3-5 kuivausvaihetta näyttää sopivalta.

Koska tässä kuivausmenetelmässä aikaansaadaan erittäin puhdasta se-kundäärihöyryä kohotetussa paineessa, joka esimerkiksi edellä mainitun mukaan on noin 0,4 MPa, on selvää, että sulpun kuivaus periaatteessa tapahtuu hyvin pienillä energiahäviöillä, edellyttäen, että on olemassa sopiva käyttäjä sekundäärihöyrylle, kuten tavallisesti on asianlaite selluloosamassan valmistuksessa. Kokonaisuudessaan voidaan huomata, että kuivauslaitteessa käytetty höyry lämmi-tystarkoituksia varten kuristetaan prosessin höyryn paineesta, esimerkiksi arvosta noin 1 MPa hiutaleiden kuivaussysteemin sekundääri-höyryn paineeseen noin 0,4 MPa. Tätä kuivausmenetelmää voidaan siis pitää vastapaineprosessina analogisesti vastapainevo-iman ja vasta-painehaihdutuksen kehittämisen kanssa. Vaikka nämä molemmat käsitteet ja prosessit ovat tunnetut ja aikaisemmin käytetyt selluloosa-teollisuudessa, esimerkiksi yhdistetyssä sulfiitin haihdutuksessa ja spriin erotuksessa, tämän keksinnön mukainen vastapainekuivaus on aivan uusi käsite.

Eräänä toisena esimerkkinä käytetään piirustuksessa esitettyä laitetta sulpun osittain kuivaamiseksi. Tässä tapauksessa johdettiin sulppu esitetyllä tavalla, jolloin kuiva-ainepitoisuus oli 45 $ ja kuivattiin esitetyllä tavalla kuiva-ainepitoisuuteen noin 87 5*, erotettiin syklonissa 43 ja syötettiin pois sulkuventtiilin 44 ja johdon 46 kautta. Tämän jälkeen sulppu sai paisumiskuivua noin 90%:ttiin Tällöin johdossa 45 saatuu sekundäärihöyry käytettiin sulpun keitossa saadun lipeän haihduttamiseen.

Lisäksi erään esimerkin mukaan käytettiin piirustuksissa esitettyä laitetta sulpun osittaisesti kuivaamiseen. Sulppua johdettiin samoin kuin edellä olevissa esimerkeissä, erotettiin ja syötettiin pois tässä esitetyllä tavalla ja sekundäärihöyry käytetiin hyväksi samalla tavalla. Sulppu kuivattiin kuitenkin ainoastaan 60 seksi ja johdettiin tavalliseen, öljylämmitettyyn hiutalekuivaimeen tai jomman kumman ruotsalaisen patenttijulkaisun 300190 tai 341909 mukaiseen hiutalekuivaimeen.

Erään toisen esimerkin mukaan käytettiin pystysuoria putkia sulpun ja kantokaasun kuljettamiseksi kuivausyksiköasä. Tällöin putkia ympäröi kuumennushöyry ja ne oli kiinnitetty ylä- ja alapääotäiin.

10 60072

Ylemmästä putken päästä sulppu ja kantokaasu johdettiin mutkan kautta seuraavaan puhaltimeen. Erään erityisen esimerkin mukaan putkien ulkoläpimitta on 129 nim , sisäläpimitta 125 mm ja ne on tehty ruostumattomasta teräksestä. 20 tällaista putkea on sovitettu 150 mm:n kolmiomaisella jaolla vaippaan, jonka läpimitta on 750 mm. 20 ra:n putkipituudella ja kuudella tällaisella kuivausyksiköllä (torni) sarjaan sovitettuna aikaansaadaan kuivaus 300 tonnia sulppua vuorokaudessa höyryn paineen ollessa 1,0 MPa höyryn nopeudella putkissa 30 ra/s.

luonnollisesti sulpun kuivaus voidaan jakaa vaiheisiin muulla kuin esitetyllä tavalla. Niinpä periaatteessa on mahdollista toteuttaa tämä menetelmä kahdessa tai useammassa vaiheessa, jotka on sovitettu analogisesti monivaikutushaihdutuksen kanssa. Tällä sovellutus-muodolla näyttää kuitenkin nykyään olevan vähemmän merkitystä.

Sama tulos saavutetaan laitteessa, jonka kuivausyksiköt muodostuvat kahdesta samankeskisestä . putkesta, jotka ovat ruostumatonta terästä ja joiden seinämän paksuus on suuruusluokkaa 2 mm, pienemmän putken halkaisijan ollessa suuruusluokkaa 1000 mm ja toisen putken halkaisijan suuruusluokkaa 1065 mm. Ulompaa putkea ympäröi vaippa (paineastia), jonka sisähalkaisija on suuruusluokkaa 1080 mm. Höyryä johdetaan ulompaan rengasmaiseen tilaan ja keskiputkeen sulpun ja höyryn seosta toiseen rengasmaiseen tilaan, mikä antaa hydrauliseksi läpimitaksi 2 x 65 = 130 mm. Kymmenen tällaista kuivausyksikköä, joiden pituus (korkeus) on 15 m, antavat lämmönvaihtopinnan, joka tarvitaan edellä mainitun tuloksen saavuttamiseksi muiden olosuhteiden ollessa samat.

Tämän keksinnön mukaan kuivatun sulpun (neutraloitu mänty- ja koi-vusulfaattisulppu , joka on valkaistu suurimpaan valkoisuuteen) laajoissa tutkimuksissa on todettu, että siihen ei ole negatiivisesti vaikutettu mistään laatunäkökohdasta niin pitkäaikaisessa höyrykä-sittelyssä kuin 4 minuuttia höyryn paineessa 0,4 MPa. Yllättäen on myös todettu, että sulpun kokoutumat näyttävät huomattavasti vähenevän tai kokonaan katoavan. Tämä voidaan mahdollisesti lukea korkeassa lämpötilassa pienviekoottisen veden esiintymisen ansioksi sen ajan pienen osan aikana,jonka sulppu viipyy kuivaussysteemissä. Mainittakoon lisäksi, että myöskin sulpun viipymisaika lyhenee verrattuna tunnettuihin menetelmiin, jotka toteutetaan ilmakehän paineessa. Tätä on yleensä pidetty etuna laatunäkökohtien vuoksi.

Claims (9)

1. Menetelmä selluloosamassan kuivaamiseksi saavuttaen parannettu lämpötalous sekä parannettu konvektiivinen lämmönsiirto kuivauksessa, jolloin selluloosamassaa löyhässä muodossa, nk. hiutaleina syötetään korkeampaa painetta vastaan ylipaineen alaisena olevaan kuivausyksikköön, johon samanaikaisesti johdetaan kantokaasua mahdollisesti tulistetun vesihöyryn muodossa paineen alaisena ja jolloin hiutaleet ja höyry saatetaan kulkemaan kuivausyksikön läpi, minkä jälkeen hiutaleet ja höyry erotetaan ja hiutaleet syötetään alempaa painetta vastaan valmiiksi kuivatuksi tuotteeksi tai johdetaan lisäkuivaus-vaiheeseen, tunnettu siitä, että kantokaasun paine on ainakin 0,12 MPa ja että kuivausyksikkö lämmitetään epäsuorasti vesihöyryllä, jonka kyl-lästyspaine ylittää kantokaasun paineen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kantokaasun paine on ainakin 0,2 MPa.

3. Patenttivaatimuksen 1 - 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sulppuhiutaleet ja höyry saatetaan kulkemaan useiden kuivaus-yksiköiden läpi.

4. Patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että osa erotetusta höyrystä palautetaan kuivausyksikköön tai kuivausyksiköihin mahdollisen tulistamisen jälkeen käytettäväksi kantokaasuna.

5. Patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että osa erotetusta höyrystä käytetään sekundäärihöyrynä^ esim. paperin kuivaukseen, paineessa esimerkiksi 0,2 - 0,5 MPa.

6. Laite patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, käsittäen yhden tai useamman sarjaan sovitetun kuivausyksikön epäsuorine lämmityksineen ja laitteet hiutaleiden muodossa olevan kuitumaisen aineen sisään- ja ulossyöttämistä varten, tunnettu siitä, että kuivausyksikkö tai -yksiköt (1, 9, 7, 13, 15, 17; 9, 7a, 7b) on muodostettu paineastiaksi, että sisäänsyöttö- ja ulossyöttö-laitteet (41, 44, 54, 55, 57) kuitumaista ainetta varten on sinänsä, tunnetulla tavalla muodostettu jatkuvaa tai jaksottaista sisäänsyöt- i2 600 72 töä vast, ulossyöttöä varten korkeampaa vast, alempaa painetta vastaan esim. venttiilin kautta, jolloin mahdollisesti tulistettua höyryä on käytetty kantokaasuna,ja että puhallin (1) on sovitettu aikaansaamaan höyryn ja kuitumaisen aineen kuljetuksen kuivausyksikön tai -yksiköiden (1, 9, 7, 13, 15, 17; 9, 7a, 7b) läpi.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että laite kuitumaisen aineen ja höyryn erottamista varten, sopivasti sykloonin muodossa, on sovitettu välittömästi jokaisesta kuivausyksi-köstä (1, 9, 7, 13, 15, 17; 9, 7a, 7b) tai ainakin sarjan viimeisestä kuivausyksiköstä tulevan kuitumaisen aineen ulossyöttölaitteen (44; 59) eteen.

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että kaksi tai useampia kuivausyksiköitä (1, 9, 7, 13, 15, 17; 9. 7a, 7b) on sovitettu sarjaan, jolloin johdot on sovitettu yhdessä vaiheessa kantokaasuna käytetyn ja sen jälkeen kuitumaisesta aineesta erotetun höyryn kuljettamiseksi ja toiseen kuivausyksikköön kantokaasuna käyttämistä varten.

9. Patenttivaatimusten 6, 7 tai 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että kaksi tai useampia kuivausyksiköitä on sovitettu sarjaan peräkkäin, jolloin viimeinen sopivimmin on sovitettu sinänsä tunnetulla tavalla ilman ollessa kantokaasuna, jolloin ilma on mahdollisesti lämmitetty öljyllä. 60072 13 ✓