FI73022C

FI73022C - Method and apparatus for venting a fiber suspension.

Info

Publication number: FI73022C
Application number: FI840677A
Authority: FI
Inventors: Toivo Niskanen; Voitto Reponen; Johan Gullichsen; Jaakko Kujala; Esko Haerkoenen
Original assignee: Ahlstroem Oy
Priority date: 1981-03-16
Filing date: 1984-02-20
Publication date: 1987-08-10
Also published as: FI840677A0; FI73022B; FI840677A

Description

7302273022

Menetelmä ja laite ilman erottamiseksi kuitususpensiosta Förfarande och anordning för avluftning av en fibersuspensionMethod and apparatus for separating air from a fiber suspension

Jakamalla erotettu hakemuksesta 810795 (kuulutusiulkaisu 67591)Divided by application 810795 (publication 67591)

Avdelad frän ansökan 810795 (utlä.ggnirgsskrift 67591)Avdelad frän ansökan 810795 (utlä.ggnirgsskrift 67591)

Esillä oleva keksintö koskee menetelmää ja laitetta kaasun, kuten ilman, erottamiseksi kuitususpensiosta. Menetelmä ia laite ovat tarkoitetut erityisesti suursakeuksisia, esim. 8 - 1.7 prosenttisia massoja varten.The present invention relates to a method and apparatus for separating a gas, such as air, from a fiber suspension. The method and the device are especially intended for high-density masses, e.g. 8 to 1.7%.

Massassa oleva ilma haittaa erityisesti sakean massan pumppaamista keskipakopumpulla. Mitä suurempi massan ilmapitoi-suus on, sitä suuremman tulopaineen pumppu tarvitsee toimiakseen hyvin. Mikäli käytettävissä oleva tulopaine on liian alhainen, massassa oleva ilma muodostaa kuplia, jotka kerääntyvät juoksupyörän tulopuolelle, jolloin pumpun toiminta häiriintyy.The air in the pulp especially hinders the pumping of the thick pulp by a centrifugal pump. The higher the air content of the pulp, the higher the inlet pressure the pump needs to function well. If the available inlet pressure is too low, the air in the mass will form bubbles which accumulate on the inlet side of the impeller, thus interfering with the operation of the pump.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut vaikeudet käyttämällä laitetta, jonka avulla erotetaan tehokkaasti ilmaa massasta, ennen kuin se johdetaan pumpun : juoksupyörään. Laitetta voidaan myös käyttää ilman pumppua, jos käytettävissä oleva paine-ero on riittävä massan paikasta toiseen siirtämiseen.The object of the present invention is to eliminate the above-mentioned difficulties by using a device by means of which air is efficiently separated from the pulp before it is introduced into the pump: impeller. The device can also be used without a pump if the available pressure difference is sufficient to move the mass from one place to another.

Esillä oleva keksintö koskee menetelmää kaasun erottamiseksi kuitususpensiosta saattamalla se roottorin siipien avulla pyörimisliikkeeseen siten, että muodostuu kuitususpension ympäröimä kaasusydän, josta poistetaan kaasua erilliseen kaasutilaan, josta kaasun poisto suoritetaan säädettävällä tavalla. Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että haluttu tulevan kuitususpension ja poistuvan kuitu-suspension välinen paine-ero ylläpidetään säätämällä kaasun-poistoa kaasutilasta.The present invention relates to a method for separating gas from a fiber suspension by rotating it by means of rotor blades so as to form a gas core surrounded by the fiber suspension, from which gas is removed to a separate gas space from which degassing is performed in an adjustable manner. The method according to the invention is characterized in that the desired pressure difference between the incoming fiber suspension and the outgoing fiber suspension is maintained by controlling the gas discharge from the gas space.

? 73022? 73022

Keksintö koskee menetelmän toteuttamiseen tarkoitettua järies-telmää, joka käsittää roottorilla varustetun laitteen, jossa on kaasuilla, johon roottorissa erotettu kaasu voidaan johtaa ja joka on liitetty ventiilillH varustettuun kaasunpoisto-putkeen.The invention relates to a system for carrying out the method, comprising a device with a rotor having gases to which the gas separated in the rotor can be led and which is connected to a degassing pipe provided with a valve H.

Keksinnön mukaiselle laitteelle on tunnusomaista se, että siihen kuuluu kuitususpension tuloaukon ja poistoaukon välistä paine-eroa säätävät ja venttiiliä ohjaavat mittaus- ja säätölaitteet.The device according to the invention is characterized in that it comprises measuring and control devices for adjusting the pressure difference between the inlet and the outlet of the fiber suspension and for controlling the valve.

On ennestään tunnettua käyttää nesteen pyörimisliikettä, kaasujen erottamiseen. Niinpä UF patentista 3,597,904 on tunnettu keskipakopumppu, jossa kaasunpoistoputki ulottuu pumpun tulo-kanavan läpi iuoksupyörän tuloaukkoon asti. Pumpun juoksu-pyörään on asennettu roottorin siivekkeet, jotka ulottuvat pituussuunnassa kaasunpoistoputkeen sen avoimen pään lähellä. Siivekkeiden pyöriessä muodostuu nesteen ympäröimä sijainniltaan keskeinen ilmasydän, josta poistetaan kaasua tyhjöläh-teeseen yhdistetyn kaasunpoistoputken kautta.It is already known to use the rotational motion of a liquid to separate gases. Thus, a centrifugal pump is known from UF patent 3,597,904, in which the degassing pipe extends through the inlet channel of the pump up to the inlet of the impeller. The impeller of the pump is fitted with rotor blades which extend longitudinally into the degassing tube near its open end. As the vanes rotate, a central air core is formed surrounded by the liquid, from which gas is removed through a degassing pipe connected to a vacuum source.

Esillä olevan keksinnön mukaisessa laitteessa ei ole kaasun-poistoputkea, joka aiheuttaisi virtausta haittaavaa kitkaa pumpun tulokanavassa. Koska laitteen tulcaukossa ei ole kaa-sunpoistoputkea, tuloaukko voi olla suoraan yhteydessä massa-säiliöön. Sitä voidaan käyttää minkä tahansa vakiorakenteisen pumpun sijasta ilman, että. putkistoa tarvitsee mitenkään muuttaa.The device according to the present invention does not have a gas outlet pipe which would cause flow-impeding friction in the pump inlet duct. Since there is no degassing pipe in the inlet of the device, the inlet can be in direct connection with the pulp tank. It can be used instead of any standard pump without. the piping needs to be changed in no way.

US patentista 3,323,465 on tunnettu tapa säätää pumppua, jonka kaasunpoistoputki ulottuu pumpun tulopuolelle muodostuneeseen ilmasydämeen ja jonka juoksupyörän siivekkeet ulottuvat pumpun tuloaukkoon. Paine-ero tuloaukon seinämää lähellä olevan nesteen ja keskiviivaa lähellä olevan nesteen välillä mitataan. Paine-eroa säädetään pumpun paineputkessa olevalla venttiilillä. Tämän viitejulkaisun esittämän säätömenetelmän tarkoituksena on riittävän imukorkeuden aikaasaaminen, jotta varmistettaisiin 3 73022 juoksupyörän pysyminen nesteellä täytettynä. Virtaus kuitenkin vaihtelee, eikä sitä voida säätää prosessin vaatimuksia vastaavaksi .U.S. Pat. No. 3,323,465 discloses a method of controlling a pump having a degassing tube extending into the air core formed on the inlet side of the pump and having impeller blades extending into the inlet of the pump. The pressure difference between the liquid near the inlet wall and the liquid near the center line is measured. The pressure difference is controlled by a valve in the pump pressure pipe. The purpose of the adjustment method presented in this reference is to obtain a sufficient suction head in time to ensure that the 3 73022 impeller remains filled with liquid. However, the flow varies and cannot be adjusted to meet the requirements of the process.

Sveitsiläisestä patentista 571,655 tunnetaan keskipakopumppu, jonka juoksupyörän takalevyyn on kiinnitetty useita siipiä. Takalevyssä on myös juoksupyörän akselin lähellä useita aukkoja, joiden kautta vaahtona oleva neste ja kaasu johdetaan. Vaahdosta erotetaan toisistaan juoksupyörän takapuolella neste ja kaasu, jotka poistetaan erikseen.Swiss patent 571,655 discloses a centrifugal pump having several vanes attached to the rear plate of an impeller. The rear plate also has several openings near the impeller shaft through which the liquid and gas in the foam are conducted. Liquid and gas are separated from the foam on the back of the impeller and removed separately.

Tcällaisella pumpulla ei voida kuitenkaan pumpata suursakeuk-sisia kuitususpensioita, sillä kuidut tukkisivat pumpun tulo-aukon .However, such a pump cannot pump high-density fiber suspensions, as the fibers would block the pump inlet.

Ruotsalaisesta patentista 363,363 tunnetaan kaasunpoisto-menetelmä, jossa käytettävä pumppu or samanlainen kuin US patentissa 3,597,904 esitetty pumppu. Pumpun tuloaukossa oleva kaasutila on yhteydessä tyhjiölaitteen kanssa.Swedish patent 363,363 discloses a degassing method in which the pump used is similar to the pump disclosed in U.S. patent 3,597,904. The gas space at the pump inlet communicates with the vacuum device.

Tässä julkaisussa ei kuitenkaan esitetä mitään sellaisia laitteita, joilla pystytään säätämään tyhjiö tulopaineer -- mukaiseksi.However, this publication does not disclose any devices capable of adjusting the vacuum to the inlet pressure.

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetyn laitteen erästä suoritusmuotoa pitkittäisleikkauksena, kuvio 2 esittää kuvion 1 läpileikkausta viivaa A-A pitkin, kuvio 3 esittää kuvion 1 läpileikkausta viivaa P-E pitkin, kuvio 4 esittää erästä toista laitteen suoritusmuotoa, kuvio 5 esittää kolmatta suoritusmuotoa, ja kuviot 6, 7 ja 8 esittävät eräitä keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseen tarkoitettuja järjestelmiä.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 shows an embodiment of a device used in the method according to the invention in longitudinal section, Figure 2 shows a section of Figure 1 along line AA, Figure 3 shows a section of Figure 1 along line PE, Figure 4 shows another embodiment 5 shows a third embodiment, and Figures 6, 7 and 8 show some systems for carrying out the method according to the invention.

4 730224,73022

Kuvioissa 1-3 esitetty laite käsittää pesän 1, jossa on roottorikairanio 2 ja sen vieressä, kaasutila 3. Näiden välisessä väliseinässä 4 on keskeisesti sijoitettu aukko 5, jonka kautta roottorikammio ja kaasutila ovat yhteydessä keskenään. Pesässä on tuloaukko 6, jonka läpi kuitususpensio virtaa roottorikammioon, sekä poistoaukko 7. Kaasutilassa on kaasun-poictoaukko 8. Roottorikammiossa on siivillä 9 varustettu roottori 10. Roottorissa on putkimainen sisäosa 11, johon siivet on kiinnitetty, ja jossa on aukkoja 12. Sisäosan tulo-aukon puoleinen pää on suljettu kartiomaisella kärkiosalla 13, ja sen toisessa päässä on roottoriakselia vastaan kohtisuora levy 14, jossa on aukkoja 15. Roottorilevy 14 on kiinnitetty lääkeripesään 16 tässä ei lähemmin määritellyllä tavalla laakeroituun akseliin 17. Akseliin kiinnitetyt siivet 18 on sovitettu kaasutilaan. Akselia käyttäviä käyttöelimiä ei ole esitetty kuvissa.The device shown in Figures 1-3 comprises a housing 1 with a rotor bore 2 and an adjacent gas space 3. In the partition wall 4 between them there is a centrally located opening 5, through which the rotor chamber and the gas space communicate with each other. The housing has an inlet 6 through which the fiber suspension flows into the rotor chamber and an outlet 7. The gas space has a gas outlet 8. The rotor chamber has a rotor 10 with vanes 9. The rotor has a tubular inner part 11 to which the vanes are attached and has openings 12. the aperture-side end is closed by a conical tip portion 13, and at its other end there is a plate 14 perpendicular to the rotor shaft with openings 15. The rotor plate 14 is attached to the medicine housing 16 on a shaft 17 not mounted as further defined herein. Shaft actuators are not shown in the figures.

Laite voidaan kiinnittää massasäiliön 19 pohjaan siten, että roottori 10 on osittain säiliön sisällä, kuten kuviossa 1. Roottorin pyöriessä sen läheisyydessä oleva massa fluidisoi-tuu ja virtaa poistoaukon 6 kautta roottorikammioon 2. Roottorikammiossa saattaa roottori 10 massan pyörimisliikkeeseen siten, että ilma ja massa erottuvat, jolloin muodostuu keskeinen massan ympäröimä ilmasydän. Ilma voidaan poistaa toisiinsa yhteydessä olevien aukkojen 12, 15 ja 5 kautta kaasu-• tilaan 3, josta se voidaan johtaa pois kaasunpoistoaukon 8 kautta. Massa, josta ilma on erotettu, poistetaan poisto-aukon 7 kautta.The device can be attached to the bottom of the pulp tank 19 so that the rotor 10 is partially inside the tank, as in Fig. 1. As the rotor rotates, the adjacent pulp fluidizes and flows through the outlet 6 into the rotor chamber 2. In the rotor chamber, the rotor 10 , forming a central mass surrounded by an air core. Air can be removed through the interconnected openings 12, 15 and 5 to the gas space 3, from where it can be led out via the degassing opening 8. The pulp from which the air has been separated is removed through the outlet 7.

Kaasutilassa olevien siipien 18 tehtävänä on hajottaa ja poistaa seisokin aikana kaasutilaan kerääntynyt massa.The purpose of the vanes 18 in the gas space is to disintegrate and remove the mass accumulated in the gas space during downtime.

Kuviossa 4 esitetyssä suoritusmuodossa on roottorin 10 levyn 14 takapuolelle kiinnitetty siivet 23.In the embodiment shown in Figure 4, vanes 23 are attached to the rear of the plate 14 of the rotor 10.

Siipien tarkoituksena on erottaa ilman mukana levyn 14 aukoista 15 tuleva massa. Erotettu massa poistetaan levyn 14 ja 5 73022 väliseinämän 4 muodostaman kanavan kautta, jolloin aukon 5 kautta kaasutilaan virtaava ilma on lähes massatonta. Siipien 23 ulkoreunojen 24 säteettäisen etäisyyden pyörintäakselista on oltava suurempi kuin siipien 9 ulkoreunojen 26. Tällöin ilmasydämen halkaisija suurenee ennen seinämän 4 aukkoa 5, ja massan pääsy kaasutilaan estyy.The purpose of the wings is to separate the mass coming from the openings 15 of the plate 14 with the air. The separated mass is removed through a duct formed by the partition 4 of the plate 14 and 5 73022, whereby the air flowing into the gas space through the opening 5 is almost massless. The radial distance of the outer edges 24 of the wings 23 from the axis of rotation must be greater than the outer edges 26 of the wings 9. In this case, the diameter of the air core increases before the opening 5 of the wall 4 and the mass is prevented from entering the gas space.

Kuviossa 5 esitetyssä keksinnön suoritusmuodossa roottori, joka fluidisoi massan ja erottaa siitä ilmaa, on sovitettu keskipakopumpun tulokanavaan 27 ennen juoksupyörää 78 ja kiinnitetty siihen siten, että muodostuu yhtenäinen roottori, joka käsittää tuloaukon 6 kanssa yhteydessä olevan ensimmäisen osan 10A, jonka siipien 9A ulkoreunojen 28 säteettäinen etäisyys roottorin pyörintäakselista on pieni, ja poisto-aukon 7 kanssa yhteydessä olevan toisen osan 10B, jonka siipien 9B ulkoreunojen 29 säteettäinen etäisyys pyörintäakse-lista on suuri. Roottorin ensimmäisessä osassa 10A massa liikkuu pääasiallisesti aksiaalisessa, ja toisessa osassa 10B radiaalisessa suunnassa.In the embodiment of the invention shown in Fig. 5, a rotor which fluidizes the pulp and separates air therefrom is arranged in the centrifugal pump inlet duct 27 before the impeller 78 and fixed thereto so as to form a unitary rotor comprising a first part 10A in communication with the distance from the axis of rotation of the rotor is small, and the second part 10B communicating with the outlet opening 7, the radial distance of the outer edges 29 of the blades 9B of which from the axis of rotation is large. In the first part 10A of the rotor, the mass moves mainly in the axial direction, and in the second part 10B in the radial direction.

On havaittu, että kuitususpension tuloaukon ja kaasunpoisto-kanavan välisen paine-eron suuruus vaikuttaa oleellisesti laitteen toimintaan. Liian pienen paine-eron vallitessa muodostuu ilmasydän niin suureksi, että se haittaa pumpun toi-mintaa. Jos taas paine-ero on liian suuri, ilmasydän piene-V nee niin, että osa massasta poistuu ilman mukana aukkojen 12, 15 ja 5 kautta. Käytettäessä laitetta massan poistamiseen säiliöstä pumpun tulopaine muuttuu massan pinnan korkeuden muuttuessa. Pumpun nostokorkeuden ja ilman poiston paine-eron vakioim.iseksi laite on varustettu kuvioiden 6-8 mukaisilla paineensäätölaitteilla. Ilmanpoiston optimaalipaine-ero riippuu massan sakeudesta ja lämpötilasta. Kokeellisesti on todettu, että sen pitäisi olla 0 - 0,7 baaria, sopivimmin 0,2-0,5 baaria.It has been found that the magnitude of the pressure difference between the inlet of the fiber suspension and the degassing channel substantially affects the operation of the device. When the pressure difference is too small, the air core becomes so large that it interferes with the operation of the pump. If, on the other hand, the pressure difference is too large, the air core decreases so that part of the mass escapes with the air through the openings 12, 15 and 5. When using a device to remove pulp from a tank, the inlet pressure of the pump changes as the height of the pulp surface changes. To standardize the pressure difference between the pump head and the exhaust air, the device is equipped with pressure control devices according to Figures 6-8. The optimum pressure difference for deaeration depends on the consistency and temperature of the pulp. It has been found experimentally that it should be from 0 to 0.7 bar, preferably from 0.2 to 0.5 bar.

Kuviossa 6 esitetyssä järjestelmässä on massasäiliön pohjaan kiinnitetty kuvion 5 mukainen ilmanerotin-pumppu merkitty 6 73022 viitenumerolla 30. Sen poistoaukkoon kiinnitetyssä poisto-putkessa on virtausmittari 31 ja säätöventtiili 32, joiden avulla pumpun virtausmäärää voidaan säätää. Pumpun tuloaukon ja poistoaukon välinen paine-ero (pumpun nostokorkeus) mitataan paine-eromittarilla 33. Laitteen kaasunpoistoaukkoon liitettyyn poistojohtoon 34 on sovitettu ilmasäiliö tai laajennusosa 35, tyhjöpumppu 36 ja säätöventtiili 37. Ilman-poiston paine-ero mitataan ja säädetään pumpun tuloaukkoon ja ilmasäiliöön sekä. paine-eromittariin 33 ja säätöventtii-liin 37 kytketyllä DP-säätimellä 38. Ilmanpoiston paine-ero-säätö säätää pumpun tulokanavassa olevan ilmakuplan suuruuden säätöventti i 1 in 3"1 avulla siten, että pumpun nostokor-keuden asetusarvo saavutetaan. Järjestelmään kuuluu lisäksi kaasuillaan liitetty vesijohto 39 huuhtelua varten, sekä ilmasäiliöön 35 liitetty paineilmajohto 40, jolla voidaan syöttää paineeltaan ja määrältään säädettyä ilmaa käyntiin-ajovaiheessa ja tarvittaessa paine-eron muuttamiseksi nopeasti.In the system shown in Fig. 6, the air separator pump according to Fig. 5 attached to the bottom of the pulp tank is indicated by reference number 303030. The exhaust pipe attached to its outlet has a flow meter 31 and a control valve 32 by means of which the pump flow can be adjusted. The pressure difference between the pump inlet and the outlet (pump head) is measured by a differential pressure gauge 33. An outlet line 34 connected to the gas outlet of the device is fitted with an air tank or expansion section 35, a vacuum pump 36 and a control valve 37. The air outlet pressure is measured and adjusted . with a DP controller 38 connected to the differential pressure gauge 33 and the control valve 37. The differential pressure control regulates the size of the air bubble in the pump inlet duct by means of the control valve i 1 in 3 "1 so that the pump head setpoint is reached. a water line 39 for rinsing, and a compressed air line 40 connected to the air tank 35, by means of which air of controlled pressure and volume can be supplied during the start-up phase and, if necessary, to change the pressure difference quickly.

Edellistä, hieman yksinkertaisempi järjestelmä, jossa ilmanpoiston paine-erosäätö on eliminoitu, on esitetty kuviossa 7. Tässä pumpun tuloaukon ja poistoaukon välinen paine-ero mitataan ja säädetään ilmanpoiston säätöventtiiliin 37 kytketyllä DP-säätimellä 41. Myös tämä järjestelmä toimii hyvin. Tyhjöjärjestelmän esiasetus on kuitenkin hieman hankalampi ja käyntiinajo häiriöalttiimpi kuin kuviossa 6 esitetty ratkaisu, joka siis on parempi, mutta kcilliimpi.A slightly simpler system than the previous one, in which the differential pressure control of the deaeration is eliminated, is shown in Fig. 7. Here, the pressure difference between the pump inlet and the outlet is measured and controlled by a DP controller 41 connected to the deaeration control valve 37. However, the presetting of the vacuum system is slightly more cumbersome and the start-up is more prone to interference than the solution shown in Fig. 6, which is thus better but more efficient.

Kuviossa 8 on esitetty ratkaisu, joka soveltuu käytettäväksi tapauksissa, joissa pumpun tulopaine on vakio. Kuvion esittämässä suoritusmuodossa pidetään tornissa olevan massan pinnan korkeus vakiona torniin kytketyn tasausmittarin 42 ja pumpun poistoputkeen sovitetun säätcventtiilin 43 avulla.Figure 8 shows a solution suitable for use in cases where the inlet pressure of the pump is constant. In the embodiment shown in the figure, the height of the surface of the pulp in the tower is kept constant by means of a compensating meter 42 connected to the tower and a control valve 43 arranged in the pump outlet pipe.

: Paine pumpun poistoputkessa mitataan painemittarilla 44 ja ; säädetään ilmanpoiston säätöventtiilillä 37.: The pressure in the pump outlet pipe is measured with a pressure gauge 44 and; is controlled by the deaeration control valve 37.

Claims

73022

A method for separating gas from a fibrous slurry by rotating it by means of rotor blades to form a gas core surrounded by a fibrous slurry degassing into a separate gas space from which the degassing is performed in a controlled manner, characterized by maintaining a desired pressure difference removal from the gas space.

A method according to claim 1, characterized in that the pressure difference is maintained by adjusting the pressure difference between the incoming fiber suspension and the outgoing gas.

Method according to Claim 2, characterized in that the pressure difference between the incoming fiber suspension and the outgoing gas is 0 to 0.7 bar, preferably 0.2 to 0.5 bar.

A system for carrying out the method according to claims 1-3, comprising a device with a rotor having a gas space into which the gas separated in the rotor can be led and connected to a degassing pipe with a valve, characterized in that it comprises an inlet (6) and an outlet ( 7) measuring and regulating devices (DP, DPC) for adjusting the pressure difference between the valve and controlling the valve (37).