JP2015512767A - ロータリ・フィルタのプレコート層を除去するための方法 - Google Patents

Abstract

ディスク・フィルタ又はドラム・フィルタの濾過表面（５６）上に蓄積した石灰スラッジを含むプレコート（５７）を除去するための、化学パルプ産業で使用される方法及び装置。プレコート（５７）が、スクレーパ（２０）の上方で濾過表面（５６）に向けられる液体噴射（５４）によって除去され、濾過表面（５６）が、プレコート（５７）の除去中に濾過プロセスの移動方向と反対の方向に回転する。

Description

本発明は、濾過を補助するのにプレコート層が使用される、ディスク・フィルタ及びドラム・フィルタなどの、ロータリ・フィルタに関する。本発明は、特に、化学パルプ産業の石灰スラッジの濾過においてプレコートを除去することに適する。

プレコート層は濾過プロセスで一般に使用され、化学パルプ産業の白液及び緑液を濾過するのに特に有利であり、それにより、濾過される材料自体がプレコートとして機能する。微粒子よって詰まることを理由として、１つの同じ層は継続的に使用され得ない。層は定期的に除去されて新しい層に交換される必要がある。通常使用される技術は、特定のプログラムに従い、少なくとも一巡する間にスクレーパ（ｓｃｒａｐｅｒ）を濾過表面に近づけるように自動で移動させ、それらを戻す技術であり、それにより、詰まった表面層が部分的にのみであるが除去され得る。この手法でスクレーパが濾過表面に数回接近すると、プレコート層が完全に除去され、新たなプレコート層が生成される。プレコートの交換は通常は一日に３〜８回実施される。プレコートがより効率的に除去されると、フィルタの動作の障害及び下流のサブプロセスの障害が軽減される。

プレコートは、通常、濾過表面を通るように加圧ガスを逆行方向に吹き付けるか又はプレコートに強力な液体噴射を当てることにより、濾過表面から除去される。いずれの場合も、プレコートはスクレーパの上方で除去される。また、プレコートを除去することは、米国特許第５８９７７８８号で提示される方法のように、スクレーパの下方で液体噴射によりフィルタ・ベイスン（ｆｉｌｔｅｒ ｂａｓｉｎ）内のプレコートを懸濁化させることによっても実施され得るか、又は、米国特許第５１４９４４８号で提示される方法のように、濾過表面をベイスンから上昇させた後でも実施され得る。

従来技術に関連する問題
プレコートが吹き付けによって除去される場合、それらが汚染されることによりフィルタの動作が妨害されるのを防止することを目的として、フィルタの内部の濾過布及び別のデバイスの表面が高圧の液体噴射によって洗浄される場合がある。この吹き付け手法は、プレコートを除去することを制御するための複雑なチャンネル構造と、濾過表面及び内部領域の洗浄手段とを必要とし、したがって装置が高価となる。

石灰スラッジを含有するプレコートは非常に良好に表面に粘着する。これは除去するのが困難である固い付着物（deposit）を形成しやすく、こられはチャンネルを詰まらせる可能性があり、又はそれ以外では、フィルタ、特にフィルタの移動部分の動作を妨害する可能性がある。

スクレーパの上方に液体噴射を当てることによりプレコートが除去される場合、使用される液体の大部分がスクレーパと濾過表面との間からベイスン内へと漏洩し、そこで石灰乳を希釈させる。このように希釈されることは、液体を濾液として再使用することを補助するために回避されることが望ましい。

液体噴射がフィルタの回転方向に向けられるか又は濾過表面に垂直に向けられる場合、噴射が当たったところから層が除去される前に、噴射は継続的に層を通過する必要がある。同時に、強力な噴射がワイヤに対して、およびその内部で、押圧するようにプレコートを圧迫する。また、プレコートからの飛沫が、被覆されていない濾過表面上に噴射を当てることを妨害し、さらにそれにより濾過表面を洗浄することも妨害する。濾過表面からプレコートを除去するため及び同時にワイヤ表面を確実に適切に洗浄するためには、大量の水及び／又は高い噴射圧力、或いは、複数のノズル、又は、二回以上のフィルタの回転が必要である。したがって、使用されてベイスン内に到達する水の量は非常に多い。

液体噴射がスクレーパの下方に位置する場合、又は、濾過表面がベイスンから上昇された後、噴射された液体がベイスン内のスラリー及び補償されるべき濾液を希釈する。

プレコートは、米国特許第５８９７７８８号又は米国特許第５１４９４４８号で提示されるように、濾過表面の全幅ではなく狭い帯状の範囲内で除去され得る。しかし、これは特に希釈の問題には影響せず、希釈の問題はプレコートを除去することが継続される場合にのみ大きくなる。動作が中断されない場合、プレコート層の全幅を除去する場合には容易に除去されるような石灰泥層が装置の内部から通常通りに除去されない。

フィルタは高価であり、また、その動作を強化するための必須の装置並びに方法及びデバイスは、コスト及び製造中断を低減するために、変更を可能な限り最小にして既存の装置に対して実施され得なければならない。さらに、製造中断により濾過後の下流のプロセスが障害を受ける可能性もある。

米国特許第５８９７７８８号 米国特許第５１４９４４８号

本発明は上記の問題のための解決策を提供する。容易であるうえに、現在の装置に関連して大きな変更が実施されない効率的な解決策を開発した。

本発明は、スクレーパの上方の水噴射によりプレコートの除去を効率的に実施することができるため、フィルタの濾過表面が濾過プロセスの反対方向に回転される方法及び装置に関連する。より正確には、本発明による解決策は独立請求項に提示されることを特徴とする。

スクレーパの上方に位置する液体噴射がフィルタの通常の回転方向に逆らって下方斜めに向けられる場合、最も好適にはフィルタが一回転する間に、液体がプレコートと濾過表面との間に効率的に侵入してプレコートをこすり取る。また、プレコートを除去する噴射がその表面に直接に当たることができる場合、プレコート下方の濾過表面が効率的に洗浄され、除去噴射の圧力がワイヤに対して、又はワイヤの内部で押圧するようにプレコートを圧迫することがない。

解放されたプレコートは、被覆されていない濾過表面を洗浄することの障害となるような飛沫を出すことなく石灰スラッジ・シュート内に落下する。洗浄中に移動して離れるプレコートがスクレーパと濾過表面との間の空間を閉じ、それにより、層が完全に除去される前に液体がベイスン内へと漏洩することが防止される。さらに、濾過表面を上方に持ち上げることにより、下方への流れが妨害され、それによりスクレーパと濾過表面との間の漏洩も低減される。

この方法は迅速であることから、この方法を使用することでベイスン内の溶液の濃度に大きな影響が出ることはなく、フィルタへの供給を中断することが一切必要なくなる。また、供給が中断される場合でも、その中断は短時間に留められる。プレコートがベイスンではなくドロップ・シュートに送られることには、処理能力に関連する大きな利点が２つある。１つ目は、プレコートを交換する必要がある場合、微小な粒子によってブロックされる。プレコートがベイスンに戻された場合でも、ブロッキングが起こる。プロセスからプレコートを除去することにより、プレコートを除去する間の期間が大幅に伸び、濾過処理能力が向上する。２つ目は、除去されたプレコートがフィルタの製造フローの一部となり、したがって再び濾過する必要がないことである。

スクレーパのブレードはプレコートを除去する間に異なる位置まで移動する必要がない。例えばワイヤを洗浄することに関連してプレコートが既に除去されている場合、ベイスンへと液体が迂回することを最小にすることが望まれる場合には、ブレードを接近させることが有利である。

ケーキの厚さが増大することによりフィルタが損傷するのを回避するために、プレコートを除去する直前にプレコートをこすり取ってより薄くすることが有利である。厚さが増大するのを防止するために、例えば、プレコートが除去される半回転前に、圧力差を縮小させるか又はベイスンを空にすることも実施されてもよい。

プレコートが除去された後、濾過表面が逆行して移動するものの、スクレーパと濾過表面との間からベイスン内へと一部の液体が噴射されるまでの時間は短い。しかし、その量は従来の手法で実施されるよりも大幅に少ない。これはある部分では有利な現象である。その理由は、通過する液体噴射が、同時に、スクレーパの下側表面上に蓄積された石灰スラッジ層を除去することができるからである。この洗浄効果により、必要な場合、液体噴射はプレコートを除去した後に延長して使用され得る。

本発明による方法及び装置の利点には例えば以下のものが含まれる：
− 装置の変更が最小となる、
− 製造中断が短縮され、その間の時間が延長される、
− ベイスン内の溶液が不必要に希釈されない、
− 液体噴射が、プレコートとフィルタの表面との間の回転方向に逆らうように向けられる場合、プレコートが、より容易に、より高い信頼性で、より効率的に解放される、
− 液体量及び噴射圧力を最小にし、さらには装置に対して障害がほとんどない状態で、プレコートを除去することが効率的に実施され得る、
− 濾過表面さらにはスクレーパの下方の領域が１つの事象において同じノズルを用いて洗浄され得る。

以下では、添付図面を参照しながら本発明をさらに詳細に開示する。

ディスク・フィルタ装置の一般的な主要部分を示す図である。 スクレーパの側から見た、プレコートの除去に使用される従来技術のディスク・フィルタ構成を示す図である。 スクレーパの側から見た、プレコートの除去に使用される本発明の一実施例による構成を示す図である。 スクレーパの側から見た、本発明の一実施例によるスクレーパの下側表面の洗浄を示す図である。

図１は、石灰スラッジ濾過で使用されるフィルタ・ディスクの一般的な主要部分を示す。同じ原理に従って動作する別の種類のフィルタとしてドラム・フィルタが使用されてもよい。ドラム・フィルタの濾過表面５６はドラムの円筒表面上にあり、ディスク・フィルタの場合にはこれらはディスクの両側にある。

ディスク・フィルタが、中空であるか又は濾液流れチャンネル１６を備える回転シャフト１０を備える。シャフト１０がその端部のところで支持され、軸受を介して装置のフレームに接続され、その中に駆動デバイスが配置される。シャフト１０が、モータ、減速歯車などの、駆動デバイス（図示せず）に接続される。複数のフィルタ・ディスク１２がシャフト上に配置され、これらのディスクが、両側にワイヤ被覆濾過表面５６を有するセクタ１４を備える。セクタ１４からの濾液が、中空シャフト１０へ排出するように組み合され得る流れチャンネル１６を介してフィルタを出るように誘導される。

フィルタが確実に機能的に動作するようにするために、濾過表面５６の内側と外側との間に圧力差が作られる。したがって、例えば圧力差を作るための空気圧縮機により、フィルタの内部が加圧される。それに代えて又は加えて、シャフト１０の流れチャンネル１６に接続される真空源により圧力差が作られ得るか又は圧力差が増大され得る。圧力差は調整可能であってよく、例えばバルブによって停止され得る。

フィルタ・ディスク１２の下側部分が、ベイスン４０内に入れられた石灰スラッジ・スラリー中に浸漬される。ベイスン４０内のスラリーの液面Ｌ１は、下死点にある場合のセクタ１４を完全に覆う高さに達する。フィルタ・ディスク１２がベイスン４０内で回転すると、石灰スラッジが濾過表面５６上に蓄積してケーキを形成し、液体の濾液が濾過表面を通過する。最初に、プレコート５７（図２）層が通常は濾過表面５６上で濾過を補助するために形成される。濾過後、ケーキが洗浄され得、ケーキが置換洗浄として洗浄液噴射を用いてフラッシングされる。次いで、ケーキが乾燥され、ここでは通常は可能な限り乾燥される。

スクレーパ２０が、フィルタ・ディスク１２の両側で、ベイスン４０内のスラリー液面Ｌ１よりわずかに上方の低い高さに配置される。スクレーパ２０と濾過表面５６との間の距離は通常は調整可能である。スクレーパ２０は、ケーキの乾燥時間を最大にするようにスラリー液面Ｌ１の近傍に位置する。スクレーパ２０が、濾過表面５６上の、又は、濾過表面の上のプレコート層５７上の濾過された石灰スラッジ層をこすり取る。スクレーパ２０上で石灰スラッジ層がディスク１２の間からドロップ・シュート３８へと流れ込む。ドロップ・シュート３８はベイスン４０から分離される。石灰スラッジがドロップ・シュート３８内でほぼ液面Ｌ２の高さまで蓄積する。ドロップ・シュート３８はミキサ２２を装備することができ、このミキサ２２が乾燥された石灰スラッジとドロップ・シュート内に送られる液体とを混合させ、したがって、石灰スラッジは懸濁形態でチャンネル２４を介して装置から流れ出ることができる。

図２が、二面フィルタ・ディスク１２上で実施されるプレコート５７の除去に関連する従来の構成を示す。ディスク・フィルタのディスク１２が通常の濾過プロセスで使用されるのと同じ方向に回転する。下方に傾斜するノズル５２から出る液体噴射５４がディスク１２の表面からプレコート５７を除去し、出てくる石灰スラッジがシュート３８内に流れ込む。噴射される液体は通常は主に水である。

スクレーパ２０がプレコート５７が除去される前に濾過表面５６に接近するように移動することができ、それによりプレコート５７の厚さを縮小させることにより除去を行うことが補助される。スクレーパ２０は、濾過表面が破損することを理由として濾過表面５６に接触するように移動することができない。したがって、噴射された液体の一部が、常に、スクレーパ２０と濾過表面５６との間からベイスン４０に入る。ベイスン４０に向かう回転運動によりこの漏洩流れが強化される。液体噴射５４がプレコート５７の下に直接に侵入しないが、プレコートが懸濁化により部分的に除去されるので、この方法は比較的低速である。噴射される液体の量又は噴射圧力を増大させることにより除去を行うことを強化すると、ベイスン４０内のスラリーがより強く希釈されるようになり、可能性としてワイヤが損傷する。

図３が本発明による一構成を示す。回転方向が反対に変更され、つまり、除去されるプレコート５７がスクレーパ２０の下方から上昇する。プレコート５７と濾過表面５６との間に直接に侵入する液体噴射５４を用いて除去を行うことが効率的であり、高い信頼性が得られる。プレコート５７が除去されて一部が断片となり、ベイスン３８に流れ込む。ディスク１２上で上方に移動するプレコート５７が、噴射される液体がスクレーパ２とプレコート５７との間の隙間を経由してベイスンに入るのを防止するためのバリアとして機能する。

噴射ノズル５２は、液体噴射５４を下方に傾斜するように方向付けるように設置される。濾過表面５６への噴射角度（ｈｉｔｔｉｎｇ ａｎｇｌｅ）を小さくすることによりプレコート５７を除去することが補助され、角度が大きくなると濾過表面５６を洗浄することが強化される。最も好適には、液体噴射５４のノズル５２と反対方向に移動する濾過表面５６との間の設定角度は垂直方向で２５度〜２７度である。

最も好適には、回転方向を変更することは、フィルタ・ディスクを動かす電気モータの回転速度を調整するインバータによって実施される。インバータには、プレコート５７を除去するときに、濾過を行うときとは異なる、最適化され好適にはより高速の回転速度を使用することが容易になるという大きな利点がある。

インバータが使用不可である場合、三相モータが、例えばリレー又は機械的スイッチにより、相互にではなく二相を接続することによりその方向を変更することができる。また、フィルタのモータ又はドラムの回転方向を変更するために、また必要に応じてその回転速度も変化させるために、別の既知の一般的な方法又は機械伝動装置が使用されてもよい。

フィルタが動作するとき、濾過表面５６上に蓄積した石灰スラッジ層はスクレーパ２０の後方のところが最も薄くなり、ベイスン４０のところで前方へと通過するときに連続的に厚くなる。例えば回転方向を変更する半回転前で、圧力差を部分的に又は完全に解放することにより濾過が止められない場合では、ベイスン内で再び別の方向に移動するとき及び方向の変更時に止められるときにも石灰スラッジ層は成長する。濾過層はスクレーパ２０と濾過表面５６との間の隙間に戻るときに大幅に厚くなる可能性がある。これによりフィルタの構造が損傷する可能性があり、特には濾過表面５６が容易に破損又は腐食する可能性がある。

スクレーパ２０と濾過表面５６との間の距離には、ケーキがスクレーパと濾過表面と間で詰まる必要がないようにするようにケーキの厚さの変化を考慮に入れることができる。濾過表面５６までの距離は、プレコート５７を除去する前の最も厚い位置に対応するように増加され得るが、プレコート除去サイクルの一部分では、ケーキとスクレーパ２０との間はより大きい隙間のままであろう。

除去されるプレコート５７はベイスン内へと通過する液体に対しては有効なバリアとして機能するが、経験に基づく知識により、又は、厚さの変化に従ってスクレーパ２０の位置を変化させての測定値の観測に基づく知識により、プレコート５７とスクレーパ２０との間のスロットは必要に応じて最小化され得る。測定情報は、例えば、石灰スラッジ層の厚さを測定することにより、或いは、例えば、機械的、容量的又は光学的に動作する測定デバイスにより、スクレーパ２０とパルプ層との間の溝を測定することにより得られる。

プレコート５７は、損傷するのを回避するために、除去される直前で薄くなるようにこすり取られ得る。それに関連して、圧力差を縮小させるか及び／又は例えば苛性化タンク又は石灰スラッジ・タンクに戻すようにベイスンを空にすることにより、濾過が停止される場合、プレコート５７は薄いままであり、均一な厚さを維持する。ここでは、使用する液体を少量にして噴射圧力を低くして除去を行うことがより効率的であり、除去中にスクレーパ２０の位置を変更する必要はない。プレコート５７の厚さが均一である場合、回転速度及び噴射圧力などの除去のための条件が良好に最適化され得、噴射圧力が過剰に高くなるのを回避することができ、液体を使用するのを制限することができる。

プレコート５７を除去するのに、スクレーパ２０を濾過表面５６に接近させるように移動させる必要はなくてもよい。除去後に例えば濾過表面を洗浄することなどが望まれる場合、ベイスン４０内へと通過する水の量を減少させるために、ベイスン４０ではなくドロップ・シュート３８へと液体を良好に誘導するためにスクレーパ２０をより接近させることができる。

ディスク・フィルタ内のノズル５２はシャフト１０から異なる距離のところに位置し、つまり、濾過表面の移動速度は外周に向かうにつれて増大し、したがって、ノズル５２、噴射圧力及び位置決め角度は、噴射条件を最適化するために異なるように適合されるように、シャフト１０から異なる距離のところにしても良い。

プレコート５７を除去することに関連して行われる濾過表面５６の洗浄は、プレコート５７を除去する液体噴射５４に加えて、濾過表面５６が完全に被覆されていない位置の方に誘導される洗浄噴射（図示せず）を使用することにより、強化され得る。これらの洗浄噴射では、特に濾過表面５６を洗浄するための、最も適切な噴射圧力及びノズル並びに誘導角度が使用され得る。また、中心シャフト１０からノズルまでの距離に応じても洗浄条件が最適化され得る。これらの洗浄ノズルはフロー・ダクト５０に接続され得、このフロー・ダクト５０はノズル５２のダクトと同じであっても異なっていてもよい。このフロー・ダクト（複数可）５０はその長手方向軸周りで回転可能となるように構成され得、それにより、あらゆる状況において噴射の方向付けが良好に最適化され得る。例えば、プレコート５７を除去した後、濾過表面５６又は装置の構成要素をより効率的に洗浄するために方向付けを変更することが有利である可能性がある。

プレコート５７を除去することに関連して、濾過表面５６の内側に既知の手法で空気又は液体を吹き付けることも、少なくとも、プレコート５７の除去が行われる領域の方に誘導され得る。

図４が、プレコート５７を除去した後、スクレーパ２０と濾過表面５６との間の隙間を介してスクレーパの下側スライドまで通過する液体により、必要に応じて、スクレーパ２０の下側表面上に蓄積した石灰スラッジをフラッシングして除去する手法を示している。除去噴射５４又は洗浄噴射を適切に方向付けすることにより、少量の液体で十分な洗浄効果が得られる。

液体噴射を、濾過表面５６の回転方向に対して上向きに傾斜させるならば、ベイスン内の溶液が希釈されるのを軽減しながら、通常の回転方向を使用してもプレコート５７を除去することができるであろう。これは実際に実施することは容易ではない。その理由は、噴射が上向きである場合、液体及び除去される層の周りに飛沫がとび、装置全体が汚染され、その場合には余分な保守操作が不可避的に繰り返されることになるからである。しかしこれは、可能性として、装置内にそのための空間がある場合に噴射ポイントを覆うことにより十分に実施され得る。また、これらのカバーの表面及び汚染された表面から石灰スラッジ層を効率的に洗浄することも考えておく必要がある。

上述の説明は、現在の知識に照らして最も好適であると考えられる本発明の実施例に関連するが、添付の特許請求の範囲のみによって定義される可能な限り広い範囲内で、本発明が多様な異なる形で修正され得ることは当業者には明白であろう。

Claims (8)

1. 化学パルプ産業の石灰スラッジを濾過するディスク・フィルタ又はドラム・フィルタの濾過表面（５６）上に蓄積した石灰スラッジ含有プレコート（５７）を除去する方法であって、前記プレコート（５７）がスクレーパ（２０）の上方の前記濾過表面（５６）に向けられた液体噴射（５４）により除去される方法において、前記濾過表面（５６）が前記プレコート（５７）の前記除去の間、濾過プロセスの回転方向に対して反対方向に回転することを特徴とする方法。
2. 前記回転方向の変更がインバータによって実施されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記プレコート（５７）を除去する前記液体噴射（５４）が、前記除去中、前記濾過表面（５６）に当たるように下方に傾斜されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記プレコート（５７）の前記除去の前及び／又はその最中、前記濾過の圧力差が縮小されるか完全に除去されることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法。
5. 前記液体噴射（５４）が前記濾過表面（５６）上に向けられ、前記プレコート（５７）が除去された後、前記液体噴射（５４）が前記スクレーパ（２０）の下方の表面及び／又は前記濾過表面（５６）を洗浄することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一項に記載の方法。
6. 前記プレコート（５７）を除去する前、苛性化タンクへ移すことにより前記フィルタのベイスン（４０）を空にすることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一項に記載の方法。
7. 前記プレコート（５７）が、前記プレコート（５７）の前記除去前及び／又はその最中にこすり取られて薄くなることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一項に記載の方法。
8. 前記プレコート（５７）の前記除去、及び／又は前記濾過表面（５６）の前記洗浄の強化のために、ガス圧力又は液体圧力が内側から前記濾過表面（５６）へ向けられることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一項に記載の方法。

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