FI80915C - Foerfarande och anordning foer framstaellning av mekanisk massa. - Google Patents

Description

1 80915

Menetelmä ja laite mekaanisen massan valmistamiseksi

Keksinnön kohteena on laite mekaanisen massan valmistamiseksi, joka laite sisältää jauhimen, jonka käyttö-5 akseli on kytketty ainakin yhteen pyörivään jauhinelimeen, erotusvälineen höyryn poistamiseksi jauhetusta materiaalista ja jossa laitteessa on prosessihöyryn poistovälineet ja kuitumassan poistovälineet, prosessihöyryn energiaa käyttävä höyryturbiini, jossa on höyryn syöttökanava ja 10 pyörivä ulostuloakseli sekä välineet turbiinin ulostuloak-selin kytkemiseksi jauhimeen siten, että turbiinin ulostuloakseli pyörittää tätä jauhinta. Lisäksi keksinnön kohteena on menetelmä mekaanisen massan valmistamiseksi silputtua selluloosakuitua sisältävästä nestelietteestä käyt-15 tämällä jauhinta, jossa on pyörivä käyttöakseli, ja höyry-turbiinia, jonka menetelmän mukaan (a) lietettä tuodaan jauhimeen, (b) pyöritetään jauhimen käyttöakselia silputun selluloosakuidun muuttamiseksi kuitumassaksi, jolloin jau-hatusprosessin yhteydessä syntyvä kitkalämpö kehittää pro-20 sessihöyryä, (c) johdetaan kuitumassa ulos jauhimesta ja (d) johdetaan prosessihöyry ulos jauhimesta, jolloin pro-sessihöyry johdetaan uusiohöyrystimen lävitse.

Mielenkiinto mekaanista massanvalmistusta kohtaan on kasvamassa, koska saanto tietystä raaka-ainemäärästä on 25 suurempi käytettäessä mekaanista massanvalmistusprosessia verrattuna kemialliseen massanvalmistusprosessiin. Mekaanisella massanvalmistuksella tarkoitetaan yleensä kylmä-hiertoa, kuumahiertoa, kemimekaanista massanvalmistusta, kernitermomekaanista massanvalmistusta ja kartonkimassan 30 valmistusta. Kaikissa näissä jauhin muodostaa yhden peruskomponenteista hienonnettaessa lastuja fibrillointiproses-sissa vähitellen pienemmiksi kimpuiksi. Huolimatta mekaanisen massan suuresta saannosta, mekaaninen massanvalmistus ei ole monissa maissa taloudellisesti kannattavaa, 35 koska fibrillointiprosessi vaatii runsaasti energiaa. Jau- 2 80915 hinta käytetään yleensä sähkömoottorilla ja sähköenergian ollessa kallista ei ole taloudellisesti kannattavaa käyttää mekaanista massanvalmistusprosessia.

Tavanomaisissa jauhimissa prosessihöyrystä purkau-5 tuu yleensä luonnostaan 30-50 % jauhimen syöttöaukosta. Suurin osa prosessihöyrystä poistuu jauhimesta kuitenkin massan mukana ja se johdetaan yleensä keskipakoiserotti-meen, jossa höyry erotetaan massasta. Joissakin jauhatus-järjestelmissä jauhimen syöttöaukosta purkautuva höyry 10 yhdistetään massan poistoaukosta tulevaan massaan ja höy-ryyn ja yhdistetty höyry johdetaan keskipakoiserottimeen. Tällaisissa järjestelmissä käytännöllisesti katsoen kaikki jauhimessa kehittynyt höyry on käytettävissä keskipakoise-rottimen jälkeen yhtenä virtana ja paineessa, joka on jok-15 seenkin yhtä suuri kuin jauhimessa vallitseva.

Keskipakoiskuituerottimesta poistuva höyry sisältää yleensä epäpuhtauksia, kuten puun kaasuuntuvia komponentteja. Tyypillisessä järjestelmässä tämä höyry johdetaan lämmönvaihtimeen (kutsutaan usein uusiohöyrystimeksi tai 20 höyrynmuuntimeksi), jossa prosessihöyry lauhdutetaan, jol loin saadaan lämpöä höyrystimen syöttöveden höyrystämiseen ja tuloksena saadaan puhdasta höyryä. Tämä höyry käytetään yleensä paperin tai kuitumassan kuivatukseen ja se vähentää öljyä, hiiltä, jätepuuta jne. polttavien kattiloiden 25 tuottaman höyryn tarvetta.

Esillä olevan keksinnön mukaan on saatu aikaan uusi menetelmä ja laite, jotka tekevät mekaanisen massanvalmistuksen taloudellisesti kannattavaksi vaihtelevammissa käyttöolosuhteissa kuin tähän saakka. Keksinnössä käyte-30 tään hyväksi sitä seikkaa, että kuidutusprosessin aikana lastuissa oleva vesi ja jauhimeen jauhetusprosessin kuluessa pumpattava neste höyrystyvät jauhimessa kehittyvän kitkalämmön vaikutuksesta, jolloin syntyy prosessihöyryä, joka poistuu yhdessä massan kanssa.

35 Keksinnön mukaiselle laitteelle on tunnusomaista, että laite käsittää uusiohöyrystimen ja höyryejektorin,

II

3 80915 jotka on kytketty prosessihöyryn poistovälineiden ja höyryturbiinin väliin siten, että höyryejektori on sovitettu uusiohöyrystimeen ja höyryturbiinin välille prosessihöyryä korkeammasa paineessa olevan lisähöyryn tuomiseksi höyry-5 turbiinin syöttökanavaan. Edullisesti välineet, jolla höyryturbiini on kytketty jauhimen käyttöakseliin käsittää hydraulisen käyttöjärjestelmän, joka sisältää hydraulipum-pun, joka on kytketty turbiinin ulostuloakseliin, ja hyd-raulimoottorin, joka on kytketty jauhimen käyttöakseliin 10 ja joka käy hydraulipumpun johtoja pitkin syöttämällä nesteellä. Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että uusiohöyrystimestä saatava tuorehöyry johdetaan tulistimen lävitse, johon tulistimeen liittyy kattila, pyörittämään tuotavan lisäenergian kanssa höyryturbiinien 15 kaiken vaiheessa (b) tarvittavan energian kehittämiseksi.

Hakemuskohteessa uusiohöyrystimessä tuotettua höyryä käytetään pyörittämään höyryturbiinia, joka on kytketty jauhimen käyttöakseliin. Haluttaessa voidaan osa itse prosessihöyrystä käyttää lastujen esihöyrytykseen ennen 20 niiden syöttämistä jauhimeen ja turbiinin poistohöyryä voidaan lisäksi käyttää esihöyrytykseen. Jos turbiini on lauhdutintyyppiä, lauhde käytetään uusiohöyrystimen syöt-tövetenä.

Keksintöä sovellettaessa voidaan käyttää monia eri 25 rakenneosia jauhimen käyttöön tarvittavan lisäenergian tuomiseksi. Höyryejektorilla voidaan tuoda paineenalaista höyryä lisähöyrynlähteestä turbiiniin uusiohöyrystimestä tulevan höyryn täydennykseksi. On ajateltavissa, että uusiohöyrystimen ja turbiinin välille sovitetaan mekaani-30 nen höyrykompressori. Mekaanista höyrykompressoria voidaan käyttää sähkömoottorilla tai sitä voidaan pyörittää itse turbiinin ulostuloakselilla ja mekaanisen höyrykompresso-rin ja turbiinin väliin tuotavalla llsähöyryllä. Toinen vaihtoehto on tehdä höyryturbiini pienpaineturbiiniksi ja 35 järjestää lisäksi suurpaineturbiini, joka on kytketty jauhimen käyttöakseliin ja johtaa tuorehöyryä suurpainetur- 4 80915 bliniin, josta poistuva höyry lisätään uusiohöyrystimestä pienpaineturbiiniin menevään höyryyn. Eräässä toisessa muunnelmassa sähkömoottori on suoraan kytketty jauhimen käyttöakseliin.

5 Turbiini on sopivimmin kytketty jauhimeen alennus- vaihteen välityksellä. Näin jauhimen kierrosluku voidaan säätää tarkasti optimiolosuhteita vastaavaksi. Turbiini voi vaihtoehtoisesti käyttää hydraulipumppua, joka puolestaan pyörittää jauhimen käyttöakseliin kytkettyä hydrauli-10 moottoria. Turbiinia ja lisäkomponentteja voidaan käyttää pyörittämään yhden jauhimen sijasta mieluummin useita rinnan tai sarjaan kytkettyjä jauhimia.

Koska jauhimesta tuleva prosessihöyry on matala-arvoista, on erittäin toivottavaa parantaa toiminnan hyöty-15 suhdetta tuomalla prosessihöyryyn lisäenergiaa. Tämä toteutetaan sopivimmin - sen jälkeen, kun prosessihöyry on läpäissyt uusiohöyrystimen - tulistamalla höyryä. Tulistus voi tapahtua joko johtamalla höyry selluloosatehtaan kattilaan liittyvän tulistuslämmönvaihtimen lävitse tai joh-20 tamalla se kattilan savukaasuihin yhteydessä olevan ekono-maiserin lävitse. Lisää turbiiniin tuotavaa höyryenergiaa saadaan kattilan tuottamasta höyrystä, joka johdetaan joko suoraan kattilasta turbiiniin tai toisen turbiinin kautta, joka käyttää sähkögeneraattoria, ja sitten toisesta tur-25 biinistä jauhinta käyttävään höyryturbiiniin. Käytettäessä savukaasukanavaan sijoitettua ekonomaiseria, savukaasut johdetaan aluksi sopivimmin kaasuturbiinin lävitse, joka käyttää sähkögeneraattoria ja ilmakompressoria ja josta ne virtaavat ekonomaiserille. Pienissä siirrettävissä hio-30 moissa koneet voidaan asentaa junaan, jonka veturi saa käyttövoimansa kaasuturbiinista.

Keksinnön käytöllä saavutetaan lukuisia etuja. Soveltamalla keksintöä voidaan saada huomattava osa jauhimen käyttämiseen vaadittavasta energiasta itse prosessihöyrys-35 tä. Tämän vuoksi vain osa energiasta, joka tarvitaan jauhimen pyörittämiseen, joudutaan kattamaan lisäenergialla, li 5 80915 kuten sähkömoottorilla tai höyryllä, joka on kehitetty öljyä, hiiltä, kuorta tms. jäteaineita polttamalla. Näin ollen mekaanisen massan valmistus on taloudellisesti kannattavaa sellaisissakin maissa, joissa sähkö on kallista.

5 Keksinnön mukaan on lisäksi mahdollista tarkemmin säätää jauhimen nopeutta siten, että se on paras mahdollinen kulloinkin käsiteltävälle materiaalille, jolloin voidaan parantaa massan laatua.

Keksintöä kuvataan seuraavassa ykskityiskohtaisem-10 min viittaamalla oheistettuun piirustukseen, jossa kuvio 1 on kaaviomainen kuvanto esimerkinomaisesta mekaanisen massan valmistuslaitoksesta (esim. kuumahierrelaitos), jossa käytetään hyväksi keksinnön mukaista laitetta, 15 kuvio 2 on kaaviomainen kuvanto yhdistetystä sul- faattiselluloosatehtaasta ja kemitermomekaanisesta massan-valmistuslaitoksesta, jossa käytetään keksinnön mukaista laitetta, kuviot 3-8 esittävät erilaisia muunnelmia keksinnön 20 mukaisesta laitteesta yhdestä tai useammasta jauhimesta saatavan prosessihöyryn käyttämiseksi pääenergialähteenä jauhimien pyörittämiseen, kuvio 9 esittää muunnelmaa, jossa massanvalmistus-laitoksen kattilaan kuuluu tulistin, jonka lävitse proses-25 sihöyry johdetaan ja kattila syöttää myös turbiinia, joka käyttää sähkögeneraattoria ja kuvio 10 on kaaviomainen kuvanto muuten kuvion 9 kaltaisesta järjestelmästä, paitsi että prosessihöyry tulistetaan ekonomaiserissa ja paineistetun tulipesän (kat-30 tilan) kasukaasut käyttävät kaasuturbiinia, joka puolestaan pyörittää sähkögeneraattoria.

Kuvio 1 esittää kaaviomaisesti tyypillisiä komponentteja mekaanisessa massanvalmistuslaitoksessa, jossa on sovellettu keksinnön periaatteita. Haketta tai muuta sil-35 puttua selluloosakuituainetta tuodaan johtoa 11 pitkin höyrytysastioihin 12 ja 13 ja lopuksi tavanomaiseen jauhi- 6 80915 meen 14. Jauhin 14 voi olla mikä tahansa tavanomainen paineistettu jauhin ja siinä on tyypillisesti ainakin yksi käyttöakseli 15, joka on kytketty pyörivään elimeen (jau-hinlevyyn) 16, joka toimii yhdessä samanlaisten levyjen 5 (esim. 17) kanssa, jotka ovat kiinteitä tai pyörivät vastakkaiseen suuntaan, massan fibrilloimiseksi. Hakkeen kiintoainepitoisuus on höyryttimen 13 jälkeen yleensä 50 % (eli ne ovat lietteenä, joka on suunnilleen puoliksi vettä) ja jauhimeen tuodaan yleensä lisävettä siten, että 10 lietteen kiintoainepitoisuus jauhimessa 14 on tyypillisesti n. 20-50 %. Fibrillointiprosessin aikana kehittyvän kitkalämmön johdosta huomattava osa massan sisältämästä vedestä höyrystyy, jolloin syntyy prosessihöyryä ja alle 10 % jauhimeen 14 tuotavasta energiasta suorittaa itse 15 asiassa fibrilloinnin.

Massa poistuu jauhimesta 14 johtoa 18 ja prosessi-höyry johtoa 19 pitkin. Massan ja prosessihöyryn erottamiseksi toisistaan voidaan käyttää tavanomaista keskipa-koiserotinta (ei esitetty) tms. kaasu-liete-erotinta, joka 20 on kytketty suoraan jauhimeen 14 ja josta poistoputket 18 ja 19 lähtevät.

Poistoputken 19 prosessihöyry käytetään pyörittämään tavanomaista höyryturbiinia 20, joka voi olla lauhdutin- tai vastapainetyyppiä. Vaikka prosessihöyryä voidaan 25 tietyissä olosuhteissa käyttää suoraan pyörittämään tur biinia 20, runsaasti epäpuhtauksia sisältävä prosessihöyry on edullista johtaa lämmönvaihtimen lävitse siten, että ainoastaan puhdasta höyryä johdetaan turbiiniin 20. Tyypillinen tähän soveltuva lämmönvaihdin koostuu tavanomai-30 sesta uusiohöyrystimestä (höyrynmuunnin) 21. Uusiohöyrys-timen 21 likainen lauhde voidaan johtaa viemäriin tai palauttaa hakejohtoon 11 lietteenmuodostusnesteeksi hakkeelle. Jos turbiini 20 on lauhdutintyyppiä, putkijohdon 23 lauhde syötetään uusiohöyrystimeen 21.

35 Tyypillisessä kylmähierto- tai kuumahiertoproses- sissa on useita jauhimia 14, 14' jne. kytketty sarjaan.

Il 7 80915

Poistoputkesta 18 lähtevä massa johdetaan toisen jauhimen 14' syöttökanavaan ja putkea 16' pitkin lähtevä prosessi-höyry johdetaan uusiohöyrystimeen 21 ja poistoputkesta 18' tulevaa massaa käsitellään edelleen lopullisen massan val-5 mistamiseksi tai se käytetään paperinvalmistukseen tms. Jauhimeen 14' lisätään yleensä vettä.

Uusiohöyrystimestä 21 saatava puhdas höyry johdetaan putkijohtoa 24 pitkin turbiinin 20 höyrynsyöttökana-vaan 25. Turbiinin 20 ulostuloakseli 26 on kytketty jau-10 himen 14 käyttöakseliin 15. Tämä tapahtuu yleensä alennus-vaihteen 27 välityksellä, koska ulostuloakseli 26 pyörii yleensä suuremmalla nopeudella kuin jauhamisessa tarvitaan. Käyttämällä sopivaa alennusvaihdetta 26 jauhimen 14 pyörimisnopeus voidaan optimoida kulloinkin käsiteltävää 15 haketta vastaavaksi. Tätä on syytä verrata tavanomaiseen tilanteeseen, jossa sähkömoottori pyörittää jauhinta ainoastaan yhdellä nopeudella (tyypillisesti 1 500 r/min

Euroopassa ja 1 800 r/min Yhdysvalloissa). Valitsemalla turbiini 20 ja alennusvaihde 27 sopivasti jauhimen pyöri-20 misnopeutta voidaan vaihdella huomattavasti arvosta 1 500 - 1 800 r/min ja säätää nopeus parhaiten sopivaksi.

Vaikka prosessihöyry pystyy antamaan huomattavan osan jauhimen 14 pyörittämiseen tarvittavasta energiasta, lisäenergiaa tarvitaan. Kuviossa 1 tämä lisäenergia tuo-25 daan yksinkertaisella ja tehokkaalla tavalla käyttämällä tavanomaista höyryejektoria 29, joka kohottaa uusiohöyrystimestä 21 turbiiniin 20 syötettävän höyryn painetta. Ejektoriin 29 tarvittava höyry tuotetaan sopivimmin käyttämällä kuori- tai hakekattilaa 30 tms. kattilaa, jossa 30 poltetaan kiinteää tai nestemäistä polttoainetta. Kattilan 30 höyry johdetaan suoraan ensimmäistä putkijohtoa 31 pitkin ja tarpeen vaatiessa paineenalennuselimen 39 kautta höyryejektorin 29 suuttimeen 32, joka on sijoitettu asianmukaisesti diffuusorin 33 suhteen ja osa kattilan 30 höy-35 rystä johdetaan edullisesti putkijohtoon 34 ja turbiiniin β 80915 35 generaattorin 36 pyörittämiseksi, jolloin turbiinin 35 poistohöyry tulee myös suuttimelle 32.

Kuten kuviossa 1 on esitetty, on myös toivottavaa suorittaa höyrytys höyryt tintissä 12, 13 käyttämällä siihen 5 osa prosessihöyrystä ja turbiinin 20 poistohöyryä. Poisto-putki 37 johtaa osan jauhimesta 14 tulevasta prosessihöyrystä suoraan höyryttimiin 12, 13, kun taas turbiinin 20 poistohöyry johdetaan putkijohtoa 38 pitkin (kun turbiini 20 on vastapainetyyppiä) höyryttimeen 13.

10 Kuviossa 2 rakenneosat, jotka vastaavat kuvion 1 rakenneosia, on merkitty samoilla viitenumeroilla.

Keksintö ei tietenkään rajoitu kylmähierteen tai kuumahierteen valmistukseen, vaan sitä voidaan käyttää helpottamaan minkä tahansa mekaanisen massan valmistusta. 15 Kuvio 2 esittää kaaviomaisesti keksinnön mukaisen laitteen käyttöä kernitermomekaanisen massan valmistukseen. Massa johdetaan poistoputkea 18 pitkin jatkokäsittelyasemiin, kuten on esitetty vireillä olevassa US-patenttihakemukses-sa, jonka sarjanumero on 543 847 ja joka on jätetty 20 20.10.1983, osa uusiohöyrystimessä kehitetystä höyrystä johdetaan putkea 22 pitkin kemialliseen massanvalmistus-laitokseen 40, lisähöyry ejektorisuuttimeen 32 saadaan suurpaineturbiinin 41 poistohöyrystä ja komponentit on muutoin kytketty toisiinsa, kuten kuviossa 2 on esitetty. 25 Kuten kuviosta 2 voidaan nähdä, höyryturbiini 20 on yhdistetty kokonaisuudessaan kernitermomekaaniseen massan-valmistuslaitokseen.

Lukuisia eri muunnelmia voidaan tehdä kuviossa 1 esitettyyn perusrakenteeseen, jotta saavutetaan helpommin 30 se päätavoite, että voidaan kehittää suurin osa jauhimen tai jauhimien mekaanisen massanvalmistuksen yhteydessä vaatimasta energiasta käyttämällä prosessihöyryä. Kuvioiden 3-8 esittämissä laitteen sovellutusmuodoissa kuviota 1 vastaavat rakenneosat on merkitty samoilla viitenumeroil-35 la, paitsi että niiden eteen on asetettu "3" (kuvion 3 li 9 80915 tapauksessa), "4" (kuvio 4), "5" (kuvio 5), "6" (kuvio 6), "7” (kuvio 7) ja "8" (kuvio 8).

Kuvion 3 sovellutusmuodossa putkijohtoa 24 pitkin lähtevän höyryn painetta kohotetaan höyryn käyttämiseksi 5 tehokkaammin turbiinin 320 pyörittämiseen. Tässä sovellutusmuodossa turbiini 320 on vastapainetyyppiä ja mekaaninen höyrykompressori 45 on kytketty putkijohtoon 324. Mekaanisen höyrykompressorin 45 käyttöakseli 46 on kytketty jauhimen akseliin 315 ja turbiinin akseliin 326. Lisäener-10 gia tuodaan lisähöyryn muodossa, joka tulee putkea 47 pitkin putkijohtoon 324 juuri ennen turbiinia 320. Tuotavan lisähöyryn määrää säädetään painesäätimellä 48, joka on yhdistetty putkessa 47 olevaan venttiiliin 49. Turbiinilta 320 tuleva vastapainehöyry johdetaan putkijohtoa 50 pitkin 15 höyryputkeen 324 ennen kompressoria 45.

Kuvion 4 sovellutusmuoto on hyvin samanlainen kuin kuvion 3 sovellutusmuoto, paitsi että energia mekaanisen höyrykompressorin 445 käyttämiseen saadaan sähkömoottorista 52. Tässä sovellutusmuodossa on myös syytä huomata, 20 että uusiohöyrystimeen 421 voidaan johtaa höyryä putkijohtoa 53 pitkin järjestelmän käynnistystä varten.

Kuvion 5 sovellutusmuodossa jauhimen 514 käyttämiseen tarvittava lisäenergia saadaan sähkömoottorista 55, joka on kytketty suoraan jauhimen käyttöakseliin 515. So-25 piva alennusvaihde (ei esitetty) on edullista järjestää moottorin 55 ja akselin 515 välille Ja turbiinin akselin 526 ja jauhimen akselin 515 välille. Jauhimessa 514 voi tietysti olla useampia käyttöakseleita 515, jolloin turbiinin akseli 526 on kytketty yhteen niistä (kuviossa 5 30 oikealla puolella) ja sähkömoottori 55 on kytketty toiseen (kuviossa 5 vasemmalla puolella) siten, että nopeuksia ei tarvitse sovittaa yhteen.

Kuvion 6 sovellutusmuodossa jauhimen 614 käyttämiseen tarvittava lisäenergia saadaan käyttämällä suurpaine-35 turbiinia 58 turbiinin 620 ollessa pienpaineturbiini.

10 8091 5

Suurpaineturbiini 58 on vastapainetyyppiä ja siihen tuodaan tuorehöyryä putkijohtoa 59 pitkin ulostuloakselin 60 pyörittämiseksi ja vastapainehöyry joutuu putkea 61 pitkin uusiohöyrystimestä 621 tulevaan höyryputkeen 624. Alennus-5 vaihteet 627, 63 on järjestetty turbiinien 620, 58 kytkemiseksi jauhimen 614 käyttöakseliin tai akseleihin 615. Tässä sovellutusmuodossa voidaan vaihtoehtoisesti käyttää kahta rinnan (tai sarjaan) kytkettyä jauhinta 614, kuten kuvion 7 sovellutusmuodossa on esitetty, jolloin toista 10 jauhinta käytetään akselilla 60 ja toista akselilla 626.

Kuvion 7 sovellutusmuoto on hyvin samanlainen kuin kuviossa 1, paitsi että siinä on rinnakkaiset jauhimet 714, 714’, jotka on yhdistetty prosessihöyryjohdoilla 724, 724' uusiohöyrystimeen 721.

15 Kuvion 8 sovellutusmuoto on hyvin samankaltainen kuin kuviossa 1, paitsi että mekanismiin, jolla turbiini 820 on kytketty jauhimen käyttöakseliin 815, kuuluu hydraulinen käyttöjärjestelmä, joka sisältää hydraulipumpu 60, jota pyörittää turbiinin 820 ulostuloakseli 826 ja 20 hydraulimoottorin 61, joka on suoraan kytketty akseliin 815 ja joka käy pumpun 60 johtoja 62 pitkin pumppaamalla hydraulinesteellä. Käynnistyshöyry ja lisähöyry tuodaan ejektorin 829 kautta.

Käyttämällä edellä kuvattua laitetta on mahdollista 25 soveltaa menetelmää mekaanisen massan (kuten kylmähierre, kernitermomekaaninen massa jne.) valmistamiseksi silputtua selluloosakuituainetta sisältävästä nestelietteestä tehokkaalla ja taloudellisella tavalla jauhimen 14 ja höyryturbiinin 20 avulla. Menetelmä koostuu seuraavista valheista: 30 (a) Tuodaan lietettä jauhimeen 14 putkijohtoa 11 pitkin, (b) Pyöritetään jauhimen 14 käyttöakselia 15, jotta jauhimen levyt 16, 17 saavat materiaalin muuttumaan kuitumas-saksi. Alle 10 % jauhimen 14 kuluttamasta energiasta menee itse asiassa fibrillointiin ja suurin osa energiasta muut-35 tuu kitkalämmöksi, joka kehittää prosessihöyryä jauhimessa 11 8091 5 14 olevan lietteen sisältämästä nesteestä, (c) Poistetaan mekaaninen massa (jota yleensä käsitellään vielä muissa jauhimissa kylmähierteen valmistamiseksi tai muissa jauhi-missa kylmähierteen valmistamiseksi tai muissa prosessi-5 vaiheissa kernitermomekaanisen massan tms. valmistamiseksi) putkijohtoon 18. (d) Poistetaan prosessihöyry jauhimesta 14 putkijohtoon 19. Ja (e) käytetään prosessihöyrystä saatavaa energiaa ja mahdollisesti tarvittavaa lisäenergiaa pyörittämään turbiinia 20, joka puolestaan pyörittää jau-10 hinta 14, kaiken vaiheessa (b) tarvittavan energian kehittämiseksi.

Kuumahierteen tai kemitermomekaanisen massan valmistuksessa osa prosessihöyrystä johdetaan putkea 37 pitkin esihöyrytys- ja höyrytysasemiin 12, 13 ja turbiinin 20 15 poistohöyry menee putkea 38 pitkin höyryttimeen 13.

Vaihe (e) toteutetaan edullisesti johtamalla prosessihöyry lämmönvaihtimen (uusiohöyrystimen 21) lävitse puhtaan höyryn tuottamiseksi, joka sitten syötetään (putkea 24 pitkin) turbiiniin 20 ja lauhde tulee putkea 23 20 pitkin turbiinista 20 käytettäväksi uusiohöyrystimen 21 syöttövetenä. Lisäenergia saadaan edullisesti lisähöyrys-tä, jota tuodaan höyryejektorin 29 suuttimen 32 kautta ja turbiini 20 ja alennusvaihde 27 valitaan siten, että jau-himen 14 pyörimisnopeus voidaan optimoida kulloinkin käsi-25 teltävää materiaalia varten. Putkijohtoa 19 pitkin uusio-höyrystimeen 21 menevä prosessihöyry on tyypillisesti 0,5 - 10 baarin paineessa ja uusiohöyrystimestä 21 putkea 22 pitkin tuleva likainen lauhde johdetaan joko jätevedeksi tai käytetään uuden käsiteltävän hakkeen tai valmistet-30 tavan massan liettämiseen.

Kuviot 9 ja 10 ovat kaaviomaisla kuvantoja järjestelmistä, joissa pyritään parantamaan hyötysuhdetta esillä olevan keksinnön yhteydessä. Näissä sovellutusmuodoissa yhdistetyn höyryn ja sähkön tuotannon taloudellisuutta 35 käytetään hyväksi korottamaan uusiohöyrystimestä saatavan prosessihöyryn alhaista arvoa.

12 8091 5

Kuvion 9 sovellutusmuodossa jauhimesta 69 tuleva massa läpäisee erottimen 70 ja prosessihöyry johdetaan venturipesuriin 71 ja sitten uusiohöyrystimen 72 lävitse. Selluloosatehtaan sähköntuotantoa palvelevaan kattilaan 73 5 liittyy tulistin 74. Kattilan 73 syöttövesi kulkee ekono-maiserin 75 lävitse ja uusiohöyrystimeltä tuleva tuorehöy-ry virtaa tulistimen lävitse ennen sen käyttämistä.

Ensimmäinen höyryturbiini 77 käyttää jauhinta 69 ja toinen höyryturbiini 76 käyttää sähkögeneraattoria 80. 10 Kattilasta 73 saatava höyry virtaa putkea 81 pitkin ja se syötetään toiseen höyryturbiiniin 76 ja uusiohöyrystimestä 72 saatava tuorehöyry kuljettuaan tulistimen 74 lävitse putkeen 82 sekä toisen turbiinin 76 poistohöyry johdossa 83 muodostavat ensimmäisen turbiinin 77 syöttöhöyryn.

15 Haluttaessa voidaan lisähöyryä saada turbiinille 77 johtamalla ensimmäisestä turbiinista 77 putkea 84 pitkin tuleva poistohöyry tulistimeen 74 osan tästä höyrystä kulkiessa putkea 85 pitkin ja tullessa sitten kierrätetyksi ja syötetyksi turbiiniin 77, kun taas toinen osa tästä 20 höyrystä johdetaan putkea 86 pitkin vastapainehöyrynä erottimesta 70 poistuvan massan hiutalekuivaukseen. Hiuta-lekuivurista 89 putkea 89 pitkin poistuva lauhde voidaan käyttää kattilan 73 syöttövetenä ja se voi kulkea lisäksi lämmönvaihtimen 87 lävitse ja sitten tulistimen 74 lävitse 25 muodostaakseen syöttövettä uusiohöyrystimelle 72. Höyry-venturipesurille voidaan ottaa myös putkesta 79, joka kulkee tulistimen 74 lävitse ja sitten venturipesurille 71.

Kuvion 10 sovellutusmuodossa lämmönvaihdin, jota käytetään tulistamaan uusiohöyrystimeltä tulevaa tuorehöy-30 ryä, ja itse kattila sekä muut komponentit sähkön ja jau-himen käyttämiseen tarvittavan lisähöyryn tuottamiseen ovat hieman erilaiset. Kuvion 10 sovellutusmuodossa jauhi-messa 90 tuotettu mekaaninen massa kulkee erottimen 92 lävitse ja massa kuivataan sitten hiutalekuivurissa 93 ja 35 prosessihöyry kulkee venturipesurin 94 lävitse ja sitten uusiohöyrystimeen 95, jossa on poistoputki 96. Uusiohöy- li 13 8091 5 rystimestä 95 tuleva tuorehöyry kulkee putkea 97 pitkin yhteyteen kuumien kaasujen kanssa ekonomaiserissa 98 ja syötetään sitten höyryturbiiniin 91, joka pyörittää jau-hinta 90. Lisähöyryä höyryturbiinille 91 saadaan paineis-5 tetusta tulipesästä 99 tai kattilasta, johon syötetään paineistettua palamisilmaa ilmakompressorilla 100. Lisä-höyryä tuotetaan paineistetussa tulipesässä 99 olevassa nesteklerukassa ja höyry johdetaan turbiiniin 91.

Tulipesän 99 palamiskaasut virtaavat kaasuturbiinin 10 101 lävitse, joka käyttää ilmakompressoria 100 ja sähköge- neraattoria 102. Ilma tuodaan ilmakompressoriin 100 ilman ottokanavasta 103 ja ilma esilämmitetään ekonomaiserissa 98 ennen sen johtamista kompressoriin 100. Kaasuturbiinin poistokaasut 105 muodostavat kuumakaasulähteen ekonomaise-15 rille 98. Turbiinin 91 poistohöyry 108 muodostaa vastapai-nehöyryn hiutalekuivuria 93 varten. Hiutalekuivurin 93 lauhde lähtee putkea 107 pitkin ja sitä käytetään syöttö-nesteenä kierukalle 109 sekä lauhdesyöttövetenä uusiohöy-rystimelle 95 ja tämä kulkee edullisesti ekonomaiserin 98 20 lävitse ennen kuin se syötetään uusiohöyrystimeen 95.

Kaikki kuviossa 10 esitetyn sovellutusmuodon komponentit voidaan asentaa siirrettävästi esim. junaan ja kaa-suturbiini 101 voi toimia junan veturin voimanlähteenä (joko suoraan tai siten, että generaattori 102 kehittää 25 sähköä veturin moottorille).

Voidaan siis todeta, että keksinnön mukaan on saatu aikaan menetelmä ja laite, jotka helpottavat tehokasta ja taloudellista mekaanisen massan valmistusta. Vaikka keksintö on tässä selostettu ja esitetty tällä hetkellä käy-30 tännöllisimpänä ja edullisimpana pidettävän sovellutusmuo don avulla, tätä tekniikan alaa tunteville on selvää, että siihen voidaan keksinnön puitteissa tehdä monia muunnelmia ja keksinnön puitteet käyvät ilmi oheisista patenttivaatimuksista, jotka on tulkittava mahdollisimman laajasti si-35 ten, että ne kattavat kaikki samanarvoiset rakenteet ja menetelmät.

Claims (3)

14 8091 5

1. Laite mekaanisen massan valmistamiseksi, joka laite sisältää jauhimen (814), jonka käyttöakseli (815) on 5 kytketty ainakin yhteen pyörivään jauhinelimeen (816), erotusvälineen höyryn poistamiseksi jauhetusta materiaalista ja jossa laitteessa on prosessihöyryn poistovälineet (819) ja kuitumassan poistovälineet (818), prosessihöyryn energiaa käyttävä höyryturbiini (820), jossa on höyryn 10 syöttökanava (825) ja pyörivä ulostuloakseli (826) sekä välineet (60-62) turbiinin ulostuloakselin (826) kytkemiseksi jauhimeen siten, että turbiinin ulostuloakseli pyörittää tätä jauhinta, tunnettu siitä, että laite käsittää uusiohöyrystimen (821) ja höyryejektorin (829), 15 jotka on kytketty prosessihöyryn poistovälineiden (819) ja höyryturbiinin (820) väliin siten, että höyryejektori (829) on sovitettu uusiohöyrystimeen (821) ja höyryturbiinin (820) välille prosessihöyryä korkeammasa paineessa olevan lisähöyryn tuomiseksi höyryturbiinin syöttökanavaan 20 (825).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että välineet, jolla höyryturbiini (820) on kytketty jauhimen käyttöakseliin (815) käsittää hydraulisen käyttöjärjestelmän, joka sisältää hydraulipumpun 25 (60), joka on kytketty turbiinin ulostuloakseliin (826), ja hydraulimoottorin (61), joka on kytketty jauhimen (814) käyttöakseliin (815) ja joka käy hydraulipumpun (60) johtoja (62) pitkin syöttämällä nesteellä.

3. Menetelmä mekaanisen massan valmistamiseksi sil- 30 puttua selluloosakuitua sisältävästä nestelietteestä käyt tämällä jauhinta (69), jossa on pyörivä käyttöakseli, ja höyryturbiinia (77), jonka menetelmän mukaan (a) lietettä tuodaan jauhimeen (69), (b) pyöritetään jauhimen (69) käyttöakselia silputun selluloosakuidun muuttamiseksi kui- 35 tumassaksi, jolloin jauhatusprosessin yhteydessä syntyvä kitkalämpö kehittää prosessihöyryä, (c) johdetaan kuitu- li is 8091 5 massa ulos jauhimesta (69) ja (d) johdetaan prosessihöyry ulos jauhimesta (69), jolloin prosessihöyry johdetaan uusiohöyrystlmen (72) lävitse, tunnettu siitä, että uusiohöyrystimestä (72) saatava tuorehöyry johdetaan 5 tul1stimen (74) lävitse, johon tulistlmeen liittyy kattila (73), pyörittämään tuotavan lisäenergian kanssa höyryturbiinien (77) kaiken vaiheessa (b) tarvittavan energian kehittämiseksi. ie 8091 5