FI89728B - Foerfarande och anlaeggning foer cirkulation av processvattnet i en pappersmaskin - Google Patents

Description

1 89728

Menetelmä ja laitteisto paperikoneen prosessiveden kierrättämiseksi Förfarande och anläggning för cirkulation av processvattnet i en pappersmaskin

Keksinnön kohteena on menetelmä ja laitteisto paperikoneen prosessiveden kiertoa varten. Erityisesti keksinnön kohteena on menetelmä, joka mahdollistaa paperinvalmistusprosessin nopean ja täsmällisen ohjauksen ja joka huomattavasti lyhentää paperilaadun vaihtamiseen tarvittavaa aikaa. Keksinnön mukaisessa menetelmässä esitetään erityisesti toimenpiteitä, jotka lyhentävät nollaveden kierrätysaikaa huomattavasti. Keksinnön mukainen laitteisto on suunniteltu palvelemaan keksinnön mukaisen hallitun ja nopean nollaveden kierron periaatetta.

Paperintekoprosessi on perinteisesti suunniteltu mahdollisimman hyvän stabiliteetin aikaansaamiseksi. Tästä on seurauksena, että sen säädettävyys on hidas, mahdolliset prosessi-häiriöt toki vaikuttavat hitaasti, mutta samoin niiden korjaaminen on hidasta. Prosessin hitaudesta on erikoista haittaa tuotettavan laadun vaihtojen yhteydessä, jolloin laadun vakiintuminen kestää useita minuutteja, esimerkiksi värisävyn muuttaminen saattaa kestää yli tunnin, jopa vuorokausiakin. Tämä on tehnyt kappaleteollisuudessa yleistyneen "juuri oikeaan tarpeeseen" eli JOT-valmistuksen mahdottomaksi paperiteollisuudessa.

Yleisesti tunnetuissa paperin valmistusprosesseissa paperi-arkki muodostetaan suodattamalla massasulpusta ylimääräinen vesi yhden tai kahden viiran läpi, sekä palauttamalla pääosa suodosvedestä ns. lyhyeen kiertoon, joka muodostuu seuraavista vaiheista: suodosvesi viedään vedenpoistoelinten ja erilaisten kanaali-, putki- tai rännisysteemien kautta avoimeen viira-vesialtaaseen. Tarkasti säädetty massavirtaus tuodaan viira-vesialtaaseen lähelle niinsanotun sekoituspumpun imuyhdettä. Tästä laimennettu massa pumpataan edelleen massan puhdistus- 2 89728 laitteisiin, tyypillisesti pyörre-erottimien ensimmäiseen vaiheeseen. Pyörre-erottimista hyväksytty jae voi mennä suoraan eteenpäin sihdin kautta paperikoneen perälaatikkoon, kun sen sijaan rejekti johdetaan takaisin kiertovesialtaaseen pyörre-erottimien toisen vaiheen syöttöpumpun imuyhteeseen.

Useissa tapauksissa ensimmäisen pyörre-erotusvaiheen vakioit-tamiseksi ja joustavamman prosessin aikaansaamiseksi myös ensimmäisen erottimen aksepti palautetaan kiertovesialtaaseen toisen sekoituspumpun imuyhteeseen. Samoin monivaiheisten pyörre-erotus ja sihtaussysteemien sekä akseptit että rejektit kierrätetään laimennusta varten kiertovesisäiliön kautta laimennettaviksi tai sekoitettaviksi prosessin muihin virtauksiin ennen seuraavaa käsittelyä.

Nämä monet palautukset tekevät systeemistä monimutkaisen ja hitaan, mitä vielä korostaa avointen säiliöiden suuret vesi-volyymit ja ilman sekoittumisen välttämiseksi hitaana pidettävät virtausnopeudet. Samalla avoimien, osittain epämääräisten ja vaihtelevien pintojen johdosta systeemin volyymi ei ole niin tarkasti määritelty, että virtauksia voitaisiin tarkasti hallita.

Henrik Nisser, Das Papier 39 (1985) 10A, sivut V151...V159 esittää arkinmuodostusyksikön, jossa arkinmuodostus tapahtuu hydraulisesti suljetussa tilassa. Laite on kehitetty arkin-muodostumisen parantamista varten. Laitteen toiminta ei kuitenkaan ole ollut täysin tyydyttävä eikä menetelmä mahdollista veden poistamista arkin lopulliseen kuiva-ainepitoisuuteen asti, joka vastaisi sakean massan kuiva-ainepitoisuutta. Näin Nisserin ehdottama menetelmä on jäänyt vaille käytännön sovellutusta.

Hans-Joachim Schulz esittää Das Papier 43 (1989) 10 A, sivu V192. ..V193, sinänsä myös muualta tutun menetelmän kuitu-suspension jakamiseksi paperikoneen leveyssuunnassa, lähinnä hydraulisen perälaatikon painepulssien vaimennuskammion jäi-

3 ο η 7 c G

-3 b?/ib keen, mitä on käytännössä sovellettu mm. paperia valmistettaessa vaahtoformeerauksessa.

Nyt esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada paperin valmistusprosessi, jolla prosessin säädettävyys on olennaisesti nopeampi kuin perinteisillä paperin valmistusprosesseilla.

Keksinnön laajimassa sovellutuksessa sen tarkoituksena on parantaa perinteisen paperinvalmistusprosessin lyhyen kierron hallittavuutta ja nopeuttaa nollaveden kierrätystä.

Keksinnön edullisimmassa suoritusmuodossa sen tarkoituksena on parantaa myös lyhyen kierron kuituprosessia välttämällä sekä pääprosessin että prosessin haarojen, kuten rejektivirtausten takaisinkytkentöj ä.

Keksinnön tarkoituksena on esittää teknisesti selkeä ja johdonmukainen laitteisto, jossa on välineet nollaveden kierrättämiseksi nopeasti ilman väliastioita tai takaisinkytkentöjä viiran vedenkeräilyvälineistä lyhyen kierron laimennuspistei-siin.

Keksinnön tarkemmat kohteet ilmenevät seuraavasta selityksestä ja piirustuksista sekä oheisista patenttivaatimuksista.

Näin ollen keksinnön kohteena on menetelmä nollaveden kierrättämiseksi paperikoneen lyhyessä kierrossa, jossa menetelmässä rainanmuodostusviiran läpi suotautuva, lyhyeen kiertoon palautettava nollavesi jaetaan osiin ja ainakin kaksi erillistä virtausta pumpataan olennaisesti ilmattomina erillisvirtoina suoraan takaisin lyhyen kierron kuituprosessiin ilman avoimia astioita siten, että erilliset nollavesivirtaukset johdetaan ainakin kahteen olennaisesti erilliseen laimennusvaiheiseen.

Keksinnön edullisessa suoritusmuodossa nollavesi jaetaan useaan erilliseen virtaukseen ja ensimmäisenä suotautuva 4 39728 nollavesivirtaus tai sen olennainen osa ohjataan lyhyen kierron viimeiseen olennaiseen laimennusvaiheeseen.

Keksinnön mukaisen menetelmän erityisen edullinen piirre saavutetaan, kun nollavesi johdetaan erillisvirtauksina perättäisestä suotautumisjärjestyksessä suoraan lyhyen kierron kuitu-prosessin erillisiin laimennusvaiheisiin siten, että ensiksi suotautunut virta johdetaan viimeiseen laimennusvaiheeseen, toiseksi suotautunut virta toiseksi viimeiseen laimennus-vaiheeseen, jne.

Keksinnön mukaisessa laitteistossa on vähintään kaksi massan-laimennuslaitetta ja perälaatikko sekä rainanmuodostusviiran yhteydessä vedenkeräilyvälineet. Vedenkeräilyvälineet ovat yhteydessä nollaveden kierrätysputkiin ja -pumppuihin. Nolla-veden nopean, ilmattoman erilliskierrätyksen toteuttamiseksi laitteistossa on rainanmuodostusviiran yhteydessä ainakin kaksi erillistä vedenkeräilyvälinettä, jotka ovat suorassa virtausyhteydessä kulloinkin omaan pumppuun nollaveden palauttamiseksi olennaisesti ilmattomana erillisissä nollaveden kierrätysputkissa ilman avoimia astioita suoraan lyhyen kierron ainakin kahteen erilliseen massanlaimennuslaitteiseen tai niiden olennaisesti erillisiin vedenjakovälineisiin.

Keksinnön mukaisessa edullisessa suoritusmuodossa viiran yhteydessä on vähintään kaksi ja edullisesti useampia kone-suuntaan ja mahdollisesti myös poikkisuuntaan jaettuja veden-keräilyvälineitä, joista johtaa erillisten pummppujen ilmatto-masti pumppaamia erillisvirtoja suoraan lyhyen kierron erillisiin laimennuslaitteisiin. Nollaveden kierto järjestetään edullisesti siten, että virtausjärjestyksessä ensimmäisestä vedenkeräilyvälineestä johtava nollaveden kierrätysputki on yhdistetty lyhyen kierron viimeiseen laimennuslaitteeseen.

Keksintöä selventävät edelleen seuraava selitys sekä oheiset piirustukset, joissa 5 S > 7 2 8

Kuvio 1 esittää perinteisen paperinvalmistusprosessin lyhyen kierron yhteydessä käytettävää laitteistoa,

Kuvio 2 on Sankey-diagrammi keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesta prosessista,

Kuvio 3 on virtauskaavio keksinnön mukaisen prosessin suoritusmuodosta, jossa on osittain suljettu muodostusvyöhyke,

Kuviot 4A ja 4B esittävät keksinnön mukaisen prosessin edullisessa suritusmuodossa käytettävien muodostuslaatikoiden vaihtoehtoisia suoritusmuotoja sivulta katsottuna,

Kuvio 4C esittää kuvion 4A mukaista muodostuslaatikkoa päältä katsottuna,

Kuvio 5 on virtauskaavio keksinnön mukaisen prosessin suoritusmuodosta, jossa on avoin muodostusalue,

Kuvio 6 on virtauskaavio keksinnön mukaisen prosessin suoritusmuodosta, jossa kuituprosessina käytetään olennaisesti perinteisiä puhdistuslaitteita, ja

Kuvio 7 on virtauskaavio keksinnön mukaisen prosessin toisesta suoritusmuodosta, jossa käytetään kaasunerotuspumppuja ja olennaisesti perinteisiä laitteita.

Keksinnön paremmaksi ymmärtämiseksi esitetään ensin erään perinteisen paperinvalmistuskseen liittyvän prosessin kuvaus kuvioon 1 viitaten. Kuten kuviossa 1 on esitetty, massanvalmistuksesta 1 massa tuodaan johdossa 2 nollaveden kierto-järjestelmään ja ohjataan ensimmäiseen pyörrepuhdistimeen 2A. Aksepti johdetaan ensimmäisen sihdin 4A yhteydessä nollaveden sekaan ja massan päävirtaus johdetaan sihdin 4A läpi perä-laatikkoon 5, josta massa purkautuu viiralle 6. Olennainen osa viiran läpi suotautuvasta nollavedestä kerätään yhteiseen kiertovesialtaaseen 7, josta se pumpataan takaisin lyhyen 6 89728 kierron kuituprosessin kiertovesijohtoihin 8. Viiran loppu-päästä suotautuva vesi kierrätetään yhteisestä nollavesi-altaasta 9 yhdessä hylyn kanssa paperikoneen pitkään kiertoon, takaisin massanvalmistukseen 1.

Ensimmäisen pyörrepuhdistimen 3A rejekti ja usein myös osa sen akseptista johdetaan takaisin kiertovesijärjestelmään ja sieltä toiseen pyörrepuhdistimeen 3B, jonka rejekti ja mahdollisesti osa akseptista ohjataan kiertovesijärjestelmän kautta kolmanteen pyörrepuhdistimeen 3C. Vastaavasti sihdistä 4A tuleva rejekti johdetaan kiertovesijärjestelmän kautta toiseen sihtiin 4B.

Tällä takaisinkierrätysjärjestelmällä parannetaan perinteisessä menetelmässä prosessiin stabiilisuutta ja vähennetään häiriöitä estämällä painepulsseja ja poistamalla ilmaa. Hyväksyttävän kuidun hävikki minimoidaan samalla kun huolehditaan siitä, että perälaatikkoon 5 saadaan tasaisesti ja hallitusti tarpeen mukaista massaa. Laajan kiertoj ärj estelmän ja isojen, epämääräisten avointen pintojen johdosta prosessi on stabiili mutta erittäin hidas ja se reagoi vain hitaasti prosessin muutoksiin. Hitaassa prosessissa on lisäksi vaarana laitteiston ja putkiston likaantuminen ja tukkeutuminen.

Kuviossa 2 on esitetty keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisen menetelmän Sankey-diagrammi, josta selvästi näkyy keksinnön mukaiset periaatteet. Siten keksinnön mukaisessa prosessissa nollaveden kierrätys tapahtuu nopeasti ja selkeästi ilman takaisinkytkentöjä. Putkiston haaroja, avoimia astioita ja nollaveden ilmastusta vältetään. Massa 10 laimennetaan asteittain nollavedellä eri sekoitus- ja puhdistusvaiheissa 12, 13, 14. Eniten kuituja sisältävä nollavesi tuodaan viiralta 18 nopeimmin takaisin lähelle perälaatikkoa 15. Näin kierrätettävän veden määrä pysyy pienenä, kuolleita kulmia ei synny ja nopea virtaus pitää putket puhtaina. Paperilaadun vaihdon yhteydessä uusi tasapainotila saavutetaan nopeasti ja hallitusti.

7 89728

Keksintö selitetään lähemmin kuvion 3 esittämään keksinnön edulliseen suoritusmuotoon viitaten. Keksinnön mukaisesti paperimassa valmistetaan tarkoin laatuvaatimuksien mukaan sinänsä tunnetussa massan valmistuksessa 10 ja syötetään hallittuna virtauksena 11 suspension sakeuden ollessa noin 3...5 % paperikoneen lyhyeen kiertoon.

Paperikoneen lyhyellä kierrolla tässä selityksessä ja oheisissa patenttivaatimuksissa tarkoitetaan prosessia, joka kattaa massan syötön jälkeiset toimenpiteet rainanmuodostumisen siihen pisteeseen asti, josta pisteestä nollavesi vielä palautetaan takaisin ko. massan syöttöön tai sitä seuraaviin massan-käsittelyvaiheisiin. Lyhyeen kiertoon kuuluu lisäksi toimenpiteet ko. nollaveden palauttamiseksi mainittuun massan syöttöön tai sitä seuraaviin vaiheisiin. Kuviossa 3 lyhyt kierto kattaa siten sen prosessinosan, joka asettuu virtauksen 11, imulaatikon 52 ja palautusvirtauksen 52 väliin. Imulaatikoista 53 nollavesi viedään jo lyhyen kierron ulkopuolelle pitkään kiertoon.

Lyhyessä kierrossa massa laimennetaan sakeuteen, joka soveltuu pyörre-erottimen 13 lajittelusakeudeksi, yleensä 0,5...1,5 %.

Laimennus voi tapahtua yksinkertaisena syöttönä putkiyhtee-seen tai tarvittaessa erillisessä sekoittimessa 12, jossa myös voidaan lisätä eri paperien valmistukseen tarvittavia lisäaineita. Laimennuksen jälkeen massa syötetään pyörre-erotti-meen 13, joka on edullisesti samanaikaisesti vireillä olevan patenttihakemuksen (POM/CLEANER) esittämää tyyppiä, joka toimii yhdessä vaiheessa ilman rejektin palautusta. Pyörre-erot-timessa puhdistettu ja laimennettu massa viedään edelleen painesihtiin 14, joka on edullisesti samanaikaisesti vireillä olevan patenttihakemuksen (POM/SCREEN) esittämää tyyppiä, joka toimii yhdessä vaiheessa ilman rejektin palautusta.

Puhdistettu ja edelleen laimennettu massa viedään paperikoneen perälaatikkoon 15. Massan syöttö perälaatikkoon tapahtuu edul- Ρ π 7 r. p 8 -7 7 o lisesti jakoputkiston 16 kautta, joka muodostuu suurehkosta määrästä sihdin 14 akseptiputkia, jotka järjestetään niin, että ne ovat kaikki olennaisesti samanpituisia sekä vielä niin, että mahdollisten jyrkkien käyrien lukumäärä ja kaarto on jokaisessa putkessa olennaisesti identtinen. Tällä järjestelyllä voidaan taata massan tasainen jakautuminen paperikoneen koko leveydelle.

Perälaatikosta 15 massasulppu johdetaan paperikoneen arkin-muodostusviiralle 18, minkä läpi nollavesi suotautuu useaan perättäiseen vedenkeräilylaatikkoon. Laatikoita on keksinnön mukaan ainakin kaksi, mutta niitä on edullisesti huomattavasti useampia, jopa 50 tai enemmän. Viiran sitä aluetta, missä vesi täysin peittää viiran pinnan ja missä kuidut ovat edelleen veteen suspendoituneina, kutsutaan tässä selityksessä ja seu-raavissa patenttivaatimuksissa muodostusvyöhykkeeksi. Tällä alueella rainan varsinainen muodostuminen tapahtuu ja kuidut löytävät rainassa lopullisen asemansa.

Kuvion 3 esittämässä osittain suljetussa muodostusratkaisussa perälaatikosta 15 massasulppu johdetaan viiralle 18 rainan ilmattomalle muodostus vyöhykkeen e 17. Esitetyssä suoritusmuodossa tämä on hydraulisesti määrätty tila, jota rajoittaa perälaatikon sivut tai muut sopivat tiivisteet sivusuunnassa sekä paperikoneen rainanmuodostusviira 18, jonka päälle kuitu-raina muodostuu kiertoveden suotautuessa viiran märimmässä päässä muodostuslaatikoihin 22 ja 23. Toiseen rainan tasoiseen suuntaan tilaa rajoittaa joko toinen ensimmäisen kaltainen viira tai perälaatikon seinä eli huuli 19. Suljetussa muodos-tuskammiossa massasuspensiosta poistetaan suuri osa siinä olleesta vedestä, jopa yli 50 %. Loput vedestä kulkeutuu muodostuneen kuiturainan mukana huuliaukosta 20 viiran avoimelle muodostusvyöhykkeelle 21.

Kuvion 3 esittämässä suoritusmuodossa nollaveden poistamista jatketaan avoimen muodostusvyöhykkeen alueella muodostuslaatikoihin 24, 25. Koska muodostusvyöhykkeellä vesi peittää 9 8 9 7 2 8 viiran pinnan, voidaan nollavesi saada veden täyttämistä muo-dostuslatikoista 22...25 vastaaviin nollavesiputkiin 32... 35 olennaisesti ilmattomina vesivirtauksina, jotka pumppujen 42...45 avulla kierrätetään välittömästi takaisin lyhyen kierron kuituprosessiin nollaveden kierrätysputkien 56...59 kautta. On selvää, että muodostusvyöhykkeen suljettu alue 17 voi olla esitettyä pitempi tai lyhyempi, jolloin suljetun alueen pituudella ja muotoilulla voidaan vaikuttaa muodostuvan rainan 1 aatuun.

Muodostusvyöhykkeen muodostuslaatikot 22... 25 ovat edullisesti erityisesti keksinnön mukaista prosessia varten suuniteltuja, kuvioiden 4A tai 4B esittämiä muodostuslaatikoita. Nämä muodos tus laa ti kot 22A ja 22B ovat muodoltaan laakeita laatikoita, joiden tilavuus on pieni ja joiden muoto sallii niiden pysymisen täysin veden täyttäminä. Vesi suotautuu viiran läpi laatikoihin joko kuvion 4A mukaisten fOilien 67 tai kuvion 4B mukaisten tukitankojen 68 edesauttamana. Foilit 67 ja tangot 68 aiheuttavat viiran suuntaan kohdistuvan painepulssin, joka vielä voimistuu veden täyttämässä muodostuslaatikossa. Laatikoiden 22A, 22B laakean muodon johdosta niiden sisältämän veden tilavuus on pieni ja näin nollavesi saadaan nopeasti takaisin kiertoon. Veden täyttämistä laatikoista saadaan ilma-ton hydraulisesti määrätty virtaus, jossa virtausnopeus voi olla huomattava.

Kuvio 4C esittää muodostuslaatikkoa 22A päältäpäin katsottuna ja tästä kuviosta ilmenee, että laatikoiden ulosvirtauspää on voitu jakaa poikki suunnassa useampiin lohkoihin. Ulosvirtaus-lohkoja voi yhdessä laatikossa olla huomattava määrä tasaisen ja nopean virtauksen varmistamiseksi. Lohkoja voi siten olla 2. . . 100 ainakin viiran alkupäässä, missä nollaveden määrä pinta-alayksikköä kohti on suuri. Lohkot suippenevat alavir-ranpuoleisessa päässä erillisiksi nollavesiputkiksi 69, jotka ovat yhteydessä ko. laatikon kiertopumppuihin. Keksinnön mukaan laatikoista ja/tai lohkoista tuleva nollavesi voidaan viedä erillisiin pumppuihin tai vierekkäisistä laatikoista tai 10 '19 72 8 lohkoista saatava vesi voidaan kerätä ryhmittäin yhteisiin putkiin, yhteisellä pumpulla kierrätettäviksi virroiksi.

Kuviossa 4C on lisäksi esitetty laatikon 22A vedenpoistoelin-ten eli foilien 67 tukemiseksi tarkoitetut konesuuntaiset jäykistysrivat, jotka lisäksi lujittavat laatikkoa tulematta kuitenkaan viiran välittömään läheisyyteen, missä ne saattasi-vat häiritä virtausta viiralla.

Mikäli laatikon 22A putkia 69 yhdistetään ennen pumppua, on huolehdittava siitä, että putkien 69 läpimitat, käyrät ja muut virtausvastukseen vaikuttavat tekijät on järjestetty samansuuruisiksi siten, että samalta poikkisuuntaiselta alueelta tulee yhdenmukainen virtaus. Toisaalta, mikäli jokaista laatikkoa tai lohkoa varten järjestetään oma pumppu, on varmistettava, että pumppujen aiheuttama imu on samansuuruinen, jotta saavutettaisiin tasainen vedenpoistovaikutus viiralla. Tasaisen imun aikaansaamiseksi voidaan laatikkoon 22 tai putkeen 69 päästää ilmaa, joka erotetaan vedestä ennen kierrätystä käyttämällä kaasunerotuspumppuja, jotka edullisesti ovat samanaikaisesti vireillä olevan patenttihakemuksen (POM/PUMP) esittämän kaasunerotuspumpun mukaisia keskipakopumppuja, jotka pystyvät erottamaan ilman olennaisesti täydellisesti vedestä.

Muodostusvyöhykettä 21 seuraavalla alueella kuidut ovat jo olennaisesti asettuneet lopulliseen asemaansa, kun olennainen osa vedestä on poistunut. Tällä alueella rainan läpi suotautu-vaan nollaveteen voi imeytyä ilmaa, joka on poistettava ennen nollaveden kierrättämistä kuituprosesiin. Esitetyssä suoritusmuodossa tällä alueella suotautuva nollavesi kerätään veden-keräilylaatikoihin 26 ja 27 ja pumpataan kaasunerotuspumppujen 46 ja 47 avulla, jotka edullisesti ovat edellä mainitun kaltaisia kaasunerotuspumppuja (POM/PUMP), jotka pystyvät erottamaan ilman vedestä.

Vedenkeräilylaatikot 26 ja 27 ovat esitetyssä suoritusmuodossa rakenteeltaan olennaisesti samanlaisia laatikoita kuin keksin- π '3 5 72 8 non mukaiset muodostusIätikot 22. . 25, mutta koska niihin pääsee imeytymään ilmaa, ne eivät pysy veden täysin täyttäminä. Jotta prosessin tasaisuus taattaisiin siinäkin tapauksessa etteivät laatikot ole edellämainitun kaltaisia, keksinnön mukaisia veden täyttämiä muodostuslaatikoita tai laatikoihin vuotaa ilmamäärä, joka ei ole vakio, voidaan kyseisiin laatikoihin tai niiden putkistoon päästää ilmaa hallitusti sen estämiseksi, että laatikot välillä täyttyvät vedellä ja välillä vesi purkautuu. Ilmanlisäyksen avulla voidaan myös nopeuttaa kiertoveden kulkeutumisnopeutta putkistoissa.

Ilmaton tai ilmattomaksi tehty nollavesi pumpataan suoraan lyhyen kierron laimennuspisteisiin kierrätysputkien 55... 51 kautta. Paperikoneen kiertovesi tulee täten jakautumaan useampaan suljetussa putkistossa tapahtuvaan erilliseen vedenkier-toon ilman avoimia säiliöitä tai kanaaleja. Virtausnopeus voi suljetussa putkessa olla oleellisesti suurempi kuin avoimessa kanaalissa tai säiliössä ja vastaavasti koko järjestelmän sisältämä nestetilavuus on oleellisesti pienempi kuin perinteisessä kiertojärjestelmässä. Täten järjestelmän tasapainottuminen tapahtuu oleellisesti nopeammin kuin tavanmukaisessa järjestelmässä syötetyn massavirran muutoksen jälkeen. Korkeiden virtausnopeuksien ansiosta laitteisto pysyy myös puhtaana. On tunnettua, että mikäli virtausnopeus pidetään yli 3 m/s, kerrostumia ei synny putken seinämille, ja näin ollen putkiston erillinen pesu laadunvaihdon yhteydessä tulee tarpeettomaksi. Tämä on seikka, joka omalta osaltaan oleellisesti nopeuttaa paperilaadun vaihtoa, etenkin värillisiä papereita valmistettaessa.

Kuiturainan muodostuessa osa sulpun sisältämistä kuiduista ja muusta materiaalista suotautuu viiran läpi, palautuen arkin-muodostusprosessiin kiertoveden mukana. Tämä retentiohäviö saattaa rainanmuodostuksen ensimmäisessä vaiheessa olla noin 10. . . 50 %, pienentyen loppua kohti noin 2. . . 10 prosenttiin. Keksinnön mukaisessa prosessissa ensimmäisen muodostuslaatikon kierto, jossa on suurin määrä viiraa läpäissyttä materiaalia, - Λ "» r r.

12 07 /Z 8 kestää noin 2. . . 10 sekuntia, kun se viedään lähimmäs perälaa-tikkoa. Kun vastaavasti lyhyen kierron viimeisen vedenkeräily-laatikon kierto, jonka mukana kulkee vain vähän materiaalia veden mukana, kestää noin 5...20 sekuntia, todetaan, että esitetty prosessi sallii vaatimustasosta ja laitteiston mitoituksesta riippuen noin 5...60 sekunnissa tapahtuvan paperi -lajin vaihdon, kun perinteisessä paperinteossa vastaava aika on noin 5...60 minuuttia, voiden pesua vaativissa tapauksissa nousta useampaan tuntiin tai jopa vuorokausiin.

Kuvion 3 esittämässä suoritusmuodossa jokaisella muodostus-laatikolla on oma kiertopumppunsa ja tälle muodostuu siten oma vedenkierto. Vaihtoehtoisesti vierekkäisiä laatikoita voidaan ryhmitellä yhteen harvempien kiertojen aikaansaamiseksi, jolloin kuitenkin jokaisen muodostuslaatikon läpivirtaus on voitava erikseen säätää.

Täysin suljettujen lyhyiden kiertojen ansiosta vastaa paperi-rainan koostumus sen jättäessä muodostusvyöhykkeen 21 tarkasti massavirtauksen 11 koostumusta lisättynä niillä lisäaineilla, joita on mahdollisesti lisätty sekoittimeen 12 tai sen jälkeen prosessiin.

Viiran loppupäässä muodostusvyöhykkeen jälkeen vettä poistetaan edelleen rainasta tunnetulla tavalla esimerkiksi imu-laatikoilla 52... 55, jolloin alipaine edullisesti saadaan aikaan edellä mainitun kaltaisilla (P0M/PUMP) kaasunerotus-pumpuilla 48...51 pumppujen läpi yhteisestä alipainelähteestä 29. Osa näin suotautuneesta nollavedestä voidaan kierrättää lyhyessä kierrossa putkessa 62. Loput tästä nollavedestä viedään edullisesti pitkään kiertoon ja sitä voidaan käyttää esimerkiksi laimentamaan kaavarilla 38 viirakaivoon 39 kerääntyvää reunanauhaa ja katkomassaa. Massan suhde säädetään edullisesti tuoretta massaa 11 vastaavaksi, jolloin seos voidaan nopeasti palauttaa prosessiin ilman suurien katkomassavolyy-mien palautuksesta johtuvan viiveen aiheuttamia häiriöitä lajinvaihdon yhteydessä.

13 q .- 7 7 ο >; 7 / z. ϋ

Kuviossa 5 on esitetty eräs toinen keksinnön mukainen suoritusmuoto, jossa samat laiteosat on numeroitu samoilla numeroilla kuin kuviossa 3. Tässä laitteistossa sihdistä 14 johtaa perälaatikkoon 15 yksi yhteinen putki 70 ja massa purkautuu perälaatikon 15 huuliaukosta 71 tavanomaiselle avoimelle muodostus vyöhykkeelle 72. Viiran 18 alla on edellä kuvioiden 4A tai 4B esitetyn kaltaiset vedellä täytetyt muodostuslaatikot 22...27 ja nollavesi palautetaan lyhyen kierron laimennus-laittesiin samalla tavalla kuin esitettiin edellä kuvion 3 yhteydessä.

Kuviossa 6 on esitetty keksinnön mukaisen periaatteen soveltaminen perinteisen lyhyen kierron puhdistuslaitteiston yhteyteen. Tässä ratkaisussa massa tuodaan kuvion 1 kaltaisella tavalla massanvalmistuksesta 11 ensimmäiseen pyörre-erottimeen 13A, josta pääosa akseptista viedään sihtiin 14A ja sieltä kuvion 5 mukaiseen perälaatikkoon 15. Perälaatikosta massa viedään viiralle 18, jonka alla on kuvion 4A tai 4B esittämät keksinnön mukaiset laakeat laatikot 22... 27. Esitetyssä suoritusmuodossa lyhyen kierron kuituprosessissa massa ja nollavesi kiertää useissa perättäisissä pyörre-erottimissa 13A, 13B ja 13C sekä sihdeissä 14A ja 14B kuitujen puhdistuksen ja tasaisen syötön aikaansaamiseksi perinteisellä tavalla.

Keksinnön mukaan tähän perinteiseen kuituprosessiin tuodaan nollavesi muodostusosalta suoraan ilmattomina erillisinä virtoina käyttämättä kierrossa lainkaan avoimia astioita, joissa nollaveden virtaus pysähtyisi tai hidastuisi. Kuten kuviosta 6 ilmenee, nollavesi suotautuu viiran 18 alkupäässä keksinnön mukaisten muodostuslaatikoiden 22...25 läpi ilmattomana virtauksena suoraan pumppuihin 42...45, ja pumpataan edelleen ilmattomina erillisvirtauksina kierrätysputkissa 56...60 kuituprosessin vedenjakojärjestelmään 80. Vastaavasti laatikoista 26 ja 27 sekä imulaatikosta 52 suotautuva nollavesi tehdään kaasunerotuspumppujen 46...48 avulla ilmattomaksi ja viedään niinikään kuituprosessin vedenjakojärjestelmään.

Ο 7 7^n 14 7 / Z b

Vedenjakojärjestelmänä toimii keksinnön mukaan putki 80, johon erilliset nollaveden kierrätysputket 56. . . 63 yhtyvät eri kohdissa, ja josta vastaavasti eri kuituprosesseihin jakautuu eri kohdista kiertovesijohtoja. Vedenjakojärjestelmä on suunniteltu siten, että viiralta ensin suotautunut, eniten kuituja sisältävä vesi johdetaan kierrätysputkien 56, 57 kautta veden-jakoputkeen 80 kohdassa, joka sijaitsee juuri ennen sitä kohtaa, jossa perälaatikkoa 15 välittömästi edeltävän puhdis-tusvaiheen, eli sihdin 14A kiertoveden syöttöputki haarautuu vedenjakoputkesta 80. Putket mitoitetaan edullisesti siten, että olennainen osa viiralta ensin suotautuneesta vedestä kulkeutuu sihdin 14A kiertoveden syöttöputkeen ja näin suurin osa viiran 18 läpi kulkeutuneista kuiduista joutuvat välittömästi takaisin prosessiin ja perälaatikon 15 kautta viiralle 18.

Viiralta 18 seuraavaksi suotautunut nollavesi yhtyy putkeen 80 kohdassa, joka sijaitsee virtaussuunnassa sihdin 14A kierto-veden syöttöputken jälkeen, mutta ennen pyörre-erottimen 13A kiertoveden syöttöputken haarautumiskohtaa. Siten olennainen osa nollaveden kierrätysputkia 58 ja 59 pitkin palautetusta nollavedestä joutuu vedenjakoputkesta 80 ensimmäiseen pyörre-erottimeen 13A, josta suurin osa joutuu akseptin kanssa sihtiin 14A ja sieltä perälaatikkoon 15. Seuraavaksi suotautunut nollavesi, joka sisältää jo huomattavasti vähemmän kuituja, viedään vastaavasti vedenjakoputkeen 80 kohtaan, joka edeltää massan päävirtauksesta kauempana sijaitsevien laitteiden kier-tovesiputkia laimentamaan kuituprosessia sen silmukkamaisissa kiertovesij ohdoissa.

Nollaveden takaisinvirtauksen ja painepulssien estämiseksi vedenjakoputkessa 80, putket mitoitetaan keksinnön mukaan edullisesti siten, että putken 80 läpi virtaa koko ajan hieman suurempi määrä vettä kuin mitä kuituprosessin laimennuskohteisiin 14A, 13A, 13B, 13C, 14B tarvitaan. Siten esimerkiksi pieni osuus kierrätysputkien 56 ja 57 syöttämästä nollavedestä 15

B972 C

ei kulkeudu sihdin 14A syöttöputkeen, vaan jatkaa edelleen putkessa 80 kohti massan päävirtuksessa edellistä massan lai-mennuslaitetta. Putkesta 80 johtaa ylimääräisen nollaveden johto 81 pois lyhyen kierron kiertovesijärjestelmästä pitkään kiertoon, esimerkiksi massanvalmistukseen 11.

Näin keksinnön mukaisella nollaveden erillisellä nopealla ja ilmattomalla kierrätyksellä voidaan saavuttaa suurta parannusta perinteisessäkin puhdistusprosessissa. On kuitenkin ilmeistä, että perinteisessä kuitujen puhdistusprosessissa nollavesi joutuu perättäisiin silmukkamaisiin kiertoihin, joissa nolla-veden palautuminen viiralle hidastuu. Näin ollen on ilmeistä, että tällä järjestelmällä ei voida saavuttaa yhtä nopeaa uutta tasapainotilaa paperinlajin vaihdon yhteydessä kuin edellä selitettyjen keksinnön edullisten suoritusmuotojen yhteydessä. Tällä menettelyllä voidaan kuitenkin huomattavasti nopeuttaa lajinvaihtoa verrattuna perinteisiin järjestelmiin ja etenkin voidaan välttää avointen nollaveden ilmanpoisto- ja keräily-astioiden aiheuttama viive, sekä putkiston likkantuminen ja tukkeutumi nen.

Kuviossa 7 esitetään kuvion 6 kaltainen perinteinen kuidun puhdistusjärjestelmä, jossa on keksinnön mukainen vedenjako-järjestelmä 80 ja jossa myös muut kuituprosessin laitteet ovat samankaltaisia ja numeroitu samoilla numeroilla kuin kuviossa 6. Kuvion 7 mukaisessa suoritusmuodossa käytetään perinteisten kuituprosessilaitteiden 13A, 13B, 13C, 14A, 14B lisäksi olen naisesti perinteistä tyyppiä olevaa vedenkeräilylaitteistoa viiran 18 yhteydessä. Siten numeroilla 91. . . 95 on esitetty avoimet vedenkeräilylaatikot, joihin nollavesi suotautuu viiran 18 läpi. Veden tasaista suotautumista voidaan edesauttaa sinsänsä tunnetuilla foileilla 90.

Koska vesi suotautuu ilmalle avoimiin laatikoihin 91... 95, nollaveden sekaan joutuu ilmaa ja mahdollisesti vaahtoa. Keksinnön mukaisen nopean ja ilmattoman nollaveden kierrätyksen aikaansaamiseksi tässä suoritusmuodossa viiran 18 pituussuun- o 7 ' o 16 }yti^ nassa perättäisistä laatikoista 91...95, jotka voi myös viiran poikkisuunnassa olla jaettu eri lohkoihin (ei näytetty), nollavesi pumpataan kiertoon kaasunerotuspumppujen 96, 97, 98, 99, 46 avulla. Pumppuina käytetään edullisesti samanaikaisesti vireillä olevan patenttihakemuksen (POM/PUMP) mukaisia kaasun-erotuspumppuja, jotka pystyvät tehokkaasti poistamaan ilman vedestä. Pumput voidaan asentaa suoraan kunkin vedenkeräily-laatikon alle tai laatikosta voi johtaa erilliset nollavesi-putket pumppuihin. Kahdesta tai useammasta laatikosta tuleva nollavesi voidaan yhdistää samaan pumppuun, mutta keksinnön mukaan on kuitenkin tärkeää, että nollavesi jaetaan viiran pituussuunnassa ainakin kahteen erilliseen virtaukseen, jotta kierto saadaan nopeaksi ja kuitupitoinen nollavesi mahdollisimman nopeasti takaisin massan päävirtaukseen lähelle perä-laatikkoa.

Imulaatikoiden 100, 52, 53, 54, 55 tarvitsema alipaine imetään edullisesti kaasunerotuspumppujen 47...51 kautta, vaikka onkin ilmeistä, että imulähde voi myös olla pumpuista erillinen.

Alan ammattimiehelle on ilmeistä, että edellä selitetyllä tavalla kaasunerotuspumppujen 96...99 kaltaisia pumppuja käyttämällä kuvioiden 3, 5 ja 6 mukaisissa ratkaisuissa laatikot 22. . . 27 voidaan korvata avoimilla vedenkeräilylaatikoilla 91. . . 95 tai muodostulaatikoiden 22...27 painetta voidaan tasata johtamalla niihin ilmaa, kunhan ilma poistetaan nollavedes-tä laatikoiden jälkeisillä pumpmuilla. On kuitenkin myös selvää, että keksinnön mukaisissa suljetuissa muodostuslaatikois-sa nollaveden virtausnopeus voi olla suurempi kuin avoimissa astioissa ja että keksinnön mukaisia muodostuslaatikoita käyttämällä voidaan saavuttaa edullinen lisäetu sekä nollaveden kierrätyksessä että veden virtausnopeudessa.

Nollaveden nopea kierto pienentää kiertävän nollaveden kokonaistilavuutta ja nopeuttaa paperin lajinvaihtoa. Suuri virtausnopeus nollaveden kierrossa vähentää lisäksi kuitu-kimppujen ja limankasvun aiheuttamaa putkiston ja laitteiston 17 <97 28 likaantumista ja tukkeutumista.

Alan ammattimiehelle on ilmeistä, että keksinnön hengestä ja oheisten patenttivaatimusten määritelmistä poikkeamatta keksintöä voidaan muunnella monella eri tavalla keksinnön mukaisten etujen aikaansaamiseksi sekä perinteisissä että keksinnön etuja edelleen hyväksikäyttävissä laitteistoissa.

Claims (15)

18 ..:,7-0 - y / l u

1. Menetelmä paperikoneen prosessiveden kierrättämiseksi, tunnettu siitä, että rainanmuodostuksessa viiran läpi suotautuva, lyhyeen kiertoon palautettava nollavesi jaetaan osiin ja ainakin kaksi erillistä virtausta pumpataan olennaisesti ilmattomina erillis virtoina suoraan takaisin lyhyen kierron kuituprosessiin ilman avoimia astioita siten, että erilliset nollavesivirtaukset johdetaan ainakin kahteen olennaisesti erilliseen laimennusvaiheiseen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rainan muodostusvyöhykkeessä viiran läpi suotautuva nollavesi jaetaan viiran konesuunnassa useampaan kuin kahteen, edullisesti 3...50 olennaisesti ilmattomasti pumpattavaan erillis virtaukseen.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että viiran konesuunnassa ensimmäisenä suotautuva nollavesivirtaus tai sen olennainen osa ohjataan lyhyen kierron kuituprosessin viimeiseen olennaiseen laimennus-vai hees een.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että nollavesi johdetaan suoraan erillisvirtauksina perättäisesti konesuunnan suotautumisjärjestyksessä suoraan lyhyen kierron kuituprosessin erillisiin laimennusvaiheisiin siten, että ensiksi suotautunut virta johdetaan viimeiseen laimennusvaiheeseen, toiseksi suotautunut virta toiseksi viimeiseen laimennus vaiheeseen, jne.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1. . . 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että olennainen osa muodostus-vyöhykkeen nollavedestä saadaan olennaisesti ilmattomana virtauksena viiran yhteydessä oleviin nesteen täyttämiin muodos-tuslaatikoihin, joissa viiran läpi suotautunut vesi virtaa olennaisesti viiran liikkumissuunnassa. 19 3 9 72 8

6. Patenttivaatimuksen 1...5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ilma poistetaan suotautuneesta nolla-vedestä kaasunerotuspumppujen avulla.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1. . . 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että olennaisesti kaikki viiran läpi suotautunut nollavesi johdetaan lukuisina erillisinä ilmattomina virtauksina ilman avoimia astioita kuituprosessin käsittelyvaiheisiin kaasunerotuspumppujen avulla.

8. Laitteisto paperikoneen lyhyttä kiertoa varten, jossa laitteistossa on vähintään kaksi massanlaimennuslaitetta (13, 14), perälaatikko (15), rainanmuodostusviira (18) ja sen yhteydessä olevat vedenkeräilyvälineet, sekä vedenkeräilyväli-neisiin yhteydessä olevat nollavesiputket ja -pumput, tunnettu siitä, että nollaveden nopean, ilmattoman erillis-kierrätyksen toteuttamiseksi laitteistossa on rainanmuodostus-viiran (18) yhteydessä ainakin kaksi erillistä vedenkeräily-välinettä (22...27, 52), jotka ovat suorassa virtausyhteydessä ainakin kahteen pumppuun (42...48) nollaveden palauttamiseksi olennaisesti ilmattomana erillisissä nollaveden kierrätys-putkissa (56...62) ilman avoimia astioita suoraan lyhyen kierron ainakin kahteen erilliseen massanlaimennuslaitteiseen (12, 13, 14) tai niiden olennaisesti erillisiin vedenjakovälinei-siin (80).

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että viiran (18) yhteydessä on konesuunnass a 2. . . 50 vedenkeräilyvälinettä (22. . . 27, 52; 91. . . 95, 100), joista kussakin voi olla 1...100 poistoyhdettä, jotka voi olla ryhmitelty siten, että vierekkäisistä yhteistä johtaa kulloinkin olennaisesti saman virtausvastuksen omaava jakoputkisto yhteiseen pumppuun.

10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ainakin osa rainan muodostusvyöhykkeen (17, 21) alueella olevista vedenkeräilyvälineistä ( 22. . . 25 ) on 20 j9723 laakeita veden täyttämiä muodostuslaatikoita (22A; 22B), joissa on viiraan (18) päin olevat vedenpoistoelimet (67; 68).

11. Patenttivaatimuksen 8, 9 tai 10 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ainakin osa pumpuista (42. . . 51; 96. . . 99 ) on kaasunerotuspumppuj a.

12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 8... 11 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että virtausjärjestyksessä ensimmäisestä olennaisesta vedenkeräilyvälineestä (22; 91) johtava nollaveden kerrätysputki (56) on yhdistetty lyhyen kierron viimeiseen laimennuslaitteeseen (14; 14A).

13. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 8...12 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että virtausjärjestyksessä toisesta vedenkeräilyvälineestä (23; 92) johtava nollaveden kierrätysputki (57) on yhdistetty lyhyen kierron viimeiseen (14; 14A) tai viimeistä edeltävään laimennuslaitteeseen (13; 13A).

14. Patenttivaatimuksen 12 tai 13 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että lyhyen kierron viimeisenä laimennuslait-teena on painesihti (14), joka toimii yhdessä vaiheessa ilman rejektin palautusta, ja painesihtiä edeltävänä laimennuslait-teena on pyörre-erotin (13), joka toimii yhdessä vaiheessa ilman rejektin palautusta.

15. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 8. . . 14 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että rainanmuodostusviiran (18) muodostusvyöhykettä (17, 21) seuraavan alueen yhteydessä oleviin vedenkeräilyvälineisiin (26, 27, 52, 53, 54, 55) liittyy erilliset johdot nollaveden palauttamiseksi kaasunerotus-pumppujen (46...51) avulla suoraan kuituprosessiin. 2i ' i 9 72 8