KR20030010485A - 원료 자동 정선장치 - Google Patents

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KR20030010485A
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이종선
김명진
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주식회사 피엠시코리아
이종선
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    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21D—TREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D5/00—Purification of the pulp suspension by mechanical means; Apparatus therefor
    • D21D5/02—Straining or screening the pulp

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Paper (AREA)

Abstract

본 발명은 제지공정 중 펄프원료 정선공정에서 펄프중에 포함된 경물질을 제거하는 원료 자동 정선 시스템에 있어서: 투입된 펄프원료에서 경물질을 다단계로 거르도록 각각의 펌프(70)를 개재하여 케스케이드 방식으로 연결되고, 각각의 인렛(11)·아웃렛(12)·리젝트(13) 상에 복수의 분리모듈(40)을 구비하는 정선기(10)(20)(30); 상기 정선기(10)(20)(30)의 최종단계에서 유입되는 원료를 여과하여 상류단계로 이송하고 경물질을 폐기하는 진동 스크린(50); 상기 정선기(10)(20)(30)에 투입되고 회수되는 원료량을 검출하는 유량적산계(60); 및 상기 각각의 정선기(10)(20)(30)에 설치되어 수위를 검출하는 수위계(80)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 정확한 운전 데이터 입력에 의한 자동분산제어를 수행하여 다품종의 종이를 생산함에 있어 제품 품질의 균일성을 확보하고 경쟁력을 제고하는 효과가 있다.

Description

원료 자동 정선장치{Automatic Modular Cleaner System}
본 발명은 제지기계설비에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제지공정 중 펄프원료 정선공정으로 재활용 고지사용량이 늘어나면서 펄프중에 포함된 핫멜트, 포리라미네이트, 스치로폴, 파라핀, 왁스, 스티키 등의 경물질을 제거하는 원료 자동 정선장치에 관한 것이다.
통상 원료 정선설비는 수동식과 자동식이 있으며 제지회사의 생산량에 따라 3∼4단의 다단계로 처리되도록 하는데, 종래의 설비는 유량, 농도, 정선효과 등을 수동으로 조정하고 있어 원료 정선효율이 낮고 에너지 소비 및 원료손실이 많이 발생되고 있다.
즉, 최종 종이제품을 보고 수동밸브를 잠그거나 희석수를 투입하는 방식으로 원료정선설비를 운영하는 것은 작업자의 기능에 의존해야 하기 때문에 펄프의 종류, 유량, 농도를 경험치로 수동조작 운전함으로 인해 품질의 불균형이 발생되고 생산원가가 상승되며 적확하고 균질한 제품을 생산할 수 없게 되어 많은 불량률이 발생되는 어려움을 겪게 된다.
업계에서는 해외 메이커가 제시하는 데이터에 의존하여 수입품을 구입자 취향에 따라 선정 설치 운영하고 있기도 하지만 국내제지 제지회사마다 다른 기종의 원료정선설비(Cleaner Modular System)를 사용함에 따라 제품 원단위로 산출이 불가능한 실정이다.
또한, 기존의 원료정선설비는 리젝트(Reject)를 많이 발생시킴으로 인해 과다한 원료손실, 에너지 과소비를 유발한다.
또한, 수동으로 밸브를 조작 운전하는 경우 운전자의 기술에 따라 품질이 영향을 받기 때문에 전담의 운전요원이 반드시 필요하다는 단점도 있다.
그러므로 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 원료 정선효과를 크게 하여 불순물을 최대한 제거하고 원료방출을 최소화하도록 정확한 운전 데이터 입력에 의한 자동분산제어를 수행하여 다품종의 종이를 생산함에 있어 제품 품질의 균일성을 확보하고 경쟁력을 제고하는 원료 자동 정선장치를 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 전체적인 구성을 나타내는 배관도,
도 2는 본 발명의 1차 정선기를 정면에서 나타내는 구성도,
도 3은 본 발명의 1차 정선기를 측면에서 나타내는 구성도,
도 4는 본 발명의 3차 정선기를 정면 및 측면에서 나타내는 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 분리모듈을 정면 및 평면에서 나타내는 구성도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 *
10, 20, 30 : 정선기11, 41 : 인렛
12, 42: 아웃렛13, 43 : 리젝트
15 : 탱크40 : 분리모듈
44 : 바디50 : 진동 스크린
60 : 유량적산계70 : 펌프
80 : 수위계
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 제지공정 중 펄프원료 정선공정에서 펄프중에 포함된 경물질을 제거하는 원료 자동 정선 시스템에 있어서: 투입된 펄프원료에서 경물질을 다단계로 거르도록 각각의 펌프(70)를 개재하여 케스케이드 방식으로 연결되고, 각각의 인렛(11)·아웃렛(12)·리젝트(13) 상에 복수의 분리모듈(40)을 구비하는 정선기(10)(20)(30); 상기 정선기(10)(20)(30)의 최종단계에서 유입되는 원료를 여과하여 상류단계로 이송하고 경물질을 폐기하는 진동 스크린(50); 상기 정선기(10)(20)(30)에 투입되고 회수되는 원료량을 검출하는 유량적산계(60); 및 상기 각각의 정선기(10)(20)(30)에 설치되어 수위를 검출하는 수위계(80)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징으로서, 상기 정선기(10)(20)(30)는 각각의 인렛(11), 아웃렛(12), 리젝트(13)를 개재하여 복수의 분리모듈(40)을 병렬적, 통합적으로 연결한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 전체적인 구성을 나타내는 배관도이다.
본 발명은 제지공정 중 펄프원료 정선공정에서 펄프중에 포함된 경물질을 제거하는 원료 자동 정선 시스템에 관련되며, 투입된 펄프 원료에서 경물질을 다단계로 거르도록 정선기(10)(20)(30)가 각각의 펌프(70)를 개재하여 케스케이드 방식으로 연결된다. 도시에서 부호 1은 정선전 펄프원료, 부호 2는 정선된 펄프원료를 나타낸다. 정선기(10)(20)(30)는 각각의 인렛(11)·아웃렛(12)·리젝트(13)를 구비한다. 인렛(11)·아웃렛(12)·리젝트(13)는 관부재로서 각각 원료 투입, 원료 배출, 경물질 배출이 유도된다. 각각의 정선기(10)(20)(30)는 복수의 분리모듈(40)을 구비하는 동시에 저면에 각각의 탱크(15)를 구비한다.
이때, 케스케이드 방식의 연결이란 2차 정선기(20)의 아웃렛(12′)이 1차 정선기(10)의 인렛(11)으로 연결되고, 3차 정선기(30)의 아웃렛(12″)이 2차 정선기(20)의 탱크(15)에 연결되는 구조를 의미한다. 2차 정선기(20)의 인렛(11′) 및 3차 정선기(30)의 인렛(11″)은 각각 상류단계의 탱크(15)에서 펌프(70)를 개재하여 연결된다.
또, 본 발명에 따르면 상기 정선기(10)(20)(30)의 최종단계에서 유입되는 원료를 여과하여 상류단계로 이송하고 경물질을 폐기하는 진동 스크린(50)이 설치된다. 진동 스크린(50)은 3차 정선기(30)의 탱크(15)에 펌프(70)를 개재하여 연결되는 유로, 1차 정선기(10)의 탱크(15)로 연결되는 유로, 대기로 배출되는 유로 상에 설치된다.
또, 본 발명에 따르면 상기 정선기(10)(20)(30)에 투입되고 회수되는 원료량을 검출하는 유량적산계(60)와, 상기 각각의 정선기(10)(20)(30)에 설치되어 수위를 검출하는 수위계(80)가 설치된다. 유량적산계(60)의 출력은 원료의 투입량을 조절하거나 이상을 검출하는 신호로 사용되고, 수위계(80)의 출력은 해당 탱크(15)에 연결된 펌프(70)의 작동을 결정하는 신호로 사용된다.
도 2는 본 발명의 1차 정선기를 정면에서 나타내는 구성도이고, 도 3은 본 발명의 1차 정선기를 측면에서 나타내는 구성도이다.
본 발명의 정선기(10)(20)(30)는 각각의 인렛(11), 아웃렛(12), 리젝트(13)를 개재하여 복수의 분리모듈(40)을 병렬적, 통합적으로 연결한다. 하나의 인렛(11) 및 아웃렛(12)에 복수의 분리모듈(40)이 양측으로 연결되고 양측의 하단에서 다시 각각의 리젝트(13)가 연결된다. 분리모듈(40)의 상세구조는 후술하는 도 5를 참조한다.
도 4는 본 발명의 3차 정선기를 정면 및 측면에서 나타내는 구성도이다.
하나의 인렛(11″) 및 아웃렛(12″)에 복수의 분리모듈(40)이 연결되는 점은 1차 정선기(10)와 같으나, 분리모듈(40)의 수가 적고 분리모듈(40)이 일측에만 구성되어 하나의 리젝트(13″)만 사용되는 점에 차이가 있다. 도시에는 없으나 2차 정선기(20)의 구성도 3차 정선기(30)와 유사하며 분리모듈(40)의 수량 차이만 있다. 이와 같이 분리모듈(40)은 정선기(10)(20)(30)의 케스케이드 연결 방식에 따라 그 수를 적절하게 증감하는 것이 가능하다. 즉, 도시에서 3단 시스템을 예시하였으나 제지회사의 생산량에 따라 4단 시스템으로 전용하는 것도 가능하다.
도 5는 본 발명에 따른 분리모듈을 정면 및 평면에서 나타내는 구성도가 도시된다.
본 발명에 따른 정선기(10)(20)(30)의 분리모듈(40)은 분할 가능한 구조의 바디(44) 상에 인렛(41), 아웃렛(42), 리젝트(43)가 연결된다. 바디(44)는 하류로 갈수록 유동단면이 감소하는 깔대기 형상이고, 부호 45와 같은 체결구를 이용하여 신속한 분리가 용이하다. 인렛(41)은 상기 바디(44)의 상단에서 외주면에 수평으로 접하여 연결되고, 아웃렛(42)은 상기 바디(44)의 상단에서 상방향으로 연결되고, 리젝트(43)는 상기 바디(44)의 하단에서 하방향으로 연결된다. 리젝트(43)에는 고무호스를 연결하여 배관하여도 무방하다.
본 발명의 분리모듈(40)에서 싸이크론에 의한 분리가 발생되는 원리를 원심력, 부력, 인출력의 측면에서 고찰한다.
1) 원심력 (The Centrifugal Force)
Fc =
Fc = 원심력 (The Centrifugal Force)
Mp = 원료비중 (The Particle Mass)
Up = 회전속도 (The Particle Speed)
γ = 회전반경 (The Radius of Rotation)
2) 부력 (The Buoyancy Force)
Fb =
Fb = 부력 (The Buoyancy Force)
Vp = 원료체적 (The Particle Volume)
Pf = 유체의 밀도 (The Fluid Density)
UR= 유체의 회전속도 (The Rotational Speed of Fluid)
γ = 회전반경 (The Radius of Rotation)
3) 인출력 (The Drag Force)
Fb =
Fb = 인출력 (The Drag Force)
Ur = 원료의 관련속도 (The Relative Velocity of the Particle in the Fluid)
Pf = 유체의 밀도 (The Fluid Density)
Ap = 원료가 가둬진 상태에서의 유체의 수직면에 대한 움직임(The Projected area of the particle in a plane perpendicular to the motion of the particle in the fluid)
gc= 중력상수 (The Gravitation Constant)
Cd = 원료의 Reynold에 따른 상수(A dimensionless drag coefficient that depends on the shape, orientation, and Reynold's number of particle)
본 발명에 의하면 이러한 이론적 근거를 바탕으로 실제 펄프원료의 처리농도를 0.7%에서 0.8% 이상으로 높이고 입출구 압력강하를 1.6 Kg/cm2에서 1.4 Kg/cm2이하로 낮추어 에너지 소비를 감소하면서 정선효율을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 장치에 원격분산 자동제어 시스템을 도입하면 원료가 3단 또는 4단으로 다단계 처리되면서 원료손실이 최소화되고 싸이크론의 상승적 효과에 의해 고효율 원료정선효율을 기대할 수 있다. 자동제어를 위한 제어기는 도시하지 않았으나 유량적산계(60), 수위계(80), 압력계(도시 생략) 등의 입력에 따라 펌프(70)에 출력하는 릴레이 회로 또는 마이콤 회로를 이용할 수 있다.
본 발명의 구체적인 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
펄프 원료가 1차 정선기(10)에 자동정량 투입되면 정선된 원료는 초지공정으로 자동정량 이송되어 종이 제조에 투입되고, 배출(Reject)된 원료는 수위계(80)에 의해 펌프(70)가 작동되면서 2차 정선기(20)로 이송된다.
2차 정선기(20)에서 정선된 원료는 초지공정으로 자동정량 이송되어 종이로 제조되고, 배출(Reject)된 원료는 수위계(80)에 의해 펌프(70)가 작동되면서 3차 정선기(30)로 이송된다.
3차 정선기(30)에서 정선된 원료는 2차 정선기(20)로 되돌려져 다시 정선과정을 거쳐 순환되고, 배출(Reject)된 원료는 수위계(80)에 의해 펌프(70)가 작동되면서 진동 스크린(50)으로 보내지고, 여기서 정선된 원료는 다시 2차 정선기(20)로 보내진다. 진동 스크린(50)에서 배출된 이물질은 폐기물 처리된다.
본 발명은 원격 분산 자동제어 시스템과 연계되어 최적화(Optimization)된 고효율 원료 정선설비(Cleaner Modular System)를 구성할 수 있는 장점을 지닌다.상용 CAD 소프트웨어인 Auto CAD R14를 활용하여 리버스 엔지니어링(Reverse Engineering)으로 확립된 기준에 따라 설계된다. 펄프의 종류, 유량, 농도, 정선효율 등의 데이터가 양산과정에서 축적되어 데이터 베이스에 저장되면 정확한 투입 및 배출량을 자동으로 조정하여 운전될 수 있다.
실제적인 운전 데이터를 파라메터화 해서 자동 원격분산 제어 상태로 운전하는 경우 폐수처리장의 침사지 대용으로도 활용이 가능하며 특히 제지회사의 경우 우수한 정선효과로 품질의 향상과 균질화에 탁월한 효과를 볼 수 있고 처리농도를 증가시키고 압력강하를 떨어뜨려 펌프의 동력을 절감함으로써 에너지 감소 효과도 거둘 수 있다.
이상의 구성 및 작용에 따르면 본 발명은 정확한 운전 데이터 입력에 의한 자동분산제어를 수행하여 다품종의 종이를 생산함에 있어 제품 품질의 균일성을 확보하고 경쟁력을 제고하는 효과가 있다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (3)

  1. 제지공정 중 펄프원료 정선공정에서 펄프중에 포함된 경물질을 제거하는 원료 자동 정선 장치에 있어서:
    투입된 펄프원료에서 경물질을 다단계로 거르도록 각각의 펌프(70)를 개재하여 케스케이드 방식으로 연결되고, 각각의 인렛(11)·아웃렛(12)·리젝트(13) 상에 복수의 분리모듈(40)을 구비하는 정선기(10)(20)(30);
    상기 정선기(10)(20)(30)의 최종단계에서 유입되는 원료를 여과하여 상류단계로 이송하고 경물질을 폐기하는 진동 스크린(50);
    상기 정선기(10)(20)(30)에 투입되고 회수되는 원료량을 검출하는 유량적산계(60); 및
    상기 각각의 정선기(10)(20)(30)에 설치되어 수위를 검출하는 수위계(80)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 원료 자동 정선장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 정선기(10)(20)(30)는 각각의 인렛(11), 아웃렛(12), 리젝트(13)를 개재하여 복수의 분리모듈(40)을 병렬적, 통합적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 원료 자동 정선장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 정선기(10)(20)(30)의 분리모듈(40)은 하류로 갈수록 유동단면이 감소하고 분할 가능한 구조의 바디(44)와, 상기 바디(44)의 상단에서 외주면에 수평으로 접하여 연결되는 인렛(41)과, 상기 바디(44)의 상단에서 상방향으로 연결되는 아웃렛(42)과, 상기 바디(44)의 하단에서 하방향으로 연결되는 리젝트(43)를 구비하는 것을 특징으로 하는 원료 자동 정선장치.
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