FI80739C - Saett att reglera ett spetsfloede i ett hydrocyklonaggregat och ett reglersystem foer att genomfoera saettet. - Google Patents

Description

1 80739

Tapa kärkivirtauksen säätämiseksi hydrosyklonilaitteessa sekä säätöjärjestelmä tavan suorittamiseksi

Esillä olevan keksinnön kohteena on automaattinen menetelmä hdyrosyklonilaitteen kärkivirtauksen säätämiseksi.

Massa- ja paperiteollisuudessa puhdistetaan epäpuhtauksia sisältäviä selluloosakuitususpensioita lajittimissa ja hydrosykloni-separaattoreissa. Suuremmat epäpuhtaudet poistetaan lajittimissa, kun taas pienemmät, jotka menevät lajittimien aukkojen läpi lajitinelimessä, täytyy poistaa hydrosykloniseparaattorien avulla. Sisään tuleva suspensio jaetaan näissä separaattoreissa pöhjajakeeksi ja kärkijakeeksi.

Mainitussa teollisuudessa esiintyvän suuren suspensiomäärän käsittelyä varten on suspensio puhdistettava useissa pienissä, rinnakkain kytketyissä hydrosykloniseparaattoreissa. Suuri määrä tällaisia separaattoreita asennetaan tavallisesti sellaisen laitteen vaippaan, jossa on kaikille separaattoreille yhteinen kammio injektiä, pohjajaetta ja kärkijaetta varten, jolloin injektikammio on varustettu tulo-osalla ja molemmat muut kammiot omalla poisto-osallaan. Tällaista laitetta selitetään US-patenttijulkaisussa 3 959 123.

Tällaisen laitteen käytössä siihen syötetään tavallisesti sopivaan kuitupitoisuuteen, esim. 0,5%:iin, laimennettu suspensio vaikiovirtana ja vakiopaineessa. Kun laitetta käytetään painavien hiukkasten erotukseen, kuitujen pääosa poistuu hydro-sykloniseparaattorista sen pohja-aukon kautta ja kuitujen pienehkö osa ja kaikkien painavien epäpuhtauksien pääosa poistuu separaattorista kärkiaukon kautta. Laite optimoidaan tietysti siten, että pienehkö määrä kuituja poistuu separaattorista sen kärkiaukon kautta. Kärkikammiosta tulevaa virtaa säädetään tavallisesti tästä tulevassa johdossa olevalla venttiilillä, esimerkiksi siten, että tilavuusvirta on 10% laitteeseen injek-tinä viedystä tilavuusvirrasta. Tätä säätöä ei yleensä muuteta normaalikäytön aikana.

2 80739

Kun laitetta käytetään kevyiden epäpuhtauksien erotukseen, kuitujen pääosa poistuu hydrosykloniseparaattorista sen kärki-aukon kautta, kun taas pienehkö osa kuituja ja kaikkien kevyiden epäpuhtauksien pääosa poistuu separaattorista pohja-aukon kautta. Kärkikammiosta tulevaa virtaa säädetään tavallisesti tästä tulevassa johdossa olevalla venttiilillä, esimerkiksi siten, että tilavuusvirta on n. 50% laitteeseen viedystä tila-vuusvirrasta. Tätäkään säätöä ei yleensä muuteta normaalikäytön aikana.

Kiinteän aineen, esim. selluloosakuitujen pitoisuus on erilainen molemmissa saaduissa jakeissa ja eroaa niin ollen myös injektin pitoisuudesta. Kärkijakeessa saadaan suurempi kiinteän aineen pitoisuus verrattuna injekti- ja pöhjajaepitoisuu-teen. Ensimmäisessä tapauksessa kärkijakeen tilavuusvirta oli n. 10% injektivirrasta, mikä vastaa n. 20%:n tilavuusvir-taa. Tuloksena on siis voimakas sakeutus. Toisessa tapauksessa kärkijakeen tilavuusvirta oli n. 50% injektivirrasta, mikä vastaa n. 80%:n massavirtaa.

Käytön aikana voi kärkikammiosta poistuvaa ainetta eri syistä tarttua venttiiliaukkoon ja siten pienentää jossakin määrin venttiiliaukon suuruutta. Erityisesti tämä pätee pieniin vent-tiileihin, jotka säätävät pienempiä laitteita, esimerkiksi viimeisen vaiheen toisiolaitteita. Tämän takia separaattorien käyttöolosuhteet muuttuvat jonkin verran, minkä vuoksi ainetta voi tarttua myös ainakin joihinkin separaattorien kärkiaukkoi-hin. Kun kärkiaukkoon on tämän takia muodostunut kerrostuma, lisää ainetta tarttuu nopeasti kiinni, mikä johtaa separaattorien kärkiaukkojen tukkeutumiseen, ts. tuloksena on kärki-aukon tukos. Tämän tukoksen takia kaikki suspensio, joka joutuu tukkeutuneeseen separaattoriin, poistuu puhdistamattomana pohja-aukon kautta. Tämä on erityisen epäedullista, kun pohjajae on saanne.

Venttiiliaukkoon tarttunut aine voidaan poistaa esimerkiksi avaamalla venttiili hetkeksi, minkä jälkeen se Dalautetaan alkuasentoon. Sitä vastoin on vaikeaa häiriöttä poistaa ai- netta, joka on tarttunut hydroeyklonieeparaattorien kärkiauk- koihin tai tukkinut nämä aukot.

3 80739 Tällainen kerrostuma tai tukos esiintyy myös hydrosyklonilait-teen käynnistyksen aikana, etenkin käytön pysähtyessä, jos aloitetaan suoraan kuitususpensiolla veden sijasta. Tällöin voi kärkikammiosta tulevan johdon venttili olla säädetty siten, että sen läpi saadaan liian pieni tilavuusvirta. Tämä johtaa hyvin usein joidenkin hydroeyklonieeparaattorien kär-kiaukon tukkeutumiseen.

Esillä olevan keksinnön eräänä tarkoituksena on esittää patenttivaatimuksen 1 lajimääritelmän mukainen menetelmä, jolloin huomattavasti pienennetään hydrosykloniseparaattorien kärkiaukon tukkeutumisen todennäköisyyttä.

Toisena tarkoituksena on esittää menetelmä, joka automaattisesti pitää kärkijakeiden yhteenlasketun tilavuusvirran kär-kikammiosta vakiotasolla.

Vielä eräänä tarkoituksena on estää käyttökeskeytykset hydro-sykloniseparaat.torien tukkeutuneiden kärkiaukkojen takia.

Vielä eräänä 1isätarkoituksena on esittää säätöjärjestelmä, jolla pienennetään merkittävästi hydrosykloniseparattorien kärkiaukon tukkeutumisen todennäköisyyttä.

Esillä olevan keksinnön tarkoitus saavutetaan patenttivaatimuksen 1 lajimääritelmässä esitetyllä menetelmällä siten, että hydrosyklonilaitteen kärkijakeen poietoaukossa tai sen vieressä automaattisesti ja pääasiassa jatkuvasti tunnustellaan kär-kivirtauksen suuruutta, tunnusteltua kärkivirtauksen suuruuden arvoa verrataan asetusarvoon ja kärkipoistoaukkoon liitetyssä johdossa olevan venttiilin säätöä muutetaan, kun tunnusteltu arvo poikkeaa asetusarvosta, niin että tunnusteltu arvo muuttuu asetusarvoa kohti. Parametri on edullisesti virtaus.

Esillä olevan keksinnön mukaiselle säätöjärjestelmälle, joka täyttää patenttivaatimuksen 2 lajimääritelmän, on tunnus- 4 80739 omaista ββ, että siihen kuuluu virtausanturi kärkivirtauksen suuruuden tunnustelemieeksi automaattisesti ja pääasiassa jatkuvasti hydrosyk1onilaitteen kärkijakeen poistoaukoesa tai sen vieressä, elin kärkivirtauksen suuruuden arvon vertaamiseksi automaattisesti ja pääasiassa jatkuvasti asetusarvoon ja venttiilin asennon säätämiseksi automaattisesti, kun tunnis-teltu arvo poikkeaa asetusarvosta, joka venttiili on sovitettu kärkijakeen poistoaukkoon liitettyyn johtoon niin, että tunnusteltu arvo muuttuu asetusarvoa kohti.

Seuraavassa selitetään keksintöä lähemmin esillä olevan keksinnön kahden suoritusesimerkin ja piirustuksen avulla, jossa kuvio 1 esittää kaaviollisesti hydrosykIoni laitteen poikkileikkausta, johon on piirretty vain yksi useista hydrosyklo-niseparaattoreista, ja kuvio 2 esittää laitosta, jossa on 4 kaskadikytkettyä hydrosyk 1onilaitet ta painavien epäpuhtauksien erotusta varten.

Sopivaan kuitupitoisuuteen, esim. 0,5 %:iin, laimennettu erotettavia epäpuhtauksia sisältävä kuitususpensio syötetään kuvion 1 mukaisesti hydrosyklonilaitteeseen 9 johdon 4 kautta, jolloin se pumpataan pumpun 5 avulla venttiilin 6 ja hydro-syklonilaitteen injektikammion 21 tuloaukon 1 kautta, jolloin mainittu kammio on yhteinen kaikille separaattoreille 10, joista vain yksi on esitetty. Hydrosyklonilaite voi olla US-patenttijulkaisussa 3 959 123 esitettyä tyyppiä, jossa on useita tai vain muutama hydrosykloniseparaattori. Injektikam-miosta 21 kuitususpensio johdetaan separaattoriin 10 ainakin yhden tuloaukon 11 kautta. Sisään syötetty suspensio jaetaan separaattorissa pöhjajakeeksi, joka poistuu separaattorista pohja-aukon 12 kautta ja kootaan kaikille separaattoreille yhteiseen kammioon 22, ja kärkijakeeksi, joka poistetaan separaattorista kärkiaukon 13 kautta ja kootaan kaikille hydro-sykloniseparaattoreille yhteiseen kammioon 23. Pohjajae poistuu kammiosta 22 poistoaukon 2 kautta ja johdetaan edelleen venttiilillä 8 varustetun johdon 7 läpi. Kärkijae kammiossa 23 poistetaan poistoaukon 3, johdon 14 ja venttiilin 15 kautta. Johtoon 14 on ennen venttiiliä 5 80739 15 sovitettu anturi 16, joka on tässä esimerkiksi virtausanturi. Anturi voi myös olla sovitettu poistoaukkoon 3 tai kammioon 23. Virtausmittarista saadaan virtauksen suuruuteen verrannollinen signaali, joka johdetaan elimeen 17. Tämä elin 17 vertaa saadun signaalin suuruutta asetusarvosignaalin suuruuteen. Asetusarvo-signaalin suuruus voidaan asettaa ennalta ja muuttaa tarpeen mukaan. Kun virtausmittarista saadun olosignaalin suuruus poikkeaa asetusarvosta, elin 17 vaikuttaa venttiiliin 15 siten, että virtaus liikkuu asetusarvoa kohti. Jos virtaus on liian suuri, venttiiliaukon suuruutta pienennetään ja päinvastoin. Virtaus-anturi voi antaa olosignaalin jatkuvasti tai lyhyin aikavälein, esim. joka kymmenes sekunti.

Tämä säätötapa on erityisen edullinen hydrosyklonilaitetta käynnistettäessä esimerkiksi käytön pysäytyksen jälkeen. Kun laitteessa ei ole lainkaan suspensiota, johdossa 14 ei ole lainkaan virtausta ja elin 17 vaikuttaa tällöin venttiiliin 15 siten, että se on kokonaan auki. Kun sitten suspensiota syötetään laitteeseen, johdon 14 läpi syntyy virtaus, joka sen jälkeen suurenee, minkä virtausanturi osoittaa. Elin 17 pienentää tällöin asteittain venttiilin 15 aukkoa, niin että asetusarvoa vastaava virta menee johdon 14 läpi. Johdossa 14 ei tällä tavoin milloinkaan kehity liian suurta vastapainetta, mikä voi aiheuttaa ainakin laitteessa olevien separaattorien jonkin kärkiaukon tukkeutumisen .

Tämä menetelmä on erityisen edullinen säädettäessä laitteita, joissa on vain muutama separaattori. Tässä tapauksessa johdolla 14 on pieni halkaisija, ja venttiiliaukko on sen tähden pieni. Sen tähden venttilin kuristuselimillä tarvitaan vain pieni kerrostuma separaattorien erotusolosuhteiden voimakasta muutosta varten. Tällainen vaihe on useimmiten viimeinen vaihe kaskadi-kytketyillä laitteilla varustetussa hydrosyklonilaitoksessa.

Kuviossa 2 esitetään 4:llä kaskadikytketyllä laitteella varustettu hydrosyklonilaitos painavien hiukkasten erotusta varten.

6 80739

Keksintö ei tietenkään rajoitu painavien hiukkasten erotukseen, vaan sitä voidaan käyttää myös kevyiden hiukkasten erotukseen. Sopivaan pitoisuuteen laimennettua kuitususoensiota syötetään vakiovirtana laitteeseen 110 johdon 111, pumpun 104 ja venttiilin 105 kautta. Pohjajae poistetaan johdon 112 kautta. Kärki-jae poistetaan johdon 113 ja venttiilin 115 kautta. Anturi 115 mittaa virtausta , ja ensimmäisen laitteen 110 säätö tapahtuu elimen 117 avulla. Johdossa 113 oleva kärkijae syötetään laitteeseen 120, jonka pohjajae palautetaan johdon 122 kautta laitteeseen 110. Kärkijae poistetaan johdon 123, venttiilin 125 ja pumpun 124 kautta. Anturi 126 samoinkuin aiemmin mainittu anturi 116 antaa parametriä vastaavan arvon, jota verrataan asetusarvoon elimessä 127 ja vastaavasti 117, jotka tarpeen mukaan muuttavat venttiilin 125 ja vastaavasti 115 säätöä. Elimiin 127 ja vastaavasti 117 samoinkuin kahteen muuhun vastaavaan elimeen 137 ja 147 syötetyt asetusarvot ovat erilaiset ja toi-sistaan riippumattomat. Nämä asetusarvot riippuvat mm. siitä, edustavatko ne virtauksen asetusarvoa, samoinkuin niistä epäpuhtauksista, kevyistä tai painavista, joita poistetaan.

Eräässä erityisen edullisessa suoritusmuodossa anturi 16, 116, 126, .136 ja 146 on virtausanturi ja erityisesti magneettinen virtausanturi. Virtaus kärki johdon läpi on edullisesti injekti-virran suuruuden funktio, esim. sen vakiokerroin, mutta se voi myös olla injektituloaukkoon 1 liitettyyn johtoon 4, 111, 113, 123 ja 133 sovitetun syöttöpumpun 5, 104, 114, 124 ja 134 kierrosluku.

Kaskadin viimeinen vaihe sisältää vain muutaman separaattorin, esim. 6-8, minkä vuoksi kärkijohto 143 on mitoiltaan pieni samoinkuin venttiili 145. Tässä on erityisen tärkeää, ettei kärki-virtaus milloinkaan muodostu liian pieneksi, niin että yksi tai useampia separaattoreita voi tukkeutua. Vain yhden separaattorin tukkeutuminen aiheuttaa sen, että n. 12-15% epäpuhtauksista menee pohjajakeen mukana takaisin edeltävään laitteeseen.

7 80739

Keksintö ei rajoitu hydrosyklonilaitteisiin, joihin kuuluu kärkiaukolla ja pohja-aukolla varustetut separaattori, vaan sitä voidaan soveltaa myös separaattoreihin, joissa kaksi tai useampia jakeita poistetaan kärjessä, kun taas pohjasta puuttuu aukko. Näissä separaattoreissa aksiaalinen keskiaukko vastaa selitetyn separaattorin kärkiaukkoa.

Claims (2)

1. Tapa säätää kärkivirtaueta hydrosyklonilaitteesea (9), johon kuuluu useita rinnakkain kytkettyjä hydrosyklonisepa-raattoreita <10), kaikille hydrosyklonieeparaattorei11e (10) yhteinen kammio <21, 22, 23) injekti-, pohja- ja vastaavasti kärkijaetta varten, injektikammioon <21) johtava tuloaukko <1) ja pöhjakammion <22) ja vastaavasti kärkikammion (23) poistoaukot <2, 3), tunnettu siitä, että kärkijakeen pois-toaukossa <3) tai sen vieressä automaattisesti ja pääasiassa jatkuvasti tunnustellaan kärkivirtauksen suuruutta, tunnusteltua kärkivirtaukeen suuruuden arvoa verrataan asetusarvoon ja kärkipoistoaukkoon <3) liitetyssä johdossa <14) olevan venttiilin <15) säätöä muutetaan, kun tunnusteltu arvo poikkeaa asetusarvosta, niin että tunnusteltu arvo muuttuu asetus-arvoa kohti.

2. Säätöjärjestelmä kärkivirtaukeen säätämiseksi hydro-syklonilaitteessa <9), johon kuuluu useita rinnakkain kytkettyjä hydrosykloniseparaattoreita <10), kaikille hydrosykloni-separaattoreille <10) yhteinen kammio <21, 22, 23) injekti-, pohja- ja vastaavasti kärkijaetta varten, injektikammioon <21) johtava tuloaukko <1) ja pohjakammion <22) ja vastaavasti kärkikammion <23> poistoaukot <2, 3), tunnettu siitä, että siihen kuuluu virtausanturi <16) kärkivirtaukeen suuruuden tunnustelemiseksi automaattisesti ja pääasiassa jatkuvasti hydrosyklonilaitteen <9) kärkijakeen poistoaukossa <3> tai sen vieressä, elin <17) kärkivirtaukeen suuruuden arvon vertaamiseksi automaattisesti ja pääasiassa jatkuvasti asetusar-voon ja venttiilin <15> asennon säätämiseksi automaattisesti, kun tunnisteltu arvo poikkeaa asetusarvosta, joka venttiili <15) on sovitettu kärkijakeen poistoaukkoon <3) liitettyyn johtoon <14>, niin että tunnusteltu arvo muuttuu asetusarvoa kohti. 9 80739