FI73610B - Hydrocyklonseparator. - Google Patents

Description

1 73610

Hydro sykloni separaattori

Esillä oleva keksintö kohdistuu hydrosyk1oniseparaattoriin sekoituksen jakamiseksi kevyeen, suhteellisen alhaisen tiheyden omaavaan fraktioon ja raskaaseen, suhteellisen korkean tiheyden omaavaan fraktioon, joka käsittää erottelukamminn, jossa on toisaalta kiertosylinterimäinen osa, varustettuni tangen-tiaalisella suuaukolla s isäänmenevää sekoitusta varten ja keskeisellä menoaukolla kevyttä fraktiota varten, ja toisaalta kartiomainen osa, jonka teräpäässä on poistoaukka raskasta fraktiota varten.

Sykloniseparaattoreita on laajalti käytössä, erityisesti sel-1 uioosateol1isuudessa ma ssa1ietteen puhdistukseen. Tavallisesti muodostuu sykioniseparaattori 1 ai te useista kaskadikyt-ketyistä vaiheista, ja jokainen vaihe käsittää tavallisesti suuren määrän sykioniseparattoreita, jotka on kytketty rinnan, yhteisen kammion yhdistäessä sisääntulon tai ulosme non. Sellaisessa sykioniseparaattori 1 aitteessa erotellaan alkuaan voimakkaasti laimennettu massaliete laimennettuun, puhdistettuun kuituvirtaan, joka muodostaa kevyen fraktion, ja paksuuntuneeseen saastevirtaan, joka muodostaa raskaan fraktion.

Lisätyt tuotantokapasiteetit ja nousseet energiakustannukset ovat tuoneet esille tarpeen mahdollisuudesta suorittaa mainittu jako, ts. puhdistus, korkeammassa s isäänmenevässä k uitu k e s k i ty k s e s s ä, kuin mitä tähän asti on voitu soveltaa. Muuttuneiden valmistusprosessien mukana lisääntyneet käyttö-lämpötilat sekä kiristyneet ympäristöviranomaiSten vaatimukset, mikä tarkoittaa, että raskaan fraktion kuitumenetykset, ts. nk. 3. 1 k:n sei 1 uioosapäästöt täytyy vähentää, merkitsevät lisääntyviä vaikeuksia hydro sykloni laitteiden suunnittelussa.

___- τ~ 2 73610

Useita ehdotuksia mainittujen ongelmien ratkaisemiseksi, erityisesti mitä tulee kuitumenetyksiin, sekä suhteellisen raskaan fraktion uiosmenoaukon tukkeutumiseen, on tähän mennessä esitetty, esimerkiksi SE-patenttijui kaisussa 7 702 500, .oka tarkoittaa senlaatuista hydrosykloniseparaattori tyyppiä, joka mainitaan alussa. Siinä järjestettiin lähelle ulosmenoa kar-tiomaisessa osassa ohjauselin, joka antoi kohti poi stoaul.koa kartiomaisessa osassa virtaavalle raskaalle fraktiolle pitkittäin sisälle erottelukammioon päin suunnatun liikekompo-nentin. Sen lisäksi oli erottelukammion kartiomaisessa o.assa vähintään yksi johdinkisko olennaisesti aksiaalisella ulottuvuudella järjestetty antamaan kierreradal1 a, pitkin kartiomai-sen osan seinää virtaavalle raskaan fraktion virtaukselle? s ä -teittäin sisäänpäin suunnattu komponentti. Sellainen rakenne antaa suhteessa aiemmin tunnettuihin hydrosyk1onisepäraatto-reihin parannetun käyttövarmuuden ja alhaisemmat kuitumene-tyk set.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada johdannossa mainitun laatuinen hydrosykloniseparaattori, joka edustaa korkeata käyttövarmuutta, alhaisia käyttökustannuksi< , alhaisia kuitutappioita, ja joka tekee mahdolliseksi korkeampia kuitukeskityksiä sisältävien kuitumassalietteiden jakamisen, ts. puhdistamisen, kuin mikä tähän mennessä on ollut mahdollista.

Keksinnön mukaiselle hydrosykloniseparaattori 11 e on tunnusomaista, että pitkin oleellista osaa erottelukammion pitkittäisestä ulottuvuudesta sen seinämä on varustettu elimellä, joka on järjestetty kierreradan muodossa erottelukammion akselin ympärille ja vastakkain sen kierreradan kanssa, jossa aineen on tarkoitus virrata pitkin erottelukammion seinämää, jolloin elin on järjestetty aikaansaamaan turbulenssia ohi virtaavassa aineessa lähellä erottelukammion seinämää siihen muodostuvien kerrostumien estämiseksi. Mainittu elin voi olla sekä erottelukammion kiertosy1interisessä osassa että sen 3 73610 kartiomaiessa osassa tai vain toisessa niistä, riippuen so-vel1utusalasta.

Edullisessa valmstusmuodossa on erottelukammiossa vihintään yksi johdinkisko oleellisesti pitkittäisellä ulottuvuudella järjestetty antamaan kierreradalla pitkin erottelukammion seinämää liikkuvalle virtaukselle säteittäin sisäänpäin suunnattu komponentti. Tämä johdinkisko tai kiskot sijoitetaan tavallisesti erottelukammion kartiomaisen osan alempaan osaan, mutta myöskin sijoittelu sen ylempään osaan, tai jo.ia kier-tosylinteriseen osaan on mahdollista. Kun ne on sijoitettu kartiomaiseen osaan, helpottavat ne tehokkaasti alaskulkevan raskaan fraktion virtauksen sekä ylöskulkevan kevyen fraktion virtauksen jakaantumista.

Esitetyssä valmistusmuodossa muodostaa mainitun turbulenssia kehittävän elimen kierreradan muotoinen rajoituspin ta kulman « tason suhteen, kohtisuoraan erottelukammion pitkittäistä sym- o metria-akselia vastaan, jolloin α asettuu alueelle )-75 .

„ o

On erityisen sopivaa, jos a asettuu alueelle 40-65 .

Turbulenssia kehittävän kierreradan muotoisen elimen rajoituspinnan leveyden täytyy olla riittävä aikaansaa-dakseen suhteellisen kohtuullisen turbulenssin, mutta ei niin suuren, ettei liian voimakasta turbulenssia ai<aan-saada erottelukammiossa. Tämä merkitsee, että se osa erottelukammion sisäisestä seinämästä, joka ei muodostu turbulenssia kehittävän kierreradan muotoisesta rajoituspinnasta , ja joka muodostaa kierreradan, aikaansaadaan emäviivasta, jonka kallistuma erottelukammion pitkittäistä symmetria 7 3 6 1 0 4 akselia vastaan vaihtelee kartiokulman mukaan. Jos nimittäin kartiokulma on suuri, ts. erottelukanunion kartioina inen osa esittää suhteellisen pientä pitkittäistä ulottuvuutta, täytyy viimeksimainitun emäviivan kallistua terävässä kulmassa β erottelukanunion pitkittäistä symmetria-akselia vastaan katsottuna hydrosykloniseparaat-torin poistoaukosta päin raskasta fraktiota varten, jotta turbulenssia kehittävän elimen kierreradan muotoinen ra-joituspinta ei tulisi liian leveäksi. Jos toisaalta kar-tiomainen osa on suhteellisen pitkälle ulottuva, täytyy mainitun emäviivan kallistua terävässä kulmassa γ kohti erottelukammion pitkittäistä symmetria-akselia, nähtynä hydrosykloniseparaattorin suuaukosta. Tilanne on sama erottelukanunion kiertosylinterisessä osassa, jossa mainitun emäviivan täytyy kallistua terävässä kulmassa γ pitkittäistä symmetria-akselia vastaan, jotta saataisiin tilaa turbulenssia kehittävälle elimelle kierrenauhan muodossa.

Erikoistapauksessa, joka tarkoittaa erottelukammion kur-tiomaista osaa, on mainittu emäviiva yhdensuuntainen erottelukammion aksiaalisen symmetria-akselin kanssa.

Erästä keksinnön valmistusmuotoa selostetaan seuraavansa esimerkkinä viitaten oheenliitettyyn piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää keksinnön mukaista hydrosykloniseparaattorin pitkittäisleikkausta, turbulenssia kehittävä elin esitetään kaavamaisesti, kuvio 2 esittää leikkausta pitkin linjaa II-II kuvassa 1, kuvio 3 esittää leikkausta pitkin linjaa III-III kuvassa 1, kuvio 4 esittää pitkittäisleikkausta kartiomaisen erottelukammion seinän osasta ja kuvio 5 esittää saman esineen kuin kuvio 4 mutta toisenlaisella kartiomaisuudella.

5

7361 O

Kuvioissa 1-3 tarkoittavat 1 sekä 2 hydrosyklonisepa-raattorin kiertosylinterisiä tai kartiomaisia osia, 3 on tangentiaalinen sisääntulo eroteltavalle sekoitukselle, 4 on keskinen poistoaukko erityisen keveälle fraktiolle ja 5 poistoaukko kartiomaisesta osasta erityisen raskaalle fraktiolle. Kartiomaisessa osassa 2 on pitkittäin asetettu neljä johdinkiskoa 6, jotka tasaisesti jakaantuvat kar-tioraaisen osan ulkolaitaan. Nämä johdinkiskot ovat poikkileikkaukseltaan, ks. kuviota 3, symmetrisen harjun muotoisia. Turbulenssia kehittävä elin on järjestetty kierre-radan 7 muotoon ja ulottuu pitkin erottelukammion kartio-maista osaa. Kierreradan 7 emäviiva muodostaa kulman a erottelukammion pitkittäisen symmetria-akselin kanssa. Kulma a esitetyssä esimerkissä on noin 45°. Se osa erot-telukammion kartiomaisen osan sisäseinämästä, jcka ei muodostu turbulenssia kehittävän el imen kierreracan muotoisesta rajoituspinnasta, muodostaa kierreradan 8, jonka emäviiva esitetyssä esimerkissä kuviossa 1 on yhdensuuntainen erottelukammion pitkittäisen symmetria-akselin kanssa. Kuvio 4 esittää kappaleen kartiomaisen erottelu- kammion seinämästä suhteellisen pienellä pituusulottuvuu- 11 1 della. Merkinnät 2 , 7 sekä 8 vastaavat merkintöjä 2, 7 Ί ja 8 kuviossa 1, kun taas 9 on kartiomaisen en ittelukam- mion pitkittäinen symmetria-akseli. Kierrerata 8 kallistuu, nähtynä hydrosykloniseparaattorin poistoaukosta, ulospäin kulmassa β.

Kuvio 5 esittää kappaleen kartiomaisen erottelukammion seinämää suhteellisen suurella pituusulottuvuudella.

Tässä kuviossa vastaavat merkinnät 2", 7" ja 8" merkintöjä 2, 7 ja 8 kuviossa 1, kun taas 9" vastaa 9^ kuviossa 4. Kierrerata 8" kallistuu, nähtynä hydrosykloniseparaat-torin suuaukosta, ulospäin kulmassa γ.

Keksinnön puitteissa voidaan ajatella joukkoa erilaisia muotoja. Niinpä voi turbulenssia kehittävä elin ulottua 6 77 610 enemmän tai vähemmän pitkälle pitkittäissuunnassa erottelu-kammion kiertosylinterisessä ja kartiomaisessa osassa. Joh-dinkisko tai johdinkiskot olennaisesti pitkittäisine ulottuvuuksineen voivat olla asetettuina eri tavalla erottelu-kammiossa suhteessa edellämainittuun elimeen.

Esimerkkinä keksinnön mukaisen hydrosykloniseparaattorin toiminnasta voidaan mainita, että samalla laitteella saavutetaan sama puhdistustulos sisäänmenevässä kuitukeskit-tymässä 0,9 paino-%:a selluloosaa kuin aiemmin saatiin sisäänmenevästä kuitukeskittymästä 0,6 paino-%:a. Tällä lisäyksellä on suuri taloudellinen merkitys, joka käy ilmi seuraavasta käyttöesimerkistä. Jos tuotantokapasiteetti selluloosatehtaassa on 1000 tonnia/vrk, on puhdistettava kuitumassavirtaus 115 m^/min. kuitukeskittymän ollessa 0,6 paino-%, mutta ainoastaan 77 m /min. kuitukeskittymän ollessa 0,9 paino-%. Tämä merkitsee alhaisempia kustannuksia sekä investoinnille että käytölle, mm. 30 % alhaisempia energiakustannuksia.

Edellisessä on vain käsitelty kuitumassalietteiden puhdistamista. Keksinnön mukaista hydrosykloniseparaattoria voidaan kuitenkin menestyksellisesti käyttää myöskin toisiin sovellutuksiin selluloosa- ja paperiteollisuuden ulkopuolella.

Claims (8)

1. 7 7361 O
2. 1. Hydrosykloniseparaattori sekoituksen jakamiseksi kevyeen, suhteellisen alhaisen tiheyden omaavaan fraktioon ja raskaaseen, suhteellisen korkean tiheyden omaavaan frak ioon, joka käsittää erottelukammion, jossa on toisaalta kiereosylinte-rimäinen osa, varustettuna tangentiaalisella suuaukolla si-säänmenevää sekoitusta varten ja keskeisellä menouukolla kevyttä fraktiota varten, joi toisaalta kartiomainen osa, jonka teräpäässä on poistoaukko raskasta fraktiota varten, tunne ttu siitä, että pitkin oleellista osua erottelukammion (1, 2, 2', 2") pitkittäisestä ulottuvuudesta sen seinämä on varustettu elimellä, joka on järjestetty kierreradan (7, 7', 7") muodossa erottelukammion akselin ympärille ja vastakkain sen kierreradan kanssa, jossa aineen on tarkoitus virrata pitkin erottelukammion seinämää, jolloin elin on järjestetty aikaansaamaan turbulenssia ohi virtaavas-sa aineessa lähellä erottelukammion seinämää siihen muodostuvien kerrostumien estämiseksi.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hydrosykloniseparaattori, tunnettu siitä, että erolle 1ukammloor (1, 2, 2', 2") on järjestetty vähintään yksi johdinkisko (6), jolla on · olennaisen pitkittäinen ulottuvuus antamaan kierreradalla pitkin erottelukammion (1, 2, 2', 2") seinämää virlaavalle aineelle säteittäin sisäänpäin suunnattu komponentti.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen hydrosykloniseparaattori, tunnettu siitä, että mainitun turbulenssia kehittävän elimen kierreradan muotoinen rajoituspinta (7, 7', 7") muodostaa kulman a tason kanssa, joka on kohtisuorassa erottelukammion pitkittäistä symmetria-akselia (9, 9', 9") vastaan, jolloin a asettuu alueen 0-75° sisälle. 1 Patenttivaat imuksen 3 mukainen hydrosykloni5->eparaattori, tunnettu siitä, että u asettuu alueen 40-65° sisäpuolelle. 8 73610
5. 5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen hydrosyklo-niseparaattori, tunnettu siitä, että turbulenssia kehittävä elin on järjestetty erottelukammion kartiomai-seen osaan (2, 2', 2").
6. 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen hydrosykloniseparaat-tori, tunnettu siitä, että se osa erottelukammion sisäseinämästä, joka ei muodostu turbulenssia kehittävän elimen kierreradan muotoisesta rajoituspinnasta (7') muodostaa kierreradan (8'), jonka emäviiva, nähtynä hydro-svkloniseparaattorin suuaukosta (5) raskasta fraktiota varten, muodostaa terävän kulman 3 erottelukammion pitkittäisen symmetria-akselin (9') kanssa.
7. 7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen hydrosykloniseparaat-tori, tunnettu siitä, että se osa erottelukammion sisäseinämää, joka ei muodostu turbulenssia kehittävän elimen kierreradan muotoisesta rajoituspinnasta (7), muodostaa kierreradan (8), jonka emäviiva on yhdensuuntainen erottelukammion pitkittäisen symmetria-akselin (9) kanssa.
8. 8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen hydrosyklo-niseparaattori, tunnettu siitä, että se osa erottelukammion sisäseinämää, joka ei muodostu turbulenssia kehittävän elimen kierreradan muotoisesta rajoituspinnasta (7"), muodostaa kierreradan (8”), jonka emäviiva, nähtynä hydro-svkloniseparaattorin suuaukosta, muodostaa terävän kulman γ erottelukammion pitkittäisen symmetria-akselin (9") kanssa. kl 7361 O 9