FI64957B - Saett att utnyttja det i defibreringszonen utvecklade vaermet foer att minimera aongfoerbrukningen vid framstaellning av fibermassa foer tillverkning av fiberskivor - Google Patents

Description

»- .--1 Γβ1 .... KUULUTUSJULKAISU , . _ W (11) UTLAGGNI NGSSKRIFT 64957 'S> (Si) Kv.Hu3/i«.cl 3 D 21 B 1/14 SUOM I—FI N LAN D pi) Piw«itai^—Ρκ«βΜβι^ι 772375 (22) Hak*mltp«lvi—AmBknlngadag 05.08.77 (FI) (23) Alkuptlvi —Giltlghctsdtg 05·θθ·77 (41) Tullut julkiseksi — Blivlt offwttllg 07.02.78

Patentti- ja rekistarihallitu* (44) NihtMkd,*™ j. kuul.julksla.n pvm.- 31.10.83

Patent- och registerstyrelaan AraBton utlagd och uti.*krtft*n publicerad (32)(33)(31) Pyydetty «οιοΙΙμιι*—Begird prlortttt O6.O8.76

Ruotsi-Sverige(SE) 76088U7—5 (71) Isel S.A., Tour Nobel, 92080 Paris-La-D6fense, Ranska-Frankrike(FR) (72) Karl Cederquist, Stockholm, Stig Selander, Stockholm, Ruotsi-Sverige(SE), Bernard Marechal, Biarritz, Ranska-Frankrike(FR ) (7*0 Oy Kolster Ab (51*) Menetelmä kuidutusvyöhykkeessä kehittyneen lämmön hyväksikäyttämiseksi höyryn kulutuksen minimoimiseksi kuitulevyjen valmistuksessa käytettävän kuitumassan valmistuksessa - Sätt att utnyttja det i defibrerings-zonen utvecklade värmet för att minimera ängförbrukningen vid framställ-ning av fibermassa för tillverkning av fiberskivor

Esillä olevan keksinnön lignoselluloosapitoinen aine on tarkoitettu mekaaniseksi kuidutettavaksi kuitumassaksi, ja se voi olla puuta, olkea, bagassia jne. Jatkossa sitä kutsutaan yleisesti puuksi tai kappaleen muotoon hajoitettuna hakkeeksi tai raakahakkeeksi.

Menetelmä on käyttökelpoinen kaikissa kuidutusprosesseissa, joissa hakkeen kuidutus tapahtuu kyllästetyn höyryn ilmakehässä yli 100°C:n tavallisesti 130-200°C:n lämpötiloissa höyryn paineen olles-sa 294 kPa-1569 kPa (3-16 kg/cm abs.). Keksintö merkitsee höyryn huomattavaa säästöä verrattuna höyrymäärään, jota tähän asti on käytetty tunnetun syklin suorittamiseen, saapuvan raakahakkeen kuumennus 90-100°C: seen ilmakehän paineessa olevalla höyryllä, esikuumenne-tun hakkeen kuidutus sen höyryllä kuidutuslämpötilaan tapahtuneen kuumennuksen jälkeen, kuitumassan ja höyryn puhallus ilmakehän pai- 64957 neen alapuolella olevaan sykloniin sekä erotetun 100 %:isen höyryn hyväksikäyttö raakahakkeen esikuumennukseen. Massa muodostaa kuitulevyjen valmistukseen käytettäväi perusaineen. Se laimennetaan mahdollisen jauhatuksen jälkeen ja muodostetaan märkälevyiksi, jotka puristetaan ja/tai kuivataan valmiiksi tuotteeksi.

Menetelmä on sopiva ennen muuta ns. kiekkojauhimia käytettäessä, jolloin kuidutusenergia käytetään lähes 100 % risesti hyväksi hakkeen lämpötilan kohottamiseksi ennen hakkeen joutumista kuidutus-vyöhykkeeseen.

Tähän asti hake on kuumennettu tuorehöyryllä kuidutuslämpötilaan kuiduttimeai suoraan liitetyssä esilämmittimessä, jolloin kuidutus-vyöhykkeessä kehitettyä lämpöä on voitu käyttää ainoastaan vähäisessä määrin hyväksi kuidutusvyöhykkeeseen joutuvan hakkeen lämpötilan kohottamiseen.

Jos kuidutusenergia oleelliselta osin, todennäköisesti yli 80 % risesti, muuttuu lämmöksi, merkitsee tämä sitä, että energian kulutuksen ollessa 150 Kwh/tonni massaa (kuivaa) riittäisi 50 %rin kuivapitoisuuden omaavasta puuhakkeesta kehitetty lämpö hakkeen lämpötilan kohottamiseen 170°C:seen (kuivutuslämpötilaan), jos si-sääntuleva hake on esikuumennettu 95oC:een. Teoriassa ei ylimääräistä höyryä tarvittaisi käyttää, jos kehitetty lämpö voitaisiin kokonaisuudessaan käyttää sisääntulevan hakkeen lämpötilan nostamiseen kuidutuslämpötilaan. Koko prosessin suorittamiseen käytettäisiin ainoastaan sen verran pienpainehöyryä kuin raakahakkeen lämpötilan kohottaminen 95°Crseen vaatii.

Ennestään on esim. ruotsalaisesta patenttijulkaisusta 7317565-5 tunnettua esikuumentaa kuidutuslaitokseen tuleva raakahake matala-painehöyryllä, jota vapautuu, kun massaa puhalletaan ilmakehän paineeseen. Tähänastisessa kuidutusprosessissa matalapainehöyry sisältää kuitenkin huomattavasti enemmän lämpöä kuin mitä raakahakkeen 90-100°Crseen tapahtuvaan esikuumennukseen kuuluu ja se on prosessin lämpöenergian pääasiallinen häviön lähde.

Jotta kuidutusprosessissa päästäisiin mahdollisimman alhaiseen lämmön kulutukseen ei matalapainehöyry saa sisältää enemmän lämpöä kuin mitä raakahakkeen 90-100°Creen tapahtuva esikuumennus kuluttaa. Tämä merkitsee sitä, että kaikki kuidutusvyöhykkeessa kehitetty lämpö normaalissa tapauksessa käytetään hakkeen kuumennukseen, ennenkuin se saapuu kuidutusvyöhykkeeseen. Kehitetty lämpö ei kuitenkaan tavallisesti riitä kuidun saattamiseksi kuidutus]ämi>ötilaan, vaan tätä varten on lisäksi syötettävä tietty määrä tuorehöyryä.

3 64957

Kierrättämällä höyryä uudelleen kuiduttimen poistopuolelta sen syöttöpuolelle pienpainekompressorin tai muuntyyppisen puhalluskoneen avulla, voidaan lämpöä johtaa takaisin hakkeen kuumentamiseen ennen sen joutumista kuidutusvyöhykkeeseen. Tuorehöyryn muodossa oleva lisälämpö joka on tarpeen kuidutuslämpötilan saavuttamiseksi voidaan johtaa hakkeeseen joko ennen pienpainekompressoria tai sen jälkeen. Tämä toimii varsin pienellä kuiduttimen poistopääs-sä vallitsevaa painetta korkeammalla ylipaineella, niin että kiertävä höyry voi voittaa vastuksen, joka syntyy höyryn kulkiessa hakkeen ja kuidutusvyöhykkeen läpi. Tällöin höyry voi seurata hakkeen ja massan mukana myötävirtaan kuiduttimen läpi. Tällä tavoin estetään myös kuidutusvyöhykkeessä kehitettyä höyryä puhaltamasta taaksepäin sisääntulevaa haketta vastaan, mikä voi mm. häiritä tasaista hakkeen syöttöä.

Ruotsalaisenpatenttijulkaisun 7317565-5 mukaisesti voidaan tietyissä tapauksissa, esim. suljettua kiertovesijärjestelmää käyttävässä käytössä, kiertovettä syöttää kuiduttimeen.

Oheisen kuvion mukaisesta juoksukaaviosta käy periaatteessa ilmi, millainen laitteen on oltava, jotta energian kulutus voitaisiin alentaa minimiin.

Laitokseen tulevaa raakahaketta syötetään jatkuvasti kuljetti-mella 1 hakkeen esikuumentimeen 2, jossa hake kohtaa vastavirtaan 100°C:n lämpöistä matalapainehöyryä, joka antaa hakkeelle 90-100°C:n lämpötilan sen poistuessa ulossyöttimen 3 kautta. Tästä lämmin hake johdetaan ruuvisyöttimeen 4, joka puristaa hakkeen kuiduttimen esi-kuumentimeen 6 samalla kun hakkeesta poistetaan vettä, niin että hakkeen kuivapitoisuus on vähintään 50 %, edullisesti 55-65 %. Pois-puristettu lämmin vesi poistuu johdon 5 kautta. Esikuumentimeen 6 syötetään höyryä osaksi kierrättämällä uudelleen prosessihöyryä paineastiasta höyrykompressorin 10 ja johdon 11 kautta ja osaksi syöttämällä tuorehöyryä johdon 18 kautta, niin että kuiduttimeen 8 syöttimen 7 kautta tulevan hakkeen lämpötila vastaa kuidutuslämpötilaa. Paineastia 9 on sopivasti lieriömäinen ja muodoltaan sellainen, että massaa heitetään sisään tangentin suuntaisesti ja höyryä vedetään ulos astian keskustasta kuten syklonissa. Tarpeen vaatiessa voidaan kierrätys johtoon sovittaa suodatin ennen kompressoria 10 mukana seuraavien kuitujen poistamiseksi höyrystä. Tuorehöyryn määrää säädetään niin, että hakkeen lämpötila esikuumentimen 2 jälkeen tulee olemaan 90-100°C. Säätö tapahtuu ulossyöttimeen 3 sijoitetun 4 64957 lämpömittarin 20 avulla, joka ohjaa tuorehöyryventtiiliä 19. Kuidu-tusvyöhykkeessä kehitetty höyry poistuu pakkokierrätyksen ansiosta myötävirtaan massaa kanssa paineastiaan 9. Massa ja ylimääräinen höyry puhalletaan ulos purkauslaitteen 12 ja johdon 13 kautta sykloniin 14, jossa höyry ja massa erotetaan. Viimeksi mainittu laimennetaan ns. kiertovedellä ja johdetaan pois johdon 15 kautta levyiksi työstettäväksi, ja höyry puhalletaan tuulettime 11a 16 johdon 17 kautta hakkeen esikuumentimeen 2. Kiertovettä voidaan mahdollisesti syöttää kuiduttimeen johdon 21 kautta.

Tuorehöyryä on syötettävä kuiduttimen esikuumentimeen niin paljon, että matalapainehöyryn määrä massa ulospuhalluksen yhteydessä on riittävä raakahakkeen lämpötilan nostamiseksi 90-100°C: seen. Tällaisissa olosuhteissa kuidutinjärjestelmässä syntyy höyryn ylijäämä, joka on puhallettava pois, mikä myös vaikuttaa edullisesti massan poistumiseen paineastiasta.

Höyryn uudelleenkierrätykseen liittyvien etujen selventämiseksi esitetään seuraavassa esimerkki massan valmistuksesta, jossa käytettiin 5000 kg/h kuivaa puun kuitumassaa seuraavissa olosuhteissa; painosaanto 95 %, raakahakkeen kuivapitoisuus 50 % ja tulolämpötila +5°C, energian kulutus 625 Kwh ja kuidutuslämpötila 171°C, joka vastaa höyrypainetta 785 kPa (8 kg/cm^).

Saapuvan raakahakkeen esikuumennus +5°:sta 95°C:seen kuluttaa 1233 kg ilmakehän paineessa olevaa höyryä ja antaa vastaavan määrän kondensaattia. Hakkeen kuivapitoisuudeksi tulee tällöin 44,5 %. Hakkeesta puristetaan 2153 kg vettä, kun se syötetään ruuvisyöttimel-lä kuiduttimen esikuumentimeen.Syötetyn hakkeen kuivapitoisuus on tällöin 55 % ja lämpötila 95°C. Lämpötilan kohottamiseksi 171°C:een kuiduttimen esikuumentimessa kuluu 492.000 kcal, mikä vastaa 1004 kg höyryä, jonka abs. paine on 785 kPa. 80 % syötetystä kuidutusenergi-asta muuttuu lämmöksi, mikä vastaa 430.000 kcal eli 877 kg höyryä vedestä, jonka lämpötila on 171°C. Niin ollen täytyy vielä lisäksi syöttää 127 kg höyryä, jotta käytettävissä olisi riittävästi lämpöä hakkeen lämpötilan nostamiseksi kuidutuslämpötilaan. Tämä on teoreettisesti kaikkein pienin höyryn kulutus, jolla kuidutus voidaansuo-rittaa, kun hakkeen tulolämpötila kuiduttimen esikuumentimeen on 95°C. Kun valmis massa poistetaan näissä olosuhteissa, vapautuu kuitenkin ainoastaan 823 kg ilmakehän paineessa olevaa höyryä, minkä vuoksi vielä täytyy syöttää 410 kg höyryä, jotta raakahake voitaisiin esikuumentaa 95°C:seen. On kuitenkin edullisempaa syöttää

II

5 64957 raakahakkeen kuumennuksesta puuttuva lämpö suurpainehöyrynä kuidutti-men esikuumentimeen, koska massanpoisto tällöin helpottuu. Tuore-höyryä on siis syötettävä yhteensä 522 kg 785 kPa:n paineessa kuidut-timen esikuumentimeen, mikä yhdessä kuidutusvyöhykkeessä kehitetyn lämmön kanssa antaa 1399 kg 785 kPa:n paineessa olevaa höyryä. Tästä höyrymäärästä kierrätetään 1004 kg uudelleen. Ylijäämähöyryn määrä on 395 kg, joka poistetaan yhdessä massan kanssa, jolloi paineen aletessa ilmakehän paineeseen saadaan niin paljon höyryä, että saapuva raakahake voidaan esikuumentaa 95°C:seen.

Yllämainituissa olosuhteissa kuluu siis valmistettua massaki-loa kohti 125 Kwh ja 105 kg 785 kPa:n paineessa olevaa höyryä. Tämä energian kulutus on tiettävästi huomattavasti alhaisempi kuin tähänastinen energian kulutus puun kuidutuksessa.

Kun defibrointiprosessi suoritetaan mahdollisimman alhaisella energian kokonaiskulutuksella on matalapainehöyryn määrä normaalitapauksissa täysin riittävä poistetun massa kuljettamiseksi sykloni-erottimeen. Joissakin tapauksissa saattaa matalapainehöyryn määrä kuitenkin olla riittämätön puhallusjohdon pituudesta, korkeuseroista tai tuotantotehosta riippuen. Tällaisissa tapauksissa on höyryä syötettävä lisää kuidutusjärjestelmään, mikä tapahtuu yksinkertaisimmin lisäämällä tuorehöyryn syöttöä kuiduttimeen.Joissakin tapauksissa voidaan höyryä myös syöttää puhallusjohtoon ulossyöttimen jälkeen ja tällä tavoin nostaa sekä kuljetushöyryn määrää että tehostaa paineen alenemista.

Claims (6)

64957

1. Menetelmä kuidutusvyöhykkeessä kehitetyn lämmön hyväksikäyttämiseksi höyryn kulutuksen minimoimiseksi valmistettaessa massaa kuitulevyjä varten lignoselluloosapitoisesta aineesta kuidut-tamalla haketta kyllästetyn höyryn ilmakehässä yli 100°C:n tavallisesti 130...200°C:n lämpötiloissa ja vastaavasti höyryn paineessa, jolloin matalapainehöyryä käytetään massaa puhallettaessa hyväksi sisääntulevan raakahakkeen esikuumennukseen, jolloin hakkeesta tämän jälkeen kuiduttimen esikuumentimeen tapahtuvan syötön yhteydessä puristetaan pois ylimääräinen vesi niin että kuidun kui-vapitoisuus syötön yhteydessä on vähintään 50 %, tavallisesti 55...65 %, tunnettu siitä, että kuiduttimen (8) poistopuo-lella oleellisesti kuiduttimessa vallitsevan paineen omaavan höyryn painetta nostetaan höyryn uudelleen kierrättämiseksi kuiduttimen (8) syöttöpuolelle hakkeen kuumentamista varten ennen sen joutumista kuidutusvyöhykkeeseen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että tuorehöyryä syötetään prosessihöyryyn ennen paineen nostamista tai sen jälkeen niin paljon, että massan poiston yhteydessä syntynyt matalapainehöyry mahdollistaa massan moitteettoman kuljetuksen sykloniin (14), jossa höyry erotetaan massasta.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että tuorehöyryä syötetään prosessihöyryyn ennen paineen nostamista tai sen jälkeen niin paljon, että massanpoiston yhteydessä muodostuneen matalapainehöyryn lämpösisältö riittää sisääntulevan raakahakkeen kuumentamiseen 90. . . 100°C:een.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että kiertävään prosessihöyryyn syötetyn tuorehöyryn määrää säätää lämpötilan anturi (20) , joka pitää matalapainehöy-ryllä esikuumennetun hakkeen lämpötilan muuttumattomana.

5. Jonkin patenttivaatimuksien 1...4 mukaisen menetelmän suorittamiseen tarkoitettu laite, tunnettu siitä, että kuidutin (8) on varustettu syöttöpuolelle suoraan liitetyllä esi-kuumentimella (6) sisääntulevaa esikuumennettua haketta varten ja poistopuolella kuiduttimeen (8) liitetyllä paineastialla (9), johon massa ja höyry kerätään ja joka on esikuumentimen (6) tavoin oleellisesti kuiduttimessa (8) vallitsevan paineen alaisena, ja 7 64957 että höyryä kierrätetään paineastiasta (9) uudelleen esikuumenti-meen (6) kompressorin (10) tai vastaavan puhalluskoneen avulla sekä että paineastia (9) on varustettu laitteella (12) massan ja höyryn poissyöttämiseksi tai ulospuhaltamiseksi.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnnettu siitä, että se käsittää liitännän (18) tuorehöyryn syöttämiseksi kiertävään prosessihöyryyn.